Информационное моделирование
Процессы, приходящие в окружающем мире, настолько сложны и многогранны, что для их изучения используется метод информационного моделирования. С помощью создания моделей появляется возможность представить реальность в упрощенном виде. Удобнее всего вести ее формирование с помощью компьютера. В результате появляется реальный образ объекта, позволяющий понять основные его свойства и использовать информацию для решения конкретной задачи. Построение и использования моделей ведется практически во всех социальных и естественных науках.
Назначение информационного моделирования
С помощью моделирования ведется познание окружающего мира путем создания заместителей исследуемых объектов, которые получили название моделей существующих прототипов или оригиналов. Примером могут служить имена реальных людей, манекены человеческие фигур, макеты действующих самолетов, парков или мостов. Сюда же можно отнести глобусы или карты.
Все выпускаемые модели не могут полностью отразить характеристики оригинала и только указывают на часть его свойств. Примером является модель автомобиля без двигателя и остальных агрегатов. При этом некоторые объекты сразу могут отражать несколько оригиналов, предоставляя информацию о присутствующих у них свойствах. Мяч можно сравнить с планетой, указывая, что она круглая. Если рассмотреть глобус, то здесь появляется информация о расположении материков.
Наиболее качественной моделью считается та, которая с максимальной полнотой отражает признаки объекта. При этом полностью охарактеризовать свой прототип не может ни одна модель. Однако часто этого и не требуется. При создании модели самолета, которая предназначается для коллекции, главным является воспроизведение его внешнего вида, а не летных характеристик.
При изготовлении модели необходимо заранее знать предъявляемые к ней требования, и какие признаки оригинала она должна отражать. Исходя из этих условий, модели бывают двух видов:
- Натурная или материальная. К ним относятся макеты или муляжи, которые являются уменьшенными копиями воспроизводимого объекта. В данном случае идет обычное копирование внешних признаков оригинала. При этом копии могут иметь разные размеры отличные от прототипа. Хорошим примером является модель солнечной системы, которая во много раз меньше реальных параметров объекта.
- Информационная. Сюда относится словесное описание, схема, чертеж или формула. В данном случае ведется предоставление набора признаков об объекте с содержанием всей необходимой информации.
Предназначения моделей состоят в следующем:
- Представление масштабных будущих проектов. Сюда может относиться план застройки жилого сектора или архитектурные особенности отдельного помещения.
- Показ сложнодоступной информации. Это касается макетов в биологическом кабинете.
- Проверка работы создаваемых в будущем агрегатов. Модель самолета проверяется в аэродинамической трубе с целью выявления всех недостатков на стадии проектирования.
- Для точного прогнозирования. Снимки, полученные из космоса, дают представление о перемещении воздушных масс.
- С целью получения необходимой информации. Наглядным примером является места указания движения поездов или автобусов.
Разновидности информационных моделей
Информационные модели отражают свойства объекта в определенной форме. По способу представления они делятся на виды:
- Образные. Такие модели несут в себе информацию об объекте с помощью зрительных образов. Это могут быть рисунки или фотографии, расположенные на носителе информации. Классическими примерами являются бумага с нанесенным на нее изображением, фотографии или спутниковые снимки. Образные модели широко используются в учебных заведениях. Здесь они присутствуют в учебниках или как иллюстрации на плакатах
- Знаковые. Выглядят в виде формул, текста или написанной на определенном языке программы.
- Смешанные. В таких моделях присутствуют как образные, так и знаковые элементы. Сюда относятся географические карты, различные диаграммы или графики.
Информационные модели широко применяются при разработке чертежей для строительных и механических конструкций, а также при формировании электронных схем.
Графические модели
С помощью графического моделирования есть возможность представить объект в виде различного вида изображений. К ним относятся:
- Схема. Это графическое изображение объекта, выполненного с помощью условных линий. В результате появляется информация о структуре системы, ее внешнем виде и данные о некоторых характерных признаках. При этом она носит ограниченный характер, поскольку схема не обладает рельефностью. Если речь идет о блок-схемах, то их задача состоит в предоставлении алгоритма определенных действий для решения проблемы.
- Карта. Здесь идет описание местности в виде ее моделирования. Карта выглядит как уменьшенное изображение участка поверхности Земли разной по размеру территории. В результате появляется наглядная информация о рельефе местности, расположении населенных пунктов, проложенных автомагистралях и расстояний между объектами.
- Чертеж. Это нанесенный на бумагу в уменьшенном виде объект. Особенность проекта заключается в том, что он ведется методом проецирования детали в определенном масштабе. Для предоставления более полной информации в чертеже присутствуют размерные линии с нанесенными числами и текст. Их созданием занимаются проектировщики, которые работают в конструкторских бюро.
- График. Сюда включаются диаграммы, содержащие статистические данные об исследуемом явлении. График представляет собой разного вида линии, отражающие тенденцию развития процессов, их рост или падение.
