Эффективные перекрытия
Процесс совершенствования перекрытий является необходимым условием роста качества в современном строительстве. Насколько это важно, говорит хотя бы тот факт, что на их долю даже в полносборном строительстве приходится около 30% сборного железобетона. Сегодня, приобретая новые свойства и формы, эта строительная конструкция призвана решать комплекс задач по прочности, жесткости, огнестойкости, тепло- и звукоизоляции, газо-, паро- и водонепроницаемости.
Разумеется, достичь этого в условиях применения традиционных технологий и материалов сложно, а в ряде случаев невозможно. Возьмем, к примеру, железобетонные перекрытия. До настоящего времени эти изделия были лучшими, о чем свидетельствует их массовое применение. Является ли это основанием утверждать, что они лишены серьезных недостатков. Рассмотрим способность железобетонных перекрытий противостоять трещинообразованию. Этот недостаток портит внешний вид потолков, создает благоприятные условия для коррозии арматуры и бетона, снижает водостойкость и водонепроницаемость плит перекрытий. В то же время избежать этого порока непросто, даже при привлечении современных научно-технических достижений. Проблема трещинообразования существует как при изготовлении перекрытий, так и при их эксплуатации. Она кроется в использовании цементных бетонов и в конгломератном строении самого бетона.
Присутствие портландцемента приводит к значительной усадке и влажностным деформациям. Противоречивость свойств этого вяжущего материала состоит в том, что трещинообразование бетона увеличивается при росте его доли в бетонной массе и при более высокой тонкости помола.
Различные теплофизические свойства крупного заполнителя и цемента способны вызывать появление трещин при тепловой обработке и в условиях эксплуатации изделий. Нарушение внутренней монолитности бетона начинается в поверхностном слое. Трещины могут увеличиваться в процессе эксплуатации и приводить к разрушению железобетонных перекрытий. Хорошо также известно, что бетон, как и любой каменный материал, имеет низкую прочность при изгибе и растяжении. Таким образом, тяжелый бетон, применение которого весьма кстати для изготовления перекрытий и покрытий, оказывается менее пригодным. Происходит это также и потому, что увеличение трещиностойкости связано с повышением предельной растяжимости бетона.
На практике это достигается путем применения пористых заполнителей, обеспечивающих лучшую сцепляемость зерен с цементирующей оболочкой, и упрочненных контактных слоев, создающих более высокую прочность цементного камня на растяжение и изгиб. При этом пористый заполнитель препятствует развитию температурно-влажностных деформаций. В Республике Беларусь среди этих материалов наиболее распространен керамзит. Однородность свойств при действии температурных и влажностных факторов также имеет существенное значение при применении облицовочного растворного слоя по базовому. В противном случае не избежать его растрескивания и отслаивания.
Производство плит перекрытия как крупноразмерных железобетонных изделий также сопряжено с немалым риском появления трещин. В момент изготовления (при твердении бетона) плита работает совместно с поддоном как единая конструктивная система благодаря совместной связи с помощью преднапряженной арматуры и частичного сцепления изделия с поддоном. При прекращении термовлажностной обработки низ поддона остывает, при этом с большей скоростью, чем бетон. В результате происходит выгиб системы плита-поддон, приводящий к возникновению силы растяжения, способной вызвать трещины.
Размеры плит перекрытия, в частности их длина, находятся в тесной связи с конструкцией зданий. Чтобы добиться сокращения потерь тепла в зимний период и избежать перегрева летом, лучше уменьшить площадь ограждающих конструкций, другими словами, приблизить конфигурацию постройки к форме куба. Тем не менее обычно берет верх архитектурная выразительность. Соответственно и здания имеют сложную форму с "малым" и "большим" шагом поперечных несущих стен. Для малого шага (2,7-3,6 м) чаще всего рекомендуется применять плоские плиты перекрытия сплошного сечения толщиной 10-12 см, а для "большого" шага (4,8-6,3 м) - многопустотные плиты толщиной 22 см с отверстиями диаметром 159 мм (приведенная толщина 12 см), армированные предварительно напряженной арматурой. Наряду с пустотными плитами считаются конкурентоспособными сплошные преднапряженные железобетонные плиты толщиной 16 см.
