Эксплуатация многослойных ограждающих конструкций

Первое предложение, использовать в России наружные стены из облегченной кладки, было сделано в 1829 году инженером Герардом. Кладка состояла из внутреннего и наружного кирпичных слоев, пространство между которыми заполнялось засыпным органиче­ским утеплителем. Слои соединялись между собой металлическими скобами, закрепляемыми в просверленные в кирпиче отверстия. Однако большого распространения в то время данная конструкция не получила, из-за недолговечности применяемых материалов[1].

Слоистые кладки – вариант трехслойных кладок:

• несущий или самонесущий слой - кирпич,

- блоки керамзитобетонные,

газобетонных и др.;

• средний слой - эффективный утеплитель;

• защитно-декоративная облицовка - кирпич

- другие мелкоштучные материалы.

На Западе наружные многослойные стены впервые начали возводить в Анг­лии в середине XIX века.

После принятия Госстроем России решения, отраженного в нормативных документах[2,3], о поэтапном переходе на ограждающие конструкции, обладающие повышенным сопротивлением теплопередаче, проектировщики стали активно применять многослойные ограждения с использованием эффективного утеплителя и кирпичной облицовки из лицевого пустотелого кирпича. Использование эффективного утеплителя позволяет удовлетворить требования по теплотехническим показателям ограждающих конструкций, а облицовочный кирпич обеспечивает эстетическое восприятие, подчеркивая архитектурную выразительность здания. Имитация кирпичной кладки является средством привлечения потенциальных покупателей.

Однако в последние годы на объектах, возведенных с использованием технологии слоистых кладок, стали происходить обрушения различных по площади фрагментов кирпичной облицовки. Согласно статистическим данным за минувшие пять лет по Москве и Подмосковью было зафиксировано более 420 отказов фасадных систем подобного рода.

По итогам обследования, проводившегося в рамках реализации городской программы ремонта фасадов каркасно-монолитных жилых домов, возведенных по данной технологии, в аварийном состоянии на сегодняшний день находится 36 объектов. Специалисты считают, что в ближайшие 5–6 лет количество «проблемных» домов может резко возрасти. Только в течение 2008 года в столице было зафиксировано 4 случая выпадения кирпича из лицевого слоя[4].

Чтобы предотвратить возможные негативные последствия, обусловленные использованием подобных конструктивных решений при проектировании наружных стен, Минмособлстрой издал распоряжение от 23.05.2008 №18 «О применении трехслойных стеновых ограждающих конструкций ... », запрещающее муниципальным образованиям Московской области, застройщикам, проектным и подрядным организациям применять при проектировании на территории Московской области для зданий и сооружений трехслойные стеновые ограждающие конструкции с внутренним слоем из плитного эффективного утеплителя и лицевым слоем из кирпичной кладки[5].

Основные причины обрушений (носят комплексный характер):

1. недочеты при проектировании;

2. отступления от проекта;

3. применение ненадлежащих материалов;

4. некачественное выполнение строительных работ.

Например, были отмечены[4,6]:

• отсутствие горизонтальных и вертикальных деформационных швов;

• отсутствие связей между наружной кладкой и внутренним слоем;

• неправильная установка утеплителя;

• многочисленные дефекты кладки, обусловленные низким уровнем квалификации каменщиков и сложностью контроля процессов кладки и установки утеплителей;

• проблема с выполнением примыканий наружной и внутренней кладок к железобетонному перекрытию и со свесом наружной кладки с опорного уголка;

• конденсация влаги внутри конструкции: водяной пар, в результате диффузии попадающий в толщу конструкции, может привести к увлажнению утеплителя и снижению его теплозащитных свойств;

• отсутствие конструктивных мероприятий по защите стен от атмосферного увлажнения;

• недостаточное количество крепежных соединений на углах здания и участках стен с проемами;

• использование связей, опорных и крепежных элементов, подверженных коррозии;

• недостаточная анкеровка связей;

• применение блоков с низкой прочностью.

Начиная с 2005 года, проектирование стеновых конструкций стало осуществляться по альбому «Здания с монолитными железобетонными несущими конструкциями. Наружные стены из легкобетонных блоков с облицовкой кирпичом. Технические решения», разработанному ЦНИИЭП жилища совместно с ЦНИИСК им. БА Кучеренко на основе действующих норм[7]. Многослойные ограждения имеют значительные преимущества над однослойными конструкциями, однако недостатки их с присутствием человеческого фактора значительно возрастают.