На бумагу можно наносить объемные изображения узлов и деталей. Это значительно облегчает восприятие модели предмета.
Математические модели
Любые процессы можно описать с помощью математической символики. Сюда относятся разной сложности уравнения или любые типы неравенств. Существенную помощь в создании математических моделей оказало появление ЭВМ. С использованием электронно-вычислительной техники появилась возможность не только убыстрить расчеты, но и значительно их углубить. Это дало мощный толчок для формирования таких видов моделей, которых раньше невозможно было создать на практике.
Компьютерное математическое моделирование проводится в 7 этапов:
- Первый. Определяются цели моделирования, и ведется понимание структуры будущего объекта, а также взаимодействия его с окружающей средой. Определяется способ управления процессом на основании существующих целей и прогнозирование будущих последствий такого воздействия.
- Второй. Определяется степень важности входных параметров, которые разделяются по рангам.
- Третий. Ведется непосредственно разработка математической модели на основании имеющейся абстрактной формулировки.
- Четвертый. Подыскивается наиболее удобный способ исследования построенной модели. Оптимальным вариантом является численный метод, который хорошо поддается программированию.
- Пятый. Отлаживается разработанная программа.
- Шестой. Готовая программа тестируется на основании заранее известного результата. Если проверка проходит успешно, программа запускается в работу.
- Седьмой. Начинается непосредственно эксперимент и если точность полученных результатов не соответствует ожидаемым реальным процессам, модель отправляется на доработку.
Основным преимуществом математических моделей является универсальность, поскольку их можно использовать на разных явлениях, а иногда даже на целом классе.
Моделирование глобальных процессов
Во время моделирования процессов, проходящих в отдельно взятых науках, решаются локальные задачи. При этом перед человечеством стоит цель получения информации о ближайшем своем будущем. Здесь рассматривается не политическая и экономическая ситуация в отдельных государствах, а развитие человечества в целом.
Такая необходимость заключается в том, что из-за непродолжительности жизни человека, изменения, которые наблюдаются в мире, малозаметны. На развитие человечества и планеты влияет огромное количество проходящих процессов, которые взаимосвязаны между собой, но конечные результаты их деятельности предсказать невозможно. Человеческому уму не под силу решить такую проблему и только с помощью компьютерного моделирования можно спрогнозировать итог взаимодействия глобальных факторов на ближайший период и сделать относительно верный прогноз.
Возможные трудности
Причиной нестабильности могут стать следующие факторы:
- Увеличение численности населения. По статистике количество человек на Земле удваивается через каждые 40 лет. Это приводит к истощению источников, поддерживающих существование населения.
- Уменьшение природных ресурсов. Связано это с высокими темпами развития промышленного производства. К ним относятся полезные ископаемые и источники чистой воды.
- Повышенный процент в воздухе соединений углерода диоксида. Происходит это из-за уменьшения количества лесов на планете, поскольку их вырубка ведется в неконтролируемом порядке.
- Глобальное потепление на Земле. Причиной является неправильное хозяйствование человечества.
Трудности ведения отслеживания проблем состоят в том, что все происходящие на Земле процессы необходимо рассматривать в комплексе. С одной стороны рост производства относится к положительному фактору. Однако он за собой тянет негативные последствия в виде загрязнению почвы и атмосферы, а также повышенному расходу невозобновляемых энергоресурсов. Увеличение численности людей позволяет развивать нашу планету, но это влечёт за собой ухудшение состояния атмосферы.
Чтобы хорошо понимать и прогнозировать будущее развитие человечества, возникает потребность в моделировании всех процессов.
Соблюдение правил
В результате моделирования появляется возможность избежать будущих катастроф. Для этого необходимо соблюдать следующие правила:
- В мире существуют возобновляемые ресурсы, к которым относятся вода, лес или рыба. Необходимо их расходовать так, чтобы они успевали восстанавливаться.
- К невозобновляемым ресурсам относятся различные виды руд, нефть или уголь. В процессе их потребления необходимо соблюдать меру, чтобы постепенно осуществлялся переход на потребление возобновляемых ресурсов, таких как солнечная энергия, или ветер. При организации научного подхода после исчезновения невозобновляемых видов природных источников произойдет плавный переход к использованию энергии от новых ресурсов.
- Загрязнение природы должно вестись такими темпами, чтобы она успевала очищаться. С этой целью на промышленных предприятиях обязательно требуется устанавливать очистительное оборудование.
Для охвата всех глобальных процессов ведется их моделирование, которое известно под названием WORLD. Полученные данные дают возможность наметить пути развития человечества для достижения благополучия и стабильности.
Современное строительное моделирование
Проектирование строительных объектов осуществляется с помощью цифрового моделирования. Обеспечивается это применением технологии BIM. Ее эффективность дает возможность существенно сэкономить финансовые и временные затраты. Такая технология позволяет создавать модели для ведения строительства объектов любой сложности, к которым относятся тоннели, мосты, высотные дома и скоростные трассы. BIM напоминает 3D моделирование с расширенной базой данных.
