Трехслойная бетонная стеновая панель. Трехслойные наружные стеновые панели: область применения. Общие требования к конструкции панелей
Панельное домостроение можно назвать старым новым трендом в жилищном строительстве. В нашей стране именно с данной технологии началось массовое возведение жилья в 1950-е годы. Это было большим шагом вперед в социально-экономическом развитии страны, поскольку позволяло решить жилищные проблемы многих людей, которые жили в коммунальных квартирах и общежитиях. Кроме того, данная технология была экономически выгодна государству, благодаря следующим достоинствам:
- скорость возведения за счет поточного производства панелей в заводских условиях;
- экономичность и простота исполнения благодаря массовому внедрению производства изделий из бетона и железобетона;
- достижение заданного качества бетонных и железобетонных изделий в заводских условиях;
- гибкость: возможность организовать производство панелей любой конфигурации, ограниченная лишь возможностями их транспортировки и доставки на стройплощадку;
Более того, панельное домостроение потеснило кирпичное благодаря таким достоинствам бетона, как:
- сравнительно невысокая себестоимость;
- высокие прочностные характеристики;
- высокие показатели устойчивости к климатическим воздействиям;
- подтвержденная пожаробезопасность;
- практически полное отсутствие зависимости монтажа от погодных условий;
- долговечность.
Однако еще в советские времена панельные и блочные дома ценились меньше кирпичных из-за недостатков бетона:
- низкая шумоизоляция;
- слабые теплозащитные свойства;
- низкая биостойкость.
Уже в первые годы массового внедрения панельного домостроения стали очевидными и слабые стороны самой технологии:
- ограниченные возможности планировки помещений:
- низкая надежность стыков между ЖБ-панелями.
Тем не менее в наши дни панельное домостроение вновь стало популярным, благодаря развитию технологий проектирования, производства материалов и строительства, которые позволяют успешно бороться с упомянутыми недостатками.
Сегодня железобетонные изделия дают широкие возможности как в сфере проектирования, так и в области строительства различных зданий и сооружений. На смену однослойным панелям пришли современные из двух-трех слоев. Такие элементы включают слой эффективной теплоизоляции - прочной, биостойкой, устойчивой к действию влаги. Двух- и трехслойные монолитные панели можно использовать в качестве несущих, самонесущих, а также навесных конструкций. Они наши себе применение в наружных и внутренних элементах здания, а также в ненагруженных перегородках.
Далеко шагнула вперед и технология изготовления панелей из железобетона, которая позволяет формовать их любым способом и использовать различные варианты облицовки: штукатурку, отделочный кирпич, натуральный или искусственный камень, фасадную плитку и т.д. Возможна окраска, пескоструйная обработка наружной поверхности панели. Анкеры из металла или железобетона позволяют закреплять на поверхности плит другие материалы и конструкции. Таким образом, сегодня поверхность фасада панельного дома может иметь любую фактуру, декор из выступающих элементов и т.п. - возможности в этом отношении не ограничены.
Но самое важное - речь идет о всесезонной технологии «конструктор с эффективным слоем теплоизоляции», отвечающей всем актуальным нормативным требованиям, прежде всего, по безопасности и энергоэффективности. Высокий потенциал внедрения современных железобетонных панелей с интегрированным влаго-биостойким утеплителем обусловлен высокой теплотехнической однородностью создаваемого контура здания и значительным уменьшением веса одной плиты. Для достижения требуемых значений термического сопротивления конструкции для г. Москвы в ЖБ панелях необходимо применение ватных утеплителей толщиной 150 мм и плотностью не менее 90 кг/м 3 . Этот утеплитель легко заменяется на ПЕНОПЛЭКС ® толщиной 120 мм и плотностью 25 кг/м 3 . А теперь подсчитайте, насколько легче станет конструкция!
Со времен бурного развития классического панельного домостроения (1960-70-е годы) в нашей стране совершило эволюционный скачок математическое моделирование и возможности его реализации с помощью компьютерных технологий. Современные расчетные программы позволяют проектировать более разнообразные панели, предполагающие множество вариантов планировки этажей. Компьютерные программы нового поколения дают возможность высококачественных расчетов стыковых соединений строительных конструкций в панельных домах. Большие возможности качественного проектирования и строительства панельных домов дает сегодня BIM-моделирование, которое сопровождает дом на всех стадиях его жизненного цикла: от разработки архитектурной концепции до ввода в строй и последующей эксплуатации.
