Результаты исследований учащихся в проекте Строительство дома

Авторы и участники проекта

1. Гусева Юлия Павловна
2. Гущина Ольга Юрьевна

Участники группы "Строители"

Проблемный вопрос (вопрос для исследования)

Материалы для строительства дома

Гипотеза исследования

Применение различных материалов для строительства домов начали применять еще в далекой древности

Цели исследования

1. Познакомиться со строительными материалами в древности
2. Применение новых строительных материалов в строительстве домов
3. Памятники архитектуры сохранившиеся до наших времен

Результаты проведённого исследования

1. Из чего наши предки строили дома?

Грунт, и главным образом глина, издавна используется как строительный материал. Из глины делают сырцовый необожженный кирпич или обжигают его в печи. При возведении стен из необожженной глины ее смешивают с рубленой соломой и небольшим количеством извести для связи. Песок с гравием добавляют для прочности. Пока глиняная смесь еще сырая, слоями выкладывают стену. Глинобитные стены строят и по-другому: глиняную смесь набивают между досками и прутьями. В наши дни из глины в основном делают обожженные кирпичи. Они прочны, долговечны и легче глины или камня. Техника строительства из кирпичей известна со времен древних цивилизаций Среднего Востока.

Римский бетон

Римляне смешивали вулканическую породу пуццолан с битым кирпичом и щебенкой и получали бетон. Они возводили из него своды, арки и печи, похожие на те, что нашли в древних Помпеях. Небольшими насыпями укрепляли стены домов.

Халиф Аль-Мутассим в IX в. в Самарре (Ирак) построил дворец из высушенного на солнце кирпича. Самым великолепным помещением был тронный зал с высоким кирпичным сводом.

Британии в железном веке дома строили так. Сначала накопали глины и возвели низкую глиняную стену. Для прочности к глине прибавили солому и шерсть животных. Чтобы спасти стены от сырости, соломенную крышу сделали с большим навесом. Строители говорили: глиняным стенам нужна «хорошая шляпа».

Саманные дома

В жарком климате здания до сих пор строят из самана — высушенного на солнце кирпича-сырца. Саманный дом возводится быстро. Его легко сложить, к тому же все мужчины деревни обычно помогают хозяину. В сельских районах Раджастана в Индии дома (как на снимке вверху) иногда так ярко раскрашены традиционными узорами, что швы между кирпичами совсем незаметны.

Кирпич

Уже 6000 лет из глины делают кирпич. В древности мокрой глиной заполняли деревянную форму без дна, затем форму убирали, и кирпич сушили на солнце. Освоив обжиг гончарных изделий, ремесленники стали обжигать кирпичи в особых печах. Обожженные при высокой температуре и покрытые глазурью кирпичи не пропускают воду.

Глазурованные кирпичи

В древности лучший кирпич делали в Месопотамии, на территории современного Ирака. Там возникли первые крупные города Ближнего Востока. Особенно красивые кирпичи получались, когда глину закладывали в фигурные формы. Готовые кирпичи скрепляли смесью глины и воды, которая затвердевала на солнце. Эти узорчатые кирпичи из храма VI в. до н.э. были покрыты глазурью и обожжены в печи.

1. Применение новых строительных материалов в строительстве домов

Оцилиндрованное бревно

Как показывает практика, больше всего вопросов возникает в процессе выбора конструкции наружных стен, поэтому именно со стен мы начнем рассмотрение материалов, используемых при возведении индивидуальных домов. Ограждающие конструкции должны отвечать следующим требованиям:

   -обладать необходимой прочностью и сохранять несущую способностью в течение всего срока эксплуатации здания;
   -обеспечивать защиту от атмосферных воздействий и необходимый уровень комфорта;
   обладать теплоизолирующими свойствами, удовлетворяющими требованиям СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника»;
   -обладать соответствующими декоративными качествами или допускать возможность последующей отделки, обеспечивающей реализацию облика здания, предусмотренного архитектурным проектом.

Конструктивные решения стен можно разделить на две большие группы:

   -однородные стены, для возведения которых используется один конструкционный материал по всей толщине в горизонтальном направлении;
   -комбинированные стены, в конструкции которых применяется два (или более) строительных материала.

