В последнее время применяются прокатные металлопластмассовые навесные панели. В качестве теплоизолирующего заполнения здесь применяется пористая пластмасса. К ней с двух сторон приклеивается гофрированная оболочка из анодированного металла (алюминия). Эти панели чаще применяют в промышленном строительства. Панели выпускают в виде длинномерного материала. Режут на месте специальными механическими пилами и крепят к каркасу винтами-саморезами.
Для кладки кирпичных стен применяют так называемые холодные и теплые растворы. Теплые растворы изготовляют с пористыми добавками, уменьшающими плотность. Поэтому они имеют низкую теплопроводность.
При кирпичной кладке применяют также простые и сложные растворы: известковые, цементные, цементно-известковые и цементно-глиняные.
Для герметизации и утепления швов между деталями применяют материалы на основе полимеров, просмоленный канат и паклю.
В стенах малоэтажных зданий в сельской местности применяют дерево. Из круглого леса и брусьев собирают стены рубленых домов. Пиленый лес – доски, бруски, вагонка – применяется для устройства каркасно-засыпных и щитовых стен.
Внутренние стены проектируют из условий прочности и звукоизоляции. Эти два требования по своим физическим свойствам совпадают: чем плотнее материал внутренней стены, тем он более прочный и менее звукопроводный. Для устройства внутренних стен также эффективно по требованиям звукоизоляции применять слоистые конструкции с чередованием плотных и рыхлых слоев.
Несущие наружные и внутренние стены должны отвечать изложенным выше требованиям.
Самонесущие по прочности должны быть рассчитаны на прочность и устойчивость от собственного веса.
Навесные легкие стены из эффективных теплоизоляционных материалов предназначены только для разделения или защиты помещений от атмосферных влияний и шума. Облегченные навесные стены, как правило, малотеплопроводны и малотеплоустойчивы. Стены выполняют, выкладывая из мелкоштучных материалов или монтируя из крупных деталей, изготовленных на заводе.
Стены из мелкоштучных материалов. Из этих материалов можно создавать индивидуальные объемно-пространственные композиции, использовать различные архитектурные детали и формы, т.к. здесь нет жесткой “привязки” к унифицированным деталям заводского изготовления. Поэтому современные нетиповые и уникальные здания возводятся из кирпича и мелких блоков чаще всего.
Толщину кирпичных стен определяют расчетом по прочности и теплотехническим характеристикам. Размеры выдерживают кратными габаритам кирпича. Основными типами кирпичных стен являются стены в 2,5, 2, 1,5 и 1 кирпич толщиной соответственно 0,64, 0,51, 0,38 и 0,25 м.
Сплошные кирпичные стены материалоемки. На 1 м3 кладки расходуют 400-410 штук кирпича, требуют больших затрат труда и имеют большую массу.
Поэтому в 30-50 г. ХХ в., когда не хватало строительных материалов, стали применять облегченные конструкции.
Одним из методов облегчения стен является устройство уширенных вертикальных швов. Кладку выполняли на теплом растворе. Разработаны и применяются облегченные стены типа Герарда, Попова-Орлянкина, колодцевая кладка и др. Эти виды конструкций представляют две стенки (версты) – наружную и внутреннюю толщиной в 0,5 кирпича с заполнением средней части толщиной 0,20-0,27 м менее теплопроводным материалом, чем кирпич, например, легким бетоном с заполнителем из шлака, керамзита, перлита и т.д.
Связь стенок в стене типа Герарда осуществляется прокладками из пачечного железа, в стене типа Попова-Орлянкина – одним рядом тычковых кирпичей, выкладываемых через пять рядов ложков по высоте, в колодцевой кладке предусматриваются вертикальные стенки (диафрагмы). Вертикальные стенки располагают с шагом 0,64-0,75 м обязательно под опорами балок перекрытий.
Применяются несимметричные конструкции: стена с одной наружной верстой. Внутренняя часть стены состоит из монолитного слоя шлакобетона.
Облегченные стены имеют сопротивление теплопередаче такое же, как и сплошная стена в 2,5 кирпича, но их масса и толщина меньше. Поэтому они имеют меньшую прочность и их применение ограничено. Так, стены типа Герарда и колодцевая применяются для зданий не выше 2-х этажей, а стена типа Попова-Орлянкина – не выше 6 этажей.
Несмотря на положительные качества облегченных стен по сравнению со сплошными, они редко применяются в связи с тем, что очень трудоемки и требуют высокой квалификации каменщика.
Для облегчения стен и повышения их сопротивления теплопередаче в качестве стенового материала применяют легковесный (пористый) и дырчатый кирпич.
Для повышения производительности труда каменщиков стали применять укрупненные элементы, из которых выкладывают стены. Вместо кирпича используют сплошные мелкие легкобетонные блоки. Такие стены менее трудоемки, чем кирпичные. Объем одного блока примерно в 7 раз больше кирпича, но он и тяжелей кирпича примерно в 6 раз. Но все равно производительность труда каменщика при кладке стен из мелких блоков выше, чем при кладке кирпичных стен.
