сборник докладов. 1МССФ-2020 том 2. Кафедра строительства и городского хозяйства v международный студенческий строительный форум 2020 Белгород, 26 ноября 2020 г Том 2 Сборник докладов Белгород 2020
 Скачать 4.55 Mb.
|
|
Кононова И.Е., студент Научный руководитель канд. техн. наук, доц. Малюкова МВ. Белгородский государственный технологический университет им. В.Г.Шухова, г. Белгород, Россия ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ УТЕПЛИТЕЛИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ С каждым годом на рынке строительных материалов в России появляется большое количество новой высокотехнологичной продукции. Поэтому на данный момент преимуществом может стать не только наличие квалифицированных специалистов, но и грамотно выбранные стройматериалы, ведь именно от основных показателей материала будет зависеть долговечность и качество, возводимой конструкции. Важными экономическими показателями при строительстве любого объекта являются издержки и затраты. А значит, всё важнее становится умение выбрать и закупить те материалы, которые позволят выполнить работу наиболее экономично и качественно. [4] Ориентируясь на эти показатели, приходится искать наиболее выгодные предложения, а при выборе теплоизоляционного материала еще нужно учитывать прочность, влагопоглощение и т.д. Сегодня к энергоэффективным теплоизоляционным материалам относят утеплители, имеющие теплопроводность не выше 0,06 Вт/(м·ºС). При этом данные материалы должны характеризоваться доступностью сырья, малой энергоемкостью и низкой себестоимостью производства, обладать водо- и морозостойкостью, механической прочностью, экологической и пожарной безопасностью [5]. 120 Подавляющее большинство утеплителей, можно условно разделить на четыре основные группы - минераловатные плиты и маты (стекловата, шлаковата, каменная вата - пенопласты пенополистирол, пенополиуретан, пенополиуретан); - вата и плиты из растительных, древесных волокон или волокон животного происхождения (древесноволокнистые плиты, фибролит, целлюлозная вата, войлок - вспученные зернистые материалы (пеностекло, перлит, вермикулит и пр) [6]. Для получения минеральной ваты любого вида используется технология - расплавления исходного сырья при температуре 1500 ℃. Из полученных волокон на ламельных или гофрировочных аппаратах формируют требуемый объем изделия. Для фиксации волокон наносится связующая смесь, как правило, в качестве связующего используют фенолформальдегидную смолу, которая надежно удерживает структуру. Полимеризация и получение окончательной формы происходит в специальной камере. На заключительном этапе изделие подвергается термической обработке, в результате которой оно становится более прочным. Для получения тонких волокон используются определенные неорганические материалы. Для стекловаты исходным материалом служит вторсырье – стеклянный бой с использованием добавок. Этот вид утеплителя имеет низкую теплопроводность и способен гасить вибрации. Он хорошо работает на сжатие, что делает его более компактным при транспортировке. Для производства каменной или базальтовой ваты используются габбро-базальтовые горные породы с добавлением доломита и известняка. Утеплителя отличается высокой эффективностью, так как имеет минимальные показатели теплопроводности среди аналогов. Он обладает устойчивостью к воздействию механических нагрузок и вибрации, абсолютно не горючи имеет низкое влагопоглощение. Сырьем для производства шлаковаты служит доменный шлак – отход производства чугуна. Этот материал обладает высокой теплопроводностью при сравнении с другими видами минеральной ваты и способен поглощать влагу. Пенопласт – это общее название для второй группы материалов получаемых путем вспенивания пластмасс. На этапе вспенивания происходит газонаполнение полимеров, которое определяет технические характеристики материала. На физико- механические свойства пенопласта оказывает соотношение между 121 открытыми и закрытыми ячейками с воздухом. Замкнутые ячейки – гарантия низкой