Передовые технологии позволяют успешно бороться с недостатками самого бетона. Качественным скачком в этом отношении стали технологии утепления ЖБ-панелей, иными словами - создание трехслойных стеновых железобетонных панелей. С 2017 года действует модифицированный международный стандарт ГОСТ 31310-2015 «Панели стеновые трехслойные железобетонные с эффективным утеплителем. Общие технические условия». Эти строительные конструкции состоят из внешнего и внутреннего слоев из железобетона, между которыми находится слой из эффективной теплоизоляции. Общие требования к теплоизоляционному слою определяются пунктом 6.3 данного норматива, технические требования - пунктом 7.7.
В настоящее время на многих заводах железобетонных изделий освоено применение высокоэффективной теплоизоляции ПЕНОПЛЭКС ® из экструзионного пенополистирола в панельном домостроении. Компания «ПЕНОПЛЭКС СПб» совершенствует технологии применения материала, разрабатывает технические решения по использованию своей продукции в трехслойных утепленных наружных стеновых панелях.
По некоторым данным, в жилищном строительстве доля панельного домостроения составляет до 40%, и улучшение теплозащитных свойств ограждающих конструкций является весьма актуальной задачей.
Железобетонные наружные стеновые панели чаще всего выполняют по однорядной разрезке, т. е. высотой на один этаж и длиной на одну или две комнаты, а по конструктивному исполнению они бывают однослойными, двухслойными и трёхслойными (рис. 3.4 и 3.5). Все стеновые панели снабжаются подъёмными петлями и закладными деталями для крепления одной панели к другой и для связей с другими конструктивными элементами зданий.
а) Однослойные железобетонные наружные стеновые панели
Такие панели изготавливают из лёгкого конструктивно-теплоизоляционного бетона на пористых заполнителях или из автоклавных ячеистых бетонов (рис. 3.5). С наружной стороны однослойные панели покрывают защитно-отделочным слоем из цементного раствора толщиной 20–25 мм или 50–70 мм, а с внутренней стороны – отделочным слоем толщиной 10–15 мм, т. е. такие панели можно условно называть «однослойными». Толщину наружных защитно-отделочных слоёв назначают в зависимости от природно-климатических условий района строительства, и их выполняют из паропроницаемых декоративных растворов или бетонов либо из обычных растворов с последующей окраской. Отделка наружного фасадного слоя может также выполняться керамическими, стеклянными плитками или тонкими плитками из пиленого камня либо дроблёными каменными материалами.
Рис. 3.4. Наружные железобетонные одно-, двух- и трёхслойные стеновые панели:
а – однослойная; б – двухслойная; в – трёхслойная; 1 – лёгкий конструктивно-теплоизоляционный бетон; 2 – наружный защитно-отделочный слой; 3 – конструктивный бетон; 4 – эффективный утеплитель
Рис. 3.5. Составные элементы поперечных сечений наружных железобетонныхстеновых панелей: а – с наружным защитно-отделочным слоем; б – с наружным защитно-отделочным и внутренним отделочным слоями; в – из ячеистого бетона; г – двухслойная с внутренним несущим слоем; д – трёхслойная с жёсткими связями между бетонными слоями; е – трёхслойная с гибкими связями между слоями;1 – конструктивно-теплоизоляционный или ячеистый бетон; 2 – наружный защитно-отделочный слой; 3 – внут-ренний отделочный слой; 4 – наружный и внутренний несущие слои; 5 – лёгкий теплоизоляционный бетон; 6 – арматура; 7 и 8 – элементы гибкой связи из антикоррозионной стали; 9 – эффективный утеплитель;δ – толщина утепляющего слоя
Однослойные панели армируют по контуру сварным каркасом из сеток, а над оконными проёмами – сварным пространственным каркасом. Для исключения раскрытия трещин в углах проёмов снаружи укладывают перекрёстные стержни или Г-образные сетки (рис. 3.6).
Однослойные панели из автоклавных ячеистых бетонов не могут изготавливаться размером по высоте на всю этажную стену и из них выполняют стены с линейной ленточной разрезкой. Арматура таких панелей защищается от коррозии путём покрытия антикоррозионным составом.
