Для большинства сложных, составных и даже монолитных структур создание температурного шва является необходимым условием для обеспечения прочности здания. В противном случае конструкции, возведенные зимой, могут легко деформироваться в летнюю жару, даже если температура изменится всего на несколько десятков градусов.
Краткое содержание статьи
Что такое температурный шов
Любые элементы, независимо от их материала и размеров, подвергаются изменению габаритов при изменении температуры. Хотя изменение линейных размеров составляет лишь сотые доли миллиметра на каждый метр длины, игнорировать тепловое расширение нельзя. Возникающее в этом процессе напряжение может достигать значительных значений.
Температурный шов в железобетонных элементах представляет собой зазор между различными частями, который позволяет компенсировать тепловое расширение. Например, для бетонного моста длиной 100 метров требуемый температурный шов должен составлять как минимум 10 см. Наглядный пример — промежутки на стыках рельсов или постоянно просыпающийся шов между стыками панелей многоэтажных зданий.
Различия между температурным и деформационным швом
Разница заключается в том, что деформационный шов представляет собой линию соединения нескольких деталей или разделение различных конструкций, чтобы избежать деформаций, которые могут возникать под нагрузкой. Эти нагрузки могут быть вызваны самыми разными факторами, в том числе и тепловыми.
Температурный шов схож с деформационным, но предназначен исключительно для компенсации температурного расширения элементов, объединенных в одну структуру.
Главное отличие заключается в том, что классический деформационный шов активируется (сжимается или компенсируется) полностью или частично лишь после возникновения нагрузки. К примеру, деформационный шов в цокольной части стены уменьшается под давлением ее собственного веса и остается в таком состоянии долгое время. Отсутствие такого шва привело бы к образованию трещин из-за остаточных деформаций.
Примером температурного шва может служить зазор между наружными стенками кирпичной печи и ее внутренней футеровкой. Оба элемента связаны между собой, и при нагревании промежуток сокращается, а при остывании — увеличивается. В отличие от деформационного, температурный шов поддается циклическим изменениям, что накладывает дополнительные требования к его устройству.
В каких случаях используется?
Создание температурного шва обязательно для всех строительных конструкций, функционирующих в условиях периодических колебаний температуры. В основном это связано с тепловыми потоками от солнечной энергии и теплым ветром.
Разделительные швы для учета уменьшения размеров при охлаждении почти не применяются, так как твердые материалы при пониженных температурах уменьшаются в объемах, и не происходит взаимного воздействия.
Виды температурных швов
Расположение зазора между двумя элементами определяется с применением различных методик. При этом следует учитывать несколько факторов, влияющих на поведение строительной детали или конструкции при нагреве:
- Основное направление теплового расширения. Температурный зазор следует располагать перпендикулярно плоскости максимального размера детали или конструкции.
- Размер температурного шва вычисляется по максимальной температуре нагрева в данной конкретной ситуации при самых неблагоприятных условиях.
- Обязательно выбирается способ заделки температурного шва.
Важно, чтобы зазор не заполнялся произвольно выбранным материалом. Используемый материал должен быть достаточно гибким и упругим для компенсации циклических изменений ширины шва.
По расположению
Швы бывают вертикальными или горизонтальными. Эти категории условны, поскольку речь идет о строительных конструкциях, которые располагаются либо параллельно земле, либо перпендикулярно ей.
Следующий аспект — это материал. Температурный зазор создается для:
- крупных и тяжелых монолитных конструкций из бетона или камня;
- массивных элементов, собранных на основе клея или кладочного раствора из множества мелких деталей;
- плоских керамических или каменных конструкций, прикрепленных к несущей поверхности.
То есть температурный шов необходим в ситуациях, когда объект (конструкция) закреплен жестко. Материал, из которого он сделан, должен иметь высокую прочность с минимальным уровнем остаточных деформаций. Кроме того, конструкция должна подвергаться неравномерному нагреву.
В таких условиях возникают значительные температурные напряжения. Правильно созданный зазор дает возможность более горячим частям расширяться по отношению к холодным, что предотвращает образование трещин.
