КОНСТРУКЦИЯ САМОНЕСУЩЕЙ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ НАРУЖНОЙ СТЕНЫ

Полезная модель относится к области строительства, в частности к ограждающим конструкциям энергоэффективных жилых и общественных зданий с железобетонным каркасом.
Известна трехслойная стена (RU 2105109), содержащая основную несущую стену с пилястрами, слой утеплителя и облицовочный кирпичный слой, выполненный из ложковых рядов кирпича и содержащий тычковые ряды, армированные плоскими сварными каркасами и соединенные с основной несущей стеной стальными анкерами. Недостаток описанной конструкции заключается в снижении энергосберегающих свойств стены из-за наличия сквозных мостиков холода в местах связей из стальных анкеров и стальных сварных каркасов в тычковых рядах.
Другим недостатком является невозможность эффективного энергосбережения в торцовых угловых частях здания без устройства дополнительных анкеров и закладных деталей для крепления утеплителя, что существенно повышает стоимость и трудоемкость изготовления конструкции стены.
Известна конструкция самонесущей наружной стены (RU 2600139, МПК, Е04В 2/06, Е04В 2/56, 2016 г), содержащая наружный облицовочный слой из кирпичной кладки, внутренний слой из кладки блоков ячеистого бетона и узлы соединения железобетонных элементов каркаса здания, отличающаяся тем, что в узлах соединения железобетонных элементов каркаса здания со стеной наружный облицовочный слой, отделенный от железобетонных элементов утеплителем, крепится к внутреннему слою в каждом общем для наружного и внутреннего слоев горизонтальном шве сетками из проволочной арматуры, соединенной с сетками из стекловолокна, укладываемыми по всей площади внутреннего слоя стены. Описанная конструкция является наиболее близкой к заявляемой полезной модели и по совокупности признаков принята за прототип.
Недостатком данной конструкции является соединение сеток из проволочной арматуры с сетками из стекловолокна только на границе наружного облицовочного слоя из кирпича и внутренних слоев стены, при этом проволочная сетка соединяется только с одной крайней нитью сетки из стекловолокна, что и определяет возможно допустимые усилия на отрыв наружного облицовочного слоя. Кроме того, на границе кирпичной кладки и кладки из блоков из ячеистого бетона возникает зона накопления конденсата из-за разной паропроницаемости кирпича и ячеистого бетона. Так как наружный слой из кирпича, в данном случае, является паробарьером, а при отрицательных температурах кирпич быстро промерзает, то в зимний период граничный слой из ячеистого бетона накапливает влагу и разрушается при замерзании воды. Это явление снижает долговечность стены и ее эксплуатационные свойства. Другим недостатком является высокая способность стекловолокна к растяжению, что может способствовать при возникновении поперечных нагрузок разъединению наружного и внутреннего слоев стены. Кроме того для повышения долговечности стеклянного волокна, эксплуатируемого в щелочной среде, необходима его пропитка специальными составами, что повышает стоимость стен.
Задача полезной модели состоит в создании конструкции энергосберегающей стены, обеспечивающей высокие теплозащитные свойства для любой части здания при обеспечении долговечности конструкции и минимальных материальных и трудовых затрат на ее устройство.
Технический результат: обеспечение высоких теплозащитных свойств наружных самонесущих стен с одновременным снижением затрат на строительство, эксплуатацию и ремонт энергоэффективных жилых и общественных зданий с железобетонным каркасом.
Поставленная задача решена тем, что предлагаемая конструкция самонесущей энергосберегающей наружной стены содержит наружный облицовочный слой из кирпичной кладки, внутренний слой из блоков, изготовленных в заводских условиях из ячеистого бетона с вариотропными свойствами по паропроницаемости, и узлы соединения железобетонных элементов каркаса здания, отличающаяся тем, что в узлах соединения железобетонных элементов каркаса здания со стеной наружный облицовочный слой, армированный проволочной арматурой и отделенный от железобетонных элементов утеплителем, крепится к внутреннему слою в каждом общем для наружного и внутреннего слоев горизонтальном шве полосой тканого на основе однонаправленных высокопрочных углеродных волокон холста, шириной не более толщины наружного облицовочного слоя, укладываемого под углом 45° к наружной поверхности стены с перегибом на расстоянии не менее 1 см от плоскости внешней и внутренней поверхностей стены.
