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 проблем с обеспечением необходимых прочностных и деформативных характеристик узлов крепления облицовки на наружные стены здания, связанных с массовым применением стеновых блоков из традиционных теплоэффективных ячеистых и легкобетонных блоков плотностью D600 и менее с прочностью не более В0,5–В1,5. Кроме того в многослойных конструкциях, возводимых с 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 долговечными вследствие большей сопротивляемости влагонакоплению. 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 заполнителей не 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 кирпичная облицовка стен получила в странах Европы с 50-х годов XIX века. В СССР лишь в первой половине XX века стали применяться наружные стены, разработанные на 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 кирпичной 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 (кирпичная облицовка) по инструкции: а) с воздушной прослойкой между слоями, б) без воздушной прослойки.

  Технические решения современных 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 эксплуатации многослойных стен с кирпичной облицовкой на основе традиционных легких и ячеистых бетонов с применением эффективных утеплителей их надежность и долговечность не 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 блоков и низкой долговечностью самого утеплителя. Основные недостатки облицовки наружных стен кирпичной кладкой - появление дефектов уже на ранних стадиях эксплуатации (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)
                  
Рис.8 а) конструкция навесной фасадной системы «Интерал» 1- наружная стена, 2- кронштейн, 3-анкерный болт, 4-флажок, 5-вертикальный профиль, 6- облицовочный алюминиевый лист, 7- заклепки вытяжные для крепления облицовочного листа, 8- утеплитель, 9- тарельчатый дюбель, 10- паронитовая прокладка; б) общий вид вентилируемой системы «Диат» на фасаде здания.

  В основе вентилируемых фасадов с вентилируемым зазором (рис. 8) лежит несущий металлический каркас в виде стоечно-ригельной подсистемы, монтируемый на стены или на несущие элементы каркаса здания с помощью кронштейнов, анкерных дюбелей или болтов.С наружной стороны к направляющим каркаса подсистемы устанавливается навесной защитно-декоративный слой из различных декоративных плит и панелей – керамические, металлические или композитные панели и плиты и пр. В плоскости каркаса фасадной системы на наружную поверхность стены закрепляется утеплитель. При этом между утеплителем и наружным экраном остается воздушный зазор порядка 40 - 100мм. Вентилируемые фасады представлены отечественными системами «Интернал» (Техноком),«Мармарок»,«U-KON»,«Волна»,«ALUCOM», «Диат», «Тепломакс» и др.
                                                        а)                                                          б)
 
Рис. 9. а) конструкция фасадной системы с тонким штукатурным слоем «Termokreps» 1 - клеевой состав, 2 - плитный утеплитель (минеральная вата или пенополистирол), 3 - тарельчатый дюбель, 4, 6 - клеевой раствор,                5 - армирующая сетка, 7 - цокольная планка, 8- декоративная штукатурка,              9 – 11 - клеевой раствор;  б) общий вид здания с фасадами, выполненными по «мокрой» технологии.

  Основным преимуществом данной фасадной системы является конструктивное решение, предотвращающее накопление влаги в толще утеплителя в течение года, поддерживая её эффективность на проектном уровне.

  Недостатками системы являются:

  •    возможное попадание атмосферных осадков в толщу утеплителя в отдельных конструкциях на высоте под действием ветрового давления, что снижает эксплуатационные показатели системы;
  •    образование высокого уровня шума, как в вентилируемом зазоре, так и в швах между облицовочными деталями вследствие повышенного ветрового давления в отдельных решениях (при высокой скорости ветра появляются свист, вибрации и дребезг даже у хорошо закрепленных элементов облицовки, и возникает опасность падения деталей фасада);
  •   снижение коэффициента теплотехнической однородности вследствие проходящих сквозь слой утеплителя и крепящихся в материале основной стены стальных кронштейнов (в зависимости от конструкций навесной вентилируемой системы коэффициент теплотехнической однородности r, в результате влияния кронштейнов, анкерных дюбелей и болтов составляет 0,6-0,7 для алюминиевых элементов и 0,8-0,9 для стальных);
  •    отмечается значительное снижение теплозащитных качеств вентилируемых фасадов за счет негативного влияния продольной фильтрации воздуха в минераловатных плитах (до 25-30%), проникающего через швы облицовочных элементов.


  Однако основным недостатком НФС с вентилируемым зазором является необходимость применения стеновых материаловс обеспечением повышенных прочностных и деформативных характеристик, что создает ряд проблем, связанных с массовым применением блоков из традиционного ячеистого бетонаили пенополистиролбетона и подобных материаловплотностью D 600 и менее с прочностью не более В0,5 – В 1,5при монтаже и эксплуатации навесных фасадных систем. Подобные проблемы также актуальны при анкеровке гибких связей, обеспечивающих соединение конструктивных слоев в многослойных наружных стенах с кирпичной облицовкой.

  Технические решения, предусматривающие наружное утепление фасадов с облицовочным штукатурным слоем по технологии «мокрых фасадов» (рис. 9), представлены отечественными и зарубежными системами «ХЕКК-ТИСС», «Драйвит», «Синтеко», «Теплый дом», «Текс-Колор», «Kreisel», «Weber», «Knauf», «Murexin», «Тепломакс», «Бау», «TERMOKREPS». Впервые данный способ был применен в скандинавских странах в 40-е годах и в Германии в 1959 г. фирмой «Drivit».

  Существенным достоинством систем «мокрых фасадов» является практическое отсутствие «мостиков холода», так как для утепления используется приклеиваемый или монтируемый на ПВХ-анкеры теплоизоляционный материал, который впоследствии покрывается армирующей пленкой и тонким штукатурным слоем.
Основным недостатком подобных фасадных систем является низкая долговечность наружного штукатурного слоя вследствие его расположения в плоскости максимального увлажнения (на границе утеплителя с наружным штукатурным слоем). Так как количество циклов замораживания-оттаивания штукатурного слоя, нанесенного на теплоизоляционный слой, значительно превышает по сравнению с тем же слоем, нанесенным, например, на кирпичные или блочные стены, то на 5 - 7 году эксплуатации в штукатурном слое появляются трещины. При этом безремонтный срок эксплуатации наружного штукатурного слоя в 30 лет, указанныйв, относитсяк материалам, нанесенным непосредственно на поверхность стен без наружного утепления, а заявляемые производителями показатели эластичности отделочных материалов для рассматриваемых фасадов справедливы только при положительных значениях температуры.

Поделиться: 
Читайте также:

Заключение о соответствии проектной документации

Строительство или реконструкция объектов ведется под контролем Госстройнадзора (ГСН). Этот контролирующий орган проверяе...

Когда нужны инженерно-геологические изыскания

Инженерно-геологические изыскания позволяют выявить состав и свойства грунта на участке предполагаемого строительства жи...

Обследование технического состояния инженерных систем

Инженерные сети, коммуникации – технически сложные системы, требующие проведения периодической проверки на предмет выявл...

Методы контроля строительных конструкций

Стройматериалы, а также возведенные строительные конструкции, нуждаются в тщательном контроле качества и специальных диа...

Что такое независимая оценка пожарного риска?

Независимая оценка пожарного риска (НОР) - аудит пожарной безопасности – представляет собой один из способов проверить о...

Проектная документация на реконструкцию здания

Реконструкцией сооружений называют особенный тип строительной работы, результат которой – это изменения площади, этажнос...

ИОС в проектной документации

Состав и структура проектной документации, в том числе проектная документация ИОС, регламентируется постановлением п...

Инновации в инженерно-геодезические изыскания

Любое капитальное строительство предусматривает обязательное проведение инженерно-геодезических работ. Речь идет не толь...