Технология строительства объектов с применением элементов несъемной опалубки из вспененного полистирола по системе "ПЛАСТБАУ"
По простоте, скорости строительства, теплозащите, и звукоизоляции, эта технология относится к высоким технологиям в строительной индустрии. Она не является экспериментальной, так как прошла многолетнюю проверку в странах Европы, Канаде и США.
В основу технологии "Пластбау" положено использование стеновых блоков из специального строительного пенополистирола, а также плит перекрытий различной длины в качестве несъемной опалубки (максимальная длина перекрытий определяется расчетной полезной нагрузкой –обычно не более 7 м). Смонтированная из стеновых блоков ограждающая конструкция заполняется тяжелым бетоном в полости блоков, образуя железобетонные колонны. Междуэтажное перекрытие выполняется как обычное монолитное ребристое железобетонное перекрытие, опирающееся на железобетонные столбы в стенах здания. Пенополистирольные элементы несут функции опалубки, утеплителя, звукоизоляции, а в технологических отверстиях могут прокладываться различные инженерные коммуникации - электроосвещение, водоснабжение, кондиционирование, и др.
Таким образом в результате двух технологических операций (монтаж стеновых блоков и монтаж плит перекрытий) сооружается здание, которое можно рассматривать как жесткую пространственную рамную конструкцию, обрамленную тепло- и звукоизоляционной оболочной из пенополистирола. После небольшого объема отделочных работ по элементам из пенополистирола (оштукатуривание стен и потолков), коробка теплого дома готова за короткий срок строительства. Дальше остаются работы по установке конструкции кровли, по прокладке внутренних коммуникаций и внутренним отделочным работам.
По системе "Пластбау" возможно возводить: индивидуальные жилые дома, многоэтажные здания до 5-ти этажей включительно, вести реконструкцию существующих пятиэтажек с надстройкой двух этажей, строить мансарды на существующих зданиях, каскадные одно- и двухэтажные жилые многоквартирные дома, сервисные объекты, общественные здания, сельскохозяйственные объекты и др. сооружения (бассейны).
Технические характеристики
Для производства элементов несъемной опалубки (элементы стен и перекрытий) используется специальный вспенивающийся самозатухающий полистирол с поверхностной обработкой частиц по ТУ 301-05-164-92 или его аналоги. В основном используют вспенивающийся полистирол Р-251, производства Южной Кореи или фирмы БАСФ (Германия).
Элементы несъемной опалубки имеют следующие габариты: стеновые элементы -300х330х1200 мм и элементы перекрытий - 180х600мм различной длинны. Плотность вспененного полистирола в элементах несъемной опалубки составляет от 18 до 25 кг/куб.м.
Элементы стен и перекрытий из пенополистирола практически не впитывают влагу и полностью пропускают воздух, которые содержатся в окружающем воздухе. Низкие зимние температуры не оказывают влияния на физические и химические свойства пенополистирола. При температурах до 80°С вспененный полистирол не меняет своих свойств даже при длительном воздействии.
Элементы из вспененного полистирола не содержат веществ, которые могут питать микроорганизмы; не подвержены разрушающему действию плесени, грибков и бактерий, а так же других факторов, которые могут отрицательно повлиять на несущую способность возведенных строительных конструкций.
Конструкции, выполненные по системе "Пластбау", превосходят по долговечности ограждающие конструкции, выполненные из традиционных строительных материалов. Наружный слой толщиной 70 мм несъемной опалубки из вспененного полистирола надежно предохраняет железобетонные колонны стен от термического расширения и растрескивания, а также служит преградой от проникновения воды в бетонную часть стены, надежно препятствуя процессу разрушения строительной конструкции.
Несущая способность конструкций "Пластбау" определяется статическими расчетами, которые определяют применение марок бетонов и арматуры. Расход товарного бетона на 1 кв.м стены составляет всего 84 л. Вес одного кв.м стены составляет 290 кг, что делает возможным применение системы "Пластбау" при надстройке и реконструкции существующих зданий без выполнения дорогостоящих работ по усилению фундаментов.
Небольшой вес элементов несъемной опалубки : вес стенового блока составляет не более 1,4 кг, а вес одного кв.м плиты перекрытия до 2 кг. исключает применение на строительной площадке дорогостоящих грузоподъемных механизмов. На стройплощадке достаточно иметь бетоно- или растворонасос для подачи бетонной смеси с осадкой конуса 9-10 см, ручной электрифицированный инструмент и комплект инвентарных стоек и прогонов, для временного раскрепления несъемной опалубки в период достижения бетоном 50-70% проектной прочности.
