Утепление сыпучими легковесными материалами в ограждающих конструкциях
Наружные стены представляют собой многослойные ограждающие конструкции, содержащие основание, теплоизоляцию и наружный (облицовочный) слой. Несущая стена выполняется из керамического или силикатного кирпича, керамического или природного камня, стеновых блоков из различных легких бетонов или из монолитного железобетона.
Облицовочный слой служит для защиты здания от атмосферных и механических воздействий, а также для целей архитектурного дизайна. Он выполняется из аналогичных штучных стеновых материалов или железобетона без оштукатуривания или с последующим оштукатуриванием и отделкой атмосферостойкими шпаклевками и красками, с применением других современных облицовочных материалов: пластикового или металлического сайдинга, керамогранита, натурального камня, тонированного стекла в виде навесных фасадов и т.д.
Теплоизоляционный слой находится внутри стеновой конструкции, обеспечивает необходимый температурно-влажностный режим внутренних помещений и их звукоизоляцию.
В качестве теплоизоляционного слоя можно использовать вермикулит марок плотности 100 и 150 кг/куб.м. средней (2-5 мм) или мелкой (0,6-2 мм) фракций, керамзитовый гравий фракций 5-10 мм и 10-20 мм, насыпной плотностью 300-400 кг/куб.м., а также перлит или гранулированное пеностекло.
Оштукатуривание облицовочного слоя снаружи и несущей стены изнутри «теплыми» штукатурными строительными растворами позволяет дополнительно увеличить термическое сопротивление ограждающей конструкции в целом и повысить звукоизоляцию внутренних помещений (см. раздел «Теплые штукатурные строительные растворы»).
Возведение несущей стены и облицовочного слоя из кирпича (камней, блоков) производится одновременно.
Крепление облицовочного слоя и несущей стены может осуществляться:
• жесткими связями из тех же штучных стеновых материалов в виде кирпичных диафрагм, рисунок 1;
• гибкими связями из кладочной стальной сетки, диаметром 4-5 мм., рисунок 2;
• гибкими связями в виде стальных или стеклопластиковых арматурных стержней, диаметром 6-8 мм., рисунок 3.
Расстояние между диафрагмами 3 (рис. 1) не должно превышать 1,2 м. Для уменьшения влияния «мостиков холода», которыми являются сами диафрагмы, в них оставляют пустоты 5, расположенные в шахматном порядке и заполняют их сыпучим утеплителем. В целях дополнительного усиления конструкции через 5-6 рядов кирпича, на диафрагмах устанавливают армирующие стержни, которые не должны доходить до наружной поверхности облицовочного слоя 2 и до внутренней поверхности несущего слоя 1 на 4-5 см.
Засыпку утеплителя 4 производят после укладки 3-5 рядов кирпича (250-350 мм) и уплотняют по высоте на 15-20% - вермикулит и 3-5% - керамзит. Уплотнение в указанных пределах вводит теплоизоляционный материал в объемно-напряженное состояние, что исключает его осадку в процессе дальнейшей эксплуатации здания.
При уплотнении вермикулита плотность теплоизоляционного слоя доводится до 120-175 кг/куб.м., что примерно соответствует плотности базальтовых полужестких или жестких плит, рекомендуемых производителями базальтовой теплоизоляции для трехслойных стен.
Рисунок 1 Крепление несущего и облицовочного слоев диафрагмами из штучных стеновых материалов (горизонтальный разрез) 1-несущий слой; 2-облицовочный слой; 3-диафрагма; 4-утеплитель; 5-зазор; 6,7-штукатурка.
При креплении слоев гибкими связями из кладочной стальной сетки 4 (рис. 2), диафрагмы отсутствуют. Армирование производят через 6-10 рядов кирпича. Кладочную сетку следует сваривать или связывать с перехлестом стержней на 20 диаметров. Кладочная сетка не должна доходить до наружной поверхности облицовочного слоя 2 и до внутренней поверхности несущего слоя 1 на 4-5 см.
Рисунок 2 Крепление несущего и облицовочного слоев кладочными сетками (горизонтальный разрез)
1-несущий слой; 2- облицовочный слой; 3-утеплитель; 4-кладочная сетка; 5,6-штукатурка
Крепление слоев гибкими связями в виде металлических или стеклопластиковых армирующих стержней показано на рисунке 3.
