Трехслойные стены: материалы и конструкции

Такие конструкции используются издавна, в них могут применяться различные материалы. Это уже упоминавшиеся ранее ячеистый бетон, керамзитобетонные и поризованные керамические блоки, а также материалы, которые по своим теплотехническим характеристикам не подходят для возведения однослойных или двухслойных стен – керамический и силикатный кирпич и камни. Благодаря своей конструкции трехслойные стены имеют хорошие теплотехнические характеристики, они хорошо аккумулируют тепло.

К сожалению, возведение таких стен является трудоемким процессом, поскольку каменщикам по сути приходится возводить два слоя кладки – несущий и отделочный. Кроме того, при работе с мелкоштучным кирпичом существенно увеличивается время возведения зданий.

Вместе с тем трехслойные стены, в случае использования традиционных материалов, получаются сравнительно толстыми и имеют обычно толщину от 50 до 65 см. Это несколько больше двух- и однослойных стен из эффективных конструкционных материалов. Такая особенность влечет за собой необходимость сооружения более широкого фундамента, перемычек, парапетов и соответственно увеличивает расход материалов на эти цели.

Кроме того, следует учитывать, что если в доме определенных размеров возвести более толстые стены, то полезная площадь внутренних помещений уменьшится. Если же для сохранения площади попытаться увеличить наружные размеры дома, то это обернется большим расходом материалов на возведение фундамента и крыши. А это – увеличение стоимости строительства.

Традиционная трехслойная стена состоит из следующих слоев. Несущий слой, который, как мы уже отметили, обычно выполняется из ячеистобетонных, керамзитобетонных или поризованных керамических блоков, керамического или силикатного кирпича (камней). Как правило, толщина несущего слоя составляет от 25 до 50 см. Толщина несущего слоя определяется прочностными требованиями к зданию.

В качестве внутреннего слоя могут быть использованы минеральная или стеклянная вата, плиты из экструдированного или обычного пенополистирола. В последнее время в качестве теплоизоляционного слоя все чаще используются блоки из ячеистого бетона пониженной плотности. Толщина внутреннего слоя определяется требованиями теплозащиты здания и обычно составляет 50–150 мм.

Одной из важных задач при проектировании трехслойных стен является удаление влаги, образующейся внутри конструкции. Как правило, с этой целью между утеплителем и лицевым слоем стены устраивается воздушный зазор, предназначенный для вентиляции и удаления конденсата. Ширина зазора определяется теплотехническим расчетом и обычно составляет 40–60 мм.

Кроме того, при использовании минераловатных плит в качестве утеплителя рекомендуется устраивать ветрозащиту в виде диффузионной пленки. В качестве варианта может быть использована минераловатная плита повышенной плотности. Для обеспечения эффективной вентиляции в швах лицевого слоя внизу и вверху стены монтируются вентиляционные элементы. Назначение лицевого слоя заключается в защите утеплителя от внешних воздействий и придании зданию необходимого архитектурного облика. По сути, лицевой слой в конструкции с вентилируемой прослойкой играет слой наружного слоя вентилируемого фасада.

Толщина слоя определяется прочностными характеристиками материала и составляет обычно 65–120 мм. Как правило, при возведении данного слоя используются материалы, не требующие дальнейшей отделки: лицевой керамический или силикатный кирпич, клинкер, натуральный или искусственный камень, декоративные блоки из тяжелого бетона.

Кирпич и блоки могут иметь как гладкую фактуру, так и колотую, которая напоминает фактуру дикого камня. Кроме того, силикатный кирпич и бетонные блоки могут быть окрашенными в массе, а керамический кирпич или клинкер – даже подвергается глазурованию. Это обеспечивает материалу низкий показатель водопоглощения и, следовательно, долгий срок службы.

В этой связи следует отметить, что силикатный кирпич, наоборот, обладает сравнительно высоким показателем водопоглощения. Поэтому при устройстве облицовочного слоя из этого материала все же стоит в элементах, наиболее подверженных воздействию влаги (цоколь, пояса, парапеты и т. д.), использовать, например, лицевой керамический кирпич.

В качестве наружного слоя иногда могут быть использованы ячеистобетонные блоки, рядовой кирпич или иные строительные материалы, которые требуют дальнейшей отделки, в частности, оштукатуривания и покраски. В этом случае используются традиционные декоративнозащитные штукатурки для наружных работ.

Однако такой вариант возведения трехслойной стены в конечном счете оборачивается дополнительными трудозатратами и увеличением расходов на материалы и отделочные работы. Стоимость лицевого кирпича в итоге оказывается ниже, чем цена рядового вместе со штукатуркой и краской. Также не стоит забывать, что оштукатуренные стены требуют больших эксплуатационных расходов в последующем.

