Новые требования к теплоизоляции ограждающих конструкций зданий и сооружений, введенные в действие с 2000 г., явились побудительной причиной к разработке новых строительных материалов и технологий, позволяющих создавать конструкции стен, эффективных не только с точки зрения энергосбережения, но и оптимальных по затратам на их реализацию. Трудно себе представить массовое строительство жилых зданий из кирпича (самого массового строительного материала) с толщиной стен 1 м и более. Применение современных материалов, имеющих высокие теплоизолирующие свойства и обладающих прочностью, достаточной для возведения несущих конструкций, дает возможность строить дома с привычной (40 - 64 см) толщиной ограждающих конструкций. Но и традиционные материалы, такие как дерево и кирпич, не сдают своих позиций, что, в значительной степени, обусловлено новыми технологиями их применения.
Как показывает практика, больше всего вопросов возникает в процессе выбора конструкции наружных стен, поэтому именно со стен мы начнем рассмотрение материалов, используемых при возведении индивидуальных домов.
Ограждающие конструкции должны отвечать следующим требованиям:
- обладать необходимой прочностью и сохранять несущую способность в течение всего срока эксплуатации здания;
- обеспечивать защиту от атмосферных воздействий и необходимый уровень комфорта;
- обладать теплоизолирующими свойствами, удовлетворяющими требованиям СНиП II-3-79 “Строительная теплотехника”;
обладать соответствующими декоративными качествами или допускать возможность последующей отделки, обеспечивающей реализацию облика здания, предусмотренного архитектурным проектом.
Задача обеспечения необходимой прочности ограждающих конструкций на сегодняшний день имеет множество решений, но требования СНиП II-3-79 существенно ограничивают количество приемлемых вариантов, а в некоторых случаях на выбор конструкции стен оказывает влияние уровень затрат на приобретение материалов и стоимость выполнения работ.
Конструктивные решения стен можно разделить на две большие группы:
- однородные стены, для возведения которых используется один конструкционный материал по всей толщине в горизонтальном направлении;
комбинированные стены, в конструкции которых применяется два (или более) строительных материала.
К первой группе относятся традиционно используемые в малоэтажном коттеджном строительстве кирпичные, каменные и деревянные (бревенчатые и брусовые) конструкции, а также стены из современных материалов (блоки из легкого бетона, крупноформатные керамические блоки и т.п.), отличающихся более высокими теплоизоляционными характеристиками.
В комбинированных стенах применяется два и более основных строительных материала, выполняющих различные функции. Например, один материал может быть применен для возведения основной несущей конструкции, второй - использоваться как утеплитель, а третий - защищать сооружение от неблагоприятного воздействия атмосферных явлений. К таким конструкциям относятся дома, выполненные по каркасно-щитовой технологии, деревянные дома с кирпичной облицовкой, а также дома, утепленные с помощью штукатурных или вентилируемых фасадных систем. Подобных вариантов конструкций стен достаточно много, и более подробно о них будет рассказано ниже при описании применяющихся в них материалов.
Рассмотрим более подробно наиболее распространенные варианты стеновых конструкций с применением древесины.
Бревенчатые стены
Конструкция стен образуется бревнами, уложенными горизонтальными рядами и связанными между собой в углах врубками. Горизонтальный ряд бревен по всему периметру дома называется венцом, а вся конструкция стен дома - срубом.
Необработанные бревна имеют форму конуса, поэтому при сборке сруба необходимо производить определенную селекцию материала. Профили угловых перевязок и горизонтальных стыков бревен отличаются достаточно сложной индивидуальной формой, а их выполнение на строительной площадке требует немалых трудозатрат и высокой квалификации исполнителей. Сруб из бревен естественной влажности желательно сначала собрать начерно (без уплотнения стыков) и позволить ему “выстояться” в течение определенного срока; лишь затем конструкция собирается начисто.
Современные технологии позволили усовершенствовать и ускорить процесс возведения бревенчатых домов. Прежде всего, это коснулось геометрии исходного материала: обработанное в промышленных условиях бревно имеет идеальную цилиндрическую форму (оцилиндрованное бревно), что дает возможность изготавливать сруб в заводских условиях, производя выборки всех необходимых профилей на высокопроизводительном и точном оборудовании. Компьютерные технологии решили проблему проектирования и деталировки всей конструкции сруба. Таким образом, заказчик получает полный набор деталей дома, сборка которого занимает сравнительно немного времени и не требует привлечения плотников высокой квалификации. Существенный компонент технологии производства таких домов – промышленная сушка древесины, позволяющая производить отделочные работы сразу после сборки коробки. Если же фирма-поставщик предлагает комплект дома из материала естественной влажности, то внутренние отделочные работы следует производить несколько позже, лучше всего спустя два года, хотя эксплуатировать дом можно сразу после постройки.
