Текст книги "Материалы для основных конструктивных элементов зданий"

Стены (вертикальные ограждения) зданий могут быть несущими, когда они, кроме собственного веса, воспринимают нагрузку от других частей здания. Самонесущими могут быть, если они несут нагрузку только от собственного веса всех этажей здания. Ненесущими (навесными), когда они воспринимают собственный вес только в пределах одного этажа. Наружные стены каркасных зданий представляют собой лишь ограждающие конструкции, поэтому их выполняют самонесущими, сохраняющими прочность, жесткость и устойчивость под воздействием ветра, собственной массы и вышестоящей стены, или навесным, предназначенным лишь для защиты помещений от атмосферных воздействий и создания комфортных условий. В этом случае стены передают нагрузку от собственной массы и ветровую нагрузку в пределах одной панели на элементы несущего каркаса здания.

Наружные стены являются основными архитектурными и конструктивными элементами здания. Они образуют фасады: главный, боковые, задний. Стены должны быть прочными, устойчивыми, обладать достаточно теплозащитными и звукоизоляционными свойствами, пожаробезопасными. Кроме того, стены должны быть морозостойкими, влагостойкими, биостойкими, иметь минимальную массу и наименьшую стоимость.

Вертикальные поперечные или продольные несущие стены обеспечивают прочность, жесткость и устойчивость здания. Горизонтальными конструктивными элементами являются балки и фермы, выполненные из обычного или преднапряженного железобетона и уложенные по ним плиты ограждения – покрытия или перекрытия.

Материалом для стен служит камень и дерево. Каменные стены могут выкладываться из кирпича, каменных блоков, легкобетонных малоразмерных камней, керамических камней, крупноразмерных элементов – монолитного бетона, панелей или крупных, объемных блоков. В зависимости от применяемых стеновых материалов, изделий и конструкций используют разные варианты возведения многоэтажных зданий: крупнопанельные, из монолитного бетона, мелкоштучных изделий, объемных блоков.

Стены из крупных элементов. Наиболее экономичными и индустриальными являются стены из крупных элементов – блоков и панелей. Монтаж их производится с помощью подъемных кранов. При панельном строительстве используют крупноразмерные конструкции на комнату, сокращая таким образом сроки возведения здания. Крупная стеновая панель представляет собой по сравнению с крупным стеновым блоком элемент большей площади и меньшей толщины. Панели стен поступают на строительную площадку почти полностью отделанными, облицованными снаружи керамической или стеклянной плиткой, окрашенными или подготовленными под окраску. Стеновые панели изготовляют из легких бетонов или железобетона с применением эффективных утеплителей. Они бывают однослойными (из легких бетонов) и слоистой конструкции – из железобетона.

Основной конструктивной схемой зданий из крупных блоков является схема с наружными и внутренней несущими схемами. Пространственная жесткость зданий обеспечивается системой поперечных стен. Блоки бывают простеночные, перемычки, подоконные блоки внутренних стен. Наиболее уязвимым местом в блочном, как и в крупнопанельном, строительстве являются стыки. Необходима их тщательная заделка различными материалами (герметиками, резиновыми и полимерными прокладками, промазкой раствором).

Однако для сборного железобетона характерны высокие материалоемкость и энергоемкость как при получении конструкций, так и при эксплуатации зданий. Кроме того, эти здания обычно не обладают архитектурной выразительностью.

Здания из монолитного бетона строятся быстро. Проектирование несущих конструкций в этом случае выполняют с учетом реально действующих нагрузок, что позволяет дифференцировать армирование и класс бетона по высоте здания. Не требуются закладные детали и подъемные петли для монтажа конструкций, это позволяет снизить расход бетона и металла. Использование монолитного бетона дает больше возможностей в разнообразии архитектурных решений. Приготовление бетонной смеси на строительной площадке значительно снижает транспортные расходы. При строительствпе зданий из монолитного не нужны большие площади для складирования крупноразмерных конструкций, но сроки возведения таких конструций ограничены погодными условиями, марка используемого бетона, как правило, ниже заводской, необходима точность и высокая квалификация работников. Бетонные смеси должны быть легко формуемыми и в то же время обладать достаточно быстрой фиксацией структуры для ритмичного подъема гермичной, мобильной и легкой опалубки.

