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 в строительстве
Современный рынок изобилует теплоизоляционными материалами. Может быть сложно определиться с подходящим для конкретной ситуации. Необходимо разобраться с особенностями каждого из вариантов, чтобы понять, на чем остановиться.
Типы теплоизоляции
Теплоизоляционные материалы делятся на несколько типов в зависимости от сырья. То есть они бывают органическими и неорганическими. Также их можно поделить на отражающую и не отражающую. Первая позволяет избежать потери тепла за счет отражения излучения. У вторых же низкая проводимость материалов, за счет чего и удается достичь необходимого эффекта.
В строительстве чаще всего используют неорганические разновидности. Это минеральные утеплители в виде плит либо рулонов, стекловата и так далее. Для их получения проводят обработку базальтовых или силикатных расплавов. Основное преимущество — невосприимчивость к огню, стойкость к различным химическим и биологическим воздействием. Недостаток — слишком большое поглощение влаги, необходимо совмещать эти материалы с пароизоляционными. Также высока вероятность усадки.
К органическим утеплителям относят всевозможные пенопласты. Материал не горит, имеет небольшой вес и ячеистую структуру. Часто использует для работы с домами. Эксплуатировать его можно разными способами: экструзией, формовкой, литьей или заливкой. С помощью пенопластов можно утеплять трубо- и нефтепроводы, что тоже повышает его популярность.
Свойства материалов, на которые надо обращать внимание
Теплоизоляционные материалы обладают определенными свойствами, на которые следует ориентироваться на покупке. Выглядят они следующим образом:
- Теплопроводность. Основная характеристика. Материал должен обеспечивать должное сопротивление передаче тепла при небольшой толщине несущей конструкции. Чем ниже этот показатель, тем лучше.
- Горючесть. Это свойство рассматривается с точки зрения безопасности. Если изоляция восприимчиво к огню и выделяет во время пожара опасные химические вещества, следует отказаться от покупки или использовать материал с оговорками.
- Паропроницаемость. Это свойство материала «дышать», то есть пропускать пар. Если на материал попадает вода, все его свойства сильно ухудшаются. Естественно, после этого он перестанет нормально выполнять свои функции.
- Плотность. Показывает, какие нагрузки будет выдерживать здание от изоляции. Показатель не должен превышать 185-200 кг/м3.
- Водостойкость. Это важное качество, особенно если дом находится в дождливом регионе. Утеплитель, устойчивый к влаге, не взаимодействует с ней на химическом уровне, отлично сохраняя свои изначальные свойства.
- Гидрофобность. Под данным термином понимают способность изоляции отталкивать воду. Она не должна ее впитывать, особенно если материал состоит из волокон.
- Экологичность. Так как люди проводят очень много времени дома, важно, чтобы изоляция не выделяла никаких токсинов.
Если одна из характеристик не соответствует норме, лучше всего отказаться от покупки такого материала. Он, скорее всего, не будет исправно выполнять свои задачи.
Какие могут быть теплопотери
Тепловые потери бывают разными. В зависимости от них стоит подбирать материал для работы. Можно выделить такие варианты:
- При вентиляции. Основная потеря тепла происходит именно через нее. Причем справиться с этой проблемой непросто. Можно, к примеру, прикрывать каналы вытяжки и закрывать совсем при уходе из помещения. Также рекомендуется обустройство искусственных систем вентиляции.
- Тепловое излучение. Практически вся оставшаяся доля потерь уходит на него. По этой причине для изоляции лучше всего использовать отражающие материалы — естественно, там, где это возможно. В окна следует вставить К-стекло.
- Теплообмен. Это самопроизвольный процесс, с которым ничего нельзя сделать. Нивелировать проблему можно, подбирая изоляцию по теплопроводности.
Хорошо подобранные материалы помогут сохранить дом в тепле даже холодными зимами. Очень важно внимательно изучить характеристики перед покупкой.
Виды и свойства конкретных материалов
Стоит подробнее рассмотреть самые популярные материалы, выступающие в роли утеплителей. У каждого из них свои специфические свойства, отличающие его от других вариантов.
