Легкие конструкции панелей стен

Для создания эффективных конструкций применяют конструкционный материал на основе цемента с дисперсным армированием асбестовым волокном — асбестоцемент, который обладает ценными качествами. Он легкий, прочный, огнестойкий, устойчивый к коррозии и гниению, экономичный; производство его освоено промышленностью строительных материалов. Применение асбестоцемента перспективно для изготовления эффективных ограждающих конструкций.

Процесс производства асбестоцемента поддается механизации и автоматизации, не требует больших затрат труда, энергии и капитальных вложений. Применение асбестоцемента в конструкциях дает значительный экономический эффект и позволяет снизить массу здания. В СССР асбоцементные строительные конструкции выпускают двух основных видов — крупноразмерные профилированные листы и сборные плиты и панели.

Асбестоцементные конструкции применяют для кессонирова- ния сводов подземных вестибюлей станций метро в Киеве, Москве, а также при устройстве подвесных потолков в цехах промышленных предприятий.

Асбестоцементные панели внедряют в сельскохозяйственном строительстве. Уже построены опытные жилые дома из асбестоцементных панелей в Краматорске, Харькове, Люберцах, Воскресенске, Минске.

В Ташкенте асбестоцементные панели применили при строительстве 9-этажных домов (использовано более 40 тыс. ж2 панелей), в Череповце построено более ста 5-этажных домов из таких панелей. В Москве асбестоцементные панели применяют для подоконных вставок в административных зданиях.

Асбестоцемент обладает значительной относительной прочностью, небольшой объемной массой, высокой атмосферостой- костью, достаточной огне- и кислотостойкостью, высокой стойкостью к воздействию щелочей и сернистых газов.

Непрессованные листы и изделия не лишены некоторых недостатков: низка ударная прочность; значительна деформатив- ность при увлажнении и воздействии температуры. Новые прессованные асбестоцементные листы исключают эти недостатки и являются первоклассным конструктивным материалом.

Листовой асбестоцемент изготовляют в основном на листоформовочных машинах в виде прямоугольных листов площадью 1600X5000 мм при толщине 3—10 мм. При этом прочность листа в продольном направлении больше, чем в поперечном. Для улучшения качества асбестоцемент в свежеизготовленном виде прессуют под давлением до 200 кг/см"1. В правильно законструирован- ных строительных конструкциях растягивающие усилия должны быть направлены вдоль продольной оси листа. Характеристики волнистых асбестоцементных листов приведены в табл. IV. 3, IV. 4.

img-020

Асбестоцементные листы (см. табл. IV.4) применяют для покрытий производственных зданий: для пролетов 3 м — листы ВК волнистого симметричного сечения и листы ПВ плосковолокнистого сечения; для пролетов 1,5 м используют листы УМВ.
Асбестоцементные панели отличаются от других облегченных ограждающих конструкций сравнительно небольшой массой, невысокой стоимостью, незначительными трудовыми затратами при изготовлении, транспортировании, монтаже и эксплуатации в зданиях.

Около половины объема листового асбестоцемента составляют крупноразмерные волнистые листы типа УВ (унифицированного профиля), ВУ (волнистые усиленные)    (см.    табл. IV. 3). Их    применяют для обшивки стен при расстоянии    между ригелями 2,4 м и Для покрытий при рабочих пролетах 1,5 м.

Контрольные нагрузки на листы составляют:
Равномерно распределенная 400 кг/м2
Штампован 120—200 кг

Организовано также массовое производство плоских листов размером 3X1, 5X0,01 м для сборных конструкций. Сборные асбестоцементные утепленные плиты размером 3X0,5 (0,7) Х0.12 м состоят из двух скорлуп плоско-изогнутой формы, соединенных по продольным сторонам заклепками. Внутри плит уложен минераловатный утеплитель с пароизоляцией (рис. IV.4).


 img-021
Рис. IV.4. Поперечный и продольный разрезы асбестоцементной плиты АП:
1 — асбестоцементные листы; 2— опорные башмаки; 3 — гвозди; 4 — утеплитель; 5 — алюминие- ные заклепки; 6 — пароизоляционный слой.

