Изоляционная бетонная форма

Изоляционная бетонная опалубка или изоляционная бетонная опалубка (ICF) — это система опалубки для железобетона, обычно изготовленная с жесткой теплоизоляцией , которая остается на месте в качестве постоянной внутренней и внешней основы для стен, полов и крыш. Формы представляют собой взаимосвязанные модульные блоки, которые складываются сухим способом (без раствора ) и заполняются бетоном . Блоки соединяются друг с другом, как кирпичи Lego , и создают форму несущих стен или полов здания. Строительство ICF стало обычным явлением как для малоэтажного коммерческого, так и для высокоэффективного жилищного строительства, поскольку по энергоэффективности и устойчивости к стихийным бедствиям более строгие строительные нормы были приняты .

Разработка

Первые формы ICF Wall из пенополистирола были разработаны в конце 1960-х годов, после истечения срока действия оригинального патента и появления современных пенопластов компанией BASF. Канадский подрядчик Вернер Грегори подал первый патент на форму из пенобетона в 1966 году с блоком «размером 16 дюймов в высоту и 48 дюймов в длину с пазогребневым замком, металлическими стяжками и сердцевиной вафельной сетки». ^[1] Справедливо отметить, что первоначальная форма опалубки ICF восходит к 1907 году, о чем свидетельствует патент под названием «строительный блок», изобретатель Л.Р. Франклин. В этом патенте заявлен кирпич в форме параллелепипеда, имеющий центральную цилиндрическую полость, соединенную с верхней и нижней гранями зенковкой. ^[2]

Внедрение конструкции ICF неуклонно росло с 1970-х годов, хотя первоначально этому препятствовала недостаточная осведомленность, строительные нормы и правила и путаница, вызванная тем, что многие разные производители продавали несколько разные конструкции ICF, вместо того, чтобы сосредоточиться на отраслевой стандартизации . Строительство ICF в настоящее время является частью большинства строительных норм и правил и принято в большинстве юрисдикций развитого мира.

Строительство

Изоляционные бетонные формы изготавливаются из любого из следующих материалов:

Пенополистирол (чаще всего вспененный или экструдированный)
Пенополиуретан (в том числе пенопласт на основе сои) ^[3]
Древесное волокно на цементной основе
Полистироловые шарики на цементной основе
Ячеистый бетон

Арматурные стальные стержни ( арматура ) обычно помещаются внутрь форм перед заливкой бетона, чтобы придать бетону прочность на изгиб , аналогично мостам и высотным зданиям из железобетона. Как и другие бетонные опалубки, формы заполняются бетоном «подъемами» высотой от 1 до 4 футов, чтобы контролировать давление бетона и снизить риск выбросов.

После затвердевания бетона формы остаются на месте навсегда, что дает различные преимущества в зависимости от используемых материалов:

Теплоизоляция
Звукоизоляция
Хороший рейтинг характеристик поверхностного горения
Место для прокладки электропроводки и водопровода . Опалубочный материал по обе стороны стен позволяет легко разместить электрические и сантехнические установки.
Основа для гипсокартона или другой отделки внутри и штукатурки , кирпича или другого сайдинга снаружи.
Улучшение качества воздуха в помещении
Регулируемый уровень влажности и снижение роста плесени (гидровый буфер)

Категоризация

Изоляционные бетонные формы обычно делятся на две категории. Организации, чья главная забота связана с бетоном, классифицируют их в первую очередь по форме бетона внутри формы. ^[4]^[5] Организации, чья первоочередная задача связана с изготовлением форм, классифицируют их в первую очередь по характеристикам самих форм. ^[6]

По конкретной форме

Система плоских стен

Для ICF системы плоских стенок бетон имеет форму плоской стены из твердого железобетона, аналогичную форме бетонной стены, построенной с использованием съемных опалубок.