гигроскопичности. Чем меньше пенопласт впитывает воды, тем лучше его теплотехнические характеристики, тем дольше служит материал. В зависимости от используемых пластмасс пенопласты подразделяется наследующие виды пенополистирольные, пенополиэтиленовые, пенополивинилхлоридные, пенополиуретановые. Но несмотря на множество различных видов пенопласта, ни один из них не может долгое время противостоять огню, при длительном воздействии высоких температур он загорается - дым, образующийся от горения, может парализовать дыхательную систему человека. Также при длительном воздействии времени и отсутствия своевременной замены, он начинает вырабатывать вредное вещество – мономер стирола. Как показывают исследования - срок эксплуатации подобных материалов незначителен примерно 10-15 лет. Сырьем для третьей группы утеплителей служит распушенные растительные, древесные и животные волокна (древесноволокнистые плиты, целлюлозная вата (эковата), маты из льняного, конопляного, кокосового, хлопкового волокна, а также из овечьей шерсти и утиного пуха. Данные органические волокнистые материалы имеют существенное отличие от утеплителей из минеральных волокон и пенопластов – они способны своими капиллярными волокнами впитывать излишки влаги и проводить ее через стены к наружной поверхности ограждающих конструкций. Целлюлозная вата – это рыхлый легкий изоляционный материал, состоящий на 81% из вторичной целлюлозы и на 19% – из добавок нелетучих антипиренов и антисептиков. Монтаж эковаты производится либо методом напыления с помощью специальной установки, либо, что реже, засыпается непосредственно в перегородки. Древесноволокнистыми плитами (ДВП) принято называть крупноразмерные листы, получаемые путем измельчения древесины в волокнистую массу, формования из нее изделий и их последующей тепловой обработки. Данные плиты обладают хорошими изоляционными характеристиками и высокой паропроницаемостью, что предохраняет конструкции от образования точки росы и появления плесени. Войлок, который производится из натуральной шерсти, – материал, используемый в строительстве веками его теплопроводность составляет 0,035 Вт/м С. Как правило, его применяют для утепления отдельных узлов конструкций (в качестве межвенцового утеплителя, оконных и дверных коробок в наружных стенах, стыков щитов в сборных домах. 122 Однако существенным недостатком утеплителей этой группы является их горючесть и подверженность гниению. Теплоизоляционные материалы четвертой группы получают путем вспучивания природных и техногенных минеральных веществ. Например, вспученный перлит получают обжигом природных вулканических стекол – перлита, обсидиана и поставляют в виде песка и щебня вспученный вермикулит получают в результате высокотемпературной обработки минерала вермикулита гидрослюды, в составе которого содержится связанная вода. Этот легкий материал представлен пластинчатыми зернами золотистого оттенка. Область применения зернистых утеплителей на основе минерального сырья в строительстве достаточно широка (рис. Помимо традиционного использования в качестве теплоизоляционных засыпок, искусственных пористых заполнителей для легких бетонов теплоизоляционных, теплоизоляционно-конструкционных и жаростойких) и растворов (штукатурных и огнестойких) на их основе получают широкий спектр теплоизоляционных изделий (блоки, плиты, скорлупы, сегменты, применяют в качестве акустических и декоративных материалов, фракции 0,5 мм используют для наполнения пенопластов, красок и линолеумов [8]. Рис. 1. Зернистые теплоизоляционные материалы в строительстве 123 При выборе того или иного утеплителя помимо технических характеристик нужно ориентироваться еще на санитарно- эпидемиологические требования Единых санитарно-эпидемиологических и гигиенических требований к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю. Раздел 6 Требования к полимерными полимерсодержащим строительным материалами мебели. − ГН 2.2.1313-03 Гигиенические нормативы. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны. − ГН 2.1.6.1338-03 Гигиенические нормативы. