Теплоизоляция: назначение и виды
Энергосбережение — важная составляющая при строительстве любого здания. Как показывает практика, в обычном многоэтажном доме теплопотери могут составлять до 40%, ведь многие материалы не способны сохранить и удержать температуру. Теплоизоляция — это эффективный способ обеспечить микроклимат внутри помещения, шумоизоляцию, а также уменьшить общую массу конструкции. Кроме того, она способна сокращать расходы владельцев сооружений на отопление, как следствие снижается выброс продуктов горения и улучшается экологическая обстановка.
Разнообразие выбора
Теплоизоляционные материалы классифицируют по нескольким признакам:
- структура: волокнистые, ячеистые, композитные, зернистые;
- назначение: промышленные и бытовые;
- форма выпуска: сыпучие, рулонные, напыляемые, листовые, штучные;
- материал: натуральные и синтетические;
- тип сырья: органические, неорганические, смешанные.
Каждый вид утеплителя имеет свою технологию монтажа и сферу применения, которые зависят от свойств и состава материала. К примеру, для волокнистых необходима гидроизоляция, сыпучие используются на горизонтальных поверхностях, а если у конструкции сложная геометрическая форма, проще утеплитель напылять или монтировать штучные изделия.
Сейчас можно приобрести теплоизоляционные материалы предотвращающего типа. Они отличаются низкими проводящими свойствами, а также уменьшают расход тепла благодаря уменьшению инфракрасного излучения.
Неорганические утеплители
В производстве неорганических теплоизоляторов применяются шлак, асбест, горные породы и стекло. В результате их переработки получают: стекло и минвату, пеностекло, керамику, легкий бетон, в основе которого лежат вермикулит или вспученный перлит.
Материал выпускается в форме плит, матов, рулонов или сыпучим.
Стекловата
Производится из того же материала, что и стекло. Эта разновидность ваты отличается более толстыми и длинными волокнами, повышенной прочностью и упругостью. Она отлично поглощает любые звуки, пожаробезопасна и не подвержена химическому воздействию. Нагреваясь, не выделяет вредных веществ.
Стекловата отличается:
- плотностью до 130 килограммов на метр кубический;
- устойчивостью к воздействию высоких температур (до 450 градусов);
- низкой гигроскопичностью;
- высокой коррозийной стойкостью.
У материала коэффициент теплопроводности колеблется в пределах 0,03-0,052 ватта на метр на Кельвин.
Керамическая вата
В основе материала лежит окись кремния, циркония или алюминия. Для изготовления используется метод раздува или центрифуга.
Керамическая вата отличается:
- Температурной стойкостью свыше 1000 градусов. Нагреваясь более 100 градусов становится отличным электроизолятором.
- Плотностью менее 350 килограммов на метр кубический.
- Коэффициентом теплопроводности 0,13-0,16 ватт на метр на Кельвин при +600 градусов.
Керамическая вата более устойчива к высокой температуре даже чем минеральная. Она не подвержена воздействию агрессивных химических веществ и не деформируется.
Минеральная вата
Минвата бывает шлаковой и каменной. Первая получается из материалов, остающихся вследствие литья цветных и черных металлов. В основе второй лежат горные породы, такие как: базальт, доломит, диабаз, известняк и прочие.
Чтобы связать основу применяется компонент в основе которого лежат фенол или карбамид. Первый меньше боится влаги, поэтому чаще используется при строительстве.
Минеральная вата отличается:
- Нулевой горючестью. Кроме того, она способна противодействовать распространению огня, из-за чего используется как эффективное противопожарное средство.
- Повышенной химической пассивностью и низкой гигроскопичностью.
- Высоким шумопоглощением. Минеральная вата — это практичная звукоизоляция.
- Крайне низкой усадкой. Даже спустя многие годы минеральная вата не изменяет своих размеров. Благодаря этому удается избежать мостиков холода при строительстве.
У минеральной ваты есть один недостаток — это высокая паропроницаемость. При использовании этого материала необходимо укладывать пароизоляционный слой.
Органическая теплоизоляция
Материал отличается высокой пожаробезопасностью, не промокает и не подвержен воздействию биологически активных веществ. Подходит для поверхностей, не нагревающихся выше 150 градусов Цельсия. Органическая теплоизоляция размещается в виде внутреннего слоя. К примеру, оштукатуренные фасады или тройные панели.
Производится из сырья с естественным происхождением. Например, отходы от деревообрабатывающего производства или сельского хозяйства. В их составе также содержатся цемент и некоторые виды пластика.
Пено-поливинилхлоридный утеплитель
В составе материала поливинилхлоридные смолы. ППВХ приобретает пенистую структуру после поризации. Он является универсальным теплоизолятором, ведь поливинилхлорид может быть, как мягким, так и твердым. Производят ППВХ утеплители для каждого вида работ: стеновые, кровельные, фасадные, напольные, для входных дверей.
Пенополиуретановый утеплитель
Основа материала полиэфир с добавление воды, дизоцианата и эмульгаторов. В химическую реакцию они вступают благодаря воздействию катализатора. В результате получается совершенно новое вещество, отличающееся отменным уровнем шумопоглощения, химической пассивностью, а также неспособностью поглощать влагу.
Материал отличается:
- Коэффициентом теплопроводности в пределах 0,019-0,028 ватт на метр на Кельвин. Это одно из лучших значений среди всех изоляционных материалов.
- Плотностью 40-80 килограммов на метр кубический. Если показатель равен 50 и более, ППУ обретает влагостойкость.
Пенополиуретановый утеплитель наносится методом напыления, подходит для потолков сложной конструкции и стен.