В адрес перекрытий нередко можно слышать немало нареканий из-за плохой звукоизоляции. Решение этой проблемы связывалось с изготовлением слоистых полов, включающих различные монолитные или сборные стяжки, звукоизоляционные прокладки и т.п. Естественно, такое решение является дорогостоящим. В этих условиях считался предпочтительнее вариант акустически однородного перекрытия из сплошной плиты, по которой укладывается покрытие пола из линолеума, на теплоизоляционной основе или из ворсового коврового материала. С применением этих плит косвенная передача звука через стены, на которые опираются перекрытия, значительно меньше и не существует проблем на опорных участках, чего нельзя сказать о многопустотных плитах с диаметром пустот 159 мм, имеющих слабые опорные участки. В связи с этим появление ячеистых силикатобетонных плит перекрытия явилось неожиданностью, поскольку прочность этих бетонов в 3-4 раза меньше, чем плотных. Нетрудно догадаться, что для получения нужного качества в жертву принесено дополнительное количество стальной арматуры.
Чтобы оценить экономичность этих изделий, целесообразно ознакомиться с технологией изготовления. Производство силикатных ячеистобетонных плит перекрытия включает следующие технологические переделы: подготовку сырьевых материалов, изготовление арматурных каркасов, приготовление ячеистобетонной смеси, формование, гидротермальную обработку, отделку поверхности изделий.
Для обеспечения пластично-вязких свойств этого бетона необходимо вибрационное воздействие при различных частотах и амплитудах в зависимости от интенсивности вспучивания на разных стадиях. А если учесть, что и сам процесс вспучивания протекает довольно бурно, то для того, чтобы удержать арматурные каркасы в нужном положении, требуется немало смекалки.
Следует также добавить, что за всеми переделами технологического процесса стоят проблемы наличия многочисленного и дорогостоящего оборудования, вызывающие удорожание продукции, а сложность технологии негативно отражается на надежности выпускаемых изделий.
Для получения эффективных крупноразмерных плит перекрытия важным фактором остается снижение собственного веса без ослабления опорной части. Применение стеклопенополиуретанового перекрытия в большей степени отвечает этим требованиям. При средней плотности этого материала 100-180 кг/м3 прочность при сжатии составляет 0,7-1 МПа. Стеклопенополиуретан относится к огнестойким материалам и обладает меньшим водопоглощением, чем силикатный ячеистый бетон. Во избежание продавливания в местах опирания, а также чрезмерного прогиба устройство покрытия имеет существенные отличия. Арматурный каркас изготавливается с учетом возможности его самостоятельного существования (полуфабрикат). В связи с этим по-новому решаются задачи опирания его на полки ригелей или на стены и восприятия нагрузки сверху.
Одним из вариантов устройства каркаса является выполнение его в виде двух поясов (в сжатой и растянутой зонах), соединенных крепежными деталями, размещенными во втулках с буртиками. Для устройства основания пола могут быть использованы плиты, укладываемые на каркас и крепящиеся с помощью крепежных деталей. В настоящее время существует ряд материалов, пригодных для изготовления качественного пола. В частности, пол, укладываемый по плитам (а если необходимо, то и с выполнением стяжки), может быть монолитным из растворов на основе полимеров. Бесшовное тонкослойное покрытие позволяет в 4-6 раз повысить производительность труда, в 8-10 раз снизить материалоемкость. За счет уменьшения толщины покрытия в 2-2,5 раза снижается нагрузка на несущие перекрытия и улучшается качество работ. Монолитные покрытия на основе эпоксидных полимеров имеют высокую абразивостойкость (больше, чем у бетона, в 10 раз). Высоки также показатели износостойкости, твердости, эластичности. При минимальной усадке они имеют хорошую водонепроницаемость и трещиностойкость. Без воздействия агрессивной среды толщина покрытия может составить около 3 мм.
Выполнение каркаса плиты перекрытия в полном сборе, без заполнения стеклополиуретаном и возможность его проверки на прочность и прогиб сразу же после изготовления позволяют повысить надежность конструкции.
Готовая плита перекрытия после заполнения каркаса стеклопенополиуретаном может иметь выпуски арматуры для связи как между собой, так и с другими конструкциями, например со стеновыми. В результате создается жесткий диск, позволяющий обеспечить необходимые требования к надежности, такие как наличие непрерывных арматурных поясов, связь между плитами перекрытий и стенами (наружными и внутренними).
Связи между плитами перекрытий и поперечными стенами позволяют распределить дополнительную нагрузку на все стены и тем самым предотвратить возможное обрушение.
