21. Панельные бетонные стены и их элементы: область применения; основные виды разрезок стен на панели; материал и конструкция стеновых панелей; жесткие и гибкие связи в трехслойных стеновых панелях.

Наружные стены из крупных панелей могут быть несущими или ненесущими. Самонесущие панельные стены применяются в зданиях не выше 4 этажей. Массовое применение панельных стен почти во всех странах мира поределило исключительное разнообразие их конструкций и разрезок. Разрезка — геометрическая схема членения конструкции в ее основной плоскости на сборные элементы.

Для несущих стен в большинстве случаев применима только однорядная разрезка (без nepeвязки вертикальных швов) и иногда (для домов малой и средней этажности) двухрядная вертикальная, крестообразная и тавровая. Для ненесущих стен возможно применение любой разрезки. Практически для стен любой статической функции наиболее часто применяют однорядную разрезку. Она дает максимальный уровень заводской готовности стен, включая установку в заводских условиях оконных блоков, сливов, подоконников, герметизацию сопряжений оконного блока со стеной и т. д. отношение затрат труда на заводе и постройке для создания стены в этом случае достигает 70% : 30%.

Панели из бетонных материалов проектируют как слоистыми, так и однослойные.

а - однослойная; б - двухслойная; в - трехслойная; 1 - конструктивно-теплоизоляционный бетон; 2 - защитно-отделочный слой; 3 - конструктивный бетон; 4 - эффективный утеплитель

Однослойные бетонные панели выполняют из легких или автоклавных ячеистых бетонов. Однослойные легкобетонные панели формируют из конструктивно-теплоизоляционных бетонов на искусственных пористых заполнителях (керамзит, перлит, шлаковая пемза, шунгезит, аглопорит) и естественных легких заполнителях (щебень вулканических пород — пемза, шлак, туф и др.). Плотность бетона должна быть не более 1400 кг/м3.

Марку бетона по прочности на сжатие назначают по статическому расчету, но не менее М50, а по морозостойкости — не менее Мрз 25.

Панели несущих и самонесущих однослойных стен проектируют как внецентренносжатые бетонные конструкции. Железобетонными проектируют только отдельные элементы панелей— надоконные перемычки и узкие простенки. Тем не менее однослойные панели даже ненесущих стен содержат конструктивное армирование, предохраняющее их от хрупкого разрушения и развития трещин при транспортировании и монтаже. Армируют панели пространственными сварными арматурными блоками размерами на панель или отдельными унифицированными блоками. Арматурный блок панели с проемом состоит из арматурного каркаса перемычки, горизонтальных каркасов, расположенных по граням панелей и низу оконного проема, вертикальных каркасов по граням панелей, подъемных петель и арматурных выпусков и закладных элементов для связей между панелями. В арматурный блок входят дополнительные элементы, исключающие раскрытие трещин в наружной зоне углов проемов (косые стержни, дополнительные перекрестные стержни или Г-образные сетки с мелкой ячейкой).

Помимо основного конструктивного слоя из легкого или ячеистого бетона такие панели содержат наружный защитно-отделочный и внутренний отделочный слой.

Фасадный защитно-отделочный слой легко-бетонных панелей выполняют толщиной 20- 25 мм из паропроницаемых декоративных бетонов, растворов или из обычных растворов (с последующей окраской), усадочные деформации и модуль упругости которых близки по величине аналогичным характеристикам основного бетонного слоя панели. Для фасадного слоя применяют также отделку керамическими и стеклянными плитами, тонкими плитами пиленого естественного камня, дроблеными каменными материалами. С внутренней стороны на панели наносится отделочный слой раствора плотностью до 1,800 кг/м3, толщиной не более 15 мм.

Бетонные панели двухслойной конструкции имеют несущий и утепляющий слои: несущий — из тяжелого или конструктивного легкого бетона, утепляющий — из конструктивно-теплоизоляционного легкого бетона плотной или пористой структуры. Более плотный несущий слой имеет толщину не менее 100 мм и расположен с внутренней стороны. В двухслойных панелях применяют те же материалы для фасадного защитно-отделочного слоя, что и в однослойных легкобетонных.

Температурно-влажностный режим двухслойных стен более благоприятен, чем температурно-влажностный режим однослойных стен. Наличие внутреннего плотного слоя малой паропроницаемости ограничивает количество конденсата в толще панели, а паропроницаемость наружного слоя способствует интенсивному удалению конденсата и избыточной влаги, внесенной в панель при ее изготовлении.

Конструктивное армирование двухслойных панелей аналогично применяемому для однослойных, но имеет следующую особенность: рабочая арматура перемычек и элементы связей расположены во внутреннем несущем слое.

В тех случаях когда оба слоя панели формуют из плотных бетонов слитной структуры с межзерновой пористостью до 3 %, конструктивную арматуру устанавливают без защитных покрытий. При применении утепляющего слоя крупнопористой структуры расположенные в нем арматурные элементы защищают антикоррозионным покрытием.