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест. − ГН 2.1.6.2309-07 Ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. В заключении хочется сказать, что время ограниченного выбора строительных материалов прошло, а значит стоит рассматривать все варианты и уже потом ориентируясь на основные показатели выбирать наиболее подходящие продукты надежные, эффективные и недорогие. Библиографический список 1 Бессонов АС, Комарова Н.Д. Особенности современных подходов при реконструкции фасадов жилых зданий//Инновационная наука. с 2. Комарова Н.Д., Есипова А.А., Комарова К.С. Нанотехнологии в строительной отрасли // Университетская наука. С. 70-73 3. Курбатов В.Л., Комарова Н.Д. Использование строительных материалов, изделий и инструментов нового поколения при ремонте дома. В сборнике Актуальные вопросы современной науки. Сборник научных докладов 21 ой научно- практической конференции. 2015. СТ. 7. № 3. С. 2665-2 5.Кудяков АИ, Свергунова НА, Иванов МЮ. Зернистый теплоизоляционный материал на основе модифицированной жидкостекольной композиции монография. Томск Изд-во Том. гос. архит.-строит. унта, 2010. 204 с. 124 6. Кудяков АИ, Иванов МЮ. Зернистые теплоизоляционные материалы на основе силикат-натриевых композиций с добавками продуктов сульфатноцеллюлозной переработки древесины // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2009. №4. С. 78-88. 166 7. Кудяков АИ, Радина Т.Н., Иванов МЮ. Зернистый теплоизоляционный материал на основе жидкого стекла из микрокремнезема и золы-уноса // Проектирование и строительство в Сибири. 2006. №2. С. 8. Комарова К.С., Комарова Н.Д. Эффективная теплоизоляция – залог успеха строительства. В сборнике ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА НАУКИ ТРЕТЬЕГО ТЫСЯЧЕЛЕТИЯ. материалы ХXII-ой региональной научнопрактической конференции. 2015. С. 22-25 Рафаелян А.В., студент Кутоманов ДЕ, студент Научный руководитель ассистент Рябчевский И.С. Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова, г. Белгород, Россия ПРИМЕНЕНИЕ ВЕНТИЛИРУЕМОГО ФАСАДА ПРИ ОТДЕЛКЕ ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ В современном мире вентилируемые фасады играют значительную роль. Их используют при отделке жилых домов, социальных объектов и промышленных зданий. Вентилируемый фасад имеет широкий спектр применения, его используют как вовремя строительства новых зданий и сооружений, таки при реконструкции уже построенных объектов для придания современного внешнего вида фасада в зданиях и повышения их энергоэффективности [1]. Вентилируемые фасады – это ограждающая конструкция, состоящая из слоёв утеплителя, который примыкает к несущей стене здания, ветро- и гидроизоляционной паропроницаемой мембраны, а также наружной декоративной облицовки вентилируемого фасада и самим крепёжным механизмом навесного фасада. Отличительной особенностью таких типов фасадов является воздушная прослойка. Благодаря перепаду давлений в зазоре образуется ток воздуха, который обеспечивает вентиляцию внутренних слоев навесной 125 фасадной системы, удаляет из ограждающей фасадной конструкции атмосферную влагу или конденсат из теплого помещения [2, 3]. Облицовочные изделия в вентфасадах являются декоративными элементами, которые также выполняют и защитную функцию, поскольку они ограждают утеплитель, подоблицовочную конструкцию и стену здания от повреждений и атмосферных воздействий. Именно облицовочные изделия отвечают за этетическую составляющую здания, формируя его внешний облик. Изготовление данных изделий происходит по средствам применения металлов, бетонов, фибробетонов, композитных материалов, керамических гранитов, а также стекла со специальным покрытием. Утеплитель в данном типе фасада выполняется в виде жёстких плит, которые изготовлены минеральной, каменной или стеклянной ваты. В вентфасаде утеплитель обязательно должен быть водоотталкивающими влагостойким. Конструкция вентилируемого фасада может быть подвержена вибрациям. Для того, чтобы этого избежать