Сетка

Система сетки экрана

В ICF системы экранных решеток бетон имеет форму металлического экрана с горизонтальными и вертикальными каналами из железобетона, разделенными участками твердого материала.

Система вафельной сетки

Для ICF системы вафельных решеток бетон имеет форму гибрида бетона Screen Grid и бетона с плоской стенкой, с сеткой из более толстого железобетона и более тонким бетоном в центральных областях, где сетка экрана будет иметь твердый материал ICF.

Система постов и перемычек

Для ICF систем стоек и перемычек бетон имеет горизонтальный элемент, называемый перемычкой , только в верхней части стены (горизонтальный бетон в нижней части стены часто присутствует в виде нижнего колонтитула здания или перемычки стены). ниже.) и вертикальные элементы, называемые стойками, между перемычкой и поверхностью, на которую опирается стена.

По характеристике формы

Блокировать

Внешняя форма ICF аналогична форме блока бетонной кладки , хотя блоки ICF часто больше по размеру, поскольку они изготовлены из материала, имеющего более низкий удельный вес. Очень часто края блоков ICF сцепляются, что уменьшает или устраняет необходимость использования связующего материала между блоками.

Панель

Панельные ICF имеют плоскую прямоугольную форму секции плоской стены. Они часто равны высоте стены и имеют ширину, ограниченную возможностью манипулирования материалом при больших размерах и общей полезностью размера панели для строительства стен.

Планка

Планочные ICF имеют размер блочных ICF в одном измерении и панельных ICF в другом измерении.

Характеристики

Энергоэффективность

Минимальные утечки воздуха, если таковые вообще имеются, что повышает комфорт и снижает потери тепла по сравнению со стенами без прочного воздушного барьера.
Высокое термическое сопротивление ( значение R ), обычно более 3 К⋅м. ²/Вт (в американских единицах измерения: R-17 ^[7]); это приводит к экономии энергии по сравнению с неизолированной кладкой (см. сравнение )
Сплошная изоляция без тепловых мостов или «изоляционных зазоров», как это часто бывает в каркасных конструкциях.
Тепловая масса , при правильном использовании и в сочетании с пассивной солнечной конструкцией, может сыграть важную роль в дальнейшем сокращении энергопотребления, особенно в климате, где наружная температура обычно колеблется выше внутренней температуры в течение дня и ниже в ночное время.

Сила

Изоляционные бетонные формы создают структурную бетонную стену, монолитную или столбчато-балочную, которая до десяти раз прочнее, чем конструкции с деревянным каркасом.
Структурная целостность для лучшей устойчивости к силам природы по сравнению с каркасными стенами.
Компоненты систем ICF — как залитый бетон, так и материал, из которого изготовлен ICF, — не гниют при намокании.

Звукопоглощение

Стены ICF имеют гораздо более низкие показатели акустической передачи . Стены ICF стандартной толщины показали коэффициенты звукопередачи (STC) от 46 до 72 по сравнению с 36 для стандартной изоляции из стекловолокна и гипсокартона. Достигаемый уровень звукоизоляции зависит от толщины стенок, массы, материалов компонентов и воздухонепроницаемости.

Противопожарная защита

Стены ICF могут иметь предел огнестойкости от четырех до шести часов и незначительные свойства горения поверхности. Международный строительный кодекс: 2603.5.2. ^[8] требует, чтобы изоляция из пенопласта (например, пенополистирола, пенополиуретана) была отделена от внутренней части здания тепловым барьером (например, гипсокартоном ), независимо от противопожарного барьера, обеспечиваемого центральным бетоном. Формы из цементно-древесных волокон (например, ^[9]), полистироловые шарики (например ^[10]^[11]) или воздух (т. е. ячеистый бетон – напр. ^[12]) по своей сути имеют класс огнестойкости.

Качество воздуха в помещении

Поскольку стены ICF обычно изготавливаются без пароизоляции из листового пластика, стены ICF могут регулировать уровень влажности, снижать вероятность образования плесени и обеспечивать более комфортный интерьер, сохраняя при этом высокие тепловые характеристики. Однако пены могут выделять газы , что еще недостаточно изучено.