Стены из бруса
Технология возведения сооружений из бруса очень похожа на строительство бревенчатых домов. Отличия касаются в основном угловых стыков венцов, а прямоугольное сечение бруса существенно упрощает сборку конструкции. Еще более технологичным материалом является профилированный брус, форма поперечного сечения которого позволяет максимально уплотнить горизонтальные стыки между венцами. Необходимо учитывать тот факт, что при изготовлении бруса удаляется наиболее твердая наружная оболочка, поэтому брус (по сравнению с бревном) в большей степени подвержен поводкам, обусловленным изменением влажности материала, а мягкая древесина менее устойчива к атмосферным воздействиям. Такие стены более всего требуют наружной антисептической обработки. Увеличить срок службы брусовых домов можно путем обшивки стен досками, виниловым сайдингом или другими облицовочными материалами. Очень хороший эффект дает облицовка кирпичом. Работы по отделке фасада должны проводиться не менее чем через два года после окончания строительства, когда усадки конструкций стен практически прекращаются.
Наиболее совершенным материалом этой категории является клееный брус, у которого практически отсутствуют поводки, вызываемые изменением влажности древесины. Клееный брус обладает повышенными прочностными характеристиками, а незначительный уровень деформации дает возможность применять достаточно сложные профили, обеспечивающие герметичность горизонтальных стыков венцов даже без использования дополнительных уплотнителей. Этот материал поставляется только в сухом состоянии, собранная из него конструкция дает минимальные усадки, что позволяет производить внутренние и наружные отделочные работы сразу после строительства коробки. К недостаткам клееного бруса можно отнести сравнительно высокую стоимость, которая в 2 - 3 раза превышает стоимость оцилиндрованного бревна или обычного бруса.
Бревенчатые или брусовые стены совмещают функции конструкционного материала, воспринимающего эксплуатационные нагрузки, и теплоизолятора, уменьшающего потери тепла в холодное время года. Необходимый уровень теплозащиты, отвечающий требованиям СНиП II-3-79, обеспечивается при толщине деревянных стен не менее 250 - 260 мм, что требует значительных объемов древесины для строительства дома. В настоящее время ориентировочная стоимость 1 м3 пиломатериалов хорошего качества составляет 2100 - 3000 руб., а минимальная стоимость комплекта дома из оцилиндрованного бревна диаметром 220 мм оценивается приблизительно в 200 у.е./м2. Конечно, строгое соблюдение требований “Строительной теплотехники” актуально только для домов, предназначенных для постоянного проживания, но и при уменьшенной толщине стен строительство деревянного рубленого дома - затея не из дешевых.
Снизить расход древесины, а, следовательно, и стоимость квадратного метра жилья, позволяет использование дерева только в качестве конструкционного материала. Классическим примером такой технологии является каркасно-щитовая конструкция стен.
Каркасно-щитовые конструкции
По расходу материалов и трудоемкости возведения каркасные стены являются самыми экономичными. Они требуют в 2 - 3 раза меньше древесины, чем бревенчатые или брусовые, и примерно во столько же раз легче. Из дерева собирается только каркас (скелет) дома, а для придания стенам необходимых теплоизоляционных свойств применяется эффективный утеплитель (минеральная вата, стекловолокно, пенополистирол), который заполняет пространство между силовыми элементами каркаса. Для устройства наружной обшивки могут быть использованы любые панельные материалы, пригодные для наружного применения (водостойкая фанера, фиброцементная плита, ЦСП или ОСВ плиты и т.д.), сайдинг, доска или вагонка, для внутренней – доска, фанера, гипсокартон. Первоначально такие конструкции получили распространение в садово-дачном строительстве для возведения небольших домов летнего проживания. В последнее время эта технология, известная под названием “канадский дом”, все шире применяется и для строительства коттеджей значительных размеров, рассчитанных на круглогодичное проживание. На строительном рынке представлено множество фирм, предлагающих сборные панельные дома, в основе которых лежит все та же каркасно-щитовая конструкция модулей (панелей), из которых собирается здание. Использование этой технологии позволяет существенно сократить сроки монтажа дома (на готовом фундаменте), а практически полное отсутствие усадки дает возможность приступать к отделочным работам сразу после возведения коробки. Следует отметить, что (при условии грамотного и качественного монтажа) каркасные дома успешно эскплуатируются не один десяток лет, по комфортности проживания почти не уступают рубленым домам и могут превосходить их по показателям энергосбережения.
К группе комбинированных конструкций на основе древесины относятся и сооружения из так называемого комбинированного клееного бруса , когда в середину материала вводится утеплитель, а наружная и внутренняя поверхности выполняются из дерева и имитируют брусовые или бревенчатые стены. Применение комбинированного клееного бруса позволяет снизить вес всей конструкции дома, сократить расход древесины и обеспечить необходимые теплоизоляционные характеристики при меньшей (по сравнению с цельнодеревянными) толщине стен.
Высокие теплоизолирующие свойства наружных стен здания позволяют не только уменьшить потери тепла в холодное время года, но и летом в жаркое время года позволяют оградить внутреннее пространство дома от излишнего притока тепла, что обеспечивает сохранение прохлады в жилище. Об этом стоит помнить и при строительстве небольшого садового домика и значительного по размерам загородного коттеджа.