Рис. 3.6. Схема армирования однослойной легкобетонной панели наружной стены:
1 – каркас перемычки; 2 – подъёмная петля; 3 – арматурный каркас; 4 – Г-образная арматурная сетка в фасадном слое
Из-за высокой паропроницаемости лёгких бетонов и в связи с этим возможностью образования конденсата водяных паров внутри однослойных панелей и его замерзания при низкой температуре наружного воздуха, такие панели целесообразно применять для зданий с невысокой относительной влажностью внутреннего воздуха (не более 60 %). Толщина однослойных панелей 240–320 мм, но не более 400 мм.
б) Двухслойные железобетонные наружные стеновые панели
Двухслойные стеновые панели состоят из внутреннего несущего слоя, выполненного из тяжёлого или лёгкого конструктивного бетона, и наружного утепляющего слоя из конструктивно-теплоизоляционного лёгкого бетона. Толщина внутреннего несущего слоя не менее 100 мм, а толщина наружного утепляющего слоя определяется расчётом на теплозащиту. Снаружи двухслойные стеновые панели имеют защитно-отделочный слой из цементного раствора толщиной 20–25 мм с такой отделкой, как и в однослойных панелях.
Так как внутренний несущий слой из плотного бетона в двухслойных панелях имеет низкую паропроницаемость, то такие панели могут применяться в зданиях с высокой относительной влажностью внутреннего воздуха. Армирование двухслойных стеновых панелей выполняют аналогично однослойным панелям, т. е. арматурный каркас размещают в несущем и утепляющем бетонных слоях, но рабочую арматуру перемычек располагают в несущем бетонном слое. Общая толщина двухслойных стеновых панелей не более 400 мм (рис 3.7).
в) Трёхслойные железобетонные наружные стеновые панели
Трёхслойные наружные стеновые панели состоят из внутреннего и наружного слоёв, выполненных из тяжёлого или плотного лёгкого конструктивного бетона, между которыми укладывают утепляющий слой из эффективного теплоизоляционного материала. Толщина утепляющего слоя определяются расчётом на теплозащиту, а толщины внутреннего и наружного бетонных слоёв зависят от конструктивного решения стеновой панели и величины воспринимаемых нагрузок.
Внутренний слой панелей армируют пространственным каркасом, а наружный слой – арматурной сеткой. В зависимости от конструктивного исполнения трёхслойные стеновые панели бывают с гибкими или жёсткими связями между внутренним и наружным бетонными слоями (рис. 3.5 и 3.8). Гибкими связями служат металлические стержни в виде вертикальных подвесок и горизонтальных подкосов, соединяющих арматурный каркас внутреннего слоя и арматурную сетку наружного слоя стеновой панели, т. е. их крепят сваркой или привязывают к пространственному арматурному каркасу внутреннего слоя и арматурной сетке наружного слоя. Металлические стержни гибких связей выполняют из коррозионностойкой стали или они имеют антикоррозионное покрытие в зоне утеплителя.
Гибкие связи обеспечивают независимую работу бетонных слоёв стеновой панели и исключают температурные усилия между слоями. Наружный слой в панелях с гибкими связями выполняет ограждающие функции и его толщина должна быть не менее 50 мм. Толщина внутреннего слоя в трёхслойных панелях с гибкими связями в несущих и самонесущих стеновых панелях – не менее 80 мм, а в ненесущих панелях – не менее 65 мм.
Рис 3.7. Двухслойная бетонная панель наружной стены: 1 и 2 – закладные детали для крепления радиаторов отопления; 3 – подъёмные петли; 4 – арматурный каркас; 5 – внутренний несущий слой; 6 – наружный защитно-отделочный слой; 7 – слив; 8 – подоконная доска; 9 – легкобетонный теплоизоляционный слой;Н – высота этажа;В – длина панели;h – толщина панели;δ – толщина теплоизоляционного слоя
В трёхслойных стеновых панелях с жёсткими связями внутренний и наружный бетонные слои соединяются с помощью вертикальных и горизонтальных бетонных армированных рёбер. Жёсткие связи обеспечивают совместную статическую работу бетонных слоёв стеновых панелей и защищают соединительные арматурные стержни от коррозии. Соединительные арматурные стержни располагают в бетонных связевых рёбрах и их прикрепляют сваркой или привязывают к арматурному каркасу внутреннего слоя и арматурной сетке наружного слоя.