Конструкции, выполненные по системе "Пластбау", оштукатуренные цементно-известковым раствором с применением специального связующего для лучшей адгезии имеют предел огнестойкости 2.5 часа и в случае пожара не распространяют пламя, так как применяется пенополистирол марки ПСБ-С (трудновоспламеняющийся, самозатухающий). Количество сгораемого полистирола в элементах опалубки крайне мало (всего 2%), а токсичность его при горении даже меньше, чем у древесины. Так, что при возможном пожаре в здании полистирол не представляет опасности при соблюдении норм строительства.
По результатам огневых испытаний фрагмента здания из конструкций системы "Пластбау" имеется положительное заключение ЦПИТЗС ЦНИИСК от 29.01.96 на применение элементов несъемной опалубки в строительстве зданий.
Звукоизоляция строительных конструкций из вспененного полистирола составляет 49 дБ.
В отличие от традиционных строительных материалов, строительные конструкции из вспененного полистирола не могут быть радиоактивны.
Строительные конструкции из вспененного полистирола имеют коэффициент сопротивления теплопередаче “К” =3,6 кв.м/К/Вт без выполнения наружной и внутренней отделки. При таком коэффициенте сопротивления теплопередаче стена из традиционных стройматериалов должна иметь толщину:
- из кирпича глиняного обыкновенного -
2,49 м,
- из кирпича эффективного - 1,78 м,
- из
керамзитобетонных панелей - 1,78 м,
- из деревянного бруса - 0,53
м, а стена по системе "Пластбау" из элементов неснимаемой опалубки
- из вспененного полистирола - всего 0,30 м.
За счет хорошей теплоизоляции стен и перекрытий по системе "Пластбау" летом в помещении поддерживается приятная прохлада, а в зимний период расход энергоресурсов на поддержание температуры комфорта снижается в 3-5 раз по сравнению со зданиями, выполненными из традиционных строительных материалов.
Так как элементы несъемной опалубки из вспененного полистирола за год впитывают менее 1 % влаги, то это гарантирует неизменность значения коэффициента сопротивления теплопередаче в процессе эксплуатации здания. Стены же из традиционных строительных материалов накапливают атмосферную влагу и со временем теряют свои теплотехнические свойства, что, в свою очередь, ведет к повышенному расходу энергии на поддержание заданных температур в зимний период, а так же увеличивает влажность в помещении.
Технология строительства
При строительстве объектов с применением несъемной опалубки из вспененного полистирола, необходимо соблюдать обычные нормы техники безопасности при строительстве. Недопустим также прямой контакт элементов с огнем. Складировать элементы можно в огороженном открытом месте на строительной площадке, соблюдая меры противопожарной безопасности.
Фундаменты
Фундаменты под сооружения, строящиеся по системе "Пластбау"; могут быть выполнены из монолитного бетона, железобетона или сборных бетонных блоков.
При выполнении фундаментов из монолитного бетона, а так же из сборных бетонных блоков, должен быть выполнен монолитный пояс высотой не менее 300 мм, в котором устанавливаются анкера из арматурной стали диаметром не менее 10 мм из стали класса A-III. Конструкции анкеров, места их расположения определяются проектом. Указанные анкера необходимы для стыковки с арматурой стен и создания жесткой пространственной схемы сооружения.
При выполнении подвалов из элементов "Пластбау" в подошве фундамента необходима закладка монолитной железобетонной плиты, размеры которой определяются проектом в зависимости от несущей способности грунта основания с обязательным условием - установка анкеров, аналогично фундаментам из монолитного бетона и сборных бетонных блоков. Необходимо учесть проектом и плотное армирование стен подвала из элементов "Пластбау", которое выдерживает нагрузки от бокового давления грунта и возможного близкого расположения транспорта на призме обратной засыпки.
Стеновые элементы
"Пластбау" должны быть оштукатурены по просечной сетке или сетке-рабице толщиной не менее 20 мм. На оштукатуренную стену подвальных помещений, контактирующую с грунтом, укладывается гидроизоляция для предотвращения проникновения влаги внутрь подвала. Примеры устройства стен и фундаментов показаны на рисунках .