Стеклопенополиуретановое заполнение перекрытия обеспечивает не только теплоизоляцию, но и звукоизоляцию благодаря наличию большого количества пор. Хорошая теплоаккумулирующая способность позволяет размещать отопительные системы на ее поверхности, обращенной к отапливаемому помещению. Потолочная часть перекрытия может быть снабжена подвесным потолком, состоящим из плит, крепящихся посредством крепежных деталей. Их перфорация обеспечивает увеличение коэффициента звукопоглощения на 10-20%, а расположение с зазором (на откосе) позволяет использовать упругие свойства воздуха для звукоизоляции. По некоторым данным, 1 см воздушной прослойки эквивалентен по звукоизоляции 1 см бетона перекрытия.
Изготовление подвесных потолков со щелями, бороздами и с круглым рельефом создает предпосылки для решения задач освещения помещения с улучшением интерьера. Известно, что наряду со сборными железобетонными плитами перекрытия вместо сплошной плиты в качестве заполнения междуэтажного перекрытия используют пустотелые блоки. Стыки между ними и балками, на которых они размещаются, заливают цементным раствором. Однако из-за отсутствия надежной связи между блоками и окружающими их конструкциями (перекрытиями, стенами) ухудшаются прочностные свойства постройки. Устранить эти недостатки можно за счет применения армированных блоков, у которых арматура размещается в горизонтальных (вертикальных) плоскостях. Применение указанных изделий может быть осуществлено и при изготовлении стеновой кладки).
Если плиты перекрытия разделяют пространства зданий с примерно одинаковым температурно-влажностным режимом, то плиты покрытия, особенно с бесчердачной крышей, в этом отношении резко отличаются. От действия солнечной радиации рулонные покрытия должны ремонтироваться через 3-5 лет эксплуатации. Применяемые для этого материалы не обладают достаточной прочностью, чтобы не быть поврежденными при хождении людей по крыше. Кроме того, надежная гидроизоляция снаружи выполняет роль и пароизоляции. В зимний период, когда перепады температуры внутри и снаружи помещения максимальные, пар проникает внутрь ограждения и конденсируется под гидроизоляционным покрытием, приводя к увлажнению покрытия. Нередко это заканчивается появлением влажностных пятен на потолках верхнего этажа.
В некоторых странах, в частности в Германии, эта проблема порой решается оригинальным способом. С целью изоляции устраивается травяная крыша, создающая воздушную подушку, образуемую травой (высота до 30 см). В летнее время крыша защищена от перегрева солнцем, а зимой слой земли, равный 7-8 см (у края кровли 15-20 см), увеличивает теплосопротивление крыши. Снижение нагрузки на кровлю осуществляют путем применения в этом слое пенополистирола.
Однако надо отметить, что решение задачи по снижению теплопотерь находится в прямой зависимости от способности ограждающих конструкций быстро избавляться от увлажнения. Например, при увеличении влажности на 10-20% теряется до 50% их теплоизоляционной способности.
Разумеется, ограничение доступа водяных паров внутрь покрытия упрощает проблему. В этом случае, как известно, предпочтительнее устраивать пароизоляционный слой по железобетонному покрытию перед утеплителем.
Наличие вентилируемых отверстий, каналов, полостей и прослоек в толще конструкции ограждения и воздухообмен между ними позволяют постоянно удалять влажный воздух и, таким образом, осушать его. Если поступающий в помещение свежий воздух нагревать теплом уходящего, то в результате экономится до 30% естественных теплопотерь ограждения.
В связи с переходом на новые, более высокие нормы теплосопротивления ограждающих конструкций возникла необходимость жесткого контроля потерь тепла и тщательного подбора строительных материалов для создания ограждения. Значительные различия температур наружного и внутреннего воздуха требуют серьезного внимания к воздухопроницаемости. Холодный воздух как более тяжелый и под напором ветра проникает в ограждение снаружи, вызывая дополнительные потери тепла, а теплый, насыщенный влагой, изнутри стремится в толщу ограждения, оставляя в нем влагу после конденсации пара.
Увлажненные материалы резко ограничивают воздухопроницаемость, теряя при этом часть теплоизоляционных свойств. Увеличение расхода топлива в данном случае неизбежно, а просыхание конструкции может стать длительным. Тем не менее воздухопроницаемость нередко рассматривается как положительное свойство, обеспечивающее естественную вентиляцию. В связи с чем рекомендуются к применению строительные материалы с повышенной паропроницаемостью и гигроскопичностью.
