Процесс производства бетонных строительных конструкций методом трехмерной печати

В настоящее время применяются следующие традиционные технологии:

Деревянные технологии

Дерево, как строительный материал, человечество использует много тысяч лет. Но на сегодняшний день известны всего несколько технологий изготовления деревянного дома из массива: русская, норвежская и канадская.

Русская рубка наиболее традиционная и востребованная в нашей стране. Норвежская и канадская широко известны в Северной Европе и Северной Америке, но всего лет десять назад появились на нашем рынке. Надо сказать, что канадская рубка является разновидностью норвежской. Дома канадской рубки делаются из круглого леса, норвежской - из лафета (двухкантового бруса).

Кто придумал эти технологии, неизвестно. Скорее всего, это были люди, жившие на территории современных Архангельской, Вологодской областей, Карелии и Скандинавии. Основная их задача заключалась в нахождении способа крепления между собой бревен для строительства жилища.

Если рассуждать, что человек развивался от простого к сложному, то сначала появилась русская рубка. Основным минусом ее является то, что бревно не плотно сидит в срубе. В результате в чашу (место соединения двух бревен) может попасть вода и начнется процесс загнивания древесины. Следует учитывать и повышенные теплопотери в угловых соединениях. Из-за неплотного соединения бревна в срубе начинает крутить, особенно, если лес неспелый и повышенной влажности. Также сруб, изготовленный по традиционной русской технологии, требует подконопатки через год после постановки сруба на фундамент. Это увеличивает проблемы с усадкой, так как дом в результате дополнительного уплотнения стыков между бревнами может подняться на целый венец. Многие заказчики не любят круглый профиль, в результате чего дома обкладываются кирпичом, обшиваются досками. В результате происходит значительное удорожание строительства и нарушается экология дома.

Человечество задумалось, как убрать недостатки, присущие русской рубке, и изобрело норвежский замок. Это было довольно сложное техническое решение.

Основным свойством норвежского замка (норвежской чаши) стало самозаклинивание. То есть, соединение было настолько плотным, что исключало попадание воды и воздуха. При нагрузке верхние венцы давят на нижние, а на весь сруб давит крыша, на которую предприимчивые норвежцы насыпают больше полтонны земли (уж очень они любят травяные крыши), процесс самозаклинивания усиливается.

рис 1.1

В результате значительно уменьшился риск загнивания древесины в угловых соединениях, исчезла потребность в дополнительной конопатке сруба, уменьшились теплопотери и проблемы с усадкой. Очень важно, что норвежская рубка делается исключительно из лафета. То есть не требуется дополнительная отделка стен вагонкой и другими материалами.

рис 1.2

Крыша в норвежском срубе - единое целое со стеной. «Осы», русское название «конь» и «слеги» врубаются в фронтоны. В норвежском срубе нет традиционного русского потолка. Потолок устроен таким образом, чтобы «осы» - здоровые круглые бревна диаметром 30-36 см - были видны. Получается довольно интересный и необычный интерьер. Правда и увеличиваются при этом расходы на отопление. Растрескивание лафеты немного больше, чем круглого бревна.

Дом из лафета похож на дом из клееного бруса. Но, так как при норвежской рубке используется лес очень большого диаметра, от 28 до 45 см, внешний вид получается более внушительным. Про экологию и говорить нечего, так как при ручной рубке никаких клеев и формальдегидов не используется.Начало формы

Применяется и цилиндрованное бревно. Чтобы стать оцилиндрованным, древесина проходит определенную обработку, пропитывается специальными составами, ограждающим дерево от разного рода атмосферных воздействий и гниения, на нее автоматизированным способом наносятся все элементы соединений.

Оцилиндровка - одна из самых дорогих деревянных технологий, она находится в одном ценовом сегменте с клееным брусом. Этот строительный материал появился на российском рынке недавно, около 6 лет назад. Для производства клееного бруса используется только «здоровая» древесина, в процессе обработки из нее убираются все изъяны. Далее из древесины изготавливается пиломатериал, так называемые ламели, которые клеятся в пять слоев - это позволяет в дальнейшем использовании избежать деформаций.

В зависимости от технологии обработки можно выделить два вида бревенчатых домов из оцилиндрованного бревна промышленного производства: из строганного бревна (по методу строгания вдоль волокон и придания профиля посредством обработки бревна с четырех сторон фрезами) или фрезерованного (методом фрезерования поперек волокон дерева , по принципу точилки для карандашей). Первый метод дает более качественную обработку и позволяет получить сложный профиль бревна.

Метод фрезерования не позволяет получить сложный профиль бревна, а только цилиндрический профиль и более низкое качество поверхности обработки.

Протяжные станки, где бревно протягивается через вращающуюся режущую головку работают как "копир" - сохраняя естественную кривизну по длине бревна, что отрицательно влияет на плотность стены при сборке дома.