Кстати, в рамках данного материала мы не будем рассматривать такие варианты отделки фасадов, как обшивка сайдингом или облицовка стен керамической или клинкерной плиткой, термопанелями. Данные варианты отделки широко используются не только при возведении трехслойных стен, но гораздо чаще однослойных и двухслойных. Поэтому такие методы внешней отделки фасадов индивидуальных домов требуют рассмотрения в рамках отдельной статьи.

Технология возведения трехслойной стены требует на первом этапе кладки несущего слоя, далее – крепления утеплителя и кладки лицевого слоя. Обычно несущая и лицевая стены возводятся параллельно. Но нынешние технологии позволяют разделить строительство дома на этапы: в одном сезоне можно поставить несущую стену, а в следующем – утеплить ее и возвести лицевой слой.

Несущий и отделочный слои связаны между собой гибкими или жесткими связями. Гибкие связи представляют собой прутья (диаметром 4–8 мм) или узкие пластины из нержавеющей стали. Как правило, используется не менее двух гибких связей на 1 м 2 кладки стены. Вместе с тем следует отметить, что связи являются мостиками холода и снижают сопротивление теплопередаче всей ограждающей конструкции. В связи с этим в последнее время все большее распространение получают связи на основе стеклопластика. Этот материал обладает хорошими показателями сопротивления теплопроводности и решает проблему мостиков холода.

Как правило, гибкие связи укладываются в швах во время возведения несущей стены. Затем в них продевается слой утеплителя и крепится к стене при помощи тарельчатых пружинных шайб. Вместе с тем существует возможность монтажа связей уже после кладки несущего слоя. В этом случае в стене сверлятся отверстия, в которых на дюбелях крепятся связи.

Первый вариант является более дешевым и быстрым, поэтому используется чаще. Однако при втором можно достичь большей точности совпадения связей со швами кладки лицевого слоя.

Отдельно стоит сказать о так называемой колодцевой кладке, при которой наружный и несущий слои стены связаны жесткими связями – кирпичом. В данном случае через образующиеся мостики холода теряется значительное количество тепла. Кроме того, колодцевая кладка используется в том случае, если несущая стена и лицевая запроектированы из одного и того же материала. Тем не менее, с появлением на рынке новых эффективных стеновых материалов колодцевая кладка в последнее время используется реже.

Источник

Современные многослойные наружные стены

Все стены, выполненные из однородного основного материала, определяющего прочность стены и одного и более дополнительных слоев, каждый из которых вносит свой вклад в теплофизические характеристики стены – многослойные.

Известная в РФ компания– «Кселла-Аэроблок-Центр» в своем каталоге только из газобетона дает более десятка вариантов многослойных стен.

С учетом других материалов, обеспечивающих основную нагрузку на стену, конструктивных вариантов многослойных стен будет несколько десятков.

Одна из попыток классифицировать многослойные стенные конструкции дала такой результат – в РФ чаще всего используются четыре основных типа многослойных стен:

• колодцевая кладка;
• внутренняя теплоизоляция (изнутри помещения);
• вентилируемый фасад;
• наружная теплоизоляция «мокрого типа».

Первыми колодцевую кладку начали российские каменщики под руководством русского инженера А.И. Герарда в 1829 г. На этой основе были разработаны около десятка вариантов трехслойных конструкций стены.

Когда необходимы многослойные стены?

Традиционные однослойные стены попали под большое внимание специалистов-теплотехников во всем мире с началом энергетического кризиса 70-х годов ХХ века. В СССР, а потом и в СНГ этот процесс сдвинулся на 10 – 15 лет. Но самые серьезные сдвиги в этом направлении прошли в 2000-х годах. В России нормы по теплоэффективности зданий ужесточились в несколько раз.

Традиционные однослойные стены попали под большое внимание специалистов-теплотехников во всем мире с началом энергетического кризиса 70-х годов ХХ века. В СССР, а потом и в СНГ этот процесс сдвинулся на 10 – 15 лет. Но самые серьезные сдвиги в этом направлении прошли в 2000-х годах. В России нормы по теплоэффективности зданий ужесточились в несколько раз.

По новым нормам для достижения требуемых теплоизоляционных характеристик однослойная стена должна быть следующей толщины:

• из керамического кирпича (коэффициент теплопроводности – 0,8 Вт/(м °С)) – от 1,1 до 4,5 м;
• из силикатного (0,87) – от 1,2 до 4,8 м;
• из керамического пустотного (0,5) – от 0,7 до 2,9 м;
• пеноблоки, при плотности 800 кг/ куб. м. (0,37) – от 0,5 до 2 м, при плотности 400 (0,15) – от 0,2 до 0,8 м;
• керамзитеботон 1 800 (0,9) – от 1,25 до 5 м;
• он же при плотности 500 (0,23) – от 0,3 до 1,2 м;
• железобетон (1,8 – 2,1) – от 2,2 до 11,5 м.