 

Плиты покрытий типа АКП и АКД выпускают размером ЗХ X 1,5X0,19 м. Их собирают из двух плоских листов ЗХ 1,5X0,01 м, соединенных на деревянном или асбестоцементном (в виде швеллера) каркасе. Утеплитель минераловатный. Расчетная нагрузка на плиты 400 кгс/м2. Стеновые панели подобной конструкции типа АСД размером 3X1,5X0,12—0,23 м и панели типа «сэндвич» с пенополистирольным утеплителем выпускает промышленность для жилищно-гражданского и сельскохозяйственного строительства. Плиты покрытий и стеновые панели длиной 6 м выпускают на алюминиевом каркасе и применяют для покрытий промышленных зданий с укладкой по двухпролетной схеме.

Асбестоцементные листовые конструкции применяют во всех климатических зонах СССР и объем их производства (более 370 мнл. м2 в год) обеспечивает нужды строительства. Объем производства сборных асбестоцементных конструкций удовлетворяет только 6—7% потребности в них.

Дальнейшая индустриализация строительства, снижение трудо и материалоемкости, повышение долговечности и надежности асбестоцементных конструкций требуют увеличения размеров волнистых листов до 6 м, организации производства окрашенных и армированных листов, плоских прессованных листов, погонажных элементов для каркасов панелей.

За рубежом производят панели длиной до 6 м экструзионным способом. Преимущество такой технологии — низкая трудоемкость, но в качестве компонентов необходим асбест высоких сортов. В СССР экструзионным способом изготовляют опытные партии панелей. Разрабатывается новая технология вакуумсилового проката для изготовления погонажных изделий.

Легкие панельные конструкции стен и покрытий зданий разработаны с каркасом из металла (в том числе из алюминиевых тонкостенных профилей), обшивкой из асбестоцементных, фанерных листов и утеплителем из легковесных материалов. Такие стеновые панели рациональны для зданий различного назначения.
Использование каркасов из тонкостенных гнутых стальных или алюминиевых профилей позволяет создавать экономичные панели широкого применения.
 

img-022

Рис. IV.5. Конструкция асбестоцементной панели с деревянным каркасом:
1 — асбестоцементные листы; 2 — пароизоляция; 3 — деревянный каркас; 4 — решетка для крепления утеплителя; 5 — минераловатные маты; 6 — шурупы и шайбы; 7 — асбестоцементная накладка.

Габариты панелей определяются схемой разрезки плоскости стены здания, привязкой к шагу стоек основного каркаса, а также рациональным раскроем асбестоцементных листов. Панели могут быть ленточными (при горизонтальной разрезке стен) и на секцию (длина отрезка стены между стойками).

Ленточные панели целесообразно применять для зданий промышленного типа с шагом стоек каркаса 6 м. Номинальная ширина основного типоразмера панелей 1,2—1,5 м (рис. IV.5).

Панели «на секцию» предназначены для жилых и сельскохозяйственных зданий. Высота их принимается равной высоте стены (рис. IV. 6). Оба вида панелей могут быть глухими и с проемами. Панели эти комплексные. Основа конструкции — каркас, воспринимающий монтажно-транспортные и эксплуатационные нагрузки (рис. IV.7). Для изготовления каркаса применяют тонкостенные стальные профили (табл. IV.5). Утеплителем служат минераловатные плиты. На лицевой поверхности — асбестоцементные листы. Крепятся асбестоцементные листы к каркасу при помощи самонарезающих винтов.

Гнутые профили для каркасов панелей, раскладки, уголки н другие профилированные детали изготовляют из листовой прокатной стали класса А-1 марки Ст. 3 толщиной 1—2 мм по ГОСТ 380—71.

Для крепления обшивок используют самонарезающие винты с различными видами головок: потайной (ГОСТ 10619—63 *), по- лупотайной (ГОСТ 10620—63) или полукруглой (ГОСТ 10621 —63). Для винтов с потайной или полупотайной головкой применяют штампованные шайбы, с полукруглой — плоские.
 

img-023

Рис. IV.6. Конструкция навесной асбестоцементной стеновой панели для жилых домов:
1 — асбестоцементные листы; 2 — железобетонные ребра; 3 — цементный фибролит; 4 — гипсовая затирка по фибролиту.

