WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 |

Проектирование перспективных стеновых ограждений из минеральных материалов

№"Строительный эксперт" № 12 (151)    04.07.2003

В настоящее время в России развитие строительной индустрии и коммунального хозяйства направляется и регулируется экономическим, энергетическим и экологическим кризисами. В этих условиях необходимо широко применять легкие, экономичные, энергоэффективные, экологичные, негорючие, долговечные, технологичные (далее ЛЭЭЭНДТ) строительные материалы, изделия и конструкции, что позволит проектировать из них здания, отвечающие тем же требованиям.

В 80е годы в практике строительства применяли однослойные стены из кирпича и из легкого бетона на пористом заполнителе, которые были энергоемкими в производстве и малоэффективными как утеплители. Перспективными планами намечалось многократно увеличить производство изделий из легкого энергоэффективного ячеистого бетона, доведя его объем к 1990 году до 8...10 млн. м3, а к 1995 годудо 40...45 млн. м3 в год.

К сожалению, в период перестройки эти планы были сорваны. Несмотря на это требования к теплопотерям при эксплуатации зданий в 1995 году были ужесточены в 3,5 раза [I, 2]. В результате рынок России был наводнен дорогими и недолговечными зарубежными полимерными и волокнистыми "эффективными" утеплителями, которые используют в конструкциях двух и трехслойных наружных стен сборных и монолитных многоэтажных зданий. Изза большого количества неоднородных металлических и железобетонных теплопроводных включений по полю и периметру многослойных стеновых ограждений приведенное термическое сопротивление стен снижается в 1,5... 2 раза по сравнению с термическим сопротивлением по глади стены, что требует значительного увеличения объема устанавливаемого дорогостоящего утеплителя. Опыт применения волокнистых и полимерных теплоизоляционных материалов показывал ненадежность этих материалов в части сохранения ими теплозащитных свойств, предъявляемых к ограждающим конструкциям. За 25...50 лет в результате старения материалов со сроком годности не более 10...15 лет теплозащитные свойства их снижаются в 1,5...2 раза. Срок службы зданий50...100 лет, поэтому через 20...40 лет потребуется дополнительное утепление двух, трехслойных стен или полная замена недолговечного "эффективного" утеплителя. В результате вместо запланированного "экономического эффекта" за счет снижения затрат на отопление зданий следует ожидать огромных дополнительных затрат на ремонт и утепление стен. Поэтому такие утеплители широко применяются за рубежом при утеплении снаружи стен со сроком службы в 20...25 лет.

Очевидно, что долговечность утеплителя для новых зданий должна быть не менее долговечности несущих и облицовочных материалов бетона и кирпича (не менее 50 лет), поскольку замена частично потерявшего свои свойства недолговечного утеплителя даже в ремонтнопригодных стенах очень трудоемка и дорога.

Применение "сэндвичпанелей" из энергоэффективных утеплителей для наружных стеновых ограждений в многоквартирных зданиях с центральным отоплением в условиях России недопустимо, так как в случае аварии, изза быстрого падения температуры в помещениях, легко заморозить воду в трубах и надолго вывести систему отопления из строя. Следовательно, тепловая инерция энергоэффективных ограждений должна нормироваться и быть, очевидно, не меньше, чем для дерева.

При совершенствовании конструкций наружных стеновых ограждений для России необходимо исключить применение неэкономичных, неэкологичных, недолговечных, ненадежных так называемых "эффективных" полимерных и волокнистых утеплителей, не только в качестве основного утеплителя, но и для утепления мостиков холода в местах теплопроводных железобетонных включений от плит перекрытий, колонн и стен, а также по периметру оконных проемов, заменив их на ЛЭЭЭНДТ минеральные материалы.

Известно, что в нормах [1] эксплуатационная влажность в ячеистых, легких бетонах и в пеностекле сильно завышена, что сделало их неконкурентоспособными с "эффективными" утеплителями. Однако зарубежные и последние отечественные исследования показывают, что установившаяся влажность в наружных стенах из ячеистого бетона для условий Б составляет менее 5% против 12% в нормах. Поэтому Госстрой РФ и Мосэкспертиза приняли решение о возможности снижения в проектах коэффициентов теплопроводности до значений, полученных на основании испытания образцов материала в сертифицированных лабораториях. Такие испытания ячеистобетонных блоков, изготавливаемых на заводе ОАО "Забудова" в Республике Беларусь, были заказаны Центром "Поликварт" и Мосгражданпроектом в НИИСФ (табл. 1). Кроме того, в табл. 1 учтены результаты испытаний, представленные заводамиизготовителями. Для легкого пенополистиролбетона теплопроводность принята по данным НИИЖБ.