Центровые станки - режущая головка вращаясь движется вдоль бревна выбирая кривизну по длине бревна, позволяющие получить при монтаже более плотные стены.

Бревна различных производителей отличаются не только по профилю, чистоте обработки, диаметру бревна, но и возможностями производственной базы производителя, позволяющей:

- выфрезеровать прямую и косую чашку

- отторцевать бревно под косым углом

- сверление под шканты и шпилечную систему

- фрезерование паза под установку столярных изделий

- фрезеровать компенсационный и утеплительный пазы

- создать сложный профиль бревна

Следует учесть - сложный профиль бревна обеспечивает меньшую ветропродуваемость за счет плотности прилегания бревен и лабиринтного уплотнения утеплителя внутри утеплительного паза, тогда как в простом цилиндрическом профиле данные факторы создать невозможно. При этом, следует учесть, что при сложном профиле бревен последние примыкают друг к другу по всей длине через заплечики шириной до 10 мм, с двух сторон утеплительного паза по всей длине.

В простом профиле примыкание бревен осуществляется по узкой линии с двух сторон утеплительного паза.

В период эксплуатации, изделия собранные из оцилиндрованного бревна естественной влажности (зимой 30-35% влажности, летом больше) подвергаются естественной сушке, при этом по длине бревна образуются трещины, бревно уменьшается в диаметре и как следствие уменьшается высота сруба. Это означает, что Ваш дом во время отопительного сезона и в летнее время, ориентировочно в течении одного- полутора лет после монтажа, высохнет на 5-7% (собранный из зимнего леса) и больше (собранный из летнего леса).

Очень важна ширина соединения бревен по длине - ширина утеплительного паза. Чем паз шире, тем стена дома будет теплее.

Обычное рубленое и оцилиндрованное бревно подвергается усадке, как бы эти материалы не сушили - за полгода-год дом «садится» на 10-15 см. В этом заключается неудобство дома, построенного по данным технологиям - сразу в него въехать нельзя.

При использовании же клееного бруса усадка минимальна, либо ее нет совсем. Поэтому жить в таком доме можно сразу после окончания строительства. Более высокая цена на этот материал объясняется тем, что он проходит много ступеней переработки и обработки.

Еще один вариант клееного бруса, более дешевый, который сейчас выходит на рынок - это клееный брус, в середине которого находится утеплитель.

Строительство дома по одному из видов деревянных технологий обойдется приблизительно в 25-35 тысяч рублей за квадратный метр.

Строительство из камня.

Дома из натурального или искусственного камня, кирпича. Они характеризуются долговечностью, большая масса этих конструкций требует строительства ленточных фундаментов из тяжелых материалов. Камень обладает исключительной прочностью и долговечностью. Сооружения из камня живут веками и даже тысячелетиями. Дома с каменными стенами требуют повышенных расходов на отопление из-за присущей им сырости и плесени. Меньшую массу и лучшую теплоемкость имеют стены сложенные из дырчатого кирпича, арболита, керамзитобетона. Такие стены нуждаются в менее массивных фундаментах, возможно возведение экономичных столбчатых фундаментов. Дома со стенами из кирпича и легких бетонов имеют хороший микроклимат и рекомендуются в любой климатической зоне.

Ячеистые бетоны производят путем смешивания нескольких компонентов: вяжущего (например, цемент, известь, гипс), дисперсного (песок, зола) и пено- или газообразователя.

Для изготовления пенобетона вяжущий и дисперсный компоненты смешиваются с пенообразователем или готовой пеной; полученной смесью заполняют специальные формы для получения блоков; также ее можно использовать для заливки полов, для утепления кирпичных стен и в монолитном строительстве. Так как поры в пенобетоне получаются закрытыми, он обладает лучшими показателями влагостойкости, чем газобетон. Технология производства пенобетона достаточно проста и позволяет изготовлять пеноблоки прямо на строительной площадке из подручных материалов (если таковые имеются). Однако он более хрупок по сравнению с газобетоном.

При производстве газобетона в смесь вяжущего и дисперсного компонентов вводят газообразователь (чаще всего алюминиевую пудру), перемешивают все это и заливают в формовочные ванны, где в результате химических реакций смесь наполняется газом. После завершения процесса вспучивания с полученной формы с помощью металлических струн срезают «горбушку», нарезают газобетон на блоки (благодаря точности нарезки швы в кладке при строительстве получаются минимальной толщины), затем проводят автоклавную обработку (температурой и давлением) для придания прочности.

Кирпич - самый древний искусственный материал (первые кирпичи изготовляли, смешивая глину с резаной соломой), и самый популярный, пожалуй, на сегодняшний день.