При создании модели 3D-объекта используются компоненты, загруженные в электронную базу. Сюда включаются стоимость используемых материалов, их физико-механические характеристики, данные инженерных изысканий. В том случае, когда параметры изменяются, программой в схему автоматически вводятся поправки.
С помощью моделирования BIM обеспечивается возможность архитекторам, проектировщикам, дизайнерам, коллективное ведение работы. Все вносимое ими данные тут же распределяются программой в нужные ячейки. Создание такой модели выражается в следующих преимуществах:
- комплексный расчет всех характеристик строительного объекта;
- устранение ошибок, которые возможны на стадии проектирования;
- выявление отклонений в заложенной технологии при ведении строительных работ;
- полная синхронизация всего процесса;
Любая задумка заказчика перед началом возведения объекта за счет использования системы моделирования предварительно просматриваются на экране. Это позволяет устранить все недопонимания между участниками проекта еще на стадии его разработки.
Функционирование модели BIM осуществляется на всех этапах:
- Проектирование. Сначала создается непосредственно 3D-модель. Это все подробные чертежи, спецификации и расчеты. Затем данные заносятся в программу, и после обработки формируется список предстоящих работ. Кроме того, на этой стадии с помощью компьютера проект дополняется такими данными как устройство подъездных путей, площадок для разгрузки и хранении, а также обслуживание спецтехники.
- Строительство. Наличия созданной 3D модели позволяет на этом этапе вести полный контроль возведения объекта. В случае выявления отклонений происходит их фиксации и корректировка. Такая работа ведется всеми участниками: заказчиком, застройщиком, инвестором и контролирующими органами.
- Эксплуатация. Технологии BIM даже после сдачи строительного объекта обладают возможностями контроля состояния строения в последующий период. Обеспечивается это наличием датчиков, подающих необходимую информацию на компьютерное оборудование.
Использование моделирования BIM позволяет сэкономить на постройке объекта до 20% средств. При этом время на его возведение сокращается на 12%, что придает проекту повышенную привлекательность.
Информационное моделирование относится к процедуре формирования и построения моделей различного формата, которые представляют собой хранилища, легко воспринимаемые человеком. Разрабатываются они абсолютно для всех сфер жизни и дают возможность получить данные о наиболее слабых сторонах объекта или текущего процесса, что позволяет принять меры для исправления ситуации.
Теплоизоляция: что нужно знать
Теплоизоляция — элемент конструкции зданий, который помогает уменьшать передачу тепла. Ее применяют для снижения расхода энергии при кондиционировании или отоплении. На рынке представлен широкий ассортимент материалов, предназначенных для изолирования кровли, полов и стен. У каждого вида существуют свои особенности и преимущества.
Типы теплоизоляции
Ориентируясь на вид исходного сырья, теплоизоляцию разделили на три группы:
- органическая;
- смешанная;
- неорганическая.
Прежде чем определиться с выбором, необходимо изучить особенности каждого типа теплоизоляции.
Органическая
Для производства органической теплоизоляции используют растительные и сельскохозяйственные отходы, переработанную неделовую древесину. Например:
- торф;
- эковату, пробковые изделия;
- соломит, камыш;
- арболитовые плиты;
- пенопласт, пористую пластмассу.
У органической теплоизоляции низкая био- и водостойкость. Материал подвержен разложению, поэтому в строительстве используется редко. К недостатку относят низкую огнестойкость. Использовать его разрешается при температуре, не превышающей 90°С. При этом делают конструктивную защиту негорючими материалами, используя трехслойные панели, облицовку стен, оштукатуривание фасадов.
Неорганическая
Характерная особенность неорганических материалов — повышенное водопоглощение и низкие прочностные характеристики. Поэтому в процессе проведения работ теплоизоляция требует специальной методики установки. К неорганическим материалам относят:
- ячеистый бетон, стеклянное волокно;
- минеральную вату;
- пеностекло, вспученный перлит;
- базальтовую вату;
- газобетон.
У материалов волокнистая, пористая структура, в которой содержится большой объем воздуха. Поэтому они обеспечивают отличные звуко- и теплоизоляционные свойства. Основные преимущества — устойчивость к биоразложению и высокой температуре до 900°С, долговечность.
Смешанная
Смешанную теплоизоляцию применяют в качестве монтажной. Производят ее на основе:
- асбеста;
- смеси минерального вяжущего вещества и асбеста.
Исходное сырье обладает консистенцией негустого теста. Смесь наносят на нужное место, затем ждут полного высыхания. Преимущество — высокая термостойкость.
Большое количество пор в структуре материала хорошо впитывает влагу, поэтому в обязательном порядке производят гидроизоляцию. При использовании утеплителя смешанного типа строго соблюдают санитарные нормы, так как асбестовая пыль опасна для людей.