При производстве работ как по стенам, так и по фундаментам необходимо соблюдать следующий порядок работ: вначале закладывается угловой камень и концевые блоки, затем промежутки между ограничивающими элементами заполняются блоками, которые укладываются один за другим на подготовленной поверхности фундамента или плиты основания. Последующие ряды блоков укладываются со смещением так же, что и первый ряд, но укладка стеновых блоков должна производиться только от углов и концевых элементов к середине данной секции стены и укороченные (доборные элементы) всегда должны укладываться в центре секции стены.
В качестве гидроизоляционного горизонтального слоя могут применяться: поливинилхлоридная пленка, пергамин, рубероид и изоляционный раствор. Вертикальная гидроизоляция может быть выполнена из тех же материалов, но возможно применение обмазочной гидроизоляции горячим битумом или холодной асфальтовой мастики.
Материалы для гидроизоляции должны быть определены проектом. Стены. Монтаж стеновых элементов несъемной опалубки производится на подготовленное основание: по выполненной горизонтальной гидроизоляции фундаментов (стены первого этажа), монолитной железобетонной обвязке в уровне верха перекрытия последующих этажей с обязательным соблюдением стыковки анкеров фундаментов или нижележащих колонн стен с вновь монтируемыми арматурными каркасами (вертикальными) новой стены каждого этажа. Армирование стен определяется проектом.
Наиболее подходящим материалом для бетонирования стен является бетон с мелкой гранитной фракцией и пределом прочности 200 кг/кв.см - хотя проектом может быть предусмотрен и другой бетон, в зависимости от статического расчета конструкции. Максимальный размер зерна гравия до 12-14 мм и его количество при подборе смеси должно обеспечивать перекачку бетонной смеси насосом. Для поддержания расчетного водоцементного отношения и реальной экономии вяжущего необходимо добавлять в приготавливаемый бетон один из имеющихся пластификаторов.
Насос для подачи бетона в конструкцию оборудуется шлангом с наконечником из трубы диаметром не более 100 мм, а для уменьшения скорости выхода бетона из трубы и сохранения геометрических параметров конструкции стены желательно выходной наконечник выполнить в форме "S".
Укладка бетонной массы обязательно начинается с первого ряда стеновых блоков. Высота максимальная единоразовой укладки бетонной смеси не должна превышать 1 м или три блока стеновых по высоте.
При укладке бетонной смеси ковшом или лопатой необходима установка пластичной шлангообразной воронки.
В связи с тем, что бетонная масса заливается на большой скорости (при подаче наосом) и ее высокой пластичностью, происходит значительное ее уплотнение в конструкции без применения вибрации. Пустоты обнаруживаются путем постукивания по наружной поверхности стены плоским деревянным бруском. Это постукивание можно также использовать на начальных этапах бетонирования как дополнительное механическое воздействие для улучшения уплотнения.
В секциях с дополнительным армированием возможно будет и дополнительное вибрационное усилие для достижения требуемого уплотнения бетонной смеси, что достигается с помощью вибрационной иглы с диаметром рабочей части не более 4 см.
После завершения работ по укладке бетонной смеси немедленно проверяется центровка стены с помощью отвеса, а так же ее соответствие проектным осям. Корректировки вводятся только до затвердения бетона. Загрязнения стены, боковых креплений и анкеров смываются с поверхностей струёй воды.
Для защиты от влаги почвы, кроме выполнения горизонтальной гидроизоляции, можно уложить в первый слой блоков водонепроницаемый гидротехнический бетон марки В-4 толщиной слоя 10-20 см.
Укладку бетонной смеси в холодное время года можно производить при температуре, не ниже минус 5°С днем, т.к. понижение температуры в ночные часы может привести к замерзанию гидратизирующего слоя в конструкции бетона.
Зимнее бетонирование необходимо вести бетонной смесью с максимально уменьшенным соотношением цемента и воды, применением противоморозных добавок, применением теплого бетона приготовленного на теплой воде и теплых не мороженных заполнителях, предварительным разогревом бетонной смеси в бункере-накопителе.
В связи с высокой термостойкостью изоляции из пенополистирола тепло, выделяемое в процессе гидратации бетонной массы, остается в конструкции. И все же несмотря на это в зимний период необходим температурный контроль за уложенным в конструкции бетоном, чтобы не допустить его промерзания.
