CC BY
63
УДК 699.86
А.А. Яворский, С.А. Киселев
ФГБОУ ВПО «ННГАСУ»
АКТУАЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ФАСАДНЫХ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННО-ОТДЕЛОЧНЫХ СИСТЕМ
Выполнен анализ существующих проблем обеспечения надежности и долговечности фасадных теплоизоляционно-отделочных систем, предложены основные пути их решения.
Ключевые слова: теплоизоляционно-отделочные системы, фасад, надежность качество, адгезия, отказ системы.
Глобальные задачи повышения энергоэффективности экономики России включают масштабный комплекс вопросов энергосбережения в строительстве и ЖКХ. Двадцатилетнее отставание страны от ведущих держав в реальном переходе к энергоэффективной экономике в условиях вступления в ВТО необходимо ликвидировать в кратчайшие сроки. На решение проблемы направлены изменения законодательной нормативной базы РФ, целевые федеральные и региональные программы.
Статья 11 Федерального закона № 261-ФЗ РФ «Об энергосбережении...» законодательно регламентирует требования по обеспечению энергетической эффективности зданий, строений, сооружений. Существенных результатов повышения энергоэффективности эксплуатируемых зданий сложно достигнуть без проведения масштабных работ по утеплению их ограждающих конструкций, так как большинство объектов, построенных до 2000-го года, не соответствуют по показателю сопротивления теплопередаче требованиям современных нормативных документов.
Как показала практика строительства, наиболее эффективным путем повышения термического сопротивления ограждающих конструкций многоэтажных зданий является использование фасадных теплоизоляционно-отделочных систем (ФТОС) штукатурного типа (СШТ) или с вентилируемым воздушным зазором, сокращенно называемых навесные вентилируемые фасады (НВФ), или еще короче — вентфаса-ды. Их появление два десятилетия назад в России позволило создать альтернативу проблемным трехслойным кирпичным стенам, а бесспорные преимущества способствовали стремительному росту объемов применения. Если в 1996 г. в России применяли 8 разных систем штукатурного типа и 6 НВФ, то в настоящий момент на строительном рынке представлено, соответственно, около 40 и 80 ФТОС, имеющих технические свидетельства (ТС) ФГУ ФЦС. Еще несколько десятков ФТОС применяются без наличия ТС, подтверждающего положительный результат их технической оценки и пригодности продукции для применения в строительстве на территории РФ [1].
Применение в стране такого количества различных по материаловедческим и конструкционным решениям систем уже давно требует обязательного наличия высококачественной нормативной документации по их проектированию, возведению, эксплуатации [2], включая процессы мониторинга и ремонта. Однако до настоящего времени для СШТ был подготовлен всего один документ — СП 12-101—98 «Технические правила производства наружной теплоизоляции зданий с тонкой штукатуркой по утеплителю», который давно требовалось актуализировать (доработать) и ввести в статус национального стандарта. Подготовленный Национальным объединением строителей СТО НОСТРОЙ 2.14.7—2011 «Системы фасадные теплоизоляционные композиционные с наружными штукатурными слоями. Правила произ-
78
© Яворский А.А., Киселев С.А., 2012
водства работ. Требования к результатам и система контроля выполненных работ не затрагивают всех аспектов системного обеспечения качества, а главное — носит рекомендательный характер и, в соответствии с законом № 315- ФЗ «О саморегулируемых организациях», могут стать обязательными к применению в отдельных СРО только после принятия такого решения на общем собрании ее членов. Одной из целей принятия Федерального закона № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» является обеспечение их энергетической эффективности. По этой причине все строительные нормы этого направления должны быть включены либо в перечень документов, обязательных к применению для обеспечения требований Федерального закона № 384-ФЗ (утв. Распоряжением Правительства РФ от 21 июня 2010 г. № 1047-р), либо в перечень документов добровольного применения, но решающих аналогичную задачу (утв. приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии № 2079 от 01.06.2010).
