Современные технологии строительства домов
С течением времени строительство домов постоянно совершенствуются. На смену старым методам приходят новые технологии, благодаря которым возрастает скорость возведения здания. Теперь на первый план выходят такие термины как качественно и быстро. Кроме того, значительно улучшается комфортность проживания. Это выражается в эффективности эксплуатации за счет установки современных систем коммуникации. Для постройки таких домов используются современное оборудование и новые материалы.
3D-печать
3D-технологии позволяют создавать здания с высокой степенью их детализации. Такой метод дает возможность вести возведение не только всего помещения, а и отдельно его элементов. Сюда относятся крыши, стены, а также различные более сложные архитектурные формы, создать которые традиционными способами не всегда предоставляется возможным.
Суть технологии и материалы
Под 3D-печатью понимается создание объектов в трехмерном измерении с помощью цифровой технологии. В качестве оборудования используются специальные 3D-принтеры, которые выдавливают материал и укладывают его слоями в соответствии с заданной компьютерной моделью.
Исходным материалом является мелкозернистная смесь, сильно отличающаяся от обычного бетона. Существует большое количество рецептов ее приготовления, но основными компонентами являются смола, пластик, пластификаторы и ряд других составляющих.
Заранее приготовленный раствор помещается в бункер принтера, а затем подается непосредственно к головке, через которую он выходит под давлением на заранее подготовленную площадку, где ведется строительство дома.
Для работы используются 3 вида принтеров:
- Портальные. Состоят из рамы, порталов, в количестве 3 единиц и головки. Принтеры обеспечивают возможность ведения постройки здания, как по частям, так и целиком. Основным условием является расположение помещения под его аркой.
- Типа «дельта». Это принтеры, в которых головка располагается на специальных подвешенных рычагах. Такая конструкция предоставляет возможность вести постройку более сложных фигур здания.
- Роботизированные. В данном случае оборудование представляет собой промышленный манипулятор в виде группы роботов. Они объединены общим управляющим компьютером.
Также существует еще ряд других методов 3D-печати. Примеры может служить формирование слоев из порошкового материала, которые соединяются между собой клеющим раствором.
Преимущества 3D-печати
Использование 3D-печати предоставляет в строительстве множество возможностей. Это выражается в следующих преимуществах:
- Возведение не только небольших домов, а и многоквартирных зданий. В процессе выполнения работы сокращаются сроки строительства и уменьшаются почти на 30% затраты использования рабочей силы.
- Здания изготавливаются из экологически чистых материалов.
- Еще на стадии проектирования создаются модели, которые с точностью в деталях отображают будущий дом.
- С помощью 3D-печати можно совершенствовать строительные элементы с учетом особенностей будущего дизайна помещения.
- Новая технология позволяет вести восстановительные и реставрационные работы различных исторических объектов. Сюда также относятся и памятники архитектуры.
- При необходимости всегда можно вести быстрое создание временных жилищ в случае возникновения природных катастроф.
- Постройка домов современным методом увеличивает скорость работы в 2 раза. В некоторых случаях этот срок составляет всего 3 месяца.
- 3D-печать позволяет вести экономию материалов. Достигается это уменьшенным количеством отходов, что снижает затраты почти на 20%.
При помощи 3D-печати фактически создаются строительные сооружения в реальном масштабе.
Модульное строительство
Задачи любых строительных работ состоят в возведении здания с наименьшими затратами. При этом качество не должно пострадать. Технология создания дома предоставляет оптимальное решение этого вопроса: оно дает новый импульс для развития строительного дела. С этой целью изготовление отдельных элементов будущей постройки ведется в заводских условиях.
После их создания сборка всей конструкции на выбранной территории уже происходит буквально за несколько дней.
Этапы строительства
Работа по воспроизведению модульного дома состоит из следующих этапов:
- Составление проекта. На этом этапе все зависит от пожеланий заказчика. Можно выбрать готовый проект, присутствующий в любой строительной компании. Если человек хочет построить помещение, которое отличается своей индивидуальностью, то ему следует заказать отдельно чертежи в соответствии с исходными данными. На конечной стадии первого этапа подготовленная документация согласовывается в муниципалитете. Именно эта организация дает разрешение на начало строительства.
- Подготовка участка. На выбранной для строительства территории закладывается фундамент, и подводятся все необходимые коммуникации. Желательно предварительно провести инженерные изыскания, чтобы понять структуру почвы. В зависимости от результатов исследований выбирается тип фундамента, которые может быть ленточным или свайно-винтовым. Во втором случае его изготовление занимает не более 2 дней, а сваи допускается устанавливать на глинистых грунтах. Также для модульных домов подойдут столбчатые фундаменты, которые изготавливаются из бетонного раствора.
