» » Панельные стены из эффективного кирпича и бетона

Панельные стены из эффективного кирпича и бетона

19.04.2016

В отечественном промышленном строительстве еще значительный объем составляют стены из кирпича, трудоемкость устройства которых около 7 чел*ч/м2. Повысить их индустриальность можно путем заводского изготовления панелей с применением эффективного кирпича и теплых растворов. На повышение теплозащитных качеств таких стен большое влияние оказывают форма, размеры и взаимное расположение пустот в керамическом камне. Теплоизолирующие свойства пустотного керамического камня возрастают с увеличением числа щелевидных пустот, расположенных поперек теплового потока, и с уменьшением их толщины, что способствует снижению конвективной составляющей теплопередачи. Кроме того, малая толщина пустот исключает затекание в них раствора. В настоящее время созданы керамические камни с пустотностью 26—28%, характеризующиеся плотностью брутто 1,2 кг/дм3 и теплопроводностью 0,35 Вт/(м*°С). Снижение плотности глиняной массы за счет ее поризации позволит дополнительно повысить теплоизолирующие свойства пустотелых керамических камней на 18—20%.
Важный резерв сокращения трудозатрат — увеличение габаритных размеров керамических блоков. В экспериментальном строительстве применяются крупноразмерные многощелевые блоки размерами 30х49х23,8 и 36,5х36,5х23,8 см. Стены из таких блоков достаточно широко распространены в ФРГ, Бельгии, Швейцарии, Австрии. ЦНИИПромзданий совместно с Харьковским Промстройниипроектом при участии ЦНИИСК разработаны стены из кирпичных панелей толщиной 260 и 390 мм. Применение керамических камней с пустотностью 25—30% и теплого раствора обеспечивает требуемую действующими нормами теплозащиту для зданий с сухим и нормальным
внутренним температурно-влажностным режимом, строящихся в средней полосе нашей страны. Номенклатура панелей обеспечивает их полную взаимозаменяемость с железобетонными. Опыт применения таких стен на десятках объектов в Ленинграде свидетельствует о том, что по сравнению с традиционным решением они примерно на 1/3 экономичнее как по стоимости, так и по трудозатратам.
Наибольшее применение в промышленном строительстве получили стены из однослойных легкобетонных панелей и блоков, а также из трехслойных железобетонных панелей с эффективной теплоизоляцией. Такие стены могут быть самонесущими или навесными. В несейсмических районах железобетонные стены выполняют как самонесущими, так и навесными, а в сейсмических районах только навесными. В самонесущих стенах надоконные панели опираются на простенки.
При навесных стенах образуются оконные проемы длиной 6 и 12 м или ленточные. По высоте навесные стены разбиваются на ярусы. При этом первый ярус опирается непосредственно на фундаментную балку или на специальную цокольную панель, совмещенную с фундаментной балкой, а все последующие — на стальные опорные консоли. При выборе и обосновании типа стен, кроме требования минимальных теплопотерь, должны учитываться объемно-планировочное решение, технологические и климатические факторы. Так, в условиях повышенной влажности и агрессивности среды не рекомендуется применять навесные стены, так как в этих случаях практически невозможно возобновлять антикоррозионную защиту металлических консолей.
В ЦНИИПромзданий с участием ряда других институтов разработано несколько типовых серий стен из однослойных панелей длиной 6 и 12 м, изготовляемых из легких бетонов класса В 3,5 плотностью 900—1200 кг/м3, а также автоклавных ячеистых бетонов класса В 2,5 плотностью 600—800 кг/м3. К таким стенам относится унифицированная серия 1.030.1-1 «Стены наружные из однослойных панелей для каркасных общественных зданий, производственных и вспомогательных зданий промышленных предприятий» (рис. 6).
Панельные стены из эффективного кирпича и бетона