используют кашированный материал с приклеенной стеклотканью на плиту теплоизоляционного материала, предусмотренный для уменьшения движения воздуха в самом утеплителе. Немаловажным фактором является применение именно негорючих ветрозащитных мембран для большей безопасности здания, например, минераловатные плиты двойной плотностью. Подоблицовочная конструкция тоже является важной частью всего вентилируемого фасада. Она состоит из кронштейнов, которые крепятся к несущему профилю и непосредственно к стене, а утеплитель в свою очередь фиксируется на наружной поверхности стены с помощью дюбелей, специальных профилей и т.п. Если монтаж и изготовление вентилируемого фасада будут выполнены с должным контролем и по всем правилам, то функционально фасад будет иметь множество преимуществ, представленных на рис. При проектировании, изготовлении и монтирования вентилируемого фасада появляются своего рода проблемы, вызванные недостаточной слаженностью в работе между поставщиком, конструктором, архитектором и монтажниками. Недостаточный надзор или халатность приводят к тому, что фасад задания не отвечает заявленным характеристикам, является недолговечными малофункциональным. 126 Рис. Полезные функции вентилируемого фасада Среди проблем, которые могут появится при работе с вентилируемым фасадом выделяют несколько основных, таких как – неоднородность конструкции, которая вызвана разными материалами крепёжных элементов. Например, металлы, которые лучше проводят холод, не стоит применять, разница между крепёжным элементом и утеплителем в теплопроводности будет большой, поэтому с металлическими крепежами используют утолщённый утеплитель, а это в свою очередь делает конструкцию дороже. Именно поэтому при выборе материалов нужно учитывать множество факторов и выбирать наиболее эффективные из них – усадка, включающая в себя деформацию утеплителя. Под непосредственной нагрузкой стечением времени эксплуатации здания минеральная вата уплотняется и даёт усадку по длине и ширине. Например, потеря массы залет эксплуатации утеплителя может достигать – 18,78 % для плит плотностью 74 кг/м 3 и – 3,32 % для плит плотностью 156 кг/м 3 . Всё это приводит к тому, что снижаются теплофизические характеристики, аза этим следует и повышение теплопотерь здания – водопоглощение. Поскольку в вентилируемом фасаде присутствуют щели между облицовкой, тов них вовремя атмосферных осадков неизбежно будет попадать влага, а если минеральная вата будет постепенно поглощать большое количество воды, то она будет набухать и тем самым расширяться и зазор между облицовкой и стеной уменьшится, что осложняет вентиляцию здания и выделение влаги из утеплителя. Считается, что за примерно 16 лет эксплуатации здания толщина плит утеплителя может увеличиться на 40 %, что снижает прочность конструкции и двукратно увеличивает теплопроводность. Это приводит к повышению влажности в здании и Основные функции вентилируемого фасада Обеспечивает нормативное утепление здания Повышает звукоизоляцию стен Позволяет дому дышать, пропуская водяные пары в атмосферу Надёжно защищает несущие стены и теплоизолятор от воздействия окружающей среды 127 непосредственному понижению температуры в нм. А также это может привести к возникновению плесени и при постепенном увеличении тяжести утеплителя. Для того чтобы частично избежать описанные выше проблемы используются специальные ветрогидрозащитные покрытия – вынос вредных волокон в окружающую среду. Минеральная мата вовремя эксплуатации частично реструктуризируется, что ведут к отделению части волокон, они ломаются и превращаются в пыль, которая постепенно выделяется в окружающую среду. Поданным некоторых экспериментов [4, 5], девятиэтажный дом с вентилирующим типом фасада залет эксплуатации может выделить в окружающую его среду около 1900 кг пыли. Таким образом, можно сделать выводы, что применение вентилируемых фасадов может обеспечить задание всеми нужными характеристиками. Например, за счёт вентилируемого фасада можно достичь повышения пожарной безопасности здания, поскольку материалы таких конструкций относятся к категории негорючих или слабогорючих. Помимо этого, фасад может быть выполнен из множества материалов, что даёт возможность выбрать нужный и достичь эстетичного и современного внешнего вида здания. Библиографический список 1. Сулейманова Л.