Конструкции из ячеистых бетонов, применяемые в СССР

В Советском Союзе ячеистые бетоны применяются и жилых, общественных, промышленных и сельскохозяйственных зданиях в виде несущих, самонесущих и пене сущих (навесных) элементов ограждающих конструкции.

В жилищном строительстве

В жилищном строительстве применяют следующие изделия и элементы конструкций из ячеистых бетонов:

• цельные или составные напели однорядном разрезки на одну комнату длиной до 360 см с одним оконным или дверным проемом или на две комнаты длиной до 600 см с двумя оконными или с одним оконным и одним дверным проемами. Оба вида панелей имеют высоту, равную высоте этажа (до 300 см) и толщину, определяемую теплотехническим расчетом (от 24 до 40 см);
• стеновые полупанели полосовой двухблочной разрезки, состоящие из простеночных элементов длиной до 180 см,высотой до 150 см и поясных длиной до 640 см, высотой до 140 см. Толщина этих панелей также составляет от 24 до 40 см;
• стеновые крупные простеночные блоки двухрядной разрезки шириной до 140 см, высотой до 270 см и толщиной от 24 до 40 см;
• стеновые крупные блоки четырехрядной разрезки шириной до 140 см, высотой до 00 см и толщиной от 24 до 40 см;
• стеновые мелкие блоки (камни) высотой до 30 см, длиной до 60 см и толщиной до 40 см;
• однослойные плиты междуэтажных перекрытии длиной до 600 см и шириной до 150 см и толщиной 24 см;
• однослойные плиты чердачных покрытий с обычном арматурой и двухслойные шириной от 80 до 200 см, длиной до 600 см и толщиной от 24 до 30 с предварительно напряженном стержневой и проволочной арматурой;
• однослойные плиты покрытий совмещенных бесчердачных крыш шириной до 200 см, длиной до 670 см и толщиной от 30 до 38 см с вентилируемыми продухами.

В 1953 г. в Березниках был построен с использованием крупноразмерных ячеистобетонных элементов первый трех этажный дом серии 439 с полосовой разрезкой наружных стен и шагом поперечных стен 3,6 м (рис. 43, а). Дома этой серии строились в г. Березники более 10 лет. В дальнейшем были разрабо1аны и получили широкое распространение аналогичные дома (серии 467) с более длинными панелями — длиной до 6,4 м (рис. 44). Конструкция этих домов более индустриальна, чем предыдущих, так как имеет меньше монтажных элементов и швов. Однако в домах этих серий приходится окна и двери устанавливать, закреплять и отделывать на месте монтажа, что снижает индустриальность строительства. Особенно сложно выполнять работы в зимнее время.

Более прогрессивны однорядные ячеистобетонные стеновые панели высотой, равной высоте этажа, с полной заводской готовностью (см, рис. 43, в, г, д); во всех этих панелях окна и двери вставляют и панели окрашивают или офактуривают на заводе, а не при монтаже на месте строительства. Производство этих работ в заводских условиях вместо выполнения их на строительной площадке представляет большое преимущество однорядных панелей перед панелями полосовой разрезки. Однорядные панели делают цельными, составными со стыками в простенках и составными со стыками на уровне низа оконных проемов.

Цельные (несоставные) ячеистобетонные панели с одним или двумя оконными проемами применяют в основном в типовых домах серии 464 и 468. Таких крупных цельных панелей для стен жилых здании не знает ни одна зарубежная страна. Для их производства в СССР созданы и применяются автоклавы диаметром 3,6 м, каких нет за рубежом. Однако потребность и таких автоклавах ограничивает возможность повсеместного изготовления панелей, так как многие заводы ячеистого бетона их не имеют. Кроме того, коэффициент использования объема автоклавов при изготовлении цельных панелей, имеющих окопные и дверные проемы уменьшается. В процессе изготовленной в таких панелях часто появляются трещины. Технология их изготовления сложна. В цельных панелях приходится устанавливать повышенное количество арматурной стали. С их применением уменьшаются возможности разнообразия фасадов здании. Все это является существенными недостатками цельных панелей.