В настоящее время выпускается масса разновидностей кирпича - разных размеров, форм, рельефов, цветов, плотности (с полостями внутри), с разными значениями технических характеристик, что позволяет выбрать оптимальную комбинацию для достижения требуемых свойств строения.

В основном в жилищном строительстве используются два вида кирпича: силикатный и глиняный (керамический).

Силикатный кирпич - один из самых дешевых, но по свойствам значительно уступает керамическому. Так, он обладает меньшей влагостойкостью и разрушается под действием высоких температур. Зато его звукоизолирующие свойства лучше, чем у глиняного кирпича. Силикатный кирпич нельзя применять для закладки фундамента, а также для изготовления каминов, печей и дымоходных труб (для этого существует специальный огнеупорный кирпич).

Стоимость квадратного метра кирпичного дома - 30-35 тысяч рублей за квадратный метр.

А также современные технологии:

Каркасное домостроение.

Каркасное домостроение распространено в Скандинавии, Финляндии, Германии, Канаде, США, на Украине.

Существует три вида каркасов - деревянные, каркас из ЛСТК (легкие стальные тонкостенные конструкции), каркасно-панельные конструкции.

Технология строительства каркасного дома выглядит примерно так. На месте строительства дома, либо на заводе строится каркас, затем устанавливается утеплитель, который закрывается снаружи и изнутри различным видами обшивки. Возможен и такой вариант, когда домокомплект собирается прямо на заводе (блоками, либо сразу целым домом).

Теплый комбинированный клееный брус, представляет из себя многослойный монолит, в котором под давлением склеены все три слоя: наружные ламели из сухой строганной древесины, как и в клееном брусе и внутренний утеплитель - экструдированный пенополистирол.

Благодаря этой технологии деревянные дома возводятся очень быстро, без дополнительной дорогой строительной техники. Стены, собранные из такого бруса, не требуют дополнительной отделки как в каркасно-панельной (по типу "канадской технологии") и в тоже время являются существенно более теплыми, чем из клееного бруса. Толщина стены из комбинированного бруса в 160мм эквивалентна толщине стены из клееного бруса в 400мм, а кирпичной кладки в 2,5метра. Дома собранные из такого материала обеспечивают комфортное проживание в морозы (-50° и ниже) и летний зной (+50°).

Экструдированный пенополистирол, является не только прогрессивным утеплителем, но и конструкционным элементом, который удерживает деревянные ламели, параллельно друг другу, что обеспечивает дополнительную прочность брусу. Он экологически безопасен, не содержит соединений фенола и при его изготовлении не применяются вещества и газы, опасные для окружающей среды и здоровья человека, является отличным теплоизолятором, практически не впитывает влагу (влагопоглощение 0,3%). Толщина в 12 мм эквивалентна толщине сухого клееного бруса в 50мм.

Используя технологию с комбинированным клееным брусом при строительстве деревянного дома, застройщик получает очень теплый дом с внешним видом элитного коттеджа из клееного бруса, не требующего дополнительной отделки и готового к проживанию и экономя при этом:

во-первых, на фундаменте, так как брус имеет небольшой вес (в 2.5 раза легче клееного бруса и в 5 раз - оцилиндрованного бревна),

во-вторых, на стеновом комплекте, толщина бруса в 120 или 160мм отвечает всем нормам ( по теплозащите ограждающих стен, что дает экономию по сравнению с клееным брусом на 35%! и более,

в-третьих, отопление дома из такого бруса обойдется застройщику в 3 раза дешевле, чем из дома клееного бруса или другого деревянного дома,

в-четвертых, дом возводится быстро, не требуя дополнительной строительной техники и отделки, а качество и внешний вид соответствует существенно более дорогому элитному клееному брусу.

Комбинированный, теплый клееный брус с экструдированным полистиролом является современным строительным материалом, отвечающий по своим свойствам последним изменениям, внесенным в строительные нормы (СНиП) и с успехом применяемый в малоэтажном строительстве

Преимущества каркасных технологий - возможность строительства в любое время года, при любой погоде, отсутствие усадки, высокие темпы строительства (от нескольких дней до месяца), низкая цена - от 16 до 22 тысяч рублей за квадратный метр.

Монолитное домостроение

Упрощенно технология возведения стен из монолитного бетона состоит в следующем - непосредственно на стройплощадке монтируются специальные формы - опалубки, повторяющие контуры будущего конструктивного элемента, например, колонны, стены и т.д., в которые устанавливается по проекту арматура и заливается конструкционный бетон. После затвердевания бетона получается готовый конструктивный элемент здания. Опалубочные элементы либо демонтируются (при применении сборно-разборных опалубок) либо становятся частью стены (при использовании несъемной опалубки).

Монолитное домостроение с применением несъемной опалубки (опалубка - формы из пенополистирола, в которые заливается бетонный раствор).