Преимущества многослойных кладок:

1. сравнительно небольшая толщина и вес;

2. применение обеспечивает высокое сопротивление теплопередаче наружных стен;

3. достигается снижение материалоемкости;

4. огнестойкость (стены с облицовкой из кирпича можно применять в зданиях любой степени огнестойкости);

5. привлекательный внешний вид;

6. простой набор материалов;

7. привычный способ монтажа конструкций;

8. возможность вести строительно-монтажные работы круглый год.

Недостатки:

1. высокая трудоемкость возведения;

2. дефицит квалифицированной рабочей силы;

3. пониженный коэффициент теплотехнической однородности, обусловленный наличием в кирпичной или блочной кладке теплопроводных включений в виде строительных элементов из бетона и других материалов (металлические связи);

4. включения в зонах, где диски перекрытий выходят на контакт с наружным воздухом, обеспечивают теплопотери от стены не менее 20%. В некоторых системах теплопотери через диски перекрытий могут превышать 50%;

5. раздельная деформация слоев: температурные деформации внутреннего железобетонного каркаса и наружной кирпичной кладки будут существенно различаться. Дело в том, что железобетонные конструкции будут всегда работать только при положительных температурах, поскольку весь каркас закрыт средним теплоизоляционным слоем. А лицевой кладке придется работать зимой практически при отрицательной температуре;

6. данные системы обладают ограниченными возможностями для выравнивания фасадов при отступлении от проектных отметок. То есть, если каркас выполнен с отступлением от проектных отметок по вертикали, то выровнять его при помощи кладки очень сложно;

7. большой объем скрытых видов работ;

8. трудность соблюдения в процессе кладки предусмотренных проектом размеров горизонтального шва между верхним рядом кладки и перекрытием;

9. практически неремонтопригодные (даже небольшого объема ремонтно-восстановительных работ потребуется полный демонтаж системы);

10. допуски при возведении железобетонных конструкций не соответствуют требованиям, например, перекрытий, выступает, а часть «утоплена», поэтому опирание облицовки во многих случаях составляет 2-3 см вместо 10-12см по проекту.

Присутствие недостатков приводит к появлению следующих дефектов (рис 1-3)[8].

Рис.3 Горизонтальные трещины в штукатурке по сетке в уровне горизонтального деформационного шва

Применение материалов в данных конструкциях требует особого внимания, так как не вся разновидность представленная на рынке подходит именно для таких фасадов.

Факторы, влияющих на эффективность работы и продолжительность срока службы наружных ограждающих конструкций.

• Ячеистый бетон, применяемый во внутреннем слое многослойных стен, должен быть класса не менее В 1,5 плотностью не меньше 600 кг/м3

• Однако результаты исследований говорят о том, что использование в многослойных кладках ячеистого бетона класса В0,5; В 1 уже становится нормой, а это вещь просто недопустимая, тем более что у него совсем небольшой срок эксплуатации.

• Недопустимость использования некоррозионно-стойких сталей. Через три года от таких связей остается черный след в кладке, коррозия «съедает» все, несмотря на цинковый слой и дополнительное лакокрасочное покрытие.

• Нельзя устанавливать блоки на раствор, поскольку через полторы-две недели в кладке начинаются усадочные процессы, в результате получается, что блоки стоят фактически насухо. Такие блоки положено ставить только на специально разработанные для этих целей клеевые составы.

• Невозможность применение пенополистирола с небольшой объемной массой. Во-первых, он дает достаточно большую усадку в процессе эксплуатации. Во-вторых, это материал весьма непрочный. Он крошится, и при его укладке остаются достаточно большие щели и зазоры между листами, что провоцирует выпадение конденсата на внутренних поверхностях стены. Обеспечить его плотное прилегание к перекрытиям, в угловых зонах или в местах примыкания других конструктивных элементов практически невозможно.

• Распространенный дефект обусловлен попаданием в горизонтальный шов под перекрытием дождевых вод.

• На стадии проектирования закладываются материалы без учета реальных процессов, протекающих в конструкции, и возможности их совместной работы в данной системе.

• Связи, которые сегодня применяются, как правило, не учитывают ни ветровые нагрузки, ни пульсационную составляющую. Каменщик может спокойно взять проволоку из отходов, куски арматуры, которые, например, не могут держать отрывную нагрузку.

Часть строительных экспертов утверждают, что это неремонтопригодные конструкции, и коль скоро их невозможно реанимировать, существует только один выход — полный демонтаж кирпичной облицовки. А часть специалистов предлагают некие конструктивные решения, которые, по их мнению, позволят исправить положение и существенно продлить срок безопасной эксплуатации фасадов[4].

