Строительные системы и особенности применения теплоизоляционных материалов

Научно-технический и производственный журнал

-------ЖИЛИЩНОЕ ---

СТРОИТЕЛЬСТВО

Heat protection of buildings

УДК 519.23:621

А.Д. ЖУКОВ1, канд. техн. наук; Е.Ю. БОБРОВА2, канд . экон. наук; И.В. БЕССОНОВ3, канд. техн. наук

1 Московский государственный строительный университет

Строительные системы и особенности применения теплоизоляционных материалов

Необходимость учета условий эксплуатации теплоизоляционных материалов в конструкциях очевидна, так как эти условия непосредственно определяют эксплуатационную стойкость теплоизоляции, а следовательно, и долговечность конструкции. Концепция строительной системы вошла в российскую строительную практику в новом тысячелетии и уже начала вытеснять понятие «строительная конструкция». Строительная система предполагает использование конкретных материалов, обладающих определенными свойствами, проектирование. Монтаж такой системы осуществляется с учетом особенностей этих материалов. Строительная система в наибольшей степени позволяет снижать эксплуатационные нагрузки на утеплитель (при монтаже, в процессе эксплуатации и др.). В решении задач по созданию новых строительных систем, исследованию свойств изоляционных материалов и принятию оптимизационных решений очень важным является сотрудничество вузов, научных и проектных организаций, а также предприятий строительного комплекса.

Ключевые слова: теплоизоляция, энергоэффективность, строительные системы, кровля, фасадные системы, эксплуатируемые подвалы.

A.D. ZHUKOV1, Candidate of Sciences (Engineering), E.Yu. BOBROVA2, Candidate of Sciences (Economy),

I.V. BESSONOV3, Candidate of Sciences

Building Systems and Peculiarities of Using Heat Insulation Materials

The accounting of operational conditions of heat insulation materials in the structure is necessary, as these conditions directly determine the operational durability of heat insulation and, consequently, working life and efficient operation of the structure. The conception of building system entered into the national construction practice already in the new Millennium and began to replace the «building structure» term. The building system involves the use of specific materials having certain properties; design and installation of this system are carried out with due regard for peculiarities of these materials. The building system makes it possible at the most to reduce operational loads on the insulation: loads in the course of installation and loads during the operation. Cooperation of higher educational institutions, scientific and design organizations as well as enterprises of the construction complex is very important for solution of scientific tasks of creating new building systems, studying insulation materials properties and taking optimization solutions on them.

Keywords: heat insulation, energy efficiency, building systems, roof, facade systems, operated basement.

Учет условий эксплуатации теплоизоляционных материалов в конструкции необходим, так как эти условия непосредственно определяют эксплуатационную стойкость теплоизоляции, а следовательно, и срок службы и эффективной эксплуатации конструкции. Концепция строительной системы вошла в отечественную строительную практику уже в новом тысячелетии и уже начала вытеснять понятие строительной конструкции. Строительная система предполагает использование конкретных материалов, обладающих определенными свойствами, проектирование и монтаж такой системы осуществляется с учетом особенностей этих материалов. Строительная система в наибольшей степени позволяет снижать эксплуатационные нагрузки на утеплитель как при монтаже, так и в процессе эксплуатации.

В процессе эксплуатации теплоизоляционные плиты подвергаются температурным, атмосферным, влажност-

7'2015 ^^^^^^^^^^^^^

ным и механическим воздействиям [1]. Вне зависимости от типа строительных систем параметром их оптимизации является термическое сопротивление конструкции, а параметром оптимизации ТИМ - теплопроводность [2, 3]. Вместе с тем специфика эксплуатации ТИМ в каждой из конкретных систем накладывает на утеплитель дополнительные требования - ограничения, определяемые как нормирующие показатели.

Теплоизоляционные плиты, работающие в конструкциях плоской кровли, воспринимают сжимающие нагрузки от верхних слоев кровельного пирога, временные сезонные нагрузки и местные нагрузки малой площади. Нормирующим показателем является прочность при сжатии при 10% деформации. Увлажнение теплоизоляции возможно в результате нарушения гидроизоляционного покрытия кровли или отказа пароизоляционного слоя, расположенного на перекрытии.

- 49

Тепловая защита зданий

ц м .1

Научно-технический и производственный журнал

Если кровельная система надежно изолирует материал также и от внешнего огневого воздействия, возможно применение плит ЭПС. В кровельных системах используют плиты из пеностекла и каменной ваты. Удачно зарекомендовали себя плиты двойной плотности. Верхний слой плит двойной плотности воспринимает нагрузки и передает на нижележащие слои.

Теплоизоляция в скатных кровлях работает в условиях вентилируемого зазора. Механическое воздействие на нее минимально. Увлажнение утеплителя возможно по тем же причинам, что и в плоской кровле. Нормирующим показателем является воздухопроницаемость теплоизоляции. Применение горючего утеплителя не допускается.

