Бетон – один из самых популярных строительных материалов современности, в последние десятилетия прошел путь от структурного элемента до материала для поверхности зданий. Многие архитекторы использовали его, но, несмотря на свою вездесущесть, бетон часто считался громоздким и бесчеловечным. И отчасти потому, что этот дешевый, прочный материал не пропускает свет. Венгерский архитектор Арон Лосонци смог реабилитировать унылую репутацию бетона, продемонстрировав его новую версию, более родственную стеклу, чем граниту.
Новый материал получается при внедрении оптических волокон в мелкозернистый бетон. Стекловолоконные нити проводят свет от одной до другой поверхности блока. Из-за своего небольшого размера (от 2 мкм до 2 мм в диаметре) волокна становятся составной частью бетона. В блоках всего 5 % оптического волокна, их технические характеристики те же, что и у бетона, используемого для их производства. Стена из светопрозрачного бетона, будучи прочной и прозрачной, имеет технические характеристики, как и у обычного бетона. При этом можно увидеть даже цвет предмета, находящегося за такой стеной. Новый материал прошел испытания в техническом университете Будапешта. Блоки из светопрозрачного бетона уже использовались при строительстве в г. Стокгольме (рис. 1).
Рис. 1. Блок из светопрозрачного бетона
Теоретически стены из светопрозрачного бетона могут быть толщиной в несколько метров, так как волокна сохраняют светопроводимость до 20 м (рис. 2).
Рис. 2. Стена из светопрозрачного бетона
На российском рынке отделочных материалов появилась новинка от немецкой компании Erfurt – обои, предназначенные для отделки фасадов зданий. Фасадное покрытие Erfurt представляет собой двухкомпонентную систему, состоящую из клея и белого фактурного покрытия, выполненного из полипропилена, с тремя различными видами структуры штукатурной крошки. На выбор предлагаются три разных текстуры обоев: с легким, средним и выраженным рельефом.
Наклеенные на фасад здания обои придают эстетически красивый вид и прочность. При желании можно неоднократно перекрашивать покрытие в любой цвет, используя дисперсионную краску для наружных работ. Их можно использовать для оклеивания жилых домов и общественных зданий. С помощью нового материала создается однородная поверхность на стене (фактуры могут быть различными), полностью скрывающая все дефекты. Большое преимущество фасадных обоев в том, что они позволяют получить «чистое» решение – с их помощью легко оклеиваются все внешние углы, оконные откосы, цоколи, крепежные профили теплоизоляционной системы и другие детали.
В последнее время к эстетическому облику селитебной застройки уделяется повышенное внимание в связи с расширением объема жилищного строительства на основе индивидуальных проектов.
Весьма активно для экстерьера жилых зданий применяется кованые изделия. Поковки могут иметь самую разнообразную форму и массу от нескольких граммов до 350 тонн и более. Большие поковки получают непосредственно из слитков, поковки средних и малых размеров – из прокатных заготовок. Ковку применяют в условиях единичного и мелкосерийного производства.
Основной рост уровня художественных кузнечных работ наблюдался в ХVII веке. Кузнечное мастерство проникало не только в церковную, но и светскую архитектуру. Россия обзавелась большим количеством оружейных заводов, где налаживалось литейное производство, тесно связанное с рельефным искусством. Успешное освоение чугунного литья стимулировало активное производство чугунной скульптуры и архитектурных деталей декора. Появляются уникальные чугунные решетки. Модели к таким решеткам создавались великими русскими архитекторами. В оградах конца ХVIII века сочетались кованые элементы с литыми, а ХIХ век считается веком гармонии. Под влиянием классицизма создавались целые пространственные композиции из металла на балконах и оградах. Литые элементы чаще всего применялись как драгоценные вставки в кованой оправе. Однако к середине XX века ковка уступает свои позиции художественному литью. И только в 70-х годах ХХ века кованый металл вызвал неожиданный интерес у скульпторов. Скульптура создавалась с явным применением старинных мотивов ковки. Вводились целые композиции, которые вошли в понятие «графическая скульптура». Создаются новые решетки строгого геометрического стиля. В середине 0-х годов XX века появляются первые опыты горячей обработки металлов.
