УДК
691.311: 69.025 СТРОИТЕЛЬСТВО
И АРХИТЕКТУРА
3. Современные технологии
строительства, реконструкции
и реставрации
Г.Д. Рябико,
В.М. Лях,
А.Ю. Дмитренко
Полтавский национальный технический университет имени Юрия
Кондратюка
КОНСТРУКЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ОБЛЕГЧЕННЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ ИЗ
АРМИРОВАННОГО ГИПСОБЕТОНА ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
И РЕКОНСТРУКЦИИ ЖИЛЫХ ДОМОВ
УСАДЕБНОГО
ТИПА
Несмотря
на большое разнообразие
применяемых типов перекрытий
(покрытий) при строительстве и реконструкции жилых домов усадебного
типа в сельской местности, проблему применения их рациональной конструкции и внедрение ресурсосохраняющей технологии
возведения нельзя считать
окончательно решенной.
В условиях нехватки дефицитных строительных
материалов (кирпич, металл, пиломатериалы, цемент,
утеплитель и др.) в 60-80 годы в
сельской местности большинства регионов Украины при возведении жилых домов усадебного типа часто использовались
местные строительные материалы. Стены малоэтажных жилых домов, выполненные
с использованием местных строительных
материалов (ракушечник, саман, лес-тонкомер, известь, глина), имеют
хорошие теплоизолирующие свойства, но обладают недостаточной прочностью для
восприятия нагрузок от сборных и монолитных железобетонных перекрытий, и
требуют устройства облегченных перекрытий (покрытий).
м² ºС Вт
Существующие типы облегченных перекрытий,
основанные на исполь-зовании несущих конструкций
из древесины, утеплении из отходов произ-водства (солома,
костра, опилки) и оштукатуривании известково-песчаным, глиняным растворами,
после 10-20 лет эксплуатации
зачастую имеют значительные прогибы
несущих конструкций и многочисленные трещины в по-верхностях потолков. Кроме этого, их теплофизические свойства не соот-ветствуют современным требованиям эксплуатации.
Согласно дополнениям к нормам [1, приложение 2], нормируемое
сопротивление теплопередачи покрытий жилых домов Rн (
) должно иметь следующие значения:
– для
строящихся зданий в
пределах 1,8 ÷ 3,0;
– для
реконструируемых зданий в
пределах 2,0 ÷ 2,5.
В практике строительства малоэтажных жилых домов
в настоящее время в системах с легкими конструкциями находят применение бетонные элементы перекрытий (покрытий) с
неизвлекаемой опалубкой из стальных профилиро-ванных листов различного профиля [ 2]. При
реконструкции малоэтажных зданий
наблюдается тенденция замены деревянных перекрытий конструкци-ями
на основе облегченных стальных профилей LINDAB с настилом из цементно-стружечных
плит с последующим утеплением эковатой и отделкой
потолков гипсокартоном [ 3]. В деревянных конструкциях перекрытий, и
особенно покрытий мансардных этажей, отделка и утепление потолков гипсокартоном
осуществляется по специальному деревянно-металлическому каркасу.
Выбор типа перекрытия (покрытия) при
возведении жилища является одним из основных составляющих для определения его
экологичности, долговечности эксплуатации, технологии выполнения работ,
стоимости и сроков строительства и реконструкции жилого дома.
м² ºС Вт
В снижении материалоемкости
конструкций перекрытий, повышении
сопротивления теплопередачи покрытий
до показателя R=2,7( )
при минимальной стоимости
и трудоемкости устройства лежит основная цель совершенствования
перекрытий (покрытий) жилых домов усадебного типа.
При разработке конструкции облегченного перекрытия, в полной мере удовлетворяющей поставленной цели, в качестве основных несущих элементов были приняты балки из леса-тонкомера. Проведенные испытания показали, что при изгибе круглые балки, очищенные от коры, по несущей способности не только не уступают балкам прямоугольного сечения из пиленой древесины равной площади поперечного сечения, но и превосходят их.
Эффективные свойства строительного гипса и отливок из него, а именно: экологическая чистота материала, малый объемный вес изделий, быстрота твердения на воздухе, низкая тепло- и звукопроводность, огнестойкость, объемное расширение при твердении стали причиной того, что в качестве несущей плиты в разработанной конструкции перекрытия принят армированный гипсобетон толщиной 60 мм [4].