Недостаток от устройства жёстких связей в наружных стеновых панелях – это сквозные теплопроводные включения, образуемые рёбрами, что может приводить к выпадению конденсата на внутренней поверхности стен. Для уменьшения влияния теплопроводности рёбер на температуру внутренней поверхности стен их выполняют толщиной не более 40 мм и желательно из лёгкого бетона, а внутренний бетонный слой утолщают до 80–120 мм. Толщина наружного слоя не менее 50 мм. Наружная отделка трёхслойных стеновых панелей выполняется также как и одно- и двухслойных. Во всех панелях наружных стен закладные детали для крепления к другим конструктивным элементам размещают в несущем слое.
Рис. 3.8. Трёхслойные бетонные панели наружных стен и связи их бетонных слоёв:
а – схема расположения гибких связей; б – то же жёстких связей: 1 – подвеска; 2 – распорка; 3 – подкос; 4 – ребро из бетона внешних слоёв; 5 – ребро из лёгкого бетона; 6 – внутренний бетонный слой; 7 – наружный бетонный слой; 8 – арматурный каркас внутреннего слоя; 9 – арматурная сетка наружного слоя; 10 – арматура рёбер; 11 – эффективный утеплитель
Трехслойные наружные стеновые панели KROHN являются современным материалом, который широко востребован в Москве и других регионах России как в капительном строительстве, так и в реконструкции зданий.
Благодаря применению этих сэндвич-панелей получается энергоэффективная конструкция стены с качественным несущим элементом, выполненным в заводских условиях. Данный материал не требует дополнительной отделки, поэтому он может применяться для строительства разных видов помещений.
Когда оправдано использование трехслойных наружных стеновых панелей?
Поскольку монтаж трехслойных наружных стеновых панелей осуществляется очень быстро, использовать этот материал можно для сооружения мелких построек в частном хозяйстве. Сегодня из панелей KROHN строят гаражи для личных авто, хозяйственные блоки, ограждающие конструкции и т.д.
Технические характеристики сэндвич-панелей позволяют применять их для строительства автомоек, ангаров, складов, супермаркетов. При этом главной особенностью данного процесса будет высокая оперативность выполнения работ, практичность готовых стен (легко моются, не требуют покраски и т.д.) и надежная теплоизоляция.
Строительство из звукоизоляционных сэндвич-панелей KROHN
Расширение инфраструктуры автомагистралей выдвигает особые требования к гражданскому строительству. Применяемые материалы должны обеспечивать качественную звукоизоляцию помещений. С этой задачей легко справляется трехслойная панель KROHN. Стены, построенные из наших «сэндвичей», эффективно подавляют шумы (индекс изоляции от 35 дБ на 50 мм панели).
С учетом всех эксплуатационных (тепло- и звукоизоляционных) показателей материала сегодня из него осуществляется строительство холодильных и морозильных камер, объектов пищевой промышленности, общественного питания, сельскохозяйственных сооружений, административных зданий и т.д. Благодаря трехслойным наружным стеновым панелям на объектах резко снижается энергопотребление и, как следствие, падают расходы на отопление.
Технические характеристики сэндвич-панелей KROHN PIR:
Современные трехслойные стеновые панели с утеплителем PIR, выпускаемые под брендом KROHN, предназначены в том числе для строительства стен на объектах различного назначения. За счет наличия качественного утеплителя внутри панели данный стройматериал отличается отличными теплоизоляционными характеристиками. Но не менее важным преимуществом является легкость сборки объекта из сэндвич-панелей.
Трехслойные стеновые панели с утеплителем PIR
Группа компаний КРОН реализует в Москве стеновые сэндвич-панели PIR. Они могут быть разной толщины (от 30 до 220 мм), иметь различный тип профиля (зиговка, полосы, микропрофилирование, без оребрения) и любой цвет по шкале RAL.
Для обеспечения идеальных стыковых соединений при монтаже трехслойных стеновых панелей с утеплителем в процессе производства используется надежный замок «шип-паз» или лабиринтное соединение «двойной шип-паз». За счет этого повышается устойчивость конструкции и исключается возможность образования «мостиков холода».
