Многослойные стены при строительстве

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

Как утепляются трехслойные стены

Конструкция стены в три слоя весьма популярна. У таких стен отличный внешний вид, они долговечные, практичные, хорошо утеплены. Рассмотрим подробнее, как трехслойная конструкция возводится, как закладывается теплоизолятор внутри.

Внутренний слой из тяжелых материалов?

Трехслойная стена состоит из трех слоев. Первый слой (изнутри здания) несущий, рассчитывается на прочность, должен быть выполнен по проектным решениям, из крепких материалов требуемой толщины.

Этот слой не рекомендуется предусматривать из материалов имеющих низкую теплоемкость, так как понижение внутренней теплоемкости здания снижает комфортность.

Возведение этого слоя из гидрофобных (боящихся воды) материалов, например газобетона, керамзитобетона, требует особого контроля за обеспечением вентиляции или других мероприятий направленных на недопущение повышения его влажности.

Увлажнение может существенно снизить долговечность стен или даже повлечь за собой аварийную ситуацию, — нельзя допускать подобных ситуаций.

По сравнению с кирпичной кладкой легкие бетоны не дают большой экономии, особенно когда речь идет о трехслойной стене. Но проблемы могут создать существенные.

Применение кирпича

Обычный материал для внутреннего слоя – керамический кирпич. Чаще согласно проектному расчету для 1 -2 этажного здания достаточно толщины несущего слоя в 36 см, что соответствует кладке в 1,5 кирпича.

Но в соответствии с особыми мероприятиями, которые могут предусматриваться проектом, несущий слой одноэтажного здания (с мансардой) может быть выполнен и в один кирпич — до 25 см толщиной.

Наружный слой — фасадный, обычно делается из твердого облицовочного кирпича с морозоустойчивостью не ниже F50, имеющего отличный внешний вид.

Выкладка ведется обычно в пол кирпича с расшивкой швов (фигурными швами), толщина слоя 12 см. Но возможен вариант выкладки толщиной слоя и в 6 см специальным фасадным кирпичем или в ? обычного кирпича.

Связи слоев сквозь утеплитель

Между наружным и внутренними слоями трехслойной стены должны присутствовать множество механических связей. Достаточно предусмотреть гибкие связи. Жесткие из кирпича будут значительными мостиками холода, и утепление стены потеряет смысл.

Гибкие связи делаются из стекловолоконной арматуры или подобного не растягивающегося с течением времени материала. Их коэффициент теплопроводности составляет около 0,5 Вт/мС.

Для сравнения, стальная арматура такого же диаметра имела бы коэффициент теплопроводности на уровне 50 Вт/мС. Связи закладываются в швы между кирпичами на глубину в кладку 7 – 8 см.

Расстояние между связями по длине стены составляет 50 – 100 см, а по высоте обычно принимается 50 – 60 см. Чем толще слой утепления, чем больше расстояние между наружным и внутренними слоями, тем выше плотность установки связующей арматуры.

Какой утеплитель применить для трехслойной стены

Трехслойная стена является не разборной конструкцией. Замена, ремонт утеплительного слоя в ней будет крайне дорогим и проблематичным делом. Поэтому во время строительства стены нужно применить сразу же самые надежные утеплительные материалы.

Специалисты сходятся во мнении в том, что плотные минераловатные плиты лучше подходят для трудноремонтируемых конструкций длительной эксплуатации. И причин в пользу их выбора несколько.

Преимущества минеральной ваты

• Качественные плиты из базальтовой ваты от известных производителей плотностью от 60 кг/м куб не растягиваются, не меняют форму со временем.
• Срок службы минералов большой, фактически такой же, как и у кирпича.
• Минераловатные плиты не едят грызуны, в них не селится живность, что критически важно для конструкции, которая не поддается ремонту.
• Необходимо применять гидрофобизированные плиты, с водопоглощением не более 1% по объему, чтобы возможная роса не навредила утеплителю со временем.