Бетонные панели трехслойной конструкции имеют наружный и внутренний конструктивные слои из тяжелого или легкого конструктивного бетона и заключенный между ними утепляющий слой. Минимальная марка тяжелого бетона М 150, легкого — М 100. Для утепляющего слоя применяют наиболее эффективные материалы с плотностью не более 400 кг/м3 в виде блоков, плит или матов из стеклянной или минеральной ваты на синтетической связке, пеностекла, фибролита, полистирольного или фенольного пенопласта. Для фасадной отделки трехслойных панелей применимы все материалы, используемые для отделки однослойных легкобетонных панелей.

Отрицательный годовой влажностный баланс стен в процессе эксплуатации обеспечивается при соотношении толщин внутреннего бетонного слоя и наружного не менее 1,2:1 либо при введении специального слоя пароизоляции (фольги, рубероида и т. п.) между внутренним и утепляющим слоем.

Бетонные слои панели объединяют гибкими или жесткими связями, обеспечивающими ее монтажное единство и отвечающими требованиям прочности, долговечности и теплоизоляции. Наиболее совершенная конструкция гибких связей состоит из отдельных металлических стержней, которые обеспечивают монтажное единство бетонных слоев при независимости их статической работы. Гибкие связи не препятствуют температурным деформациям наружного бетонного слоя стены и полностью исключают возникновение температурных усилий во внутреннем слое. Элементы гибких связей выполняют из стойких к атмосферной коррозии низколегированных сталей или из обычной строительной стали с долговечными антикоррозионными покрытиями. В трехслойных панелях с гибкими связями наружный бетонный слой выполняет только ограждающие функции. Нагрузка от него так же, как и от утеплителя, передается через гибкие связи на внутренний бетонный слой. Наружный слой проектируют толщиной не менее 50 мм из бетона марки по морозостойкости Мрз 35 и армируют сварной сеткой. Эти меры обеспечивают необходимую долговечность и трещиностойкость фасадного слоя. Вдоль стыковых граней панели и по контуру проемов наружный бетонный слой утолщен для устройства водозащитной профилировки стыков и граней проемов. Толщину внутреннего бетонного слоя трехслойных панелей с гибкими связями в несущих и самонесущих стенах назначают не менее 80 мм, а в ненесущих стенах — 65 мм. Утепляют панели наиболее эффективными материалами — пенополистиролом, минераловатными и стекловатными плитами. Стальные элементы, предназначенные для связи панели с остальными конструкциями здания, располагают в ее внутреннем слое.

В трехслойных бетонных панелях наряду с гибкими применяют и жесткие связи между слоями в виде поперечных армированных ребер, отформованных из тяжелого или легкого бетона. Жесткие связи обеспечивают совместную статическую работу бетонных слоев, защиту соединительной арматуры от коррозии, простоту выполнения, допускают применение утеплителей любого типа. Недостаток конструкции — сквозные теплопроводные включения, образуемые ребрами. Они могут привести к выпадению конденсата на внутренней поверхности стены в их зоне. Для устранения опасности конденсата повышают теплоемкость внутреннего бетонного слоя, утолщая его до 80—120 мм (по результатам расчета температурных панелей), а толщину соединительных ребер назначают не более 40 мм. Благодаря повышению теплоемкости внутреннего слоя распределение температур на внутренней поверхности стены становится более равномерным, исключается понижение температуры в зоне ребер ниже точки росы.

Конструктивное армирование трехслойных панелей с жесткими связями выполняют двусторонним. Оно состоит из пространственных арматурных блоков, аналогичных применяемым в однослойных панелях, но дополненных сварной сеткой с ячейкой 200x200 мм, армирующей фасадный бетонный слой.

Двустороннее армирование несущих стен трехслойных панелей с гибкими связями располагают во внутреннем слое панели и выполняют в виде блока, собранного из поперечных каркасов по контуру панели и проемов в ней, каркаса перемычки, элементов гибких связи соединенных с арматурной сеткой фасадного слоя, подъемных петель и арматурных выпусков.

Трехслойные конструкции имеют существенные преимущества перед одно- и двухслойными. Эта конструкция имеет большее сопротивление водопроницанию, позволяет в широком диапазоне менять прочность стены (за счет повышения марки бетона, армирования или увеличения сечения несущего слоя) и ее теплозащитные качества (за счет применения утеплителей различной эффективности). Это делает конструкцию стены из трехслойных бетонных панелей универсальной — пригодной для различных статических функций и в разных климатических условиях.

Однослойные конструкции из легких и ячеистых бетонов также могут быть применены в различных климатических условиях, но в суровом климате они экономически менее целесообразны, чем трехслойные, а в районах с влажным климатом и сильными ветрами их применяют со специальными водозащитными экранами — щитами из листовых материалов или тонких бетонных плит, закрепленных перед фасадом на относе.

Двуслойные панели с утепляющим слоем крупнопористой структуры применяют в районах с сухим климатом, а слитной структуры— в районах с сухим и нормальным климатом.

а - схема расположения детали гибких связей; 6 - то же, жестких связей; 1 - подвеска; 2- распорка; 3 - подкос; 4 - ребро из бетона внешних слоев; 5 - легкобетонное ребро

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------