При комплексной технологии возведения здания монолитный бетон используется для несущих конструкций, воспринимающих рабочую нагрузку (каркас, перекрытия), а ненесущие (перегородки) и ограждающие выполняют из легких сборных элементов. В некоторых случаях для обеспечения заданных теплоизоляционных и звукоизоляционных свойств ограждающей стеновой конструкции применяют специальный строительный пенополистирол в виде полых, заливаемых бетоном блоков или термовкладышей, которые вставляют в опалубку на этаж и заливают с двух сторон бетоном.

При объемно-блочной технологии строительства здания возводят с использованием объемных элементов – коробчатых блоков-комнат, которые изготавливают из отдельных железобетонных панелей, полученных кассетным или вибропрокатным способом или цельноформованных, в которых боковая стена и перекрытие являются съемными. Объемные элементы для жилых домов выпускают на одну или две комнаты. Стены блоков, образующих наружную стену дома, для обеспечения заданной теплопроводности выполняют многослойными или из легкого бетона. Внутренние стены и перекрытия делают однослойными из тяжелого бетона или конструкционного керамзита. Блоки, как и панели, соединяют путем сварки закладных деталей. Данная технология широкого распространения не получила из-за сложности монтажа, массивности конструкций, трудности при планировке жилищных помещений.

Стены из мелкоштучных материалов. В случае бескаркасного строительства несущие стены возводят из мелкоштучных материалов – кирпича, мелких блоков, камней и используют силикатные кирпичи как полнотелые, так и пустотелые, керамические кирпичи, керамические камни, силикатные, легкобетонные камни на пористых заполнителях, а также камни из горных пород. При строительстве небольших зданий применяют мелкие блоки из туфа, известняка-ракушечника, а также шлаковые, керамзитовые, ячеистые силикатные и цементные и пустотелые керамические блоки.

Обычно стена состоит из цоколя, простенков, проемов, карнизов, обрезов и других частей.

Кирпичные стены. Очень распространенными являются кирпичные стены. Они могут быть толщиной 1, 1,5, 2, 2,5, 3 кирпича при толщине шва между кирпичами 10 мм. Недостатком каменных стен является их большая объемная масса, поэтому получили распространение облегченные кирпичные стены с так называемой колодцевой кладкой. Цоколи стен выкладываются из обыкновенного обожженного глиняного кирпича. Для перекрытия проемов в кирпичных стенах наиболее распространенными являются сборные железобетонные перемычки. Карнизы выполняются при небольшом их выносе из того же кирпича, что и кладка стены, с постепенным выпуском рядов кладки. При выносе более 300 мм карниз выполняют из железобетонных плит.

Стены из каменных блоков. Характер кладки стен из каменных блоков, легкобетонных малоразмерных камней и из керамических камней существенно не отличаются от кирпичной кладки. Меняются лишь толщина стен и система перевязки камней. Значительно повысить эффективность наружных стен, выполненных из мелкоштучных материалов, можно за счет использования изделий большого размера, выполненных из поризованного или многопустотного материала, которые укладывают на теплоизоляционные кладочные растворы. Высокую степень поризации обеспечивают путем введения в процессе подготовки формовочной массы комплекса выгорающих, газообразующих или пенообразующих добавок.

Балконные конструкции. Балконные конструкции – лоджии, балконы и эркеры являются элементами стен. Балконы состоят из несущей плиты и ограждения. Эркеры являются частью комнаты, выступающей за плоскость фасада здания. Лоджии-балконы встроены в габарит здания.

Материалы для герметизации балконных конструкций. Остекленный балкон или лоджия выполняют роль наружного ограждения, защищающего дом от непогоды. Его хорошие теплоизоляционные свойства снижают затраты на отопление, а в солнечную погоду позволяют защитить квартиру от перегрева. Однако самое качественное изготовление остекления лоджии или балкона требует герметизации, иначе остекление не будет в полной мере выполнять функции изоляции от шума, пыли, сквозняков и т.п.

С целью герметизации применяют герметики и устанавливают в балконных переплетах уплотнительные профили. Используемые уплотняющие материалы должны отвечать ряду требований, которые обеспечивают надежную защиту створок на протяжении длительного времени и при значительных перепадах температуры окружающего воздуха. Независимо от вида уплотнительных систем устанавливать их необходимо лишь после полной окраски балконных переплетов, так как даже самые незначительные следы краски на уплотнителе значительно снижают качество уплотнения. Поэтому при восстановлении слоя окраски уплотнители нужно снимать.