Это так называемая технология «теплый дом». Опалубка из пенополистирола заливается бетоном (существует несколько способов заливки), в итоге получается монолитная конструкция с утеплителем, которая снаружи и изнутри может отделываться различным способами.

Рассмотрим основные преимущества монолитного домостроения. Прежде всего, это возможность создания свободных планировок с большими пролетами за счет перехода к неразрезным пространственным системам.

Другим преимуществом данной технологии является возможность создания практически любых криволинейных форм, что также расширяет спектр решений при создании уникальных архитектурных образов зданий.

Конструкции, выполненные по монолитной технологии, практически не имеют швов, следствием чего является отсутствие проблем со стыками и с их герметизацией, а также повышение теплотехнических и изоляционных свойств.

Расход стали снижается на 7-20%, а бетона - до 15% по сравнению с конструкциями из сборного железобетона.

При всех достоинствах монолитного домостроения данная технология (впрочем, как и всякая другая) не лишена и некоторых недостатков.

Производственный цикл в данном случае переносится на строительную площадку под открытым небом, а это значит, что дождь, снег, ветер, жара и холод будут создавать дополнительные трудности производству монолитных конструктивных элементов.

Особые сложности возникают при бетонировании в зимних условиях. Главная проблема состоит в замерзании несвязанной воды затворения в начальный период структурообразования бетона.

Если останавливается реакция гидратации - бетон не твердеет. При раннем замораживании вода при переходе в лед увеличивается в объеме примерно на 9% и вызывает значительные силы внутреннего давления, которые нарушают неокрепшую структуру бетона. На поверхности зерен крупного заполнителя (щебеня) и арматуры образовавшаяся ледяная пленка отжимает цементное тесто от арматуры и заполнителя, что препятствует созданию плотной структуры после оттаивания бетона. При положительной температуре замерзшая вода превращается в жидкость, и процесс гидратации цемента возобновляется, но нарушенные структурные связи в бетоне полностью уже не восстанавливаются. Конечная прочность "замороженного" бетона обычно примерно на 20% ниже проектной, также уменьшаются его плотность, водонепроницаемость, морозостойкость, долговечность.

Если до замораживания бетон наберет необходимую начальную прочность (критическую прочность по морозостойкости), то указанные неблагоприятные процессы не снизят его прочностные показатели и физические свойства.

Основной задачей производства бетонных работ в зимних условиях является обеспечение надлежащих температурных условий выдерживания бетона и сокращение сроков набора им необходимой прочности.

Каркасно-монолитное строительство

Для индивидуальных застройщиков может быть интересна технология каркасно-монолитного строительства малоэтажных зданий в несъемной опалубке КНОМ (каркас, несъемная опалубка, монолит).

В основу предлагаемой технологии строительства заложены фахверковые дома, которые столетиями возводились в странах Западной Европы. В зданиях подобной конструкции пространство между элементами деревянного каркаса заполнялось известково-песчаным раствором и природным камнем. В России фахверковые дома впервые были построены при Петре I. По такой технологии в XVIII веке возведены некоторые постройки в шереметевских усадьбах Кусково и Останкино, которые прекрасно сохранились до наших дней.

Рис 1.3. Схема каркасно-монолитного строительства

Каркасно-монолитные дома собираются непосредственно в построечных условиях, либо монтируются из узлов и деталей, изготовленных промышленным способом.

Стеновой каркас состоит из П-образных стоек, изготовленных из остроганных по одной кромке пиломатериалов влажностью 18%, сечением 50х100 мм. Оптимальное расстояние между стойками -- 750 мм. Ширина стоек наружных стен обусловлена толщиной утеплителя, которая, в свою очередь, зависит от его теплотехнических свойств.

Устойчивость под воздействием всех видов нагрузок обеспечивается диагональными раскосами, верхней и нижней обвязками стоек и обшивкой. Деревянный каркас обшивают с двух сторон листовым или погонажным материалом. В качестве наружной обшивки наиболее удобны асбоцементные листы 3000х1500х10 мм, внутренняя обшивка - фанера СФС 1520х1520х8 мм или гипсокартон водостойкий 10 мм. Применение легких ячеистых бетонов - пенобетона, пеностиролбетона, газобетона в качестве монолитного заполнителя в стеновых конструкциях и перекрытиях делает дом долговечным, теплым, негоримым, в нем сохраняется хороший микроклимат в связи с естественным воздухообменом. При заливке стен в пенобетон вводятся специальные добавки, обеспечивающие ускоренное твердение материала, в том числе и при отрицательных температурах, а также повышающие гидроизоляционные свойства стенового массива. Технологическая оснастка каркасно-монолитного строительства может быть рассчитана на производство стеновых конструкций различных форм, с любым углом сопряжения и высотой до трех этажей.