Вертикальные температурно-усадочные швы
В качестве примера можно рассмотреть строительство новой кирпичной пристройки к каменному зданию. Между этими двумя сооружениями необходимо предусмотреть вертикальный температурно-усадочный шов.
Это позволяет пристройке пройти все этапы усадки стен и цоколя. Кроме того, зимой оба здания могут нагреваться до разных температур: основной дом благодаря системам отопления становится более теплым, чем пристройка. Вертикальные температурно-усадочные швы компенсируют изменения в размерах.
Важно! Этот тип температурно-усадочных швов всегда размещается вертикально и, согласно нормам СНиП 11-22-81, не должен доходить до фундамента; его линия должна заканчиваться на цокольной части стены.
Поперечный температурный шов
Этот шов используется в стяжках, перекрытиях, фундаментах и бетонных полах. Температурный зазор прорезается перпендикулярно направлению наибольшего расширения бетона. То есть поперечный зазор будет делить длинный элемент (стяжку или отмостку) на несколько более коротких сегментов.
По типу
Очевидно, что температурные швы не могут быть созданы произвольно. Место для нарезки компенсационного зазора выбирается таким образом, чтобы не уменьшать прочности конструкции и одновременно оставалось доступным для ремонта или замены материала, которым заполняется шов.
В панельных домах
Здания, строящиеся из панелей, состоят из литьевых бетонных (армированных) плит. Отдельные панели монтируются с достаточно большими промежутками между собой. Это и есть температурные швы.
Они позволяют компенсировать расширение и деформацию каждой отдельной панели без образования трещин в стенах. Однако из-за постоянных циклических изменений температуры заделочный материал может высыпаться из швов, поэтому приходится задувать стыки мастикой и монтажной пеной. В целом, благодаря температурным швам, здание сохраняет свою форму, не теряя устойчивости.
В плитах перекрытий
В промышленном строительстве крыша здания монтируется из пустотных бетонных плит. Даже при наличии компенсирующего слоя утеплителя и гидроизоляции, конструкция кровли может нагреваться до 45 °C летом.
Поэтому плиты всегда устанавливаются с температурным зазором или делаются скользящими стыки. В противном случае расширяющийся от тепла бетон может повредить верхнюю часть стен, и вся коробка здания может треснуть.
В бетонных полах
В большинстве строений бетонный пол укладывается на песчано-гравийную подушку, размещенную на грунте. Температура, при которой выполняется заливка, значительно ниже той, которая будет в помещении после завершения строительства.
Температурные швы обязательны, так как после ввода помещения в эксплуатацию температура внутри повысится, в результате чего произойдет расширение бетона. Увеличение размеров может достигать 50 мм на каждые 100 метров длины. Без температурных швов могут возникнуть трещины, а также повреждения внутренних колонн, поддерживающих перекрытие.
На открытом воздухе
Бетонированные площадки или отлиты конструкции с большой площадью поверхности подвергаются нагреву от солнечного света и теплых воздушных потоков. Зимой на поверхности бетона могут оставаться остатки льда и снега. Это крайне неблагоприятная ситуация, так как неравномерный нагрев вызывает сильные температурные напряжения. Без создания швов циклы нагрева и охлаждения приведут к растрескиванию поверхности.
В монолитных конструкциях
С увеличением толщины заливки, возрастают и температурные напряжения в массивных бетонах из-за их неравномерного нагрева. Особенно ярко внутренние температурные деформации проявляются при затвердевании больших монолитных отливок.
В процессе последнего внутренние слои значительно нагреваются, в то время как внешние остывают гораздо быстрее, что приводит к возникновению температурных напряжений. Устранить их можно, если отказаться от монолитной конструкции и выполнять заливку послойно или сделать тепловые зазоры, компенсирующие внутренние расширения бетона.
В железобетонных конструкциях
Использование армирующих слоев из стального прутка или сетки значительно увеличивает прочность плит и панелей, но не устраняет возникновения температурных напряжений. Более того, высокая теплопроводность стали может еще больше способствовать промерзанию бетона.