Пенопласт
Самый популярный материал, используемый преимущественно для утепления стен. Имеет невысокую цену, за счет чего пользуется большой популярностью. Отлично справляется со своими задачами, хорошо себя показывая как в жилых, так и промышленных строениях. Особо можно выделить такие характеристики:
- Минимальная цена. С помощью пенопласта получится провести бюджетный ремонт. Расход материала очень небольшой.
- Легкость монтажа. При работе с пенопластом не нужно будет изготавливать обрешетки или направляющие. Достаточно просто приклеить его к стене.
- Универсальное назначение. Материал можно использовать для утепления пола, фасада, стен, перекрытий, кровли и потолка.
- Закрытая структура ячеек гарантирует то, что пенопласт не впитает много воды. Это важно для подвалов и помещений, контактирующих с влагой в целом.
- Дополнительный приятный момент — шумоизоляция.
- Материал устойчив к воздействию спиртов, щелочных и солевых растворов. Кроме того, на нем редко формируется грибок или плесень. Но при этом надо помнить, что грызуны пенопласт очень любят.
- Экологическая безопасность. Материал не выделяет опасных элементов.
Пенопласт действительно эффективно справляется с холодом. Его можно закладывать даже в полые кирпичные стены. Допустимая температура эксплуатации — от -60 до +80 градусов.
Пеноплекс
Пеноплекс — это вспененный полистирол, который можно назвать ответвлением пенопласта, но при этом по свойствам он несколько лучше. Структура у него мелкоячеистая, благодаря чему он более прочный. Основные свойства пеноплекса следующие:
- Повышенная прочность. Даже при больших нагрузках плита сохранит свою форму. При этом ее можно легко нарезать специальными строительными ножами.
- Экологичность. Материал устойчив к образованию грибка или плесени, грызуны на него внимания не обращают. Правда, некоторые виды органических растворителей могут на него воздействовать негативно.
- Низкая паропорницаемость. Из-за нее необходимо четко соблюдать технологию установки. В противном случае в комнате будет парниковый эффект.
- Срок эксплуатации. Минимальный — 50 лет, но часто дольше.
- Коэффициент теплопроводности у материала низкий, то есть он отлично справляется со своими задачами.
- Назначение пеноплекса — универсальное. Им можно утеплять фасады, фундаменты, крыши, сауны.
В работе с пеноплексом важно соблюдать технологию. В таком случае он прослужит долго.
Стекловата
Один из самых известных материалов, который со временем претерпел некоторые изменения. Хотя, по сути, он остался тем же. Песок вместе со стеклянным вторсырьем вытягивается в волокна небольшой толщины, которые связывают в пучки и прессуют. Готовое изделие немного напоминает войлок, поставляется оно в рулонах. Подходит для вертикальных и горизонтальных поверхностей. Характеристики у него такие:
- Хрупкость. Это весомый недостаток. Чтобы стекловата не разлетелась на волокна, маты и полотна тщательно прошивают. Но при работе мелкие частицы в любом случае будут лететь во все стороны. Так что человек должке быть хорошо экипирован.
- Теплопроводность материала низкая, но все же это не сильная сторона стекловаты. Она уступает большинству материалов в этом плане.
- Стоимость не слишком высокая, за счет чего ее часто используют во время бюджетных ремонтов.
- Транспортировать и эксплуатировать материал достаточно удобно. Комплект утеплителя можно привезти домой за раз. Резать его легко.
- Безопасность. Навредить здоровью стекловата может лишь во время монтажа. Но при правильной эксплуатации никаких проблем не будет.
- Грызуны этот материал не любят. Кроме того, стекловата не горит.
Удобнее всего использовать ее для работы с полами или перекрытиями. Некоторые специалисты отделывают ей стены. Основной недостаток — это большое количество пыли.
Шлаковата
Производится утеплитель из доменного шлака. По сути, это отходы, в результате чего затраты на изготовление минимальны. Стоимость шлаковаты доступная. Она эффективно задерживает тепло в помещении, но обладает рядом недостатков, вытекающих из ее свойств:
- Материал не любит воду. Он не подходит для подвалов, ванных комнат и так далее. Еще он окисляет металлические детали и конструкции, если будет длительно с ними контактировать.
- Шлаковата очень колкая, поэтому при установке нужно использовать защиту.