Решения проблем с обрушениями:

1. первую очередь необходимо повышать качество строительства;

2. необходимо в нормативах четко сформулировать требования к конструкциям и материалам стенового ограждения;

3. есть возможность рассматривать работу ограждающей конструкции в виде многослойной кладки по принципу работы навесного фасада. Ведь в этом случае обязательно встал бы вопрос о необходимости расчета сезонного влагонакопления и устройства продухов, обязательному устройству вертикальных деформационных швов, И в то же время решился бы вопрос об устройстве горизонтальных деформационных швов в месте примыкания кладки к междуэтажным перекрытиям;

4. нужно получать определенные действующие документы, за возведением этой системы и ее эксплуатацией должен осуществляться такой же надзор, как и за возведением систем с мокрыми штукатурными слоями, навесными системами и светопрозрачными конструкциями;

5. восстановить выполненный фасад в виде штукатурки по кладке. Можно восстановить штукатурку с применением примитивных мер: разрезкой, устройством деформационных возможны и другие варианты. Например, устройство штукатурной системы наружного утепления;

6. кладки с опиранием на уголок и связями из черного металла необходимо разбирать;

7. кладки с полным опиранием лицевого кирпича на плиту перекрытия можно ремонтировать, если, в результате обследования будет установлен факт наличия и удовлетворительного состояния связей;

8. для домов с трехслойной кладкой и полным опиранием лицевого кирпича на плиту перекрытия можно рекомендовать устройство продухов;

9. где принято решение о разборке наружной облицовкой стены рекомендуется применение навесных фасадных систем с опиранием в торцы междуэтажных перекрытий. Такие системы на сегодняшний день есть, они официально разрешены, прошли процедуру технической оценки пригодности и рекомендованы к применению;

10. на объектах, основанием которых обладает достаточной несущей способностью, можно применять и мокрые системы наружного утепления. Наружный слой кирпича при этом разбирается. Там, где существует возможность лавинообразного обрушения, все стены должны разбираться кроме зон, где есть полное опирание. Как правило, это зоны лоджий и балконов;

11. разработаны специальные ремонтные спиралевидные связи из нержавеющей стали, которые при закреплении в слабонесущих основаниях выполняют сверлящую функцию, то есть могут быть установлены при помощи перкуссионного ударного инструмента[9].

Опыт использования многослойных кладок во всем мире исчисляется не одним десятилетием, но активное внедрение их на российский рынок без учетов особенностей нашей страны, ее климата, отсутствия опыта возведения накладывает свой отпечаток. Слоистые конструкции имеют свои достоинства, которые очень высоко ценятся в нашей политике энергосбережения, и недостатки, которые в большинстве своем устранимы. Прежде всего, это должно достигаться качественно продуманной нормативной базой, квалифицированными кадрами и строгим надзором. Только совместив в едино эти главные составляющие, строители получат ожидаемый всеми результат, ведь проще добиться качественного возведения здания, чем искать эффективные способы аварийного ремонта.

Литература:

1. Кардо-Сысоев. Практика строительного дела//Госстройиздат, 1932 г., C. 398

2. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий. – М.: Госстрой России, 2004

3. СП 23-101-2000. Проектирование тепловой защиты зданий. - М.: Госстрой России, 2001

4. Кузнецова Г.. Слоистые кладки в каркасно-монолитном домостроении// Технологии строительства, 2009,№1. С.6-22

5. Распоряжение Минмособлстроя от 23.05.2008 № 18 «О применении трехслойных стеновых ограждающих конструкций с внутренним слоем из плитного эффективного утеплителя и лицевым слоем из кирпичной кладки при строительстве гражданских зданий на территории Московской области»

6. Ищук М.К. Российский опыт возведения наружных стен с лицевым слоем из кирпичной кладки //Технологии строительства, 2009,№2. С.28-37

7. Здания с монолитными железобетонными не­сущими конструкциями. Наружные стены из легкобетонных блоков с облицовкой кирпи­чом. Технические решения. ЦНИИЭП жилища, 2005 г.

8. Ищук М.К. Дефекты наружных стен из многослойной кладки//Итеграл. 2001.№1. С. 20-22.

9. Павлова М.О., Моськина О.Ю., Пыхяла Я.Э.. Современные исследования и разработки способов ремонта, реконструкции, реставрации и мониторинга каменных конструкций в России и Европе// Технологии строительства, 2009,№3