При резких колебаниях температуры в зимний период, как это нередко бывает в Беларуси, велика вероятность конденсации водяного пара в ограждении. Расчеты и опытные данные показывают, что количество влаги, конденсирующейся в наружной стене, зависит от ее конструкции. К внутренней поверхности в приведенных условиях больше подходят плотные теплопроводные и малопаро- и воздухопроницаемые материалы, а к наружной, напротив, пористые, малотеплопроводные и более паропроницаемые. При расположении теплоизоляционного слоя снаружи стена становится более теплоустойчивой. Повышенная температура ограждения позволяет прохождение (диффузию) водяных паров без активной конденсации. Появление влаги в паропроницаемом утеплителе не создает больших проблем, поскольку существуют благоприятные условия для его естественной просушки. Расположение теплоизоляции снаружи ограждения придает ему тепловую массивность, позволяющую аккумулировать тепло и уменьшать температурные колебания. После прекращения отопления стена выделяет поглощенное тепло.
В то же время расположенный снаружи теплоизоляционный слой подвергается активному воздействию солнечной радиации, выветриванию, увлажнению дождем и мокрым снегом, разрушению грызунами и т.п. При этом устройство поверх утеплителя защитного слоя из прочных паропроницаемых материалов типа известковых штукатурок или керамических плиток сложное и дорогостоящее мероприятие. Кроме того, если протапливать помещение с указанной конструкцией ограждения от случая к случаю, то всякий раз потребуется дополнительное топливо для прогрева наружной стены.
В связи с вышеизложенным возникает вопрос: как будет вести себя ограждение, утепленное изнутри, в условиях низких температур наружного воздуха? Известен случай, когда в доме со стенами в один кирпич, утепленными с внутренней стороны фибролитом, обнаружили большое количество конденсированной влаги в виде слоя наледи на границе между утеплителем и кирпичной стеной. Это объясняется тем, что внутренний слой, имеющий значительно меньшую плотность, свободно пропускает пар. В результате его конденсации на границе с кирпичной стеной происходит скопление влаги, чему во многом способствует ее низкая температура из-за изоляции фиброплитой со стороны поступления теплого воздуха.
Как отмечается в печати, в качестве примера такого неудачного расположения теплоизоляционного материала может служить кирпичная стена в 1,5 кирпича, утепленная изнутри слоем пенобетона толщиной 5 см. Среди мер, способных как-то улучшить ситуацию, часто предлагается тщательная пароизоляция с внутренней стороны ограждения. Кроме этого, чтобы утеплитель не увлажнялся, его следует отделить от поверхности стены воздушной прослойкой, препятствующей перемещению влаги в жидкой среде.
В связи с этим целесообразно упомянуть о преимуществах этой конструкции ограждения (если будут устранены вышеуказанные недостатки). Это прежде всего возможность применения недорогих теплоизоляционных материалов и более длительное сохранение ими первоначального коэффициента теплосопротивления. Нет больших проблем с изготовлением такого типа ограждения, в результате чего воздух в помещении нагревается быстрее, независимо от вида отопления.
Заметные потери тепла могут произойти лишь через дверные и оконные проемы.
Автором статьи в соответствии с собственными разработками (патенты Республики Беларусь) может быть предложен ряд вариантов изготовления ограждения указанного типа. Вместо кирпичной стены в нем применяются плиты из плотного морозойстойкого бетона (однослойные панели), имеющие конфигурацию и фактуру облицовочных материалов, в том числе имитирующие кирпичную кладку. Указанная стена из тяжелого бетона или другого морозостойкого материала с минимальным количеством швов способна надежно защищать внутреннюю конструкцию от солнечной радиации и проникновения дождя, снега, ветра и т.п. Размеры и прочность таких плит позволяют рационально использовать строительный материал и применять их в качестве самонесущих и навесных. В зданиях выше девяти этажей применение тяжелых бетонных однослойных панелей оказывается менее экономичным, чем легких слоистых небетонных панелей с обшивками из листовых материалов.
Учитывая высокую плотность и низкую паропроницаемость предлагаемых плит, предусматривается создание воздушной прослойки, вентилируемой наружным воздухом через отверстия в нижней и карнизной частях стены.
Опыт трехстороннего опирания перекрытия на панели внутренних стен зданий не вызывает заметного повышения расхода арматуры в плитах перекрытий, так как их размеры (3х6 м) предопределяют возникновение максимальных усилий вдоль короткой стороны (Б. Н. Волынский, А. А. Лось и др. Бетон и железобетон, 1996 г., №4, с. 4). Как отмечают авторы, при реализации такого конструктивного решения сохраняется конструкция узлов крепления наружных стен к плитам перекрытий с помощью арматурных выпусков, что обеспечивает создание единой пространственной системы продольных и поперечных стен в здании, объединенных между собой дисками перекрытий. Рациональное размещение связей между плитами ограждения и плитами перекрытий обеспечивает их совместную работу и тем самым увеличивает сопротивление возможному обрушению наружных стен, ослабленных дверными проемами, ведущими на балконы или лоджии.