Если по системам штукатурного типа имеется упомянутая выше общая рекомендательная документация, то по значительно более сложным системам с вентилируемым воздушным зазором общероссийские нормативы, регламентирующие полный комплекс вопросов их проектирования, монтажа, мониторинга и эксплуатации, отсутствуют. Отсутствие государственных норм значительно усложняет деятельность проектных и строительных организаций, надзорных органов. При необходимости работы с очередной из многих систем, имеющей ТС и, соответственно, альбом технических решений, требуется вникать в конкретные специфические конструкционные и организационно-технологические решения, которые с учетом постоянного совершенствования ФТОС также регулярно изменяются.
Бесспорными положительным моментами появления в начале 1990-х гг. на российском рынке зарубежных ФТОС явилось, во-первых, эффективное конструкционное решение проблем наружной стены, во-вторых, появление примеров системного подхода к обеспечению качества строительной продукции, заложенных в технических документах фирм. Фирма-разработчик конкретной системы, отвечая за ее надежность и безопасность в целом, обязана была комплексно решить все материало-ведческие, конструкционные и организационно-технологические вопросы, включая надежный контроль качества на всех этапах жизненного цикла продукции.
Проведенный авторами публикации анализ технических документов многих отечественных и зарубежных систем показывает разный уровень их качественной проработки. Поэтому так необходим срочный ввод в действие российских норм, которые должны быть подготовлены в результате системной работы специалистов ФГУ ФЦС, ГУП ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, НИИЖБ, НИИ строительной физики, НИТУ МИСиС и многих других организаций.
Для сравнения разных отношений к обеспечению надежности ФТОС приведем в пример Германию (ФРГ), где уже в 1975 г. были изданы «Правила облицовки фасадов с применением специальных оснований и без них». Документ содержал систему требований к различным видам облицовок, решениям каркаса, расчету его элементов, материалам, крепежным элементам, правилам монтажа и т.д. В усовершенствованном (актуализированном) виде перечисленная система требований действует и в настоящее время, создавая надежную правовую техническую основу для работы немецких специалистов.
В нашей стране в результате отсутствия качественной нормативной базы в области ФТОС и ряда других причин итогом является низкое качество значительной части объемов смонтированных НВФ и СШТ, которые требуют ремонта значительно раньше плановых сроков. К основным причинам следует отнести стремление отдельных исполнителей к мелкой экономии путем бессистемного комбинирования материалов и элементов системы, упрощению исполнения наиболее сложных узлов и т. п.
Стоимость исправления возникающих в результате дефектов многократно превосходит выгоду от этих «удешевлений». Причем необходимо особо подчеркнуть, что все эти замены делаются с грубейшим нарушением строительного законодательства. Заложенные в ТС на систему материаловедческие, конструкционные и организационно-технологические решения утверждены в итоге структурой Госстроя (Росстроя) и никто (ни заказчик, ни проектировщик, ни производитель работ, ни разработчик системы) не имеет права внести изменения без соответствующего разрешения утвердившего органа. В практике деятельности авторов статьи был случай, когда на одном из реконструируемых объектов Нижнего Новгорода производителем работ для получения подобного разрешения делался официальный запрос в Госстрой, потребовавший наличия экспертного заключения ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко.
Следующим серьезным фактором, влияющим на качество, является недостаточный профессиональный уровень отдельных проектных и строительных организаций в области ФТОС, требующий узкой специализации фирмы, высокой проектно-техно -логической культуры и производственной дисциплины. В большей степени это относится к системам НВФ, где генпроектировщику здания наиболее правильно взять на субподряд высококвалифицированную фирму по проектированию вентфасада и уже на ранней стадии их работы совместно решить возникающие вопросы с профессиональной монтажной организацией. Еще лучше, если все это сумеет выполнить фирма-разработчик системы или официально представляющая ее организация. Высокая квалификация проектировщиков НВФ обязательна, так как для каждого нового объекта процесс «привязки» НВФ обычно требует выполнения комплекса инженерных расчетов. Имеющиеся случаи копирования на новом объекте предыдущих решений не допустимы. Параметры подконструкции, воздушного зазора, элементов крепления к основанию будут определяться не только исходя из геометрических и теплотехнических параметров здания, но и с учетом местоположения объекта в пространстве, материала стены (бетон, кирпич, и т.д.) и т.п.