Табл. 1. Характеристики минеральных Т и КТ материалов Мате риалы Характеристика Марка по плотности, кг/м Ячеис тый бетон Теплопроводность, Б, Вт/(м 0С) 0. 0. 0. 0. 0. Класс или марка по прочности на сжатие В0.5 В0. В0.75 Bl Bl В1. Bl В В1 В2. Марка по морозостойкости F10 F F10 Р F15 F F25 F F25 F Пено поли стирол бетон Теплопроводность, Б, Вт/(м 0С) 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. Класс или марка по прочности на сжатие М2 М2. М2 М М3.5 М7. В0.5 В0. BO.5 B В0.75 В1. Bl Bl. В1.5 В2. Марка по морозостойкости н/н F25 F Р25 F Р25 F F35 F F35 F F35 F F35 F Пено стекло Теплопроводность, Б, Вт/(м 0С) 0, 0, 0, Класс или марка по прочности на сжатие Ml М М Марка по морозостойкости F25 F F25 F F25 F Долговечность является важнейшим показателем для материала наружных стен. К сожалению, накопленных фактов долговечности ячеистого бетона в России очень мало изза его редкого применения до войны, а легкий пенополистиролбетон (ППСБ) появился только в 6070е годы.

В конце 90х годов при реконструкции технологического цеха АЙСФИЛИ в покрытии и перекрытиях был вскрыт монолитный ячеистый бетон, служивший утеплителем. После 65 лет эксплуатации в тяжелых условиях холодильника с температурой внутреннего воздуха в камерах до 18 °С, ячеистый бетон сохранил прочность, которая составила от 8 до 25 кг/см2 для плотностей D400...D600, что для старой технологии изготовления пенобетона в 30е годы является хорошим показателем. Известно, что неавтоклавный ячеистый бетон со временем несколько увеличивает свою прочность.

Основываясь на отечественном опыте, максимальная толщина однослойных стен без учета штукатурки не должна превышать толщины кладки в 2...2,5 кирпича (51...64 см), в то же время минимальная толщина не должна быть менее одного кирпича (25 см), что необходимо для надежного крепления стен при расчете их на устойчивость от ветровой нагрузки.

В Центре "Поликварт" исследованы, разработаны и внедряются одно, двух и трехслойные стены (рис. 1) из ЛЭЭЭНДТ минеральных материалов, таких как теплоизоляционные ("Т") и конструкционнотеплоизоляционные ("КГ") ячеистые и легкие бетоны марки по плотности D500, морозостойкости F25 и классом по прочности Bl,0, а также пеностекло плотностью D = 150...250. В местах мостиков холода допускается применение долговечных отечественных эффективных полимерных утеплителей: жесткого пенополиуретана (ППУЖ), пенополиэтилена (ППЭ) и экструзионного пенополистирола (ЭППС) с в = 0,025...0,035 Вт/(м 0С) и D35. Двух и трехслойные стены снаружи отделываются лицевым кирпичом, а изнутрикирпичом или более дешевыми бетонными блоками с приведенной маркой по плотности D600 и классом по прочности В3,5.

Многослойные ограждения имеют значительно меньшую теплотехническую однородность, чем однослойные. Это вызывает дополнительные температурные деформации и конденсацию паров воды, что снижает теплоизоляционные свойства и долговечность утеплителя и ограждения в целом. Для повышения долговечности и теплоэффективности стеновых ограждений необходимо снижать количество теплопроводных включений, являющихся мостиками холода. Для повышения коэффициента теплотехнической однородности в стенах в местах мостиков холода необходимо применение долговечных и эффективных утеплителей.