Пенополистирол
ППС или пенопласт состоит из воздуха на 98%. 2% — это полистирол, получаемый из нефтепродуктов. Также в составе материала присутствует незначительное количество модификаторов. Как правило, это антипирены.
Отличительными особенностями ППС являются:
- высокие гидроизоляционные свойства;
- повышенная коррозийная устойчивость;
- коэффициент теплопроводности в пределах 0,037-0,042 ватта на метр на Кельвин;
- высокая сопротивляемость микрофлоре и биоагентам.
У материала низкая горючесть. Он самостоятельно затухает, а при возгорании выделят в 7 раз меньше тепловой энергии чем древесина.
Древесноволокнистая изоляционная плита
Состав древесноволокнистой изоляционной плиты схож с ДСП, однако в его основе используются обрезки стеблей кукурузы или соломы, либо древесные отходы, старая бумага и так далее. Материал связывают синтетические смолы, разбавленные антисептиками, антипиренами и гидрофибизирующими веществами.
ДВИП отличается:
- плотностью до 250 килограмм на метр кубический;
- пределом прочности на изгиб до 12 мегапаскалей.
Коэффициент теплопроводности древесноволокнистой изоляционной плиты менее 0,07 ватт на метр на Кельвин.
Пеноизол (мипора)
Мипора получается в результате взбивания водной эмульсии мочевиноформальдегидной смолы. Чтобы избежать хрупкости материала, в сырье добавляется глицерин. Чтобы получить пену в состав вводятся добытые из нефти сульфокислоты. Чтобы масса затвердела, необходим катализатор. В его качестве выступает органическая кислота.
Мипора подается в виде блоков или крошки. Если материал жидкий, его предварительно необходимо залить в специальные полости, где он затвердевает при комнатной температуре.
Пеноизол отличается:
- Коэффициентом теплопроводности в пределах 0,03 ватта на метр на Кельвин.
- Плотностью до 20 килограмм на метр кубический. Если сравнивать с пробкой, то он меньше примерно в 10 раз.
- Температурой возгорания свыше 500 градусов. Если показатель ниже, то материал не горит, а обугливается.
Среди минусов минипоры можно отметить повышенное поглощение жидкости и подверженность воздействию агрессивных химических веществ.
Вспененный полиэтилен
Производится путем добавления к полиэтиленовой основе пенообразующего вещества. В результате получается материал, имеющий внутри многочисленные мелкие поры. У него отменные пароизоляционные свойства.
Материал отличается:
- плотностью 25-50 килограммов на метр кубический;
- температурным диапазоном применения от -40 до +100 градусов;
- низким влагопоглощением;
- высокой биологической и химической пассивностью.
Кроме того, вспененный полиэтилен хорошо защищает сооружение от воздействия внешних шумов.
Фибролит
Материал производится из тонкой древесной стружки с добавлением цемента или магнезиального компонента. Фибролит выпускают в форме плит, которые не подвержены биологически и химически агрессивным воздействиям. Отлично защищает от влаги и шума. Подойдет и для изоляции бассейнов.
К основным характеристикам материала относят высокую огнестойкость, плотность в пределах 300-500 килограммов на метр кубический, а также коэффициент теплопроводности 0,08-0,1 ватт на метр на Кельвин.
Сотопласт
Название материала исходит из его формы в виде шестигранных ячеек. Наполнитель сотопластового утеплителя — это углеродные, целлюлозные, стеклянные, органические волокна или специальная ткань, которые покрываются пленкой. Чтобы связать между собой материал, используется фенольная или эпоксидная термоактивная смола. Внешние стороны панелей — это тонкие слоистые листы из пластика.
Характеристики материала могут быть разными. На них влияет сырье, из которого он изготовлен, количество смолы, а также размеры ячеек.
Эковата
Производится их материалов, остающихся в результате бумажно-картонного производства. В ход идут гофрированный картон, газеты, журналы, бракованные книги и так далее. Если использовать макулатуру, качество эковаты становится несколько хуже. Она будет неоднородной, разносортной и быстро подвергаться загрязнению.
Эковата отличается:
- Высокой звукоизоляцией. Всего 1,5 сантиметра материала способны поглотить шум до 9 децибел.
- Повышенной теплоизоляцией. Но тут есть и один минус — постепенно эковата истончается и утрачивает до 20% от своего первоначального объема.
- Высоким впитыванием влаги. Она способна поглотить 9-15% от своего объема.
Огромное преимущество эковаты в том, что ее можно укладывать способом сплошного напыления. В результате нет швов, а, следовательно, повышаются и все теплоизоляционные характеристики.
Утеплитель из древесностружечных плит
ДСП состоит из мелкой стружки, которая занимает 9/10 всего объема материала. Скреплена она синтетическими смолами, антипреном, гидрофобизатором и антисептическим веществом.
Материал отличается:
- плотностью 500-1000 килограмм на метр кубический;
- пределом прочности на изгиб 10-25 мегапаскалей и растягивания 0,2-0,5 мегапаскалей;
- влажностью 5-12%.
ДСП способен впитывать жидкости в объемах 5-30%.
Арболитовый утеплитель
В составе материала стружка, мелкие опилки, нарезанный камыш или солома. В основу обязательно входят химические добавки (растворимое стекло, сернокислый глинозем и хлористый кальций) и цемент. Получившийся состав обязательно обрабатывается минерализатором.
Арболитовый утеплитель характеризуется:
- плотностью 500-700 килограмм на метр кубический;
- пределом прочности на изгиб 0,4-1 мегапаскаля;
- пределом прочности на сжатие 0,5-3,5 мегапаскаля.
Кроме того, его коэффициент теплопроводности равен 0,08-0,12 ватт на метр на Кельвин.
