Рассказываем о новой домостроительной технологии, основанной на сочетании каркаса ЛСТК и сверхлегкого неавтоклавного пенобетона для теплоизоляции и огнезащиты
Одно из направлений работы компании «Андромета» – разработка и внедрение технологии строительства быстровозводимых жилых домов и общественных зданий из ЛСТК. Исторически эта технология развивалась и позиционировалась как «сухое строительство». В России опыт применения ЛСТК почти целиком базируется на «сухих» решениях. На сегодняшний день они хорошо известны, включены в новые нормативы: ГОСТ Р 58774-2019 «Стены наружные каркасно-обшивные самонесущие и ненесущие с каркасом из стальных холодногнутых оцинкованных профилей», ГОСТ Р 70192-2022 «Перекрытия каркасно-обшивные сухого типа. Система перекрытия с каркасом из стальных холодногнутых оцинкованных профилей». И это, безусловно, огромный шаг вперед в продвижении ЛСТК.
Но существует пока еще менее широко известная технология на базе ЛСТК, которая основана на сочетании несущего каркаса из стальных тонкостенных конструкций и ограждающих конструкций – стен и перекрытий – из сверхлегкого пенобетона. С 2012 года компания «Андромета» развивает и внедряет эту технологию под брендом СТИЛТАУН®. Первый в России прецедент строительства таких зданий высотностью в 4 и 6 этажей был осуществлен в Обнинске. Это был пилотный проект «Андрометы», реализованный с целью промышленной отработки технологии и подтверждения проектных характеристик зданий.
Сейчас накоплен уже достаточный опыт, чтобы уверенно говорить об эффективности пенобетонных решений и преимуществах, которые позволяют снять те претензии к ЛСТК, которые обычно предъявляют скептики.
Система ЛСТК + пенобетон
Каркас выполнен из оцинкованных ЛСТК профилей. Пространственная устойчивость обеспечивается продольными и поперечными несущими стенами и горизонтальными дисками перекрытий. Все элементы стеновых панелей изготавливаются из профиля одного типоразмера: высота 150 мм, толщина 1,2-1,6 мм. Каждая панель поставляются как отдельная отправочная единица – комплект деталей с монтажной схемой.
Перекрытия могут представлять собой балки либо фермы из ЛСТК. В первом пилотном проекте были применены ферменные перекрытия, высотой 250 мм из профилей того же типоразмера, что и стеновые панели. Сейчас мы предпочитаем балочные перекрытия, они жестче и технологичнее на монтаже. В балках выполняются сервисные отверстия для прокладки коммуникаций.
Каркас заполняется сверхлегким неавтоклавным пенобетоном по несъемной опалубке из водостойких плит.
В системе реализовано следующее распределение функций материалов:
- оцинкованные ЛСТК профили выполняют несущие функции, обеспечивая прочность, жесткость, сейсмостойкость;
- пенобетон выполняет функции теплозащиты, огнезащиты, коррозионного протектора, звукоизоляции, а также способствует увеличению несущей способности конструкций из ЛСТК. Подкрепляющий эффект пенобетона в прочностных расчетах каркаса не учитывается, но реально доказан испытаниями, проведенными на базе ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко.
Свойства пенобетона
Пенобетон неавтоклавного формования – это легкий пористый химически и экологически нейтральный материал на цементном связующем, состоящий всего из 4 компонентов: цемента, песка, воды и пенообразователя. В отличие от газобетона, он производится без применения химреагентов: поры образуются только за счет механических процессов – перемешивания цементного раствора с пенообразующими добавками и объемного расширения смеси в процессе заливки из-за разности давлений в поризаторе и атмосфере. Поэтому поры замкнутые, и значит поглощение и миграция влаги в материале практически исключены. Поры равномерно распределяются по объему, то есть получается структура с высокой теплотехнической однородностью. Отсюда высокие и главное – стабильные на протяжении длительной эксплуатации изоляционные характеристики материала.
В монолитных пенобетонных стенах отсутствуют источники для утечки тепла – стыки, неизбежные при использовании “сухих” плитных материалов. Обладая высокой текучестью, пенобетон заполняет все щели и герметично укутывает металлокаркас, создавая теплотехнически однородный контур.
Следующий плюс пенобетона - формостабильность: он не слеживается, не выдувается, не дает усадки, то есть, в отличие от «сухих» утеплителей, обеспечивает долговечность, требуемую для капитальных зданий.
С биологической точки зрения пенобетон абсолютно нейтрален: нет ни газовыделения, ни эмиссии твердых частиц, как, например, у минваты, которая, к слову, по европейским санитарным нормам относится к онкоопасным материалам. Паропроницаемость материала высокая, т.е. он не создает эффект парника в помещении в отличие, например, от пенополистирола.
Еще одно преимущество пенобетона – экономичная логистика. Он производится прямо на стройплощадке, куда доставляется только сухой цемент. Таким образом, исключаются затраты на доставку самых невыгодных для грузоперевозок строительных материалов – теплоизоляции, занимающей большой объем при малом весе.