Минеральная вата
Минеральная вата — наиболее распространенный вариант теплоизоляции. Производят ее из минерального сырья: доломита, базальта и других природных ископаемых. Простота изготовления материала обуславливает ее низкую стоимость. К преимуществам относят:
- отличные теплоизолирующие качества;
- морозостойкость, звукоизоляцию;
- плохое впитывание влаги;
- низкую степень горючести, долговечность;
- сохранение заявленных характеристик в течение длительного времени.
Материал не подвержен гниению и «дышит». По плотности бывает трех марок: 75, 125, 100. Для транспортировки сворачивают в рулон, а в качестве упаковки используют синтетическую пленку, пергамин или водонепроницаемую бумагу.
Кроме преимуществ, у материала существует несколько недостатков:
- Во время транспортировки и хранения теплоизоляция уплотняется и комкается. В результате волокна ломаются и становятся мелкодисперсной пылью.
- В строительной конструкции материал требуется защищать от механических воздействий. Поэтому трудозатраты на монтаж увеличиваются.
Перечисленные минусы теплоизоляции нейтрализуют при помощи переработки ее в минераловатное изделие: мат, жесткую плиту, цилиндр.
Пеностекло
Пеностекло — это ячеистый материал, сырьем для создания которого служат сульфат кальция, сода, кварцевый песок или известняк. Также применяют отходы стекла и горных пород с повышенным содержанием щелочей. В качестве газообразователя используют известняк, каменноугольный кокс, мрамор или антрацит.
К преимуществам относят:
- огнестойкость и негорючесть;
- экологическую чистоту;
- химическую устойчивость;
- прочность и долговечность;
- влагонепроницаемость;
- стойкость к ударам и возникновению эрозии;
- быстрое восстановление формы после завершения работ;
- устойчивость к значительным температурным перепадам, поэтому материал используют в регионах с суровым климатом;
- удобство использования (для укладки не требуются опыт и специальные знания).
Материал эффективно применяют в местах, где другие виды теплоизоляции использовать запрещается или неэффективно. Например, в банях, каминах, саунах. Блоки и плиты подходят для внутренней отделки зерно- и овощехранилищ, фундамента, стен снаружи зданий.
Стекловата
Стекловата — это минеральная теплоизоляция с волокнистой структурой. Изготавливают материал из отходов от стекольной продукции. Обладает повышенной прочностью, вибростойкостью и упругостью. Применяют ее повсеместно, благодаря:
- отличной защите от внешнего шума;
- устойчивости к биологическим факторам (материалом не питаются грызуны и другие вредители);
- хорошим теплоизоляционным качествам;
- экологической безопасности и чистоте (стекловата не причиняет вред здоровью людей);
- пожаробезопасности;
- устойчивости к плесени, коррозии и грибкам;
- небольшому весу, который не дает нагрузку на несущие детали конструкции;
- возможности быстрого монтажа;
- низкой стоимости.
Стекловату используют для утепления пола, каркасных перегородок, кровли. Выпускают в форме матов, плит и цилиндров.
В процессе работы необходимо использовать средства защиты: очки, респиратор и перчатки. Связано это с тем, что хрупкие волокна стекловаты легко крошатся и ломаются. При попадании на кожные покровы и слизистые вызывают зуд и жжение.
Свои свойства материал сохраняет максимум 10 лет, затем он «садится» и утрачивает заявленные качества. Кроме того, стекловата обладает гигроскопичностью и быстро поглощает влагу. Чтобы избежать создания влажной среды и гниения, при монтаже используют пароизоляцию перед укладкой и сверху.
Каменная вата
Каменную вату производят из горных пород, которые сначала расплавляют, а затем превращают жидкую массу в волокна. На 99% материал состоит из воздуха. Содержание горной породы в каменной вате — 1%. Применяют повсеместно для утепления стен.
Основные преимущества:
- не горит;
- не подвергается горению;
- длительное время не деформируется;
- материал не впитывает, а отталкивает влагу;
- выдерживает значительные нагрузки;
- препятствует распространению огня, так как плавление наступает только при достижении температуры 1000°С.
К недостаткам относят энергоемкий процесс изготовления. Кроме того, материал требует специальной утилизации.
Каменную вату выпускают в виде рулонов, цилиндров и плит. Они отличаются размером, жесткостью и плотностью. У рулонов незначительная плотность. Листы отлично сжимаются, но хуже защищают конструкцию от действия влаги, поэтому материал с одной стороны фольгируют.
Плиты используют для изоляции стен и потолка. Они обладают достаточно высокой плотностью, которая дает возможность быстро разрезать материал, закреплять его и отделывать, а также устойчивостью к влаге.
При оштукатуривании стены стыки, которые образуются при монтаже, легко скрываются. У некоторых моделей производители делают специальные пазы или гребни, облегчающие процесс укладки. Плиты применяют для утепления вентилируемого фасада, различных типов каркасов и объектов для звукоизоляции.
Перлит
Перлит — это вулканическая порода, увеличивающаяся в несколько раз при нагревании. Материал зарекомендовал себя в качестве насыпного утеплителя, который в стеновых кладках заполняет все пустоты.
