Рис. 3.3. Плоский горизонтальный стык закрытого типа
Панель – сборный элемент стены толщиной от 200 до 400 мм высотой не менее одного этажа, длиной, равной одному либо двум модулям, соответствующим шагу поперечных стен. По конструктивным схемам крупнопанельные здания можно разделить на следующие три типа: бескаркасные, в которых нагрузка от перекрытий и крыши передается на несущие стены; каркасные, в которых она воспринимается каркасом; панельно-каркасные, в которых элементы каркаса объединены со стеновыми панелями в единую несущую конструкцию. Бескаркасные панельные здания могут быть сконструированы: а) с тремя продольными несущими стенами – двумя наружными и одной внутренней; б) с несущими поперечными стенами с опиранием плит перекрытий на поперечные стены или по контуру. Конструктивные схемы бескаркасных панельных зданий, у которых несущими являются только поперечные стены, применяют в тех случаях, когда наружные стены, изготовленные из легких материалов, имеют малую толщину, и поэтому их желательно освободить от нагрузки, передаваемой перекрытиями. Каркасные здания включают полный или неполный каркас. В том и другом случае расположение прогонов (ригелей) бывает как поперечное, так и продольное. Наружные стены в зависимости от характера их работы в здании могут быть: несущие, воспринимающие собственный вес и нагрузки от перекрытий и крыши, самонесущие, воспринимающие только собственный вес и навесные, вес которых передается поэтажно на каркас здания. Панели наружных стен по своей конструкции подразделяются на одно-, двух- и трехслойные; однослойные изготовляют из легких или ячеистых бетонов (шлакобетона, керамзитобетона, пенобетона, газобетона и др.); двухслойные обычно состоят из железобетонной оболочки и утеплителя из минеральных теплоизоляционных материалов (пенобетона, газобетона, пеностекла и др.), трехслойные – из двух тонких железобетонных оболочек, между которыми расположен утеплитель. Трехслойные панели, изготавливаемые в соответствии с современными теплотехническими нормами, обладают высокой степенью заводской готовности, в них можно применять такие эффективные утеплители, как пенополистирол и минераловатные плиты. По сравнению с трехслойными на изготовление двухслойных панелей бетона расходуется меньше, однако опасность накопления влаги в этих панелях больше, чем в трехслойных, в которых внутренняя железобетонная плита замедляет проникновение водяного пара из помещения в панель. В бескаркасных зданиях широко применялись однослойные панели. Легкобетонные однослойные панели при толщине от 200 до 400 мм до 2000 г. удовлетворяли требованиям теплозащиты и прочности и могли быть несущими. Преимущества однослойных панелей по сравнению с многослойными заключаются в сокращении расхода металла, меньшей трудоемкости изготовления, снижении стоимости и более благоприятном влажностном режиме при эксплуатации здания. Однако однослойные панели не удовлетворяют действующим нормам по теплотехническим требованиям. Важнейшим конструктивным элементом крупнопанельного здания является стеновая панель. Помимо общих требований, предъявляемых к наружным стенам (прочность, устойчивость, малая теплопроводность, морозостойкость, огнестойкость, небольшой вес, экономичность), конструкция наружной стеновой панели должна обеспечивать надежность конструкции стыка. Стыковые соединения в крупнопанельных домах должны обеспечивать соединения панелей; воспринимать усилия, возникающие в элементах здания в процессе монтажа и процессе эксплуатации; постоянно воспринимать температурные воздействия и при этом обеспечивать водо- и воздухонепроницаемость, а также теплозащиту внутренних помещений. Стык между панелями сборных наружных стен является одним из важнейших элементов, определяющим качество наружной стены в период эксплуатации, а также ее долговечность. Опыт крупнопанельного строительства показал, что недооценка комплексных физико-технических аспектов работы стыкового соединения приводит к ощутимым потерям. Для панелей наружных стен в настоящее время применяются два типа стыков: закрытый и открытый (рис. 1). Наибольшее распространение в индустриальном домостроении получили закрытые стыки, принцип работы которых заключается в обеспечении водо- и воздухонепроницаемости их с внешней стороны. Конфигурация устья закрытых вертикальных стыков обычно принимается одинаковой независимо от вида материала стены; в горизонтальных стыках она может быть разной. В однослойных и двухслойных легкобетонных стенах, а также в однослойных стенах с экраном на относе применяют плоский горизонтальный стык.