В случае применения минераловолокнистых материалов (плит, матов) необходимы ветрозащитные решения, направленные на исключение выноса волокна и эрозии изделий. В конструкциях с применением изделий из стекловаты таковым является стеклоткань (или стеклохолст), при применении изделий на основе базальтового волокна - базальтовый холст. При применении изделий из каменной ваты рекомендуются плиты двойной плотности.

В конструкциях штукатурных фасадов преобладающими являются нагрузки, действующие в направлении, перпендикулярном плоскости теплоизоляции. Нормирующим показателем является прочность при отрыве слоев утеплителя. Обязательным условием - паропроницае-мость утеплителя. Не рекомендуется применение плит ЭПС или пеностекла вследствие их низкой паропроницае-мости.

Допускается применение плит из ППС (или другой горючей теплоизоляции) с обязательными противопожарными рассечками на высоте перекрытий и защитными вставками по периметру проемов (окон, дверей). Оптимальными в применении являются плиты из минеральной ваты, в том числе плиты из каменной ваты двойной плотности. Плотный слой плит обеспечивает надежное сцепление теплоизоляции и штукатурного слоя и прочность при отрыве слоев для самого изделия.

Для плит вентилируемых фасадов характерны четыре вида механических воздействий [4]: сжатие под точечной нагрузкой, отрыв слоя (разрыв поперек волокон), эрозия волокон за счет воздушных потоков в материале, вибрации.

Сопротивление сжимающим нагрузкам в первую очередь обусловлено сплоченностью структуры материала (со всеми вторичными параметрами). При приложении нагрузки на отрыв целостность изделия в большей мере зависит от прочности соединений в точках контакта, т. е. от полноты поликонденсации связующего. Нормирующим показателем является стойкость плит к эрозии волокна, зависящая от диаметра и длины волокна, числа точек контакта и полноты поликонденсации связующего.

Допускается применение только негорючей и паропро-ницаемой теплоизоляции. Для ветрозащиты рекомендуется использование негорючих ветрозащитных покрытий: холстов на основе стеклянного или базальтового волокна.

Список литературы

1. Гагарин В.Г. Теплозащита и энергетическая эффективность в проекте актуализированной редакции СНИП

«Тепловая защита зданий». III Международный конгресс

Допускается применение плит двойной плотности из каменной ваты.

Теплоизоляция, используемая в системах защиты эксплуатируемого подвала, должна быть рассчитана на механические нагрузки, возможность проникновения капельной влаги и возможность миграции паровоздушной смеси. Сжимающие механические нагрузки обусловлены давлением грунта обратной засыпки и напора грунтовых, ливневых и паводковых вод. Тангенциальные нагрузки связаны с воздействием морозного пучения грунта. Проникновение капельной влаги в теплоизоляционный слой возможно в результате нарушения сплошности внешней гидроизоляции или отказа пристенного дренажа.

Нормирующими показателями является прочность при 10% деформации, водонепроницаемость и водостойкость. Утеплитель в конструкции полностью изолирован от внешних огневых воздействий, поэтому оптимально применение ЭПС плит.

Плиты, используемые для изоляции фундаментов, в том числе мелкого заложения, и оснований дорожных покрытий, испытывают нагрузки, аналогичные системам защиты эксплуатируемого подвала. Сжимающие нагрузки при этом проявляются в большей степени. Определяющими показателями является прочность при 10% деформации и водостойкость. Допускается использование теплоизоляции с минимальным паропроницанием. В отличие от систем защиты эксплуатируемых подвалов теплоизоляция контактирует с грунтом непосредственно. Оптимальными являются ЭПС плиты или пеностекло, предназначенные именно для работы в контакте с грунтом.

Системы внутренней изоляции предполагают не только утепление конструкций перегородок, облицовок, перекрытий, но и повышение защиты от воздушного или структурного шума, вибрации. Используются плиты или маты на основе минеральной волокнистой теплоизоляции, плиты на основе вспененного полистирола, рулонный пе-нополиэтилен, вспененный каучук, виброзащитные ленты. Обязательным условием является минимизация вредных выделений, таких как соединения фенола, стирола и др.

Минимизация отрицательных воздействий на утеплитель предъявляет к теплоизоляционным материалам определенные требования. Теплопроводность является оптимизационным фактором, важным в равной степени для каждой из систем. Плотность и пористость относятся к структурным характеристикам, связанными со всеми свойствами. Дефор-мативные свойства материала зависят как от прочностных и структурных характеристик, так и от условий эксплуатации.

В развитии систем строительной теплоизоляции, а также исследования и оптимизации свойств теплоизоляционных материалов является очень важным сотрудничество учебных, научных и производственных организаций [5]. Формы этого сотрудничества могут быть следующими: дипломное проектирование со специальными заданиями; экскурсии на заводы, в институты и учебные центры; совместная реализация учебных курсов, учебно-методическая работа, выполнение совместных научных разработок.