В результате проведения исследований
и лабораторных испытаний экспе-риментальных
гипсобетонных
армированных образцов был определен перечень
конструктивно-технологических факторов
воздействия, направленных на улучшение
физико-механических свойств гипсобетона, которые приведены в таблице 1. Конструктивно-технологические факторы
воздействия на гипсобетон
|
№ п/п |
Свойства гипсовых
изделий |
Конструктивно-технологические
факторы воздействия |
|
1 |
Повышение водоустойчивости,
снижение ползучести и размягчения увлажненного гипсобетона |
Добавка в гипсобетон 5 % негашеной
извести и 10% шлакопортландцемента от веса гипса. Уменьшение влажности формованных
изделий за счет введения в них до твердения керамзита |
|
2 |
Повышение прочности
гипсобетона |
Снижение водогипсового отношения до
показателя В/Г- 0,60. Добавка в гипсобетон до 10% шлакопортландце-мента от веса гипса. Армирование сетками из
стекловолокна и поли-пропиленовых шнуров, введение
в гипсовый состав полипропиленовой фибры |
|
3 |
Снижение объемной
массы и теплопроводности гипсобетона |
Снижение объемной
массы гипсобетона до показателя 1,38 т/м3 за счет наполнен. керамзита |
|
4 |
Замедление сроков схватывания гипсобетона |
Применение клеево-известкового замедлителя схватывания гипсобетона
(кератин) |
Минимальная толщина (60 мм) армированного гипсобетона была запро-ектирована, рассчитана и испытана в лабораторных условиях из условия наи-меньшего воздействия нагрузок на деревянные балки: постоянных – от собст-венного веса конструкции покрытия пролетом 5,4 м gп= 1,084 кПа, (рис. 1, б.) полезной нагрузки gп = 2,4 кПа и кратковременной сосредоточенной Р= 818 Н нагрузки на продавливание на площади воздействия груза, близко соответст-вующей нахождению человека на перекрытии во время производства работ.
Разработанная конструкция
перекрытия, в отличие от традиционных типов
с использованием древесины, основана на минимально необходимом расходе
и безотходном использовании леса-тонкомера, на сочетании взаимно допол-няющих положительных свойств древесины, гипса,
стали, синтетических и стеклянных волокон, а также на применении эффективного
утеплителя из плитного пенополистирола.
Рис.
1. Конструкция армированного гипсобетонного перекрытия (а)
и покрытия (б) по деревянным круглым
балкам:
1–деревянная
балка D=180
мм; 2-армированный гипсобетон γ =
13,8кН/м3 (гипс, керамзит, полипропиленовая фибра); 3 – звукоизоляция из полистирол-бетона γ = 2,0 кН/м3; 4 – плита OSB; 5 – армирующая сетка из
стекловолокна с ячейкой 4–5 мм; 6 – армирующая сетка из полипропиленового шнура
с ячейкой 70 мм; 7 – пленочная пароизоляция; 8 – пенополистирольные плиты; 9 –
стяжка из армированного полистиролбетона γ = 3,0
кН/м3
В результате
проведенных теоретических исследований и
испытаний опытно-экспериментальных образцов была разработана облегченная конст-рукция гипсодеревянного перекрытия (покрытия) со
следующими характе-ристиками: – масса 1м2
перекрытия – 133 кг, покрытия – 126 кг ;
– пролет перекрытия – 5,4 м;
– несущие
балки из круглого леса диаметром
180–200 мм;
м² ºС Вт
– шаг несущих балок 0,8 м;
– коэффициент сопротивления теплопередачи покрытия
R=2,96
На основе
разработанных конструкций облегченных перекрытий (покры-
-тий) была
создана и запатентована технология их возведения при строитель-стве и реконструкции малоэтажных жилых
домов усадебного типа [5].
Рис. 2. Технологический процесс
изготовления армированного перекрытия
(покрытия) по деревянным балкам
На рис. 2 представлена
технологическая схема устройства монолитных гипсодеревянных
перекрытий (покрытий). В основу разработанной технологии положен принцип
монолитности одновременного устройства
несущей, отде-лочной, теплоизолирующей и
звукоизолирующей структуры облегченного пе-рекрытия современными средствами приготовления и
транспортировки бетон-ных смесей. Монолитность возведения
перекрытий исключает образование технологических швов на потолках, надежно
изолирует конструкцию от про-никновения шума,
теплопотерь, а также защищает снизу
гипсобетоном и поверху полистиролбетонной стяжкой деревянные
балки от возгорания [6].