Николай МЕЛЬНИКОВ
Разумеется, достичь этого в условиях применения традиционных технологий и материалов сложно, а в ряде случаев невозможно. Возьмем, к примеру, железобетонные перекрытия. До настоящего времени эти изделия были лучшими, о чем свидетельствует их массовое применение. Является ли это основанием утверждать, что они лишены серьезных недостатков. Рассмотрим способность железобетонных перекрытий противостоять трещинообразованию. Этот недостаток портит внешний вид потолков, создает благоприятные условия для коррозии арматуры и бетона, снижает водостойкость и водонепроницаемость плит перекрытий. В то же время избежать этого порока непросто, даже при привлечении современных научно-технических достижений. Проблема трещинообразования существует как при изготовлении перекрытий, так и при их эксплуатации. Она кроется в использовании цементных бетонов и в конгломератном строении самого бетона.
Присутствие портландцемента приводит к значительной усадке и влажностным деформациям. Противоречивость свойств этого вяжущего материала состоит в том, что трещинообразование бетона увеличивается при росте его доли в бетонной массе и при более высокой тонкости помола.
Различные теплофизические свойства крупного заполнителя и цемента способны вызывать появление трещин при тепловой обработке и в условиях эксплуатации изделий. Нарушение внутренней монолитности бетона начинается в поверхностном слое. Трещины могут увеличиваться в процессе эксплуатации и приводить к разрушению железобетонных перекрытий. Хорошо также известно, что бетон, как и любой каменный материал, имеет низкую прочность при изгибе и растяжении. Таким образом, тяжелый бетон, применение которого весьма кстати для изготовления перекрытий и покрытий, оказывается менее пригодным. Происходит это также и потому, что увеличение трещиностойкости связано с повышением предельной растяжимости бетона.
На практике это достигается путем применения пористых заполнителей, обеспечивающих лучшую сцепляемость зерен с цементирующей оболочкой, и упрочненных контактных слоев, создающих более высокую прочность цементного камня на растяжение и изгиб. При этом пористый заполнитель препятствует развитию температурно-влажностных деформаций. В Республике Беларусь среди этих материалов наиболее распространен керамзит. Однородность свойств при действии температурных и влажностных факторов также имеет существенное значение при применении облицовочного растворного слоя по базовому. В противном случае не избежать его растрескивания и отслаивания.
Производство плит перекрытия как крупноразмерных железобетонных изделий также сопряжено с немалым риском появления трещин. В момент изготовления (при твердении бетона) плита работает совместно с поддоном как единая конструктивная система благодаря совместной связи с помощью преднапряженной арматуры и частичного сцепления изделия с поддоном. При прекращении термовлажностной обработки низ поддона остывает, при этом с большей скоростью, чем бетон. В результате происходит выгиб системы плита-поддон, приводящий к возникновению силы растяжения, способной вызвать трещины.
Размеры плит перекрытия, в частности их длина, находятся в тесной связи с конструкцией зданий. Чтобы добиться сокращения потерь тепла в зимний период и избежать перегрева летом, лучше уменьшить площадь ограждающих конструкций, другими словами, приблизить конфигурацию постройки к форме куба. Тем не менее обычно берет верх архитектурная выразительность. Соответственно и здания имеют сложную форму с "малым" и "большим" шагом поперечных несущих стен. Для малого шага (2,7-3,6 м) чаще всего рекомендуется применять плоские плиты перекрытия сплошного сечения толщиной 10-12 см, а для "большого" шага (4,8-6,3 м) - многопустотные плиты толщиной 22 см с отверстиями диаметром 159 мм (приведенная толщина 12 см), армированные предварительно напряженной арматурой. Наряду с пустотными плитами считаются конкурентоспособными сплошные преднапряженные железобетонные плиты толщиной 16 см.
В адрес перекрытий нередко можно слышать немало нареканий из-за плохой звукоизоляции. Решение этой проблемы связывалось с изготовлением слоистых полов, включающих различные монолитные или сборные стяжки, звукоизоляционные прокладки и т.п. Естественно, такое решение является дорогостоящим. В этих условиях считался предпочтительнее вариант акустически однородного перекрытия из сплошной плиты, по которой укладывается покрытие пола из линолеума, на теплоизоляционной основе или из ворсового коврового материала. С применением этих плит косвенная передача звука через стены, на которые опираются перекрытия, значительно меньше и не существует проблем на опорных участках, чего нельзя сказать о многопустотных плитах с диаметром пустот 159 мм, имеющих слабые опорные участки. В связи с этим появление ячеистых силикатобетонных плит перекрытия явилось неожиданностью, поскольку прочность этих бетонов в 3-4 раза меньше, чем плотных. Нетрудно догадаться, что для получения нужного качества в жертву принесено дополнительное количество стальной арматуры.
