Развитие конструктивных решений стен малоэтажных зданий в средней полосе Поволжья

Для России, с учетом ее природно-климатических условий и соци­ально-экономического развития, а также многовековых национальных тради­ций характерны различные конструктивные решения стен малоэтажных жилых зданий. Наиболее распространенными являлись каменные стены, стены из деревянных конструкций и самана. В процессе развития малоэтажного строительства вне­дрялись конструктивные решения стен с использованием частиц растительного происхождения с учетом экономии природных ресурсов, например, арболит, фибролит и тому подобное. С развитием промышленности использовались и конструктивные решения из сборного железобетона.

Применение древесины для возведения стен жилых зданий обуславливалось многовековыми традициями России и ее природно-климатическими условиями. На территории нашей страны еще в начале ХVII века для строительства домов использовался деревянный сруб.

Дерево является универсальным и экологически чистым строительным материалом. Оно имеет способность «дышать». Стены из бревен и брусков накапливают тепло, а затем одинаково распределяют его по помещению здания, тем самым поддерживая постоянный температурно-влажностный режим. Но у стен из деревянных конструкций имеются и свои недостатки - они склонны к возгоранию и загниванию, подвержены деформации при изменении влажности окружающей среды. Конструкции из дерева обла­дают низкой огнестойкостью. Помимо этого, дерево трудновоспроизводимый и дорогостоящий ресурс.

Современные технологии позволяют унифицировать бревна как строи­тельный материал, но при этом существуют технические проблемы, связанные с качественной сушкой цельнодеревянного бруса и оцилиндрованного бревна до эксплуатационной влажности, а также неиндустриальностью сборки из этих стеновых элементов домов, которая ведет к необходимости применения склеи­вания и увеличения отходов при механической обработке при изготовлении клееного бруса, что приводит к высокой цене.

В строительстве 1920 - 1930 годов в качестве конструктивно­го решения для малоэтажных жилых домов применялись однослойные стены из кирпича. Кладки каменных стен имели различные схемы: двухрядовая (цепная), многорядовая обычная, различные виды многорядных декоративных кладок. Кирпичные стены имеют свои достоинства и недостатки. К положительным моментам таких стен относятся прочность, долговечность и огнестойкость. Сам же кирпич имеет широкие формообразующие возможности. Недостатками кирпичных стен являются большая теплоемкость и относительно высокая теплопроводность. Также строительство зданий из кирпича является трудоемким и длительным процессом.

В 1970 - 1980-е годы обширное распространение получили конструктивные решения стен из арболита [1]. Арболит - это один из видов легкого бетона, смесь из органического целлюлозного заполнителя (растительного происхождения), воды, минерального вя­жущего и химических добавок. Данный материал имеет крупнопористую структуру. Главной особенностью арболита, по сравнению с такими подобными материалами, как деревобетон, фибролит и прочие, является то, что для получения данного материала подходит наиболее широкий перечень органических целлюлозных за­полнителей различной природы (продукты дробления древесины, пшеничной соломы, сечка тростника), другими словами отходы производства. Их запасы в России почти неограничены. Конструктивное решение стен из арболита представлено деревянным каркасом, панелью из арболита и отделочными слоями. Преимуществами применения конструкций стен из данного материала являются возможность значительного снижения массы здания, повышения теплозащиты дома из арболита, хорошая звукоизоляция за счет большого количества воздушных пустот между щепками. Недостатком стен из арболита является их продуваемость, они боятся влаги, поэтому существует необходимость в дополнительной облицовке, что увеличивает стоимость такой конструкции.

В 70-80-х годах ХХ века при строительстве малоэтажных зданий, расположенных в поселках вблизи городов, свое применение нашли панели из сборного железобетона. Данные конструкции стен применялись как для жилых домов, так и различных вспомогательных зданий. Основными недостатками такого технического решения являлись необходимость применения тяжелого кранового обору­дования, большой собственный вес конструкции, деформативность стыков панелей, высокая стоимость.