Получается что только из пенобетонов с плотностью меньшей 500 кг/ куб. м. можно получить «удобоваримую» толщину стены.

Если теплотехнический расчет стены показывает, что стена из газобетона должна быть более 0,4 м, а для пустотной керамики с микропорами – более 0,45 м, то дома дешевле строить с двухслойными стенами.

Кроме того, однослойные стены имеют следующие недостатки:

• высокую влажность материала, т. е. теплосопротивление стены ниже проектной, а в доме холоднее;
• нерациональный расход материалов, т. к. толщина стены значительно больше нужной для ее прочности.

Поэтому для соответствия стен теплотехническим требованиям нужно использовать два, три и более слоя, один из которых даст стене прочность, второй защитит дом от холода, третий обеспечит быструю просушку стены после строительства, четвертый защитит от непогоды, УФ-излучения или просто сделает стену красивой.

Многослойные стены не нужны:

• в районах с мягким климатом и не морозной зимой;
• когда материалы дают возможность построить теплосберегающую стену нужной прочности и приемлемой толщины.

В этом случае могут использоваться:

• пороматериалы: порокирпич, газобетонные, газосиликатные, керамзитоблоки, пеноблоки и пр.;
• пустотные: пустотный кирпич, керамические, пескобетонные, шлакобетонные и керамзитные пустотные блоки и т. п.;
• крупноформатные блоки:

а) пеноблоки бетонные;
б) композитные блоки: арболитовые, опилкобетонные, пенополистиролбетонные и т. п.

Преимущества и недостатки многослойных стен

В двухслойных стенах теплоизоляционный слой устанавливается обычно с холодной стороны, снаружи.

Чаще всего по рекомендациям Министерства строительства новые кирпичные стены должны быть трехслойными.

В трехслойных сооружениях – слой теплоизоляции устанавливается между двумя одинаковой толщины слоями материала, несущего нагрузку. Т. е. стену делят пополам и между половинками устраивают слой теплоизоляции. Половинки стен «перевязывают» между собой повторяющимися через 5 – 8 рядов:

• одним или двумя рядами сплошной кирпичной кладки;
• стальными оцинкованными арматурными связями или сетками;
• сплошными железобетонными поясами – вертикальными и горизонтальными.

Но чаще наружный слой делают в 0,5 кирпича из специального облицовочного кирпича.

Есть еще и другие способы, но они используются реже.

Достоинства многослойных стен:

• стена легче, т. к. прочность обеспечивает сравнительно небольшое количество материала, а теплоизоляция, по определению, весит мало;
• высокоэффективный утеплитель обеспечивает с запасом тепловые параметры, а облицовочный (наружный слой) – внешний вид;
• огнестойкость;
• простые материалы;
• строить можно весь год и зимой тоже и др.

Недостатки многослойных стен:

• неоднородность средней плотности материала стены (мостики холода от связей, бетонных диафрагм и т. п.), что дает разную теплоэффективность стены в разных местах;
• нужна высокая квалификация исполнителей;
• перекрытия, выходящие на наружную поверхность стены, дают до 20 % теплопотерь;*
• нагрузка от перепадов температуры – бетон перекрытий всегда в тепле, а лицевая кладка в зоне замерзания/оттаивания; **
• мелкий ремонт почти невозможен;
• возможно случайное неумышленное повреждение тонких прослоек;
• велики объемы скрытых работ и возможны дефекты: неправильная или не полная установка утеплителя, неправильная установка пароизоляции и мн. др;
• высокая трудоемкость;
• стоимость дома больше чем с двухслойными стенами, и тем более с однослойными.

* При выходе межэтажных плит перекрытий на любых типах стен торцом на наружную стену их стальная арматура проводит тепло гораздо лучше плотного бетона, хотя и бетон имеет высокую теплопроводность. Внутренние пустоты, диаметром от 130 до 250 мм, заполненные воздухом, тоже участвуют в этом процессе.

Для уменьшения тепловых потерь:

• торцы плит закрывают штатной (проектной) теплоизоляцией и наружной облицовкой;
• полости плит заполняют теплоизоляцией или пенно- газобетонными вкладышами (хотя бы на 0,5 – 1 м). Заводы ЖБИ могут это сделать по заказу при производстве плит.

** При перепадах температуры бетон перекрытий, защищенный от них теплоизоляцией, имеет небольшие изменения размеров, в то время как облицовочная кладка вся находится под действием этих перепадов. В зоне их контакта возможны крошение материалов и постепенное разрушение.

Материалы, используемые при строительстве многослойных стен

Для возведения несущей и самонесущей стены, обеспечивающей нагрузку от собственного веса, перекрытий и всех вышележащих этажей используют:

• кирпич керамический полнотелый, пустотный, пористый;
• силикатный полнотелый 3, 11 и 14-пустотный и т.п.