Следовательно, правила об устройстве температурных швов для железобетонных конструкций еще более строгие. Например, для бетонных стен температурный шов создается через каждые 70-80 метров, тогда как для железобетонных конструкций — каждые 25 или 40 метров для отапливаемых зданий.
В цементно-песчаных стяжках
Стяжка из цементно-песчаного раствора считается более пластичной и менее подверженной образованию трещин в результате тепловых напряжений. Однако с увеличением толщины стяжки и по мере старения материала риск трещинообразования только возрастает.
Поэтому стяжки, которые укладываются на грунте или на песчаном основании, обязательно создаются совместно с профилями или специальными закладными рейками. После того как смесь затвердеет, рейки убираются, в итоге формируется аккуратный и ровный паз постоянного профиля.
В отмостках
Бетонная лента, окружающая нижнюю часть стен и фундамента, всегда формируется в опалубке, разделенной на секции квадратной или прямоугольной формы. Необходимо предусматривать компенсирующие швы в отмостках, особенно в угловых зонах и местах, где возникает большая нагрузка на фундамент строения.
В фундаменте
При возведении основания здания проблему тепловых напряжений решают с помощью утепления части конструкции, находящейся в земле. Частично функции температурного шва выполняет слой гидроизоляции, который укладывают на вертикальные и горизонтальные поверхности.
На фасаде
Несмотря на ориентацию постройки относительно солнечного света, часть здания всегда будет хорошо освещена и прогреваться, в то время как другая часть останется в тени и будет холодной.
Например, если взять пятиэтажное кирпичное здание высотой 18-20 метров, то зимой разница температур на противоположных стенах может достигать 30°C, а относительное расширение — 10-15 мм. Без наличия температурного шва фасад или задняя стена обязательно получит трещины.
На плитке
Для облицовки плиткой преимущественно используются бетонные поверхности, реже — кирпичная кладка. Материал всегда укладывается с учетом температурного зазора.
Внутри помещений этот шов необходим для сохранности облицовки, так как плитка нагревается и расширяется значительно сильнее, чем сама стена.
На внешних стенах плиточный материал больше подвержен температурному расширению от кирпичной кладки или бетонной панели, поскольку нагрев, как правило, исходит изнутри здания.
На кровле
Температурные швы создаются между плитами перекрытия и в зонах стыковки с парапетом или стенами. Также зазоры обязательно делают на верхней защитной стяжке ЦПС, особенно если кровля имеет уклоны для стока дождевой воды.
Бетонированная поверхность делится на участки, границы которых формируют линии температурных швов. Дополнительно предусматриваются компенсирующие зазоры по периметру кровли. В итоге создается бетонная крыша, которая, подобно конструкции из множества секций различной площади, имеет уклоны и представляется довольно прочной и гибкой, способной справляться с нагревом от солнечного света без трещин и деформаций.
Чем заполняется температурный шов
Зазор между двумя плитами из жесткого материала должен быть заполнен, и делать это нужно специальным пластичным и упругим составом, который хорошо выдерживает воздействие тепла, влаги, низких температур и механического давления от льда.
В зависимости от места размещения зазора, его заполняют:
- мастиками и силиконовыми композитами, которые затвердевают на воздухе;
- готовыми шнурами, лентами или профилями из отвержденного силиконового каучука;
- материалами, способными расширяться, включая пены на основе полиуретана.
Заполняющий материал должен обладать демпфирующими свойствами и низким уровнем остаточной деформации. Это подразумевает, что при сжатии и восстановлении площади он должен возвращаться к своим размерам без пружинистости. Это особенно важно для швов на бетонных полах и перекрытиях, иначе материал быстро разрушится внутри зазора.
Демпферная лента
Изготавливается из вспененного полимера, обычно полистирола. Ширина колеблется от 50 до 150 мм, в зависимости от расстояния между краями. Она используется для упаковки температурных зазоров между железобетонными блоками, плитами и балками.
Лента укладывается вручную или с помощью устройства с барабанным накопителем.
Уплотнительный шнур
Это трубка или сплошной канат, изготовленный из вспененного полиэтилена высокого давления — вилатерма. Этим шнуром заполняются пазы шириной до 60 мм, при этом вилатерм обязательно сочетает с гидроизоляционной пленкой.