Качество, надежность и долговечность ФТОС во многом зависят и от несовершенства базы данных, необходимых для проектирования конструкционных и технологических решений. По этой причине необходимы комплексные лабораторные и натурные исследования, сбор, систематизация и обработка данных мониторинга эксплуатируемых объектов в разных регионах страны, что позволит совершенствовать методики теплотехнических расчетов НВФ с учетом продольной фильтрации воздуха, теплопроводных включений подконструкции, прогнозировать долговечность элементов каркаса на основе уточненных данных по коррозионной стойкости различных сплавов в конкретных агрессивных средах и т.д. [3—6].
Вопрос обеспечения требуемых качества и долговечности ФТОС методически наиболее правильно изучать с использованием методов анализа надежности [7]. Данная работа применительно к фасадным теплоизоляционно-отделочным системам штукатурного типа проводится на кафедре технологии строительного производства ННГАСУ. Общая процедура анализа надежности включала последовательное решение комплекса задач. В их состав, во-первых, входило точное определение исследуемой системы, режимов и условий ее работы, функциональных связей. Далее с учетом функционального назначения, особенностей системы, режимов ее эксплуатации, условий окружающей среды и требований обслуживания были определены цели надежности, виды отказов системы и их критерии. В процессе исследований системы штукатурного типа она была условно разложена на три основные составляющие подсистемы, характеризующиеся своими собственными функциями, требованиями, критериями надежности, механизмами деградации и т.д. Первая подсистема — крепление теплоизоляции к основанию стены, функция которой — обеспечение надежного положения системы в пространстве на протяжении требуемого срока эксплуа-
тации. Так как в абсолютном большинстве СШТ используются клеевое и дюбельное крепления утеплителя к основанию, различные по характеру обеспечения надежности, было произведено их дальнейшее разделение на два отдельных элемента.
Вторая подсистема — теплоизоляционный слой, основная функция которого заключается в обеспечении требуемых параметров сопротивления теплопередаче фасадной системы. Третья подсистема включает наружные армированный и декоративный слои, функции которых в защите теплоизоляции от внешних воздействий и реализации колористических и фактурных замыслов архитектора по созданию эффективного фасадного решения. Конечный список предъявляемых к каждой подсистеме требований включал значительно больше параметров, проранжированных в зависимости от их значимости для обеспечения надежности безотказного функционирования. Были собраны, обобщены и систематизированы данные практически о всех дефектах фасадных систем штукатурного типа. В результате качественного анализа выявлены пути деградации и возможных отказов, исследованы ремонтопригодность и возможность предотвращения дефектов.
Однако переход к следующему этапу исследований — количественному анализу показал отсутствие огромной базы данных, необходимых для получения моделей, позволяющих прогнозировать надежность и долговечность СШТ.
Так, уже при изучении надежности клеевого соединения потребовалось проведение цикла экспериментальных работ по исследованию влияния на сцепление как характеристик основания, так и рецептуры клееящих составов, а также факторов, определяемых технологией производства работ. В качестве материала основания были применены бетон на плотном заполнителе, силикатный и керамический кирпич. В первой серии опытов были стабилизированы водоцементное отношение, условия укладки клеящего состава, а также температурно-влажностные параметры среды при наборе прочности адгезивом. Значение нормального сцепления (^ клеящего состава с материалом основания определялось в возрасте 6, 12, 24 ч, а также 3, 7, 14, 28 и 90 сут. С учетом того, что в реальных построечных условиях фактическая температура и влажность воздуха колеблется в значительном интервале, проведен цикл изысканий по изучению этих факторов на значения исследуемого параметра.
При изучении роли влияния на адгезию материала каменной кладки дополнительно была установлена роль параметров растворного шва. Наиболее интересным явилось выявление значимого влияния различных отечественных и зарубежных смазочных составов, применяемых для смазки опалубки, на сцепление клеевого адгези-ва с поверхностью бетона. Применение в качестве смазки отработанных масел приводило к загрязнению поверхности бетона, изначительному снижению нормального сцепления ^ (рис. 1, 2).
Важным практическим выводом из результатов последней серии исследований является обязательная технологическая необходимость контроля в построечных условиях сцепления клеящих составов с материалами стены, чтобы в случае необходимости выполнить перед началом основных работ дополнительную трудоемкую операцию по подготовке основания. Не менее ответственной операцией является испытание усилий вырыва дюбеля, в случае повышения термического сопротивления ограждающих конструкций реконструируемых зданий, так как в зависимости от материала стен (силикатный или глиняный кирпич, бетон и т.д.), сроков и условий их работы потери прочностных характеристик материала могут составлять до 40 % и более. Для комплексного проведения этих испытаний сотрудниками кафедры разработан мобильный универсальный прибор [8].