Кованые изделия – возможность подчеркнуть индивидуальность дома или сада. Старые традиции, подкрепленные современными технологиями, позволяют изготовлять широкий ассортимент заборов и ворот, балконных и лестничных ограждений, беседок, каминных аксессуаров, фонарей, подсвечников.
В современной художественной ковке используются черный и цветной металлы (медь, латунь, бронза). Цветные металлы чаще применяются для изготовления декоративных вставок в стальную композицию. Каждое изделие художественной ковки имеет эстетичный внешний вид. В наше время, когда атмосфера наполнена агрессивными выделениями, эта проблема встает особенно остро. И хотя методы защиты поверхности, использовавшиеся в старину, известны, сегодня они уже не так эффективны. В современной атмосфере содержится большое количество сернистого ангидрида, пагубно влияющего на металлы. Изделия, размещенные снаружи, требуют особого внимания. На сегодняшний день из металлических покрытий наиболее пригодны автомобильные антикоррозийные грунты и краски. Они относительно дешевы, прочны, легко наносятся и быстро сохнут, сохраняя заданную художником фактуру ковки.
Современные заборы меняют назначение. Теперь ограда частного дома все чаще становится украшением участка (рис. 3, 4).
Каменная декорация. Натуральный камень, как никакой другой материал, отображает богатство форм и оттенков, придуманных самой природой. Его традиционно используют в наружной отделке зданий. Естественный камень является одним из самых древнейших материалов, применяемых в строительстве и архитектуре. Номенклатура естественного камня весьма разнообразна. В настоящее время охватить все разновидности практически невозможно. Качество облицовочных материалов оцениваются по показателям фактуры, цвета и текстуры.
Рис. 3. Примеры применения ковки при изготовлении заборов
Выбор фактуры может значительно изменить характер облицовки, так как при этом резко меняются цветовые характеристики материала. Светлость ахроматического камня может меняться (улучшаться) до раз. Кроме того, для фактуры рассматривается полируемость как отношение интенсивности отражения в единицах шкалы блескомера соответственно обработанной и эталонной поверхности. Выбор фактуры и типа горной породы зависит от условий работы (прил. 6).
Рис. 4 Применение ковки при изготовлении ограждений
Цвет и богатство расцветок облицовочных материалов велико за счет окрашенности минералов, количество которых достигает 5 %: 40 % минералов имеют зеленый цвет, 23 % – желтый, 10 % – красный и коричневый цвета, % – черный, 5 % – синий, 3 % – фиолетовый и пурпурный. Для многоцветных материалов важен «средний» преобладающий цвет. Четкость восприятия среднего цвета зависит от зернистости породы и контрастности расцветки минералов. В мелкозернистых породах расцветка сливается в средний цвет на расстоянии 2…3 метра. Оценка цвета производится визуально по образцу-эталону с полированной поверхностью.
Текстура – относительное расположение и распределение в породе минералов. Различают следующие виды текстур: массивная, линейнопараллельная, полосчатая, слоистая, пористая, флюидальная, миндалевидная, такситовая, комбинированная.
Декоративность горных пород, применяемых для изготовления отделочных материалов, оценивается квалиметрическим методом, который основан на рассмотрении свойств, составляющих декоративность: цвет, фактура и текстура. Для природных каменных материалов, применяемых для облицовочных работ определяется коэффициент декоративности А
где ΣЦ – суммарная оценка декоративности по признакам цвета; Кц1…Кцi – корректирующие (понижающие) коэффициенты признаков цвета; Ф − оценка декоративности по признакам фактуры. Кф1…Кфi – корректирующие (понижающие) коэффициенты признаков фактуры; ΣЦ – суммарная оценка декоративности по признакам текстуры; Кт1…Ктi – корректирующие (понижающие) коэффициенты признаков текстуры.