Смешанная теплоизоляция
Этот вид утеплителей производят из асбестовой смести с добавлением слюды, доломита, перлита или диатомита. Чтобы связать основу, используются минеральные составляющие. Изначально материал выглядит как жидкое тесто. Его наносят на нужные плоскости и ожидают полного высыхания. Также из теплоизоляции смешанного типа производят скорлупы и плиты.
Материал отличается термостойкостью и выдерживает температуру до 900 градусов. У него есть также одна особенность — это способность впитывать влагу. Поэтому при строительстве обязательно используется гидроизоляция. Теплопроводность материала свыше 0,2 ватта на метр на Кельвин.
Отражающая теплоизоляция
Это так называемая рефлекторная изоляция, которая замедляет движение тепла. Любой стройматериал способен как поглощать его, так и впоследствии излучать. Все теплопотери возникают преимущественно вследствие выхода инфракрасных лучей, пронизывающих даже материалы с низкой проводимостью.
К примеру, серебро, очищенный полированный алюминий и золото способны отражать до 99% тепла. Если их взять и создать вокруг барьер из полиэтилена, получается отличный теплоизолятор, который также будет обладать пониженной паропроводностью. Такие материалы зачастую применяются для утепления саун и бань.
Сегодня используются отражающие утеплители в виде одно- или двуслойного полированного алюминия и вспененного полиэтилена. Материал отличается ощутимым эффектом при своей толщине в 1-2,5 сантиметра.
На что обращать внимание при выборе
Чтобы сократить потери тепла, улучшить звукоизоляцию сооружения и снизить расходы на отопление, необходимо ориентироваться на:
- Вес утепляющего слоя. Он не должен значительно утяжелять конструкцию.
- Теплоизоляционные свойства. Прежде чем приобрести материал, изучите его технические характеристики.
- Жесткость и способность сохранить свою форму под воздействием нагрузки. Утеплители бывают мягкими, полужесткими и жесткими.
- Паропроницаемость, которая обеспечивает циркуляцию воздуха и препятствует образованию конденсата. При наружном утеплении этот показатель должен быть минимальным, при внутреннем максимальным.
- Экологичность и срок эксплуатации. Качественный материал не оказывает негативного влияния на здоровье человека и окружающую среду. Способен выполнять свою функцию свыше 20 лет.
- Горючесть, ведь для деревянных конструкций чем показатель выше, тем лучше.
Прежде чем приобрести теплоизоляцию, нужно учесть то, куда она будет монтироваться.
- Для кровли важно, чтобы длина рулонного утеплителя была достаточной для ската. Толщина должна быть больше, чем для отделки стен. Не забывайте про использование мембран под слой теплоизоляции. Так вы защитите материал от влаги и продлите срок его полезного использования.
- Для стен важно учесть множество параметров. Через них теряется до 40% тепла, поэтому правильно выбранный материал способен снизить стоимость эксплуатации жилья и размер оплаты за коммунальные услуги.
- Для фундамента важно учесть, что утеплитель будет регулярно подвергаться воздействию влаги и механическим нагрузкам. Лучше всего подойдут различные марки экструзионного пенополистирола, выпускающегося в виде прочных плит. Они способны сохранить целостность фундамента, но тут также важно использовать гидроизоляцию.
- Для пола используются разные виды утеплителей. Так, например, в деревянном доме лучше применять стекловату и базальтовые материалы. Они отличаются экологичностью, эффективностью и негорючестью. Для теплого пола стоит применять ЭПС, который рассеивает тепло и способствует повышению эффективности системы отопления. Под стяжку важно учесть прочность материала. Тут будет уместен базальтовый утеплитель повышенной прочности или экструзионный пенополистирол. Для пола по грунту стоит учесть почвенную влагу и устойчивость материала к нагрузкам.
Используйте качественные теплоизолирующие материалы. Их цена зависит от технологии изготовления, используемого сырья, а также производителя. Нередко совершая покупку, мы ориентируемся не га назначение материала, а на его стоимость. В результате получаем слабый теплоизоляционный эффект и увеличение затрат на отопление. Кроме того, существует такой минус как это риск разрушения конструкции из-за ее неправильного утепления.
Еще одна часто встречающаяся ошибка — это покупка дешевого материала от неизвестных производителей. Зачастую их производят из некачественного сырья, что ухудшает физические и механические характеристика, а также способно повлиять на состояние здоровья человека.
Важно перед приобретением проверить сертификаты качества и гарантии от завода-изготовителя. Иначе вы рискуете тем, что спустя всего лишь несколько лет придется делать ремонт заново. Как следствие — значительное увеличение расходов не только на коммунальные услуги, но и на содержание строения.
Помните! От качества теплоизоляции зависит комфорт и возможное сокращение затрат на отопление зимой и кондиционирование в жаркое время года. Главная задача теплоизоляции — создать комфортную микросреду в помещении.
Промышленные виды и типы фундаментов
Прочность и надежность любого сооружения зависит от надежности фундамента и грунтового основания.
Стоимость фундамента в затратах на строительство сооружения составляет от 7 до 15%. Но при строительстве на местности со сложным рельефом, сильно обводненных почвах, с применением укрепления грунта, стен и так далее, стоимость может взлетать до 40%. Поэтому крайне важно подходить к выбору фундамента обдуманно и взвешенно.
От чего зависит выбор фундамента
Фундамент– это подземная часть здания или сооружения, воспринимающая нагрузку от надземной части и передающая ее на грунтовое основание. Фундамент состоит из следующих элементов:
- Обрез – верхняя плоскость фундамента, на которой располагаются наземные части здания.