Стены выполнены с использованием панелей длиной 6 м, толщиной 200, 250 и 300 мм из керамзитобетона, аглопоритобетона, перлитобетона и ячеистого бетона. Дополнением к этой серии являются типовые конструкции стен с панелями длиной 6 м, толщиной 160—300 мм из ячеистого бетона плотностью 600 кг/м3 (серия 1.432-6/81) и из шлакопемзобетона плотностью 1500 кг/м3 (серия 1.432-9/81). Кроме 6-метровых разработаны панели длиной 12 м, которые могут быть выполнены с обычным армированием из керамзитобетона класса В 5 плотностью 1000—1200 кг/м3 или с предварительным напряжением из бетона класса В 12,5 (серия 1.432.1-18).
Рациональная область применения панелей длиной 12 м — стены зданий с большими площадями глухих участков, при которых достигается снижение построечных трудозатрат примерно на 40% и стоимости — на 20%.
Однослойные стены из легкобетонных панелей применяются в основном для возведения производственных зданий с нормальным внутренним температурно-влажностным режимом и неагрессивной или слабоагрессивной газовой средой (табл. 15).
В случае использования таких панелей для зданий с агрессивной средой в зависимости от материала панелей и степени агрессии используют различные способы антикоррозионной защиты, которые, однако, относительно трудоемки.
Панельные стены из эффективного кирпича и бетона

Для условий эксплуатации во влажной и мокрой среде ЦНИИПромзданий совместно с Донецким Промстройниипроектом разработаны конструкции легкобетонных панелей с полимерной пленкой. Защиту внутренней поверхности панелей от воздействия высокой влажности обеспечивают полиэтиленовые листы специального профиля, имеющие продольные анкерные ребра в форме головки рельефа. Листы шириной 1880 и 3140 мм, толщиной 1,3 мм, имеющие ребра с шагом 40 и 80 мм, получают методом экструзии. Облицовка стеновых панелей осуществляется в процессе их изготовления путем механического заанкеривания ребер полиэтиленового листа в затвердевшей бетонной смеси.
Стены из таких панелей применены в ряде объектов целлюлозно-бумажной промышленности; в настоящее время они освоены на московских предприятиях стройиндустрии.
Дальнейшее повышение эффективности однослойных конструкций легкобетонных стен должно идти по пути уменьшения плотности бетона при одновременном увеличении его прочности, что открывает возможности снижения их материалоемкости и расширения рациональной области применения по теплоизолирующим качествам.
Совершенствование технологии конструкционно-изоляционных бетонов позволяет уже сегодня получать легкие бетоны плотностью 700—800 кг/м3 класса В 3,5 и ячеистые бетоны класса В 2,5 плотностью 600 кг/м3 без увеличения расхода цемента. Так, применение бетона плотностью 700 кг/м3 класса В 3,5 вместо класса В 2,5 дает возможность снизить расход стали в панелях-перемычках до 25%, а использование ячеистого бетона плотностью 600 кг/м3 класса В 2,5 взамен бетона плотностью 700 кг/м3 того же класса расширяет область применения стен по отрицательным температурам. Снижение плотности бетона обеспечивает в среднем экономию материалов пропорционально квадрату отношения значений плотности за счет улучшения изолирующих свойств бетона и уменьшения расхода материалов на единицу объема. Так, переход с бетона плотностью 1200 кг/м3 на бетон плотностью 900 кг/м3 дает экономию материала в 40—45%.
Важная роль в решении этих задач отводится применению новых высокоэффективных добавок в бетоны и усовершенствованию на базе этих бетонов технологии производства однослойных панелей. Помимо кремнийорганических и комплексных добавок более широко должны использоваться суперпластификаторы, позволяющие перейти на наиболее дешевый и прогрессивный кассетный способ изготовления панелей. Известно, что такой способ повышает производительность заводов в 2 раза и более без увеличения производственных площадей. При этом себестоимость 1 м3 продукции снижается не менее чем на 20%. Если в обычной бетонной смеси на 1 м3 расходуется до 450 кг цемента и 220 л воды, то введение пластификаторов обеспечивает получение «литьевой» бетонной смеси при уменьшении расхода воды на 50 л, цемента на 110 кг/м3. При этом на формование изделия затрачивается в 3 раза меньше труда, кроме того исключается необходимость интенсивной вибрации.
Широкие возможности в упрощении изготовления и снижения стоимости изделий открывает также дисперсное армирование.
Важный этап совершенствования стен из железобетонных панелей — создание трехслойных конструкций, в которых несущие функции выполняют железобетонные слои, а теплоизолирующие — эффективный утеплитель.
Железобетонные трехслойные панели длиной 6 или 12 м имеют два внешних железобетонных слоя из тяжелого бетона класса В 22,5, соединенных между собой П-образными гибкими связями из арматурной стали периодического профиля 010 мм, которые должны быть защищены оцинковкой или алюминированием, и средний теплоизоляционный слой из пенополистирола или жестких минераловатных плит на синтетическом связующем плотностью 150 кг/м3 (см. рис. 6). Толщина внутреннего железобетонного слоя 100 или 120 мм, наружного — 50 мм. Толщина слоя пенополистирола 50, 75, 100 и 150 мм, а минеральной ваты — 50, 80, 100, 150 и 300 мм.
Номенклатура изделий включает рядовые панели, панели-перемычки, парапетные панели-перемычки, простеночные, удлиненные угловые панели, а в 12-метровых элементах еще и цокольные, совмещенные с фундаментной балкой. Панели могут быть горизонтальной или вертикальной разрезки.
Основная область применения стен из трехслойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем — здания с влажным и мокрым режимом эксплуатации (см. табл. 15). Их используют, в частности, для зданий холодильников и овощефруктохранилищ с внутренней температурой от -30 °C до +12 °С.
Панельные стены из эффективного кирпича и бетона