 

Для утепления панелей применяют минераловатные полужест- кие плиты на фенольной связке — ГОСТ 9573—72 . Можно использовать и другие утеплители, но при этом применение должно быть обосновано технической целесообразностью и экономической эффективностью. Теплоизоляционные прокладки рекомендуется изготовлять из листов ПХВ, ПСБ-С объемной массой 50— 100 кг/м3 и древесно-волокнистых антисептированных листов.

В качестве пароизоляционного слоя панелей используют полиэтиленовую или другую пластмассовую пленку или алюминиевую фольгу.

Конструктивные решения стыков и детали сопряжения определяются при выборе формы поперечного сечения контурных элементов каркасов панелей и способа крепления к каркасу асбестоцементной обшивки. Распространены асбестоцементные навесные стеновые панели на деревянном каркасе (ГОСТ 18128—72).

Используют их для устройства наружных стен жилых, общественных и производственных зданий с влажностью воздуха не более 60 %.

Изготовляют их с проемами для окон и балконных дверей или без проемов. Для цокольных элементов зданий такие панели не применяют.
 

img-024

Рис. IV.7. Стеновая панель размером 6X1.2 м с воздушной прослойкой:

1 — стальной каркас; 2 — асбестоцементные листы; 3 — самонарезающие винты; 4 — вкладыши для фиксации утеплителя; 5 — минераловатные плиты; 6 — полиэтиленовая пленка; 7 — теплоизоляционная прокладка.


Панель состоит из деревянного каркаса, обшитого с двух сторон плоскими асбестоцементными листами, с заполнением внутренних полостей несгораемым «ли трудносгораемым утеплителем. Размеры плоских асбестоцементных листов для обшивки панелей, мм:

Длина      1200—3600
Ширина     600—1500
Толщина      10
Физико-механические показатели асбестоцементных листов Должны удовлетворять следующим требованиям:
Предел прочности при изгибе в поперечном (слабом) направлении.    

Не менее    200 кгс/см2
Объемная масса        Не менее    1,70 г/см3
Ударная вязкость        Не менее    2,5 кг-см/см2
Влажность листов    при    сборке    .    . Не более    12%

Листы для панелей должны иметь ровные кромки без заусен- Чев и неровностей. Поверхность должна быть ровной и гладкой. Листы для фасадной стороны панели окрашивают в процессе их изготовления. Деревянный каркас изготовляют из сосновых или еловых строганых брусков сплошного или составного сечения. Бруски по длине должны быть цельными. При сращивании допускается зубчатый шип на клею. Влажность древесины каркаса должна быть 17 (± 1) %. Каркас антисептируют. Узловые соединения его брусков укрепляют угловыми накладками из стальной полосы толщиной 2 мм на шурупах; допустимы угловые соединения на болтах без стальных накладок.

В качестве теплоизоляции в панелях применяют плиты полу- жесткие из штапельного стекловолокна (ГОСТ 10499—67) или минераловатные полужесткие на синтетическом связующем (ГОСТ 9573—72 *). Рекомендуется применять утеплитель, ок- лееный полиэтиленовой или другой пленкой. Толщина его назначается в зависимости от требуемого сопротивления теплопередаче. Плиты утеплителя должны быть уложены в распор с обжатием, исключающим смещение их при перевозке и монтаже панелей. Панели должны иметь монтажные петли или другие строповочные устройства. Асбестоцементные листы наружной обшивки крепят к деревянному каркасу с помощью алюминиевых раскладок трех профилей, установленных по периметру, или без раскладок при помощи шурупов с шайбами. Диаметр отверстий в листе должен быть больше диаметра верхней части шурупа. Шурупы используют некорродирующие. Герметизируют швы между асбестоцементными листами наружной обшивки и места установки шурупов с шайбами светлой полиизобутиленовой мастикой УМС-50 или тиоколовой мастикой.

img-025

Каркасные панели делают на брусках, отформованных из асбестоцементной массы, или зет-образных элементов, выпиленных из асбестоцементных волнистых листов, или из асбестоцементных швеллеров, формуемых из сырого асбестоцементного листа, снятого с барабана листоформовочной машины. Крепят листы обшивки к элементам каркаса на эпоксидно-цементном клее. Такое соединение высокопрочно и менее трудоемко, чем крепление шурупами.