Рисунок 3 Крепление несущего и облицовочного слоев армирующими стержнями (горизонтальный разрез)
1-несущий слой; 2-облицовочный слой; 3-утеплитель; 4- армирующие стержни; 5,6-штукатурка
Применение стеклопластиковых стержней позволяет снизить влияние «мостиков холода», которыми являются гибкие связи.
При возведении многоэтажных зданий в среднем теплоизолирующем слое следует выполнять сплошные поэтажные горизонтальные диафрагмы. В этом случае сыпучий утеплитель засыпают и уплотняют так, чтобы между кладочной сеткой или армирующими стержнями и поверхностью уплотненного утеплителя, оставался зазор 2-3 см., а шаг стержней должен быть вдвое чаще, чем в других рядах.
Затем, по поверхности утеплителя заливают слой кладочного раствора, омоноличивая армирующие стержни. Общая толщина горизонтальной армированной диафрагмы должна быть не менее 4-6 см.
Поэтажная рассечка теплоизолирующего слоя горизонтальными диафрагмами позволяет полностью исключить возможность осадки утеплителя под действием транспортной вибрации и микросейсмики Земли в течение всего срока эксплуатации здания.
Плиты или балки перекрытий должны укладываться только на несущие слои возводимых ограждающих конструкций.
Кладку стен целесообразно производить с применением легких кладочных растворов, имеющих плотность в сухом состоянии, примерно равную плотности применяемых стеновых материалов. Суммарная (фронтальная) поверхность кладочных швов составляет до 20% от суммарной лицевой поверхности кладочного материала (кирпичей, камней, блоков). Если плотность кладочного раствора больше, чем плотность стенового материала, то швы также становятся «мостиками холода», по которым происходят «утечка» тепла.
Утепление трехслойных стен сыпучими легковесами в отличие от формованных материалов в виде плит имеет ряд преимуществ:
- при утеплении волокнистыми плитными материалами рекомендуют оставлять зазор между плитами и внутренней стороной облицовочного слоя для «дыхания» (паропроницаемости) стен. Высокая пористость сыпучих легковесов (межзерновые пустоты) обеспечивают хорошее «дыхание» даже после уплотнения. Поэтому засыпная изоляция (без зазора), не устраняет облицовочный слой стены из работы в качестве теплоизоляционного. При плитной изоляции облицовочный слой является только облицовочным, декоративным.
- применение плит из пенопласта сводит к нулю паропроницаемость стен. К тому же пепополистирол является горючим материалом (группа горючести Г1-Г3);
- сыпучие легковесы обладают значительно более высокими коэффициентами звукопоглощения, чем плитные материалы, особенно вермикулит, имеющий щелевидные поры. Стены, утепленные сыпучими легковесами, более «тихие»;
- работать с сыпучими материалами значительно легче – требуется только засыпать и уплотнить, тогда как плиты необходимо нарезать в размер, сверлить отверстия под крепления, крепить дюбелями и приклеивать, добиваться устранения даже незначительных щелей в стыках;
- при работе с базальто- и стекловолокнистыми плитами выделяется мелкодисперсная волокнистая колючая пыль, которая вызывает раздражение органов дыхания, глаз и кожи.
Конструкции трехслойных стен с внешним слоем из облицовочного кирпича являются классическими, законченными, и самодостаточными.
Если стеновые материалы не обладают внешней привлекательностью и несут только конструктивные функции, оштукатуривание стен и их отделка специальными фасадными шпаклевками и красками, позволяют решить и архитектурно-дизайнерские задачи при строительстве зданий: разнообразие цветовых гамм и дизайнерских решений – огромно.
Однако влияние западно-европейской культуры в архитектурно-строительной сфере привело нас в мир новых отделочных, декоративных и облицовочных материалов.
Навесные фасадные системы собирают так, чтобы между стеной и облицовкой сохранялся воздушный зазор не менее 2 см.: так называемые «вентилируемые фасады».