При любом виде уплотнения место крепления балконной рамы к стене закрывают декоративным нащельником. Для герметизации и уплотнения швов в балконных конструкциях часто применяют герметики на основе полиуретанов и кремнийорганических соединений, которые твердеют под воздействием влаги воздуха. Герметики на основе полиуретанов, полихрорэтилена, эпоксидных смол твердеют в результате химических реакций компонентов; битумно-каучуковые герметики твердеют при изменении температуры; полисульфидные – в присутствии катализаторов. Кроме того, существуют герметизирующие материалы, постоянно сохраняющие пластичность и твердеющие в результате реакций окисления и испарения окислителя. К полисульфидным мастикам относятся тиоколовые, полиизобутиленовые, бутилкаучуковые, полихлорпропиленовые, полиуретановые, кремнийорганические (силиконовые).

Герметизирующую мастику типа УМС-50 изготовляют из смеси полиизобутилена, минерального масла и наполнителя. Она является нетвердеющим герметиком, создающим долговечный плотный и непроницаемый слой. Мастика имеет хорошее сцепление с бетоном, металлом, древесиной. Используется для заделки вертикальных и горизонтальных соединений, уплотнения зазоров по периметру балконных конструкций. Герметизирующая эмульсионно-битумная мастика типа «Асбилат» предназначена для герметизации швов стыков и остеклительных конструкций.

Самоклеющая лента предназначена для герметизации стыков, имеющих сложную конфигурацию. Герметизирующую самоклеющуюся ленту изготовляют на основе эластопластиковых материалов из синтетических каучуков.

Хорошо зарекомендовал себя метод герметизации при помощи синтетических жгутов. Этот способ обеспечивает достаточно высокие теплоизоляционные и шумопоглощающие качества. В этом случае для заделки стыков используют жгуты диаметров 30 – 45 мм, которыми заполняют зазор между балконной рамой и конструкциями здания. Длина жгута подбирается в соответствии с периметром балконной рамы, так как жгут не растягивается.

В настоящее время все чаще используют синтетические уплотнители. Например, створные переплеты балконной рамы можно уплотнять самоклеющимися полосами пеноматериала различной ширины и толщины. Полосы крепят в фальцах балконной рамы, что дает возможность уплотнить и створки, и рамы. Прикрепление полос происходит таким образом, чтобы при закрывании створок они работали на сжатие.

Герметизацию профильных конструкций балконных рам выполняют также и при помощи уплотнителей, изготовленных из профильных материалов. По сравнению с герметиками уплотнительные профили применяют чаще, так как они проще в изготовлении, легко чистятся, в случае необходимости их можно быстро заменить. В качестве уплотнительных профилей используют полимерных каучук, который благодаря заданным параметрам не растрескивается на солнце и на морозе. Каучуковые уплотнители прокладывают целой полосой вдоль всей линии уплотнения, не разрезая на части. Перед использованием каучуковых уплотнителей, следует учесть, что у них нет вариантов выбора их цветного решения. Этот недостаток устраняют использованием уплотнителей на силиконовой основе.

Материалом для уплотнителей могут служить тепропластичные эластомеры, силикон, синтетический каучук, резина. Из этих материалов изготавливают уплотнительные прокладки различных сечений. Термопластичные эластомеры наиболее технологичны по сравнению с остальными видами уплотнителей и превосходят их по устойчивости к перепаду температур и прочности.

Герметики для балконных переплетов можно приготовить по следующим рецептам:

1. Смешать 100 г канифоли, 50 г просеянного порошка мела, 10 г разрезанного на мелкие кусочки пчелиного воска, 70 г натуральной олифы. Смесь, осторожно помешивая, нагревают до первых признаков закипания, затем снимают с огня и дают ей остыть до 50 0С, после чего размешивают в ней 20 г просеянного цемента.

2. Масляный лак подогревают до 60 – 70 0С; в отдельной посуде расплавляют канифоль, которого должно быть в 10 раз меньше по весу, чем лака, затем вливают ее в горячий лак и, непрерывно подогревая смесь, но не давая ей нагреваться выше 70 градусов, размешивают до получения однородной массы. Смесь остужают и добавляют к ней цемент.

Деревянные стены. Деревянные стены подразделяются на бревенчатые рубленые, брусчатые, каркасные, щитовые.

Бревенчатые рубленые стены выполняются из бревен (толщиной в верхнем отрубе 220 – 260 мм), уложенных горизонтальными рядами с врубками в углах.

Брусчатые стены выполняют из горизонтально уложенных деревянных брусьев сечением 180 х 180 мм или 150 х 150 мм.

