В современное понимание стен надежного дома закладывают более широкую трактовку, чем это делал Наф-Наф. Они должны быть прочные, теплые, огнестойкие, долговечные, легкие и так далее. И каждая функция стен описывается рядом показателей. В этой связи выбор конструкции стены и стеновых материалов представляет собой многокритериальную оптимизационную задачу.
Как выбрать материалы для строительства стен дома
Наружные стены дома являются конструкциями, которые должны выдерживать не только ветровые нагрузки, но и нагрузку, создаваемую перекрытиями, кровлей, инженерными системами и оборудованием, отделочными материалами, используемыми для создания интерьера, и пр. Помимо этого, стены должны выдерживать сейсмические нагрузки. Несмотря на то, что подавляющая часть территории Украины находится в относительно спокойной сейсмической зоне, несколько лет назад для требования к сейсмической устойчивости стеновых конструкций были увеличены. В большей степени для таких регионов, как Крым и Прикарпатье, и в меньшей — для восточных областей Украины. Исходя из этих факторов и следует выбирать конструкцию стены и стеновые материалы.
Наиболее традиционным решением является так называемая несущая стена, выполненная из мелкоштучных материалов и изделий — кирпича, керамических поризованных блоков, газобетонных или шлакобетонных блоков и пр. При этом прочность на сжатие этих материалов должна быть не менее 125 кг/см2 (12,5 МПа).
Если дом строится по модной ныне монолитно-каркасной технологии, то стена из кирпича или другого материала — это заполнение проема каркаса. Такие стены называют самонесущими, и прочность стеновых материалов может быть ниже, но не менее 100 кг/см2 (10 МПа).
В последние два-три года на украинском рынке все активнее предлагают технологию каркасных домов, у которых каркас выполнен из деревянных или легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК). В таких стенах проемы заполняют теплоизоляционным материалом, который снаружи здания и изнутри обшивают плитными материалами. Весомое преимущество этой технологии — в высокой сейсмоустойчивости. Как показали исследования, проведенные в США и Японии, такие здания легко выдерживают землетрясения магнитудой 6–7 баллов.
Теплоэффективность стен дома
Добиться необходимой температуры в помещениях в холодное время года можно двумя способами:
- повышением температуры теплоносителя в системе отопления, что соответственно влечет увеличение расхода энергоносителя (например, газа);
- повышением теплоэффективности ограждающих конструкций (стен, окон, перекрытий).
Пагубность первого способа заключается в том, что жильцам придется пожизненно расплачиваться за подобную экономию при расчете за коммунальные услуги или отопление. Кроме этого, следует не забывать, что в последние годы стоимость энергоносителей повышалась несколько раз, и в итоге за последние 6 лет цена газа увеличилась в 5 раз. И перефразируя классика, можно сказать: «Газ нынче дорог…».
Из этого следует, что стены должны быть теплоэффективными — хорошо сохранять не только тепло зимой, но и прохладу летом (при работе, например, кондиционера на охлаждение расходуется энергии в 6 раз больше, чем при обогреве). Тем более что через стены происходит 25–30% потерь тепла.
Наиболее часто теплоэффективность оценивается показателем «сопротивление теплопередаче» (R). Нормативные значения R, которые определяются в зависимости от географического месторасположения дома, приведены в нормативном документе ДБН В.2.6–31: 2006 «Теплова ізоляція будівель». Для этого вся территория Украины разделена на 4 температурные зоны. В I зоне, самой северной и самой большой, значение R должно быть не менее 2,8 м2 • К/Вт, в II зоне значение R — не менее 2,5 м2 • К/Вт, в III зоне — не менее 2,2 м2 • К/Вт, в IV зоне — не менее 2,0 м2 • К/Вт.
Огнестойкость стен дома
Как правило, эту функцию стеновых конструкций или упускают из рассмотрения, или же принимают во внимание в последнюю очередь. И это является очень большой ошибкой. Вследствие пожаров в Украине гибнет больше людей, чем из-за автомобильных аварий.
Поэтому для исполнения стен следует выбирать или негорючие материалы, или же предпринимать меры — использовать конструкции и/или материалы — по повышению их огнестойкости. Согласно действующим в Украине строительным нормам и правилам, огнестойкость стен жилых домов должна быть не менее 60 мин. Это означает, что стеновая конструкция должна выдерживать воздействие открытого огня в течение часа и при этом не терять несущей способности.