References

1. Gagarin V.G. Heat-shielding and power efficiency in the

project of the actualized edition Construction Norms And

Regulations «Thermal protection of buildings». The III

^^^^^^^^^^^^^^ 72015

ЖИЛИЩНОЕ

Научно-технический и производственный журнал

Л

Heat protection of buildings

«Энергоэффективность XXI век». Санкт-Петербург. 2011. С. 187-191.

2. Шмелев С.Е. Пути выбора оптимального набора энергосберегающих мероприятий // Строительные материалы. 2013. № 3. С. 7-9.

3. Пономарев В.Б. Совершенствование технологии производства и повышения качества теплоизоляционных и композиционных материалов на основе стеклянного и минерального волокна // Сборник докладов Международной научно-практической конференции «Эффективные тепло- и звукоизоляционные материалы в современном строительстве и ЖКХ». Москва. 2006. С. 109-118.

4. Бобров Ю.Л., Матвиевский А.А. О некоторых современных проблемах долговечности минераловатных теплоизоляционных материалов применительно к условиям их эксплуатации в качестве слоя тепловой изоляции в различных конструкциях навесных вентилируемых фасадов // Сборник докладов научно-технической конференции «Современные фасадные системы: эффективность и долговечность». Москва. 2008. С. 54-56.

5. Zhukov A.D., Bessonov I.V., Sapelin A.N., Naumova N.V., Chkunin A.S. Composite wall materiali // Italian Science Review. 2014. № 2. P. 155-157.

2.

3.

International congress «Energy efficiency XXI century». Sankt-Peterburg. 2011, pp. 187-191. (In Russian). Shmelyov S.E. Ways of a choice of an optimum set of energy saving actions. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2013. No. 3, pp. 7-9.

Ponomarev V. B. Improvement of the production technology and improvement of quality of heat-insulating and composite materials on the basis of glass and mineral fiber. Collection of reports of the International scientific and practical conference «Effective Warm and Sound-proof Materials in Modern Construction and Housing and Communal Services». Moscow. 2006, pp. 109-118.

Bobrov Yu.L., Matviyevsky A.A. About some modern problems of durability of mineral-cotton heat-insulating material in relation to conditions of their operation as a layer of thermal isolation in various designs the hinged ventilated facades. Collection of reports of scientific and technical conference «Modern facade systems: efficiency and durability». Moscow. 2008, pp. 54-56. Zhukov A.D., Bessonov I.V., Sapelin A.N., Naumova N.V., Chkunin A.S. Composite wall materiali. Italian Science Review. 2014. No. 2, pp. 155-157.

CnEEEEEBHEE HIu'PAunPA

4.

5.

В издательстве «Стройматериалы» Вы можете приобрести специальную литературу

Монография «Производство деревянных клееных конструкций».

Автор заслуженный деятель науки России, доктор техн. наук Л.М. Ковальчук.

В книге рассмотрены основные вопросы технологии изготовления ДКК, показаны области их применения, описаны материалы для их изготовления. Особое внимание уделено вопросам оценки качества, методам испытаний, приемке и сертификации клееных конструкций. В книге приведен полный перечень отечественных и зарубежных нормативных документов, регламентирующих производство и применение ДКК.

Альбом «Малоэтажные дома. Примеры проектных решений»

Авторы - академик РААСН Л.В. Хихлуха, канд. архитектуры Н.М. Согомонян, архитекторы Ю.В. Лопаткин, И.Л. Хихлуха. Альбом включает разделы: «Односемейные жилые дома», «Многосемейные жилые дома», «Эстетические качества жилища», «Градостроительные группы». Предназначен для архитекторов, специалистов, занятых вопросами жилищного строительства, дод органов исполнхтельной влагти в области архитектуры и строительства, а также для частных застройщиков; может быть использосан как метрдическое п особи е для студентов вузов.

Л

Лплшы I «рГмяФМ* I M'HrTJi^t IMIH

Книга «Защита деревянных конструкций»

Автор - А.Д. Ломакин

Рассмотрены вопросы конструкционной и химической защиты деревянных конструкций, используемых в малоэтажном домостроении, при строительстве зданий и сооружений гражданского и промышленного назначения, в том числе, с химически агрессивной средой, а также открытых сооружений (автодорожных и пешеходных мостов, опор ЛЭП и др.). Освещены вопросы защиты от эксплуатационных воздействий и возгорания несущих конструкций из клееной древесины и ЛВЛ и приведено краткое описание наиболее эффективных средств и способов их защиты. Описаны методы оценки защитных свойств покрытий для древесины, методика и результаты натурных климатических испытаний покрытий на образцах и фрагментах конструкций. Приведены методика и результаты мониторинга влажностного состояния несущих клееных деревянных конструкций в процессе эксплуатации.

Заказать литературу можно через редакцию, направив заявку произвольной формы по факсу: (495) 976-22-08, 976-20-36

или на адрес электронной почты pifsm@mail.pu, maii@pifsm.pu

7'2015

51