Перлит:
- не подвергается процессу гниения;
- устойчив к образованию патогенной флоры и гниению;
- не становится местом жительства муравьев, грызунов и других вредителей;
- обладает огнестойкостью, температура плавления — 1250°С;
- проявляет хорошие звукоизолирующие качества, снижая шум до 20%;
- не поглощает влагу и не проседает;
- утилизируют компостированием, так как он улучшает качество грунта.
Невысокая стоимость перлита сделала его идеальным вариантом для крупномасштабного строительства. При монтаже не требуется применять специальные устройства и оборудование. Во время прокладки в стене кабеля или трубы материал может высыпаться.
Пенопласт
Пенопласт — популярный материал для утепления стен. Благодаря низкой плотности и небольшому весу применяют для реконструкции зданий. Пенопласт уменьшает расход стройматериалов и относится к самым дешевым утеплителям.
Достоинства:
- Низкий коэффициент теплопроводности. Сохраняет тепло в строении, возведенном из любого материала: от кирпича до силикатного блока.
- Водостойкость. Благодаря закрытой структуре ячеек материал плохо впитывает жидкость. Поэтому пенопласт применяют для утепления подвалов и цокольных этажей.
- Высокая шумоизоляция. Воздух, который скрыт в ячейках материала, гасит звуковые волны, передаваемые в пространстве.
- Устойчивость к солевому, щелочному раствору и спиртам водоэмульсионных красок.
- Экологическая безопасность. Материал не выделяет вредные вещества, поэтому полностью безопасен для здоровья людей.
- Прочность. При большой нагрузке не деформируется и качественно распределяет вес.
- Легко режется строительным ножом на части необходимого размера.
- Большой срок эксплуатации. Теплоизоляция сохраняет заявленные характеристики около 50 лет.
Пенопласт относят к горючим материалам, но без прямого контакта с огнем он быстро самостоятельно затухает. При длительном действии с источником тепла свыше 80°С теплоизоляция деформируется и утрачивает заявленные характеристики.
Из-за низкой паропроницаемости в процессе монтажа надо четко соблюдать технологию монтажа, иначе в помещениях создастся парниковый эффект.
Шлаковата
Шлаковату изготавливают из доменного шлака. Материал выпускают в виде гибких листов, удобных для перевозки, и хранят в форме рулонов. Применяют для теплоизоляции стен и межэтажных перекрытий.
К преимуществам относят:
- Низкую стоимость. Материал изготавливают из отходов металлургической отрасли. Кроме того, производство отличается простотой и не требует длительного времени.
- Высокие изоляционные качества.
- Простоту монтажа. Легкость материала дает возможность производить укладку одному человеку. Благодаря гибкости теплоизоляцию быстро монтируют на прямые и изогнутые поверхности. Разрезается шлаковата подручными материалами.
- Звуковые волны задерживаются в структуре материала.
- Биологическую устойчивость. Не вызывает интерес у грызунов и насекомых.
- Длительный срок эксплуатации. При соблюдении правил использования материал сохраняет заявленные характеристики не менее 50 лет. Поэтому монтаж и изоляцию производители рекомендуют доверять специалистам.
У шлаковаты невысокая экологичность, так как в состав входит фенолформальдегидная смола. Поэтому рекомендуют применять теплоизоляцию снаружи дома. Во время работ необходимо носить средства индивидуальной защиты.
Утеплительные качества шлаковаты снижают высокая влажность и вода. Поэтому материал запрещается использовать для утепления бань и деревянных построек. Иначе шлаковата быстро потеряет свои теплоизоляционные качества, а строения покроются плесенью.
Кроме того, материал подвержен вибрационному действию. Если неправильно закрепить, то со временем шлаковата провиснет и оставит без изоляции большие участки.
Эковата
Эковата — это материал, который производят из макулатуры и остатков от изготовления картона и бумаги. Также в состав добавляют антипирен и антисептики.
К преимуществам относят:
- Экономичность (даже несмотря на то, что при монтаже учитывают прибавку на усадку).
- Экологичность. Материал полностью безопасен для здоровья.
- Бесшовность утеплителя. У эковаты отсутствуют мостики холода, поэтому в зимнее время года теплопотери сокращаются до минимума.
- Несмотря на низкую стоимость, материал гарантирует отличную теплоизоляцию.
- Хорошую звукоизоляцию.
Основной недостаток — уменьшение в объеме. Материал может оседать на 20%, поэтому используют его с избытком, создавая запас, восполняющий уменьшение в процессе эксплуатации.
Теплоизоляция быстро впитывает влагу, что негативно влияет на сохранение тепла. Поэтому для материала создают правильную вентиляцию. При монтаже используют специальное оборудование, которое закачивает утеплитель с равномерной плотностью и предотвращает его усадку. Чтобы правильно провести монтаж, требуются навыки и знания.
