Двухслойные стены: материалы и конструкция

Как и при возведении однослойных стен, для двухслойных преимущественно используются те же энергосберегающие конструкционные материалы: ячеистый бетон, поризованная керамика, керамзитобетон. Они применяются для возведения внутреннего слоя. Но, учитывая наличие наружного слоя (облицовка или утеплитель), толщина несущей стены в этом случае может быть существенно меньше, чем при возведении однослойной конструкции. Это позволяет заметно сократить расходы.

Необходимый показатель сопротивления теплопроводности (2,5-3 м2•°С/Вт) достигается благодаря использованию в качестве наружного слоя эффективных утеплителей.

Применение утепления также позволяет использовать для кладки несущей стены традиционные строительные материалы, в частности керамические блоки и кирпич, силикатные камни и кирпич.

Вместе с тем лицевой кирпич, как керамический, так и силикатный, чаще используется в качестве наружного слоя двухслойных конструкций стен. Это предоставляет застройщикам большое количество вариантов, которые на практике широко используются в сфере индивидуального строительства. Наиболее распространенные комбинации материалов мы и рассмотрим в данной публикации.

Возведение домов с двухслойными стенами имеет ряд преимуществ. Такая конструкция позволяет строить дом в два этапа. В первый год возводятся несущие стены из конструкционного материала, а в следующей сезон монтируется слой утепления и производится наружная отделка. Следовательно, и расходы на строительство можно разделить на два сезона.

ДВУХСЛОЙНЫЕ СТЕНЫ С НАРУЖНЫМ СЛОЕМ ИЗ ОБЛИЦОВОЧНОГО КИРПИЧА

Сейчас довольно распространено строительство индивидуальных домов, при котором внутренний несущий слой облицовывается керамическим или силикатным (реже клинкерным в силу высокой стоимости) кирпичом без устройства какой-либо утепляющей или вентилируемой прослойки. Кроме того, в последнее время в качестве облицовочного слоя начали использоваться мелкоштучные бетонные изделия, полученные методом полусухого вибропрессования: декоративные плиты, бетонный лицевой кирпич, стеновые и декоративные блоки.

Их производство освоили некоторые отечественные предприятия. Окрашенные в массе в разные цвета (от 2 до 4% красителя) и не требующие дополнительной отделки, внешне они напоминают натуральный камень с ярко выраженной дикой фактурой, что придает фасаду неповторимый облик. Стоимость этих изделий от 9 до 16 у.е. за 1 м2 в зависимости от цвета и его интенсивности.

Но практика использования бетонных декоративных плит и кирпича пока не получила массового распространения. К тому же если смотреть с точки зрения теплоизоляционных характеристик стены, то использование в наружном слое кирпича и особенно бетонных блоков, имеющих низкие теплосберегающие показатели, нельзя считать эффективным: показатель сопротивления теплопередаче стены в целом при облицовке слоем кирпича или бетонными декоративными плитами возрастает незначительно.

Обратимся к конкретному примеру однослойной стены из ячеистобетонных блоков плотностью 500 кг/м3 и толщиной 500 мм, отделанная снаружи и изнутри штукатуркой. При такой конструкции приведенное сопротивление теплопередаче при кладке блоков на клее составляет 3,33 м2•°С/Вт (при кладке на растворе – 2,73 м2•°С/Вт).

Если же вместо наружной штукатурки облицевать такую стену керамическим кирпичом (плотность 1800 кг/м3) толщиной 68 мм, то приведенное сопротивление теплопередаче (с учетом двух связей в виде металлических стержней на 1 м2 стены) составит в общей сложности 3,53 м2•°С/Вт. Конструкция такой стены показана на рисунке 1.

То же самое можно сказать и в случае с использованием поризованных керамических блоков. Если однослойная стена толщиной 510 мм и наружной и внутренней штукатурками (25-30 и 15 мм соответственно) будет иметь показатель сопротивления теплопроводности 2,96 м2•°С/Вт, то при использовании вместо наружной штукатурки керамического кирпича данный показатель вырастет до 3,17 м2•°С/Вт (рис. 2).

Технологи компаний, производящих поризованную керамику и керамический кирпич, разработали размеры своих изделий таким образом, чтобы можно было не просто облицовывать стены кирпичом, а благодаря универсальности размеров возводить стены из крупноформатных блоков с облицовкой керамическим кирпичом и одновременно прокладным рядом из него. По стоимости материала использование облицовочного кирпича примерно равноценно отделке слоем полиминеральной штукатурки (если, конечно, речь не идет о кирпиче нестандартной фактуры или размеров).

Однако сооружение двухслойной конструкции – более трудоемкий процесс. Кроме того, дополнительное применение кирпича утяжеляет стену, что выдвигает более высокие требования к фундаментам. Впрочем, если исходить из цены, то на сегодняшний день наиболее дешевой является двухслойная конструкция с использованием в качестве внутреннего слоя блоков из ячеистого бетона, а наружного – силикатного кирпича.