- Производство модулей. На основании разработанных чертежей в заводских условиях производятся модули будущего здания. Они могут быть сделаны сразу с внутренней отделкой, а также с местами для приложения будущих коммуникаций. На изготовление всех элементов конструкции обычно уходит в районе 2 месяцев. Это является очень ответственным этапом, поскольку требуется точно выполнить размеры каждого модуля, чтобы они состыковались между собой. Все работы должны быть выполнены точно по чертежам.
- Доставка элементом к месту возведения. Изготовленные модули заворачиваются в пленку, и доставляются к месту их монтажа. Такая работа осуществляется очень осторожно. Для этого используются низкорамные тралы, погрузка на которые проводится с помощью манипулятора. Обязательным условием является подготовка подъездных путей к месту монтажа, о чем должен позаботиться хозяин строящегося дома. Особенно это касается зимнего периода времени, когда необходимо освободить дорогу от снега. Подвезенные модули также разгружаются с применением манипулятора.
- Сборка дома. Монтаж изготовленных модулей проводится с помощью строительного крана. Связано это с большим весом элементов, составляющим порядка 2-3 т. Их поднять вручную невозможно. Установка частей конструкции ведется на заложенный фундамент. Иногда в модулях заранее не изготавливаются оконные и дверные проемы. В этих случаях их требуется проделать на месте с помощью болгарки. В целом данный этап работы не отличается сложностью и занимает небольшой период времени.
- Отделка помещения. Чаще всего отделочные работы проводятся после сборки модулей. Для этого лучше использовать панели, которые имеют невысокую цену, и устанавливаются за небольшой период времени.
В целом сборка модульного дома представляет собой малоэтажное строительство. На основании расчетов количество этажей не может быть свыше трех.
Преимущества модульных домов
Модульные дома отличаются быстрым возведением. Кроме этого существенного преимущества, технология имеет еще ряд достоинств:
- Изготовление всех элементов ведется в закрытых цехах, поэтому материалы защищены от непогоды.
- Постройки имеют небольшой вес и не требуют закладки мощного фундамента.
- Работы могут проводиться на любых участках местности, включая сложный рельеф.
- При желании всегда можно расширить планировку здания, добавив к нему ряд модулей.
- В случае переезда имеется возможность ведения демонтажа здания с переносом его на новую территорию. По затратам это составит 20% от стоимости помещения.
При строительстве модульных домов основной упор делается на их энергосбережение и энергоэффективность.
Использование экологически чистых материалов
Изготовленный из экологически чистых материалов дом не влияет негативно на окружающую среду. Его эксплуатация не предполагает использование обычного топлива, а для этой цели используются альтернативные источники энергии — солнечная или биотопливо.
Дома, построенные из экологических материалов, предполагают использование современных энергоэффективных технологий, и такое условие закладывается уже на стадии проектирования зданий.
При возведении используются основные экологические методы:
- Сад на крыше. Для этой цели на поверхности домов располагаются растительные насаждения, что улучшает окружающую среду вокруг помещения.
- Установка солнечных панелей. В результате появляется возможность использовать солнечную энергию для производства электричества.
- Применение систем для сбора дождевой воды. Она используется для орошения посевных культур и бытовых нужд.
- Закладка возобновляемых материалов. Сюда относятся переработанные отходы. Примером являются древесно-полимерные композиты или изделия, изготовленные на основе растительных волокон.
С помощью таких методов не только уменьшается загрязнение внешней среды, а и происходит рациональное использование природных ресурсов. Уже давно пришло время обновлять технологии строительства зданий, и сейчас это совершается быстрыми темпами.
Материалы для строительства
Для строительства экологически чистых домов могут использоваться следующие виды материалов:
- Прессованная солома. Исходное сырье получается при обработке сельскохозяйственных культур. Фактически солома является отходом производства. Она обладает небольшим весом и создает минимальную нагрузку на фундамент. Такой дом имеет низкую теплопроводность, поэтому поддержание тепла в нем не требует больших энергетических затрат. Преимуществом использования соломы является ее низкая цена.
- Саман. В данном случае к соломе еще добавляется глина. Все составляющие имеют исключительно природный характер. Строение получается легкое и недорогое. При возведении саманного дома необходимо его постройку вести на 30 см выше стандартного помещения. Связано это с тем, что со временем такое здание обязательно даст усадку. Другой особенностью дома является необходимость проведения обработки саманных блоков штукатуркой, замешанной на основе извести.