Благодаря своей легкости каркасно-монолитные здания не нуждаются в массивных фундаментах. Для домов без подвала можно строить ленточные монолитные фундаменты, при сложных грунтах необходимы буронабивные сваи, объединенные монолитным ростверком. Каркасно-монолитные дома имеют крыши мансардного типа, стропильная конструкция которых является частью каркаса. Возведение каркасных домов не требует применения большегрузного автотранспорта и тяжелой строительной техники, поэтому транспортные издержки минимальны, а при строительстве максимально сохраняется природный ландшафт.

Технология строительства каркасно-монолитных домов предусматривает строительство несущего каркаса и крыши сразу после выдержки фундамента. Сроки сборки и ее трудоемкость минимальны. Как правило, уже через два-три дня, максимум через неделю, основная коробка готова. Заливка пенобетона в стены и перекрытия осуществляется на месте передвижными легкими установками, весьма разнообразными по конструкции. Кроме указанных выше материалов для наружной обшивки используются асбоцементные, ориентированно-стружечные (OSB) и цементно-стружечные (ЦСП) плиты, влагостойкая фанера, деревянный строганный погонаж, сайдинг, доска "блокхаус", имитирующая рубленый дом, или любой вид отделочного кирпича, а также специальная пластмасса и штукатурка.

Каркасно-монолитные дома не подвержены осадке, поэтому их отделку можно начинать сразу же после завершения сборки. При использовании съемной внутренней опалубки для отделки применяются дерево, гипсокартон, оштукатуривание поверхности с последующей наклейкой обоями или окраской. Наружный облик здания, в зависимости от возможностей заказчика, может быть весьма разнообразным: от покраски водоэмульсионными или акриловыми красками до отделки керамогранитом, деревом и другими фасадными материалами.

Продолжительность строительства в основном зависит от объема работ, связанных с возведением фундаментов, заливкой пенобетона, внутренней и наружной отделкой, прокладкой коммуникаций и установкой инженерного оборудования. В отличие от панельных домов, у которых в местах, где установлены деревянные стойки каркаса, термическое сопротивление стены ниже по сравнению с остальным пространством, заполненным утеплителем, образуются "мостики холода", каркасно-монолитные дома таких точек не имеют. Другая серьезная проблема, которая может возникнуть при эксплуатации деревянных домов - гниение. Но эта "болезнь" также не опасна каркасно-монолитным строениям - каркас надежно защищен от проникновения микозных спор пенобетоном.

При использовании плит ЦСП или АЦЛ в качестве наружной опалубки не требуется применения ветрозащитных пленок, но парозащита на внутренних обшивках обязательна. При несъемной обшивке стен листами АЦЛ их поверхностную отделку производят акриловыми модифицированными красками, пластиками, мраморной крошкой или керамогранитной плиткой. При этом дома, особенно отделанные изнутри деревом, смотрятся весьма респектабельно и служат веками.

Как показывает опыт строительства, коробку дома площадью 100 кв. метров "под крышу" возводит в течение 10 дней бригада из 4-х человек. Заливку пенобетона обеспечивают три работника, при использовании серийной установки БС-0,25 за неделю. Стоимость всего комплекта мобильного оборудования для заливки пенобетона - 150 тыс. рублей. Оборудование весит 0,5 тонны и умещается в кузове грузовой "Газели".

Стоимость 1 кв.метра каркасно-монолитного строения составляет 13-14 тыс. рублей. Производственные мощности такого домостроения требуют затрат только на лесопиление, столярку и мобильную установку для изготовления неавтоклавного пенобетона, поэтому технология каркасно-монолитного строительства является наименее капиталоемкой. В соответствии с этим данный метод домостроения может быть освоен в небольших городах, лесных поселках и агропромышленном комплексе, где другие виды строительства жилья весьма дороги и наименее эффективны.

Особенность каркасно-монолитного строительства заключается еще и в том, что этим способом можно вести комплексную застройку поселений. При использовании большепролетных клееных балок, ферм, арок появляется возможность возведения зданий социально-бытовой и промышленной сферы, безопасных в пожарном отношении и достаточно долговечных.

Домостроительная система «Русская стена»

«Русская стена» -- технология быстрого строительства коттеджей, домов до пяти этажей, а также ограждающих конструкций в высотном строительстве, в 3-4 раза увеличивает экономическую эффективность. Она с успехом применяется в Европе, Канаде, США, Израиле, странах Ближнего Востока, России более 50 лет.

При использовании данной технологии не требуется монтировать опалубку. Основной элемент системы - панель «Русская стена» - состоит из металлического каркаса и пенополистирола. Бетон на панели наносится методом торкретирования - набрызга под давлением. Также можно нанести бетон вручную.

