Кладка многослойных наружных стен
С целью улучшения тсплофизических свойств, экономии стеновых материалов и снижения массы зданий их наружные стены из мелкоштучных кладочных материалов могут быть выполнены многослойными:
♦ смешанная кладка (в два слоя) — из двух видов каменного материала, например, из кирпичам искусственных камней, кирпича и природных тесаных камней и др., в том числе и кладка с облицовкой;
♦ облегченная кладка (втри и более слоев) — между слоями каменного материала имеют прослойки из теплоизоляционных материалов, воздуха и др.;
♦ наружная тепловая изоляция стен зданий.
Смешанная кладка. При использовании смешанной кладки стен из различных материалов повышается архитектурная выразительность зданий и атмосферо — стойкость конструкций, улучшаются теплозащитные свойства стен за счет применения пористых или пустотелых каменных материалов с низкой плотностью.
Для облицовки стен, выполняемой одновременно с кладкой, используют: лицевой (отборный, окрашенный или офактуренный) кирпич и керамические или силикатные камни и плиты; тонкопиленые плиты из природного камня, а также пустотелые или кессонные (имеющие по периметру ребро) керамические плиты и блоки; бетонные вибропрсссованные камни, которые могут быть с каннелюрами, рустованные, с рваной поверхностью и т. д.
При смешанной кладке должна быть обеспечена надежная перевязка кладки основного материала с облицовочным. Рационально применять лицевой кирпич, плиты и камни, допускающие облицовку стены одновременно с кладкой без применения металлических креплений. Кладку выполняют на цементном растворе с перевязкой облицовочного слоя с основным массивом кладки стены тычковыми рядами.
Кладку из керамических камней и кирпича начинают с укладки тычкового ряда из кирпича. Затем выкладывают три ряда наружной версты из кирпича. Внутреннюю часть стены выкладывают из камней по цепной системе перевязки. Связь наружной версты, выложенной из кирпича, с остальной частью кладки обеспечивается тычковым рядом наружной версты и ложковым рядом кирпича (в забутке).
Кладку из кирпича и силикатного камня начинают с укладки тычкового ряда камней. Затем из кирпича выкладывают два ряда внутренней версты по цепной системе перевязки. Уложив из камней ложковую версту, выкладывают из кирпича внутреннюю часть стены, перевязывая ее с наружной верстой. Для лицевой поверхности используют кирпичи или камни с одинаковым оттенком и правильными гранями и углами.
Кладку из легкобетонных камней и кирпича ведут ярусами высотой не более 1,1 м с перевязкой кладок не реже, чем через каждые три ряда. Начинают кладку с укладки тычкового прокладного ряда, выкладываемого из кирпичей. Затем укладывают первый, второй и третий ложковые ряды кирпичной облицовки, после чего ряд из камней и т. д.
Для кладки стен из ячеистых блоков рекомендуется применять легкие кладочные растворы, приготовленные на цементном или цементно-известковом вяжущем и легких заполнителях. В зоне опирания перекрытия рекомендуется укладывать ряд кирпича «плашмя» на растворе. Для зданий более трех этажей в местах опирания плит перекрытия и перемычек, как правило, ставят сетку из арматуры класса S500 диаметром 5 мм с ячейкой 70×70 мм.
Для облицовки стен одновременно с их кладкой, кроме плоских, применяют следующие типы защемляемых кладкой плит:
♦ кессонные, для заделки ребер которых в процессе кладки оставляются борозды соответствующего профиля;
♦ L-образной формы, устанавливаемые полкой на кладку с защемлением последующей кладкой, выполняемой на высоту данного ряда плит;
♦ Г-образной формы, которые навешивают горизонтальной полкой на стену, выложенную на высоту одного ряда плит.
При кладке с одновременной облицовкой защемляемыми плитами следует учитывать разницу в обжатии и усадке раствора в швах стен и облицовки. Горизонтальные швы заполняют раствором в процессе облицовки и кладки при высоте стены до Юм. При высоте сверх 10 м в нижней части стен швы остаются не заполненными до момента, когда нагрузки на стену достигнут не менее 85% проектных.
Вертикальные швы в облицовке заполняют раствором в процессе возведения стен. Подвижность цементно-песчаного раствора должна соответствовать глубине погружения стандартного конуса 6—8 см; раствора, применяемого для заливки пазух, — 8—10 см. Плоские плиты одновременно с кладкой укладывают с прокладными рядами или с креплением металлическими деталями.
Установку с прокладными рядами производят с чередованием прислонных и прокладных рядов облицовки. Сначала укладывают угловые и маячные плиты. Затем натягивают причалку и по шнуру устанавливают промежуточные элементы облицовки, закрепляя их временными связями, после чего выкладывают внутреннюю часть стены, устанавливают металлические связи, заделывают их в кладку.