Помимо архитектурных достоинств, они имеют целый ряд полезный функциональных «нагрузок»:
- защита от атмосферных воздействий – ветра, дождя, града;
- эффективная защита от солнечной радиации, перегрева стен и внутренних помещений в жаркую погоду;
- эффективный отвод влаги из стен и внутренних помещений за счет постоянного конвективного воздушного потока в зазоре;
- ремонтопригодность.
Рассмотренные конструкции трехслойных стен вполне сочетаются с новыми направлениями в оформлении фасадов зданий.
На рисунке 4 показан вариант облегченной «колодцевой» кладки при устройстве облицовки фасада пластмассовым или металлическим сайдингом с вентилируемым зазором 9 (40-50 мм). По наружному слою кладки 2 закрепляют черепной брусок 6 (50 х 50 мм.) и с помощью специальных гвоздей 7 прибивают сайдинг 8.
Рисунок 4 Облегченная колодцевая кладка с облицовкой сайдингом 1,2-несущий и наружный слои трехслойной стены;3-утеплитель; 4-кладочная сетка; 5-штукатурка; 6-черепной брусок; 7-гвоздь; 8-сайдинг; 9-вентилируемый зазор
На рисунке 5 показан вариант выполнения фасада из керамогранита (или других облицовок) с помощью специальных регулируемых кронштейнов 6, обеспечивающих требуемую величину вентилируемого зазора 9. Кронштейны к стене прикрепляют дюбель-шурупами 7 через резиновые прокладки, а крепление облицовочных плит осуществляется кляммерами.
Рисунок 5 Облегченная колодцевая кладка с облицовкой керамогранитом
1,2-несущий и наружный слои трехслойной стены; 3-утеплитель; 4-кладочная сетка; 5-штукатурка; 6-кронштейн;
7-дюбель-шуруп; 8-облицовочная плита; 9-вентилируемый
Утепление трехслойных ограждающих конструкций (колодцевой кладки) можно также производить заполнением межстеночного пространства теплоизоляционным вермикулитобетоном. Такой вариант утепления рассмотрен в разделе «Легкие бетоны и бетонные смеси».
Применение вермикулита для теплоизоляции чердачных перекрытий, а также перекрытий над подвалом из железобетона
На рисунке 6 приведена схема теплоизоляции по железобетонному чердачному перекрытию при устройстве деревянного пола в эксплуатируемом (холодном) чердачном помещении.
Рисунок 6 Теплоизоляция чердачного перекрытия с деревянным полом
1-перекрытие; 2-доска пола; 3-вермикулит; 4-пароизоляция; 5-лага; 6-потолочная штукатурка
Плиты перекрытия 1 покрывают специальными пароизоляционными пленками 4, например пленками «Изоспан» С, В или D . Пароизоляционные пленки укладывают плотно по поверхности перекрытия с нахлестом не менее 10-15 см. и заводят на лаги 5, так, чтобы исключить возможность проникновения паров из нижнего помещения в теплоизоляционный материал 3. Стыки по нахлестам пленок тщательно заделывают герметизирующей лентой «Изоспан» SL или скотчем. В качестве пароизоляции можно также применять обычные полиэтиленовые пленки (ПВД).
Затем, засыпают вермикулит (керамзит) и разравнивают. По лагам, предварительно антисептированным, настилают пол.
В данной конструкции можно также применять утепление вермикулитом прямо в мешках. Для этого мешок заполняется не полностью, так, чтобы его можно было расстелить в виде мата, требуемой толщины.
Укладку вермикулита в мешках необходимо производить в два слоя. Верхний слой укладывается с перекрытием стыков нижнего слоя, в шахматном порядке.
Материал упаковочных мешков – полипропиленовая плетеная ткань (или Изоспан A, Агротекс 80), но без ламинирования, обладает хорошей паропроницаемостью, «дышит».
В случае, когда чердачное помещение является не эксплуатируемым, возможны два варианта утепления сыпучими легковесами, рисунок 7.
Рисунок 7 Теплоизоляция чердачного перекрытия с растворной стяжкой по утеплителю
1-перекрытие; 2-растворная стяжка; 3-утеплитель; 4-пароизоляция; 5-паропроницаемая пленка; 6-потолочная штукатурка
Как и в предыдущем случае, по плитам перекрытия 1 необходимо выстелить пароизоляционные пленки 4. Утепление можно производить и насыпью и в мешках 3.