Такая технология оригинальным образом объединила методы панельного и монолитного домостроения. Некоторое сходство с первым методом ей придает использование произведенных в заводских условиях стеновых панелей - их называют 3D-панелями. Они представляют собой пространственную конструкцию, состоящую из плиты пенополистирола плотностью 15 кг/м3 (ее принято называть сердечником), с обеих сторон которой закреплены арматурные сетки, изготовленные из проволоки диаметром 3 мм и имеющие ячейки 50 Ч 50 мм. Сетки соединены пронизывающими пенополистирол стержнями-раскосами диаметром 4 мм из оцинкованной стали, приваренными к сеткам под углом, что придает конструкции пространственную жесткость, а заодно не позволяет смещаться сердечнику плиты. Количество раскосов в панелях колеблется в зависимости от назначения: 100 шт./м2 - для стеновых панелей, 200 шт./м2 - для используемых в конструкции перекрытия.

Рис 1.4. Схематичный разрез стены

Схематичный разрез стены:

1 - арматурная сетка 50 Ч 50 мм;

2 - стержни, приваренные к сеткам под углом;

3 - слой бетона, нанесенный методом торкретирования;

4 - сердечник из пенополистирола

Размер панелей стандартный: длина - 3 или 6 м, ширина - 1,2 м (на заказ можно изготовить панели любой длины с шагом, кратным 100 мм). Сердечник из пенополистирола может иметь различную толщину. Так, у 3D-плит для наружных стен она составляет 120 мм, для внутренних несущих стен и перекрытий - 100 мм, для перегородок - 50 мм. Арматурная сетка отстоит от сердечника в панелях, используемых для несущих стен, на 19 мм, в перегородочных - на 16 мм. Масса трехметровой панели с пенополистиролом толщиной 120 мм составляет всего 27 кг, что и позволяет производить монтаж без применения тяжелой строительной техники.

Конструкцию дома собирают из таких плит - на этом и заканчивается сходство с панельным домостроением. Сетчатый каркас панелей связывают воедино, усиливают арматурой, а затем на него (с обеих сторон) наносят сплошную бетонную оболочку. Таким образом, стены, перекрытия и несущие элементы объединяются в единую монолитную конструкцию.

Бетон на обе стороны стен и нижнюю сторону перекрытия наносят методом торкретирования (о сути метода - чуть ниже): на несущие стены - слой толщиной 50-60 мм, на внутренние - 40 мм.

И самое главное. Приведенное сопротивление теплопередаче (Ro) наружных стен по расчету составляет 3,24 м2 * °С/Вт, что отвечает требованиям СНиП 23-02 - 2003 "Тепловая защита зданий" для средней полосы России. Индекс снижения воздушного шума для внутренних стен, перегородок и перекрытий - не менее 50 дБ.

Для монтажа стен дома по рассматриваемой технологии более подходят два типа фундамента - монолитный ленточный и монолитная плита.

Для возведения стены необходимо наличие арматурных выпусков из фундамента диаметром 10 мм с шагом около 500 мм, причем наружные стены должны примыкать к ним одной стороной - обычно внутренней. Задача этих выпусков - предотвратить смещение монтируемых панелей как по горизонтали, так и по вертикали.

Выпуски можно сделать двумя способами. Первый - предварительно просверлить отверстия, установить в них арматурные стержни, а затем заполнить зазоры цементным раствором. Более простой путь (второй) - установить стержни в еще не застывший бетон. Именно поэтому и предпочтительны фундаменты двух упомянутых типов.

Монтаж панелей 1 этажа занимает 2-3 дня.

Небольшие проемы вырезаются в установленных в проектное положение стеновых панелях. Большие проемы выполняются путем предварительной резки панели до установки.

Перекрытия здания выполняются также из панелей «Русская стена». Горизонтальное выравнивание панелей перекрытия осуществляется при помощи системы временных распорок. Бетон на нижнюю часть плит перекрытия наносится методом торкретирования. Верхний слой перекрытий заливается после набора прочности нижним слоем. Слой бетона составляет 50 мм с каждой стороны.

До процесса бетонирования должна быть завершена прокладка всех коммуникаций, проложенных в стене согласно проекту.

Окончательная отделка стен из панелей «Русская стена» может быть любой - штукатурка и окраска, облицовка кирпичом или камнем.

С помощью 3D-панелей можно создавать не только стандартные прямоугольные конструкции, но и фигурные. Их, как правило, используют при изготовлении балконных плит и козырьков над входными группами, балюстрад балконов и заборов. Наиболее трудоемким является их применение для выполнения кровельных конструкций сложной формы и лестничных маршей - эти работы требуют проведения дополнительных расчетов конструкций на прочность и разработки специальных схем армирования. Ну и конечно же, более высокой квалификации строителей.