Каркасные стены требуют меньшего расхода древесины и затрат труда. Экономия древесины достигается тем, что каркас, выполняющий несущие функции, состоит из стоек или столбов, прогонов, в необходимых случаях раскосов, усиливающих жесткость, а ограждением и теплоизоляцией является заполнитель из различных утеплителей (шлак, шлаковата, опилки и др.). Утеплитель с наружной стороны и внутренней обшивается досками.

Щитовые стены состоят из укрупненных частей – щитов, заготовленных на предприятиях. Строительство сводится лишь к монтажу и отделке.

Перекрытия представляют собой горизонтальные конструкции, разделяющие пространство здания на этажи. Они бывают междуэтажными, чердачными, надподвальными. Как и стены, они образуют остов, каркас и обеспечивают устойчивость здания. Перекрытия воспринимают вертикальные нагрузки – вес людей, предметов обстановки, оборудования и т.п., передают их на стены или колонны и дают пространственную жесткость зданию. Они должны удовлетворять требованиям прочности, жесткости, огнестойкости, теплоизоляции и звукоизоляции.

По материалам бывают железобетонные, армосиликатные, деревянные и др. В современных зданиях перекрытия, как правило, железобетонные. По перекрытию настилают пол или кровлю, нижнюю поверхность (потолочную) подготавливают под окраску.

Железобетонные перекрытия подразделяются на монолитные (возводимые в опалубке на месте) и сборные, монтируемые из готовых элементов. Монолитные железобетонные перекрытия делаются в том случае, когда форма и размеры перекрываемого пространства не позволяют применить типовые изделия. Они состоят из плоской плиты, опирающейся на стены, и системы балок, опирающихся непосредственно на колонны в случае безбалочных перекрытий. Перекрытия в виде настилов состоят из плоских или ребристых однотипных элементов, укладываемых вплотную. Промежутки между плитами (настилами) заполняются раствором.

Железобетонные настилы большой площади, которыми можно перекрыть целые комнаты, называют крупными панелями. Отсутствие стыков в панелях повышает их звукоизоляцию. Панели перекрытий изготавливают ребрами вверх или ребрами вниз, делают шатровые панели и др.

Полы. Полы бывают монолитные (бесшовные) и штучные – составленные из отдельных элементов (брусчатые, паркет, плитки и др.), кроме того, полы настилаются из рулонных материалов (линолеум, релин и т.д.).

Покрытие пола укладывается по основанию. Дощатые полы укладываются по лагам из деревянного бруса. К монолитным (бесшовным) полам относятся полы цементные, ксилолитовые, полимерцементные, мастичные, асфальтовые и др. Плиточные полы могут изготовляться из керамических, каменных, ситаловых, полимерных и других плиток по бетонному основанию с растворной стяжкой. Широко применяют покрытие для полов из синтетических и рулонных материалов.

Перегородки. Лестницы. Перегородки представляют собой тонкие ненагруженные стены, которые устанавливают на перекрытия. Они служат для разделения внутреннего пространства здания на помещения: кабинеты, квартиры, комнаты, кухни, санузлы и др. Перегородки должны иметь малую массу, быть трудносгораемыми, иметь хорошую звукоизоляцию.

По материалам перегородки подразделяют на гипсобетонные, гипсошлаковые, фибролитовые, из легких и ячеистых бетонов, гипсокартона, кирпичные, деревянные и др. В жилищном строительстве в основном используют перегородки из гипсобетонных панелей и гипсокартона по размеру комнаты, изготовляемые на предприятии. В зависимости от требований звукоизоляции перегородки из плит делают однослойными (межкомнатные), двухслойными (межквартирные). Визуально перегородки делятся на прозрачные и глухие. Прозрачная – перегородка, в каркас которой вставлено стекло. В глухой перегородке в каркас вставлен непрозрачный материал – фанера, дерево, гипсокартон, ДСП, МДФ, ПВХ, алюминий и др. По конструкции перегородки делятся на межкомнатные и офисные.

Офисные перегородки представляют собой прозрачные или глухие конструкции, обычно не доходящие до потолка. Делают их на алюминиевом и пластиковом каркасах. В каркас вставляют заполнитель – стекло, дерево, алюминий и др. Заполнитель крепится в каркас и не закрывает его полностью. Чтобы разделить помещение на отдельные кабинеты, перегородки ставятся глухие, во всю высоту помещения, крепятся к потолку, полу и стенам. Их делают максимально звуконепроницаемыми, и если нужно окно, врезают стеклопакет. Межкомнатные перегородки представляют собой непрозрачные конструкции из дерева или гипсокартона. Сделаны по принципу межкабинетных офисных перегородок.

