БЕСПРЕССОВЫЕ ПЕНОПЛАСТЫ В СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ

ПРИМЕНЕНИЕ СЛОИСТЫХ КОНСТРУКЦИЙ С Б FX ПРЕССОВЫМ И ПЕНОПЛЛСТАМИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Беспрессовые пенопласты находят достаточно широ­кое применение в жилищном, культурно-бытовом строи­тельстве, строительстве административных и промышлен пых здании б США, Ашлии, Франции, ФРГ, Италии, Канаде, Японии и др. Многие'еарубежиые фирмы, напри­мер американская «Кегу», французская «Ciba», англий­ские «Shell» и JCJ и цр, уже имеют многолетний опыт производства и применения различных ограждающих конструкции с беспрессовыми пенопластами.

Наиболее широкое использование эти пенопласты по­лучили в панелях наружных стен и конструкциях покры­тий, несущие элементы которых выполнены из традицион­ных строительных материалов — железобетона, кирпича, армоцемента и т. п. Как указывалось, в таких конструк­циях пенопласт выполняет лишь роль тепло - и звукоизо­ляции

В наружных стеновых ограждающих конструкциях пенопласт толщиной 3 -4 см эамд'ацывают в среднюю часть панели в процессе ее изютовления (рис. 44), а прг производстве покрытия пенопласт толщиной 4—7 см ук­ладывают по песущпм железобетонным плитам, па него наносят цементную стяжку и стелют рулонный ковер (рпс. 45)

Большой объем применения бесшрсссовых пепопласгоп в качестве теплоизоляции объясняется тем, что резко увеличивается соиротш лен не конструкций теплопередаче
н в то же время несколько уменьшается общая толщина панелей и соответственно ее вес. Для изготовления таких конструкций не требуются специальные механизмы и ос­настка; в большинстве случаев используют обычное оборудование.

Однако более рационально применение беспрессовых пенопластов в ограждающих двух - и трехслойных строи-

(ФРГ}

/ - жо. пе юбегон; 2 — пароизоляция; 3— юлистирольный пено­пласт; 1 — "ндроизоляция; 5 — вода

Тельных конструкциях. Исследования таких конструкции в 1955—1959 гг. проводил Национальный центр по строи­тельству и Экспериментальная станция во Франции, а также j 1»»ледовательский центр Национальной ассоциа­ции жилищного строительства в США. Панели, прове­ренные втой организацией в 1959 г., были одобрены Фе­деральным управлением по жилпшному строительству США.

В втпх странах трехслойные напели широко иепотьзу - ют в качестве ограждающих конструкций малоэтажных Сборных жтых зданий, складов, холодильников и по­добных сооружений заводского изготовления. Начиная с 1958 г. строительными фирмами США построено несколь ко тысяч»таких сооружений.

Толщина т р сх с л они ы х панелей для этих сооружений составляет 4- 8 си. Обвязку панелей (кариес) изготав­ливают из дерева или жесткого поливинилхлорида. В ряде случаев несйолько трехслойных плит предваритель­но объединяют общим тркасом в секции иа две комнаты или па два этажа. Торцы и кромки трехслойных плит входят обычно в пазы профилей фахверка, или их непо­средственно стыеуют между собой В последнем случае чаше всего применяют так называемые стяжные стьткн или стыки с накладками,

В сравнительно большом объеме трехслойные конст­рукции применяют в качестве навесных ограждающих панелей наружных wen и плит покрытии зданий повы­шенной этажности. В этом случае папелп навешивают на дополнительны!, каркас типа фахверка, выполняемый обычно из легких штампованных стальных или алюми­ниевых профилен Разрезка фасада большей частью мел­кая, без использования простеночных элементов, со сплошным ленточным остеклением.

За последние годы с применением трехслойных пане­лей в различных странах построено значительное число административных, промышленных п других зданий (рис. 46, 47). Такие панели использованы при строитель­стве 16-этажного здания в Лионе, здания аэропорта в Орлн (Париж) п т. д.

Стыки панелей заделывают различными герметизиру­ющими мастиками па оспсивс тиоколов и пеопрепов л упругими прокладками на основе пористых резни и эла - сл ичных нсионластов.