Экологическая чувствительность

Стены ICF могут быть изготовлены из различных переработанных материалов, что позволяет свести к минимуму воздействие здания на окружающую среду. Большой объем бетона, использованного в стенах ICF, подвергся критике, поскольку производство бетона вносит большой вклад в выбросы парниковых газов. ^[13]

Паразиты

Поскольку все внутреннее пространство стен ICF постоянно занято (нет зазоров, которые могут возникнуть между изоляцией из дутого или стекловолокна и стеной с деревянным каркасом), они создают больше трудностей для случайного перемещения насекомых и паразитов. Кроме того, хотя формы из пенопласта иногда можно прокладывать туннелями, внутренняя бетонная стена и портландцемент форм на цементной связке создают гораздо более сложный барьер для насекомых и паразитов, чем стены из дерева.

Процесс строительства

Конструкция ICF менее сложна из-за ее модульности . Для укладки форм ICF можно использовать менее квалифицированную рабочую силу, однако при заливке бетона необходимо внимательно следить за тем, чтобы он полностью затвердел и затвердел равномерно, без растрескивания. В отличие от традиционной конструкции деревянных балок, для проемов, дверей, окон или инженерных коммуникаций не требуется никакой дополнительной структурной поддержки, кроме временных лесов , хотя для изменения конструкции после затвердевания бетона требуются специальные инструменты для резки бетона.

Полы и фундаменты

Стены ICF обычно кладут на монолитную плиту с заделанными в нее арматурными дюбелями , соединяющими стены с фундаментом.

Настил ICF становится все более популярным дополнением к общей конструкции стен ICF. Настил ICF весит до 40% меньше, чем стандартный бетонный пол, и обеспечивает превосходную изоляцию. Настил ICF также можно спроектировать вместе со стенами ICF, чтобы сформировать непрерывную монолитную конструкцию, соединенную арматурой. Террасные крыши ICF популярны в штормовых районах, ^[14] но сложнее построить крышу сложной формы, и бетон можно заливать только до определенной точки на наклонных поверхностях, часто с максимальным шагом 7:12. ^[15]

Стены

Стены ICF возводятся по одному ряду, обычно начиная с углов и продвигаясь к середине стен. Затем концевые блоки обрезаются по размеру, чтобы тратить как можно меньше материала. При подъеме стены блоки располагаются в шахматном порядке, чтобы избежать длинных вертикальных швов, которые могут ослабить опалубку из полистирола. ^[16] Структурные рамы, известные как баксы, размещаются вокруг проемов, чтобы придать им дополнительную прочность и служить точками крепления окон и дверей.

Внутренняя и внешняя отделка и фасады крепятся непосредственно к поверхности ICF или к соединительным концам, в зависимости от типа ICF. Фасады из кирпича и каменной кладки требуют расширенного выступа или угла полки на уровне основного этажа, но в остальном никаких изменений не требуется. Внутренние поверхности стен из полистирола ICF должны быть покрыты гипсокартонными панелями или другими настенными покрытиями. ^[17] В первые месяцы сразу после строительства могут возникнуть небольшие проблемы с внутренней влажностью по мере затвердевания бетона, что может повредить гипсокартон. Осушение можно осуществлять с помощью небольших бытовых осушителей или с помощью системы кондиционирования воздуха в здании.

В зависимости от опыта подрядчика и качества его работы, неправильно установленная внешняя изоляция из пенопласта может стать легким доступом для грунтовых вод и насекомых. Чтобы предотвратить эти проблемы, некоторые производители изготавливают пенопластовые блоки, обработанные инсектицидами, и рекомендуют установку дренажной пленки и другие методы гидроизоляции. Для отвода воды устанавливаются дренажные плитки.