Если по утеплителю предусматривается устройство цементно-песчаной стяжки 2, то предварительно на его поверхности необходимо расстелить паропроницаемую пленку 5 (например Изоспан А, АМ или АS). При укладке утеплителя в мешках, пленочное покрытие не требуется.
Утепление без цементно-песчаной стяжки, также требует покрытия поверхности утеплителя паропроницаемыми пленками (например Изоспан А, АМ, АS). В данном случае они выполняют функцию гидроизоляции, предотвращая проникновение влаги (протечка кровли, конденсат) в толщу теплоизоляционного слоя 3. Для поверхностного покрытия утеплителя полиэтиленовые пленки применять не рекомендуется.
При утеплении перекрытий над холодным подвалом, под лаги 5 предварительно помещают гидроизоляционные подкладки 4, рисунок 8.
Рисунок 8 Утепление перекрытия над холодным подвалом
1-перекрытие; 2-доска пола; 3-утеплитель; 4-гидроизоляционная прокладка; 5-лага; 6-паропроницаемая пленка; 7-пароизоляция
Между перекрытием 1 и теплоизоляционным материалом 3, также, как и в рассмотренных выше случаях, необходимо постелить специальные пароизоляционные пленки или полиэтиленовую пленку 7.
По лагам, предварительно антисептированным, настилают доски пола. В данном случае, покрытие поверхности утеплителя какими либо пленками не требуется.
На рисунке 9 приведена схема устройства «плавающего» пола над подвальным помещением с применением в качестве теплоизоляционного слоя керамзитового гравия фракций 10-20 мм., 5-10 мм. или керамзитового песка 1-5 мм.
Рисунок 9 Конструкция утепленного «плавающего» пола над подвальным перекрытием
1-перекрытие; 2-выравнивающая стяжка или ГВЛ; 3-керамзит; 4-пароизоляция
По плитам перекрытия 1 выстилают пароизоляцию 4, рассыпают и выравнивают утеплитель 3 (слой утеплителя от 5 до 20 см. в зависимости от температурного режима в подвальном помещении). После укладки керамзита выполняют выравнивающую стяжку из строительного раствора, прочностью на сжатие не менее 100 кг/см.кв. и толщиной не менее 5 см.
Потребность в армировании стяжки определяется в зависимости от толщины слоя керамзита и его фракции. Для керамзитового песка (1-5 мм.) армирование не требуется. Для более крупных фракций, при толщине засыпки более 8 см., необходимо армировать стяжку арматурными сетками из проволоки 4-5 мм шагом 15-25 см.
При устройстве выравнивающей стяжки необходимо отделить ее от стен прокладками, толщиной 1-2 см. из пенополистирола (плотностью 25-50 кг/куб.м.) или минплиты (плотностью не менее 100 кг/куб.м.) по всему периметру.
При устройстве «плавающих» полов с применением гипсоволокнистых листов (ГВЛ) основу пола образует сам теплоизоляционный материала, в данном случае, - керамзитовый песок.
Устройство такого пола аналогично рассмотренному выше варианту, но вместо выравнивающей стяжки из строительного раствора, укладывают два слоя листов ГВЛ.
Отдельные листы ГВЛ крепятся между собой клеевыми составами и специальными шурупами для ГВЛ с самозенкующейся потайной головкой. При необходимости стыки ГВЛ заполняются специальной шпаклевкой, например, "Фугенфюллер ГВ" и шлифуются после ее высыхания. При слое керамзитового песка толщиной свыше 100 мм укладывают три листа ГВЛ. Применять керамзитовый гравий в такой конструкции пола нельзя из-за недостаточной прочности и возможности просадки при действии эксплуатационных нагрузок.
С использованием ГВЛ устраивают также полы по регулируемым лагам.
ГВЛ в таких конструкциях применяется с учетом допустимых нагрузок на основание при избранном шаге лаг, а монтаж осуществляется по рекомендациям производителей и поставщиков этих конструкций. Утепление сыпучими легковесами производится по пароизолированным перекрытиям между лаг.
Применение материалов для теплоизоляции деревянных чердачных перекрытий и перекрытий над подвалом
При малоэтажном строительстве часто монтируются перекрытия из несущих деревянных балок. При утеплении таких конструкций вермикулитом, керамзитом или перлитом есть ряд особенностей.