При утеплении поверхности возле дымохода или каминной трубы эковату отделяют базальтовым матом или заграждением из асбестоцемента.
Пенополиуретан
Пеноулеритан — это универсальная теплоизоляция, которая напыляется на поверхность с любой геометрией и точно повторяет все очертания. Материал надежно изолирует примыкания, стыки и исключает протекание кровли, а также промерзание стен.
Преимущества:
- отличная адгезия ко всем видам стройматериалов;
- не поглощает влагу;
- полностью безопасен для здоровья людей;
- не вызывает интерес у грызунов;
- длительный срок службы, устойчивость к жаре и морозу;
- на поверхности не образуется плесень, не размножаются споры грибов;
- создает антикоррозийную защиту для металлических деталей конструкции;
- в процессе монтажа не надо использовать крепежные элементы;
- пожаробезопасность;
- легкий вес, который не оказывает на конструкцию давления;
- бесшовный метод нанесения исключает точки промерзания и продувания.
Используют для теплоизоляции фундамента, мансардных этажей, кровли, стен. В процессе эксплуатации материал необходимо защищать от действия прямых солнечных лучей.
Теплоизоляцию используют при любых температурных режимах. В зимнее время материал наполняет помещение теплом, а летом — прохладой. Утепление создает комфортный микроклимат в квартирах и производственных помещениях. Однозначно сказать, какой материал лучше, невозможно, так как каждый по-своему хорош для определенной цели. Выбор зависит от теплоизоляционных качеств, финансовой возможности и личного предпочтения.
Несъемные опалубки
Строительство всех жилых, административных и хозяйственных сооружений начинают с обустройства основания. От его качества и используемых технологий зависит длительность эксплуатации здания и комфорт пребывания. Все большую популярность в строительстве приобретает несъемная опалубка, из которой делают фундамент, колонны и несущие стены. Существуют различные варианты конструкций, поэтому, прежде чем определиться с видом несъемной опалубки, следует изучить ее виды, достоинства и недостатки.
Для чего нужна несъемная опалубка
Несъемная опалубка — это панели или блоки, выполненные из различных материалов, которые монтируют в единую конструкцию. Это своеобразная форма, предназначенная для укладки монолитного бетона. Она помогает упрощать и ускорять строительство, благодаря объединению в один технологический цикл нескольких операций. После схватывания бетона несъемная опалубка превращается в функциональную часть конструкции готовых стен. Используют технологию при:
- капитальном ремонте сооружений;
- реконструкции зданий;
- возведении монолитных стен.
Несъемную опалубку монтируют на строительной площадке, поэтому во время работ не применяют тяжелую технику.
Где используют несъемную опалубку
Несъемная опалубка помогает снижать финансовые затраты на строительство, упрощать рабочий процесс и сокращать время технологического цикла. Ее используют при строительстве зданий разных размеров и предназначений. Конструкция выполняет функцию:
- формы, предназначенной для заливки раствора, который в течение определенного времени отвердевает;
- изоляции железобетонного фундамента от действия внешних факторов: холода, давления грунта, влаги, находящихся в почве активных реагентов (при этом не играет роли, есть за стенами подвальное помещение или нет).
Сфера применения конструкции не ограничена. Ее используют при:
- возведении стен малоэтажного здания: коттеджа, гаража, дачного домика;
- замене несущей стены (при капитальном ремонте);
- надстройке нескольких этажей в малоэтажном здании;
- возведении вспомогательных объектов: заправочных станций, ограждающих конструкций;
- строительстве многоэтажного монолитного здания: общественного, жилого, промышленного, торгового;
- утеплении существующей стены.
Используемые материалы прочно сцепляются с бетоном. Их разрешается комбинировать с металлическими, деревянными и кирпичными элементами.
Особенности конструкции
Несъемная опалубка — это конструкция, в которую укладывают арматуру и заливают цемент. После застывания бетона материал не удаляют. Цель несъемной опалубки — отсутствие демонтажной работы и создание технологически защищенного слоя между почвой и фундаментом.
Основные особенности:
- Прочность. Несъемная опалубка дает возможность строению сохранять целостность под действием давления цемента изнутри и почвы снаружи.
- Обладает высокими теплоизоляционными качествами.
- Герметичность. Используемый для несъемной опалубки материал не образует щели и не впитывает влагу. Поэтому состав раствора не нарушается, и смесь не просачивается через швы, что помогает избегать перерасхода материала.
- Несъемная опалубка обладает правильной и четкой геометрией, что помогает создавать точные прямые углы и ровные стены.
- Долговечность. Материалы для опалубки подбирают с большим сроком службы, что увеличивает время эксплуатации фундамента и его несущие способности.
Если несъемную опалубку поднимают на цокольный этаж, то дополнительно используют облицовку. Покрытие должно быть устойчивым к механической нагрузке, ультрафиолету и влаге.
Виды несъемной опалубки
Использование несъемной формы для заливки бетона зависит от технических характеристик опалубки. Существует несколько видов конструкций, которые отличаются типом применяемых материалов.