Если сравнивать шлаковату и стекловату, то вторая, несомненно, лучше. Но и у этого материала тоже найдется свое применение.
Минеральная теплоизоляция
Минеральная вата тоже пользуется большой популярностью. Она имеет такие свойства:
- Волокна по размеру сопоставимы с таковыми у шлаковаты, но при монтаже они не вызывают никакого дискомфорта. В применении материал абсолютно безопасен.
- Коэффициент теплопроводности — один из лучших. В составе нет опасных для организма человека веществ, за счет чего минеральная вата очень востребована.
- Выдерживает воздействие высоких и низких температур в течение длительного времени.
- Утеплять этим материалом можно абсолютно любые здания, в том числе и те, что строятся с нуля. Нарушений циркуляции воздуха не наблюдается, то есть позволяется применять вату в комнатах с проблемной вентиляцией.
- Некоторые неудобства могут состоять в необходимости возведения фальшстены. Без нее этот утеплитель просто не ляжет. Хотя на самом деле технология очень простая.
- Материал экологически чистый и подходит для деревянных домов. При этом ему нельзя мокнуть.
- Рекомендуемая толщина изоляции — от 10 до 20 сантиметров в зависимости от погоды в регионе.
Еще можно отметить, что минеральная вата отлично поглощает звук. Единственный ее недостаток — высокая цена.
Эковата
Этот утеплитель производят на основе макулатуры и того, что остается от производства бумаги и картона. Также в состав добавляют антисептики и антипрен. Основа материала — целлюлоза, которая легко загорается, о чем стоит вспомнить.
Основной недостаток эковаты — постепенное уменьшение в объемах. Она оседает, утрачивая до 20% от изначального уровня. Поэтому использовать ее нужно в больших количествах. При этом утеплитель прекрасно впитывает влагу, что тоже не очень хорошо.
Для монтажа утеплителя требуется специализированное оборудование. Лучше всего нанимать квалифицированных сотрудников. Еще некоторое время придется отвести на сушку — от двух до трех дней.
При монтаже нужно убедиться, что рядом нет никаких источников открытого огня, и что материал не соприкасается с тем, что спровоцирует его тление.
Может показаться, что у эковаты слишком много недостатков, и от нее разумнее отказаться, но у нее есть и положительные стороны. В первую очередь можно выделить экономичность — и это при том, что использовать утеплитель необходимо с избытком. Кроме того, он безопасен для здоровья и не выделяет никаких токсинов. Теплопотери благодаря ему сокращаются к минимуму, а стоимость эковаты невысока.
Пенополиуретан
Полиэфир с добавлением воды и реагентов формирует весьма неплохой утеплитель, обладающий такими характеристиками:
- Низкий коэффициент теплопроводности. Материал подойдет для регионов с суровыми зимами.
- Для нанесения используется метод распыление. Покрытие получается равномерным, мостики холода отсутствуют.
- Пена имеет небольшой вес, потому не давит на конструкцию. Крепежей для монтажа никаких не понадобится.
- Сроки службы пенополиуретана продолжительные. Материал не боится воздействия жары и холодов, осадков, не гниет.
- Безопасен и не вредит человеку и окружающей среды.
- Не воздействует на металлические элементы конструкции, наоборот — защищает от коррозии.
Пенополиуретаном утепляют стены, полы и потолки. Он подходит для стекла, дерева, бетона и прочих поверхностей. Самое главное — защищать его от воздействия прямых солнечных лучей.
Рефлекторные теплоизоляционные материалы
Эта группа материалов работает по принципу отражателей. Вначале поглощают тепло, а затем его выделяют обратно — до 97%. Никаких примесей в составах изделий нет, наносят их поверх вспененного полиэтилена.
Несмотря на то, что материал очень тонкий, его характеристики впечатляют. Небольшой слой сравним с изоляторами толщиной до 10-27 сантиметров. Дополнительно обеспечивается эффект тепло-, звуко- и пароизоляции.
Что учитывать при теплоизоляции полов
При теплоизоляции полов нужно помнить, что именно от их температуры зависит то, насколько человеку будет комфортно в помещении. Выбранный материал должен быть небольшого веса и устойчивым к воде. Также следует смотреть на теплопроводность и сроки эксплуатации. Чаще всего для работы с полами используют минеральную вату, пенопласт, пенополиуретан и некоторые другие материалы. Важно убедиться, что они крепкие и не деформируются при сжатии.