Полистиролы, полиуретаны тоже возможный вариант, но с ними, по крайней мере, нужно принять особые меры по недопущению живности внутрь стены, что не всегда возможно, да и прекращение оттока пара через стену, хоть и небольшой, но все же шаг в не лучшую сторону по всем показателям…

Сколько потребуется утеплителя

Толщина слоя утеплителя рассчитывается исходя из нормативных требований по сопротивлению теплопередачи для данного региона. Например, сопротивление теплопередаче кирпичной стены из полнотелого кирпича составит 0,36 м / 0,7 Вт/мС = 0,51 м2С/Вт.

Для умеренного климата средней полосы сопротивление теплопередаче стены должно быть не менее 3,1 м2С/Вт.
Тогда сопротивление теплопередаче слоя утеплителя должно составить 3,1 – 0,5 = 2,6 м2С/Вт.

Толщина слоя утеплителя составит 0,04х2,7=0,1 метра. Принимаем к утеплению плиты из базальтового волокна толщиной 10 см.
Принятый к расчету их коэффициент теплопроводности на уровне 0.04 Вт/мС больше на 10 процентов, чем заявляет производитель. Здесь учитывается реальное увлажнение плиты во время эксплуатации на стене.

Выше приведен упрощенный расчет требуемой толщины утеплителя для ограждающей конструкции. Но в большинстве случаев, для частного строительства и решения бытовых вопросов утепления, точность этого расчета вполне приемлема.

Обеспечение вентиляционного зазора над утеплителем

Паропрозрачный утеплитель в трехслойной стене должен постоянно вентилироваться. Для нормальной вентиляции, беспрепятственного движения воздуха над утеплителем, величина вентиляционного зазора между слоем утепления и наружным слоем должна быть не менее 3см.

Для фиксации утеплителя и его постоянного прижатия к внутреннему слою, на межслойные связи поверх утеплителя надеваются пластиковые фиксаторы.

Внизу и вверху фасадного слоя делаются вентиляционные отверстия. Холодный воздух будет поступать к утеплителю через нижние продухи, далее, за счет нагрева от тепла поступающего сквозь утеплитель, возникнет устойчивая тяга вверх, вследствие чего утеплитель будет постоянно проветриваться. Необходимая площадь воздухоподающих отверстий не менее 40 см кв. на 10 м кв. стены. Такая же площадь и у воздухоотводящих.

Предотвращение продувки слоя

Для отдельных видов утеплителя производителем предусматривается применение супердиффузионной мембраны, роль которой предотвратить выдувку волокон утеплителя.

Если плиты нуждаются в подобной защите, значит утеплительный слой в процессе строительства должен быть накрыт такой мембраной с паропроницаемостью не ниже 1700 г/м2 сутки.

Также специалисты настоятельно рекомендуют применять ветрозащитную мембрану в системе вентилируемый фасад для предотвращения конвекционных утечек тепла из утеплителя (20% и больше) при плотности плит менее 80 кг/м куб в ветровых зонах до 5 и плотности плит 180 кг/м куб в любых ветровых зонах и для высотных зданий.

С пенополистиролом меньше проблем?

Как видим, минераловатные плиты в трехслойной стене применяются по проверенной технологии «вентилируемый фасад». Применение вдуваемого пенополиуретана или плит из экструдированного пенополистирола позволит уменьшить общую толщину стены за счет меньшей на 20 процентов толщины утеплителя (меньше коэффициент теплопроводности) и отсутствия вентиляционного зазора.

В этом случае прочные слои окажутся разделенными по пару, парообмен каждого слоя будет происходить внутри «своей» атмосферы. Но, как указывалось выше, присущие пластмассам недостатки в целом не делают их применение предпочтительным.

Остается заметить, что плиты перекрытий не должны внедряться в утеплитель и не выходить за внутренний слой стены. В процессе строительства недопустимо применить пародиффузионную мембрану низкого качества, уменьшить вентиляционный зазор, или не обеспечить вентиляционные отверстия в наружном фасадном слое.

Источник