К первой группе относятся традиционно используемые в малоэтажном коттеджном строительстве кирпичные, каменные и деревянные (бревенчатые и брусовые) конструкции, а также стены из современных материалов, (блоки из легкого бетона, крупноформатные керамические блоки и т.п.), отличающихся более высокими теплоизоляционными характеристиками. В комбинированных стенах применяется два и более основных строительных материала, выполняющих различные функции. Например, один материал может быть применен для возведения основной несущей конструкции, второй - использоваться как утеплитель, а третий - защищать сооружение от неблагоприятного воздействия атмосферных явлений. К таким конструкциям относятся дома, выполненные по каркасно-щитовой технологии, деревянные дома с кирпичной облицовкой, а также дома, утепленные с помощью штукатурных или вентилируемых фасадных систем. Подобных вариантов конструкций стен достаточно.

Рассмотрим более подробно наиболее распространенные варианты стеновых конструкций с применением древесины:

Бревенчатые стены

Конструкция стен образуется бревнами, уложенными горизонтальными рядами и связанными между собой в углах врубками. Горизонтальный ряд бревен по всему периметру дома называется венцом, а вся контрукция стен дома - срубом.

Современные технологии позволили усовершенствовать и ускорить процесс возведения бревенчатых домов. Прежде всего, это коснулось геометрии исходного материала: обработанное в промышленных условиях бревно имеет идеальную цилиндрическую форму (оцилидрованное бревно), что дает возможность изготавливать сруб в заводских условиях, производя выборки всех необходимых профилей на высокопроизводительном и точном оборудовании. Компьютерные технологии решили проблему проектирования и деталировки всей конструкции сруба.

Стены из бруса

Технология возведения сооружений из бруса очень похожа на строительство бревенчатых домов. Отличия касаются в основном угловых стыков венцов, а прямоугольное сечение бруса существенно упрощает сборку конструкции. Еще более технологичным материалом является профилированный брус, форма поперечного сечения которого позволяет максимально уплотнить горизонтальные стыки между венцами.

Наиболее совершенным материалом этой категории является клееный брус, у которого практически отсутствуют поводки, вызываемые изменением влажности древесины. Клееный брус обладает повышенными прочностными характеристиками, а незначительный уровень деформации дает возможность применять достаточно сложные профили, обеспечивающие герметичность горизонтальных стыков венцов даже без использования дополнительных уплотнителей.

Каркасно-щитовые конструкции

По расходу материалов и трудоемкости возвдения каркасные стены являются самыми экономичными. Они требуют в 2-3 раза меньше древесины, чем бревенчатые или брусовые, и примерно во столько же раз легче. Из дерева собирается только каркас (скелет) дома, а для придания стенам необходимых теплоизоляционных свойств применяется эффективный утеплитель (минеральная вата, стекловолокно, пенополистирол), который заполняет пространство между силовыми элементами каркаса. Для устройства наружной обшивки могут быть использованы любые панельные материалы, пригодные для наружного применения (водостойкая фанера, фиброцементная плита, ЦСП или ОСВ плиты и т.д.), доска или вагонка, для внутренней – доска, фанера, гипсокартон. Наибольшее распространение такие конструкции получили в садово-дачном строительстве для возведения небольших домов летнего проживания. В последнее время эта технология, известная под названием “канадский дом”, все шире применяется и для строительства коттеджей значительных размеров, рассчитанных на круглогодичное проживание.

К группе комбинированных конструкций на основе древесины относятся и сооружения из так называемого комбинированного клееного бруса, когда в середину материала вводится утеплитель, а наружная и внутренняя поверхности выполняются из дерева и имитируют брусовые или бревенчатые стены. Применение комбинированного клееного бруса позволяет снизить вес всей конструкции дома, сократить расход древесины и обеспечить необходимые теплоизоляционные характеристики при меньшей (по сравнению с цельнодеревянными) толщине стен. Высокие теплоизолирующие свойства наружных стен здания позволяют не только уменьшить потери тепла в холодное время года, но и летом в жаркое время года позволяют оградить внутреннее пространство дома от излишнего притока тепла, что обеспечивает сохранение прохлады в жилище. Об этом стоит помнить и при строительстве небольшого садового домика и значительного по размерам загородного коттеджа.