Дальнейшее развитие трехслойные конструкции стен получили в создании панелей, у которых один или оба железобетонных слоя заменены на керамические из кирпича или пустотелых блоков (рис. 7). Панели армируются каркасами. По контуру в конструктивных слоях предусмотрен бетонный пояс, армированный плоскими каркасами, а по полю панелей установлены вертикальные плоские каркасы, которые при использовании обыкновенного кирпича размещены в уширенных растворных швах.
Стены выполнены самонесущими с опиранием на простенки шириной 1200 мм. Углы стен одноэтажных зданий решены с помощью удлиненных панелей, а в многоэтажных зданиях — с использованием угловых блоков. Отличительная особенность таких панелей — высокие эстетические качества и более низкий расход цемента (в 1,5—2 раза).
Современные панельные стены промышленных зданий включают достаточно большое число относительно мелких элементов: различных панелей, деталей заполнения оконных, дверных и воротных проемов. Многоэлементность и большая протяженность стыков обусловливают сравнительно высокую стоимость стен, трудоемкость возведения и сказываются на снижении их эксплуатационных качеств.
Увеличение размеров панелей до 2,4х6 и 3х6 м дает возможность встраивать в них окна и таким образом получать с завода-изготовителя участки стен повышенной строительной готовности (рис. 8).
Панельные стены из эффективного кирпича и бетона