Изоляция стен
В домах оптимально проводить фасадное утепление. Это непростая система, состоящая из нескольких компонентов, все части должны быть подобраны с умом. Недопустимы так называемые мостики холода, плиты должны плотно прилегать друг к другу и заполняли весь предназначенный им объем. Если слоев утеплителя будет несколько, материалы должны внахлест перекрывать швы.
Изоляция кровли
Через кровлю идет потеря до 20% от всего тепла. По этой причине работать с ней очень важно. Изоляция должна быть негорючей, пропускать водяные пары, но при этом нельзя, чтобы она скапливала влагу из атмосферы. Отдельно стоит сказать, что для плоских кровель действуют жесткие требования, так как все элементы конструкции должны иметь высокое качество. Желательно, чтобы они справлялись с высокими нагрузками.
Важно учитывать суточные перепады температуры, чтобы исключить образование трещин, возможные механические повреждения и действие солнца.
Изоляция подвала
Подвалы часто используются как склады, мастерские и так далее. Утепление поможет нормально там работать. Желательно заложить его еще на этапе постройки фундамента по системе «грунт, гидроизоляция, теплоизоляция, фундамнет». В противном случае будет очень сложно и дорого добиться нужной температуры в помещении.
Что нужно знать об изоляции потолка
Пол с потолком связаны друг с другом. Поэтому некоторые нюансы утепления схожи. В случае потолка материал еще дополнительно поглощает звук, что тоже полезно. Если эффективно организовать систему, получится значительно сэкономить на отоплении и электричестве.
При выборе утеплителя стоит оценить поверхность, с которой предстоит работать. Нужно учитывать ее материал, особенности. От этого зависит, как будут проходить работы, потребуется ли дополнительная гидроизоляция и так далее. Не стоит останавливаться на самых дешевых материалах, так как результаты будут не из лучших. Вполне вероятно, что через несколько лет изоляцию придется заменять на новую. Целесообразно хорошо вложиться в это дело. При покупке желательно подробно ознакомиться с характеристиками каждого возможного изделия.
Теплоизоляция активно используется в строительстве. Она позволяет организовать комфортный микроклимат в помещении, существенно сократить расходы на отопление. На рынке есть очень много вариантов материалов, так что подобрать оптимальный для конкретного здания получится в любом случае.
Железобетонные изделия: особенности и сферы использования
Сложно посчитать, сколько разных материалов используется в строительстве. Одни предназначены для фундамента, другие для стен, третьи для внутренней и наружной отделки. Один из них — железобетон, из которого изготавливают изделия, известные своей прочностью и надежностью. Из них делают потолки, полы, перекрытия и многие другие элементы зданий. Рассмотрим подробнее особенности ЖБИ и их преимущества перед другими строительными материалами.
Что такое ЖБИ
Согласно словарям, железобетонные изделия — это элементы, которые используют при строительстве зданий и сооружений. Их изготавливают из железобетона, представляющего собой соединение армированной стали и бетона. Производство всех без исключения видов ЖБИ строго регламентируется ГОСТом. В этом документе прописаны все требования, которым они должны соответствовать.
В состав железобетона, из которого изготовлены ЖБИ, входят такие компоненты:
- вода;
- цемент;
- песок/щебень;
- арматура.
В процессе соединения воды с цементом происходит реакция, результатом которой является образование твердого цементного камня. Песок со щебнем в реакции не участвуют, но тоже играют важную роль. От размера крупинок или камней зависят свойства раствора.
Арматура в ЖБИ бывает 2 видов:
- Монтажная. Ее устанавливают в нижней части блока. Это своеобразная опора арматуры второго вида, закладных элементов, монтажной петли и т.д.
- Рабочая. Можно сказать, что это основа изделия, от которой зависит его жесткость и прочность.
Внутри конструкции арматура располагается по заранее составленным схемам.
Как изготавливают ЖБИ
Производство любого вида железобетонных изделий проводится по единой технологии и состоит из нескольких этапов. Их очередность выглядит так:
- В заранее подготовленную форму для заливки устанавливается металлический каркас. Она может стоять на специальных стендах или на конвейере.