- Подошва- нижняя плоскость, соприкасающаяся с грунтовым основанием
Состояние грунтов
Грунты– это геологические породы, залегающие в верхних слоях земли. Состоят из твердых частиц- зерен, разной размерности, по- другому- «скелета грунта», и пустот, заполненных атмосферным воздухом или частично водой.
Основанием называется толща грунта, непосредственно принимающая нагрузку от фундамента здания или сооружения.
Основания, способные воспринимать нагрузку без предварительного усиления грунтов, называют естественным. Основания, которые могут принимать нагрузку только после проведения мероприятий по усилению грунтов, называются искусственными.
В следствии давления, передаваемого зданием, грунты под фундаментом испытывают значительные сжимающие усилия. Под действием этих нагрузок грунты равномерно уплотняются. Такие равномерные деформации называют осадкой, которые вызывают осадку фундамента.
Неравномерные деформации грунта, происходят в результате уплотнения и коренного изменения структуры грунта под воздействием внешних нагрузок, либо собственной массы, или других факторов. Например, замачивания просадочного грунта, подтаивания участков льда в грунте, называют просадкой. Такие деформации могут вызвать повороты фундаментов, вплоть до разрушения. Просадки основания недопустимы.
Для того, чтобы деформации не оказали опасных воздействий на работающие под нагрузкой конструкции, не повлияли на условия эксплуатации, установлены предельные величины деформации основания и напряжения в грунте, возникающих под подошвой фундамента. Ширина и глубина напрягаемой зоны значительно превосходит ширину основания фундамента. Но на глубине равной шестикратной ширине подошвы фундамента грунт уже не испытывает напряжений.
Если грунты-основания, в пределах сжимаемой толщи, не обладают необходимой несущей способностью, например, насыпные грунты, торфяники, рыхлые песчаные и суглинистые грунты с большим содержанием органических осадков, то их искусственно укрепляют или применяют фундаменты, передающие нагрузки на нижележащие прочные грунтовые основания.
При проектировании промышленных фундаментов обязательно учитываются предельные состояния грунтов по двум группам:
- Несущей способности
- Деформации
Глубина заложения фундамента
На показатель глубины заложения строительного основания влияют факторы:
- Эксплуатационное назначение строения
- Архитектурные особенности сооружения
- Нагрузки: статические и динамические
- Уровень и состояние грунтовых вод
- Глубина заложения коммуникаций и фундаментов соседних строительных конструкций
- Характер грунтов
- Уровень промерзания почвы
- Рельеф местности строительной площадки
Какие существуют нагрузки на фундамент
При расчете параметров основания будущего здания максимально учитываются всевозможные нагрузки. Нагрузки на фундамент делят на постоянные и переменные.
Постоянные нагрузки:
- Вес строительных материалов для возведения стен, материалы окон и дверей
- Вес перекрытий.
- Кровля.
- Лестничные марши
- Вентиляционное и санитарно- техническое оборудование
- Станки, подъемные механизмы и другое стационарное оборудование
Переменные нагрузки:
- Ветровая нагрузка.
- Нагрузка снежного покрова.
- Динамические нагрузки от прилегающих автомобильных дорог, аэропортов, соседних промышленных зданий.
- Вес людей работающих, проживающих и обслуживающих здание.
- Вес мебели, мобильного оборудования.
Требования к фундаментам
К строительным основаниям предъявляются те же, либо более строгие требования, что и к возводимым на них строениям. Поэтому срок службы фундамента не может быть менее срока эксплуатации здания или сооружения.
- Прочность.
- Устойчивость на опрокидывание и скольжение в плоскости подошвы.
- Инертность к воздействию агрессивных грунтовых вод.
- Стойкость к климатическим факторам таким как морозостойкость, пучению грунтов при замерзании.
- Соответствие по долговечности сроку службы здания.
- Экономичность.
- Индустриальность – это возможность производства конструктивных элементов промышленным способом.
Исходя из вышеперечисленных требований выстраиваются принципы проектирования строительных оснований, а именно:
- Расчет фундаментов строений производится по предельным состояниям независимо от вида и типа строительного основания, опираясь на данные геолого-инженерных изысканий.
- Учет взаимодействия всей системы - грунт, строительное основание и надфундаментные несущие сооружения: стены, балки, перекрытия.
- Всесторонний подход при отборе типа фундамента: оценка работы грунтов на основе инженерно-геологических условий на строительной площадке; степени реакции несущей конструкции здания или сооружения на неравномерные деформации грунта.
Проектирование фундаментов
Проектировать строительные основания должны специалисты высокого профессионального уровня. Цена ошибки, допущенной при проектировании, может быть очень высока. К проектированию фундамента следует приступать только тогда, когда на руках имеются все вводные данные: результаты инженерно- геологических исследований, подробный проект надфундаментной части здания или сооружения. Приведенные факторы указывают на сложность выполнения проектирования оснований и фундаментов. Поэтому бывает трудно однозначно решить с выбором рационального типа фундамента, не приняв во внимание несколько возможных, конкурирующих вариантов. Окончательное решение следует принимать на основе технико-экономического сравнения рассматриваемых вариантов оснований и фундаментов. При этом необходимо учитывать финансовые затраты на подготовительные работы, проектировку и строительство; долговечность конструкции, материалоемкость, индустриальность изготовления, трудоемкость, возможность проведения работ в холодное время года. Важно учесть момент сохранения естественной структуры грунтов основания во время производства земляных работ.
Вариантное проектирование оснований и фундаментов рекомендуется выполнять в такой последовательности:
- Наметить возможные, конкурирующие варианты оснований и фундаментов с учетом инженерно-геологических условий строительной площадки, конструктивных особенностей здания или сооружения и действующих нагрузок.