Для легких покрытии промышленных здании исполь­зуют в основном двухслойные плиты штампованного на­стила. В этом случае по фермам и прогонам монтируют штампованный стальной или алюминиевый пастил, на ко­торый укладывают плиты жесткого (чаще всего полисти - рольного) пенопласта объемным весом примерно 40 кг/мг

Рис. 46. Пятиэтажные жи­лые дома с навесными трех­слойными стеновыми паие - чями, средний слой которых выполнен из полистирольно - го пенопласта (Англия)

П толщиной 4—6 см Плиты пенопласта крепят к нпампо - ванному настилу битумными мастиками или эластичными синтетическими клеями Гидроизоляцию выполняют по цементной стяжке при помощи рулонного ковра.

В 1962—-1963 гг. бельгийская фирма «Inteqral» по­строила сборочный автомобильный завод, покрытие ко­
торого (около 150 тыс. л2) Сыло выполнено пз штампо­ванного настила.

В Советском Союзе многие институты проводят боль­шие исследовательские работы по беспрессовым пено - пластам. Ряд ведущих проектных организации — ЦНИИ промышленных зданий, ПроЖтсталькопструкцня, ГСПИ Министерства связи, ЦНИПЭП жилища, МПТЭП и др.— совместно с ЦНИИСК рявработалп серию проектов с ог­раждающими конструкциями па основе беспрессовых пе­нопластов. В плана» 1968—1970 гг. предусматривается значительнее экспериментальное строительство с приме­нением таких конструкций

В 9-м квартале Новых Черемушек Москвы в 195® г. по проекту МИТЭП был построен широкоэкранный ки­нотеатр «Ракета» со зрительным залом на 983 мест (pre. 48). В покрытии кинотеатра общей площадью 1100 м2 был применен утеплитель из полистирольного пенопласта ПСБ. Благодаря применению пенопласта общий вес покрытия снизился примерив па 20 г, олиат! сохранилось требуемое сравнительно высокое сопротив­ление теплопередаче — 1,85—1,9 м2-я-градккал.

Наблюдения за состоянием покрытия в течение не­скольких жт эксплуатации кинотеатра показали, что в зимнее время здание не промерзает и конденсат на его внутренней стороне не образуется. Устройство такой кры­ши подтвердило принципиальную возможность примене­ния беспресвевых пенопластов отечественного производст­ва для утепления ограждающих конструкций [32].

Примерно такая же система утепления была примене­на при реконструкции в 1960 г. покрытия цеха пенопла­стов и строительстве нового цеха Мытищинского комби­ната стройпластмасс общей площадью 3 тыс. м2.

По проекту МИТЭП з 1960 г. в 113-м квартале Новых Ку»мипок Москвы был построен эксперимспт^ьпый пя­тиэтажный жилой дом из объемных элементов, в котором для утепления покрытия был также применен полнети - рольный пенопласт ПСБ (рис. 49). Несущими элемента-

Мп вд$сь служили железобетонные вибропрокатиые реб­ристые панели. Теплоизоляции была выполнена из плит пепоптаста ПСБ размером сл'> уложенных в

Два слоя па слои паронволяцпп, и пеностекла объемным весом 300—400 кг/м (па рисунке пе показано). Бруски пеностекла размером 10,К10 е, м были расположены по контуру напели покрытия.

Теш1*фпл1ческпо испытания показа ш, что сопротив­ление теплопередаче такой конструкции состяъляет 3,6 м2 ■ ч ■ град/ккал, т. е.. в два с лишним раза превышает нормативное.

Куйбышевским Оргэпергостроем была разработана пространственная конструкция совмещенных плит покры­тия размером 1500?*6000 мм, представляющих собой ар - моцементпую скорлупу, заполненную феноло-формальде - гндпым заливочным йеной килом ФРП (см. г#аюу III).

Необходимость применения полистирольного пенопла­ста ПСБ в конструкциях наружных стеновых панелей для жилых Ломов с*рнн К-7-3, 1605А, 11-32 и др. была вызва­на ниькнм аонротивленпем теплопередаче этих конструк­ций, утепляемых до этого мппераловатпымп плитами или пеностеклом (1,47—1,42 м2 ■ ч • град/ткал). Проектными организациями ЦПППЭП жилища, ДШТЭП, Гипрострой - индустрпя и др. были разработаны ограждающие конст­рукции, а на домостроительных комбинатах Главмос­етром в 1961 -1962 гг. был организован серийный выпуск многослойных стеновых панелей (рнс. 50).