- Следом заливают теплый раствор.
- Проводится уплотнение, благодаря которому выходит лишний воздух.
- Форму вместе с бетоном помещают в тепловую камеру с температурой около 80-95℃ и оставляют там на 8-12 часов. За это время бетон успевает набрать примерно 75% прочности. В обычных условиях на это ушло бы минимум 4 недели.
- Готовое изделие вынимают из формы, арматуру ужимают.
По окончании рабочего процесса специалисты изымают несколько изделий из партии и отправляют на проверку. Если они на 100% соответствуют ГОСТу, партия получает все необходимые сопроводительные документы и отправляется на продажу.
Производство элементов, имеющих цилиндрическую форму, выглядит немного по-другому. В этом случае используют центрифужный метод. Что это значит?
- Полуформу изделия закрепляют на центрифуге.
- На ней фиксируют стальные прутья, соединенные друг с другом стальной проволокой. Это каркас. Прутья могут быть напряженными или нет.
- Полуформу заполняют раствором и закрывают второй частью.
- Включают центрифугу. За счет центробежной силы бетон равномерно распределяется по внешним краям формы, заполняя весь ее объем.
- Последний этап — сушка в специальной печи.
Как и в предыдущем случае, несколько изделий берут на проверку.
Классификация железобетонных изделий
Система классификации ЖБИ довольно обширна. Есть несколько параметров для разделения их на виды. Так, например, в зависимости от типа армирования существуют такие изделия:
- С обычным армированием. Здесь арматура играет роль элемента, усиливающего прочность конструкции в целом. Готовое изделие действительно отличается прочностью и устойчивостью к механическим нагрузкам. Однако она не обеспечивает защиту от появления трещин при максимальном растяжении бетона. А это значит, что со временем изделие может разрушиться, поскольку в трещины попадает вода, провоцирующая коррозию металла.
- С напряженной арматурой. Суть технологии заключается в следующем: арматуру предварительно натягивают, используя гидравлический домкрат, а после заливки раствором, отпускают. Результат — повышенная прочность, жесткость и устойчивость к деформации благодаря уплотнению бетона одновременно со стягиванием металлических прутьев.
Изделия второго типа изготавливают в больших количествах, поскольку они обладают длительным сроком службы, прочностью и устойчивостью к различным повреждениям.
Второй параметр для разделения — объемный вес бетона. Он делит все существующие ЖБИ на такие виды:
- Из особо тяжелых бетонов с весом больше 2 500 кг/м3.
- Из тяжелых бетонов с весом 1 800-2 500 кг/м3.
- Из легких ячеистых бетонов с весом 500-1 800 кг/м3.
- Из очень легких бетонов весом менее 500 кг/м3.
Еще один параметр, на основе которого проходит классификация, — назначение. Выделяют ЖБИ для строительства жилых домов, промышленных зданий, инженерных сооружений и общего назначения.
Виды ЖБИ в зависимости от формы и сферы применения
Существуют плиты, фермы, сваи, опоры и т.д. Каждый вид имеет свои особенности и характеристики. Рассмотрим виды ЖБИ, которые используют чаще всего.
Плиты
По праву считаются одним из самых востребованных строительных материалов. Их используют для строительства пола и потолка, а также различного рода перекрытий. Внутри плиты полые, благодаря чему имеют меньший вес, в сравнении с другими конструкциями, и дают возможность прокладывать различные коммуникации. Обычно это проводка для потолочного освещения, кабеля для сигнализации, телевидения или интернета.
Перевозят железобетонные плиты только в лежачем положении. Их укладывают сверху на деревянные подставки, благодаря которым смягчаются толчки, без которых не обходится ни одна поездка. Погрузка/разгрузка производится с помощью специальных петель, изготовленных из стальной проволоки и прикрепленных к каркасу.
Фермы
Это элементы, из которых делают перекрытия больших по площади зданий и строений, например, производственных цехов, торговых комплексов, крытых стадионов и т.д. По внешнему виду они представляют собой изделий в форме арки или прямоугольника с дополнительными решетками жесткости. Для изготовления ферм используют тяжелый или легкий бетон.
