Технология возведения многослойных монолитных наружных стенс теплоизоляционным слоем из бетона низкой теплопроводности

Материалы и конструкции

------ЖИЛИЩНОЕ ---

СТРОИТЕЛЬСТВО

Научно-технический и производственный журнал

УДК 692.232

Е.А. КОРОЛЬ, д-р техн. наук, Ю.А. ХАРЬКИН, канд. техн. наук

Московский государственный строительный университет

Технология возведения многослойных монолитных наружных стен с теплоизоляционным слоем из бетона

низкой теплопроводности

Представлена новая технология возведения наружных стен монолитных зданий: внутренний слой выполняется из конструкционного бетона, средний - из легкого теплоизоляционного бетона, наружный - из плит мелкозернистого бетона. Отличительной особенностью данной технологии является изготовление конструкционного и теплоизоляционного слоев стены без технологического перерыва, что значительно сокращает сроки производства работ и позволяет возводить наружные стены одновременно с несущими монолитными вертикальными конструкциями этажа. Данное решение не предполагает производства работ по утеплению и отделке фасада после завершения бетонных работ. Разработанная технология позволяет снизить трудоемкость и продолжительность строительства, а также повысить долговечность наружной стены за счет использования в качестве теплоизоляции легкого бетона, долговечность которого сопоставима с долговечностью несущих железобетонных конструкций здания.

Ключевые слова: полистиролбетон, многослойные конструкции, наружные стены, легкие бетоны, технология изготовления.

E.A. KOROL, Doctor of Sciences

Technology of Construction of Multilayer Monolithic External Walls with Heat-Insulating Layer from Concrete

of Low Heat Conductivity

A new technology of construction of external walls of monolithic buildings is presented: an inner layer is made of structural concrete, middle layer - light heat-insulating concrete, external one - fine concrete slabs. The distinctive feature of this technology is production of structural and heat-insulating layers of the wall without technological break that significantly reduces the time of work execution and makes it possible to construct the external walls simultaneously with bearing monolithic vertical structures of the storey. This solution does not imply the works for heat insulation and faade finishing after completion of concrete works. The developed technology makes it possible to reduce the labor intensity and duration of construction as well as to improve the durability of an external wall due to the use of light concrete as heat insulation which durability is comparable with the durability of bearing reinforced concrete structures of the building.

Keywords: polystyrene concrete, multilayer structures, external walls, light concretes, production technology

В последние годы все более широкое распространение в строительной практике получают технологии возведения ограждающих конструкций с навесными вентилируемыми фасадными системами, системы скрепленной теплоизоляции, слоистые кладки. Отвечая требованиям энергосбережения, эти системы отличаются повышенной трудоемкостью, относительно длительными сроками производства работ, предусматривают применение преимущественно ручного труда, что в совокупности приводит к увеличению сроков строительства и окупаемости инвестиций. Кроме того, техническая сложность и повышенные требования к качеству производства работ и применяемых материалов могут привести к снижению срока службы фасада [1—4]. Возведение наружных несущих стен в монолитном здании с использованием перечисленных технологических решений отличается производством работ в два основных этапа: возведение монолитного несущего слоя стены и устройство фасада, производимое после значительного технологического перерыва. Такая особенность актуальна, например, для торцевых стен монолитных зданий с поперечно-стеновой конструктивной схемой (см. рисунок). При этом работы по возведению фасадов монолитных зданий, как правило, производятся отдельными специализированными бригадами, требуют дополнительных затрат

на обеспечение защиты теплоизоляционных и отделочных материалов от атмосферных воздействий, установку лесов, подмостей, подъемных механизмов и т. д. Кроме того, следует отметить отсутствие полного спектра нормативнтехни-

Возведение монолитного здания с торцевыми несущими наружными стенами

7'2014

Научно-технический и производственный журнал

Materials and structures

ческих документов, регламентирующих организационные и технологические особенности возведения современных навесных фасадных систем, требования к качеству производства работ, а также нормы времени и стоимости производства работ [5].

Одним из альтернативных конструктивно-технологических решений наружных стен в современном монолитном строительстве являются многослойные наружные стены, выполняемые из монолитного железобетона. При этом в теплоизоляционном слое используется легкий бетон низкой теплопроводности, являющийся перспективной альтернативой современным фасадным теплоизоляционным материалам [6-9].