ВЕСТНИК
МГСУ.
12/2012
аН, МПа
0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0
0 10 20 30
Время контакта с основанием, сутки
Рис. 1. Влияние различных смазочных составов для опалубок на нормальное сцепление адгезива с поверхностью бетона: 1 — качественные смазочные составы; 2 — отработанные масла
аН, МПа
0 10 20 30 40 50 60
Степень загрязнения основания, %
Рис. 2. Изменение величины нормального сцепления клеящего состава с бетоном от степени загрязнения поверхности отработанными маслами
Таким образом, повышение надежности и долговечности фасадных теплоизоляционно-отделочных систем невозможно обеспечить без решения следующих основных задач:
1) создания качественной нормативной базы, регламентирующей процессы проектирования, монтажа, и эксплуатации ФТОС;
2) эффективной координации работы всех надзорных органов и руководства СРО, направленной на безусловное выполнение основных целей Федерального закона № 384-ФЗ «Технический регламент по безопасности зданий и сооружений»;
3) финансирования масштабного комплекса лабораторных и производственных научных исследований, включая мониторинг находящихся в эксплуатации объектов, с целью получения необходимой базы данных для повышения уровня проектных работ и монтажных работ, прогнозирования долговечности ФТОС в различных усло -виях эксплуатации.
Библиографический список
1. Скороходова Н.Ю., Александрия М.Г. Рынок наружных систем теплоизоляции фасадов // Стройпрофиль. 2011. № 8(94). С. 38—40.
2. Современные фасадные системы / А.И. Менейлюк, В.С. Дорофеев, Л.Э. Лукашенко и др. К. : Освита Украины, 2008. 340 с.
3. Fux V. Thermal simulation of ventilated PV-facades. Doctoral Thesis submitted in partial fulfilment of the requirements for the award of Doctor of Philosophy of Loughborough University / Volker Fux. Loughborough. 2006. 249 p.
4. О надежности и долговечности навесных фасадных систем / В.В. Бабков, Г.С. Колесник, В.А. Долгодворов, Г.Т. Пономаренко // Строительные материалы. 2007. № 7. С. 24—26.
5. Алехин С.В. Навесные фасадные системы. Проблемы, с которыми мы сталкиваемся // Стройпрофиль. 2007. № 5(59) С. 62—63.
6. Скороходова Н.Ю., Александрия М.Г. Российский рынок фасадных систем теплоизоляции: история и перспективы // Стройпрофиль. 2010. № 6(84). С. 37—39.
7. ГОСТ Р 51901.5—2005. Менеджмент риска. Руководство по применению методов анализа надежности.
8. Яворский А.А., Киселев С.А. Обеспечение качества теплоизоляционно-отделочных фасадных систем монолитных объектов // Жилищное строительство. 2009. № 11. С. 32—33.
Поступила в редакцию в октябре 2012 г.
Об авторах: Яворский Андрей Андреевич — кандидат технических наук, профессор кафедры технологии строительного производства, ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет» (ФГБОУ ВПО «ННГАСУ»), Россия, 603950, г. Н. Новгород, ул. Ильинская, д. 65, 8 (831) 430-17-74, [email protected];
Киселев Сергей Александрович — старший преподаватель кафедры технологии строительного производства, ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет» (ФГБОУ ВПО «ННГАСУ»), Россия, 603950, г. Н. Новгород, ул. Ильинская, д. 65, 8 (831) 430-17-74, [email protected].
Для цитирования: Яворский А. А., Киселев С. А. Актуальные задачи обеспечения надежности фасадных теплоизоляционно-отделочных систем // Вестник МГСУ 2012. № 12. С. 78—84.