Преимущества конструкции сэндвич-панелей
Технические характеристики сэндвич-панелей KROHN PIR:
Железобетонные наружные стеновые панели чаще всего выполняют по однорядной разрезке, т. е. высотой на один этаж и длиной на одну или две комнаты, а по конструктивному исполнению они бывают однослойными, двухслойными и трёхслойными (рис. 3.4 и 3.5). Все стеновые панели снабжаются подъёмными петлями и закладными деталями для крепления одной панели к другой и для связей с другими конструктивными элементами зданий.
а) Однослойные железобетонные наружные стеновые панели
Такие панели изготавливают из лёгкого конструктивно-теплоизоляционного бетона на пористых заполнителях или из автоклавных ячеистых бетонов (рис. 3.5). С наружной стороны однослойные панели покрывают защитно-отделочным слоем из цементного раствора толщиной 20–25 мм или 50–70 мм, а с внутренней стороны – отделочным слоем толщиной 10–15 мм, т. е. такие панели можно условно называть «однослойными». Толщину наружных защитно-отделочных слоёв назначают в зависимости от природно-климатических условий района строительства, и их выполняют из паропроницаемых декоративных растворов или бетонов либо из обычных растворов с последующей окраской. Отделка наружного фасадного слоя может также выполняться керамическими, стеклянными плитками или тонкими плитками из пиленого камня либо дроблёными каменными материалами.
Рис. 3.4. Наружные железобетонные одно-, двух- и трёхслойные стеновые панели:
а – однослойная; б – двухслойная; в – трёхслойная; 1 – лёгкий конструктивно-теплоизоляционный бетон; 2 – наружный защитно-отделочный слой; 3 – конструктивный бетон; 4 – эффективный утеплитель
Рис. 3.5. Составные элементы поперечных сечений наружных железобетонныхстеновых панелей: а – с наружным защитно-отделочным слоем; б – с наружным защитно-отделочным и внутренним отделочным слоями; в – из ячеистого бетона; г – двухслойная с внутренним несущим слоем; д – трёхслойная с жёсткими связями между бетонными слоями; е – трёхслойная с гибкими связями между слоями;1 – конструктивно-теплоизоляционный или ячеистый бетон; 2 – наружный защитно-отделочный слой; 3 – внут-ренний отделочный слой; 4 – наружный и внутренний несущие слои; 5 – лёгкий теплоизоляционный бетон; 6 – арматура; 7 и 8 – элементы гибкой связи из антикоррозионной стали; 9 – эффективный утеплитель;δ – толщина утепляющего слоя
Однослойные панели армируют по контуру сварным каркасом из сеток, а над оконными проёмами – сварным пространственным каркасом. Для исключения раскрытия трещин в углах проёмов снаружи укладывают перекрёстные стержни или Г-образные сетки (рис. 3.6).
Однослойные панели из автоклавных ячеистых бетонов не могут изготавливаться размером по высоте на всю этажную стену и из них выполняют стены с линейной ленточной разрезкой. Арматура таких панелей защищается от коррозии путём покрытия антикоррозионным составом.
Рис. 3.6. Схема армирования однослойной легкобетонной панели наружной стены:
1 – каркас перемычки; 2 – подъёмная петля; 3 – арматурный каркас; 4 – Г-образная арматурная сетка в фасадном слое
Из-за высокой паропроницаемости лёгких бетонов и в связи с этим возможностью образования конденсата водяных паров внутри однослойных панелей и его замерзания при низкой температуре наружного воздуха, такие панели целесообразно применять для зданий с невысокой относительной влажностью внутреннего воздуха (не более 60 %). Толщина однослойных панелей 240–320 мм, но не более 400 мм.
б) Двухслойные железобетонные наружные стеновые панели
Двухслойные стеновые панели состоят из внутреннего несущего слоя, выполненного из тяжёлого или лёгкого конструктивного бетона, и наружного утепляющего слоя из конструктивно-теплоизоляционного лёгкого бетона. Толщина внутреннего несущего слоя не менее 100 мм, а толщина наружного утепляющего слоя определяется расчётом на теплозащиту. Снаружи двухслойные стеновые панели имеют защитно-отделочный слой из цементного раствора толщиной 20–25 мм с такой отделкой, как и в однослойных панелях.