Кирпичные стены
Несмотря на появление большого количества современных материалов, при строительстве малоэтажных индивидуальных домов наиболее часто используется кирпич. Хорошо развитая производственная база, высокие эксплуатационные характеристики (долговечность и прочность), возможность создания сложных архитектурных форм и декоративных деталей при кладке стен, а также соображения престижа обеспечили этому материалу огромную популярность.
Наибольшее распространение получили два типа кирпича: керамический (глиняный) и силикатный, производимый из известково-песчаной смеси с различного рода добавками.
Силикатный кирпич пользуется невысокой популярностью, т.к. хорошо впитывает влагу и, как следствие, обладает сравнительно невысокой морозостойкостью. Кроме того, силикатный кирпич отличается от керамического повышенной плотностью и пониженными теплоизоляционными характеристиками, стеновые конструкции получаются более тяжелыми, что требует сооружения фундамента повышенной прочности.
Глиняный кирпич по структуре может быть полнотелым или пустотным. Пустоты в материале организуются при его формовании и могут быть сквозными или несквозными. Пустотные кирпичи легче полнотелых, а кладка из них обладает лучшими теплоизоляционными свойствами. Уменьшение массы кирпича, обусловленное наличием пустот, позволяет производить камни большего размера, чем стандартный (250х125х65 мм). Использование полуторных (250х125х88 мм) и двойных (250х125х138 мм) кирпичей дает возможность снизить расход кладочного раствора, а также сократить время, необходимое для возведения стен.
Сплошная кирпичная стена, удовлетворяющая требованиям СНиП II-3-79, даже при использовании только пустотных крупноформатных кирпичей, должна иметь толщину 0,8 – 0,9 м. В то же время, конструктивная прочность ограждающих конструкций 1 – 3-этажного здания достигается при значительно меньшей толщине стен. Существует несколько путей минимизации объема используемого материала при одновременном обеспечении конструктивной прочности и требуемых теплоизоляционных характеристик сооружения.
1. Использование крупноформатных блоков из поризованной керамики (керамические блоки ) со специально организованной пустотностью. Наличие микропор снижает плотность и улучшает теплоизоляционные характеристики керамики. При этом прочностные характеристики таких изделий достаточны для возведения несущих стеновых конструкций. Использование подобных материалов позволяет соблюсти последние требования строительной теплотехники при толщине стен 51 - 64 см.
2. Применение колодцевых кладок с последующим заполнением образующихся полостей эффективным утеплителем. Между наружной (фасадной) кладкой, толщина которой, как правило, 125 мм, и внутренней (несущей), толщина которой выбирается из конструктивных соображений (чаще всего 250 мм), организуются связи из кирпичных перевязок. Такая конструкция позволяет уменьшить расход кирпича, а помещенный внутрь стены утеплитель обеспечивает необходимые теплофизические свойства. Общая толщина таких стен может составлять 51 - 64 см (в зависимости от толщины применяемого утеплителя).
3. Применение различных систем наружного утепления фасадов. В этом случае толщина кладки и материал (тип и сорт кирпича) выбираются только из соображений прочности конструкции, а необходимый уровень теплоизоляции обеспечивается системой утепления. Общая толщина стеновой конструкции с системой утепления может составить 40 - 45 см.
4. Использование новых марок кирпича, обладающих пониженной объемной плотностью и, как следствие, низким коэффициентом теплопроводности.
Так, например, в Челябинске разработан и запущен в производство не имеющий мировых аналогов эффективный кирпич, получивший название “Термолюкс”. Основным компонентом этого материала является золошлаковая смесь (отходы ТЭС), которая в значительных количествах имеется практически во всех регионах России. Этот, по сути, силикатный камень, при средней плотности 900 кг/м3 имеет коэффициент теплопроводности в два раза меньший, чем у обычного пустотного глиняного кирпича. Вместе с тем прочностные свойства “Термолюкса” позволяют возводить из него стены многоквартирных домов высотой до 5-ти этажей. Нормативные требования “Строительной теплотехники” выполняются при толщине кладки 64 см (с учетом облицовки фасада глиняным кирпичом). Размер кирпича “Термолюкс” - 250х120х88 мм, вес – 2,5 кг, марка прочности - М50.
Кирпичный дом – это не только добротное строение, конструкция и материал стен которого позволяют использовать для оформления фасада и внутренней отделки весь имеющийся на сегодняшний день спектр отделочных материалов, но и достаточно дорогой вариант индивидуального дома. Следует быть готовым к тому, что за один сезон завершить строительство и внутреннюю отделку дома не удастся. Разделить процессы возведения коробки и внутренней отделки полезно и с той точки зрения, что вновь выстроенный дом может после первой зимы дать осадку, что приведет к повреждению дорогостоящей отделки.