Сравнение удельной трудоемкости возведения многослойной монолитной наружной стены с распространенными в монолитном строительстве технологическими решениями фасадных систем показало, что трудоемкость возведения разработанной конструкции более чем на 30% ниже, чем для аналогов [10].

Исследования технологии возведения проведены для разработанной конструкции, которая состоит из трех слоев - наружного, выполняющего декоративную и защитную функцию, теплоизоляционного, а также внутреннего конструкционного. Наружный слой выполняется из дисперсно-армированного стекловолокном мелкозернистого бетона; теплоизоляционный - из полистиролбетона, плотность, теплопроводность и толщина слоя которого варьируются согласно теплотехническому расчету применительно к различным климатическим районам строительства. Характеристики бетона и армирования внутреннего несущего слоя назначаются исходя из требований проекта. Совместная работа наружного и внутреннего слоев конструкции обеспечивается за счет арматурных выпусков из плиты несъемной опалубки, соединяемых с выпусками из несущего слоя.

Особенностью возведения многослойной монолитной наружной стены на строительной площадке является последовательная вертикальная укладка нескольких бетонных слоев с различными прочностными и деформативны-ми показателями в едином технологическом цикле. Для обеспечения возможности укладки теплоизоляционного и конструкционного бетонных слоев без значительного перерыва на границе слоев используется металлическая сетка, крепящаяся к арматурному каркасу. Крепление сетки производится к П-образным хомутам из арматурной проволоки, расположенным с шагом, равным шагу рабочей арматуры каркаса таким образом, чтобы обеспечить требуемый защитный слой рабочей арматуры.

Одним из рациональных технологических решений представляется использование при изготовлении конструкции несъемной опалубки с наружной стороны стены и щитовой - с внутренней. Несъемная опалубка представляет собой щиты из фибробетона плотностью не более 1800 кг/м3. Щиты изготавливаются в заводских условиях в соответствии с проектным решением здания. При этом может быть использован окрашенный в массе фибробетон либо применено отделочное покрытие, закладываемое в форму при изготовлении.

С внутренней стороны стены используются инвентарные щиты опалубки с металлической рамой и многослойной ламинированной фанерой в качестве палубы. Наружная несъемная опалубка разрабатывается с учетом возможности ее использования вместе с конкретной опалубочной системой.

7'2014 ^^^^^^^^^^^^^

Так как обеспечение соответствия взаимного расположения швов щитов внутренней опалубки и наружных бетонных плит затруднено в связи с требованиями к архитектурной выразительности фасадов (обеспечению регулярности рисунка фасада), в наружных плитах устраиваются отверстия в местах пропускания стяжных штырей. При этом выравнивание наружных плит происходит за счет использования прогонов-стеновыравнивателей. После снятия внутренней опалубки отверстия для стяжных штырей в облицовочных плитах заделываются окрашенными в массе ремонтными составами.

Важной отличительной особенностью возведения многослойных наружных стен с применением в теплоизоляционном слое легких бетонов низкой теплопроводности является производство бетонных работ. С учетом того что бетонная смесь на особо легких заполнителях используется в сравнительно небольших объемах, предусмотрено два альтернативных варианта - доставка бетонной смеси на строительный объект в автобетоносмесителе или ее приготовление непосредственно на строительной площадке. Подача бетонной смеси к месту укладки может осуществляться как бетононасосом, так и в бадье при помощи башенного крана, в зависимости от объемов работ и принятой организационной схемы. В случае подачи бетонных смесей бетононасосами при приготовлении полистиролбетонной смеси на объекте используется пневматическая установка для приготовления и подачи легких бетонов, устанавливаемая на перекрытии в пределах радиуса ее действия. Подача приготовленной по-листиролбетонной смеси осуществляется по гибким бетоно-водам к месту укладки. Тяжелая бетонная смесь при этом подается посредством гидравлического бетононасоса с использованием бетонораздаточной стрелы. Подвижность бетонных смесей для теплоизоляционного и конструкционного слоев составляет 10-20 см (марки П3 и П4).