Для качественного выполнения швов соединений следует применять асбестоцементные листы, допрессованные после формования на машинах, ибо на обычных листах отслаиваются элементарные слои асбестоцемента из-за низкой когезии при значительно большей адгезии к клеящему слою.

Разработан и исследован другой тип облегченных ограждающих конструкций — бескаркасные асбестоцементные панели на фибролите со средним слоем из пенополистирола, перлитобетона или другого жесткого утеплителя. Для изготовления их применили технологию, обеспечивающую надежное крепление на цементном или другом клее плоских асбестоцементных листов и срединного слоя в единую трехслойную плиту. Такая панель может иметь наружную обшивку из асбестоцементных листов, а внутреннюю— из других листовых материалов: сухой штукатурки, твердоспрессованых оргалитовых плит, пластика и др.

Применение свежеотформованных асбестоцементных листов обшивки и древесной шерсти с портландцементом, запрессованных одновременно в форме с устройством контурных армоцементных ребер, дает надежное сцепление всех компонентов панели, не требует других крепежных элементов или клея и обеспечивает удовлетворительное качество ограждающей конструкции.

Разработанные и изготовленные в НИИСК конструкции таких панелей для жилых зданий (НИИСК-ба) показали при испытаниях хорошие результаты. Технико-экономические данные значительно лучше, чем у аналогичных асбестоцементных конструкций.
При индустриальном изготовлении конструкций такого типа возникли трудности из-за невозможности объединения производства асбестоцементных листов, фибролита и железобетонных обрамлений на одном предприятии, т. е. на комбинате асбестоцементных изделий. Поставка свежеотформованных листов с комбината асбестоцементных изделий на другое предприятие удавалась только в зимних условиях при замораживании заготовок асбестоцемента на скалках и их перевозке на расстояние до 15 км.
 

img-026

Рис. IV. 9. Бескаркасная асбестоцементная стеновая панель НИИСК-8—61.

Для ограждения промышленных зданий разработаны каркасные панели из асбестоцементных скорлуп и железобетонных ребер — НИИСК-5/60 (рис. IV. 8) и бескаркасные из асбестоцементных коробов — НИИСК 8—61 (рисунки IV. 9, IV. 10) [14]. При изготовлении таких панелей можно разделить технологические процессы: заготовка асбестоцементных изделий, доставка их в затвердевшем состоянии к месту сборки и изготовление всей панели на другом предприятии или полигоне. В качестве утеплителя для этих панелей приняты маты из стекловолокна на синте тической связке, полужесткие плиты из шлаковаты, древесно-волокнистые антисептированные листы или пенополистирол. Утеплитель крепят к наружной обшивке панели на клею.

Технологические линии для изготовления панелей типа «сэндвич» из металлических обшивок и теплоизоляционного пороплас- та производительностью 0,5—15 млн. м2 в год отвечают современным требованиям, дают возможность автоматизировать производственный цикл, максимально сократить трудовые затраты и получить минимальную себестоимость панелей.

Укрупненная структура себестоимости стеновых навесных панелей заводского изготовления приведена в табл. IV.6.
Вес каркасно-панельной конструкции с легкими навесными панелями составляет 500—800 кг/м2 жилой площади, т. е. в 4—6 раз меньше, чем в кирпичном или крупноблочном доме (3000 кг/м2), и в 2,5—4 раза меньше, чем в обычном крупнопанельном доме (2000 кг/м2).

 

img-027

Рис. IV. 10. Конструкция продольного стыка между панелями: 1-кронштейн-столик; 2 — дюбель; 3 — дюралюминиевый швеллерный профиль; 4 — вибросклеенный стык; 5 — термоизоляционный вкладыш; 6 — стыковая накладка из асбестоцемента.