При небольшой этажности до 3, иногда 5 этажей:

• керамические блоки – теплые пустотно-поризованные;
• арболитовые и бризолитовые блоки, твинблоки;
• пено- , газо- , шлако- , полистирол- , опилко-, керамзитобетонные и другие виды крупноформатных блоков,

В качестве теплоизоляционных материалов применяют высокоэффективные утеплители:

• ЭППС – экструдированный пенополистирол;
• другие вспененные пластики – пенополиэтилен, пенопропилен, пенополиуретан и т. п.;
• пеностекло, керамзит и др. вспененные материалы;

Б. Минеральные ваты – базальтовые, стекловолоконные, габбро-базальтовые, мергелевые и т. п.

В. Природные органические материалы:

• эковата – измельченная целлюлоза, пропитанная антипиренами пр.;
• измельченные отходы древесины, коры, веток и т. п.;
• измельченные волокна и стебли растений и пр.

Особенности технологии строительства многослойных стен

Существует несколько способов возведения многослойных стен:

• одновременно кладут внешнюю и внутреннюю стены и устанавливают мягкие или жесткие плиты утеплителя;
• послойное возведение: полностью кладут внутреннюю стену, укрепляют на ней утеплитель и кладут наружную стену:

а) на относе – фиксированном расстоянии от стены, с оставлением вентиляционного зазора погонажными рейками или профилями между теплоизоляцией и наружной стеной;
б) на основную стену через слой утеплителя специальными анкерами или дюбелями.

На внутренней стене устанавливается обрешетка, между элементами которой укрепляется плитная минвата или плиты пенополистирола с утапливанием относительно обрешетки. С помощью горизонтальных связей через 4 – 6 рядов кладки и через 0,5 – 0,6 м в ряду, используя обрешетку как средство сохранения ширины зазора, кладут облицовочный слой. Вентиляционный зазор образуется между наружной стеной и теплоизоляцией. Между внутренней стеной и теплоизоляцией его нет.

Одновременное возведение трехслойной стены

Рассмотрим процесс одновременного возведения кирпичной трехслойной стены с внутренним утеплителем:

1. Толщина внутренней кладки определяется расчетом прочности стены, но не может быть менее 250 мм – «в 1 кирпич».
   Толщина слоя теплоизоляции определяется теплотехническим расчетом и бывает минимум в 0,5 кирпича.
   Толщина наружной кладки – «облицовки» не более 0,5 кирпича, но в 1 – 2-х этажном доме может быть и меньше.
2. Кладку ведут одновременно внутренний и внешний слои, оставляя зазор в 120 мм, который заполняют минераловатными плитами. Через 5 – 8 рядов делают перевязку стальными связями из нержавеющей стали (сетка из 2-х продольных и 2-х поперечных проволок), по горизонтали – около 600 мм. Можно использовать стекло- или углепластиковую арматуру, с размещением ее под углом 45 град. Отрезки укладываются поочередно под углом 45 и 135 град (ориентировочно). Эта арматура не гнется, а ее отрезки укладываются под углом по отношению к оси стены. Гнуть их или очень трудно (при малых диаметрах) или вообще невозможно.

Анализ обрушений облицовочных стен в Москве за последние 10 лет показал, что «черный» металл корродирует до полного разрушения за 3 – 5 лет.

Переход в зоне перекрытия делают в соответствии с проектом с обязательной теплоизоляцией торца плиты перекрытия.

При раздельном способе возведения стены установка утеплителя производится двумя способами:

• мокрым облегченным – утеплитель приклеивается к стене клеем и на его внешней поверхности укрепляется стальная или высокопрочная пластиковая сетка, по которой производят оштукатуривание;
• сухим способом – на готовую стену с обрешеткой из профилей или деревянных брусков устанавливают на стену теплоизолирующий слой, поверх которого крепят облицовку из кирпича, искусственного камня и т. п.

При строительстве многослойных стен с использованием несъемной опалубки используются готовые блоки в виде коробчатых армированных конструкций из пенополистирола, арболита (стружкобетона), пористой керамики, стеклопенные и т. п.

Эти блоки как конструктор «Лего» устанавливают с перевязкой и формируют стену. В полости блоков в вертикальном положении (при необходимости и в горизонтальном) устанавливают стальную или композитную пластиковую арматуру и заливают бетоном. Можно использовать обычный бетон, или бетон с теплоизолирующими наполнителями, или вспенивающийся бетон.

Могут быть использованы плиты из самых разным видов утеплителя. Их прикрепляют к арматурному каркасу будущей стены и ведут послойную заливку бетона.

На верхней части стены монтируют горизонтальный арматурный каркас и заливают плотным бетоном монолитный пояс по всему периметру здания и внутренних несущих стен. После набора бетоном прочности устанавливают плиты перекрытия.

Источник