Последовательность укладки бетонной смеси имеет определяющее значение для обеспечения качества формирования как контактной зоны, так и конструкции в целом. Первоначально укладывается полистиролбетон на всю высоту конструкции с послойным уплотнением глубинным вибратором, после чего производится укладка тяжелой бетонной смеси конструкционного слоя. Последующий слой конструкции должен укладываться до начала схватывания предыдущего, этим обеспечивается монолитность связи слоев и исключаются дополнительные швы в сечении конструкции. Для обеспечения данного условия конструкция разделяется на технологические зоны таким образом, чтобы время укладки бетонной смеси в конструкционный слой в каждой зоне составляло не больше времени схватывания бетона в теплоизоляционном слое. Кроме того, проведенными ранее исследованиями установлено, что для обеспечения надежной связи слоев в многослойной бетонной конструкции временной интервал между их укладкой должен составлять 0,5-1,5 ч [11].

Последовательность возведения многослойной монолитной наружной стены представлена в таблице.

Разработанная технология возведения в едином технологическом цикле многослойных наружных стен с использованием конструкционных бетонов, выполняющих несущие функции, и бетонов низкой теплопроводности, выполняющих теплоизоляционные функции, отличается следующими преимуществами:

- позволяет снизить трудоемкость производства работ по возведению наружных стен;

Материалы и конструкции

ц м .1

Научно-технический и производственный журнал

Технологическая последовательность возведения монолитной многослойной конструкции с теплоизоляционным слоем из полистиролбетона

Вид работ

Схема

Технологические процессы

Состав исполнителей

Изготовление арматурного каркаса

- Вязка арматурного каркаса из отдельных стержней;

- закрепление металлической разделительной сетки;

- подача арматурного каркаса к месту установки;

- установка и временное закрепление арматурного каркаса

Арматурщики 4-го разряда, 2-го разряда; машинист 5-го разряда

Установка опалубки

- Установка плит несъемной опалубки с наружной стороны стены с временным закреплением;

- установка щитов инвентарной опалубки с внутренней стороны стены;

- соединение щитов опалубки стяжными штырями, выверка и закрепление;

- установка подмостей

Опалубщики 3-го разряда, 2-го разряда; машинист 5-го разряда

Бетонирование конструкции

- Подача бетонной смеси теплоизоляционного слоя с укладкой и послойным уплотнением;

- подача бетонной смеси конструкционного слоя с укладкой и послойным уплотнением

Бетонщики 4-го разряда, 2-го разряда; машинист 5-го разряда

Выдерживание и уход за бетоном

Бетонщик 2-го разряда

Разборка опалубки

- Снятие подмостей;

- откручивание крыльчатых гаек, снятие замков;

- отсоединение щитов инвентарной опалубки от поверхности стены;

- подача щитов опалубки краном к месту складирования;

- заделка технологических отверстий

Опалубщики 3-го разряда, 2-го разряда; машинист 5-го разряда

34

7'2014

Научно-технический и производственный журнал

Materials and structures

- позволяет исключить необходимость в дополнительных такелажных и подготовительных работах;

- не требует привлечения специализированных исполнителей, так как работы по возведению стены сводятся к арматурным, опалубочным и бетонным и могут быть выполнены теми же исполнителями, которые возводят монолитный каркас здания;

- позволяет исключить временной перерыв между возведением несущего каркаса здания и наружных стен, так

Список литературы

1. Воробьев В.Н. Навесные фасадные системы: проблемы безопасности. Владивосток. 2012. 86 с.

2. Терехов В.А., Гагарин В.Г., Горбунов А.М., Павлова М.О. О нормах проектирования многослойных наружных стен из облегченной кладки в каркасных зданиях // Жилищное строительство. 2010. № 9. С. 10-12.

3. Ищук М.К. Проблемы норм по проектированию каменных конструкций // Строительные материалы. 2010. №10. С. 15-17.

4. Немова Д.В. Навесные вентилируемые фасады: обзор основных проблем // Инженерно-строительный журнал. 2010. № 5. С. 7-11.

5. Яворский А.А., Киселев С.А. Актуальные задачи обеспечения надежности фасадных теплоизоляционно-отделочных систем // ВестникМГСУ. 2012. № 12. С. 78-84.

6. Баженов Ю.М., Король Е.А., Ерофеев В.Т., Митина Е.А. Ограждающие конструкции с использованием бетонов низкой теплопроводности. Основы теории, методы расчета и технологическое проектирование. М: АСВ, 2008. 320 с.

7. Рахманов В.А. Энергосбережение в строительстве на основе применения инновационной технологии изготовления особо легких полистиролбетонов // Промышленное и гражданское строительство. 2011. № 8. С. 61-62.

