Анализ надежности и долговечности технических решений наружных стен и фасадных систем, применяемых в России
Качественные решения
в строительстве
  • тел: +7 (495) 286-70-01
  • факс: +7 (499) 171-64-10

Анализ надежности и долговечности технических решений наружных стен и фасадных систем, применяемых в России

С развитием монолитного домостроения в России основным и наиболее массовым типом наружных стен стали многослойные с конструкционными слоями из штучных материалов или монолитного железобетона с плитными утеплителями.


 
Рис. 1. Конструктивные решения наружных многослойных стен с различными видами облицовки.Условные обозначения: 1-кладка из блоков, 2-плита перекрытия, 3-термовкладыш, 4-деформационный шов, 5-штукатурка, 6-кирпичная кладка в ½ кирпича, 7-эффективный утеплитель, 8-невентилируемый воздушный зазор, 9-облицовочные панели, 10- воздушный зазор, 11-кронштейн, 12-"Т"- образная направляющая, 13-диффузионная пленка,14-оцинкованная сетка,15-связи, 16-стеклопластиковая сетка.
Опыт эксплуатации значительной части таких конструкций за последние десятилетия показал, что применяемые технические решения и стеновые материалы в сочетании с низким качеством строительного производства не всегда удовлетворяют требованиям по обеспечению прочностных, деформативных и теплозащитных характеристик.
При монтаже и эксплуатации многослойных стен наблюдается ряд проблемс обеспечением необходимых прочностных и деформативных характеристик узлов крепления облицовки к наружным стенам здания, связанных с массовым применением стеновых блоков из традиционных теплоэффективныхячеистых и легкобетонных блоковплотностью D600 и менее с прочностью не более В0,5–В1,5. Кроме того в многослойных конструкциях, возводимыхс применением плитных утеплителей, особую актуальность приобретают вопросы качества теплоизоляции, поскольку именно из-за недостаточной ее долговечности через 20 – 40 лет возникают проблемы необходимости ее замены.
Очевидно, что более долговечными и технологичными являются эффективные однослойные конструкции. В отличие от многослойных стен с применением утеплителей такие конструкции являются более долговечнымивследствие большей сопротивляемостивлагонакоплению. Однако основным препятствием к проектированию таких конструкций является то, что их возведение возможно из бетонов плотностью не более 600 - 700 кг/м3, обладающих необходимыми теплотехническими характеристиками, а применение современных ячеистых бетонов, керамических камней или легких бетонов на основе традиционных заполнителейне всегда обеспечивает требуемые физико-механические свойства наружных стен.
Конструкции наружных многослойных стен с кирпичной облицовкой
Впервые в России конструкция стены из нескольких слоев кирпичной кладки была предложена инженером А.И. Герардом в 1829 году(рис. 2).
 
Рис. 2. Конструкции стен из облегченной кирпичной кладки А.И. Герарда и применявшиеся в них гибкие металлические связи.
Однако наибольшее распространение такие конструкции получили в странах Европыс 50-х годов XIX века. В СССР лишь в первой половине XX века стали применяться наружные стены, разработанныена базе конструкций А.И. Герарда. Связь в таких стенах между внутренним и наружным слоями кладки выполнялась в основном гибкими стальными связями либо с помощью перевязки кирпичом, были предложения выполнять связи из пластин этернита (асбестоцемента), являющегося стойким к коррозии.
Инженером Н.С. Поповым в середине ХХ века в ЦНИПС разработана инструкция по кладке стен из облегченной кирпичной кладки для возведения зданий высотой до 15 м. Стены состояли из наружного и внутреннего слоев толщиной в полкирпича, пространство между которыми заполнялось шлакобетоном или готовыми шлакобетонными вкладышами (рис. 3). Соединение слоев осуществлялась с помощью тычковых рядов кирпича, входящих в бетон через три-пять ложковых рядов кладки в одном сквозном ряду или в шахматном порядке. Общая толщина стен составляла 38-65см. Также известны инструкции по кладке облегченных стен системы Попова-Орлянкина; Попова-Поповой (рис. 3).
 
Рис. 3. Конструкции наружных стен систем Н.С. Попова и Н.И. Орлянкина по инструкциям.
В «Инструкции по проектированию и возведению облегченных стен из кирпича и бетонных камней», разработанной под руководством инженера Семенцова,были представлены новые конструкции стен из колодцевой кладки толщиной 51-56см с вертикальными кирпичными диафрагмами толщиной 12 см (рис. 4 а, б) и 25 см (рис. 3 е), а также стены из кладки с внутренней воздушной прослойкой, в которых внутренний слой кладки толщиной 12 см или 25 см соединялся с наружным слоем толщиной 12 см металлическими гибкими связями или горизонтальными кирпичными диафрагмами (рис.3 д; рис.4 в, г). Кроме кирпичных кладок были широко представлены стены из бетонных камней, как с кирпичной облицовкой, так и без нее (рис.5).
 
Рис.1.1.4. Конструкции стен, представленные в инструкции: а-б) из колодцевой кладки, в) на гибких металлических связях, г) с уширенным швом.
 
Рис. 1.1.5. Конструкции стен из кладки бетонных блоков с облицовкой кирпичом по инструкции: а) с воздушной прослойкой между слоями, б) без воздушной прослойки.
Технические решениясовременных наружных стен с повышенным сопротивлением теплопередачи на основе легких и ячеистых бетонов разрабатывались, в том числе и в ОАО «КТБ ЖБ». Наружные стены представлены, как правило, в виде ненесущих конструкций толщиной 400-750 мм, с поэтажной разрезкой и опиранием на плиты перекрытий (рис. 6, 7).
Однако,как показала практика эксплуатациимногослойных стен с кирпичной облицовкой на основе традиционных легких и ячеистых бетонов с применением эффективных утеплителей их надежность и долговечностьне может быть полностью обеспечена. Это объясняется неоднородностью конструкции в теплофизическом отношении и сложными условиями эксплуатации – наличием внутреннего слоя с повышенной теплозащитой, приводящей к увеличению количества циклов попеременного замораживания-оттаивания в осенне-весенние периоды года, температурными деформациями и напряжениями в конструкционных слоях, низкой прочностью стеновых блокови низкой долговечностью самого утеплителя. Основные недостатки рассматриваемых технических решений наружных стен, приводящие к появлению дефектов уже на ранних стадиях эксплуатации, были определены по результатам натурных обследований. 
 
Рис. 1.1.6. Фрагмент плана наружной стены с указанием типов наружных стен.
                                                  а)                                                                         б)
 
Рис. 7. Конструкции наружных стен многослойных стен с кирпичной облицовкой.
Конструкции наружных с использованием навесных фасадных систем и технологии «мокрых» фасадов
На основе существующих зарубежных аналогов в стране появились навесные фасадные системы с вентилируемым зазором (рис. 8) и фасадные системы, предусматривающие наружное утепление фасадов с облицовочным штукатурным слоем по технологии «мокрых фасадов» (рис. 9).
а)                                                                                          б)