На рисунке 10 приведены схемы деревянных перекрытий, чердачного, рисунок 10.а, и подвального, рисунок 10.б.
Рисунок 10 Утепление пола по деревянным перекрытиям: а-чердачного; б-подвального
1-несущая балка перекрытия; 2-черепыой брусок; 3-утеплитель; 4-дощатый или листовой настил;
5-лага; 6-доска пола; 7-пароизоляция; 8-облмцовка потолка
Перекрытие состоит из несущих балок 1, черепных брусков 2, теплоизоляционного материала 3, уложенного на пароизоляционную пленку 7 по деревянному или щитовому настилу 4.
Если чердачное помещение является эксплуатируемым (см. рис. 10.а), то по балкам перекрытия устанавливают лаги 5, затем заполняют пустоты сыпучим теплоизоляционным материалом и настилают пол 6.
Если чердак не используется, то лаги и деревянный пол не выполняют, а по поверхности теплоизоляции выстилают паропроницаемые пленки («Изоспан» А, АМ или АS ), стыки заделывают скотчем.
Снизу перекрытие обшивают отделочными листовыми материалами 8 (ГВЛ, гипсокартон, фанера и т.п.).
Утепление и устройство плоских кровель
Плоская кровля представляет собой многослойную систему, состоящую из перекрытия 1, пароизоляции 2, утеплительного слоя 3, выравнивающей цементно-песчаной стяжки 4 и кровельного ковра 5, рисунок 11.
В качестве теплоизоляции можно применять керамзитовый гравий фракций 5-10 мм. и 10-20 мм (насыпью) или вермикулитовые маты, уложенные в два слоя в шахматном порядке, когда верхний слой перекрывает стыки нижнего слоя.
Как правило, при теплоизоляции керамзитом толщина утеплителя составляет 15-20 см, при изоляции вермикулитовыми матами 12-18 мм.
Рисунок 11. Утепление плоской кровли
1-перекрытие; 2-пароизоляция; 3-вермикулитовые маты; 4-выравнивающая стяжка; 5-кровельный ковер
Работы по теплоизоляции мягкой кровли с одновременным устройством кровельного ковра производят при температуре окружающего воздуха до минус 20 град.С при отсутствии дождя, снега или гололеда.
До начала работ должны быть выполнены все общестроительные работы, включая замоноличивание швов между плитами перекрытий, устройство выравнивающей стяжки, установку и закрепление к плитам перекрытий чаш водосточных воронок, компенсаторов деформационных швов, патрубков, для пропуска инженерного оборудования и др. Кирпичные парапеты должны быть оштукатурены и иметь необходимые закладные детали.
Пароизоляция выполняется пленками, рулонными материалами или мастиками.
Пароизоляционные пленки («Изоспан» В, С или D ) укладываются на основание без приклеивания с нахлестом в боковых и торцевых швах. Нахлесты должны быть склеены с помощью самоклеящихся лент.
По пароизоляции рассыпают и разравнивают керамзитовый гравий или укладывают не полностью заполненные мешки с вермикулитом, раскладывая из в виде матов.
По поверхности выровненного теплоизоляционного слоя выполняют цементно-песчанную стяжку, прочностью не менее 50-100 кг/кв.см., толщиной не менее 40 мм.
В стяжке предусматривают температурно-усадочные швы шириной 5-10 мм., разделяющие ее поверхность на участки размером не более 6х6 м.
Утепление плоской кровли можно производить особо легким вермикулитобетоном. В этом случае по поверхности пароизоляции производят укладку и выравнивание «теплой» бетонной смеси, без устройство цеметно-песчаной стяжки. После набора прочности производят праймирование и работы по устройству кровельного ковра (см. раздел 4.2).
Для обеспечения необходимой адгезии наплавляемых рулонных кровельных материалов, все поверхности основания из цементно-песчаного раствора должны быть отгрунтованы праймерами (холодными грунтовочными составами из битума и керосина в соотношении 1:3 или специальными клеящими бутилкаучуковыми и др. мастиками).