К отрицательным признакам облицовочного камня относятся:
- для гранита – желтые и бурые оттенки, пятна, неравномерность окраски (невысокая отражательная способность после полировки);
- для лабрадорита – бурые пятна и желтоватые участки, отсутствие иризации (яркой игры цветов на гранях кристаллов или плоскостях спайности), мелкозернистая структура;
- для габбро – серые оттенки, неравномерность расцветки и структуры, шагреневая поверхность (усиление пигментации, шероховатость, бородавчатые разрастания) после полировки;
- для белого мрамора – холодный тон, наличие прожилок, неравномерность расцветки, крупнозернистая структура;
- для серого мрамора – желтые и бурые оттенки, крупнозернистая структура;
- для цветного мрамора – слабая насыщенность основного тона, невысокая отражательная способность после полировки;
- для известняков и доломита – неравномерность окраски, серые и бурые оттенки, наличие включений.
Высоко декоративные горные породы (класс I) имеют коэффициент А > 32, декоративные горные породы (класс II) имеют коэффициент А = 23…32, мало декоративные горные породы (класс III) имеют коэффициент А = 15…23 и недекоративные горные породы (класс IV) имеют коэффициент А < 15.
Наружная облицовка выполняется из известняка, доломита, песчаника (рис. 5). Цокольные плиты выполняется из гранита, мрамора, известняка, доломита, песчаника (рис. 6). Природные каменные материалы зачастую нельзя применять из-за наличия некоторых отрицательных свойств (прил. 7), однако из всего перечня природных строительных материалов по долговечности, прочности и декоративности природный камень находится вне конкуренции (прил. ).
Следует отметить, что очень многим людям он недоступен за счет высокой стоимости, дополнительных работ по усилению поверхности стен и фундамента; немалые затраты на подготовку и установку самого камня. Перечисленные проблемы заставляли заниматься поиском и разработкой материалов, заменяющих натуральный камень. В результате появилось 4 варианта: керамическая плитка, облицовочный кирпич, декоративные полимерные изделия и искусственный камень. Искусственный камень обладает большими эстетическими возможностями: может выполняться абсолютно в любых цветах и оттенках; не ставит перед архитекторами и дизайнерами никаких ограничений; сочетается с деревянными поверхностями, с коваными оградами, металлическими элементами лестниц и балконов.
Рис. 5. Применение природного камня для наружной облицовки
Рис. 6. Применение природного камня для облицовки цоколя
Строгих правил, регламентирующих использование различных видов искусственного камня для тех или иных видов работ, не существует. Единой классификации искусственного камня по форме поверхности и по геометрической форме также не существует, но можно отметить три основные разновидности: камень естественной (природной) формы, пиленый камень и кирпич:
- камень естественной формы не имеет правильных геометрических размеров и форм. К этой группе относятся «колотый» камень, имитирующий известняки, необработанный мрамор и кварц, булыжник и галечник;
- пиленый камень, в основном имитирующий известняки (рис. 7) и песчаники; он отличается четкими геометрическими размерами и формами. При взгляде на него создается впечатление, что глыбу распилили на правильные квадраты и прямоугольники, а наружную поверхность оставили в первозданном виде. В структуре пиленого камня стоит особо выделить слоистость – его поверхность как будто набрана из отдельных тонких пластин, соединенных в композицию. Поверхность напоминает скалу, выкрашенную временем и непогодой (рис. 8);
- кирпич как разновидность искусственного камня имеет хорошо знакомые форму и размеры, так как имитирует в основном старый и даже старинный кладочный кирпич. Цвет материала соответствующий, а на его поверхности заметен налет старины.
Утепление фасадов домов является главным предназначением «Полиалпана». Одним из основных преимуществ вентилируемых навесных фасадов, как наружной теплоизоляции, является увеличение теплоаккумулирующей способности массива стены. Так, если произойдет отключение источника теплоснабжения при имеющейся наружной изоляции, кирпичная стена будет остывать в 6 раз медленнее, чем при внутреннем слое теплоизоляции такой же толщины. Установка теплоизоляции снаружи позволяет также снизить расходы на ремонт поврежденных стен.