Сантехника и электрика

Сантехнические и электрические кабелепроводы можно поместить внутрь форм и залить на место, хотя проблемы с осадкой могут привести к разрыву труб, что приведет к дорогостоящему ремонту. По этой причине сантехника и кабелепроводы, а также электрические кабели обычно встраиваются непосредственно в пенопласт перед нанесением настенных покрытий. Горячий нож или электрическая бензопила обычно используются для создания отверстий в пенопласте для прокладки труб и кабелей. электрические кабели вставляются в ICF с помощью кабельного перфоратора . ^[18] в то время как ICF, изготовленные из других материалов, обычно разрезаются или фрезеруются с помощью простых столярных инструментов. Варианты простых столярных инструментов, подходящих для форм цементного типа, изготавливаются для аналогичного использования с автоклавным газобетоном .

Расходы

Первоначальная стоимость использования ICF, а не традиционных методов строительства, зависит от цен на материалы и рабочую силу, но строительство с использованием ICF может добавить от 3 до 5 процентов к общей покупной цене по сравнению со строительством с использованием деревянного каркаса. ^[19] В большинстве случаев строительство ICF будет стоить примерно на 40% дешевле, чем обычное (подвальное) строительство, из-за экономии труда за счет объединения нескольких этапов в один. Строительство ICF выше уровня земли обычно обходится дороже, но при добавлении больших проемов строительство ICF становится очень рентабельным. Большие проемы в традиционном строительстве требуют больших коллекторов и опорных стоек, тогда как конструкция ICF снижает затраты, поскольку непосредственно вокруг проема требуется только арматурная сталь.

Конструкция ICF может позволить использовать до 60% меньших блоков отопления и охлаждения для обслуживания одной и той же площади, что может снизить стоимость конечного дома примерно на 0,75 доллара за квадратный фут. Таким образом, предполагаемая чистая дополнительная стоимость может составлять от 0,25 до 3,25 доллара. ^[20]^[21] Дома ICF также могут претендовать на налоговые льготы в некоторых юрисдикциях ((cn)), что еще больше снижает затраты.

Здания ICF со временем становятся менее дорогими, поскольку им требуется меньше энергии для обогрева и охлаждения помещений того же размера по сравнению с множеством других распространенных методов строительства. Кроме того, расходы на страхование могут быть намного ниже, поскольку дома ICF гораздо менее подвержены повреждениям от землетрясений, наводнений, ураганов, пожаров и других стихийных бедствий. Затраты на техническое обслуживание и содержание также снижаются, поскольку в зданиях ICF нет древесины, которая со временем может гнить или подвергаться нападению насекомых и грызунов. ^[22]

Преимущества

В сейсмических и ураганных районах конструкция ICF обеспечивает прочность, ударопрочность, долговечность, отличную звукоизоляцию и воздухонепроницаемость. Конструкция ICF идеальна для умеренного и смешанного климата со значительными ежедневными колебаниями температуры, в зданиях, спроектированных с учетом стратегий тепломассы . ^[23]

Только изоляционное значение R ( значение R ) ICF варьируется от R-12 до R-28, что может быть хорошим значением R для стен. ^[24] Экономия энергии по сравнению с каркасными стенами составляет от 50% до 70%. ^[25]^[26]

Недостатки

В Соединенном Королевстве здания, построенные с использованием ICF, могут оказаться непригодными для домовладельцев, желающих высвободить капитал за счет высвобождения капитала . ^[27]