- Рассчитать выбранные варианты оснований и фундаментов в стадии технического проекта, отобрав наиболее нагруженные фундаменты.
- Провести технико-экономическое сравнение вариантов и выбрать из них наиболее рациональный.
Классификация фундаментов
Фундаменты классифицируют по признакам.
По форме в плане:
- Ленточные
- Столбчатые
- Сплошные (плитные)
- Свайные
По виду материала:
- Бетонные
- Железобетонные
- Бутовые
- Бутобетонные
- Кирпичные
- Деревянные
По характеру работы под нагрузкой
- Жесткие. Такие фундаменты испытывают преимущественно сжатие, и в которых не возникает деформации изгиба. Производятся из природного камня и цементного раствора. Например, бутобетон или бетон.
- Гибкие. Работающие как на сжатие, так и на изгиб. В строительстве подобных фундаментов применяют железобетон.
По способу производства:
- Сборные
- Монолитные
По глубине заложения
- Мелкого заложения. Как правило, это до двух метров, но выше точки промерзания грунта
- Глубокого заложения. Ниже точки промерзания грунта.
Виды и типы фундаментов
Ленточные
Применяют на сухих, прочных грунтах. Ленточные фундаменты могут быть как сплошными, так и прерывистым. В разрезе могут представлять собой прямоугольник, трапециевидную форму, либо ступенчатую конструкцию.
- Сборные. Состоят из железобетонных блоков, блоков-плит, фундаментно-стеновых блоков. Блоки- плиты или блоки-подушки выпускаются прямоугольной или трапециевидной формы. Укладываются на тщательно утрамбованную песчаную подготовку толщиной 100 мм. В целях сокращения расхода бетона и снижения массы фундамента применяют пустотелые блоки с узкими сквозными или широкими замкнутыми пустотами. Размеры блоков подушек принимают: по ширине от одного до трех метров; по длине от 1,2 до 3 метров; по высоте 0,3 метра и 0,5 метра
- Монолитные. Представляет собой армированную бетонную конструкцию, проложенную под несущими и ограждающими стенами здания. Может быть выполнен как с мелким заглублением, так и с заглублением ниже уровня промерзания почвы. Позволяет, как и сборный ленточный фундамент, предусмотреть в проекте сооружения подвальные помещения и цокольный этаж.
Все типы ленточных фундаментов подлежат обязательной защите от дождевых и талых вод. С этой целью по периметру наружных стен делают отмостку из асфальта или бетона или сборных железобетонных плит. Ширина отмостки должна быть не менее 0,5 метра, с уклоном от здания 2-3%. Однако, в любых грунтах содержится капиллярная влага. Влага проникает в тело фундамента и поднимается к зоне сопряжения с элементами надземной части строения. Чтобы не допустить поступление влаги на границе фундамента со стенами устраивают гидроизоляцию.
За неправильным осуществлением работ по устройству гидроизоляции и отведению внешних вод неминуемо кроется разрушение фундамента. Увеличение влажности станет причиной вымывания раствора из соединительных швов, отслоения штукатурки, коррозии арматурного каркаса.
Столбчатые фундаменты
Устраиваются в тех случаях, когда нагрузка от здания вызывает давление на грунт меньше нормативного (малоэтажное промышленное строительство), либо под колонны. Бывают сборными и монолитными. Под зданиями с несущими стенами столбчатый фундамент располагают под углами, под простенками и через 3-5 метров на глухих участках стен. По фундаменту прокладывают балки из сборного или монолитного железобетона.
Столбчатые фундаменты применяют для отдельно устанавливаемых столбов, колонн при строительстве, как одноэтажных, так и многоэтажных промышленных и гражданских зданий. Колонный каркас опирают на железобетонные блоки стаканного типа или блок- стакан.
Монолитный столбчатый фундамент представляет собой ступенчатую конструкцию с подколонником и стаканом для установки колонн. Высота ступени составляет 0,3 или 0,45м. Подколонники устанавливают на плиту по цементно-песчаному слою. Высота блок-стакана 1,5 и 1,8 метра до 4,2 метра с градацией через 0,6 метра. Размеры подошв в плане составляют от 1,5 на 1,5 метра до 6,6 на 7,2 с модулем 0,3 метра.
Сплошные фундаменты
При очень слабых грунтах и значительных нагрузках в строительстве применяют сплошные фундаменты или иначе- плитные. Они представляют собой сплошную железобетонную плиту под всей площадью здания. Имеют плоскую или ребристую конструкцию. Применяется в строительстве сооружений без подвалов и цокольных этажей. Плитный фундамент отличается высокой надежностью. Поэтому может применяться на любых видах грунтов. Экономически неоправданно использование плитного фундамента на местности с большим уклоном. Устройство плитного фундамента является затратным, так как подразумевает значительный объем земляных работ и использования большого количества строительных материалов. Конструктивно плитный фундамент представляет из себя многослойную структуру.
- Работы по обустройству сплошного фундамента начинают с выборки слоя почвы и подготовки котлована.
- Площадь котлована утрамбовывают. Затем кладется песчаная или гравийно-песчаная подушка. Она служит для гашения вибраций, отведения грунтовых вод, противодействует пучению.
- Прокладывают геотекстиль для армирования и противодействию заиливания подушки. В зависимости от толщины подушки геотекстиль можно прокладывать между слоями, для улучшения армировки.
- Для выравнивания основы проводят бетонную подготовку жидким раствором. Таким образом выравнивается горизонтальный уровень, что необходимо для правильной установки железобетонного каркаса и улучшается гидроизоляция.