А., Fang J., Ширина Н.В., Баклаженко Е.В., Ладик Е.И. Современные материалы и технологии отделки фасадов при реконструкции и реновации жилого фонда // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова . 2018. № 11. С. 21-31. 2. Гагарин В.Г., Козлов В.В., Цыкановский ЕЮ. Расчет теплозащиты фасадов с вентилируемым воздушным зазором // Журнал АВОК 2004. № 2. С. 20-26. 3. Гусев Б.В. Изменение линейных размеров минераловатных плит в условиях эксплуатационных воздействий / Б.В. Гусев, В.А. Езерский, П.В. Монастырёв // Промышленное и гражданское строительство. 2004, № 8, с. 32-34. 4. Гусев Б.В., Езерский В.А., Монастырёв П.В. Потеря массы минераловатных плит в условиях эксплуатационных воздействий // Кровельные и изоляционные материалы. 2005, № 2, С. 48-49. 5. Ярцев, В.П., Мамонтов А.А., Мамонтов С.А. Эксплуатационные свойства и долговечность теплоизоляционных материалов (минеральной ваты и пенополистирола) // Кровельные и изоляционные материалы. 2013. №1. С. 8-11. 128 Соложеницын А.Ю., магистрант Научный руководитель канд. техн. наук, доцент Солодов Н.В. Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, г. Белгород, Россия К ВОПРОСУ О ФАКТИЧЕСКОЙ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЯ ПОД ФУНДАМЕНТАМИ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ЗДАНИЯ В процессе эксплуатации зданий нередко возникает необходимость увеличения их этажности. В связи с этим неизбежно требуются ответы на вопросы о том, достаточны ли размеры существующих фундаментов, их несущая способность по грунту Нужно ли выполнять усиление фундаментов, улучшать свойства грунтов основания Каковы пределы повышения этажности В основе ответов на все эти вопросы – фактическая величина расчетного сопротивления грунта несущего слоя основания под фундаментами [1-3]. Ее определение возможно на основе лабораторных испытаний образцов грунта, отобранных под подошвой фундамента. Такая задача возникла, в частности, при оценке возможности надстройки этажей здания по адресу г. Белгород, ул. Везельская [4]. Здание имело размеры в плане (по наружному контуру) 12,6 × 30,5, с отметкой верха парапета – около 11,6 м. Здание трехэтажное. Конструктивная схема здания продольные несущие стены (две наружные, толщиной 510 мм, и одна внутренняя, толщиной 380 мм. Фундаменты – мелкого заложения, ленточные из сборных железобетонных подушек и бетонных блоков. У торцов здания имеется две лестничных клетки. Для одной из лестничных клеток, в пределах ее плана, предусмотрен приямок, отметка пола в котором равна – 2,2 м. Для выявления геологического строения грунтов основания было отрыто три шурфа до подошвы фундамента один – с наружной стороны здания у продольной стены, примерно в середине длины здания два – из приямка в лестничной клетке один – у торцовой стены, другой – у внутренней продольной. Для отбора образцов грунта для лабораторных испытаний ручным буром было пробурено две скважины с отбором грунта 129 в шурфе у наружной стены образец грунта взят на глубине 0,65 мот отметки подошвы фундамента (скважина №1); в приямке в лестничной клетке взято два образца грунта с глубины 1,2 мот поверхности пола подвала и с глубины 2,15 м скважина №2). По шурфу у наружной стены и скважине №1 установлены следующие инженерно-геологические элементы массива грунта − ИГЭ-1 – насыпной грунт, мощностью 1,5 мот дневной поверхности − ИГЭ-2 – суглинок коричневый до светло-коричневого, демовиальный, средне-верхнечетвертичного происхождения прослежен от слоя насыпного грунта нам. По скважине №2: − ИГЭ-1 – суглинок коричневый, мощностью от поверхности пола приямкам − ИГЭ-2 – суглинок светлокоричневый, прослежен до глубины 2,07 от поверхности пола приямка. Исследование свойств грунта