Получили распространение легкие ограждающие конструкции (с применением пластмасс) трехслойные с металлическими обшивками и средним слоем из пенопласта (рис. IV. И), с асбестоцементными обшивками и средним слоем из пенопласта и конструкции со стеклопластиковыми обшивками.

img-028

Освоение районов Крайнего Севера требует создания легких сборно-разборных и передвижных домов. Для изготовления их эффективно использование конструкций с применением пластмасс. Полимерные материалы используют как отдельные изделия и в сочетании с традиционными строительными материалами. Широко применяют несущие и ограждающие конструкции из полимерных материалов. Это ограждения производственных помещений, спортивных залов, плавательных бассейнов, выставочных павильонов, трибун стадионов, магазинов, рынков, складских помещений, стеклопластиковые светопрозрачные трехслойные панели криволинейного очертания применены в покрытии плавательного бассейна санатория «Пушкино», построено кафе
из трехслоиных светопрозрачных стеклопластиковых панелей с покрытием в виде многогранного купола в г. Северодонецке, светопрозрачные купола из оргстекла применены на Дворце пионеров в Москве, зенитные фонари из оргстекла устроены на промышленном здании в Полтаве (рис. IV. 12).

img-029

Рис. IV.11. Металлические панели с утеплителем из пенопласта: а — панели двухслойные (ПД); б — панели трехслойные (ПТ); 1 — металлический профил- лированный лист; 2 — гидроизоляционный или защитно-декоративный клей; 3 — утеплитель.

Панели из стеклопластика со средним слоем из пенопласта применяют только в экспериментальном строительстве — стеновые панели и цельноформованные блоки — для домиков из полиэфирного стеклопластика и фенольного пенопласта, предназначенных для эксплуатации в северных районах страны (ЛенЗНИИЭП).
 

img-030

Рис. IV. 12. Конструкция зенитного фонаря точечного типа промышленного здания в Полтаве на базе типовой железобетонной плиты размером 3000X6000 мм:

1 — металлический стакан; 2 — двухслойный купол из органического стекла; 3 — опорная рама; 4 — фартук из оцинкованной стали; 5 — утеплитель; 6 — гидроизоляционный ковер; 7 — железобетонная плита покрытия.

Минпромстрой СССР совместно с НИИпластмасс и ЦНИИЭП- жилища смонтировали в Волгограде опытно-промышленную линию мощностью 60 тыс. м2 стеновых панелей и оконных блоков для жилых зданий. Минпромстрой УССР и НИИСК Госстроя СССР в Киеве завершили монтаж технологической линии и осваивают установку ЭМ-105 по выпуску цельнопрессованных стеклопластиковых панелей с утеплением фенольным пенопластом для стен и покрытий промышленных зданий (рис. IV. 13).
Конструкция панелей представляет собой бесконечной длины Цельнопрессованную ленту шириной 1,5 м, состоящую из двух обшивок и среднего слоя в виде гофр с продольно расположенными ребрами, соединенных между собой в единую конструкцию в процессе прессования. После разрезки ленты на панели заданной длины, полости заполняют фенольным пенопластом, вспениваемым в изделии на основе заливочной композиции. Длина панелей может быть 3—12 м. Толщина обшивок и среднего гофра может изменяться в зависимости от требований, вызванных назначением панелей.

Используют асбестоцемент также для устройства подвесных потолков. Удачна конструкция подвесного потолка из асбестоцементных составных плит [11]. Эти плиты состоят из верхнего и нижнего плоских непрессованных листов толщиной, соответственно 10 и 8 мм, соединенных на клее с продольными ребрами сечением в виде полной волны, изготавливаемых из стандартных асбестоцементных листов марки УВ-6 путем распиливания их в продольном направлении. Размер плиты в плане 1400x3000 мм.
 

img-031

Рис. IV. 13. Установка ЭМ-105 для изготовления цельнопрессованных стеклопластиковых панелей стен и покрытий зданий (Киев, НИИСК Госстроя СССР и Минпромстрой УССР).

Нижний слой из перфорированных асбестоцементных листов позволяет использовать такие панели в качестве звукопоглощающей конструкции. При этом внутренюю полость между листами заполняют сверхтонким волокном. Такие плиты обладают достаточной прочностью, жесткостью и влагостойкостью.

Коэффициент звукопоглощения их в диапазоне частот 500— 4000 Гц.

