Уфа, Республика Башкортостан, Россия
Уфа, Республика Башкортостан, Россия
Республика Татарстан, Россия
Республика Башкортостан, Россия
Уфа, Республика Башкортостан, Россия
ГРНТИ 67.09 Строительные материалы и изделия
ББК 383 Строительные материалы и изделия
В данной статье описывается конструкция каркасных зданий с применением каркаса из ЛСТК, заполненного монолитным пеногипсом. Конструкция каркаса с применением ЛСТК получила широкое распространение за рубежом и на сегодняшний день представляет собой перспективное направление для жилищного строительства в России. Применение ЛСТК в совокупности с монолитным пеногипсом в малоэтажном каркасном строительстве поможет решить проблему доступного и комфортного жилья в нашей стране. В статье описываются основные преимущества пеногипса в сравнении с другими теплоизоляционными материалами, которые объясняют его применение в данной технологии.
легкие стальные тонкостенные конструкции (ЛСТК), металлические конструкции, каркасное здание, монолитный пеногипс, утеплитель, малоэтажное строительство
В наше время актуальна проблема строительства доступного и комфортного жилья в России. Но её решение в силу объективных причин, связанных с дороговизной земли в крупных городах, доступа к инженерным коммуникациям и других обстоятельств, все усложняется. В настоящее время уже есть понимание, что добиться положительных результатов возможно только за счет расширения малоэтажного строительства, что имеет место в большинстве развитых стран Европы и Северной Америки.
Ужесточение норм теплосбережения заставляет искать новые варианты конструкций малоэтажных домов. Ведь если рассматривать традиционную стену из полнотелого кирпича, то ее толщина для климатических условий Урала и Сибири должна составлять около двух метров, что по новым нормам многократно увеличивает нагрузку на фундамент. Ввиду этого, чтобы уменьшить стоимость построенного здания стало актуально применять новые теплоизоляционные материалы, благодаря которым толщина ограждающих конструкций зданий уменьшается. Требования к данным конструкциям достаточно просты – прочность, надежность, долговечность, экологичность, невысокая стоимость и высокие теплоизолирующие свойства.
Одним из приемлемых путей достижения поставленных целей должно стать развитие комплексной застройки жилых домов из быстровозводимых конструкций, к каким можно отнести лёгкие стальные тонкостенные конструкции (далее – ЛСТК). Строительство домов из ЛСТК – это технология проектирования и строительства зданий на основе тонкостенных стальных оцинкованных профилей разнообразного сечения. Монтаж ЛСТК при возведении здания представлен на рис. 1.
Рис.1. Монтаж ЛСТК при возведении здания
Традиционно холодногнутый профиль применялся совместно с утеплителем на основе минеральной ваты, конструкция представлена на рисунке 2. Такая конструкция имеет ряд недостатков. Основные – отсутствие сплошности конструкции, короткий срок службы утеплителя. Но помимо этого, минеральная вата недостаточно экологически чистый теплоизоляционный материал (выделяет пыль с фенолом). [3] Минвата – конструкционно мягкий материал, практически не обладающей несущей способностью. В каркасных домах минвата имеет негативную особенность садиться и разрушаться за счет реакции термоокислительного старения полимера (связующее – фенолфольмардегидные смолы).
Таким образом, конструкция каркасного дома с применением ЛСТК и минеральной ваты недостаточно надежна и строительство по данной технологии экономически невыгодно. Альтернативой может быть представлен способ строительства здания, путем совмещения ЛСТК с легкими бетонами на пеногипсовой основе, которая обладая хорошей текучестью, образует сплошную конструкцию без пустот и щелей [5]. Для этого переработали традиционную технологию изготовления домов из пеногипсов с деревянным каркасом (конструкция представлена на рис. 3), которая реализована «Уфимской гипсовой компанией» (УГК), одним из крупнейших предприятий Республики Башкортостан по производству гипсовых строительных материалов.
Рис. 2. Конструкция ЛСТК с применением
минеральной ваты
Рис. 3. Монолитно-каркасный дом с заполнением из пеногипса
Пеногипсовую смесь получили путем смешения гипсового вяжущего с введенными функциональными добавками, водой и пенообразователем в специальном аппарате: эжекторно-турбулентная установка (представлена на рисунке 4) [4]. Данная установка не только осуществляет получение пеногипсовой смеси, но и с ее помощью можно производить заливку пеногипса в опалубку стен (данный процесс представлен на рис. 5–6) [1].
