Бетонные стеновые блоки и железобетонные стеновые панели
Стены подразделяют на несущие, самонесущие и навесные. Несущие стены воспринимают нагрузки от собственного веса, покрытий, перекрытий и в ряде случаев от подъемно-транспортного оборудования. Для их устройства используют в основном кирпич, крупные и мелкие блоки. Самонесущие стены воспринимают нагрузки от собственного веса и ветровые нагрузки по всей высоте здания; самонесущие стены передают усилия от указанных нагрузок на каркас здания; они выполняются из крупных панелей или (реже) из каменных материалов. Навесные стены воспринимают нагрузки от собственного веса и ветровые нагрузки в пределах только одного этажа; они выполняют в основном функции ограждающих конструкций и изготовляются обычно многослойными из легких эффективных материалов.
Наружные стены зданий должны обладать необходимой прочностью, долговечностью и в том числе стойкостью против атмосферных воздействий и коррозии, обладать необходимыми тепло-, водо-, воздухо- и звукоизоляционными свойствами, быть огнестойкими, обеспечивать индустриальность и экономическую эффективность строительства. Кроме того, конструктивные решения стен должны отвечать эстетическим требованиям. Долговечность стен обеспечивается применением материалов, стойких против разрушающих воздействий окружающей среды или же защитой малостойких материалов с помощью защитных слоев из морозостойких, влагостойких и обладающих коррозионной стойкостью материалов. Степень долговечности стеновых конструкций зависит также от влажностного режима помещений, а наружных стен — от климатических условий региона. Поэтому материал и конструктивное решение стен выбираются в зависимости от климатических условий, температурно-влажностного режима помещений и принятой конструктивной схемы здания с учетом максимального использования теплоизолирующих и механических свойств материалов.
Стены из крупных блоков. В целях повышения степени сборности конструкции и производительности труда при устройстве несущих и самонесущих стен зданий укрупняют элементы стен и взамен кирпичных применяют стены из крупных блоков. Такие стены обычно выкладываются из блоков трех типов — перемычечного, простеночного и подоконного. Их изготовляют из легких или ячеистых бетонов — керамзитобетона, бетона на зольном гравии и др. Толщина наружных стен 300, 400 и 500 мм, для внутренних стен — 300 мм. Применяют блоки рядовые, угловые, перемычечные, парапетные, карнизные. Номинальная высота блоков равна одному или двум укрупненным модулям, т. е. 600 и 1200 мм.
Крупнопанельные стены (высотой и шириной «на комнату») представляют собой навесную или самонесущую конструкцию. Навесные стены устраивают в том случае, когда панели имеют небольшую толщину и для их изготовления используют материалы с малой плотностью. Более массивные самонесущие панельные стены применяют в производственных зданиях с влажным и мокрым режимами. Как навесные, так и самонесущие стеновые панели могут быть одно- или многослойными.
Однослойные панели выполняют из бетона на пористых заполнителях — керамзите, зольном гравии, аглопоритовом гравии, перлите, вспученном доменном шлаке, шлаковой пемзе, а также пенобетоне или газобетоне. Однослойные стены из легких бетонов производят с защитно-отделочными наружным и внутренним слоями. Номенклатура крупных блоков и однослойных панелей приведена в табл. 10.2.
Армирование однослойных панелей для всех видов бетона принято унифицированным. Применяется горизонтальное расположение стеновых панелей в здании. Панели навесных стен крепят к колоннам каркаса и фахверка с помощью стальных консолей (столиков) и специальных привариваемых к колоннам крепежных элементов. При самонесущей конструкции стен панели (или блоки) обычно устанавливают на фундаментную балку.
Стены некоторых неотапливаемых зданий металлургической и других отраслей промышленности с избыточными тепловыделениями выполняют из однослойных плоских предварительно напряженных железобетонных панелей толщиной 200 мм, длиной 6000 и высотой 1200 (или 1800 мм), без утепляющего слоя.