Составные ячеистобетонные панели со стыками, расположенными в простенках, имеют почти те же недостатки, что и цельные панели. Кроме того, расположение горизонтальных швов в простенках и соединение полупанелей путем сварки закладных деталей нельзя считать удачным решением. Поэтому производство данных панелей на заводах в Ленинграде и Новосибирске прекращается (рис. 45).

Составные панели изображенные на рис. 46. заводской стык в которых расположен на уровне низа окопных проемов, не имеют указанных недостатков. Отдельные элементы панелей соединяются между собой с помощью клея (полимерного или силикатного). Для изготовления элементов панелей не требуются автоклавы диаметром 3,6 м. Простеночные и поясные элементы можно изготовлять по резательной технологии или в кассетных формах и подвергать запариванию в автоклавах диаметром 2 м. При этом достигается более высокий коэффициент заполнения автоклавов. Вероятность появления технологических трещин снижается; сокращается расход стали иа арматуру. Затраты труда на укрупнительную сборку (склеивание) панелей невелики и компенсируются указанными преимуществами.

Таким образом, более технологичными, трещиностойкими, дешевыми и удобными для решения архитектурных задач крупнопанельного домостроения являются составные панели (рис. 46). При их применении легче обеспечить разнообразие фасадов зданий, т. е. улучшить архитектуру крупнопанельного строительства без значительного увеличения парка форм. Поэтому новые типовые жилые дома проектируются в настоящее время с вариантами наружных стен из составных ячеистобетонных панелей, имеющих заводской стык на уровне низа окон.

Целесообразность перехода на составные панели подтверждает также зарубежный опыт. В ФРГ, Польше, Чехословакии и особенно широко в Швеции уже практически в течение нескольких лет применяются составные панели с размерами на одно и два окна.

Первые составные панели из ячеистого бетона в стенах жилых зданий были применены в СССР в 1964—1965 гг. на строительстве экспериментального дома в Одессе [75]. Поясные и простеночные элементы панелей изготовлялись в кассетных формах высотой 1,5 м, длиной 6 м. Элементы панелей соединялись на силикатном клее без тяжей. Для того чтобы клеевые швы не работали на растяжение, при подъеме панели и монтаже применена автоматическая прижимная траверса. За рубежом панели стягиваются вертикальными стальными тяжами, для пропуска которых в поясных и простеночных элементах просверливаются отверстия.

Внутренние несущие стены из ячеистобетонных элементов применяют у нас очень редко. Только в отдельных зданиях во внутренних стенах были использованы ячеистобетонные панели шириной около 150 высотой около 300 см, толщиной 16 или 24 см или мелкие ячеистобетонные камни. Однако внутренние стены из силикатного кирпича оказываются дешевле стен из ячеистобетонных камней. Поэтому ячеистые бетоны вряд ли будут широко использоваться для изготовления элементов внутренних несущих стен. Возможно, что в дальнейшем их будут применять в виде внутриквартирных (ненесущих) перегородок, как это принято и зарубежных странах

Междуэтажные перекрытия, как и внутренние стены, изготовляли у нас из ячеистых бетонов до сих пор также в незначительном количестве. Эффективность применения конструкций из ячеистых бетонов в перекрытиях гораздо меньше, чем в стенах. Поэтому ячеистобетонные перекрытия смогут найти широкое применение после полного удовлетворения строительства в стеновых материалах либо в отдельных специальных случаях.

Гораздо более целесообразно применять ячеистые бетоны в покрытиях жилых зданий.

В СССР разработаны конструкции ячеистобетонных панелей для бесчердачных и чердачных покрытий (рис. 47). В бесчердачных плитах рекомендуется устройство вентилирующих каналов диаметром около 5 см, через которые предусмотрено удаление паров и влаги, накапливающихся в верхней части плиты. Это улучшает теплоизоляционные свойства покрытий и повышает долговечность конструкций. В чердачных плитах осушающие каналы не требуются, так как влага удаляется через поверхность плит благодаря проветриванию чердачного пространства.