В ЦНИИПромзданий разработаны конструкции стен для одноэтажных и многоэтажных производственных зданий из легкобетонных панелей со встроенными окнами. Панели выполнены из керамзитобетона плотностью 1200 кг/м3 класса В 5. По сравнению с традиционным решением, когда заполнение оконных проемов осуществляется на стройплощадке, они эффективнее по трудозатратам на 16—38%, хотя и дороже на 4—10%. Теплоизолирующие качества стены повышаются в результате сокращения примерно в 2 раза общей длины швов, которые являются обычно наиболее уязвимым местом в панельных конструкциях стен. В связи с дефицитом такого наполнителя дальнейшее совершенствование и расширение области применения панельных стен со встроенными окнами и дверьми может идти по пути использования более эффективных легких бетонов, например полистиролбетона, или трехслойных конструкций на гибких связях. Такие панели повышенной строительной готовности на базе трехслойных конструкций разработаны в ЦНИИПромзданий.
Все виды железобетонных панельных стен крепят к каркасу гибкими связями на сварке. Традиционным способам крепления стеновых железобетонных панелей к каркасу присущ ряд существенных недостатков, в том числе ведение сварочных работ на монтаже и необходимость последующей антикоррозионной защиты соединительных элементов. При таком способе крепления значительно возрастают количество марок панелей, зависящее от различного положения закладных деталей, а также их стоимость.
В связи с этим в России и за рубежом все большее внимание уделяется изысканию более индустриального бессварочного способа крепления.
Западно-германская фирма «Хальфенайзен» широко использует универсальное крепление, основанное на принципе зацепления дистанционного соединительного элемента в виде болта с анкером, заложенным в железобетонные конструкции при их изготовлении. Во избежание попадания бетона в паз анкера его заполняют гранулами полистирола или закрывают резиновым вкладышем, которые легко удаляются перед монтажом конструкции. Анкер выполнен из прокатных или холодногнутых стальных С-образных профилей. Дистанционный болт заводится головкой в паз анкера и подтягивается с помощью болтов или стяжной муфты (рис. 9). Все элементы такого крепления изготовляются на заводе из высокопрочной стали с антикоррозионной защитой. Разнообразной номенклатурой крепежных деталей достигается универсальность такого способа крепления различных строительных конструкций при относительно низком расходе стали.
Панельные стены из эффективного кирпича и бетона

Варианты бессварочного соединения железобетонных стеновых панелей, разработанные в России, к сожалению, нельзя отнести к совершенным. Наибольшей простотой отличается конструктивное решение, предложенное Проектным институтом № 1 совместно с НИИЖБ и Ленпромстройпроектом. В нем используется соединительный стержень диаметром 14 мм с петлей на одном конце. Один конец соединительного стержня вводят в наклонные отверстия, предусмотренные в колонне, а через петлю на другом его конце забивают в легкобетонную панель штырь диаметром 20 и длиной 200 мм, выполненный из арматурной стали. Однако такой способ предусматривает возможность крепления только стен из самонесущих легкобетонных панелей, к тому же существует вероятность окола панели при забивке штыря, после чего закрепить панель уже невозможно. Разработка эффективного способа бессварочного соединения стеновых железобетонных панелей остается одной из актуальнейших задач.
Немаловажен и вопрос повышения эстетических качеств стеновых панелей, разнообразия отделки их лицевых поверхностей, что оказывает существенное влияние на архитектурную выразительность фасадов зданий производственного назначения.
Традиционные способы отделки панелей, заключающиеся в облицовке их поверхностей декоративной крошкой на полимерных связующих, нанесении полимерцементных покрытий, а также окраске цементно-перхлорвиниловыми и поливинилацетатными красками, обладают ограниченными возможностями и не удовлетворяют в полной мере современным требованиям как по качеству, так и по разнообразию цветового и рельефного решения фасадных поверхностей, кроме того, они относительно трудоемки.
Для разнообразия фасадов производственных зданий ЦНИИПромзданий предложены новые конструктивные решения железобетонных стеновых панелей с активным рельефом в виде выступающих или западающих плоскостей и деталей (см. рис. 8). Они имеют такую архитектурную форму, которая в сочетании с традиционными гладкими поверхностями панелей дает возможность проектировщику разнообразно и выразительно решать фасады производственных зданий различного назначения.
Эффективен способ цветовой отделки стеновых панелей с поверхностью, имитирующей полированный мрамор, при котором в качестве отделочного слоя используется состав, включающий цемент марки 400, природный песок, щебень фракции 5—20 мм, диспергатор НФ марки А, силикат натрия (жидкое стекло), воду и пигменты. Последние вводятся в бетонную смесь в виде цветного раствора, полученного смешением заданного количества пигмента с белым цементом и водой. Приготовленную бетонную смесь подвижностью 18—25 см выгружают в опалубочную форму, а затем производят бетонирование панели по традиционной технологии. Сочетание этого способа отделки с рельефным решением лицевых поверхностей панелей открывает широкие возможности в улучшении архитектурно-эстетических качеств фасадов зданий.