Каркас перегородки и заполнитель изготавливаются из следующих материалов: каркасы – алюминий, дерево, ПВХ, МДФ, ДСП, ДВП; заполнитель – стекло, гипсокартон, алюминиевая вагонка, фанера, пластиковые панели, дерево или его заменители. Перегородки из гипсокартона представляют собой гипсокартонные листы, полностью закрывающие стойки и с двух сторон укрепленные на металлический каркас. В помещении с повышенной влажностью используют гипсовые листы. Между ними прокладывается звукопоглощающий утеплитель из стекловаты или минеральной ваты.

В гипсокартонной перегородке поверхность может быть квадратной, прямоугольной или криволинейной (закругленной). Для криволинейных поверхностей имеются специальные гипсокартонные листы и криволинейный каркас. Толщина листов 9,5 и 12 мм. Они пластичны во влажном состоянии, однако имеют высокую прочность на изгиб, когда высохнут. Перегородка, изготовленная из гипсокартона, получается ровная, ее можно красить, оклеивать обоями, возможна другая отделка. Гипсокартон обладает высокой паропроницаемостью, газопроницаемостью, огнестойкостью. Если усилить каркас, перегородка выдерживает большие нагрузки. Однако гипсокартон боиться воды, поэтому нельзя ставить такие перегородки в помещениях с влажностью более 90 %, если даже гипсокартон влагостойкий.

Каркас перегородки может быть изготовлен из алюминиевого или ПВХ-профиля, в который вставлен заполнитель – ламинат, стекло, фанеро, гипсокартон, дерево и др. Заполнитель крепится на каркас и не закрывает его полностью. Алюминиевые легкие и прочные. Они легко монтируются, в них можно поставить любой заполнитель. Профили бывают нескольких видов – белые, анодированные под старую бронзу или серебро. В алюминиевый каркас можно вставить стекло, которое придаст конструкции легкость или непрозрачные материалы. На стеклянный наполнитель можно навесить жалюзи. Можно поставить двойное стекло, а между ними жалюзи. Такая конструкция имеет хорошую звукоизоляцию. В профиль из алюминия и пластика можно поставить любой заполнитель вплоть до стеклопакета с двойным или тройным стеклом.

Перегородки из ПВХ и алюминия легкие, не бояться мороза и воды. Алюминиевый каркас позволяет сделать перегородки любой конфигурации, раздвижными и монолитными. В настоящее время изготавливают новые, более универсальные конструкции для разграничения пространства, к ним относятся мобильные перегородки. Данные системы созданы прежде всего для разделения помещения на функциональные зоны и формирования рабочих мест. Мобильные перегородки обеспечивают визуальное разделение пространства и создают психологический комфорт для персонала. Мобильные перегородки не крепят к полу и стенам, их доставляют в офис в виде полностью готовых модулей и быстро устанавливают на месте. В основе мобильных перегородок лежит каркас, выполненный из системы алюминиевых профилей и заполненный панелями, отделанными различными видами полимерных покрытий.

Чаще всего мобильные перегородки изготавливают фирмы, занимающиеся производством сборно-разборных мобильных перегородок.

Основание для любых перегородок не должно давать осадок и прогибов, чтобы в швах не появились трещины и щели. В сырых и несгораемых помещениях перегородки выполняют из пустотелого кирпича, керамических или бетонных камней толщиной 0,5 кирпича или полкамня. Обе поверхности перегородки оштукатуриваются. Кладка их производится на цементном растворе.

Широко применяют гипсобетонные, пенобетонные, легкобетонные, гипсокартонные и другие крупнопанельные перегородки. В панельные перегородки могут быть вмонтированы дверные блоки, регистры водяного отопления, вентиляционные решетки, отопление, электропроводка и т.д.

Деревянные перегородки устраивают в основном в деревянных зданиях и собирают их из двухслойных или трехслойных щитов. Деревянные перегородки оштукатуриваются.

Лестницы. Лестницы делятся на основные и вспомогательные, служебные, аварийные и пожарные и служат для сообщения между помещениями, расположенными на разных этажах. Как правило, лестницы располагаются в отдельных помещениях – лестничных клетках – и состоят из маршей и площадок. Горизонтальная грань ступени называется проступью, а вертикальная – подступенком. Ширина маршей принимается в зависимости от количества людей, пользующихся лестницей, и составляет от 0,5 до 2,2 м.