При кладке с одновременной облицовкой ширину зоны материалов увеличивают до 1,5 м, а мктериалы размещают в два ряда: в первом, ряду — кирпич, во втором — облицовочные материалы
Облегченная кладка. Облегченная кладка является теплосберегающей и состоит из двух продольных стенок (облицовочный и внутренний слои) и воздушной прослойки, которая может быть заполнена утеплителем (теплоизоляционный слой), внешний вид стен при этом не отличается от привычных однослойных.
Облицовочный слой наружных стен, обеспечивающий архитектурные и эстетические качества фасадов зданий, должен обладать требуемой долговечностью и с надлежащей степенью надежности защищать теплоизоляционный слой от опасных внешних воздействий (ультрафиолетовое излучение, атмосферная влага, открытый огонь и т. д.), способных привести к изменению эксплуатационных свойств теплоизоляционного материала.
Внутренний слой наружных стен является несущим. Он обеспечивает восприятие собственного веса (возможно, и веса вышерасположенных конструкций — перекрытий, оборудования и др.), а также веса теплоизоляционного и облицовочного слоев и действующих на стены или их отдельные участки в стадиях возведения и эксплуатации внешних силовых и температурных факторов.
Теплоизоляционный слой, толщина которого определяется теплотехническим расчетом, обеспечивает требуемое нормативное сопротивление теплопередаче ‘наружных стен (по современным нормам — для стен из штучных материалов — не менее 2,0 м2 • °С/Вт).
Облицовочный слой. Наружный слой стены, обычно толщиной 120 мм (полкирпича), кладётся из облицовочного кирпича, камней керамических или силикатных, из цементно-песчаных вибропрессованных блоков-оболочек, лицевых каменных материалов и т. д.
Для обеспечения трешиностойкости облицовочного слоя при сезонных колебаниях температур и усадке кладки в нем прсхіусматривают деформационноусадочные швы, устраиваемые на всю высоту здания или облицовочного слоя с шагом не более:
♦ для стен с облицовочным слоем из силикатного кирпича, вибропрсссован- ного кирпича и блоков повышенной пустотности — 6 м;
♦ для стен с облицовочным слоем из керамического (глиняного) кирпича — 9 м.
При поворотах наружных стен швы располагают на расстоянии не более половины указанных значений и не менее 1 м от точки пересечения плоскостей наружных поверхностей стен.
При высоте наружных стен или их отдельных участков более 15 м предусматривают горизонтальную разрезку облицовочного слоя на температурные отсеки.
Деформационно-усадочные швы облицовочного слоя должны исключать возможность проникновения атмосферной влаги в толщу стены. Вертикальные и горизонтальные зазоры деформационно-усадочных швов облицовочного слоя заполняются герметизирующими или уплотняющими материалами (бутил-кау — чуковой мастикой или уплотняющими микропористыми резиновыми или по — лихлорвиниловыми прокладками).
Внутренний слой. Внутренний несущий слой кладут из стеновых материалов любого типа, атолщину его определяют расчетом по несущей способности и устойчивости. При кладке из кирпича она обычно составляет 120 мм для самонесущих стен и несущих стен под монолитные или деревянные перекрытия в коттеджах, 250 мм — для несущих стен в домах до пяти этажей и 380 мм — в более высоких зданиях.
Для исключения трещинообразования в кладке облицовочного и внутреннего слоев из кирпича всех видов в местах поворота наружных стен предусматривается конструктивное армирование плоскими сварными каркасами с продольными стержнями диаметром 4—5 мм или отдельными стержнями (см. рис. 6.8, г). Шаг каркасов по высоте составляет не более 500 мм, а длина армируемых участков — не менее 500 мм.
При опирании внутреннего слоя на несущие элементы (балки, плиты и т. д.), работающие на изгиб, при пролетах 3 м и более в нижней зоне кладки с первого шва предусматривается конструктивное непрерывное армирование плоскими каркасами с продольными стержнями диаметром 4 мм. Количество армированных швов зависит от пролета несущего элемента (балки, перемычки, плиты и т. д). При пролете до 4,5 м устраивают один шов, от 4,5 до 6,0 м — два, от 6,0 до 7,5 м — три и т. д.
Арматурные связи в виде сварных арматурных сеток устанавливают в горизонтальных швах кладки на уровне перекрытий по углам, в местах примыкания продольных стен к поперечным, а также на уровне верха и низа простенков.
Завершают облегченную кладку тремя-четырьмя рядами сплошной кладки с использованием металлического армирования в виде сетки или прутков.
Связи слоев. Связь между облицовочным и внутренним слоями могут обеспечивать поперечные вертикальные стенки-диафрагмы (рис. 6.11, а), которые располагают на расстоянии 1 м друг от друга (по теплотехническим требованиям — не менее 760 мм). Каждый кирпич в диафрагме устанавливают с зазором 2—3 см относительно кирпича наружного ряда. В целях утепления этот зазор раствором не заливают (за исключением периметров оконных и дверных проемов). Такая кладка называется колодцевой (системы Герарда и Попова-Орлянкина), она была предложена более 60 лет назад и успешно применялась при строительстве в СССР в годы первых пятилеток.