Перекрытия
Элементы несъемной опалубки перекрытий из вспененного полистирола, как было отмечено в общей части выполняют несколько функций, в том числе и как опалубка монолитного железобетонного перекрытия.
Перекрытие рассчитывается проектировщиком как монолитный железобетонный Т-образный элемент с полкой в сжатой зоне (ширина полки принимается 600 мм, высота элемента - 225 мм) по схеме однопролетной балки с проектными временными и постоянными нагрузками в зависимости от назначения здания. Проектом задается армирование балки и верхней плиты толщиной 40 мм.
Элемент перекрытия по заданной длине (пролет) на заводе может быть обтянут сеткой (просечно-вытяжной из оцинкованного кровельного железа толщиной 0,5-0,7 мм) для нанесения штукатурного слоя на строительной площадке.
Перед монтажем перекрытий на строительной площадке необходимо в технологической паз размером 2-3х16 см ввести каркас жесткости из двух стрежней диаметром 6 мм с поперечными стержнями диаметром 4-5 мм с шагом 200 мм, и в таком положении сеткой кверху залить этот паз с каркасом жесткости мелкозернистым бетоном (пескобетоном) марки 200, что значительно уменьшит естественный прогиб конструкции перекрытия из пенополистирола.
Подготовленную таким образом плиту перекрытия после достижения бетоном в ребре 50% проектной прочности монтируют на несущие стены обязательно с помощью инвентарных стоек и прогонов уменьшая рабочий пролет плиты до 2,5 метров.
Подготовленное таким образом перекрытие из элементов несъемной опалубки выдерживает необходимые нагрузки от рабочего с инструментом, от рабочих каркасов балок и сетки верхней плиты, а так же бетонной массы монолитного перекрытия.
Опирание плит перекрытия на несущие стены должно быть 70 мм с каждой стороны, т.е. толщины внутренней части пенополистирольного блока стены.
Арматурный каркас несущей балки перекрытия должен быть обязательно связан с арматурным каркасом обвязочного железобетонного пояса по периметру всех несущих стен здания для создания жесткого диска перекрытия. Обвязочный железобетонный пояс по периметру несущих стен должен иметь размер в поперечном сечении 18х18 см.
Бетонирование перекрытия совместно с обвязочным поясом ведется бетоном марки 200 с соблюдением всех технических условий бетонирования монолитных железобетонных перекрытий (швы бетонирования в 1/3 пролета).
При выполнении работ по армированию перекрытия обратить внимание на обязательные выпуска арматуры нижележащей стены (если здание многоэтажное) для их соединения с армированием стены вышележащего этажа.
Метод укладки бетонной смеси выбирается соответственно имеющимся механизмам на строительной площадке и проверкой качества уплотнения и отделки верхнего слоя бетонной массы плиты, чтобы исключить дополнительные затраты труда и материальных ресурсов при подготовке бетонного основания для последующей настилки конструкций чистого пола. Уход за уложенным бетоном плиты перекрытия согласно СНиП на бетонные работы.
Снятие инвентарных стоек и прогонов, поддерживающих элементы перекрытия, допускается после достижения бетоном 75% проектной прочности.
Детали устройства проемов, узлов здания приводятся на прилагаемых схемах.
При организации бетонирования стен по системе "Пластбау" при помощи бетононасоса расход бетонной массы не должен превышать 10-15 куб.м/час (если консистенция бетонной массы пластична). Струя бетонной массы должна вначале подаваться в углы здания и крайние отверстия, а затем уже в среднюю часть стены. Это дает возможность избежать нарушения геометрии стены и постройки в целом.
Перегородки
Могут быть выполнены из гипсокартона по технологии “ТИГИ-КНАУФ” или из мелкоштучных строительных элементов.
Оконные и дверные проемы
До начала процесса бетонирования все проемы перекрываются стеновыми блоками, заложенными "насухо". Это дает возможность учесть все особенности оконных и дверных проемов и избежать неожиданностей при монтаже перемычек. Горизонтальные внутренние поверхности проемов необходимо укреплять вертикальными подпорками, которые убираются после окончания процесса бетонирования и набора бетоном необходимой прочности для снятия опалубки.