Огнестойкостью, отвечающей требованиям полностью, соответствуют стены из кирпича, ячеистого бетона. Для придания каркасным зданиям (из деревянных конструкций или ЛСТК) используют в основном облицовки из гипсокартонных плит внутри помещений и отделку из негорючих, с малым водопоглощением материалов снаружи.
Бытует широко распространенное ошибочное мнение, что стальные конструкции не требуют особой защиты. Но как показывают испытания, ЛСТК теряют несущую способность гораздо раньше, чем конструкции деревянные. Обусловлено это тем, что при нагревании сталь, размягчаясь, начинает «течь».
Долговечность стен дома
Жестких нормативных требований, определяющих срок службы наружных стен частного малоэтажного жилья, в Украине нет. Но в менталитете у нас заложено, что дом должен прослужить не только поколению, его построившему, но и еще детям, и неплохо было бы и внукам. Следовательно, при выборе конструкционного решения и материалов необходимо выбирать те варианты, ресурс которых составляет несколько десятков лет до капитального ремонта. Как правило, называют срок в 40–50 лет.
Таким сроком службы обладают, как правило, только традиционные материалы — кирпич (глиняный и силикатный), камень и им подобные. Подавляющее большинство современных материалов, в которых в большей или меньшей степени использованы полимеры, обладает незначительным ресурсом — от 10 до 20–25 лет в зависимости от условий эксплуатации.
«Стеновые» противоречия
Таким образом, можно констатировать, что к стеновым конструкциям предъявляют противоречивые требования, иногда взаимоисключающие, что делает правильный выбор весьма сложной задачей.
Противоречие первое — легкость и прочность, массивность. Стены из кирпича имеют весьма значительную массу. Один квадратный метр кирпичной стены толщиной в полтора кирпича весит 600–800 кг (в зависимости от вида используемого кирпича). Такая масса стены требует глубокого и прочного фундамента, что неизбежно увеличивает стоимость строительства. При сложных грунтах доля фундамента может достигать 25–30% стоимости всего дома.
В целях удешевления строительства, таким образом, необходимо уменьшать массу стены. Но при использовании только, например, кирпича уменьшение толщины стены неизбежно приведет к уменьшению сопротивления теплопередаче и увеличению расходов на отопление и кондиционирование.
Для увеличения сопротивления теплопередаче применяют различные теплоизоляционные материалы (ТИМ) и конструктивные решения. Особенно широкое распространение получили такие ТИМ, как минеральная вата и пенополистирол. Но если срок службы минеральной ваты в принципе сопоставим с ресурсом стеновых конструкций из кирпича и камня, то утеплитель из пенополистирола имеет небольшую долговечность, как и подавляющее большинство полимерных материалов.
Следующая коллизия заключается в том, что большинство ТИМ (исключение составляет только экструдированный пенополистирол), обладая высокой теплоэффективностью, имеют также и высокое влагопоглощение. Увеличение же влажности, например, плотных минераловатных ТИМ всего лишь на 2, 5% приводит к снижению их теплозащитных свойств на 80%.
Пенополистирол обладает меньшей впитывающей способностью, в меньшей степени теряет теплозащитные свойства — увеличение влажности на 4% приводит к 40-процентному снижению теплоэффективности. Но при использовании пенополистирола значительно ухудшается микроклимат в помещении, так как этому материалу присуща низкая паропроницаемость. По этой причине влага в атмосфере жилого помещения (человек в час выдыхает 100–120 г воды) в виде пара не удаляется через стены. Как известно, влажная и теплая среда с минимальным движением воздуха — это идеальные условия для развития грибков.
Водопоглощающая способность материалов определяет также и их долговечность. В первую очередь, это относится к керамическому и силикатному кирпичу, газо- и шлакобетону. Большинство из этих стеновых материалов обладает водопоглощением от 6% до 15%. При накоплении материалами стен большого количества воды в осенний период при понижении температуры до отрицательной происходит замерзание воды в стеновом материале. Лед, расширяясь, разрушает материал. В последние годы в зимний период отмечалось до 40–50 циклов замерзанияразмерзания. По этой причине многие здания с кирпичным наружным слоем теряли до 1/4 толщины кирпича. И чем больше разрушается кирпич, тем больше увеличивается его способность к поглощению воды, так как открываются внутренние поры керамики. По этой причине для наружного слоя следует использовать кирпич с низким водопоглощением (так называемый клинкерный), или же производить нанесение материалов, снижающих водопоглощение (гидрофобизация, оштукатуривание и пр.).
Автор: Виктор Катеренчук
Источник: Украинский Строительный Каталог (Секреты успешной стройки)