Стены из бетона
В настоящее время при строительстве малоэтажных и индивидуальных домов все шире применяются стеновые блоки из легкого бетона, отличающиеся по типу заполнителя и основного вяжущего, а также по способу производства. Наибольшую популярность среди изделий этой группы получили блоки из ячеистого бетона, получаемые путем автоклавного синтеза: газобетон , газосиликатобетон (газосиликат) и сланцезольный газобетон .
Современные линии по выпуску блоков из ячеистого бетона позволяют изготавливать изделия с высокой точностью соблюдения геометрических размеров, что, в свою очередь, дает возможность до минимума сократить толщину растворных швов при кладке стен. К числу основных характеристик ячеистых бетонов относятся их средняя плотность и прочность на сжатие. Установлены следующие марки по средней плотности:
- теплоизоляционный ячеистый бетон 300…500 кг/м3;
- конструктивно-теплоизоляционный ячеистый бетон 600…900 кг/м3;
конструкционный ячеистый бетон 1000…1200 кг/м3.
Прочность на сжатие - В1…В12,5.
Теплоизоляционные свойства этих материалов в 2 - 2,5 раза выше, чем у кирпича (в диапазоне плотностей 400…700 кг/м3), что позволяет (при собюдении СНиП II-3-79) выполнять стены здания меньшей толщины (в сравнении с кирпичом). При этом из-за небольшой плотности ячеистого бетона вся конструкция стен получается в 2 - 3 раза легче, что упрощает конструкцию фундамента и уменьшает его массу. Вследствие высокой пористости газобетонные изделия обладают повышенным влагопоглощением, поэтому фасад здания после окончания возведения стен необходимо покрывать составами, создающими на поверхности влагозащитную паропроницаемую пленку. В продаже имеется много подобных грунтовок, отвечающих требованиям ячеистых бетонов. По отзывам специалистов, комфортность проживания и микроклимат в домах из ячеистого бетона приближаются к показателям деревянных домов. Учитывая, что для возведения равноценных в отношении сбережения тепла стеновых конструкций газобетона понадобится в 1,5 - 2 раза меньше, чем кирпича, становится очевидным, что и затраты на строительство будут существенно ниже.
Пенобетон (газобетон неавтоклавного синтеза)
Пенобетон отличается от ячеистого бетона меньшей прочностью на сжатие при одинаковых теплофизических параметрах. В диапазоне плотностей от 300 до 1200 кг/м3 предел прочности на сжатие составляет 0,25 - 12,5 МПа. Область применения пенобетона и изделий из него такая же, как у газобетона, с той лишь разницей, что техология производства этого материала позволяет (при условии наличия необходимого оборудования) получать его непосредственно на строительной площадке, используя для заливки монолитных конструкций дома. Пенобетон применяется в качестве утеплителя кирпичных стен, выполненных колодцевой кладкой, перекрытий и т.д.
Керамзитобетон
Сочетание легкого заполнителя (керамзита) с цементным тестом позволяет получать строительные блоки и другие конструкции малой плотности (800 - 1200 кг/м3). Производство керамзитобетонных блоков налажено на многих комбинатах железобетонных изделий, поэтому проблем с приобретением этого материала, как правило, не возникает. Следует учитывать, что при плотности 1200 кг/м3 коэффициент теплопроводности керамзитобетона немногим меньше, чем у пустотного кирпича, поэтому существенного выигрыша в толщине наружных стен ожидать не приходится. Стоимость 1 м3 керамзитобетонных блоков сравнима, а в некоторых случаях и превышает (в зависимости от изготовителя) стоимость 1 м3 керамического кирпича. Показатели прочности (при одинаковой плотности) керамзитобетона и ячеистого бетона одинаковы, как и коэффициенты влагопоглощения. Монтаж блоков аналогичен кирпичной кладке с применением цементных растворов. Этот материал, имеющий крупнопористую структуру, обусловленную присутствием керамзита, обрабатывается (пилится и штробится) хуже, чем ячеистый и пенобетон. Керамзитобетон и изделия из него меньшей плотности довольно редко встречаются на рынке материалов. Очень часто этот материал используется для возведения монолитных конструкций.
Полистиролбетон
Этот материал на основе цементного связующего и пенополистирольного наполнителя сочетает в себе прочность бетона, легкость обработки, присущую древесине, а также высокие тепло- и звукоизолирующие свойства, которыми отличается пенополистирол. Сплошные блоки из этого материала предназначены для устройства стен зданий различного назначения в соответствии с новыми требованиями СНиП II-3-79. Блоки выпускаются со средней плотностью 250 - 550 кг/м3, и по области применения подразделяются на теплоизоляционные (250 - 350 кг/м3), предназначенные для использования в самонесущих стенах и ненесущих конструкциях (в основном как утеплитель), и конструкционные (400 - 550 кг/м3), предназначенные для устройства несущих конструкций зданий и сооружений. Полистиролбетон допущен для возведения несущих стен жилых зданий до трех этажей с мансардой, что вполне достаточно для индивидуального строительства. Показатели прочности полистиролбетона на сжатие существенно (в 2 - 3 раза) выше, а водопоглощения - ниже, чем у ячеистого бетона. Блоки выпускаются двух размеров – 1200х300х300 мм и 600х300х375 мм. Монтаж блоков с использованием цементного раствора или клеевой композиции аналогичен кирпичной кладке. Материал легко пилится, гвоздится, штробится и обладает высокой долговечностью (не менее 50 лет). К сожалению, стоимость полимербетона пока еще достаточно высока (около 2500 руб./ м3).