Утепление и устройство скатных кровель
Скатная кровля представляет собой многослойную конструкцию, рисунок 12, состоящую из стропил 1, обрешетки 5, контробрешетки 2, пароизоляции 6, размещенной на внутреннем покрытии 4, вермикулитовой изоляции 3, гидроизоляционных пленок 7 и кровельного материала 8.
Рисунок 12 Утепление скатной кровли
1-стропило; 2-контробрешетка; 3-утеплитель; 4-внутреннее покрытие; 5-обрешетка; 6-пароизоляция; 7-паропроницаемая мембрана; 8-кровельный
Стропила являются основой несущей конструкции всей системы, воспринимающей снеговые и ветровые нагрузки, нагрузки от собственного веса, от гололеда, от людей и материалов, возникающие во время обслуживания и ремонта крыши.
Обрешетка предназначена для крепления кровельных материалов. Она может устраиваться по стропилам, либо по контробрешетке, которая в данном случае фиксирует гидроизоляционный слой и обеспечивает вентилируемый зазор над теплоизоляционным материалом 2-5 см. Обрешетку и контробрешетку выполняют из деревянных брусков или досок, что связано с удобством крепления указанных элементов между собой и кровельного материала. В случае металлических стропил, обрешетка выполняет роль терморазрыва между кровлей и стропилами.
Пароизоляция (пленки «Изоспан» В или С) устраивается со стороны помещения. Она препятствует проникновению в теплоизоляционный слой влаги из внутренних помещений, сохраняя тем самым свойства теплоизоляции и ее долговечность. Пленки прикрепляют к деревянным стропилам скобами механического степлера или оцинкованными гвоздями с широкой шляпкой, к металлическим – с помощью самоклеящихся лент. Полотна пленок могут монтироваться как вертикально, так и горизонтально с нахлестами. Минимальный нахлест вдоль и поперек ската – не менее 100 мм. Стыки пленок в местах нахлеста и местах прокола необходимо проклеивать специальными лентами «Изоспан» SL или скотчем.
После монтажа пароизоляции, производят обшивку стропил изнутри помещения отделочными листовыми материалами (ГВЛ, гипсокартон, фанера и т.п.).
Теплоизоляционный слой укладывают в два ряда в шахматном порядке, укладывая мешки с вермикулитом в виде плоских матов, причем верхний слой должен перекрывать стыки нижнего слоя.
Применение вермикулитовых матов для утепления кровли позволяет утеплять скатные кровли с углом наклона 30-35 град. в варианте с использованием контробрешетки с вентилируемым зазором.
Если контробрешетка не используется, а обрешетка выполняется из досок в виде сплошного настила прямо по стропилам, то вермикулитовые маты можно использовать для скатных кровель с углом наклона до 45 град. Их укладка ведется в распор с уплотнением.
Утепление скатной кровли, позволяет превратить чердачное помещение здания в эксплуатируемое (жилое), тем самым создать дополнительную полезную площадь. При этом, теплоизоляционный слой из вермикулита обеспечивает эффективную звукоизоляцию чердачного помещения.
Гидроизоляция устраивается без зазора, непосредственно по теплоизоляции (в этом случае контробрешетка отсутствует, а в качестве гидроизоляции применяют пленки с паропроницаемостью более 1000 г/кв.м.) или над теплоизоляцией с вентилируемым зазором. Гидроизоляция защищает подкровельное пространство и теплоизоляционный материал от атмосферной влаги при возможных протечках кровли. В качестве гидроизолирующих пленок применяют «Изоспан» А или А S : их укладываю гладкой стороной наружу. Можно применять армированные полиэтиленовые пленки.
Гидроизоляционные пленки крепят к плоскости стропил скобами или оцинкованными гвоздями. Их монтируют от края свеса по направлению к коньку с боковыми и торцевыми перехлестами 150-200 мм. Материал должен быть закреплен на плоскости стропил с минимальным провисанием, не более 2 см. Если применяется «Изоспан» А, то нельзя допускать, чтобы он соприкасался с поверхностью теплоизоляционного слоя, так как это может привести к снижению его гидроизолирующей способности. «Изоспан» А S может монтироваться непосредственно по утеплителю.
В районе конька между полотнами пленок следует оставлять вентиляционный зазор 5-8 см. для выхода водяных паров.