Чтобы оценить экономичность этих изделий, целесообразно ознакомиться с технологией изготовления. Производство силикатных ячеистобетонных плит перекрытия включает следующие технологические переделы: подготовку сырьевых материалов, изготовление арматурных каркасов, приготовление ячеистобетонной смеси, формование, гидротермальную обработку, отделку поверхности изделий.
Для обеспечения пластично-вязких свойств этого бетона необходимо вибрационное воздействие при различных частотах и амплитудах в зависимости от интенсивности вспучивания на разных стадиях. А если учесть, что и сам процесс вспучивания протекает довольно бурно, то для того, чтобы удержать арматурные каркасы в нужном положении, требуется немало смекалки.
Следует также добавить, что за всеми переделами технологического процесса стоят проблемы наличия многочисленного и дорогостоящего оборудования, вызывающие удорожание продукции, а сложность технологии негативно отражается на надежности выпускаемых изделий.
Для получения эффективных крупноразмерных плит перекрытия важным фактором остается снижение собственного веса без ослабления опорной части. Применение стеклопенополиуретанового перекрытия в большей степени отвечает этим требованиям. При средней плотности этого материала 100-180 кг/м3 прочность при сжатии составляет 0,7-1 МПа. Стеклопенополиуретан относится к огнестойким материалам и обладает меньшим водопоглощением, чем силикатный ячеистый бетон. Во избежание продавливания в местах опирания, а также чрезмерного прогиба устройство покрытия имеет существенные отличия. Арматурный каркас изготавливается с учетом возможности его самостоятельного существования (полуфабрикат). В связи с этим по-новому решаются задачи опирания его на полки ригелей или на стены и восприятия нагрузки сверху.
Одним из вариантов устройства каркаса является выполнение его в виде двух поясов (в сжатой и растянутой зонах), соединенных крепежными деталями, размещенными во втулках с буртиками. Для устройства основания пола могут быть использованы плиты, укладываемые на каркас и крепящиеся с помощью крепежных деталей. В настоящее время существует ряд материалов, пригодных для изготовления качественного пола. В частности, пол, укладываемый по плитам (а если необходимо, то и с выполнением стяжки), может быть монолитным из растворов на основе полимеров. Бесшовное тонкослойное покрытие позволяет в 4-6 раз повысить производительность труда, в 8-10 раз снизить материалоемкость. За счет уменьшения толщины покрытия в 2-2,5 раза снижается нагрузка на несущие перекрытия и улучшается качество работ. Монолитные покрытия на основе эпоксидных полимеров имеют высокую абразивостойкость (больше, чем у бетона, в 10 раз). Высоки также показатели износостойкости, твердости, эластичности. При минимальной усадке они имеют хорошую водонепроницаемость и трещиностойкость. Без воздействия агрессивной среды толщина покрытия может составить около 3 мм.
Выполнение каркаса плиты перекрытия в полном сборе, без заполнения стеклополиуретаном и возможность его проверки на прочность и прогиб сразу же после изготовления позволяют повысить надежность конструкции.
Готовая плита перекрытия после заполнения каркаса стеклопенополиуретаном может иметь выпуски арматуры для связи как между собой, так и с другими конструкциями, например со стеновыми. В результате создается жесткий диск, позволяющий обеспечить необходимые требования к надежности, такие как наличие непрерывных арматурных поясов, связь между плитами перекрытий и стенами (наружными и внутренними).
Связи между плитами перекрытий и поперечными стенами позволяют распределить дополнительную нагрузку на все стены и тем самым предотвратить возможное обрушение.
Стеклопенополиуретановое заполнение перекрытия обеспечивает не только теплоизоляцию, но и звукоизоляцию благодаря наличию большого количества пор. Хорошая теплоаккумулирующая способность позволяет размещать отопительные системы на ее поверхности, обращенной к отапливаемому помещению. Потолочная часть перекрытия может быть снабжена подвесным потолком, состоящим из плит, крепящихся посредством крепежных деталей. Их перфорация обеспечивает увеличение коэффициента звукопоглощения на 10-20%, а расположение с зазором (на откосе) позволяет использовать упругие свойства воздуха для звукоизоляции. По некоторым данным, 1 см воздушной прослойки эквивалентен по звукоизоляции 1 см бетона перекрытия.