Тяжелый бетон
Бетонные блоки (средняя плотность 2200 - 2500 кг/м3) наряду с высокой несущей способностью обладают низкими тепло- и звукоизолирующими свойствами. Для улучшения последнего показателя, при кладке стен применяют пустотные бетонные блоки с последующим заполнением пустот утеплителем, что позволяет получить характеристики теплопроводности, близкие к кирпичной кладке из пустотных камней. Часто пустотные блоки используют как несъемную опалубку, замоноличивая пространство внутри стены бетоном с металлическим армированием, но подобные конструкции требуют дополнительного утепления для повышения коэффициента термического сопротивления стены. В последние годы налажено широкомасштабное производство бетонных блоков с офактуренной наружной поверхностью, чаще всего имитирующей колотый камень, что позволяет получать интересные архитектурные решения фасада. Особенно актуально применение таких блоков для устройства цокольных частей здания, эксплуатируемых в наиболее неблагоприятных условиях. Такое решение гораздо более практично, чем штукатурная отделка или облицовка, а введение пигментов в исходный материал (бетон) позволяет получать различные цветовые решения отделки, не требующей в дальнейшем частого обновления (окраски).
Монолитное домостроение
Эта технология, ранее использовавшаяся только в индустриальном строительстве, получает все более широкое распространение и в индивидуальном домостроении. В рамках этой технологии можно выделить два главенствующих направления: применение сборно-разборных опалубочных систем и несъемных опалубок из пенополистирола.
Сборно-разборные опалубки широко применяются при возведении многоэтажных зданий жилого и административного назначения. Существует два варианта конструкций домов, выполняемых подобным образом:
1. Конструкции с монолитными наружными стенами, предусматривающие дополнительное утепление фасадов (наружное), или размещение утеплителя внутри стены при заливке бетона в опалубку.
2. Монолитный несущий каркас здания с наружными (ненесущими) стенами, выполненными из другого материала, обладающего лучшими, чем у тяжелого бетона, теплоизолирующими свойствами.
Эта технология экономически (по стоимости 1 м2 общей площади дома) эффективна только при значительных объемах строительства, например, при возведении нескольких коттеджей или коттеджного поселка. Применительно к отдельно строящемуся дому, такой способ строительства не имеет существенных преимуществ перед кирпичным домом.
Основное преимущество несъемных опалубочных систем заключается в их небольшом весе, несложной технологии и возможности вести строительство без применения тяжелой техники, что и обусловливает популярность этой технологии среди владельцев коттеджей. Широкое распространение получилинесъемные опалубки из пенополистирола , представляющие собой пустотный полистирольный блок, состоящий из двух панелей, связанных между собой перемычками из полистирола или другого пластика. После сборки из таких элементов части стены, полость, образовавшуюся между наружной и внутренней панелями, замоноличивают армированным бетоном. Далее собирают следующий участок стены, и технологический цикл повторяется. Преимуществом такого способа является возможность получения за один технологический цикл многослойной стеновой конструкции с достаточным сопротивлением теплопередаче, причем роль утеплителя выполняет сама опалубка.
Пенополистирол является горючим материалом, поэтому особое внимание следует уделить выбору отделочных материалов, как наружных, так и внутренних. Для внутренней отделки обычно применяются гипсокартонные листы, наклеиваемые на полистирол, или штукатурные материалы, предназначенные для работы по пенополистиролу; фасад дома оштукатуривается или облицовывается трудногорючими панельными или плиточными материалами.
Имеющаяся статистика позволяет сделать вывод, что строительство коробки здания с применением описанной технологии оказывается дешевле возведения коробки из кирпича приблизительно на 10 - 20% (в зависимости от проектного решения дома и принятого варианта отделки фасада).
Тяжелый бетон обладает низким значением коэффициента паропропускания, вследствие чего вопрос обеспечения хорошего воздухообмена и вентиляции внутреннего пространства в домах из этого материала стоит особенно остро. Как известно, коэффициент паропропускания характеризует способность материала пропускать газ и пар. В этом плане наилучшим из перечисленных выше материалов является дерево, поэтому комфортность проживания и микроклимат в деревянных домах принимаются за эталон. Деревянные стены обеспечивают дополнительное поступление наружного воздуха (дом “дышит”). В домах с монолитными стенами эта составляющая сведена до минимума, что влечет за собой необходимость проведения конструктивных мероприятий, направленных на компенсацию этого недостатка, вплоть до организации приточно-вытяжной вентиляции, тогда как обычно предусматривается только вытяжная вентиляция. Подобные проблемы могут возникнуть и при использовании в качестве утеплителя пенополистирола, который также отличается низким коэффициентом паропроницаемости. Обычно фирмы, предлагающие технологии несъемной опалубки из полистирола, решают эти вопросы в процессе разработки проекта. Пренебрегать их рекомендациями – значит заранее ухудшить эксплуатационные качества такого жилья.