В зданиях точных производств (электронная и радиопромышленность, точные приборы, прецизионное машиностроение) изготовляют потолки из алюминиевых сплавов со встроенными светильниками, обслуживаемыми сверху. В этих случаях подвесной потолок собирают из трехслойных панелей с гладкими поверхностями.

Верхний лист — из алюминия 6 = 1 мм или из стали и нижний— из алюминия 6 = 0,8 мм, несущие гнутые профили — из стали 6=1 мм. Листы соединяются с профилями на заклепках и клее. Размер панелей кратен модулю 300 и равен 600Х Х3000 мм или 900X3000 мм. Светильники и сантехническое оборудование размещаются в специальных рамках. Каркас для опи- рания панелей (из стальных балок с шагом 3 м и пролетом 6 м) подвешивается к узлам ферм. Герметизируют потолки, применяя уплотнители из мягкой резины.

Основной недостаток таких потолков — большая металлоемкость и необходимость устройства специальных покрытий по металлу для устранения скольжения.

Широкое распространение находят подвесные потолки из рулонного металла, например, в цехах целлюлозно-бумажной промышленности. Такие потолки устраивают из металлических лент толщиной 1—1,5 мм, которые укладывают на прогоны и затем натягивают на концевые упоры и в таком состоянии закрепляют. Пример — потолок для зала Сегежского ЦБК [12]. Конструкция предложена Гипробумом, разработана совместно с ЦНИИСК им. Кучеренко. Каркас потолка — решетчатые биметаллические прогоны, верхний пояс (два уголка 75X50X5 мм) и решетка (полосы 40x5 мм) которых стальные, а нижний пояс — тавр ПК 301—44 (МТУ 258—55) —из алюминиевого сплава АМг2П (ГОСТ 8617—75). Прогоны высотой 200 мм расположены через 1,5 м и прикреплены к нижнему поясу ферм болтами или монтажной сваркой. По нижним поясам прогонов натянута алюминиевая лента из сплава АМг2П, поставляемая на строительство в рулонах. Длина листа в рулоне 500 м, ширина 1480—2000 мм.

Для укладки ленты в проектное положение рулон устанавливали в разматывающее устройство-катушку, перекидывали через направляющий валик и протягивали по направляющим прогонам по всей длине потолка (186 м).

Для того чтобы поверхность ленты была ровной и гладкой, а жесткость достаточной, в ленте создавалось предварительное напряжение с расчетным значением 150 кг/см2. Натяжение осуществляли, затягивая гайки натяжных устройств. При этом контролировали усилия динамометрическим ключом. Воспринимали усилия от предварительного напряжения неподвижные балки натяжных устройств и затем передавали их на прогоны, выполнявшие функции распорок.

После натяжения ленты крепили аргонодуговой точечной сваркой к верху алюминиевых полок прогонов. Отверстия под светильники и вентиляционные плафоны диаметром до 610 мм вырезали в закрепленных лентах циркулем с твердосплавным резцом.

Объединенные с прогонами ленты образовали одну болыне- Размерную панель подвесного потолка. Кроме сил продольного Катяжения, воспринимаемых прогонами, ленты подвергали действию растягивающих усилий в поперечном направлении от равномерно распределенной нагрузки на потолок (75 кг/м2). Эти усилия передавались на нижние пояса ферм.

Применение для устройства потолка лент позволяет сократить сроки возведения подвесного потолка, получить экономию материала и уменьшить стоимость работ. Для устройства подвесных потолков на предприятиях химических волокон и особо точных производств применяют также стальные профилированные листы.

Интересное решение подвесного акустического потолка с использованием стальных профилированных листов предложено ЦНИИпромзданий. Вертикальные элементы профилированного листа перфорированные, а пространство между ними заполняется сверхтонким базальтовым волокном. Листы укладывают на составные прогоны, прикрепляемые к узлам ферм, сверху накрывают их асбестоцементными плоскими листами и древесностружечными плитами.

Светильники в этом случае опираются на нижние полки прогонов. В ближайшем будущем для устройства подвесного потолка предполагается также использовать асбестоцементные панели коробчатого сечения, изготавливаемые методом экструзии. Решения подвесных потолков из таких панелей уже осуществлены ЦНИИпромзданий.