В чердачных плитах, изготовляемых на комбинате ЖБК № 2 в Москве, в нижней части укладывался слой обычного тяжелого бетона; расположенная в нем рабочая арматура — предварительно напряженная. Этот слой выполняет функцию пароизоляции и улучшает условия работы арматуры. Предварительное напряжение увеличивает жесткость плит, что позволяет сократить расход стали. Эта в целом рациональная конструкция имеет тот недостаток, что устройство плотного бетона усложняет процесс производства. Кроме того, плиты невозможно изготовлять с помощью резательных машин, как это делается почти на всех заводах в других странах. Более удобно осуществлять предварительное натяжение арматуры без устройства нижнего плотного бетонного слоя. Такие однородные преднапряженные плиты находятся в стадии разработки.

Ячеистобетонные крыши жилых зданий дешевле железобетонных, имеющих тот или иной утеплитель, и индустриальное (требуется гораздо меньше ручного труда на месте строительства). Поэтому они должны найти в дальнейшем широкое применение.

Производство и применение стеновых панелей из ячеистых бетонов для жилищного строительства регламентируется ГОСТ 11118—65 [26]. Согласно этому стандарту стеновые панели из ячеистого бетона можно применять также и в зданиях общественного назначения: в школах, больницах, детских садах, яслях и т. п. Применение ячеистобетонных панелей в этих зданиях так же эффективно, как и в жилых.

Крупные стеновые блоки двухрядной и четырехрядной разрезки применялись в домах с продольными несущими стенами. В последнее время дома этой системы строятся реже, поэтому производство крупных блоков сокращается. Намечается рост производства мелких стеновых блоков (камней), стены из которых на 20—40% дешевле кирпичных и в 3—4 раза легче их [50]. Для расширения применения ячеистобетонных стеновых камней в 1969 г. выпущены Межреспубликанские технические условия на эти камни [55] и разрабатываются проекты малоэтажных зданий со стенами из них.

Для промышленных зданий

Для промышленных зданий в разное время были разработаны следующие конструкции из ячеистых бетонов:

• однослойные и двухслойные стеновые панели длиной, как правило, 600 см, а в отдельных случаях 900 и 1200 высота панелей 120 и 180 см, толщина от 20 до 30;
• ребристые плиты покрытий с продольными ребрами из тяжелого бетона высотой 20 см с обычным армированием (КАП), с предварительно напряженной арматурой (КАПН), с продольными и поперечными ребрами из ячеистого бетона (ОКАП); размер плит в плане 150Х600 см, толщина надреберной плоской ячеистобетонной плиты от 10 до 16 см (рис. 48, а);
• плоские плиты покрытия размером в плане 150Х600 см, толщиной от 20 до 24 см следующих типов: ГКП — плоские однослойные крупноразмерные плиты с обычным армированием и ПНП — предварительно напряженные двухслойные плоские плиты с проволочной арматурой (рис. 48, б);
• плоские однослойные мелкие, плиты шириной 50 см, длиной 300 см и толщиной от 10 до 16 (рис. 48, в).

В промышленных зданиях наиболее эффективно применение ячеистых бетонов в наружных стенах. Ячеистобетонные стопы промышленных зданий на 20—40 % дешевле и легче стен из других крупных панелей (например, из керамзитобетона) [52].

Наиболее распространенным массовым типовым изделием для степ промышленных зданий является ячеистобетонная панель длиной 600 высотой 120 или 180 см,толщиной 20, 24 и 30 см. Ячеистый бетон панелей имеет объемный вес 700 кг/м³; в перспективе переход на объемный пес 600 и 550 кг/м³. Такие панели (рис. 48, изготовляют на многих заводах довольно в большом количестве — более 2 млн. м² в год. Их применение дает большой экономический эффект.

Эти панели более индустриальны, чем стеновые панели шириной 60 см,выпускаемые на многих зарубежных заводах фирм «Сипорскс», «Итонг», «Дюрокс» и др. Стены из панелей шириной 120 см собирают быстрее, они имеют в два раза меньше швов и дешевле стоят. Поэтому стеновые панели шириной 120 см найдут в будущем широкое применение.

Еще более индустриальны 12-метровые ячеистобетонные стеновые напели (рис. 48,6). Они особенно нужны для строительства зданий, в которых колонны в продольных стонах располагаются с шагом 12 (например, стены машинных залов и котельных электростанций).