Наиболее экономичными стенами являются однослойные монолитные из теплоизоляционного (Т) ячеистого и легкого бетона или ППУЖ с оставляемой опалубкой (рис. 1г) из долговечных листовых или кладочных материалов. К сожалению, такие стены все еще не получили широкого применения изза продолжительности холодного периода года и неумения представителей строительного комплекса организовать изготовление наружных стен с учетом сезонных колебаний температур. Поэтому сегодня наиболее широко применяемыми являются монтируемые круглый год однослойные стены (рис. 1 а, б) из ячеистобетонных блоков 1й и 2й категории, класса по прочности не ниже В1 и морозостойкостью F25 или из легких ППСБблоков, изготавливаемых по технологии НИИЖБ. ППСБ изза присутствующих в нем полистирольных гранул в неполной мере отвечает требованиям, предъявляемым к ЛЭЭЭНДТматериалам по долговечности и горючести, однако, как показывает опыт, даже после выгорания гранул или их разрушения в результате старения ячеистая структура из цементного камня в них сохраняется и может продолжать выполнять теплозащитные и прочностные функции. Поэтому в однослойных стенах (рис.1 а, б) следует применять блоки из ППСБ, класса по прочности не ниже В1 и F35, как этого требуют нормы по бетонным и железобетонным конструкциям.





Недостатками этих стен являются потери тепла через швы кладки, перемычки и по периметру ограждений в местах теплопроводных включений от перекрытий, колонн, пилонов и поперечных стен, а также установка дополнительного утепления по периметру окон для предотвращения выпадения конденсата.

Приведенное сопротивление теплопередаче таких неоднородных наружных стен определяется на основании расчета температурных полей, представляющего сложную объемную задачу, решаемую с использованием метода электротепловой аналогии, в результате применения которого строительная конструкция преобразуется в электрическую схему (объемную сетку). Программы автоматизированного расчета электрических схем позволяют получить потенциалы узлов, которые являются аналогами температур в соответствующих точках строительной конструкции.

По полученному объемному полю температур вычисляются тепловые потоки между различными узлами объемной сетки, а также теплотехнические параметры, в частности, коэффициент теплотехнической однородности.

Само собой разумеется, что расчет объемного температурного поля методом электротепловой аналогии или любым другим способом возможен только при заданных граничных условиях на поверхностях фрагмента исследуемой строительной конструкции. Граничные условия могут быть заданы в одном из следующих видов:

1) температура на поверхности;

2) значение теплового потока через поверхность;

3) температура окружающей среды (обычно это температура наружного и внутреннего воздуха) и коэффициент теплоотдачи поверхности с учетом конвективного и лучистого теплообменов.

Изза необходимости введения граничных условий часто приходится увеличивать размер исследуемого объекта до тех пор, пока на всех его поверхностях не будут точно заданы граничные условия в одном из вышеуказанных видов. В применений к расчету приведенного термического сопротивления наружных стен это означало, что габаритные размеры участков типового фрагмента конструкции выбраны не менее 1 м, хотя ширина железобетонной колонны или перекрытия составляет около 0,2 м.

Проведенные расчеты показали, что в кладке из ячеистобетонных блоков D400... D600 второй категории на цементнопесчаном растворе толщиной 12 мм и Б = 0,93 Вт/(м 0С) коэффициент теплотехнической однородности равен rк= 0,71...0,77, а в кладке из блоков первой категории на клею со швами толщиной 3 мм и Б = 0,64 Вт/(м 0С) rк = 0,94...0,96 (рис.2).

Рис. 1 Ненесущие стеновые ограждения с теплоизоляцией перекрытий:

а однослойная стена с утепленным деформационном швом; б однослойная стена с двумя термоэкранами; в двухслойная стена с темовкладышем; г двухслойная стена с термоэкраном; д навесная "сэндвичпанель"; е трехслойная стена с термоэкраном и термовкладышем.

Условные обозначения:

1 кладка из ячеистого блоков; 2 плита перекрытия; 3 штукатурка; 4 деформационный шов; 5 термоэкран из эффективного утеплителя; 6 термоэкран из ячеистого бетона; 7 кладка из облицовочного кирпича; 8 термовкладыш; 9 кладка из кирпича или легких бетонных блоков; 10 монолитный эффективный утеплитель; 11 оставляемая опалубка.

Следовательно, при одинаковом термическом сопротивлении толщина кладки из блоков 2й категории на 25...32 % больше толщины кладки из блоков 1й категории, но стоимость стен будет примерно одинакова, так как блоки 2й категории дешевле на 30 %.

Pages:     || 2 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.