В отлнчпе от ограждающих стеновых конструкций, применяемых за рубежом в отечественных панелях при­менили кй цитированный утеплитель, состоящий из еде я пепоптаста ПСБ толщиной 4 см и слоя цементного фибро­лита толщиной 7,5 см. Несущие элементы панели были выполнены пе железобетона. Панели были применены па строительстве жилых домов в Москве и Московской об­ласти, например в 69-м квартале Фили — Мазплово, в 20-м квартале Рабочего нвеелка, в Вя&овке, в 5-квартале Большой Филевской j^i., па ст. Очаково, Водпики и др.

Шесть комплектов конструкций для пятиэтажных че - тырехсекцпоиных жилы* домов в 1962 г. были изготовле­ны и отгружены для строительства в Целинограде. Всего ^а 1961 —1962 гг. пз панелей с пенопластом ПСБ было по­строено 188 пятиэтажных домов общей площадью 272 тыс. м2.

В 1964—1965 гг. в Красноярске с применением таких панелей были построены три жилых пятиэтажных четы - рехеекциопиых дама серии 1-464А и четыре четырехэтаж­ных жи чы. х дома is Челябнпскс [32].

Применение в этих панелях полистирольного пено­пласта IICB толщиной 25—10 мм в качестве утеплителя позволило полечить сопротивление теплопередаче 1,67— 2,4 м2 ■ ч • $рад/ккал.

В 1960 г. стены и покрытие цеха комплектовки Мос­ковского еавода малолитражных автомобилей были утеп­лены панелями размером 50X140X34® им, которые имели деревянный каркас, заполненный пенопластом ПСБ. С наружн«4 стороны они бытн облицованы волни­стыми асбестоцементными ли-стами, а с вй^тренне!» сторо­ны оклеены одним слоем рубероида Кровельные панели размером 140К3850 мм с обеих сторон были вклеены одним слоем рубероида. Монтаж стеновых панелей (1000 м2) и плит покрытия (1800 м2) был осуществлен примерно за два месяца.

Во воак описанных конструкциях (так же как в не­которых стыках стеновых панелей) пенопласт использо­вали только как утеплитель. Вес пенопласта по отноше­нию К .'урщему весу таких панелей составляет доли про-

Цента. Поэтому конструкции, выполненные с несущими железобетонными или каменными элементами, несмотря на определенные преимущества, остаются довольно тя­желыми, не приспособленными для дальних перевозок в труднодоступные и северные районы.

Как уже отмечалось, по методу теплового удара пено­пласт можно вспенивать непосредственно в полости кон­струкций с образованием при необходимости пустот и по­лучать материал с заданными физико-механическими свойствами по сечению блока.

Все перечисленные положительные свойства пеноплас­тов могут проявиться в полной мере только при их ис­пользовании в слоистых конструкциях (см. рис. 1, в, г, д) С топкими обшивками.

В связи с быстрым развитием сырьевой базы и до­статочно проработанной технологией в настоящее время полпстнрольные пенопласты находят широкое применение в трехслойных панелях. Эти панели используют как в строительстве сборно-разборных одноэтажных домиков; площадью 10—12 м2, так и в строительстве крупных про­мышленных объектов, площадь ограждающих конструк­ций которых составляет десятки тысяч квадратных мет­ров.

Так, в 1964 г. на экспериментальной базе ЦНИИСК для геологических партий были изготовлены десять сбор­но-разборных экспериментальных домиков[7] полезной пло­щадью 9 м2 каждый. В комплект дома входили две трех­слойные панели для кровли, две для пола и 12 для стен. Панели представляли собой деревянный каркас с наруж­ной обшивкой из листового алюминия толщиной 1,5 мм, Внутренней обшивкой из древесноволокнистых плит и средним слоем из полистирольного пенопласта объемным весом 30 кг/мг. К месту сборки полный комплект панелей для такого домика доставляли одним вертолетом.

Опыт эксплуатации таких домиков показал, что тем­пературные деформации наружной и внутренней обшивок панелей различны: при этом происходят значительные ко­робления панелей, затрудняющие их сборку или разборку.