См. также

Ссылки

^ «История МКФ» . Р. Дж. Пирсон . Проверено 11 апреля 2019 г.
^ Кристиан Анджели, «Изоляционные бетонные формы» . 2018, Техническое законодательство, ISBN 978-88-6219-292-7 .
^ Хаефс, Брайан. «Формы и функции» . Решения для зеленого строительства . Американский химический совет, Inc. Архивировано из оригинала 7 апреля 2010 г. Проверено 6 мая 2010 г.
^ «Изоляционные бетонные формы» . Ассоциация портландцемента . Проверено 12 июля 2014 г.
^ «Коммерческое строительство бетонных зданий, проектирование с возможностью откидывания вверх и ICF» . Национальная ассоциация готового бетона . Проверено 1 июля 2014 г.
^ «Виды МКФ» . Расширенный полистирол – отраслевой альянс . Проверено 12 июля 2014 г.
^ «Изоляционные бетонные формы» . Руководство для потребителей EERE . США Министерство энергетики .
^ «Глава 26 – Пластик» . Архивировано из оригинала 6 октября 2014 г. Проверено 4 октября 2014 г.
^ «Стандарт испытаний единиц значения свойства - Свойства материала Durisol» (PDF) . Проверено 4 октября 2014 г.
^ «Технические данные Растры» . Проверено 4 октября 2014 г.
^ «Тестирование системы панелей Performancewall» . Архивировано из оригинала 10 июня 2015 г. Проверено 4 октября 2014 г.
^ «Greisel Klimanorm:Ячеистый бетон показывает, из чего он сделан, в случае пожара» . Архивировано из оригинала 6 октября 2014 г. Проверено 4 октября 2014 г.
^ Махасенан, Натесан; Стив Смит; Кеннет Хамфрис; Ю. Кая (2003). «Цементная промышленность и глобальное изменение климата: текущие и потенциальные будущие выбросы CO2 цементной промышленности». Технологии контроля парниковых газов – 6-я Международная конференция. Оксфорд: Пергамон. стр. 995–1000. doi:10.1016/B978-008044276-1/50157-4. ISBN 978-0-08-044276-1 .
^ Устойчивые изолированные крыши из бетона http://www.insuldeck.com/resilient-insulated-roofs/ получено 16 августа 2018 г.
^ Панушев, Иван С.; Питер А. Вандерверф (2004). Строительство изоляционных бетонных форм. МакГроу Хилл. ISBN 0-07-143057-1 ."> Панушев, стр. 58
^ Панушев, с.80
^ «Внутренняя отделка ICF» . Архивировано из оригинала 26 ноября 2010 г. Проверено 19 октября 2010 г.
^ «Кабельный удар» . Инструменты для подмастерьев . Инструменты подмастерья. Архивировано из оригинала 20 июня 2015 года . Проверено 20 июня 2015 г.
^ «Стоимость и преимущества изоляции бетонных опалубок для жилищного строительства | ПОЛЬЗОВАТЕЛЬ HUD» .
^ «Главная | Свяжитесь с нами» . Архивировано из оригинала 1 августа 2010 г. Проверено 18 апреля 2010 г.
^ «Стоимость бетонного дома — стоимость домов ICF — бетонная сеть» .
^ Панушев, с. 16
^ [«Справочник домовладельца по энергоэффективности, стр. 166»], Джон Криггер и Крис Дорси
^ [Обозначение Американского общества испытаний и материалов (ASTM): C976]
^ [«Эффект ICF»] Доступ к ICFA по адресу http://www.forms.org/images/cmsIT/fckeditorfile/ICFA%20Tech%20-%20ICF%20Effect(1).pdf
^ «Сравнение энергопотребления бетонных домов и домов с деревянным каркасом», RP119 Vanderwerf
^ Дэн Уитворт (14 ноября 2021 г.). « Я не могу получить долю в капитале за свой экологически чистый дом » . Би-би-си.

Анджели К., «СТРОИТЕЛЬНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, ЭФФЕКТИВНОСТЬ И ЭКОНОМИЯ ЗАТРАТ - Научные исследования конструктивной системы ICF - Изоляционная бетонная форма» - Youcanprint, 2020, ISBN 978-88-31668-54-5

[icfhistory-1] «История МКФ» . Р. Дж. Пирсон . Проверено 11 апреля 2019 г.