На строительную площадку железобетонные фермы перевозят исключительно в вертикальном положении. Причем между двумя отдельными фермами устанавливают деревянные прокладки.
Балки, ригели
Так называют элементы, главная задача которых — соединять между собой вертикальные конструкции. Сами же они располагаются горизонтально. Балки и ригели соединяют колонны, подвесы, стены, перегородки. Они бывают одно и двухскатными, а также в форме прямоугольника.
Перевозят ЖБИ такого типа так, чтобы они лежали на боковой стороне. Плашмя их складывать категорически запрещено.
Сваи
Делятся на несколько подвидов в зависимости от конструкции. Первый — набивные. Их изготавливают сразу на месте строительства и устанавливают в предварительно подготовленные ямы. Второй — монолитные. Изготавливают на производстве, например, на заводе. Устанавливают на стройплощадке с помощью молота. Третий подвид — пустотные сваи. По внешнему виду напоминают обсадную трубу. После фиксации внутрь заливают бетон.
Опоры
Представляют собой изделия, которые используют для поддержания линий электропередач и связи. Их более известное название — бетонные столбы. Отличаются друг от друга сечением. Оно может быть квадратным, трапециевидным и круглым. Опоры с круглым сечением обычно полые внутри.
Перевозят столбы в лежачем положении с деревянными прокладками между ними.
Колонны
Считаются несущими элементами здания или строения. Однако часто применяются и в качестве декора. Внешне очень напоминают бетонные столбы, но отличаются от них сечением. У колонн оно может быть либо круглым, либо квадратным. Перевозят их так же, как и предыдущий вид ЖБИ.
Объемные блоки
Это готовое помещение без отделки. Такие железобетонные изделия чаще всего используют для строительства жилья. И это очень выгодно, поскольку снижаются трудозатраты и сокращается время, которое могло бы быть потрачено на стройку. Блоки могут стоять отдельно или быть объединены в большую конструкцию.
Виды железобетонных конструкций
Под железобетонными конструкциями подразумевают изделие, состоящее из соединенных между собой элементов, в том числе, плит, колонн, балок и т.д. Они бывают 3 видов:
- монолитные;
- сборные;
- сборно-монолитные.
Монолитные конструкции нашли свое применение сразу в нескольких сферах. Это и военная, и жилая, и промышленная. Процесс их изготовления предельно прост. Сначала создается металлический каркас. По нему выставляют опалубку, внутрь которой, используя шланг, заливают раствор с нужными характеристиками.
Такие конструкции можно делать даже в домашних условиях, например, при строительстве фундамента для дома. Для того, чтобы он был прочным и надежным, арматуру вяжут в форме куба. После ее укладывают в подготовленную траншею и заливают бетоном.
Сборные железобетонные конструкции известны еще со временем СССР. Именно с их помощью построены жилые дома, так называемые «брежневки». По сути, это обычный блочный дом, собранный, подобно конструктору.
Технология строительства подразумевает производство всех необходимых деталей на заводе. После плиты, колонны и перекрытия транспортируют на строительную площадку и уже на месте по схеме собирают в единое целое.
Сборно-монолитные конструкции используют для возведения мостов. Монолитными частями здесь являются опоры. Все остальное — сборные детали, собранные на заводе. Для повышения прочности и надежности моста в железобетон добавляют пластмассу и другие материалы, которые повышают устойчивость к механическим нагрузкам.
Сферы применения
То, где используют тот или иной вид ЖБИ, определяется их свойствами, характеристиками, формой, размерами и т.д. Приведем примеры:
- Плиты нужны для сооружения перекрытий в домах, коттеджах, невысоких зданиях. Многопустотные изделия пригодятся при оборудовании несущих конструкций при капитальном строительстве зданий.
- Блоки используют для возведения зданий различного назначения. Также из них строят подвалы, фундамент, стены.
- Балки также применяют при капитальном строительстве. Из них делают перекрытия, оконные, дверные проемы. Эти элементы повышают прочность здания в целом, поскольку принимают часть оказываемой на него нагрузки.
Также существуют железобетонные кольца, которые нужны для строительства колодцев, системы канализации и связи, газоснабжения.