Применение камышита и самана для строительства малоэтажных жилых домов на территории Поволжья имеет редкий характер в связи с высокой трудоемкостью и несовместимостью с местными климатическими усло­виями. В сухих условиях камышитовые плиты являются долговечным строи­тельным материалом. К недостаткам камышита относятся возможность загнивания в условиях по­вышенной влажности, коррозия металлической проволоки, скрепляю­щей плиты. Чтобы защитить плиты от гниения необходима пропитка антисептиками, что, в свою очередь, увеличивает стоимость конструкции.

С начала 1980-х годов свое применение в строительстве наружных стен зданий малой этажности нашли прессованные соломенные блоки. В настоящее время такое экологическое направление строительства получило широкое применение за рубежом. Такие дома построены в разных странах и в самых различных климатических зонах: в Канаде, Австралии, Франции, Чили, Мексике и, конечно же в США, где соломенное строительство там сегодня уже полностью сертифицировано [3]. Преимуществами использования таких соломенных блоков являются: уменьшение расходов на обогрев и охлаждение помещений, так как стены здания из данного материала обладают более высокой теплоизоляцией; применение экологически чистого сырья; уменьшение количест­ва необходимых для строительства пиломатериалов, что позволяет сохранять лесные ресурсы. Солома является экологически чистым материалом: нетоксич­ный, нет отхождения газа и вредных химических компонентов.

Дальнейшее развитие применения соломенных блоков получило в Бело­руссии при строительстве жилых малоэтажных зданий. Особенностью конструктивного решения являлось замена несущего остова из соломенных блоков на деревянный каркас. Такой конструктивный при­ем позволил сохранить свойства соломенных блоков при ее эксплуатации. Существенным недостатком стен из прессованных соломенных блоков является их низкая пожаробезопасность, а также небольшая несущая способность и большие сроки строительства.

После появления на строительном рынке волокнистых утеплителей из минераловатных плит, пенопласта и пенополистирола в пригородном строительстве малоэтажных жилых зданий стали применять многослойные конструкции. Каменные конструкции и монолитный железобетон применяются в качестве несущего слоя. Теплоизоляционный слой в таких конструкциях может быть как с внешней стороны, так и с внутренней. От внешних атмосферных воздействий утеплитель (пенополистирол, минераловатные плиты) закрывают базальтовым клеевым слоем, армированной стеклосеткой и декоративным слоем (штукатурка, окраска). Системы с теплоизоляцией, находящейся с наружной стороны стены, имеют свои существенные преимущества, такие как пригодность к ремонту, предпочтительность при реконструкции теплозащиты стен, большое многообразие архитектурных решений внешнего облика зданий, высокая теплотехническая однородность. Также достоинством таких конструкций является быстрота возведения здания.

При эксплуатации данное конструктивное решение может привести к появлению влаги на внутренней стороне стены. Влага, накапливаемая в конструкции стены при­водит к ее переувлажнению, тем самым, снижаются теплозащитные свойства, происходит разрушение в связи с изменениями температуры, возникновение грибков и плесени.

Основным недостатком двух-, трехслойных наружных стен с плитными утеплителями из жесткой базальтовой ва­ты и пенополистирола является несоответствие требованиям долговечности [2]. При этом гарантийный срок службы даже самых лучших отечественных и зару­бежных мягких пороволокнистых эффективных утеплителей не превышает 15 - ­25 лет по истечении которых их эксплуатационные свойства ухудшаются.

Для компенсации потерь тепла, связанных с ухудшением эксплуатационных свойств утеплителя, во многих работах рекомендуется изначально устанавливать его большую толщину или менять при ремонте в процессе эксплуатации. Крепежные элементы и стальные связи, создавая мостики холода, способствуют накоплению влаги и разрушению утеплителя. В тоже время применять крепления и связи из обычной стали в таких конструкциях опасно из-за мостиков холода, образованных в полистироле и базальтовой вате. В результате в многослойных стенах конструкция и технология монтажа сильно усложняются, увеличивается трудоемкость, снижается долговечность, ремонтопригодность и надежность вследствие появления коррозии связей при эксплуатации.