[2] Кристиан Анджели, «Изоляционные бетонные формы» . 2018, Техническое законодательство, ISBN 978-88-6219-292-7 .

[3] Хаефс, Брайан. «Формы и функции» . Решения для зеленого строительства . Американский химический совет, Inc. Архивировано из оригинала 7 апреля 2010 г. Проверено 6 мая 2010 г.

[4] «Изоляционные бетонные формы» . Ассоциация портландцемента . Проверено 12 июля 2014 г.

[5] «Коммерческое строительство бетонных зданий, проектирование с возможностью откидывания вверх и ICF» . Национальная ассоциация готового бетона . Проверено 1 июля 2014 г.

[6] «Виды МКФ» . Расширенный полистирол – отраслевой альянс . Проверено 12 июля 2014 г.

[7] «Изоляционные бетонные формы» . Руководство для потребителей EERE . США Министерство энергетики .

[8] «Глава 26 – Пластик» . Архивировано из оригинала 6 октября 2014 г. Проверено 4 октября 2014 г.

[9] «Стандарт испытаний единиц значения свойства - Свойства материала Durisol» (PDF) . Проверено 4 октября 2014 г.

[10] «Технические данные Растры» . Проверено 4 октября 2014 г.

[11] «Тестирование системы панелей Performancewall» . Архивировано из оригинала 10 июня 2015 г. Проверено 4 октября 2014 г.

[12] «Greisel Klimanorm:Ячеистый бетон показывает, из чего он сделан, в случае пожара» . Архивировано из оригинала 6 октября 2014 г. Проверено 4 октября 2014 г.

[13] Махасенан, Натесан; Стив Смит; Кеннет Хамфрис; Ю. Кая (2003). «Цементная промышленность и глобальное изменение климата: текущие и потенциальные будущие выбросы CO2 цементной промышленности». Технологии контроля парниковых газов – 6-я Международная конференция. Оксфорд: Пергамон. стр. 995–1000. doi:10.1016/B978-008044276-1/50157-4. ISBN 978-0-08-044276-1 .

[14] Устойчивые изолированные крыши из бетона http://www.insuldeck.com/resilient-insulated-roofs/ получено 16 августа 2018 г.

[Panushev,_p._58-15] Панушев, Иван С.; Питер А. Вандерверф (2004). Строительство изоляционных бетонных форм. МакГроу Хилл. ISBN 0-07-143057-1 ."> Панушев, стр. 58

[Panushev,_p._80-16] Панушев, с.80

[17] «Внутренняя отделка ICF» . Архивировано из оригинала 26 ноября 2010 г. Проверено 19 октября 2010 г.

[18] «Кабельный удар» . Инструменты для подмастерьев . Инструменты подмастерья. Архивировано из оригинала 20 июня 2015 года . Проверено 20 июня 2015 г.

[19] «Стоимость и преимущества изоляции бетонных опалубок для жилищного строительства | ПОЛЬЗОВАТЕЛЬ HUD» .

[20] «Главная | Свяжитесь с нами» . Архивировано из оригинала 1 августа 2010 г. Проверено 18 апреля 2010 г.

[21] «Стоимость бетонного дома — стоимость домов ICF — бетонная сеть» .

[pan16-22] Панушев, с. 16

[23] [«Справочник домовладельца по энергоэффективности, стр. 166»], Джон Криггер и Крис Дорси

[24] [Обозначение Американского общества испытаний и материалов (ASTM): C976]

[25] [«Эффект ICF»] Доступ к ICFA по адресу http://www.forms.org/images/cmsIT/fckeditorfile/ICFA%20Tech%20-%20ICF%20Effect(1).pdf

[26] «Сравнение энергопотребления бетонных домов и домов с деревянным каркасом», RP119 Vanderwerf

[27] Дэн Уитворт (14 ноября 2021 г.). « Я не могу получить долю в капитале за свой экологически чистый дом » . Би-би-си.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

[26]

[27]