Так как необходимое условие вентилируемых навесных фасадов – замкнутость их контуров, то применение системы «Полиалпан» для утепления фасадов обеспечивает зимой непрерывное по всей площади стены сохранение тепла без образования так называемых «тепловых мостиков». Летом же, наоборот, тепловая защита при помощи вентиляции предохраняет старые внешние стены от высокой термической нагрузки. Таким образом, внутри здания, утепленного по этой технологии, обеспечивается постоянный тепловой комфорт и в жару, и в холод.
Отделка фасадов с помощью системы «Полиалпан», обеспечивает перекрытие утеплителем всей площади стены строения, в том числе и плохо заделанные швы между старыми бетонными панелями и прочие дефекты (рис. 1). Внешняя оболочка предохраняет его не только от атмосферных осадков, но и от механических воздействий.
Рис. 7. Применение известняка для наружной отделки
Рис. 8. Применение природного камня для облицовки коттеджа
Трещины стен, осыпающаяся сырая штукатурка и необходимость постоянного ремонта здания навсегда останутся в прошлом, если отделка фасада дома будет произведена панелями «Полиалпан». Старые здания со«слабыми» фундаментами, которые не могут быть отделаны другими покрытиями из-за их большой массы, облицовываются панелями «Полиалпан» без всяких проблем.
Внешний вид панели, конструктивные особенности, размеры: ширина панели составляет 500 мм, длина неограниченна и определяется удобствами транспортировки.
В производстве облицовочного камня используется цементный бетон марки не ниже 200, с морозостойкостью не менее 150 циклов, водопоглощение не превышает 1 %. Плотность намного меньше, чем у натурального камня, следовательно, дешевле его транспортировка. Единственная задача в процессе эксплуатации – защитить поверхность от излишнего увлажнения. Разновидностями искусственного камня являются древний пласт, курильская лава, мстинский порог, волховский перекат и другие. Каждый из них отличается по глубине рельефа и характеру рисунка.
Рис. 1. Применение полиалпана для наружной отделки
Пример применения искусственного камня для наружной облицовки показан на рис. 10.
Рис. 10. Фрагмент фасада с применением искусственного камня
Известно, что особенностью применения натурального мрамора или гранита является резкое увеличение стоимости квадратного метра с увеличением размеров плиты. При производстве мрамора из бетона трудозатраты с увеличением размеров плиток снижаются. Если цвет природного мрамора ограничен месторождением, то мрамор из бетона можно делать практически любого цвета. Необходимо отметить, что окраска и создание рисунка при изготовлении плит, как и в натуральном камне, осуществляется по массе.
Одна из самых важных на сегодняшний день сфер применения бетона – фасадные системы (рис. 11).
Рис. 11. Фасадная система с применением искусственного мрамора
Особый интерес вызывает возможность производства декоративных изделий сложной формы. Для изделий из бетона сложная геометрия и глянцевая поверхность не увеличивает трудозатраты, так как это достигается автоматически и зависит только от наличия формы, а само производство является практически безотходным, потому что вся приготовленная смесь идет в дело (рис. 12).
Особым преимуществом бетона является получение как глянцевых поверхностей (вазоны, балясины и могильные комплексы), так и матовых (рельефы и скульптуры под старину), а также сочетание этих типов поверхности одновременно (стильная облицовочная плитка).