Эти материалы производятся в стране в достаточном объеме большим количеством предприятий (транспортные расходы также следует учитывать). Неслучайно при реализации государственной программы строительства на селе такой тип кладки является одним из самых распространенных.

ДВУХСЛОЙНЫЕ СТЕНЫ С НАРУЖНЫМ СЛОЕМ ИЗ УТЕПЛИТЕЛЯ

Другая принципиально отличающаяся конструкция двухслойной стены представляет собой конструкционный слой (несущая стена из ячеистого бетона, керамического кирпича, поризованных керамических блоков и т. п.) и слой утеплителя (минераловатные или пенополистирольные плиты). Применение легких ячеистых бетонов в качестве утеплителя в рамках данной статьи мы рассматривать не будем, поскольку по популярности такой тип конструкции стен существенно уступает общепринятым.

Таким образом, эффективные утеплители в составе двухслойных стен индивидуальных домов по сути являются той же самой легкой штукатурной системой утепления, которая сейчас повсеместно применяется для тепловой модернизации хрущевок и иных зданий, имеющих неудовлетворительные показатели теплосбережения. На рынке присутствует большое количество материалов различных производителей, как отечественных, так и иностранных, причем специалисты рекомендуют использовать комплект материалов какого-то одного производителя и осуществлять порядок монтажа, согласно его нормативнотехнической документации и рекомендациям.

Система утепления состоит из минераловатной или пенополистирольной плиты (ее толщина рассчитывается в зависимости от требуемого показателя сопротивления теплопроводности), которая приклеивается к подоснове (несущая стена) специально предназначенными для этого клеевыми смесями.

В большинстве случаев плиты дополнительно фиксируются анкерами, хотя некоторые производители в индивидуальном строительстве допускают отказ от использования анкеров, ветровые нагрузки на малоэтажных зданиях незначительные, а анкеры являются мостиками холода и могут снизить эффект от применения системы утепления.

Плиты утеплителя покрываются армирующим слоем, в который утапливается стеклосетка. Снаружи система утепления отделывается тонким слоем декоративной штукатурки. В качестве финишного покрытия нередко выступает фасадная краска.

Главное преимущество применения эффективных утеплителей в том, что они позволяют существенно снизить теплопотери здания. Варьирование толщины теплоизоляционного слоя позволяет уменьшить толщину несущего слоя стены и снизить нагрузку на фундаменты. Важно и то, что благодаря меньшему использованию конструкционных материалов уменьшаются общие затраты на строительство.

Применение систем утепления не имеет принципиальных различий в зависимости от материала несущей стены. Они в равной степени применяются как на стенах из ячеистого бетона или керамзитобетонных блоках, так и на керамических или силикатных камнях.

ГДЕ НАЙТИ И НЕ ПОТЕРЯТЬ?

Расход клея для кладки газосиликатных блоков, теплосберегающих и обычных кладочных растворов зачастую рассчитать оказывается крайне сложно. Хорошо, если строительные блоки имеют четкие геометрические размеры и их можно класть на клей с толщиной шва в 1-3 мм. Хуже, если точные размеры изготовитель не обеспечивает и толщина шва колеблется от 5 до 15 мм. Но еще сложнее приходится, если мы имеем дело не с гладкой поверхностью, как у газосиликатных блоков, а, например, с пустотным кирпичом, поризованными керамическими блоками или керамзитобетонными блоками. Эти материалы имеют воздушные полости для повышения сопротивления теплопроводности, в которых в любом случае часть раствора осядет.

Раствор для кладки материалов с большими размерами пустот требуется не только более прочный, но он также должен обладать в свежеизготовленном состоянии подвижностью и водоудерживающей способностью, обеспечивающими возможность получения ровного шва. Консистенция раствора подбирается в зависимости от выбранного способа кладки. При расчете теплопроводности кладки из таких материалов специалисты допускают заполнение пустот раствором на 10-15 мм. Правда, для исключения попадания раствора в пустоты камней можно применять металлическую, стеклотканевую, пластмассовую или бумажную сетку толщиной до 1мм и с ячейкой 5х5 мм.

С другой стороны, крупноформатные керамические и керамзитобетонные блоки, как правило, имеют пазогребневые соединения. Поэтому вертикальные швы раствором в этом случае не заполняются. В других случаях для экономии раствора и улучшения теплотехнических свойств стены рекомендуется вертикальные поперечные швы делать с разрывами (воздушными прослойками).

В свою очередь расход штукатурных смесей при отделочных работах с шероховатыми поверхностями (керамзитобетон) и материалами, имеющими пазогребневую структуру, может оказаться гораздо больше расчетного. А это непременно обернется дополнительными расходами на отделочные материалы и увеличением стоимости стены в целом.

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