Заявленных разработчиком преимуществ по сравнению с традиционной кирпичной кладкой у новой технологии довольно много:

* производительность труда примерно в 5-6 раз выше, а сроки строительства в 2-3 раза короче;

* не требуется применения подъемных механизмов, транспортные расходы сведены к минимуму;

* за счет меньшей толщины стен можно получить дополнительно около 1,5 м2 площади на каждые 6 пог. м наружной стены;

* строительство возможно при температуре до -10 °С;

* стоимость возведенных стен примерно в 2 раза ниже, чем стен, которые строят по другим технологиям;

* нет необходимости в квалифицированных строительных кадрах.

По этой технологии строится сейчас большинство таун-хаусов, применяется она и в капитальном строительстве.

Основные приемущества технологии - быстрота и простота возведения, возможность строительства зданий любой конфигурации и формы.

Цена - 20-22 тысяч рублей за квадратный метр.

Строительство с использованием теплоэффективных блоков

Недавно появилась технология теплоэффективных блоков (керамических, газобетонных, газосиликатных либо блоков «теплостен»).

Строительство с использованием теплоэффективных блоков с наружным декоративным слоем, позволяет возводить стены толщиной в один блок, не требующие никакой наружной отделки, что значительно сокращает сроки строительства. Все это позволяет значительно снизить стоимость строительства дома. По нашим подсчетам дом, площадью 160 м2 построенный с использованием трехслойных теплоэффективных блоков будет стоить не более 60 тыс. долларов. Наличие форм для изготовления рядовых, угловых, перемычных, поясных и доборных блоков, позволяет выпускать полный комплект блоков для строительства дома с заданной покупателем фактурой декоративной отделки наружной стены, с заданным значением сопротивления теплопередаче.

Стеновые блоки имеют трехслойную конструкцию, состоящую из несущего слоя поризованного керамзитобетона класса В10 - В12, плотностью 1100-1300 кг/м3, внутреннего слоя из эффективного пенополистирола плотностью 10 - 25 кг/м3 и наружного защитно- декоративного слоя из обычного или цветного бетона класса В15 - В20. Все слои связаны между собой арматурными стержнями. Многослойные блоки применяются в наружных несущих стенах при строительстве зданий до 3 этажей. Блоки изготавливаются с высокой точностью геометрических размеров (1мм). Поэтому кладка стен осуществляется на пастах или растворах при толщине швов 5мм. Масса блока 40х20х30мм составляет 20-22 кг.

При своей кажущейся простоте теплоэффективные блоки полностью соответствуют своему названию, что хорошо характеризует представленный ниже график:

Рис. 1.5. Теплопередача различных конструкций стен

Практика возведения стен из многослойных теплоэффективных блоков показала следующие преимущества строительства по сравнению с традиционными:

1. Высокие теплотехнические характеристики стен.

При эксплуатации домов, построенных из этих блоков, затраты на отопление в 3 -3,5 раз меньше, чем в кирпичных домах. Стены из этих блоков создают так называемый эффект "термоса", то есть они не пропускают через себя ни холод, ни тепло. Поэтому в таком доме зимой - тепло, а летом - прохладно.

2. Снижение сроков строительства.

Кладка стен из многослойных теплоэффективных блоков с декоративным наружным слоем ведется в один ряд (цепная система). Поэтому работа не требует высокой квалификации. Положил блок - стена готова: снаружи блок имеет декоративную отделку, а изнутри стена отделывается гиспсокартоновыми листами или штукатурится. Такая кладка позволяет достигнуть большой скорости возведения стен.

3. Экономия стоимости стеновых материалов.

4. Экономия при сооружении фундаментов.

Стены из многослойных блоков в 3 раза легче кирпичных, поэтому создают значительно меньшую нагрузку на фундаменты, что приводит к снижению стоимости и трудоемкости этих работ. Экономия составляет примерно 15-20%.

5. Снижение транспортных расходов.

Расходы на транспортировку зависят от объема и веса конструкций стен и перекрытий. Толщина стен из трехслойных теплоэффективных блоков в два раза меньше, чем из кирпича, а вес в три раза. Таким образом, и объем перевозок, а следовательно, транспортные расходы в 2 раза ниже.

6. Получение дополнительной площади.

Без дополнительных затрат площадь дома увеличивается, из-за меньшей толщины стены по сравнению с кирпичной.

Таким образом, преимущества возведения стен из трехслойных теплоэффективных блоков очевидны. Эта технология дешевле традиционного кирпича, но дороже каркасной технологии - порядка 25-27 тысяч рублей за квадратный метр. Среди ее главных преимуществ - быстрота возведения.

Технология панельного домостроения

Идеальным решением для реализации программы «Доступное и комфортное жилье» и других правительственных социальных программ, а также для возведения загородного семейного дома является технология панельного домостроения, позволяющая в кратчайшие сроки создавать эстетичные, привлекательные строения любой сложности, высокой надежности, рентабельные в эксплуатации и соответствующие всем требованиям, предъявляемым к современному жилью. Преимуществом технологии панельного домостроения является также простота отделочных работ, низкая себестоимость строительства и, как уже упоминалось, дальнейшей эксплуатации. Особенно рентабельно применение новейшей технологии малоэтажного строительства.