- Гидроизоляция. Гидроизоляционные материалы предотвращают капиллярный подсос влаги
- Железобетонный армирующий каркас. Представляет собой взаимосвязанную конструкцию из арматуры. Каркас предотвращает растрескивание бетона и обеспечивает высокую стойкость к деформациям.
- Бетонный массив. Толщина его зависит от расчетных характеристик здания.
Дополнительно, в зависимости от характера грунтов может монтироваться дренажная система и выполняться утепление для противодействия промерзанию почвы.
Свайные фундаменты
Свайным называют фундамент, в котором для передачи нагрузки от сооружения на грунт используется свая. Он состоит из свай и объединяющей их жесткой связи- ростверка, либо плиты- перекрытия. В соответствии с этим свайные фундаменты бывают:
- Ростверковые
- Безростверковые
Сваи располагают под зданием по аналогии со столбчатым фундаментом, но с меньшим шагом, который определяют расчетом.
Свайные фундаменты применяют там, где необходимо передать значительные нагрузки на слабые водонасыщенные грунты. Когда производство большого объема земляных работ для устройства основания под другие виды фундамента технически невыполнимо или экономически нецелесообразно.
В зависимости от нагрузок, действующих на фундамент, сваи могут располагаться:
- По одной. Под отдельной опорой.
- Рядами под стеновыми конструкциями
- Кустами. Под колоннами.
- Свайными полями. Под строениями малой площади со значительными нагрузками.
По виду материала сваи выпускают:
- Бетонные.
- Железобетонные.
- Стальные
По способу изготовления и погружения в грунт сваи делят на:
- Забивные. Погружают методом забивки, вдавливания, вибрации и ввинчивания
- Набивные. Относятся к группе монолитных. Их устраивают непосредственно в грунте из бетона или железобетона, с помощью специальных обсадных труб, которые погружаются в предварительно сформированную скважину. Применяют такой тип фундамента при больших нагрузках. Диаметр сваи может достигать 1000 миллиметров, а глубина заложения 20 метров и более.
По характеру работы в грунте сваи делятся на два типа:
- Висячие. Не достигают плотного грунта. Принимаемую нагрузку передают за счет сил трения между их боковой поверхностью и грунтом.
- Сваи-стойки. Такие сваи проходят через слабый грунт и нижним концом опираются на прочное основание, передавая на него всю нагрузку от строения.
Отличие фундамента промышленного от частного
Основное отличие промышленных фундаментов, в том числе и фундаментов гражданского многоэтажного строительства, от фундаментов частного малоэтажного строительства заключается в том, что промышленные объекты производят значительно большую нагрузку на строительное основание. Промышленные фундаменты многоэтажных зданий часто испытывают нагрузки не только на сжатие, но и на растяжение, скручивание, смещение. Поэтому промышленные фундаменты отличаются большей прочностью, массивностью, более высокими требованиями к материалам, и дороговизной.
Теплоизоляция
Одной из важнейших задач, которую приходится решать при возведении зданий и сооружений, признается применение эффективной термозащиты. Появление новых теплоизоляционных материалов решило массу проблем энергоэффективности строений. Массовое использование утеплителей позволило оптимизировать расходы на строительство, увеличить срок эксплуатации зданий, улучшить микробиологические показатели, помогло формировать и поддерживать благоприятный микроклимат внутри помещений здания.
До середины двадцатого века теплоизоляция применялась в строительстве не повсеместно. Поэтому, чтобы температурный режим в здании был комфортным для работы и проживания людей, приходилось возводить дома и сооружения с толстыми стенами и массивными перекрытиями. Например, дома «сталинской» застройки. При таком типе строительства многоэтажных зданий нагрузка на фундамент была колоссальной. Основание дома проектировалось с учетом громадных напряжений и использованием больших затрат стройматериалов. В результате постройка требовала больших финансовых вложений. На смену мастодонтам «сталинской» архитектуры пришли «хрущевки». На Втором Всесоюзном съезде строителей Н.С. Хрущев резко раскритиковал существующие концепции в строительстве и назвал расточительством существующие методы. И курс был взят на железобетонные конструкции. Такие дома имели низкую энергоэффективность, плохо отводили водяные пары, формировали внутри неблагоприятный микроклимат. Стены, углы часто покрывались плесенью и собирался конденсат. Перестройка экономики страны на рыночные рельсы внесла существенные изменения в технологию строительства. Застройщик стал задумываться об уменьшении затрат на материалы путем облегчения фундамента, стен и кровли, но без снижения показателей теплопотерь. Решить эту задачу помогает использование теплоизоляции.
Классификация теплоизоляционных материалов
К современным теплоизоляционным материалам предъявляют жесткие требования. Теплоизоляция дома должна быть энергоэффективной, легкой, экологичной, обеспечивать звукоизоляцию и паро- проницаемость, не быть гигроскопичной и горючей. Теплоизоляцию классифицируют по нескольким признакам.
По принципу действия:
- Отражающая. Действие выстроено на отражении инфракрасных лучей от поверхности изоляции обратно в помещение.
- Предотвращающая. Предотвращает изменение температуры, как холода, так и тепла, благодаря низкой теплопроводности.
По назначению:
- Промышленная. Применяется для тепловой изоляции промышленного оборудования: фильтров, емкостей, термонагруженных объектов
- Строительная. Используется для тепловой изоляции и снижения теплопотерь при строительстве зданий и сооружений, в том числе частного строительства.
- Трубная. Предназначена для снижения теплообмена между внешней средой и инженерными коммуникациями. Бывает «горячего» применения, когда температура носителя в системе выше температуры окружающего воздуха; «холодного» - температура носителя ниже температуры окружающего воздуха.