Так как внутренний несущий слой из плотного бетона в двухслойных панелях имеет низкую паропроницаемость, то такие панели могут применяться в зданиях с высокой относительной влажностью внутреннего воздуха. Армирование двухслойных стеновых панелей выполняют аналогично однослойным панелям, т. е. арматурный каркас размещают в несущем и утепляющем бетонных слоях, но рабочую арматуру перемычек располагают в несущем бетонном слое. Общая толщина двухслойных стеновых панелей не более 400 мм (рис 3.7).
в) Трёхслойные железобетонные наружные стеновые панели
Трёхслойные наружные стеновые панели состоят из внутреннего и наружного слоёв, выполненных из тяжёлого или плотного лёгкого конструктивного бетона, между которыми укладывают утепляющий слой из эффективного теплоизоляционного материала. Толщина утепляющего слоя определяются расчётом на теплозащиту, а толщины внутреннего и наружного бетонных слоёв зависят от конструктивного решения стеновой панели и величины воспринимаемых нагрузок.
Внутренний слой панелей армируют пространственным каркасом, а наружный слой – арматурной сеткой. В зависимости от конструктивного исполнения трёхслойные стеновые панели бывают с гибкими или жёсткими связями между внутренним и наружным бетонными слоями (рис. 3.5 и 3.8). Гибкими связями служат металлические стержни в виде вертикальных подвесок и горизонтальных подкосов, соединяющих арматурный каркас внутреннего слоя и арматурную сетку наружного слоя стеновой панели, т. е. их крепят сваркой или привязывают к пространственному арматурному каркасу внутреннего слоя и арматурной сетке наружного слоя. Металлические стержни гибких связей выполняют из коррозионностойкой стали или они имеют антикоррозионное покрытие в зоне утеплителя.
Гибкие связи обеспечивают независимую работу бетонных слоёв стеновой панели и исключают температурные усилия между слоями. Наружный слой в панелях с гибкими связями выполняет ограждающие функции и его толщина должна быть не менее 50 мм. Толщина внутреннего слоя в трёхслойных панелях с гибкими связями в несущих и самонесущих стеновых панелях – не менее 80 мм, а в ненесущих панелях – не менее 65 мм.
Рис 3.7. Двухслойная бетонная панель наружной стены: 1 и 2 – закладные детали для крепления радиаторов отопления; 3 – подъёмные петли; 4 – арматурный каркас; 5 – внутренний несущий слой; 6 – наружный защитно-отделочный слой; 7 – слив; 8 – подоконная доска; 9 – легкобетонный теплоизоляционный слой;Н – высота этажа;В – длина панели;h – толщина панели;δ – толщина теплоизоляционного слоя
В трёхслойных стеновых панелях с жёсткими связями внутренний и наружный бетонные слои соединяются с помощью вертикальных и горизонтальных бетонных армированных рёбер. Жёсткие связи обеспечивают совместную статическую работу бетонных слоёв стеновых панелей и защищают соединительные арматурные стержни от коррозии. Соединительные арматурные стержни располагают в бетонных связевых рёбрах и их прикрепляют сваркой или привязывают к арматурному каркасу внутреннего слоя и арматурной сетке наружного слоя.
Недостаток от устройства жёстких связей в наружных стеновых панелях – это сквозные теплопроводные включения, образуемые рёбрами, что может приводить к выпадению конденсата на внутренней поверхности стен. Для уменьшения влияния теплопроводности рёбер на температуру внутренней поверхности стен их выполняют толщиной не более 40 мм и желательно из лёгкого бетона, а внутренний бетонный слой утолщают до 80–120 мм. Толщина наружного слоя не менее 50 мм. Наружная отделка трёхслойных стеновых панелей выполняется также как и одно- и двухслойных. Во всех панелях наружных стен закладные детали для крепления к другим конструктивным элементам размещают в несущем слое.
Рис. 3.8. Трёхслойные бетонные панели наружных стен и связи их бетонных слоёв:
а – схема расположения гибких связей; б – то же жёстких связей: 1 – подвеска; 2 – распорка; 3 – подкос; 4 – ребро из бетона внешних слоёв; 5 – ребро из лёгкого бетона; 6 – внутренний бетонный слой; 7 – наружный бетонный слой; 8 – арматурный каркас внутреннего слоя; 9 – арматурная сетка наружного слоя; 10 – арматура рёбер; 11 – эффективный утеплитель