Учитывая полученный опыт, институт Гипровосток - нефть совместно с ЦНИИСК разработали рабочий проект комплекса одноэтажных сборно-разборных отапливаемых зданий серии 420-09 для труднодоступных и отдаленных
районов Советского Союза.' Эти здания предназначены для производственных и вспомогательных объектов про­мышленных предприятий с размещением в них техноло­гического оборудования, а также для административных, жилых и культурно-бытовых объектов. Здания собирают 6-метровыми секциями, и в зависимости от конкретных условий они могут иметь следующие размеры: высота от 3 до 6 м, пролет от 9 до 12 м, длина от 18 до 66 м.

Совмещенные трехслойные панели имеют наружную обшивку из листового алюминия 6=1 мм, внутреннюю обшивку из древесноволокнистых плит 6 = 5 мм, обрамле­ние из алюминиевых профилей и средний слой из поли­стиролыюго пенопласта. Для панелей покрытий всех зда­ний и стеновых панелей производственных зданий преду­сматривают пенопласт объемным весом 60 кг/м3, для стеновых панелей, прочих зданий — объемным в^сом 40 кг/м3. Стыки между панелями уплотняют пенополи - уретановыми герметиками. Срок службы таких зданий рассчитан примерно на 25—30 лет в районах с сейсмич­ностью до 6 баллов с 12-кратной оборачиваемостью трех­слойных панелей.

В поселке Аморша на берегу Карского моря по проек­ту Ленморниипроект построен дом, представляющий со­бой сборный металлический каркас, на который навеши­вают аналогичные трехслойные панели. В Красноярском крае в районах вечной мерзлоты намечено строительство нескольких десятков таких зданий.

Оригинальный проект четырех - и пятиэтажных жилых зданий для Крайнего Севера разработал ин. титуг ЦНИИЭП жилища. Конструкция стеновой панели разме­ром 2720X3210 мм на комнату (рис. 5!) включает окон­ный блок. Наружная обшивка в этих панелях сделана из листового анодированного алюминия толщиной 1,5 мм, Внутренняя представляет собой армоцементную скорлупу толщиной 20 мм, а средний слой состоит пз полнетироль - ного пенопласта ПСБ объемным весом 40 кг/м3.

Для крупносерийного изготовления подобных панелей на комнату ЭКБ ЦНИИСК разработало рабочие черте­жи специальной установки, позволяющей вспенивать пе­нопласт в полости панелей.

ГПИ Проектстальконсгрукция с участием ЦНИИСК разработал трехслойные стеновые панели и плиты покры­тий для комплекса промышленных зданий. Панели имеют обшивки из листового алюминия 6=1,5 мм, обрамление

Н* Зак. 192
iii бакелизироваипой фанер],i Ifiп средний олой из полиетпролы-юго пенопласта.

В 1966 г. в Мирном Якутской АССР-закончен монтаж «богатптелыюп фабрики При этом общая площадь ог­раждающих копструкиип степ и покрытии, выпсшнеииых из трехстопных панелей, составила примерно-30 тыс. м*. Такие иапелп испотьзовалп прп стрвлт^льсрде наземной части Вллюнскон ГЭС в Чсрпышевскс и аэропорта в Мирном. Предполагается, что до 1970 г. для строите ли­ства па Крайнем Севере бу 1ст тягтотщсио около 200 тыс. it1 трехслойных иашлеп.

На внутренних сторонах обшивок. Па подмосковных за­водах с 1966 г. изготовлено около 200 тыс. м2 трехслой­ных папьтей со средним слоем из пенополиуретана.

По архитектурному замыслу и техническому решению большой интерес представляет административное 30-этаж1юе здание СЭВ в Москве (рас. 52). В этом зда­нии впервые в Советском Союзе в таких масшта - бах в качестве ограждаю - 1р щпх конструкции приме - I** '$

Йены трехслойные папе - ш» 'В*

Ли с обшивками из асбсс - ve "МЙ £

ТСЩемецта и средним ело - 'шг' w I

См из фсполо-формаль - EEjfj* лепи пот пенопласта. Kpf5 ? Оиыг проектирования и Щк iP | | эксплуатации этнрго зда - ^Hj J'^frfll пил послужит осповаии - Bp' ем для более широкого ж

Использования феноло - фориа тьдегидных пено­пластов в строительстве.

В этой главе приведе­но оппсаппе лишь наи­более характерных при­меров применения раз­личных пенопластов в строитечьных конструкци­ях.