Изготовление подвесных потолков со щелями, бороздами и с круглым рельефом создает предпосылки для решения задач освещения помещения с улучшением интерьера. Известно, что наряду со сборными железобетонными плитами перекрытия вместо сплошной плиты в качестве заполнения междуэтажного перекрытия используют пустотелые блоки. Стыки между ними и балками, на которых они размещаются, заливают цементным раствором. Однако из-за отсутствия надежной связи между блоками и окружающими их конструкциями (перекрытиями, стенами) ухудшаются прочностные свойства постройки. Устранить эти недостатки можно за счет применения армированных блоков, у которых арматура размещается в горизонтальных (вертикальных) плоскостях. Применение указанных изделий может быть осуществлено и при изготовлении стеновой кладки).
Если плиты перекрытия разделяют пространства зданий с примерно одинаковым температурно-влажностным режимом, то плиты покрытия, особенно с бесчердачной крышей, в этом отношении резко отличаются. От действия солнечной радиации рулонные покрытия должны ремонтироваться через 3-5 лет эксплуатации. Применяемые для этого материалы не обладают достаточной прочностью, чтобы не быть поврежденными при хождении людей по крыше. Кроме того, надежная гидроизоляция снаружи выполняет роль и пароизоляции. В зимний период, когда перепады температуры внутри и снаружи помещения максимальные, пар проникает внутрь ограждения и конденсируется под гидроизоляционным покрытием, приводя к увлажнению покрытия. Нередко это заканчивается появлением влажностных пятен на потолках верхнего этажа.
В некоторых странах, в частности в Германии, эта проблема порой решается оригинальным способом. С целью изоляции устраивается травяная крыша, создающая воздушную подушку, образуемую травой (высота до 30 см). В летнее время крыша защищена от перегрева солнцем, а зимой слой земли, равный 7-8 см (у края кровли 15-20 см), увеличивает теплосопротивление крыши. Снижение нагрузки на кровлю осуществляют путем применения в этом слое пенополистирола.
Однако надо отметить, что решение задачи по снижению теплопотерь находится в прямой зависимости от способности ограждающих конструкций быстро избавляться от увлажнения. Например, при увеличении влажности на 10-20% теряется до 50% их теплоизоляционной способности.
Разумеется, ограничение доступа водяных паров внутрь покрытия упрощает проблему. В этом случае, как известно, предпочтительнее устраивать пароизоляционный слой по железобетонному покрытию перед утеплителем.
Наличие вентилируемых отверстий, каналов, полостей и прослоек в толще конструкции ограждения и воздухообмен между ними позволяют постоянно удалять влажный воздух и, таким образом, осушать его. Если поступающий в помещение свежий воздух нагревать теплом уходящего, то в результате экономится до 30% естественных теплопотерь ограждения.
В связи с переходом на новые, более высокие нормы теплосопротивления ограждающих конструкций возникла необходимость жесткого контроля потерь тепла и тщательного подбора строительных материалов для создания ограждения. Значительные различия температур наружного и внутреннего воздуха требуют серьезного внимания к воздухопроницаемости. Холодный воздух как более тяжелый и под напором ветра проникает в ограждение снаружи, вызывая дополнительные потери тепла, а теплый, насыщенный влагой, изнутри стремится в толщу ограждения, оставляя в нем влагу после конденсации пара.
Увлажненные материалы резко ограничивают воздухопроницаемость, теряя при этом часть теплоизоляционных свойств. Увеличение расхода топлива в данном случае неизбежно, а просыхание конструкции может стать длительным. Тем не менее воздухопроницаемость нередко рассматривается как положительное свойство, обеспечивающее естественную вентиляцию. В связи с чем рекомендуются к применению строительные материалы с повышенной паропроницаемостью и гигроскопичностью.
При резких колебаниях температуры в зимний период, как это нередко бывает в Беларуси, велика вероятность конденсации водяного пара в ограждении. Расчеты и опытные данные показывают, что количество влаги, конденсирующейся в наружной стене, зависит от ее конструкции. К внутренней поверхности в приведенных условиях больше подходят плотные теплопроводные и малопаро- и воздухопроницаемые материалы, а к наружной, напротив, пористые, малотеплопроводные и более паропроницаемые. При расположении теплоизоляционного слоя снаружи стена становится более теплоустойчивой. Повышенная температура ограждения позволяет прохождение (диффузию) водяных паров без активной конденсации. Появление влаги в паропроницаемом утеплителе не создает больших проблем, поскольку существуют благоприятные условия для его естественной просушки. Расположение теплоизоляции снаружи ограждения придает ему тепловую массивность, позволяющую аккумулировать тепло и уменьшать температурные колебания. После прекращения отопления стена выделяет поглощенное тепло.