по отобранным образцам показало усредненные характеристики, приведенные в табл. 1. Таблица 1 Характеристики свойств грунта по отобранным образцам № п/п Наименование характеристик Индекс Един. измерения скв. 1 0,65 м скв. 2 1,20 мм Естественная плотность Влажность Удельный вес Влажность на границе текучести Влажность на границе раскатывания Число пластичности Показатель текучести Плотность твердых частей Плотность сухого грунта Коэффициент пористости Пористость ρ W γ II W L W P I P I L ρ s ρ d е n т/м 3 - кН/м - - - - т/м 3 т/м 3 - - 1,73 0,13 17,0 0,24 0,15 0,09 0,22 2,71 1,53 0,77 0,44 1,87 0,20 18,3 0,24 0,14 0,10 0,60 2,71 1,56 0,74 0,43 1,90 0,28 18,6 0,33 0,19 0,14 0,64 2,71 1,48 0,85 0,45 130 Изданных таблицы, с доверительной вероятностью 0,85, установлено, что по скважине №1 под фундаментом на глубине 0,65 мот подошвы залегает суглинок легкий, песчанистый твердой консистенции. По скважине №2 – суглинок тяжелый, песчанистый, мягкопластичный, насыщенный водой. На основании полученных усредненных данных физических характеристик с доверительной вероятностью 0,85, установлено, что по скважине 1 под фундаментом на глубине 0,65 м залегает суглинок легкий, песчанистый твердой консистенции по скважине 2 – под фундаментом на глубине 1,20 м – суглинок легкий, мягкопластичный; на глубине 2,15 м – суглинок тяжелый, песчанистый, мягкопластичный, насыщенный водой [5]. Испытание образцов суглинка на сдвиговом приборе методом недрентированного, неконсолидированного среза показали следующие прочностные характеристики (табл. 2). Таблица 2 Прочностные характеристики грунта Скважина 1 Скважинам мм удельное сцепление, С, кПа 31 28 16 угол внутреннего трения, φ, град. 32 25 12 Компрессионными испытаниями приданной влажности установлено, что в пределах нагрузок 100-200 кПа модуль деформации E 0 составил следующие значения, с учетом корректировочных коэффициентов на штамповые испытания (табл. 3). Таблица 3 Модуль деформации грунта Скважина 1 Скважинам мм модуль деформации, E 0 , МПа 12,0 12,0 9,0 По ГОСТ 25100-2011, табл. В – суглинок среднедеффлируемый. Проверкой образцов суглинка на просадочность выявлено, что образец по скважине 1 показал относительную деформацию просадочности ε sl =0,02, те. суглинок по ГОСТ 25100-2011, таблица В слабопросадочный (ε sl 0,01-0,03). По скважине 2 – образцы непросадочные, относительная деформация просадочности ε sl =0,003<0,01. 131 По фактическим данным скважина 1, при ширине подушки фундаментам, глубине заложения 2,1 м, удельном сцеплении С кПа, угле внутреннего трения φ=32 расчетное сопротивление суглинка нагрузкам R 0 составило величину 612 кПа (6 кгс/см 2 ). Однако, учитывая его просадочность при замораживании, удельное сцепление и угол внутреннего трения, принимаем нормативные С кПа, ц. Тогда по расчетной формуле 5.5 СП 50-101-2004 расчетное сопротивление нагрузкам R 0 составит значение R 0 = 284кПа (2,8 кгс/см 2 ) По скважине 2 расчетное сопротивление нагрузкам по суглинку при ширине подошвы фундаментам, глубине заложения 1,2 м, удельном сцеплении (фактическом) С кПа, угле внутреннего трения φ= 25°, R 0 =280,1 кПа (2,8 кгс/см 2 ). Для расчетов следует ориентироваться на величину R 0 не более 280 кПа (2,8 кгс/см 2 ). Библиографический список 6. Шевцов Г.И., Носков ИВ, Слободян АД, Госькова ГС. Основания и фундаменты Справочник под ред. Г.И. Шевцова. – М. Высш.шк. 1991. – 383 с. 7. Сорочана Е.А., Трофименкова ЮТ. Основания, фундаменты и подземные сооружения. Справочник проектировщика под ред. Е.А. Сорочана - М:Стройиздат. – 1985 г. 8. Веселов В.А. Проектирование оснований и фундаментов Основы теории и примеры расчета Учеб. пособ. для вузов. – е изд, перераб. и доп. – М Стройиздат, - 1990. – 304 с. 9. Калачук Т.Г., Карякин В.Ф., Пири С.Д. Некоторые строительные свойства суглинков Белгородской области // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова - Белгород, 2015, №3, С. 71-73. 10. Берлинов МВ, Ягутин Б.А. Примеры расчета оснований и фундаментов. – М Стройиздат, 1986. – 173 с. |