Установка оконных и дверных блоков показана на прилагаемых схемах. Предусмотренные проектом арочные проемы выкладываются из стеновых блоков "на сухо", а затем вырезается контур желаемой арки. Нижняя часть арки опоясывается металлическим листом и любым другим материалом, которые выполняют функцию съемной опалубки арочного проема и закрывают образовавшиеся в процессе формирования арки отверстия блоков. Армирование выполняется согласно проекта и бетонирование арочных перемычек осуществляется так же, как и плоских перемычек и стен. При необходимости дополнительного утепления нижняя часть арочной перемычки может быть утеплена листовым пенополистиролом.
Крыша
Согласно проекта сооружения могут быть предусмотрены различные виды несущих кровельных конструкций: деревянные стропильные каркасы или плиты перекрытий с применением неснимаемой опалубки (при этом чердачное помещение получается теплое с возможностью проживания). При деревянных конструкциях кровли необходимо в верною часть стены заложить металлические анкера для крепления мауэрлатного бруса. Диаметр анкера, их количество и глубина заделки определяется проектом.
При выполнении плоских кровель технология выполнения кровельного перекрытия и рубероидного ковра аналогична плоским кровлям на железобетонных сборных плитах с той разницей, что не укладывается слой утеплителя. Конструкции примыканий определяются проектом.
Наружняя отделка
Для отделки стен применяется штукатурка цементно-известковым раствором с добавлением связующего раствора-пластификатора, который обеспечивает необходимую адгезию штукатурного раствора с элементами стены из пенополистирола. На подготовленную таким образом поверхность стены может быть нанесена любая штукатурка /цементная, церезитовая, с добавлением мраморной крошки и т.д. (армированная тканой, металлической сеткой, сеткой "Рабица" или сеткой из стекловолокна. Слой наружной штукатурки - 20-25 мм.
Возможна облицовка стен кирпичом в 1/4 (клинкерным, керамическим, и т.д.) а так же различными видами фасадных плиток, естественным и искусственным камнем. В этом случае кирпичная кладка армируется через 5-6 рядов и эта арматура анкерами связывается с бетонной конструкцией стены "Пластбау". Анкера закладываются через пенополистирольные элементы стены до заливки стены бетонной массой.
По подготовленной поверхности (отделка цементно-песчанным раствором со связующим раствором) возможна так же отделка фасада полихлорвиниловыми панелями, листовым металлом, деревянной вагонкой.
Внутренняя отделка
Внутренняя часть стены может быть отделана листами сухой штукатурки толщиной 10 мм, которая крепится специальным клеевой пасты для склеивания пенополистирола. Возможна отделка внутренних стен по технологии "Тиги-Кнауф".
В помещениях с влажным режимом необходимо выполнение защитной штукатурки по пенополистирольной поверхности стены до производства работ по отделке стен влажных помещений по традиционной технологии.
Прокладка инженерных коммуникаций
Инженерные коммуникации монтируются в специальных пазах стеновых блоков сечением 5х5 см для чего электропаяльником с проволочной петлей в пенополистироле прорезаются штробы, которые после окончания монтажа трубных и электроразводок (электроразводки укладываются в защитных металлических рукавах или рифленой трубы ПХВ) заделываются монтажной пеной "Макрофлекс".
Вентиляционные короба, канализационные трубы могут быть смонтированы в полостях пенополистирольных блоков стен до заливки их бетоном. Для монтажа внутренних систем возможно использование и овальных отверстий плит перекрытия.
Закрепление не тяжелых (до 4 кг) предметов можно осуществлять на слое штукатурки, используя для этого шурупы, гвозди, вбивая их под углом. Крепление более тяжелых предметов производится дюбелями, которые закрепляются в монолитной бетонной части стены. При этом производится простой расчет, исходя из того, что от угла стены через каждые 140мм идут вертикальные бетонные колонны 160х160мм с глубиной залегания в стене 90 мм.
Инструмент
Для производства работ необходимы: мелкозубчатая пила или электролобзик, нивелир” уровень, бетономешалка (при приготовлении бетонной смеси на стройплощадке), ведра и лопаты, мастерки и полутерки. Для крепления конструкций комплект инвентарных стоек и ригелей. Для подъема на верхние этажи бетона необходима лебедка. Для большего удобства при подгонке элементов опалубки и подготовке спецэлементов рекомендуется вместо пилы использовать термонить с ручным маневрированием, представляющую собой нихромовую нить, подключенную к трансформатору с регулируемым напряжением.
Техника безопасности
Обычное выполнения правил СниП ни стройках.