По материалу изготовления:
- Органические. Производят из органического сырья природного происхождения: древесины, торфа, сельскохозяйственных отходов и тому подобного; и сырья, полученного в результате органического химического синтеза: пенополистирол, пенополиуретан, поливинилхлорид и другие. Недостатком теплоизоляции из природных материалов служит влагопроницаемость, склонность к разложению, горючесть.
- Минеральные. Неорганические теплоизоляционные материалы изготавливают из расплавов шлаков- отходов металлургической промышленности, и некоторых геологических пород. К минеральным утеплителям относят минеральную вату, стекловолокно, вспененное стекло, обработанный перлит, ячеистый бетон.
- Смешанные или композиционные. К ним относят различные смеси на основе асбеста, перлита, вермикулита.
По внешнему виду теплоизоляция бывает:
- Шнуровая, рулонная: жгуты, маты, шнуры.
- Штучная: блоки, полые цилиндры, кирпичи, сегменты, маты, плиты.
- Сыпучая: перлит, вермикулит.
- Рыхлая: все виды ваты.
По структуре:
- Ячеистые. Пенобетон, пенопласт, пеностекло, вспененный полиэтилен и другие.
- Волокнистые. Стекловата, все виды минеральной ваты.
- Зернистые. Перлитовый песок, вермикулит.
По жесткости:
- Мягкие.
- Жесткие.
- Полужесткие.
- Повышенной жесткости.
По теплопроводности классифицируют на три класса:
- А- малой теплопроводности.
- Б- средней теплопроводности.
- В- повышенная теплопроводность.
По степени горючести:
- Сгораемая
- Несгораемая
- Трудносгораемая
- Трудновоспламеняющаяся
Основные характеристики теплоизоляции
Чтобы ответить на вопросы, для каких целей подходит тот или иной утеплитель и как сориентироваться в многообразии предлагаемых материалов, необходимо знать и понимать на какие характеристики следует обратить внимание при выборе.
Коэффициент теплопроводности - показатель способности материала передавать энергию от более нагретого участка к более холодному. Чем ниже этот показатель, тем лучшими теплоизоляционными свойствами обладает утеплитель. На теплопроводность влияют плотность материала, расположение и количество пустот, а также паропроницаемость и влагопоглощение. От теплопроводности зависит термическое сопротивление здания или сооружения. То есть насколько хорошо строение сохраняет тепло зимой и комфортную температуру летом.
Паропроницаемость - возможность водяного пара в результате диффузии проникать в толщу строительной конструкции с более нагретой стороны в менее нагретую до выравнивания парциального давления. К показателю паропроницаемости косвенно привязана важная строительная характеристика - точка росы. Это точка в строительной конструкции, в которой осуществляется переход влаги из газообразного состояния в жидкое- конденсация. Точка росы поддается расчету при проектировании. Желательно, чтобы точка росы находилась в толще несущей стены или в паронепроницаемом утеплителе. Конденсат в волокнистых утеплителях, обладающих хорошей паропроницаемостью противопоказан, так, как ведет к накоплению влаги и снижению изолирующих свойств.
Гигроскопичность или влагопоглощение- способность материала впитывать влагу и удерживать ее. Чем выше этот показатель, тем быстрее теплоизолятор утрачивает свои теплоизоляционные качества.
Плотность – это масса вещества в определенном объеме. Чем ниже плотность, тем легче материал и тем меньше нагрузка на возводимую конструкцию.
Экологичность. Показатель экологичности очень важен для сохранения здоровья. Утеплитель не должен вызывать аллергии, оказывать воздействия на кожу, дыхательные пути.
Огнестойкость. Способность материала выдерживать воздействие высокой температуры и пламени без потери своих свойств. Рассчитывается в минутах.
Прочность - реакция материала на различные виды деформации без потери и ухудшения его целостности и заданных свойств.
Назначение теплоизоляционных материалов
Какую теплоизоляцию выбрать зависит от конкретных целей утепления. В строительстве разделяют теплоизоляцию кровли, перекрытий, стен, внутренних перегородок, фундамента.
Капитальные стены утепляют снаружи, для защиты от промерзания и влаги. Если стена из кирпича или бетона для утепления отлично подходят пенополистирольные плиты или по-другому, экструзионный пенополистирол. 5 см. такого утеплителя приравниваются по теплопроводности к 70 см. кирпича. Этот утеплитель имеет очень низкий коэффициент теплопроводности, негигроскопичен, обладает низкой паропроницаемостью и высокой прочностью на сжатие. Все это делает его долговечным. Срок его службы обуславливается сроком эксплуатации здания. Прост и удобен в монтаже. Экологичность подтверждена сертификатами и санитарно-эпидемиологическими заключениями.
Получают материал смешиванием гранул полистирола при повышенной температуре и давлении, с введением вспенивающего агента, и последующим выдавливанием из экструдера.
Предшественником экструдированного пенополистирола выступает пенопласт. Производятся материалы из одного и того же сырья, но по разным технологиям. Экструдированный пенополистирол выигрывает у пенопласта по показателям прочности, влаго- и- паропроницаемости.
Деревянные стены из бруса утепляют «дышащими» утеплителями. К ним относят минеральные ваты на основе базальтового утеплителя – «каменная вата», стекловолокна- «стекловата»
Каменная вата производится путем плавления камня при температуре 1500 0С. В результате этого получается подобие вулканической лавы, которую при помощи центробежной силы и резкого охлаждения превращают в волокна будущего утеплителя. Для получения каменной ваты подходят не все камни. В качестве сырья используют изверженные горные породы габро-базальтовой группы, отличающейся своей высокой прочностью. Каменная вата характеризуется повышенной огнестойкостью, низкой теплопроводностью. 5см. каменноватной плиты приравнивается по теплопроводности к 15 см стены из бруса, 80 см. стены из полнотелого кирпича или 2 м. железобетона. Выпускают каменную вату в виде мягких, жестких плит, матов и формованных изделий.