Сравнение характеристик пенобетона и «сухих» материалов, используемых в ЛСТК системах
Пенобетон – полностью неорганический материал, он не только негорюч, но и выделяет газов при нагреве. Минплиты тоже относят к группе горючести НГ, но большинство этих плит содержат органические связующие, при горении которых происходит токсичное газовыделение.
Сравнение с пенополистиролом проводить не будем, поскольку этот горючий и экологически небезопасный материал не допускается к применению по ГОСТ на каркасно-обшивные стены, хотя достаточно популярен.
Итак, при сопоставимых теплоизоляционных характеристиках пенобетон превосходит сухие утеплители по безопасности, долговечности, экологичности и экономичности.
Производство пенобетона в построечных условиях
Технология производства пенобетона позволяет изготавливать его в построечных условиях. Он производится в виде вспененной заливочной композиции (пенобетонной смеси) и сразу перекачивается на заливку. Работы по приготовлению и заливке пенобетона можно производить всесезонно, при температурах до минус 20°С. На практике процессы монтажа каркаса и заливки ведут параллельно с разбежкой в 1 этаж. То есть присущие ЛСТК преимущества – всесезонность и скорость строительства – у пенобетонной технологии такие же, как у сухих решений.
Несъемная опалубка может быть выполнена из любого водостойкого негорючего материала, за исключением стекломагнезита. Его применение не допускается, поскольку при контакте с влагой в нем идут электрохимические процессы с выделением ионов хлора, который разрушает оцинкованную сталь каркаса и стальные крепежные элементы (саморез 4,8 «съедается» за 3 года). Один из перспективных материалов для несъемной опалубки – новый российский материал «Стеклоцем». При прочности, сопоставимой и даже превосходящей ЦСП, он имеет еще более низкое водопоглощение и более высокую морозостойкость, не разбухает при контакте с влагой, может поставляться с декоративными покрытиями, т. е. одновременно выполнять функции опалубки и чистовой отделки.
Технические решения стен и перекрытий из ЛСТК и пенобетона
Стены
Для заполнения каркасов стеновых панелей зданий используют пенобетон плотностью 200-300 кг/куб.м. Роль опалубки выполняет первый слой обшивки стен, который крепится через дистанционный элемент (шляпный профиль), создающий зазор между опалубкой и каркасом. Зазор позволяет заполнить пенобетоном пространство между каркасом и обшивкой. Для обеспечения огнезащиты металоконструкций применяется шляпный профиль высотой 20-50 мм (в зависимости от требуемого предела огнестойкости). Для исключения условий для образования конденсата в пенобетонном слое, окружающем металлокаркас, устраивают дополнительную теплоизоляцию наружных стен минватными плитами. Толщина внешнего теплоизоляционного слоя определяется теплотехническим расчетом, исходя из условий обеспечения вывода «точки росы» за пределы пенобетонного слоя и выполнения нормативных требований теплозащиты.
Перекрытия
Основной объем перекрытия заполняется теплоизоляционным сверхлегким пенобетоном 200-300 кг/куб.м до низа верхнего пояса балки. Верхний слой толщиной 100 мм – несущий, армированный стальной сеткой, выполняется из пенобетона 900-1000 кг/куб.м. При бетонировании перекрытий в состав монолитной железобетонной плиты включаются верхние пояса балок перекрытия и горизонтальные рельсы стеновых панелей, что обеспечивают работу перекрытия как жесткого диска.
Подтверждение соответствия технических решений нормативным требованиям
Представленные решения подтверждены испытаниями на соответствие нормативным требованиям.
Огнестойкость: не менее REI90 по результатам огневых испытаний стен и перекрытий, проведенных ИЦ «Огнестойкость» НИЦ «Строительство»
Коррозионная стойкость: согласно заключению МИСиС, выданному на основании проведенных исследований, скорость коррозии оцинкованной стали в этих системах по такова, что срок их эксплуатации оценивается в 50 и более лет.
Теплозащитные характеристики: на основании натурных тепловизионных испытаний на построенных объектах показатели превосходят нормативный минимум СНиП в 1,5 - 2 раза. Фактическое энергопотребление в эксплуатирующихся домах, построенных по этой технологии, в 3 раза меньше норм ЖКХ.
Конструктивная устойчивость: подтверждается мониторингом перемещений несущих конструкций, который добровольно проводится компанией «Андромета» с 2015 г. на построенном 6-этажном доме в Обнинске. Значения вертикальных и горизонтальных перемещений меньше расчетных, что свидетельствует о подкрепляющем эффект пенобетона, идущем в запас несущей способности.
Синергия преимуществ двух современных материалов – легких стальных тонкостенных конструкций и пенобетона – обеспечивает комплексную экономическую эффективность, высокую скорость строительства и качество жилья, не уступающее традиционным бетонным или кирпичным домам. Некоторые проекты, реализованные по этой технологии, представлены в онлайн-каталоге сайта ООО «Андромета».