Так из чего же строить дом? Однозначного ответа на этот вопрос не существует, т.к. выбор материала зависит от финансовых возможностей заказчика и назначения будущего дома. Если загородный дом предназначен лишь для сезонного проживания и для выездов на природу в выходные дни, то оптимальным вариантом, скорее всего, окажется деревянный (брус, бревно) или каркасно-щитовой коттедж. Дерево обладает наименьшей (по сравнению с другими материалами) теплоемкостью, поэтому такой дом легче протопить. Для постоянного проживания больше подходит капитальный дом из керамических блоков или его аналогов, легкобетонных блоков и т.п.
Достаточно сложно ответить и на вопрос: дом из какого материала окажется дешевле? Только при наличии проекта можно произвести точные расчеты затрат и сравнивать те или иные материалы с точки зрения цена-качество; причем иногда решающим фактором может явиться близкое расположение производителя, позволяющее сэкономить на транспортных расходах, или иные непредвиденные обстоятельства. В любом случае окончательный выбор остается за заказчиком и, чаще всего, зависит от его финансового положения, вкусов и пристрастий.
Статья предоставлены журналом "Технологии строительства"
Конструкции наружных стен гражданских и промышленных зданий
Конструкции наружных стен гражданских и промышленных зданий классифицируются по следующим признакам:
1) по статической функции:
а) несущие;
б) самонесущие;
в) ненесущие (навесные).
На рис. 3.19 показан общий вид данных видов наружных стен.
Несущие наружные стены воспринимают и передают на фундаменты собственный вес и нагрузки от смежных конструкций здания: перекрытий, перегородок, крыш и др. (одновременно выполняют несущую и ограждающую функции).
Самонесущие наружные стены воспринимают вертикальную нагрузку только от собственного веса (включая нагрузку от балконов, эркеров, парапетов и др. элементов стены) и передают их на фундаменты через промежуточные несущие конструкции – фундаментные балки, ростверки или цокольные панели (одновременно выполняют несущую и ограждающую функции).
Ненесущие (навесные) наружные стены поэтажно (или через несколько этажей) опираются на смежные несущие конструкции здания – перекрытия, каркас или стены. Таким образом, навесные стены выполняют только ограждающую функцию.
Рис. 3.19. Виды наружных стен по статической функции:
а – несущие; б – самонесущие; в – ненесущие (навесные): 1 – перекрытие здания; 2 – колонна каркаса; 3 – фундамент
Несущие и ненесущие наружные стены применяются в зданиях любой этажности. Самонесущие стены опираются на собственный фундамент, поэтому их высота ограничивается из-за возможности взаимных деформаций наружных стен и внутренних конструкций здания. Чем выше здание, тем больше разница в вертикальных деформациях, поэтому, например, в панельных домах допускается применение самонесущих стен при высоте здания не более 5 этажей.
Устойчивость самонесущих наружных стен обеспечивается гибкими связями с внутренними конструкциями здания.
2) По материалу:
а) каменные стены возводятся из кирпича (глиняного или силикатного) или камней (бетонных или природных) и применяются в зданиях любой этажности. Каменные блоки выполняют из естественного камня (известняк, туф и др.) или искусственного (бетон, легкий бетон).
б) Бетонные стены выполняют из тяжелого бетона класса В15 и выше плотностью 1600 ÷ 2000 кг/м 3 (несущие части стен) или легкого бетона классов В5 ÷ В15 плотностью 1200 ÷ 1600 кг/м 3 (для теплоизоляционных частей стен).
Для изготовления легких бетонов используются искусственные пористые заполнители (керамзит, перлит, шунгизит, аглопорит и т. п.) или естественные легкие заполнители (щебень из пемзы, шлака, туфа).
При возведении ненесущих наружных стен также используется ячеистый бетон (пенобетон, газобетон и т. п.) классов В2 ÷ В5 плотностью 600 ÷ 1600 кг/м 3 . Бетонные стены применяются в зданиях любой этажности.
в) Деревянные стены применяются в малоэтажных зданиях. Для их возведения используются сосновые бревна диаметром 180 ÷ 240 мм или брусья сечением 150х150 мм или 180х180 мм, а также дощатые или клеефанерные щиты и панели толщиной 150 ÷ 200 мм.
г) стены из небетонных материалов в основном применяются при возведении промышленных зданий или малоэтажных гражданских зданий. Конструктивно они состоят из наружной и внутренней обшивки из листового материала (сталь, алюминиевые сплавы, пластик, асбестоцемент и др.) и утеплителя (сэндвич-панели). Стены данного типа проектируют несущими только для одноэтажных зданий, а при большей этажности – только как ненесущие.
3) по конструктивному решению:
а) однослойные;
б) двухслойные;
в) трехслойные.