Стекловата производится по схожей технологии, но сырьем служат отходы стекольной промышленности. Стекловата имеет отличные показатели по теплопроводности. Но не лишена недостатков. Как и все виды минеральных ват склонна к накоплению влаги. При монтаже требуется обязательная защита кожи и органов дыхания от стеклопыли.
Минеральные ваты необходимо защищать от водяного пара пароизоляционной мембраной, проводящей пары влаги только в одну сторону. Очень важно не перепутать сторону, которая должна быть обращена к утеплителю.
Бывают ситуации, когда внешнее утепление невозможно. Тогда прибегают к внутренней теплоизоляции. Выполняя работы, необходимо строго придерживаться правил по внутреннему теплоизолированию помещений, чтобы не навредить элементам строительной конструкции и исключить негативное воздействие на микроклимат и воздухообмен. В противоположность наружному утеплению, где допускается использование паропроницаемого утеплителя, при внутреннем необходимо исключить попадание паров влаги в теплоизолирующий материал. Для этого используют паронепроницаемый утеплитель или монтируют сплошную пароизоляционную защиту. Допускается использование минеральных ват, пенополиуретана, графитового пенополистирола- пенопласт, с вкраплениями гранул, окрашенных графитовой краской. Графитовая краска хорошо отражает тепловое излучение. Внутреннее утепление невозможно без качественной вентиляции. Отсутствие вентиляции неизбежно приведет к повышению влажности в помещении, образованию конденсата, развитию плесени.
Методика теплорасчетов внутреннего и наружного утепления приведены в СП23-101-204 «Проектирование тепловой защиты зданий».
Перегородки, деревянные перекрытия. В качестве утеплителя перекрытий хорошо подходят стекловата и минеральная плита, вспененный полиэтилен, эковата, жидкий утеплитель.
Эковата- рыхлое целлюлозное волокно, изготавливаемое из макулатуры с добавками из антисептиков и антипиренов. Структура материала позволяет применить механический метод утепления. При утеплении кровли, перекрытий, стен в каркасных домах эковата подается с помощью выдувных машин по шлангу в каркасную конструкцию между стропил или стоек стен за пленку. При этом волокна утеплителя поступают в самые труднодоступные полости и зазоры, образуя непрерывный и бесшовный теплоизоляционный контур. Поверхности утепленные эковатой «дышат» подобно деревянным, что способствует поддержанию микроклимата. Благодаря добавкам из антисептиков и антипиренов, теплоизолятор относится к группе долговечных и трудновоспламеняемых материалов, не подвержен гниению и воздействию грызунов и насекомых.
К жидким утеплителям относят пенополиуретан и термокраски. Оба вида наносятся на поверхность напылением. Пенополиуретан при застывании образует пористую структуру. Дает отличное сцепление с поверхностью, позволяет изолировать труднодоступные места. Имеет низкий коэффициент теплопроводности. Но в крупных объемах строительства требуется применение специального оборудования, и квалифицированного персонала, что влияет на стоимость работ. Срок службы пенополиуретана более 40 лет.
Термокраски выпускают на акриловой или водной основе. В качестве наполнителя выступают частицы вспененного стекла, перлит, керамические микросферы, стекловолокно. Отличается от других видов утеплителя минимальной толщиной слоя. Слой толщиной в 1миллиметр термокраски обеспечивает термическую защиту как пятисантиметровый слой пенопласта. Может наноситься на внешние и внутренние поверхности, обеспечивать термозащиту в местах со сложной геометрией. Но имеет существенный недостаток – это цена.
Перечисленные материалы, за исключением термокраски, дополнительно играют роль шумоизоляции в помещении и снижают шумовую нагрузку на 40-50 Дб.
Фундаменты. Теплоизоляция фундамента необходима для предотвращения его промерзания, противодействию пучению грунтов и обеспечению лучшей гидроизоляции. Лучше всего на эту роль подходит экструдированный пенополистирол или напыляемый пенополиуретан. При чем плитный фундамент может быть утеплен только в процессе возведения. Последующий монтаж утеплителя не принесет должного эффекта. Чтобы избежать промерзания грунта и его пучения, вокруг дома создают отмостку с прослойкой теплоизоляционного материала.
Как правильно выбрать теплоизоляцию
При всем широком богатстве выбора на рынке теплоизоляционных материалов, существуют строгие критерии выбора теплоизоляции. Материал и толщину теплоизоляции определяют при помощи теплотехнического расчета. Утеплитель следует использовать строго по назначению. Если материал предназначен для фундамента, значит для фундамента, для утепления стен снаружи – значит именно таким образом применять материал. Необходимо учитывать требуется ли гидро- и- пароизоляция при утеплении и заранее продумать эти моменты. При производстве работ по утеплению важно знать, что изолировать от внешних температурных воздействий необходимо всю площадь поверхностей. Помимо утепления стен, уделяют особое внимание чердачным перекрытиям, так как через них теряется наибольшая часть тепла. Обязательно следует утеплять сложные геометрические поверхности и выступающие за утеплитель элементы. Иначе будут образовываться мостики холода, которые значительно снижают эффект утепления. Швы в неволокнистых теплоизоляторах таких, как, например, пенополистирол, должны герметизироваться монтажной пеной.
Таким образом нельзя сказать однозначно точно: какой утеплитель лучше. К данному вопросу нужно подходить взвешенно и расчетливо. В каждом отдельном случае будет задействован конкретный вид теплоизоляции или комбинация теплоизоляционных материалов.