Рис. 12. Применение искусственного камня для фасада коттеджей
Ламинированные панели представлены на российском рынке двумя типами изделий. Первый тип – конструкция из термостойкого слоистого пластика (ламината). Панели производятся из натуральных волокон, пропитанных составом на основе синтетических смол на специальных ламинатных прессах под высоким давлением и при высокой температуре. В процессе производства панели приобретают следующие свойства: светостойкость, атмосферостойкость, устойчивость к агрессивному воздействию окружающей среды, высокую прочность и устойчивость к проявлению вандализма. Пластиковые панели морозостойки, не токсичны, отвечают требованиям пожарной безопасности. Толщина панелей 6 мм. Второй тип – конструкция из композитного материала, состоящего из специального наполнителя, спрессованного с двух сторон алюминиевыми листами и покрытыми ламинатом. Они обладают такими же свойствами, как и изделия первого типа. Применение алюминиевых листов позволяет снизить толщину панелей до 4 мм без потери прочности. Панели обладают также высокой гибкостью. Ламинированные композитные панели производит фирма «Дювилс» (Россия).
Пример применения искусственного мрамора приведен на рис. 13.
Рис. 13. Балясины из искусственного мрамора
Оба типа панелей могут применяться для облицовки фасадов, балконов, парапетов, ворот, дверей и других архитектурных элементов жилых, офисных и промышленных зданий, спортивных сооружений и т.д. Изделия легко комбинируются с различными материалами: древесиной, алюминием, стеклом, металлом и создают интересный дизайн. Поверхность имеет защиту от ультрафиолета, может быть окрашена в различные цвета: от пастельных тонов до огненно-красных и темно-коричневых. Панели не нуждаются в специальном уходе. Если необходимо очистить панели от грязи, то рекомендуется это сделать при помощи теплой воды, губки и хозяйственного мыла. Панели легко обрабатываются, их можно резать и сверлить.
Полипропиленовые облицовочные панели представлены на российском рынке продукцией канадской фирмы «Nailite». Они изготовляются методом инжекторной прессовки из термопластических полипропиленовых смол, в состав которых входят специальные добавки, значительно улучшающие эксплуатационные свойства панелей. Многократное покрытие высококачественной краской, которая наносится на каждую панель, создает дополнительную защиту от насекомых и позволяет сохранять привлекательный вид и текстуру панели. Необходимо отметить, что со временем цвет панели может измениться, но качество при этом останется неизменным. Для восстановления цвета требуется периодическое подкрашивание (через 10…12 лет). Для перекрашивания может применяться латексная краска для наружных работ. В результате специально проведенных испытаний в течение 6000 часов (эквивалент 15 лет эксплуатации), на панелях не наблюдались повреждения. Испытания включали в себя и воздействие ураганным ветром со скоростью 180 км/ч.
Весьма перспективными являются сухие строительные смеси (ССС) – порошкообразные композиции, состоящие из минерального вяжущего вещества или полимерного связующего вещества, наполнителей и заполнителей, добавок (модификаторы, полимеры, противоморозные, красители и т.п.), приготовляемые в заводских условиях. На месте производства работ ССС только разбавляются водой до необходимой вязкости и употребляются в соответствии с их областью применения.
В России объем потребления смеси на душу населения составляет более 4 кг/чел. в год, а в западных странах значительно больше (в Финляндии, Швеции, Венгрии и Польше – более 20 кг/чел., а в Германии – 30 кг/чел.). Ведущим предприятием данной специализации является производственный комплекс в Москве (ОЗСС), производящий в настоящее время 52 вида смесей и 250 оттенков цветовой гаммы в объеме 100 тыс. т смесей в год. Кроме этого, в России эксплуатируются порядка 10 заводов на зарубежном оборудовании с производительностью 10…50 тыс. т смесей в год. Лидером в СНГ по выпуску модифицированных сухих смесей стала Республика Беларусь.
Мировой и отечественный опыт использования сухих смесей, показал их высокую эффективность и преимущества по сравнению с традиционными методами проведения работ:
- повышение производительности труда до 5 раз в зависимости от вида работ, механизации, транспортировки и т.д.;
- снижение материалоемкости по сравнению с традиционными технологиями в 3…10 раз в зависимости от видов работ (плиточные работы – в 7 раз, выравнивание стен и полов – в 10 раз);
- стабильность составов и, как следствие, повышение качества строительных работ;
- длительность срока хранения без изменения свойств и расходование по мере необходимости;
- возможность транспортирования и хранения при отрицательных температурах.