- Дерево. Построенные из такого материала дома обладают высокой прочностью и хорошо удерживают тепло. Чтобы в нем не появлялась гниль, древесина обрабатывается специальными растворами. В результат дом может простоять длительное время без разрушения. Недостатком такого помещения является более высокая цена по сравнению с другими вариантами.
- Арболит. Выпускается в виде блоков, состоящих из цемента и дерева. Сверху возведенное помещение может отделываться любым удобным способом. Преимуществом материала является отсутствие необходимости его пропитки, потому что в нем никогда не появляется плесень. Построенному дому не грозит появление трещин в случае его усадки и это является его существенным преимуществом.
- Утрамбованная земля. Для этого используется прессованная почва, которая предварительно пропитывается водой. В результате формируются блоки, которыми ведется кладка помещения, что придает дому пожаробезопасность и надежность. В некоторых случаях вместо блоков используются тканевые мешки, наполненные сухой землей.
С помощью таких методов не только уменьшается загрязнение внешней среды, но и происходит качественное использование природных ресурсов.
Преимущества экологического строительства
Преимущества использования экологически чистых материалов для строительства домов выражаются в следующем:
- В окружающую среду попадает значительно меньше выбросов. В результате сокращается негативное воздействие на водные ресурсы и почву, что способствует сохранению природы.
- Наблюдается экономия энергии. Это связано с повышенной эффективностью здания.
- Происходит улучшение внутреннего микроклимата. В помещении создаются более здоровые условия для проживания.
С учетом всех этих преимуществ возведение домов с помощью экологически чистых материалов все больше занимает нишу в современной строительной индустрии.
Система «умный дом»
Если в помещении внедрены наиболее передовые технологии, то такое здание называется умным домом. В состав системы входят следующие компоненты:
- Климат-контроль. Она позволяет вести следующие виды интеллектуальных работ: вентиляцию, отопление и кондиционирование. Все действия осуществляются с максимальной точностью. За счет правильной регулировки во всех зонах помещения создается оптимальная температура.
- Датчики безопасности. Обеспечивают автоматическую подачу сигнала во время возникновения возможных угроз. К ним относится задымление или появления угарного газа. В результате дому гарантируется повышенная безопасность
- Камеры наблюдения. Обеспечивают круглосуточный обзор всей территории дома.
- Системы сигнализации. Подают знак звуком в случае возникновения опасности.
- Интеллектуальное освещение. Обеспечивает регулировку силы подачи света во всех комнатах квартиры по заранее заданной программе.
- Автоматизированные окна и двери. Данная система осуществляет проверку над попаданием в дом нужного количества тепла и света. Осуществляется это контролем над движением окон и дверей
- Системы автоматического полива. Следит за состоянием грунта в саду, поддерживая необходимую степень влажности.
Все перечисленные функции интегрированы в единую систему умный дом. Ее наличие обеспечивает хозяевам не только хороший уровень жизни, но и высокую степень безопасности. Кроме того, при эксплуатации такого дома осуществляется экономия энергетических затрат.
Энергосберегающий дом
Энергосбережению уделяется особое внимание при строительстве современных домов. Проживания в таком помещении требует затрат минимального количества ресурсов. Возведение дома состоит из следующих этапов:
- Проектирование. Для этого существуют специальные энергосберегающие технологии, на основании которых ведется разработка чертежей.
- Выбор архитектурного решения. Чтобы жилище было энергосберегающим, оно должно иметь правильную геометрию. Также внимание уделяется расположению относительно направления розы ветров и потока солнечных лучей.
- Прокладка теплоизоляции. Утеплению подлежат все стены, кровля и полы.
- Снабжение дома умными системами. Для комфортности проживания квартира снабжается специальными приборами, отвечающими за уровень освещенности в помещении, вентиляцию и отопление.
- Проведение коммуникаций. После постройки дома устанавливаются котлы для подогрева воды, и делается разводка труб. В качестве топлива лучше всего использовать биогаз
- Установка источников энергии. Этому вопросу уделяется особое внимание. С этой целью может быть проведен монтаж солнечных батарей или ветрогенератора.
В качестве материалов для постройки энергосбивающего дома лучше всего использовать натуральное сырье, к которому относится древесина или природный камень.
Существует большое количество современных технологий постройки дома. С каждым годом они постоянно совершенствуются. При этом основным вопросом всегда является их эффективное использование. Достигается это высоким энергосбережением и рациональным использованием ресурсов.
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.