Конструкция возводимого дома выполнена из деревянного каркаса. Рассматриваемый каркас состоит из унифицированного бруса 50×100×3000 мм, который скреплен между собой перемычками. Снаружи наружные стены облицованы фибролитовыми плитами. Таким образом, суммарная толщина стены составила 0,4 м. [1].
Рис. 4. Эжекторно-турбулентная установка
на строительной площадке
Рис. 5. Процесс заливки пеногипсовой смеси
в конструкцию стен
Рис. 6. Каркас будущего дома
Ввиду вышеизложенного, данная технология возведения наружных стен малоэтажных каркасных жилых домов с применением монолитного пеногипса в несъемной опалубке (в качестве теплоизоляционного материала) имеет свои недостатки. А именно: большое количество деревянных конструкций, расположенных близко друг к другу (40–60 см), что в настоящее время стоит недешево. К тому же, как известно, огнестойкость данных зданий относительно низкая по сравнению с металлическими конструкциями [2]. Несмотря на то, что сам пеногипс не горючий материал [8], деревянные стропила и перекрытия (только стены изолируют деревянный каркас от возгорания) имеют способность гореть, а в последствии быстро теряют несущую способность. В следствие чего было принято решение объединить преимущества ЛСТК и пеногипса как легкого бетона для расчета проекта малоэтажного дома.
В сравнении с традиционной технологией ЛСТК в совокупности с минватой, расстояние между стойками, как показывает расчет, в три раза больше, а значит расход стали уменьшается в несколько раз. Так же нет необходимости в применении термопрофиля, следовательно, исключено появление «мостиков холода».
Рис.7. Плита перекрытия на основе ЛСТК и пеногипса
Рис.8. Изготовление опытной плиты перекрытия на основе ЛСТК и пеногипса на производственной базе «УГК»
Рис. 9. Испытание опытной плиты
на производственной базе «УГК»
Пеногипс совместно с ЛСТК можно применять не только в стенах, но и в перекрытиях (представлены на см. рис. 7–9) (данное перекрытие имеет ту же несущую способность, что и железобетонная плита (более 600 кг/м2), но легче в 2–3 раза). Таким образом, можно полностью изготавливать малоэтажный дом с полным каркасом ЛСТК и пеногипсом. Материалоемкость бетонной или керамзито-бетонной стяжки составляет менее 3 % от общей материалоемкости [6].
Дополнительным преимуществом данного технического решения является существенное снижение материалоёмкости и соответственно общей стоимости фундамента в следствии значительного снижения нагрузок, по сравнению с аналогичным малоэтажным зданием с железобетонным каркасом, или с несущими кирпичными стенами [7]. По нашему мнению, использование монолитно-каркасной технологии строительства малоэтажных зданий на основе ЛСТК и пеногипса позволит существенно приблизить решение проблемы обеспечения населения доступным и комфортным жильем.
1. Шигапов Р.И., Бабков В.В., Халиуллин М.И. Использование пеногипса в малоэтаж-ном строительстве // Известия КГАСУ. 2014. №2(28). С. 211-216
2. Строительные нормы и правила СНиП II-25-80 Деревянные конструкции. Госстрой РФ.-Стройиздат, М.: 1982
3. Информационно-строительный портал ОЛДМИКС 2011- 2017 http://oldmix.net/stati-i-obzory/item/147-fenolnyj-sekret-mineralnoj-vaty
4. Поризационный смеситель для приго-товления ячеистых смесей: пат. 2373049 Рос. Федерация. № 2008117099/03; заявл. 04.05.2008; опубл. 20.11.2009. Бюл. № 32. 8 с.
5. Гайсин А.М., Самоходова С.Ю., Пайметькина А.Ю., Недосеко И.В. Сравни-тельная оценка удельных теплопотерь через элементы наружных стен жилых зданий, определяемых по различным методикам // Жилищное строительство. 2016. № 5. С. 36-39.
6. Недосеко И.В, Бабков В.В., Алиев P.P., Кузьмин В.В. Применение конструкционно-теплоизоляционного керамзитобетона в мало-этажном строительстве // Жилищное строи-тельство. 2008. № 3. С. 26-27
7. Гайсин А.М., Гареев Р.Р., Бабков В.В., Недосеко И.В., Самоходова С.Ю. Двадцати-летний опыт применения высокопустотных вибропрессованных бетонных блоков в Баш-кортостане // Строительные материалы. 2015. № 4. С. 82-86.
8. Недосеко И.В., Бабков В.В., Юнусова С.С., Гаитова А.Р., Ахмадулина И.И. Гипсо-вые и гипсошлаковые композиции на основе природного сырья и отходов промышленно-сти // Строительные материалы. 2012. № 8. С. 66-68.