Кирпичные стены

Несмотря на появление большого количества современных материалов, при строительстве малоэтажных индивидуальных домов наиболее часто используется кирпич. Хорошо развитая производственная база, высокие эксплуатационные характеристики (долговечность и прочность), возможность создания сложных архитектурных форм и декоративных деталей при кладке стен, а также соображения престижа обеспечили этому материалу огромную популярность. Наибольшее распространение получили два типа кирпича: керамический (глиняный) и силикатный, производимый из известково-песчаной смеси с различного рода добавками. Силикатный кирпич пользуется невысокой популярностью, т.к. хорошо впитывает влагу и, как следствие, обладает сравнительно невысокой морозостойкостью. Кроме того, силикатный кирпич отличается от керамического повышенной плотностью и пониженными теплоизоляционными характеристиками, стеновые конструкции получаются более тяжелыми, что требует сооружения фундамента повышенной прочности. Глиняный кирпич по структуре может быть полнотелым или пустотным. Пустоты в материале организуются при его формовании и могут быть сквозными или несквозными. Пустотные кирпичи легче полнотелых, а кладка из них обладает лучшими теплоизоляционными свойствами. Уменьшение массы кирпича, обусловленное наличием пустот, позволяет производить камни большего, чем стандартный (250х125х65 мм) размера. Использование полуторных (250х125х88 мм) и двойных (250х125х138 мм) кирпичей дает возможность снизить расход кладочного раствора, а также сократить время, необходимое для возведения стен.

Стены из бетона

В настоящее время при строительстве малоэтажных и индивидуальных домов все шире применяются стеновые блоки из легкого бетона, отличающиеся по типу заполнителя и основного вяжущего, а также по способу производства. Наибольшую популярность среди изделий этой группы получили блоки из ячеистого бетона, получаемые путем автоклавного синтеза: газобетон, газосиликатобетон (газосиликат) и сланцезольный газобетон.

Современные линии по выпуску блоков из ячеистого бетона позволяют изготавливать изделия с высокой точностью соблюдения геометрических размеров, что, в свою очередь, дает возможность до минимума сократить толщину растворных швов при кладке стен. К числу основных характеристик ячеистых бетонов относятся их средняя плотность и прочность на сжатие.

Пенобетон(газобетон неавтоклавного синтеза. Область применения пенобетона и изделий из него такая же, как у газобетона с той лишь разницей, что техология получения этого материала позволяет (при условии наличия необходимого оборудования) получать его непосредственно на строительной площадке, используя для заливки монолитных конструкций дома. Пенобетон применяется в качестве утеплителя кирпичных стен, выполненных колодцевой кладкой, перекрытий дома и т.д.

Керамзитобетон Сочетание легкого заполнителя (керамзита) с цементным тестом позволяет получать строительные блоки и другие конструкции малой плотности.Монтаж блоков аналогичен кирпичной кладке с применением цементных растворов. Этот материал, имеющий крупнопористую структуру, обусловленную присутствием керамзита, обрабатывается (пилится и штробится) хуже, чем ячеистый и пенобетон. Керамзитобетон и изделия из него меньшей плотности довольно редко встречаются на рынке материалов. Очень часто этот материал используется для возведения монолитных конструкций.

Полистиролбетон Этот материал на основе цементного связующего и пенополистирольного наполнителя сочетает в себе прочность бетона, легкость обработки, присущую древесине, а также высокие тепло- и звукоизолирующие свойства, которыми отличается пенополистирол. Полистиролбетон допущен для возведения несущих стен жилых зданий до трех этажей с мансардой, что вполне достаточно для индивидуального строительства.

Тяжелый бетон Бетонные блоки наряду с высокой несущей способностью обладают низкими тепло- и звукоизолирующими свойствами. Для улучшения последнего показателя, при кладке стен применяют пустотные бетонные блоки с последующим заполнением пустот утеплителем, что позволяет получить характеристики теплопроводности, близкие к кирпичной кладке из пустотных камней. В последние годы налажено широкомасштабное производство бетонных блоков с офактуренной наружной поверхностью, чаще всего имтирующей колотый камень, что позволяет получать интересные архитектурные решения фасада. Особенно актуально применение таких блоков для устройства цокольных частей здания, эксплуатируемых в наиболее неблагоприятных условиях. Такое решение гораздо более практично, чем штукатурная отделка или облицовка, а введение пигментов в исходный материал (бетон) позволяет получать различные цветовые решения отделки, не требующей в дальнейшем частого обновления (окраски).