Для стен отапливаемых производственных зданий весьма эффективной конструкцией являются многослойные панели, состоящие из трех слоев: несущего, утепляющего и наружного защитно-отделочного. Несущий железобетонный слой обычно располагается с внутренней стороны, его толщина равна 60... 120 мм. Утепляющий слой состоит из эффективных утеплителей, например полужестких минераловатных плит, стекловолокнистых плит. Наружные защитно-отделочные слои выполняют из различных материалов. Многослойные панели обычно применяют в районах с низкими температурами наружного воздуха и высокой стоимостью перевозок и энергетических ресурсов, в условиях средне- и сильноагрессивной среды, а также в районах, где панели, изготовленные из легких бетонов на местных пористых заполнителях, значительно толще трехслойных.
В качестве примера рассмотрим навесную трехслойную вертикальную железобетонную стеновую панель номинальным размером 2 X 7,2 м (рис. 10.37). Она представляет собой трехслойную конструкцию, состоящую из двух железобетонных слоев: фасадного с ребрами высотой 250 мм и внутреннего толщиной 60 мм. Между этими слоями укладывают слой эффективного утеплителя (2) из плитного пенополистирола толщиной 40 мм, полужестких минераловатных плит на синтетическом связующем, или жестких минераловатных плит толщиной 60 мм также на синтетическом связующем, или же жестких минераловатных плит на битумном связующем. Толщину утеплителя определяют в зависимости от температурновлажностных условий внутреннего и наружного воздуха. Панели могут быть глухими или с оконными проемами шириной 1500 мм. Железобетонные слои соединены гибкими связями в виде отдельных арматурных стержней с антикоррозионным цинковым покрытием толщиной около 100 мкм. Вертикальные нагрузки от собственного веса простенков и переплетов воспринимаются внутренним железобетонным слоем, а наружный слой подвешен на гибких связях и осуществляет защитные функции. Швы между панелями заполняют прокладками из жестких минераловатных плит и шнурами из пороизола, а снаружи расшивают мастикой типа УМС-50. Оба железобетонных слоя панелей армируют сварными каркасами и сетками из стали классов A-III и Вр-I. Гибкие связи, предназначенные для взаимного соединения железобетонных слоев, выполняют из стали класса A-II с цинковым покрытием толщиной не менее 100 мкм.
Панели изготовляют в положении ребрами вниз следующим образом. В стальную форму укладывают арматурные изделия наружного слоя и их бетонируют. По уложенному бетону раскладывают слой теплоизоляции, а поверх него — арматуру внутреннего слоя панели. Затем устанавливают гибкие связи и бетонируют внутренний слой. Разница во времени бетонирования слоев не должна превышать 2 ч.
Для самонесущих стен в отапливаемых зданиях с высокой влажностью или агрессивной средой применяют железобетонные трехслойные панели горизонтальной разрезки длиной 6 м. Внутренний слой выполняется из эффективного теплоизоляционного материала, а внешние слои — из обычного железобетона (бетон класса В25). Связь между железобетонными слоями осуществляется с помощью гибких арматурных элементов. Толщина наружного железобетонного слоя составляет 50 мм, а внутреннего — 100 мм. В качестве теплоизоляционного слоя используется пенополистирол плотностью 40 кг/м3, толщина теплоизоляционного слоя составляет 50... ...100 мм в зависимости от теплотехнических требований, предъявляемых к стенам. Панели, располагаемые над оконными проемами, опираются на простенки длиной 1,5 м. Простеночные панели устанавливают по осям колонн, таким образом образуются отдельные оконные проемы шириной 4500 мм. Цокольная часть стены опирается на фундаментную балку. Швы между панелями заполняют прокладками из пороизола. С наружной стороны швы расшивают мастикой УМС-50. Изготовление панелей осуществляется так же, как и панелей вертикальной разрезки.
Технико-экономические показатели стен из трехслойных панелей горизонтальной разрезки, из блоков и из полнотелого кирпича по данным ЦНИИпромзданий приведены в табл. 10.3. Расчеты выполнены для условий строительства Московской и Магаданской областей. Стены запроектированы для помещений с расчетной температурой 18 С и относительной влажностью 75 %. Как видно из таблицы, замена стен из блоков (и тем более из кирпича) стенами из трехслойных панелей особенно эффективна при более низких температурах наружного воздуха, что является естественным, так как в этих условиях более полно проявляются теплоизоляционные свойства среднего слоя трехслойных панелей.