Небольшие зазоры (до 20 мм) запечатываются сплошными шнурами. Обычно их используют для полов и вертикальных бетонных поверхностей.
Герметики и мастики
Пластичные мастики, как одно-, так и двухкомпонентные, применяются для герметизации на кровлях, перекрытиях, в стыках и зазорах панельных стен. Работать с ними не всегда легко, так как вместе с мастикой внутрь температурного шва закладывается шнур или лента.
Герметики производятся на основе акриловых или силиконовых полимеров. Они стоят недешево, но проще в нанесении и обладают большей стойкостью по сравнению с мастичными материалами.
Специальные профили
Эти профили используются для герметизации температурных швов на горизонтальных поверхностях, чаще всего на полах и стяжках. Профили бывают резино-металлическими или силиконовыми, пластиковые используются крайне редко.
Как выполняются — пошаговая инструкция
Расположение температурных швов на бетонных площадках или стенах определяется на этапе проектирования. Отдельно по смете проводятся расчеты температурных нагрузок, расширений и зазоров для компенсации возможных деформаций.
В некоторых случаях температурные швы необходимо создавать по результатам обследования бетонных конструкций. Например, если на полу возникла линейная трещина, следует сделать зазор, пока есть шанс компенсировать тепловое расширение бетона.
Ширина температурных швов в ж/б конструкциях
При определении параметров учитывается множество факторов. Основными являются:
- марка бетона;
- толщина плиты или стяжки;
- максимальная длина поверхности (расстояние между краями);
- температурный диапазон.
Расчёт оказывается достаточно непростым, поэтому на практике часто применяются рекомендации СНиП и СП. Для частного дома ширину зазора можно выбрать по таблице из СП63.13330.2012.
Технология работ с монолитом
Создание температурного зазора можно осуществить прямо в процессе заливки плиты, стяжки или отмостки. Этот метод достаточно простой и эффективный, не требующий специального оборудования и значительных затрат на его аренду.
Основная суть в том, чтобы сформировать зазор с помощью закладных элементов. Например, перед заливкой бетона в опалубку плиты внутрь короба устанавливается доска на ребро шириной не менее 20 см. Толщина должна соответствовать расстоянию между смежными кромками. Доску перед этим обязательно покрывают полиэтиленовой пленкой, так как иначе её потом будет трудно извлечь из бетона.
После застывания монолита зазор очищается от остатков пленки, внутрь помещается пленочная гидроизоляция, затем шнур и всё заклеивается мастикой.
Также можно нарезать паз с помощью специального оборудования — пазореза, но этот метод чаще используется для больших бетонных полов.
Ремонт температурного шва
Циклические нагрузки приводят к разрушению краёв, и заполнитель детали из зазора выпадает. Перед началом работ требуется удалить остатки шнура и очистить паз до бетона.
Сам процесс ремонта состоит из нескольких шагов:
- Поврежденные края нужно обработать грунтовкой глубокого проникновения.
- Внутрь паза устанавливают металлическую полосу по всей длине шва.
- На кромки наносят ремонтный состав, который обычно основан на цементе и акриловом клее.
- После застывания отремонтированных участков паз обрабатывают болгаркой или ручной машинкой-пазорезом (штроборезом), тщательно выдувают грязь и пыль.
В конце остается лишь установить новый вилотерм внутрь шва и закрыть полиуретановым либо силиконовым герметиком. Сделанного температурного шва в гараже с бетоном хватает, как правило, на 3-4 года. В случае, если там паркуются грузовики или тяжелая техника, то максимум на год. В складских помещениях такой шов может выдерживать до 7 лет.
Итоги
Правильно рассчитать температурный шов бывает довольно сложно, однако существуют упрощённые методики, которые помогут определить примерный размер и схему зазора. Можно также опираться на готовые решения. Такой шов обязательно нужно делать.
Поделитесь своим опытом по созданию тепловых зазоров. На какие нюансы следует обратить внимание в первую очередь? Также делитесь этой статьей в соцсетях и сохраняйте её в закладки.