Монолитное домостроение Эта технология, ранее использовавшаяся только в индустриальном строительстве, получает все более широкое распространение и в индивидуальном домостроении. В рамках этой технологии можно выделить два главенствующих направления: применение сборно-разборных опалубочных систем и несъемных опалубок из пенополистирола. Сборно-разборные опалубки широко применяются при возведении многоэтажных зданий жилого и административного назначения. Существует два варианта конструкций домов, выполняемых подобным образом:

   Конструкции с монолитными наружными стенами, предусматривающие дополнительное утепление фасадов (наружное), или размещение утеплителя внутри стены при заливке бетона в опалубку.
   Монолитный несущий каркас здания с наружными (ненесущими) стенами, выполненными из другого материала, обладающего лучшими, чем у тяжелого бетона, теплоизолирующими свойствами.

Эта технология экономически (по стоимости 1 м2 общей площади дома) эффективна только при значительных объемах строительства, например, при возведении нескольких коттеджей или коттеджного поселка. Применительно к отдельно строящемуся дому, такой способ строительства не имеет существенных преимуществ перед кирпичным домом. Основное преимущество несъемных опалубочных систем заключается в их небольшом весе, несложной технологии и возможности вести строительство без применения тяжелой техники, что и обусловливает популярность этой технологии среди владельцев коттеджей. Широкое распространение получили несъемные опалубки из пенополистирола, представляющие собой пустотный полистирольный блок, состоящий из двух панелей, связанных между собой перемычками из полистирола или другого пластика. После сборки из таких элементов части стены, полость, образовавшуюся между наружной и внутренней панелями, замоноличивают армированным бетоном. Далее собирают следующий участок стены, и технологический цикл повторяется. Преимуществом такого способа является возможность получения за один технологический цикл многослойной стеновой конструкции с достаточным сопротивлением теплопередаче, причем роль утеплителя выполняет сама опалубка. Пенополистирол является горючим материалом, поэтому особое внимание следует уделить выбору отделочных материалов, как наружных, так и внутренних. Для внутренней отделки обычно применяются гипсокартонные листы, наклеиваемые на полистирол, или штукатурные материалы, предназначенные для работы по пенополистиролу; фасад дома оштукатуривается или облицовывается трудногорючими панельными или плиточными материалами. Имеющаяся статистика позволяет сделать вывод, что строительство коробки здания с применением описанной технологии оказывается дешевле возведения коробки из кирпича приблизительно на 10-20% (в зависимости от проектного решения дома и варианта отделки фасада). Тяжелый бетон обладает низким значением коэффициента паропропускания, вследствие чего вопрос обеспечения хорошего воздухообмена и вентиляции внутреннего пространства в домах из этого материала стоит особенно остро. Как известно, коэффициент паропропускания характеризует способность материала пропускать через себя газ и пар. В этом плане наилучшим из перечисленных выше материалов является дерево, поэтому комфортность проживания и внутренний микроклимат в деревянных домах принимаются за эталон. Деревянные стены обеспечивают дополнительное поступление наружного воздуха (дом «дышит»). В домах с монолитными стенами эта составляющая сведена до минимума, что влечет за собой необходимость проведения конструктивных мероприятий, направленных на компенсацию этого недостатка, вплоть до организации приточно-вытяжной вентиляции, тогда как обычно предусматривается только вытяжная вентиляция. Подобные проблемы могут возникнуть и при использовании в качестве утеплителя пенополистирола, который также отличается низким коэффициентом паропроницаемости. Обычно фирмы, предлагающие технологии несъёмной опалубки из полистирола, решают эти вопросы в процессе разработки проекта. Пренебрегать их рекомендациями – значит заранее ухудшить эксплуатационные качества такого жилья.