Стеновые панели промышленных зданий ранее изготовляли с наружным слоем толщиной 2,5—4 см из плотного бетона, иногда из поризованного (аэрированного) бетона объемного веса около 1200 кг/м³, чаще всего их делают однослойными. В последнем случае отделку производят после автоклавной обработки на заводе или на месте строительства после монтажа.

В зданиях с влажным режимом помещений слои плотного бетона толщиной 2,5—7 см устраивают с внутренней стороны стен.

Панели прикрепляют к колоннам с помощью гибких связей (болтов) или путем приварки закладных деталей, предусматриваемых в панелях и в колоннах. В первом случае стеновые панели имеют некоторую возможность свободно перемещаться в вертикальном направлении относительно колонн; внизу они опираются на рандбалки. Такие стены называют самонесущими. Они воспринимают нагрузку от собственного веса стен и ветра. Во втором случае панели называют навесными (ненесущнми), так как каждую панель прикрепляют на колоннах независимо от других. Такая панель воспринимает нагрузку только от собственного веса и от ветра.

Производство и применение становых панелей промышленных здании регламентируется ГОСТ 11690—66 [27].

В покрытиях промышленных Здании, начиная с 1953 г. стали применяться ребристые ячеистобетонные крупноразмерные плиты (см. рис. 48, я) вместо мелких (рис. 48, в). Крупноразмерные плиты имеют размеры в плане 160X600 см. Ребра плит делают из обычного тяжелого бетона. Верхняя часть этих плит (полка) имеет толщину 10—16 см. Плиты другого типа плоские, однородные, выполняются целиком из ячеистого бетона. Толщина их 24—30 см.

В последнее время в ребристых плитах применяется предварительное натяжение основной рабочей арматуры, расположенной в продольных ребрах. Это позволяет увеличить жесткость плит и снизить расход стали. Производство и применение ребристых ячеистобетонных плит регламентируется ГОСТ 7741—66 [28].

На ребристые плиты расходуется меньше бетона и стали, чем на плоские. Однако стоимость плоских плит меньше, так как они лучше заполняют автоклавы, чем ребристые. Кроме того, необходимо учитывать, что, ребристые плиты невозможно изготовлять с помощью резательных машин. Таким образом плоские ячеистобетонные плиты покрытий производственных зданий являются более перспективными, чем ребристые.

В общественных зданиях

В общественных зданиях изделия из ячеистых бетонов применяются сравнительно недавно. Для строительства школ, больниц, детских садов, клубов, магазинов и т. д. используют стеновые блоки, блоки-полупанели и плиты покрытий, аналогичные применяемым в жилищном и промышленном строительстве. Строительство общественных зданий ведут в соответствии с комплексными типовыми сериями I-467, I-468, I-335 и др.

В сельскохозяйственном строительстве

Изделия из различных видов ячеистого бетона в последние годы начали применять и в сельскохозяйственном строительстве для стен и покрытий жилых, а также производственных зданий.

В сельском строительстве, так же как и в городском, могут применяться крупные панели с размерами на одно или дна окна, полупанели полосовой разрезки, крупные и мелкие блоки (камни). Однако крупные панели применяются реже, так как для их перевозки нужны специальные панелевозы, а для монтажа — мощные краны. Из-за дальности перевозки и строительства на селе преимущественно малоэтажных зданий более удобно применять стены полосовой резрезки (рис. 49), а для индивидуального строительства — мелкие стеновые блоки (камин).

В производственных сельскохозяйственных зданиях (главным образом животноводческих), имеющих большую влажность и содержащих некоторые химически агрессивные газы, стены и покрытия из ячеистых бетонов (так же, как и из легких бетонов) должны иметь на внутренних поверхностях специальную пароизоляцию (слой тяжелого бетона, масляная, эмалевая или лаковая окраска). В отдельных случаях имеются примеры нормальной эксплуатации стен из ячеистого бетона и без нанесения пароизоляции. Так, вполне успешно применяются однослойные панели из сланцезольного газобетона (газокукермита) в Эстонии. В перспективе возможно применение в животноводческих зданиях однослойных конструкций из гидрофобизированного ячеистого бетона, который благодаря вводимым добавкам приобретает водоотталкивающие свойства.