Пенополистирол
В частном строительстве популярностью пользуются проверенные временем плиты из полистирола. Материал отлично зарекомендовал себя при возведении промышленных и жилых сооружений.
Несъемная опалубка для фундамента из пенополистирола обладает:
- Низким удельным весом. Блоки легко транспортируются и укладываются. Для работы не требуется специальный инструмент и техника.
- Пазогребневой системой стыковки, которая делает процесс монтажа простым, а швы — плотными.
- Высокой скоростью укладки, благодаря внушительным размерам блоков.
- Широким ассортиментом. Есть возможность выбрать материал различной прочности и состава.
- Герметичностью и невосприимчивостью к сырости. Эти качества значительно увеличивают время эксплуатации.
- Высокой прочностью на сжатие.
- Стойкостью к биологическим воздействиям. Материал не гниет, а на его поверхности не образуется плесень.
- Отличными звуко- и теплоизоляционными свойствами.
Материал обеспечивает высокую степень энергоэффективности. Поэтому пропадает необходимость утепления сооружений. При строительстве дома материал помогает снижать затраты до 70% и увеличивать площадь помещения на 10-15%, так как толщина стен уменьшается. Среди аналогов, у модулей из полимерного материала самая низкая цена, несмотря на которую, построенное сооружение получается прочным.
Монолитное строительство с использованием несъемной опалубки дает возможность в короткие сроки строить недорогой и надежный дом. Особенность системы в том, что стену собирают из блоков, соединяющихся между собой как детали детского конструктора.
К недостаткам относят:
- разрушение под действием ультрафиолетовых лучей;
- хрупкость материала;
- выделение вредных веществ в воздух;
- горючесть.
Несъемная опалубка из пенополистирола — это эффективное решение для строительства зданий с простой геометрией, в которой отсутствуют тупые или острые углы и округлая поверхность. Срок службы материала — около 30 лет.
Арболит
Несъемную опалубку из арболита изготавливают из цемента и древесной стружки, обработанной антисептиками. У некоторых моделей производители предусматривают слой утеплителя. Материал стали применять не так давно, но он быстро приобрел популярность, благодаря большому количеству преимуществ перед аналогами:
- высокой прочности;
- огнеупорности;
- простоте установки;
- доступной стоимости;
- экологичности и долговечности;
- крепкой поверхности;
- сборки плит без применения подъемной техники;
- отличным изоляционным свойствам;
- небольшому удельному весу;
- легкости обработки и морозостойкости.
Единственный недостаток материала — гигроскопичность. Поэтому применять его для опалубки разрешается только при использовании качественной гидроизоляции, что приводит к дополнительным финансовым, а также временным тратам.
Стекломагнезит
У стекломагнезита сложный состав, который содержит синтетические и природные компоненты. Отличительная особенность материала — красивая поверхность. Стекломагнезит используют в качестве постоянной опалубки для цокольного этажа и подземных частей сооружений.
Материал обладает:
- низким удельным весом;
- прочностью к горизонтальному и вертикальному давлению;
- простотой обработки ручным инструментом;
- водонепроницаемостью;
- огнеупорностью;
- экологической чистотой;
- хорошими теплоизоляционными свойствами;
- небольшой гибкостью, достаточной для возведения криволинейной поверхности.
Основной недостаток материала — высокая стоимость. Кроме того, производят вид несъемной опалубки только в Китае, что влечет дополнительные расходы по доставке. Материал не может обеспечить достаточную прочность, поэтому применяют его только для опалубки фундамента и колонн, не используют при возведении несущей стены.
Металлический листовой профиль
Несъемную конструкцию из металлического листового профиля используют при строительстве частных и промышленных сооружений. Опалубку делают из нержавейки, железа и алюминия. Форму собирают, применяя заклепки, шпильки или саморезы.
Несъемная опалубка обладает:
- относительно небольшой ценой;
- точной геометрией листов;
- прочностью;
- долговечностью (если нанесено качественное покрытие);
- широким ассортиментом по размеру листов и вариантам отделки.
Из-за коррозии металла у материала ограниченный срок службы. Кроме того, у такой опалубки острые грани, из-за которых можно легко получить порезы. Также к недостатку относят сложность сборки и необходимость тратить деньги и время для герметичного заделывания стыков.
Процесс монтажа будет проще, если использовать для возведения несъемной опалубки алюминиевые панели. Материал, по сравнению с другими видами металлических листовых профилей, обладает небольшим весом и невосприимчивостью к влаге.
Бетонные блоки
Все большую популярность на строительных площадках приобретает несъемная опалубка из бетонных блоков. К преимуществам относят следующее:
- Чтобы провести гидроизоляцию, не надо ждать, когда высохнет бетон. Это помогает избегать больших технологических перерывов в строительстве. В результате временные затраты сокращаются на 30%.
- Простой монтаж не требует специальной квалификации и особых знаний.