В то же время расположенный снаружи теплоизоляционный слой подвергается активному воздействию солнечной радиации, выветриванию, увлажнению дождем и мокрым снегом, разрушению грызунами и т.п. При этом устройство поверх утеплителя защитного слоя из прочных паропроницаемых материалов типа известковых штукатурок или керамических плиток сложное и дорогостоящее мероприятие. Кроме того, если протапливать помещение с указанной конструкцией ограждения от случая к случаю, то всякий раз потребуется дополнительное топливо для прогрева наружной стены.
В связи с вышеизложенным возникает вопрос: как будет вести себя ограждение, утепленное изнутри, в условиях низких температур наружного воздуха? Известен случай, когда в доме со стенами в один кирпич, утепленными с внутренней стороны фибролитом, обнаружили большое количество конденсированной влаги в виде слоя наледи на границе между утеплителем и кирпичной стеной. Это объясняется тем, что внутренний слой, имеющий значительно меньшую плотность, свободно пропускает пар. В результате его конденсации на границе с кирпичной стеной происходит скопление влаги, чему во многом способствует ее низкая температура из-за изоляции фиброплитой со стороны поступления теплого воздуха.
Как отмечается в печати, в качестве примера такого неудачного расположения теплоизоляционного материала может служить кирпичная стена в 1,5 кирпича, утепленная изнутри слоем пенобетона толщиной 5 см. Среди мер, способных как-то улучшить ситуацию, часто предлагается тщательная пароизоляция с внутренней стороны ограждения. Кроме этого, чтобы утеплитель не увлажнялся, его следует отделить от поверхности стены воздушной прослойкой, препятствующей перемещению влаги в жидкой среде.
В связи с этим целесообразно упомянуть о преимуществах этой конструкции ограждения (если будут устранены вышеуказанные недостатки). Это прежде всего возможность применения недорогих теплоизоляционных материалов и более длительное сохранение ими первоначального коэффициента теплосопротивления. Нет больших проблем с изготовлением такого типа ограждения, в результате чего воздух в помещении нагревается быстрее, независимо от вида отопления.
Заметные потери тепла могут произойти лишь через дверные и оконные проемы.
Автором статьи в соответствии с собственными разработками (патенты Республики Беларусь) может быть предложен ряд вариантов изготовления ограждения указанного типа. Вместо кирпичной стены в нем применяются плиты из плотного морозойстойкого бетона (однослойные панели), имеющие конфигурацию и фактуру облицовочных материалов, в том числе имитирующие кирпичную кладку. Указанная стена из тяжелого бетона или другого морозостойкого материала с минимальным количеством швов способна надежно защищать внутреннюю конструкцию от солнечной радиации и проникновения дождя, снега, ветра и т.п. Размеры и прочность таких плит позволяют рационально использовать строительный материал и применять их в качестве самонесущих и навесных. В зданиях выше девяти этажей применение тяжелых бетонных однослойных панелей оказывается менее экономичным, чем легких слоистых небетонных панелей с обшивками из листовых материалов.
Учитывая высокую плотность и низкую паропроницаемость предлагаемых плит, предусматривается создание воздушной прослойки, вентилируемой наружным воздухом через отверстия в нижней и карнизной частях стены.
Опыт трехстороннего опирания перекрытия на панели внутренних стен зданий не вызывает заметного повышения расхода арматуры в плитах перекрытий, так как их размеры (3х6 м) предопределяют возникновение максимальных усилий вдоль короткой стороны (Б. Н. Волынский, А. А. Лось и др. Бетон и железобетон, 1996 г., №4, с. 4). Как отмечают авторы, при реализации такого конструктивного решения сохраняется конструкция узлов крепления наружных стен к плитам перекрытий с помощью арматурных выпусков, что обеспечивает создание единой пространственной системы продольных и поперечных стен в здании, объединенных между собой дисками перекрытий. Рациональное размещение связей между плитами ограждения и плитами перекрытий обеспечивает их совместную работу и тем самым увеличивает сопротивление возможному обрушению наружных стен, ослабленных дверными проемами, ведущими на балконы или лоджии.
Николай МЕЛЬНИКОВ
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 11 за 1998 год в рубрике материалы и технолгии