Бишофитовый брус Этот композитный материал разработан академиком М.В. Бирюковым почти двадцать лет назад и запатентован в США, Канаде, Бразилии, Китае и Мексике, но в нашей стране промышленное производство бишофитового бруса налажено сравнительно недавно. В состав материала входят экологически чистые компоненты – измельченная древесина, минеральный огнеупор (магнезит) и природный раствор соли бишофита, из смеси которых формуется брус сечением 250х150 мм. Достоинства материала определяются свойствами его компонентов. Наполнитель (древесная масса) обеспечивает низкую теплопроводность, морозоустойчивость и легкость обработки, магнезит – высокую прочность и огнестойкость, а бишофит выполняет функции основного связующего и придает материалу антисептические свойства, препятствуя развитию грибка, бактерий и плесени. Сборку стен дома можно вести на обычном цементном растворе, а профиль бруса «шип-паз» обеспечивает быструю и качественную сборку. Стены из бишофитового бруса не уступают по прочности кирпичным, но по тепловому сопротивлению превосходят их почти в 3 раза (стена из бруса толщиной 15 см эквивалентна по теплофизическим показателям кирпичной стене толщиной 50 см). Этот материал не дает усадки, поэтому отделочные работы можно начинать сразу после возведения коробки, а целебные свойства бишофита, используемого для лечения суставных и легочных заболеваний, обеспечивают внутри дома прекрасный микроклимат. В начале года стоимость материала составляла 2000-2100 руб./м3.

Так из чего же строить дом? Однозначного ответа на этот вопрос не существует, т.к. выбор материала зависит от финансовых возможностей заказчика и назначения будущего дома. Если загородный дом предназначен лишь для сезонного проживания и для выездов на природу в выходные дни, то оптимальным вариантом, скорее всего, окажется деревянный (брус, бревно) или каркасно-щитовой коттедж. Дерево обладает наименьшей (по сравнению с другими материалами) теплоемкостью, поэтому такой дом легче протопить. Для постоянного проживания больше подходит капитальный дом из кирпича или его аналогов, легкобетонных блоков и т.п. Достаточно сложно ответить на вопрос – дом из какого материала окажется дешевле? Только при наличии проекта можно произвести точные расчеты затрат и сравнивать те, или иные материалы с точки зрения цена-качество; причем иногда решающим фактором может явиться близкое расположение производителя, позволяющее сэкономить на транспортных расходах, или иные непредвиденные обстоятельства. В любом случае окончательный выбор остается за заказчиком и, чаще всего, зависит от его экономического положения, вкусов и пристрастий. Фасадная плитка из цементно-песчаной композиции Одним из материалов, используемых для наружной и внутренней отделки зданий, является фасадная плитка из цементно-песчаной композиции. Она поставляется в виде облицовочных элементов различных размеров и геометрии и наклеивается на стены с помощью цементного клея. Плитка имеет широкую область применения для отделки цоколя, фасада, балконов, лоджий и интерьеров. По сравнению с керамической плиткой или керамогранитом она позволяет получить более высокий рельеф при более низкой стоимости. Декоративная направленность – эффект отделки «колотым камнем» или имитация старого кирпича. Цементно-песчаная плитка, в отличие от кирпича, имеет более широкую цветовую гамму, при этом она не требует ухода и периодического ремонта. Обладая малым весом, позволяет также отделывать и деревянные дома, повышая их влаго- и огнестойкость. Плитка изготавливается по вибролитьевой технологии, которая позволяет получать изделия с минимальной толщиной. Вес 1 м2 облицовки не более 16 кг, что сравнимо с весом керамики. Изделия выдерживают свыше 200 циклов замерзания-оттаивания, паропроницаемы и отличаются низким уровнем водопоглощения - в пределах 3%. Окрашивается плитка как в массе, так и специальными красками по поверхности. Применив гидрофобизирующие составы на силиконовой основе, можно уменьшить наружное водопоглощение до 0,2-0,3%, при этом стена дома будет оставаться паропроницаемой. Кроме того, дополнительные мероприятия по защите облицовки от наружной влаги позволяют уменьшить вероятность отслоения плитки и появления солевых пятен. При работе с тяжелой цементно-песчаной плиткой, применяют отделочные элементы с залитыми анкерами из металлической проволоки. Это позволяет предотвратить сползание облицовки. Технология укладки предполагает проведение работ при суточной температуре не ниже +5o С и при дневной температуре не более +25o С. В жаркую погоду не нужно замачивать плитку в воде. Достаточно увлажнить тыльную поверхность, обрызгав ее. Желательно для укладки использовать эластичный морозостойкий цементный клей, нанося его на всю тыльную поверхность. Зазоры между элементами облицовки заделываются затиркой для широких швов. В процессе работы с плиткой следует избегать попадания клея или затирки на ее лицевую поверхность. Верхнее клеевое соединение плитки необходимо защищать отливами от действия атмосферных осадков.

Другие документы

Учебный проект Строительство дома