- Относительно небольшой вес, надежность и высокая прочность материала.
- Удобство проведения в дом коммуникаций: электричества, водопровода, канализации.
- Опалубка получается ровной, что позволяет легко и быстро проводить отделочные работы.
- Большой срок эксплуатации, благодаря прочности материала.
- Несъемная опалубка подходит для возведения фундамента и стен.
У блоков четкая и правильная геометрия, которая помогает добиваться ровности стен.
Декоративная несъемная опалубка
Декоративный блок — это полое изделие, которое состоит из пескобетонных частей. Зафиксированы они между собой стальными стяжками. Производители предлагают варианты моделей, в которых декор нанесен только на одну или две стороны. Также можно выбрать несъемную опалубку с различным расстоянием между щитами. При необходимости вовнутрь вставляют плиты утеплителя.
Стыковку производят в герметичные замки, расположенные на кромке. Дополнительные действия не осуществляют.
Материал обладает:
- большим разнообразием размеров и форм;
- долговечностью;
- быстрой и простой сборкой;
- фасонными деталями: углами, обводами, закруглениями;
- экологичностью;
- водонепроницаемостью;
- большим выбором цветовой гаммы и стилей.
При использовании материала отпадает необходимость утепления. Единственный недостаток — высокая стоимость, поэтому применение несъемной опалубки из декоративных панелей при частном строительстве могут позволить только обеспеченные люди.
Соединительные элементы
Особое внимание уделяют вопросу соединения элементов несъемной опалубки, от степени прочности и герметичности которого зависит правильность проведения заливки бетонной смеси, ее отвердение и последующая обратная засыпка грунта. Выбирая материал, учитывают, что стыковочный узел может быть заранее изготовлен производителем или его придется делать самостоятельно.
Существует несколько вариантов соединения несъемной опалубки:
- Перекрытие волн. При сборке применяют форму из профлиста. Чаще всего накладку делают на крупный изгиб. Между панелями располагают резиновые прокладки или герметик, затем стык стягивают метизами. В результате конструкция становится прочной и водонепроницаемой.
- Система шип-паз. Соединение предусмотрено в плитах, изготовленных из арболита, пенобетона, пенополистирола, стекломагнезита. После монтажа швы не становятся герметичными. Поэтому в стыковочные узлы добавляют герметик.
- На шпильках в фасонные пазы. Используют при монтаже декоративной несъемной опалубки. Стыковочные узлы делает производитель, поэтому сборка происходит быстро и просто.
- Заклеивание. Вид соединения применяют при использовании гладких стальных листов. На каждый стык наклеивают алюминиевый скотч, который обеспечивает герметичность, надежность и долговечность.
При возведении различных зданий разрешается использовать разные по типу опалубки, при условии, что они выдерживают одинаковую толщину несущей конструкции.
Технология применения несъемной опалубки из пенополистирола
Монтаж несъемной опалубки происходит по принципу детского конструктора. Возведение сооружения осуществляют в несколько этапов:
- На начальной стадии закладывают основу — фундамент. Обращают внимание на точность проведения каждого технологического этапа. Предусматривают выпуски арматуры из бетона, которые помогают сохранять монолитность конструкции.
- Проведение гидроизоляция сооружения, предотвращающей проникновение влаги из грунта внутрь фундамента.
- После возведения фундамента соблюдают правильную укладку блоков. Арматура должна проходить через всю опалубку. Третий слой конструируют параллельно фундаменту. Процесс напоминает строительство при помощи кирпичной кладки. Но при использовании несъемной опалубки заботятся о перевязке блоков между собой.
- Каркас дома делают из вертикальной и горизонтальной арматуры. Прутья должны находиться внутри всех рядов несъемной опалубки.
- После сооружения третьего ряда конструкцию заливают цементной смесью. Это позволяет делать сооружение крепким и надежным. Затем разрешается продолжать строительство ввысь.
Если соблюдать все этапы возведения, то одна бригада, без специальной крупной техники, в минимальные сроки качественно построит дом.
Преимущества несъемной опалубки-фундамента
По сравнению с классическим вариантом, у несъемной опалубки существует ряд преимуществ:
- За один день опалубку под фундамент собирают два человека, что помогает минимизировать трудовые затраты.
- Стяжка СВТ — это удобный и практичный элемент крепежа, который надежно удерживает арматурный каркас. Благодаря удлинителям не возникают проблемы при регулировке ширины фундамента.
- Можно выставлять точный размер, что позволяет сводить к минимуму расход бетона.
- Возможность реализации геометрически сложного вида проекта.
- У готовой конструкции отсутствуют мостики холода, что помогает сохранять тепло.
- Теплоизоляцию и несущее основание монтируют в один технологический цикл.
Строительство любого сооружения, будь то частный дом, гараж или торговый центр, начинают с возведения фундамента. Несъемная опалубка помогает значительно сэкономить время и материальные затраты, а также исключить из процесса демонтаж конструкции.