Количество слоев наружных стен здания определяется по результатам теплотехнического расчета. Для соответствия современным нормам по сопротивлению теплопередаче в большинстве регионов России необходимо проектировать трехслойные конструкции наружных стен с эффективным утеплителем.
4) по технологии возведения:
а) по традиционной технологии возводятся каменные стены ручной кладки. При этом кирпичи или камни укладываются рядами по слою цементно-песчаного раствора. Прочность каменных стен обеспечивается прочностью камня и раствора, а также взаимной перевязкой вертикальных швов. Для дополнительного повышения несущей способности каменной кладки (например, для узких простенков) применяется горизонтальное армирование сварными сетками через 2 ÷ 5 рядов.
Требуемую толщину каменных стен определяют по теплотехническому расчету и увязывают со стандартными размерами кирпичей или камней. Применяются кирпичные стены толщиной в 1; 1,5; 2; 2,5 и 3 кирпича (250, 380, 510, 640 и 770 мм соответственно). Стены из бетонных или природных камней при кладке в 1 и 1,5 камня имеют толщину 390 и 490 мм соответственно.
На рис. 3.20 показано несколько типов сплошных кладок из кирпича и каменных блоков. На рис. 3.21 показана конструкция трехслойной кирпичной стены толщиной 510 мм (для климатического района Нижегородской области).
Рис. 3.20. Типы сплошных каменных кладок: а – шестирядная кирпичная кладка; б – двух-рядная кирпичная кладка; в – кладка из керамических камней; г и д – кладки из бетонных или природных камней; е – кладка из камней ячеистого бетона с наружной облицовкой кирпичом
На внутренний слой трехслойной каменной стены опираются перекрытия и несущие конструкции крыши. Наружный и внутренний слои кирпичной кладки соединяются между собой арматурными сетками с шагом по вертикали не более 600 мм. Толщина внутреннего слоя принимается 250 мм для зданий высотой 1 ÷ 4 этажа, 380 мм – для зданий высотой 5 ÷ 14 этажей и 510 мм – для зданий высотой более 14 этажей.
Рис. 3.21. Каменная стена трехслойной конструкции:
1 – внутренний несущий слой;
2 – слой теплоизоляции;
3 – воз-душный зазор;
4 – наружный самонесущий (облицовочный) слой
б) полносборная технология используется при возведении крупнопанельных и объемно-блочных зданий. При этом монтаж отдельных элементов здания производится подъемными кранами.
Наружные стены крупнопанельных зданий выполняются из бетонных или кирпичных панелей. Толщина панелей – 300, 350, 400 мм. На рис. 3.22 показаны основные виды бетонных панелей, применяемых в гражданском строительстве.
Рис. 3.22. Бетонные панели наружных стен: а – однослойная; б – двухслойная; в – трехслойная:
1 – конструктивно-теплоизоляционный слой;
2 – защитно-отделочный слой;
3 – несущий слой;
4 – теплоизоляционный слой
Объемно-блочные здания – это здания повышенной заводской готовности, которые монтируются из отдельных блоков-комнат заводского изготовления. Наружные стены таких объемных блоков могут быть одно-, двух- и трехслойными.
в) монолитная и сборно-монолитная технологии возведения позволяют возводить одно-, двух- и трехслойные монолитные стены из бетона.
Рис. 3.23. Сборно-монолитные наружные стены (в плане):
а – двухслойная с наружным слоем теплоизоляции;
б – то же, с внутренним слоем теплоизоляции;
в – трехслойная с наружным слоем теплоизоляции
При использовании данной технологии сначала устанавливается опалубка (форма), в которую заливается бетонная смесь. Однослойные стены выполняются из легких бетонов толщиной 300 ÷ 500 мм.
Многослойные стены выполняются сборно-монолитными с использованием наружного или внутреннего слоя каменных блоков из ячеистого бетона. (см. рис. 3.23).
5) по расположению оконных проемов:
На рис. 3.24 показаны различные варианты расположения оконных проемов в наружных стенах зданий. Варианты а , б , в , г используются при проектировании жилых и общественных зданий, вариант д – при проектировании промышленных и общественных зданий, вариант е – для общественных зданий.
Из рассмотрения данных вариантов можно видеть, что функциональное назначение здания (жилое, общественное или промышленное) определяет конструктивное решение его наружных стен и внешний вид в целом.
Одно из основных требований, предъявляемое к наружным стенам – это необходимая огнестойкость. По требованиям противопожарных норм несущие наружные стены должны быть выполнены из несгораемых материалов с пределом огнестойкости не менее 2 часов (камень, бетон). Применение трудносгораемых несущих стен (например, деревянных оштукатуренных) с пределом огнестойкости не менее 0,5 часа допускается только в одно-, двухэтажных домах.