Технология панельного домостроения основана на применении теплоизоляционных сэндвич-панелей (SIP). Сэндвич-панели, представляющие собой трехслойную энергосберегающую конструкцию, используются в качестве несущих элементов здания: стен, перекрытий и кровельных конструкций.

Сэндвич-панель состоит из трех слоев: между двумя высокоплотными стружечными плитами (OSB-3) под давлением приклеивается слой твердого пенополистирола в качестве утеплителя. Благодаря этой современной технологии достигается превосходная термическая изоляция панелей, которая существенно уменьшает расходы на нагрев и охлаждение. Благодаря этой методике проникновение воздуха в помещение ограничивается, обеспечивается требуемый воздушный и паровой барьер. Постройка из сэндвич-панелей дает возможность сэкономить от 40% до 60% энергии, если сравнивать здание с с деревянно-каркасным домом того же размера и термостойкости. Еще одним неоспоримым преимуществом постройки из сэндвич-панелей является отличная звукоизоляция, благодаря использованию пеноплистирола. Этот материал отличается великолепными шумоподавляющими свойствами, оптимизирует акустику помещения.

Рис 1.6. Структура SIP-панели

Следует подчеркнуть, что речь идет именно о панельном (а не о каркасном) домостроении. При панельном строительстве несущими являются стены, и особенностью технологии является совмещение функций панелей: несущих и ограждающих. Как обоснованно утверждают эксперты, панельная конструкция в разы прочнее каркасного деревянного строения (если точнее, в пять раз). Кроме того, панельная конструкция рентабельнее потому, что для нее не требуется усиленного фундамента. Современная методика дает возможность монтировать здания круглогодично.

Соединение панелей осуществляется по принципу "шип-паз". Обшивка держится на всей поверхности твердо. Уникальные свойства плит OSB обеспечивают жесткость. Каждая из панелей имеет свойства цельного композита и отличается высокой сопротивляемостью нагрузкам и воздействиям ветра (в частности, по сравнению с конструкциями из деревянного бруса).

Здания по технологии панельного строительства возводятся чрезвычайно быстро. Масса панелей сравнительно невелика, и каждую из них вполне в состоянии смонтировать двое рабочих, да и подвозит панели на стройплощадку транспорт небольшой грузоподъемности.

Область применения «сэндвич»-панелей достаточно широка. Из них изготавливаются почти все основные конструктивные элементы здания: панели наружных стен, панели полов и межэтажных перекрытий, балки и перемычки большого сечения, подоконные панели, перегородки несущие и ненесущие, панели кровельных конструкций и т.д.

Для соединения SIP-панели в каркасную конструкцию используются специальные гвозди и саморезы.

Дополнительного утепления эти конструкции не требуют. Кровельное покрытие кладется прямо на панель крыши, без дополнительной изоляции.

При строительстве не используется отдельно возводимый каркас здания. Его роль выполняют верхний и нижний обвязочный брус и отдельные бруски, вклеенные в панель на заводе.

Жесткость конструкции достигается благодаря исключительным свойствам плит OSB. Сами SIP-панели являются основным несущим элементом конструкции.

При изготовлении теплоизоляционных SIP-панелей и монтаже домов не нужна рабочая сила высокой квалификации. Достаточно иметь одного специалиста по шефнадзору на изготовлении и сборке домов. Процесс производства модулей и сборки домов настолько прост, что рабочие могут освоить его в течение нескольких дней. Быстрый монтаж стеновых панелей достигается с помощью замков типа «шип-паз».

Электропроводка, как правило, проходит снаружи панелей, отопление в трубах под полом, а отверстия для сантехники и водопровода делаются обычным образом. При строительстве домов небольшого размера стропильные конструкции не нужны, вполне достаточно одной коньковой балки.

При одной и той же толщине стен все здания из SIP-панелей почти в 1,5 раза теплее обычных деревянно-каркасных и в 8 раз теплее кирпичных домов. Кроме того, экологически они считаются гораздо более чистыми, чем кирпичные и бетонные.

Внутренняя и внешняя финишная отделка дома может быть выполнена с использованием абсолютно любых материалов, в соответствии с желанием и финансовыми возможностями заказчика.

Панели применяются также для внутренних перегородок, что способствует дополнительной звуко- и термоизоляции. На панельный пол накладываются также чистовые покрытия всех типов. Фасады панельных домов отделываются штукатуркой, облицовываются фасадным кирпичом, обшиваются сайдингом. Здания, построенные из панелей, надежны и долговечны, удобны и рентабельны в эксплуатации.

1.1 Технология изготовления конструкционных элементов для жилищного строительства