Так,
технологический процесс изготовления армированного перекрытия (покрытия)
по деревянным балкам включает шесть основных этапов:
1) укладка на несущие
стены круглых балок из леса –тонкомера (с исполь-зованием
существующих балок, пригодных к дальнейшей эксплуатации, при реконструкции перекрытий);
2) армирование по
деревянным балкам сетками из полипропиленового шнура;
3) установка опалубочных
щитов с плоской или рельефной поверхностью;
4) механизированная
заливка перекрытия гипсобетоном установкой POLITER MACHINE EKO type
1000, с последующим наполнением керамзитом;
5) устройство пленочной
пароизоляции и механизированная заливка а) полистиролбетонной
звукоизоляции, б) защитной стяжки из полистиролбетона
по плитному утеплителю и деревянным балкам;
6) перестановка щитов
опалубки и окончательная отделка поверхности потолка помещения (шпатлевка).
Рис. 3. Общий вид готового потолка
помещения
На рис. 3 представлен
общий вид потолка общей комнаты жилого дома, возведенного по предложенной
технологии. В сравнении с отделкой поверх-ностей перекрытий (покрытий)
гипсокартонными листами, предложенная технология позволяет создавать не только ровные и гладкие, но также и рельефные поверхности (за счет структуры
поверхности опалубочного формовочного щита). Плоскости потолков не имеют технологических стыков, а их
конструкция не требует дополнительных средств поддержки утеплителя и
звукоизоляции.
В результате проведенных
научных исследований и опытно-эксперимен-тального
возведения разработанной конструкции облегченного перекрытия по предложенной
технологии установлено:
– масса 1 м2
покрытия при пролете 5,4 м и коэффициенте сопротивления теплопередачи R=2,96 составила 126 кг, что на 30–40 %
легче лучших аналогов покрытий на
основе древесины;
м² ºС Вт
– трудозатраты составили 0,38 чел./часа на 1
м2 покрытия, что в 2–2,3 раза ниже трудоемкости возведения покрытий по деревянным балкам со щитами наката с
последующей штукатуркой по металлической сетке или дранке;
– по стоимости устройство 1 м2 монолитного гипсодеревянного
покрытия обходится на 20–26 % ниже, в сравнении с деревянными с отделкой гипсокар-тонными листами.
Литература
1. Изменения № 1 к СНиП II-3-79**
"Строительная теплотехника", который действует на территории Украины
(приказ Государственного Комитета Украины в делах градостроительства и
архитектуры от 27 июня 1996 г. № 117)
// Будівництво України.– 1996.– № 6.
2. Шебештьен
Д. Легкие конструкции в строительстве. / Пер. с англ.
М.С. Школьникова. –
М: Стройиздат,
1983 – 332 с.
3. Каталог продукции фирмы AVENIR за 2007 г.
4. Гипс, изготовление и применение гипсовых строительных материалов / Перевод с немецкого В.Ф. Гончарова,
В.В. Иваницкого, В.Б. Ритинова. – М.:
Стройиздат, 1981. – 224 с.
5. Патент України. № 40994А,
Е04В5/18. Спосіб виготовлення перекриття малоповерхових житлових будинків.
Автори: Г.Д. Рябіко, М.Л. Рубановський; А.Ю.
Дмитренко, В.М. Лях. Міністерство освіти і науки
України, Державний департамент інтелектуальної власності.–
Київ, 2001.
6. Стороженко
Л.И., Рябико Г.Д., Дмитренко А.Ю. Облегченные перекрытия на основе
армированного гипсобетона // Строительные материалы и конструкции. – 1994, - №
1. – С. 8.
Сведения об авторах:
Украина, г. Полтава, 36601,Первомайский проспект, 24
Полтавский национальный университет
имени Юрия Кондратюка
Рябико Григорий Дмитриевич тел. раб. (8-05322)
2-42-58,
тел.
моб. +3-8093-453-99-77
E-mail: rjabiko@poltava.velton.ua
Лях
Василий Максимович тел.
раб. (8-05322) 2-42-58,
тел. моб.
+3- 8095-561-40-91
Дмитренко Андрей Юрьевич тел. раб. (8-05322)
2-42-58,
тел моб. + 3- 8050-304-24-40
E-mail: metr244@rambler.ru