Преимущества и недостатки ЖБИ
Как любой другой строительный материал, железобетонные изделия имеют свои плюсы и минусы. К первым относятся:
- Долговечность. Под этим понятием подразумевается срок службы конструкции без деформаций, повреждений и аварийных ситуаций.
- Характеристики. Речь идет о высоком пределе прочности на сжатие у бетона и способности стальных элементов выдерживать растяжение. Соединение этих характеристик делает ЖБИ устойчивыми к любым по силе механическим воздействиям.
- Устойчивость к землетрясениям. Независимо от того, монолитная это конструкция, сборная или смешанная, она имеет хорошую жесткость. Благодаря этому строение в целом способно выдержать подземные толчки.
- Пожарная безопасность. Бетон относится к материалам, которые не воспламеняются, легко выдерживают высокие температуры и замедляют распространение пожара. Этими свойствами он отчасти обязан добавкам, таким, как щебень, базальт и т.д.
- Устойчивость к негативному воздействию окружающей среды. Железобетонные изделия чаще всего находятся под открытым небом, а значит, сталкиваются с перепадами температуры, осадками, повышенной влажностью и т.д. Но при этом они не меняют характеристики. Это возможно благодаря тому, что металлические детали надежно защищены бетонным слоем. Также ЖБИ устойчивы к гниению, появлению плесени и грибков.
- Технологичность, универсальность. Развитие технологий позволяет создавать изделия любой формы и назначения.
Из недостатков ЖБИ особенно выделяются массивность, низкая звукоизоляция, появление трещин при эксплуатации или в процессе установки.
Особенности выбора и характеристики
Для того, чтобы не ошибиться с выбором, нужно обращать внимание на характеристики тех или иных изделий. Главная из них — прочность на сжатие. Именно этот показатель используется для разделения бетона на разные марки. При маркировке железобетонных изделий он обозначается буквой М. Далее идут цифры, сообщающие, сколько килограмм сможет выдержать 1 см2 бетона. Вариантов всего 17.
Еще одна важная характеристика — устойчивость к растяжению, обозначаемая как ВТ и устойчивость на изгиб с маркировкой BTb. Также важно учитывать класс морозостойкости. Он говорит о том, сколько циклов замораживания и размораживания способно выдержать изделие без утраты своих свойств. Обозначается морозостойкость буквой F.
Еще один момент, который нельзя упустить, — водонепроницаемость. Она определяет количество воды, которое выдержит ЖБИ без утраты герметичности.
На что еще нужно обращать внимание при выборе железобетонных изделий и конструкций? На их внешний вид. На поверхности не должно быть никаких дефектов. Важно, чтобы арматура не выступала из бетона, монтажные петли были на своем месте, отсутствовали трещины.
Правила безопасности при работе с ЖБИ
Согласно нормативным актам и документам по технике безопасности, работать с железобетонными изделиями могут лица, достигшие совершеннолетия и получившие профессиональное образование в данной сфере. Важно, чтобы у них не было противопоказаний к работе.
Для защиты здоровья монтажники должны использовать специальную одежду:
- защитный костюм с 3 степенью защиты;
- рукавицы;
- полусапоги с нескользящей подошвой;
- очки;
- сигнальный жилет;
- предохранительный пояс.
Если производятся работы по забивке свай, дополнительно понадобятся защищающие от шума наушники с креплением к каске и защитные щитки.
Во время установки ЖБИ монтажники должны находиться на прочно закрепленных конструкциях. Для того, чтобы пройти на них, устанавливают лестницы, трапы или мостики. Если есть необходимость в использовании навесных площадок и лестниц, закреплять их нужно до того, как начнется рабочий процесс.
Если возникает какая-то аварийная ситуация, о ней нужно сразу же сообщить руководителю стройки. Речь идет об обнаружении неисправности погрузочной или подъемной техники, неустойчивости навесных площадок. Также руководителю нужно сообщать о прекращении работ вследствие неблагоприятных погодных условий.
Итого, железобетонный изделия — незаменимый материал на любой строительной площадке. Это легко объяснить его свойствами и характеристиками. Чтобы готовое здание или строение прослужило как можно дольше, при выборе ЖБИ важно учитывать их характеристики. И не только их. Стоит обратить внимание на климатические условия местности, где эти изделия будут находиться.