Рис. 1. Горизонтальные (а), вертикальные закрытые (б) и открытые (в) стыки наружных крупнопанельных стен: 1-панель наружной стены; 2 –защитное покрытие (цементный раствор или полимерный состав); 3– герметизирующая мастика; 4–панель верхнего этажа; 5– прокладка из гернита или пароизола; б–слой раствора; 7–междуэтажное перекрытие; 8 – утепляющий пакет из минеральной ваты или пенополистирола; 9 – слой рубероида; 10 – монолитный бетон; 11 – панель внутренней стены; 12 – водоотбойная лента; 13 – декомпрессионная полость; 14 – водоотбойная лента, зажатая фартуком; 15 – оцинкованный фартук который вводится водозащитный гребень высотой не менее 80 мм.
Водозащитный гребень в однослойных легкобетонных стенах часто не выполняет своих функций, так как в нем в процессе транспортировки и монтажа возникает большое число трещин и сколов, особенно в месте расположения монтажных петель. Легкий бетон панелей наружных стен различных типов в устье стыка на всю глубину зоны герметизации должен иметь плотную структуру или быть защищен гидрофобизующим составом. Кроме того, устья стыков покрывают гидроизолирующими мастиками или клеями типа КН-2, КН-3. Для обеспечения правильной установки герметиков в устье стыков предусматривают бетонные выступы (компенсаторы), которые исключают возможность полного смыкания наружных панелей. Дальнейшим развитием конструкции закрытого стыка является дренированный стык, в котором устроены водоотводящие отверстия, фартуки в местах пересечения вертикальных и горизонтальных стыков, а также декомпрессионная полость в канале вертикального стыка. Дренированные стыки позволяют исключить одну из причин протечек закрытых стыков – накопление воды в полости стыка из-за неплотности герметизации. В вертикальных стыках открытого типа с наружной стороны устанавливают водоотбойную ленту из алюминиевых сплавов или полимерных материалов, а с внутренней – устраивают расширенную полость для утепления и замоноличивания. Изнутри стык оклеивается изоляцией. В вертикальном стыке имеются: устье, паз с водоотбойной лентой, декомпрессионная полость (пространство между водоотбойной лентой и утеплителем) и грунтовочное покрытие; в горизонтальном стыке – устье, водозащитный гребень, «зуб» панели и грунтовочное покрытие. В пересечении вертикального и горизонтального стыков – «крестовине» водозащитные функции выполняет алюминиевый слив. Устье обеспечивает отвод до 80% дождевой воды, остальную воду отводит алюминиевая гофрированная лента. Алюминиевый слив обеспечивает поэтажный отвод воды. Декомпрессионная по-лость выравнивает давление по обе стороны водоотбойной ленты. Тип стыка и виды герметиков выбирают в зависимости от конструкции и материала наружных панелей, а также района строительства. Двухслойные стеновые панели широко применялись в бескаркасных и каркасных зданиях. В качестве примера можно привести самонесущие двухслойные стеновые панели, применявшиеся в каркасных зданиях, построенных в седьмом квартале Ново-Песчаных улиц в г. Москве. Панель состоит из железобетонной плиты толщиной 30 мм с ребрами, обращенными внутрь, утеплящего слоя из газобетона толщиной 260 мм и внутреннего отделочного слоя из цементного раствора толщиной 10 мм. Снаружи панель облицована керамическими плитками толщиной 20 мм. Общая толщина простеночной панели составляет 320 мм. Толщина межоконных панелей-вставок 220 мм при толщине газобетона 160 мм. Панели крепили к плитам перекрытий соединительными стальными крюками, которые приваривали к подъемным петлям панелей. Крепежные стальные детали замоноличивали легким бетоном. Трехслойная стеновая несущая панель, изготавливаемая кассетным способом, состоит из железобетонной плиты толщиной 50 мм, располагаемой с внутренней стороны стены, утеплителя из двух слоев полужестких минеральных плит толщиной 120-150 мм (в зависимости от климатического района) и наружной железобетонной плиты толщиной 40 мм. Плиты соединяли между собой вертикальными тонкими железобетонными или легкобетонными армированными ребрами. Трехслойные наружные стеновые панели, изготовленные способом вибропроката, скомплектованы из двух прокатных ребристых железобетонных скорлуп, между которыми размещен утеплитель из двух слоев полужестких минераловатных плит толщиной 50 мм каждый. Внутренние стеновые панели отличаются от наружных тем, что в них отсутствует утепляющий слой. Железобетонные ребристые скорлупы имеют ребра высотой 70 мм, расположенные в двух взаимно перпендикулярных направлениях с шагом 300 мм и плиту толщиной от 15 до 40 мм. По технологическим условиям плита скорлуп выполнялась неармированной, арматура в виде перекрестных сварных каркасов размещается только в ребрах. Связь между двумя скорлупами одной панели осуществлялась при помощи сварки стальных накладок и закладных деталей в ребрах скорлуп. Стальные связи панелей защищались от коррозии покрытием антикоррозионным составом. Прокатные панели отличались высоким качеством лицевой поверхности и точностью геометрических размеров. На рис. 2, а показана деталь вертикального стыка прокатных стеновых панелей, а на рис. 2.16, б – деталь крепления панелей торцовой стены к перекрытию. В широких масштабах осуществлялось экспериментальное строительство крупнопанельных жилых домов с тонкостенными виброкирпичными панелями, изготовление которых рекомендовалось производить в специальных цехах или на кирпичных заводах. Такие панели, имеющие легкое армирование, изготавливались на горизонтальном стенде с применением вибрирования, которое значительно улучшало заполнение швов. В результате панель приобретала новые качества: получался материал, имеющий 5ольшую прочность, чем обычная кладка. Виброкирпичные стеновые панели, благодаря высокой прочности, были тонкими (толщиной в 1 и 0,5 кирпича), причем кладка выполнялась без перевязки швов и с использованием половняка.