Наблюдение за нахо­дящимися в эксплуатации трехслойными панелями и анализ опыта их экс­плуатации показали до­статочно высокую эффек­тивность применения та-

Ки. х конструкций В то же Рис> v ",j, i м m........................... здание

Время было установлено, СЭВ в Москве

Что прп склеивании пено­пласта с обшивками име­ются значительные непроклеп и. кроме того, недостаточ­но проработаны стыки стеновых панелей и особенно па­нелей покрытия.

Применение в трехслойных панелях непрофилнрован-
пых плоских металлических обшивок первоначально было вызвано принятой технологией, по которой панели изго­тавливали путем склеивания обшивок со средним слоем. Переход к новой технологии вспенивания пенопластов в полости панелей позволяет получать и более прогрессив­ные конструкции, у которых наружные металлические об­шивки могут быть профилированы. Такие обшивки наряду с хорошим внешним архитектурным видом обеспечивают значительно большую несущую способность панелей за счет повышения устойчивости профилированного листа и увеличения площади контакта обшивки с пенопластом.

В ЦНИИСК совместно с рядом проектных организа­ций были проведены большие исследования по разработ­ке надежных стыков панелей покрытия. В результате этих работ и анализа зарубежного опыта было установ­лено, что при безрулонных кровлях наиболее надежным способом герметизации стыков панелей памрытня с ме­таллическими обшивками является сварка. Это объясня­ется тем, что температурные деформации каждой трех­слойной п. луты покрытия с металлическими обшивками составляют 6—8, а иногда и 10 мм. Отечественные герме­тизирующие мастики в условиях перепада температур от + 30° до —5СГС не могут следовать за этими деформа­циями, ойеспечнвая при этом полную герметизацию сты­ка.

Стыки, у которых температурньи деформации воспри­нимаются мста^-шпческим компенсатором, а герметизиру­ющие мастики выполняют ралт. гидроизоляции, сжазались сложными и непригодными для практического использо­вания.

Сварка кромок верхних обшивок трехслойных панелей покрытн:'1 обеспечивает йодную гидроизоляцию, но при этом на всегда обеспечиваются температурные деформа­ции в «крестовине»--месте, соединения продольного и поперечного стыков.

Одним и? путей устранения перечисленных недостат­ков являема пспвАкповапие двухслойных плчт покрытий (разработанных в ЦПИПСК при участии авторов), пред - ставлй+ощнх собой штампованный стальной пли алюми­ниевый пастпл с ирнформощаппым поднетиршчьпым пе­нопластом (рис. 53).

Гидроизввяцня двухслойного штампованного настила может быть о^спечепа обычным способом при помощи руберовдпого ковра млн рулонного металлического по­крытия. В последнем случае металлические листы раска­тывают па длину, равную длине ската кровли, что исклю­чает поперечные стыки, а следовательно, и все конструк­тивные недостатки, связанные с пересечением продольных п поперечных стыков. При помощи сварки отбортованных кромок листа обеспечиваются надежная гидроизоляция м температурные деформации металлического покрытия. Крепяг такое покрытие к штампованному настилу при помощи заранее установленных кляммер.

Трехслойные панели могут найти применение для по­крытий промышленных зданий при условии, если уклон кровли будет не менее 20°, и в случае, если наружная об­шивка этих плпт будет выполнена в виде специального профиля. Тогда стыки между плитами покрытий получа­ются по типу асбестоцементной или черепичной кровли.

В заключение необходимо остановиться на таких об­ластях использования пенопластов. в которых они в бли­жайшее время найдут самое широкое применение: это теплоизоляция водонапорных башен и различных трубо­проводов.

Известно, что в северных районах теплоизоляция ка- заипых сооружений явл+тстся серьезно]'! технпческ и проб­лемой связанной с большими затратами материалов и ручного труда. При использовании пенопластов значи­тельно повышается качество теплоизоляции и снижается трудоемкость. - - -

Изготовление цилиндрических скорлуп из полисти­рольных и феноло-формальдегидных пенопластов легко поддается механизации на сравнительно простом обору­довании. С учетом снижения трудовых затрат при тепло­изоляции их стоимость не будет превышать стоимость обычных теплоизоляционных материалов.

Полпстпрольпые пенопласты будут применять в пер­вую очередь для теплоизоляции водонапорных башеп и трубопроводов, по которым подаются вода и различные жидкости при обычной температуре. Феноло-формальде­гидные пенопласты найдут применение для теплоизоляции различных паропроводов и трубопроводов, подающих го­рячую воду или другую жидкость с температурой до 150°С.