Кирпичные диафрагмы можно замснитьгибкими связями (рис. 6.11, б): стальными, полимерными или стеклопластиковыми прутками диаметром 2-8 мм. Прутки следует устанавливать на расстоянии не более 1 м друг от друга. Между облицовочным и несущими слоями никаких иных связей нет, сплошная кладка отсутствует даже по контуру оконных и дверных проемов.
Стальными элементами связей служат в основном стержни диаметром 6 мм класса S240 (AI). Обычные малоуглеродистые стали должны иметь антикоррозионное покрытие.
Связи слоев наружных стен должны иметь надежную анкеровку и не допускать возможности не предусмотренного расчетами деформирования слоев из плоскости. В пределах утеплителя гибкие связи укладывают в слое цементного раствора толщиной не менее 30 мм (растворные диафрагмы).
Теплоизоляционный слой. Теплоизоляционные слои наружных стен (обычно 50— 150 мм) следует устраивать с применением засыпных, заливочных, плитных или рулонных материалов. Дело в том, что пустоты не являются идеальным тепло-
изолятором. Конвективный теплообмен (перенос теплоты от движения воздуха в неравномерно нагретой газообразной среде) снижает ожидаемый эффект тепловой изоляции. Для устранения этого недостатка пустоты заполняют пористым материалом, причем, чем он легче, тем стены «теплее». Теплоизоляционный слой должен быть, по возможности, однородным, не иметь разрывов, трещин и других дефектов и повреждений, снижающих теплозащитные характеристики стен.
В качестве теплоизоляционных засыпок применяют минеральные вещества, смешанные с цементно-песчаными растворами (керамзит, легкий шлак, легкий бетон, содержащие минимальный объем цемента). Хорошей засыпкой может быть смесь опилок, песка и извести-пушонки в соотношении по массе 2:2:1,
требующая поливки каждого слоя сметанообразным известковым раствором. Кладку выполняют ярусами высотой до 1 м в пределах всего периметра наружных стен. Засыпку укладывают слоями толщиной 400—500 мм со штыкованием.
Заливочным материалом в трехслойной стене между внешним и внутренним кирпичными рядами в основном служит легкобетонная смесь разной консистенции — в зависимости от проектных требований. После ее затвердевания стена приобретает большую прочность и имеет хорошую зашиту от наружного шума. Прочность стенового бетона может быть повышена путем его армирования5.
Удобнее всего в облегченной кладке использовать плитные утеплители. Плитный утеплитель устанавливают между диафрагмами ярусами вплотную к внутреннему слою стены, соблюдая полное примыкание плит друг к другу и к диафрагмам. Их прикрепляют к внутренней поверхности стены с помощью битумных или синтетических связующих, фиксаторов-полосок, стержней из стеклопластика и стали со специальными упорами, специальных шурупов и др. Стыки между плитами, устанавливаемыми в несколько слоев, следует устраивать вразбежку не менее 100 мм в смежных слоях.
Наружные стены в основном проектируются с устройством вентилируемой воздушной прослойки толщиной 10—40 мм — тип «экран». Фиксаторы-полоски длиной 150-200 мм могут быть вырезаны из тех же плит и установлены у верхних краев враспор к утеплителю и наружной стене на расстоянии 50—60 см друг от друга. В результате утеплитель закрепляется в вертикальном положении, а между утеплителем и наружной стеной остается необходимый воздушный зазор.
Для вентиляции воздушной прослойки в облицовочном слое предусматривают специальные продухи (отверстия) общей площадью не менее 150 см2 на 20 м2 стены фасада. Их выполняют по высоте стены не более чем через 3 м. Верхние продухи предусматривают в карнизной части стены. В качестве отверстий могут служить оставляемые в стене проемы или несколько швов кладки, не заполненные раствором в определенном порядке. Для этих целей также можно использовать щелевой кирпич, уложенный таким образом, чтобы через отверстия в воздушную прослойку мог свободно проникать наружный воздух.
Продухи, как правило, устраивают с шагом по длине стены:
♦ при жестких связях облицовочного и внутреннего слоев кладки стены, устраиваемыми сплошными из кирпича — в каждом отсеке;
♦ при жестких дискретных (прерывистых) связях слоев — с шагом не более 3 м;
♦ при гибких связях слоев — с шагом не более 6 м.
Попадание раствора в вентилируемую прослойку в процессе ведения кладки недопустимо. Для предотвращения проникновения в толщу стены мелких грызунов и птиц вентилирующие проемы закрывают специальными защитными приспособлениями (стальными сетками, решетками и т. д.) с ячейками размером не более 5 мм.