Современное производство ССС немыслимо без использования модифицирующих добавок. Основные процессы формирования свойств строительных растворов на основе ССС определяются взаимодействиями в системе «минеральное вяжущее вещество-заполнитель-вода»; введение в такую систему модификаторов позволяет изменять характеристики материала и получать строительные растворы с заданными свойствами. Применение модификаторов в составах ССС позволило изменять в широких пределах свойства растворных смесей и растворов и открыло возможность широкого применения тонкослойных технологий и технологий машинного нанесения. Номенклатура таких добавок на сегодняшний день велика: к ним относятся поверхностно активные вещества (ПАВ), водорастворимые полимеры, водные дисперсии полимеров, добавки – электролиты и др.
К настоящему времени в развитых странах доля используемых в строительстве бетонов и растворов, приготовленных с использованием модифицирующих добавок, достигла 10…95 %.
К сожалению, на сегодняшний день в России не существует нормативного документа, регламентирующего применение добавок в составах сухих строительных смесей. ГОСТ 28013 «Растворы строительные. Общие технические условия» устанавливает применение добавок в строительных растворах. Существует ГОСТ 24211 «Добавки для бетонов. Общие требования». Однако в перечень модифицирующих добавок, используемых при производстве ССС, в настоящее время входят продукты, которые, в силу различных причин, не применялись на момент разработки данного нормативного документа. Особенностью использования модифицирующих добавок в ССС является технология их применения. Для сухих строительных смесей добавки используются исключительно в виде порошков, которые должны обладать низкой гигроскопичностью и равномерно распределяться в смесях.
В соответствии с основными принципами классификации добавок, изложенными в ГОСТ 24211, и с учетом специфики производства ССС, добавки для сухих строительных растворных смесей в зависимости от основного эффекта действия классифицируют следующим образом:
- модифицирующие добавки;
- регуляторы реологических свойств;
- регуляторы процессов схватывания и твердения;
- регуляторы структуры;
- специального назначения;
- полифункционального действия.
В данной классификации модифицирующих добавок представлены не все добавки, применяемые при производстве сухих строительных смесей.
Однако основные принципы данной классификации позволяют определить место существующих и вновь создаваемых модифицирующих добавок и помогут определять основные направления рационального применения различных добавок.
Для стеновых ограждений следует применять сухие строительные смеси на цементной основе, в частности смеси КНАУФ.
Штукатурка цементная теплоизоляционная фасадная 0720 КНАУФГрюнбанд предназначена для оштукатуривания фасадов зданий, потолков и стен помещений по твердым основаниям.
Штукатурка цементная фасадная 0709 КНАУФ-Унтерпутц УП 210 предназначена для высококачественного оштукатуривания фасадов зданий, а также обычных твердых оснований в помещениях с повышенной влажностью.
Штукатурка цементная цокольная 0708 КНАУФ-Зокельпутц УП 310 предназначена для оштукатуривания цоколей зданий, а также обычных твердых оснований в помещениях с повышенной влажностью
Штукатурка цементная декоративная 0702 КНАУФ-Диамант 260 предназначена для высококачественного оштукатуривания фасадов зданий, а также в системах наружной теплоизоляции зданий.
Штукатурка цементная для обрызга адгезионная 0705 КНАУФ-ВП 332 предназначена для предварительной обработки оснований перед нанесением выравнивающего слоя и создает шероховатую поверхность.
Штукатурно-клеевая смесь 0704 КНАУФ-Севенер предназначена при устройстве систем наружной теплоизоляции, для ремонта старых штукатурок.
Стяжка цементная легкая 0707 КНАУФ-Убо предназначена для выравнивания поверхности несущего перекрытия и при наличии на ней большого количества проложенных кабелей, трубопроводов и т.п. Обладает высокими теплоизоляционными свойствами.
Смесь кладочная теплоизоляционная 0706 КНАУФ-ЛМ 21 предназначена для каменной и кирпичной кладки с повышенными теплоизоляционными свойствами.