Виброкирпичные стеновые панели использовали в качестве несущих элементов для наружных и внутренних стен жилых зданий высотой не более пяти этажей. Наибольший экономический эффект достигался при использовании виброкирпичных панелей в зданиях с несущими поперечными стенами. Конструктивное решение виброкирпичных панелей наружных стен в значительной мере определяется типом применяемого утеплителя. При наличии мягких утеплителей, например минераловатных плит, панели изготавливали трехслойными, состоящими из двух стенок толщиной 0,25 кирпича с утеплителем по середине. Эти панели применяли в зданиях высотой не более трех этажей. Необходимо иметь в виду, что домам из виброкирпичных панелей свойственней и ряд недостатков: нетехнологичность изготовления панелей, основанная, главным образом, на применении ручного труда, резкое снижение несущей способности при наличии эксцентриситета в передаче нагрузок от несущих панелей верхних этажей на нижерасположенные панели. В настоящее время в соответствии предусмотрено значительное возрастание приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций. Для стен жилых зданий этот показатель увеличивается в 3,0-3,5 раза. По теплотехническим и экономическим критериям наружные стены сплошной (однородной) конструкции, в том числе легкобетонные, кирпичные, деревянные и ячеистобетонные не в полной мере соответствуют этим нормам. Поэтому независимо от основного строительного материала стены ее конструкция должна быть, как правило, многослойной с использованием эффективного утеплителя. Практика показала, что эффективным может считаться утеплитель, теплопроводность которого не превышает 0,09 Вт/(мК). Для вновь строящихся зданий можно применять утеплители как на минеральной, так и на синтетической основе. Для панельных конструкций по новым теплотехническим требованиям в полной мере соответствуют только трехслойные панели с гибкими связями или в отдельных случаях с железобетонными шпонками. Трехслойные панели с гибкими связями толщиной 450 мм имеют приведенное сопротивление теплопередаче в случае использования тяжелого бетона до 4,0 (м2К)/Вт. Существенно меняется конструкция наружных стен из кирпича. Так, колодцевая кладка кирпичных стен толщиной 770 мм при использовании утеплителя с X = 0,04 Вт/(мК) обеспечивает термическое сопротивление теплопередаче не более 2,85 (м2К)/Вт, что может быть недостаточно для разных регионов страны. Проблему утепления стен существующих зданий технически решают путем их утепления с наружной или с внутренней стороны. Более целесообразно и экономичнее утепление снаружи здания, позволяющее увеличивать возрастание теплоаккумулирующей способности массивной части стены. Например, при наружной теплоизоляции кирпичных стен они при отключении источника тепла остывают в шесть раз медленнее, чем с внутренней теплоизоляцией такой же толщины. Из этого следует, что в первую очередь нужно обеспечивать хорошую теплоизоляцию наружной части конструкции. Переход на новые теплотехнические нормативы позволяет при небольшом удорожании стоимости ограждающих конструкций экономить от 30 до 60% тепла. Наиболее экономичным является вариант утепления с оштукатуриванием фасадной поверхности; при утеплении и облицовке фасада кирпичом стоимость возрастает до 30%, а устройство «вентилируемых» фасадов обходится еще дороже. За счет экономии тепла увеличение единовременных затрат во вновь строящихся зданиях окупается в течение 7–8 лет, а в существующих домах – 12–15 лет.