-6
-1
Укладка холста из углеродных волокон шириной не более ширины наружного слоя под углом 45° позволяет сэкономить армирующий материал и обеспечить прочное соединение всех слоев стены и повышение сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции. Отличительной особенностью высокопрочных углеродных волокон от стекловолокон является их значительно большая прочность на растяжение и разрыв, достигающая значений 7000 МПа, отсутствие деформаций, термическая и радиационная стойкость, низкий коэффициент температурного расширения. Коэффициент теплопроводности - 0,8 Вт/(м⋅К), коэффициент линейного расширения 1,5×10 К.
3
3
Блоки для внутреннего слоя стены выполнены из ячеистого бетона с вариотропными свойствами по паропроницаемости м, плавно изменяющейся по поперечному сечению блока, начиная от внутренней грани стены от значений μ не более 0,10 мг/(м⋅ч⋅Па) до значений μ не менее 0,23 мг/(м⋅ч⋅Па) к середине блока и дальнейшем уменьшении к границе с облицовочным кирпичом до значений μ не более 0,11 мг/(м⋅ч⋅Па) (Фиг. 2). Значения μ=0,11 мг/(м⋅ч⋅Па) имеет кирпичная кладка из силикатного или глиняного обыкновенного сплошного кирпича плотностью 1800 кг/м [СП 50.133330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003, (таблица Т1)]. Значения паропроницаемости 0,23-0,30 мг/(м⋅ч⋅Па) соответствует ячеистым бетонам плотностью 300-400 кг/м [СП 50.133330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003]. При этом вариотропная паропроницаемость блоков из ячеистого бетона одной плотности обеспечивается в заводских условиях известными способами [патент №2243190, Королев А.С., Волошин Е.А., Трофимов Б.Я. Оптимизация состава и структуры конструкционно-теплоизоляционного ячеистого бетона // Строит. Материалы. 2004. №3. С. 30-32., Чернов А.Н. Ячеистый бетон переменной плотности. М., Стройиздат, 1972, - 115 с] путем введения в граничные слои специальных добавок, уменьшающих паропроницаемость. При указанном изменении паропроницаемости отсутствует зона накопления влаги на границе блоков из ячеистого бетона и облицовочного кирпичного слоя, что способствует повышению долговечности материалов и сохранению ими своих эксплуатационных свойств.
Конструкция поясняется схемами: на фиг. 1 изображена схема вертикального сечения стены, где 1 - наружный облицовочный слой из кирпичной кладки; 2 - внутренний слой из ячеистобетонных блоков с вариотропной паропроницаемостью; на фиг. 2 - изменение паропроницаемости по поперечному сечению стены; на фиг. 3 - разрез 1-1 конструкции, где 3 - железобетонный элемент каркаса здания; 4 - эффективный утеплитель, например плиты из минеральной ваты; на фиг. 4 -разрез 2-2 конструкции по общему горизонтальному шву наружного и внутреннего слоя кладки, где 5 - сетка из проволочной арматуры; 6 - тканый холст на основе однонаправленных высокопрочных углеродных волокон, шириной не более ширины наружного слоя стены; на фиг. 5, фиг. 6, - сечения конструкции при угловой конфигурации наружной стены, на фиг. 7 сечения конструкции при угловой конфигурации наружной стены, вариант дополнительного крепления холста при необходимости с помощью металлической накладки и дюбелей 7 к конструкции железобетонного каркаса 3.
Надежность крепления облицовочного слоя к стене подтверждается натурными испытаниями облицовочной кладки на отрыв. Анализ экономической эффективности предлагаемого решения с учетом срока службы стены показал, что предлагаемая конструкция стены более чем на 15% экономичнее по сравнению с традиционными проектными решениями и объектом прототипа.