Рис. 3.24. Расположение оконных проемов в наружных стенах зданий:
а – стена без проемов;
б – стена с небольшим количеством проемов;
в – панельная стена с проемами;
г – несущая стена с усиленными простенками;
д – стена с навесными панелями;
е – полностью остекленная стена (витраж)
Высокие требования к огнестойкости несущих стен вызваны их основной ролью в сохранности здания, так как разрушение несущих стен при пожаре вызывает обрушение всех опирающихся на них конструкций и здания в целом.
Ненесущие наружные стены проектируют несгораемыми или трудносгораемыми с меньшими пределами огнестойкости (от 0,25 до 0,5 часа), так как разрушение данных конструкций при пожаре может вызвать только локальные повреждения здания.
Каждый из стеновых материалов обладает своими преимуществами и недостатками, от которых зависит область их применения.
Чтоб вам легче было определиться с выбором материала для возведения своего загородного дома, ниже мы рассмотрим характеристики различных блоков и кирпича.
Блок керамзитобетонный
В сравнении с остальными блоками обладает более высоким уровнем прочности и морозостойкости, что в совокупности дает значительный срок службы, а также отличную надежность конструкции. Благодаря тому, что уровень водопоглощения у керамзитобетонного блока самый низкий, он не нуждается в уходе и обладает стойкостью к погодным явлениям.
Еще одним его положительным свойством является отсутствие усадки – это позволяет в будущем избежать появления на стенах трещин, а также изменения геометрии стен.
Благодаря продолжительному периоду остывания увеличивается уровень комфорта, поскольку уменьшаются перепады температур внутри строения. Невысокая стоимость данных блоков так же относится к преимуществам материала.
Если говорить о недостатках керамзитобетонных блоков, то это неидеальная (в сравнении с пенобетоном) геометрия. То же относится и к весу блоков – он довольно большой.
Блок пенобетонный (пеноблок)
Обладает меньшим весом, а также идеальной геометрией – это значительно облегчает монтаж стен. Запас прочности пеноблока достаточный, однако это при условии грамотной изоляции и утепления стен от атмосферных воздействий, т.к. морозостойкость у него довольно низка, а водопоглощение близится к 100%.
Долгий срок службы конструкция из пеноблока может иметь лишь при условии грамотной изоляции.
В качестве минуса отмечают неудобство крепежа (пористая структура блоков не позволяет надежно закреплять в нем дюбеля). Кроме того, пористая структура материала представляет собой удобную среду для появления разнообразных грибков. Имеет усадку, в результате чего на стенах постройки могут появиться трещины. Стоимость довольно высока.
Кирпич
Подобно керамзитобетонным блокам кирпич обладает хорошим запасом прочности, а также достаточной морозостойкости. Благодаря этому кирпичные стены долговечны и стойки к атмосферным явлениям. Благодаря низкому уровню водопоглощения кирпич также можно использовать в качестве облицовочного материала.
Среди минусов необходимо отметить трудоемкость монтажа, невысокие теплоизоляционные свойства, высокая стоимость как самого материала, так и услуг по кладке, довольно большой расход кладочного раствора.
Блок газосиликатный
Обладает наименьшим весом, а также идеальной геометрией. Это позволяет уменьшить время строительных работ, облегчает монтаж материала. Достоинством также является возможность укладки блоков на клей, что минимизирует неудобства при работе в жилых квартирах.
Недостатками являются следующие качества газосиликатного блока: низкий уровень прочности, морозостойкости, высокий уровень водопоглощения – это ограничивает сферу его применения только сухими и теплыми помещениями в качестве материала для перегородок.
Кроме того, данный материал, подобно пенобетону, склонен к появлению грибка. Обладает усадкой, что ведет к появлению на стенах трещин.
Блок опилкобетонной
Преимуществом является довольно низкая стоимость, а также малый вес. Однако из-за высокого уровня водопоглощения, а также недостаточно высокого уровня морозостойкости срок эксплуатации стен, выполненных из данного материала, ограничен.
Кроме того, опилкобетонные блоки обладают плохой геометрией, т.к. входящие в состав бетона опилки в процессе прессования меняют геометрию.
Шлакоблок
Данный строительный материал является на сегодняшний день уже устаревшим. Преимуществами является небольшой вес и низкая стоимость блоков. Из-за использования в качестве сырья доменного шлака он обладает низким уровнем экологичности.
Кроме того, шлакоблок обладает плохими показателями по водопоглощению и морозостойкости, что значительно уменьшает срок службы стен.
На сегодняшний день он заменен экологически чистым керамзитобетонным блоком, который по наиболее важным показателям намного превосходит шлакоблоки.
Так какой же из блоков выбрать? Строители европейских и иных развитых стран отдают предпочтение керамзитобетонным блокам, как наиболее оптимальному варианту по сочетанию параметров. В Европе доля строительства из керамзитобетонных блоков превышает 50%.
Кирпич также широко используется, но больше в качестве облицовочного материала, чему способствует его презентабельный внешний облик и уровень долговечности.
Из вышеприведенных данных можно заключить, что для возведения стен загородных домов оптимальным материалом является керамзитобетонный блок, а для фасадного материала лучше выбрать кирпич.