Мелкие блоки сплошные изготовляют из легких бетонов (шлако-, керамзитобетона) и на местных заполнителях типа щебенки из туфа или ракушечника.
Стены из сплошных шлакобетонных мелких блоков можно применять в зданиях высотой до 5 этажей.
Для уменьшения массы блоков и повышения теплотехнических качеств мелкоблочных стен блоки изготавливают с пустотами (блоки типа “крестьянин”). Стены из пустотелых блоков применяют для зданий до 3 этажей при равных теплотехнических качествах со стеной из сплошных блоков. Они весят в 1,7 раза меньше и толщина их почти в 1,5 раза меньше, чем стены из сплошных шлакобетонных блоков.
Сразу после войны стали применяться стены из пустотелых керамических блоков. Они по массе и по теплотехническим качествам равны блокам типа “крестьянин”, но из них можно строить здания до 4 этажей.
Стены из крупных блоков. С применением подъемно-транспортных механизмов появилась возможность для повышения степени сборности и производительности труда укрупнять элементы стен. Стали применять стены из крупных блоков. Применяют 3 типа стен по раскладке блоков: 2-х, 3-х и 4 х рядная. При 2-х рядной раскладке стену выкладывают из 3-х типов блоков перемычечного, простеночных и подоконного. При 3-х и 4-х рядной раскладке простеночные блоки разрезают горизонтальными швами на 2 и 3 детали соответственно.
Крупные блоки делают из легкого или ячеистого бетона с различной отделкой внутренней и наружной поверхностей.
Стены из крупных блоков имеют высокие эксплуатационные качества аналогичные кирпичным сплошным стенам. Но они имеют большую массу и толщину. Для решения углов, входов, балконов, карнизов, парапетов приходится разрабатывать большое количество дополнительных типоразмеров блоков. Они имеют разную массу. Так, наибольшей массой при двухрядной раскладке обладают простеночные блоки. Для их монтажа нужен тяжелый кран. При подъеме других деталей его грузоподъемность используют частично. Это снижает эффективность использования крана, т.е. он работает с недогрузом. В 4-х рядных стенах все блоки имеют примерно одинаковую массу. Поэтому можно применять кран меньшей грузоподъемности и повысить коэффициент его загрузки по массе.
Но в стенах 4-х рядной раскладки много стыков, т.к. в пределах одного помещения фасадную стену собирают из 8 деталей. Увеличивается протяженность стыков. Поэтому предпочтение отдают все-таки 2-х рядной раскладке.
Крупнопанельные стены. Эти стены имеют намного меньше стыков, чем блочные, т.к. панели имеют высоту и ширину размером “на комнату” или две. На заводе в них вставляются оконные и дверные блоки.
Панели делают однослойные и многослойные.
Однослойные панели изготовляют из легкого бетона: керамзитобетона, перлитобетона или шлакобетона; из ячеистых бетонов – пенобетона или газобетона. Эти бетоны имеют высокое сопротивление теплопередаче Rо. Однослойные стены производят с защитно-отделочным наружным слоем толщиной 5-7 см или защитно-отделочным наружным и внутренним слоями толщиной каждый не менее 2 см. Эти слои защищают стены от намокания под действием атмосферной влаги, но не препятствуют диффузии паров из внутренних помещений и испарению во внешнюю среду.
Многослойные панели состоят из несущего, утепляющего и наружного отделочно-защитного слоев. Для наружных слоев выбирают теплоизоляционные материалы с высоким сопротивлением теплопередаче. Эти материалы имеют повышенную способность к влагоотдаче. Поэтому в толще стены поддерживается оптимальный тепловлажностный режим, т.к. с поверхности быстро удаляется не только дождевая вода, но и влага, проникающая из воздуха помещений. В тоже время теплоизоляционные материалы отличаются и высоким водопоглощением, поэтому их предохраняют тонким влагозащитным покрытием, обеспечивающим испарение. Толщина наружных защитно-отделочных слоев – 5-7 см.
Материал внутренних слоев должен иметь большую теплопроводность. Обычно это несущий конструктивный слой. Толщина его – 7-12 см, материал слоя, как правило, плотный бетон. Несущий слой проектируется с расчетом передачи на него нагрузки от перекрытий и покрытий.
В 3-х-слойной панели несущий элемент состоит из 2-х слоев, связанных между собой арматурой из антикоррозионной стали.
Такое решение многослойной панели необходимо для того, чтобы стена не так сильно поглощала влагу из воздуха помещений. Иначе появляется конденсат паров на внутренней поверхности и отсыревание конструкции. Увлажнение приводит к снижению теплотехнических свойств стены, т.к. при увлажнении уменьшается термическое сопротивление Rо материала.
Утепляющий слой состоит из легкого бетона или ячеистого бетона, а в 3-х-слойных панелях – из полужестких минераловатных плит или стекловолокнистых плит. Толщина утепляющего слоя определяется теплотехническим расчетом.