8. Ярмаковский В.Н., Семченков А.С. Конструкционные легкие бетоны новых модификаций - в ресурсоэнергос-берегающих строительных системах зданий // Academia. Архитектура и строительство. 2010. № 3. С. 31-39.

9. New Ярмаковский В.Н., Костин А.Н., Фотин О.В., Кондю-рин А.Е. Теплоэффективные наружные стены зданий, возводимые с использованием монолитного полисти-ролбетона с высокопоризованной и пластифицированной матрицей // Жилищное строительство. 2014. № 6. С. 18-23.

10. Король Е.А., Харькин Ю.А. Технологическая и организационная эффективность возведения многослойных наружных стен в монолитном строительстве // Строительство и реконструкция. 2013. № 6. C. 3-8.

11. Король Е.А., Пугач Е.М., Николаев А.Е. Экспериментальные исследования сцепления бетонов различной прочности в многослойных железобетонных элементах // Технологии бетонов. 2006. № 4. С. 54-55.

как монолитные наружные стены могут частично или полностью возводиться вместе с монолитным каркасом здания, что приводит к сокращению сроков строительства объекта;

- позволяет повысить долговечность наружных стен зданий, поскольку используемые материалы имеют срок службы, сопоставимый со сроком службы несущих конструкций, в отличие от навесных фасадных систем, требующих периодического ремонта за счет более низкой долговечности материалов и технической сложности конструкции.

References

1. Vorob'ev V.N. Navesnye fasadnye sistemy: problemy bezopasnosti. [Hinged facade systems: safety problems]. Vladivostok. 2012. 86 p. (In Russian).

2. Terehov V.A., Gagarin V.G., Gorbunov A.M., Pavlova M.O. About norms of design of multilayered external walls from the facilitated laying in frame buildings. Zilishchnoe Srtoiteistvo [Housing Construction]. 2010. No. 9, pp. 10-12. (In Russian).

3. Ishhuk M.K. Problems of norms on design of stone designs. Stroiteinye Materialy [Construction Materials]. 2010. No. 10, pp.15-17. (In Russian).

4. Nemova D.V. Hinged ventilated facades: review of the main problems. Inzhenerno-stroitel'nyy zhurnal. 2010. No 5, pp. 7-11, (In Russian).

5. Yavorskiy A.A., Kiselev S.A. Relevant objectives of assurance of reliability of faade systems serving thermal insulation and finishing purposes. Vestnik MGSU. 2012. No. 12, pp. 78-84. (In Russian).

6. Bazhenov Yu.M., Korol' E.A., Erofeev V.T., Mitina E.A. Ograzhdayushchie konstruktsii s ispol'zovaniem betonov nizkoy teploprovodnosti. Osnovy teorii, metody rascheta i tekhnologicheskoe proektirovanie. [Exterior walls using low thermal conductivity concrete. Fundamentals of the theory, calculation procedure and technological designing]. Moscow: ASV. 2008, 320 p. (In Russian).

7. Rakhmanov V.A. Energy saving in construction on the basis of application of innovative manufacturing technology of especially light polystyrene concretes. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. 2011. No. 8, pp. 61-62. (In Russian).

8. Yarmakovskiy V.N., Semchenkov A.S. New modifications of lightweight structural concrete - in resources and energy saving construction systems of buildings. Academia. Arkhitektura i stroitel'stvo. 2010. No. 3, pp. 31-39. (In Russian).

9. Yarmakovskiy V.N., Kostin A.N., Fotin O.V., Kondyurin A.E. The heateffective external walls of the buildings which are put up with use of monolithic polysterene concrete with a vysokoporizovanny and plasticized matrix. Zilishchnoe Srtoitel stvo [Housing Construction]. 2014. No. 6, pp. 18-23. (In Russian).

10. Korol' E.A., Khar'kin Yu.A. Technological and organizational efficiency of multilayer exterior walls construction in monolithic building. Stroitel'stvo i rekonstruktsiya. 2013. No 6, pp. 3-8. (In Russian).

11. Korol' E.A., Pugach E.M., Nikolaev A.E. Experimental research of different strength concrete connection in multilayer reinforced concrete elements. Tekhnologii betonov. 2006. No. 4, pp. 54-55. (In Russian).

7'2014

35