A.A. Yavorskiy, S.A. Kiselev
RELEVANT OBJECTIVES OF ASSURANCE OF RELIABILITY OF FAÇADE SYSTEMS SERVING THERMAL INSULATION AND FINISHING PURPOSES
The authors consider up-to-date methods of implementation of requirements stipulated by Federal Law no. 261-FZ that encompasses reduction of heat losses through installation of progressive heat-insulation systems, cement plaster system (CPS), and ventilated facades (VF). Unresolved problems of their efficient application caused by the absence of the all-Russian regulatory documents capable of controlling the processes of their installation and maintenance, as well as the projection of their behaviour, are also considered in the article.
The authors argue that professional skills of designers and construction workers responsible for the design and installation of façade systems influence the quality and reliability of design and construction works.
Unavailability of unified solutions or regulations serves as the objective reason for the unavailability of the respective database; therefore, there is an urgent need to perform a set of researches to have the unified database compiled.
The authors use the example of thermal insulation cement plaster systems designated for facades as results of researches into the quantitative analysis of safety systems. Collected and systematized data that cover defects that have proven to be reasons for failures, as well as potential methods of their prevention are also studied. Data on pilot studies of major factors of influence onto reliability of glutinous adhesion of CPS to the base of a wall are provided.
Key words: thermal insulation finishing system, facade, reliability, quality, adhesion, system failure.
BECTHMK
MI"CY_12/2012
References
1. Skorokhodova N.Yu., Aleksandriya M.G. Rynok naruzhnykh sistem teploizolyatsii fasadov [Market of External Systems of Thermal Insulation of Facades]. Stroyprofil' [Building Profile]. 2011, no. 8(94), pp. 38—40.
2. Meneylyuk A.I., Dorofeev V.S., Lukashenko L.E., Moskalenko V.I., Petrovskiy A.F., Sokha V.G. Sovremennye fasadnye sistemy [Modern Façade Systems]. Kiev, Osvita Ukrainy Publ., 2008, 340 p.
3. Fux V. Thermal Simulation of Ventilated PV-facades. Loughborough, Volker Fux, 2006, 249 p.
4. Babkov V.V., Kolesnik G.S., Dolgodvorov V.A., Ponomarenko G.T. O nadezhnosti i dolgovech-nosti navesnykh fasadnykh sistem [On Reliability and Durability of Add-on Facade Systems]. Stroitel'nye materialy [Construction Materials]. 2007, no. 7, pp. 24—26.
5. Alekhin S.V. Navesnye fasadnye sistemy. Problemy, s kotorymi my stalkivaemsya [Add-on Façade Systems. Problems That We Face]. Stroyprofil' [Building Profile]. 2007, no. 5(59), pp. 62—63.
6. Skorokhodova N.Yu., Aleksandriya M.G. Rossiyskiy rynok fasadnykh sistem teploizolyatsii: isto-riya i perspektivy [The Russian Market of Thermal Insulation Facade Systems: History and Prospects]. Stroyprofil' [Building Profile]. 2010, no. 6(84), pp. 37—39.
7. GOST R 51901.5—2005. Menedzhment riska. Rukovodstvo po primeneniyu metodov analiza nadezhnosti. [State Standard of Russia 51901.5—2005. Risk Management. Guide for Application of Methods of Reliability Analysis].
8. Yavorskiy A.A., Kiselev S.A. Obespechenie kachestva teploizolyatsionno-otdelochnykh fasad-nykh sistem monolitnykh ob"ektov [Quality Assurance of Thermal Insulation and Finishing Façade Systems of Site-cast Facilities]. Zhilishchnoe stroitel'stvo [Residential Housing Construction]. 2009, no.11, pp. 32—33.
About the authors: Yavorskiy Andrey Andreevich — Candidate of Technical Sciences, Professor, Department of Building Technology, Nizhniy Novgorod State University of Architecture and Civil Engineering (NNGASU), 65 Il'inskaya St., Nizhniy Novgorod, 603950, Russian Federation; tsp@ nngasu.ru; +7 (831) 430-17-74;
Kiselev Sergey Aleksandrovich — Senior Lecturer, Department of Building Technology, Nizhniy Novgorod State University of Architecture and Civil Engineering (NNGASU), 65 Il'inskaya St., Nizhniy Novgorod, 603950, Russian Federation; [email protected]; +7 (831) 430-17-74.
For citation: Yavorskiy A.A., Kiselev S.A. Aktual'nye zadachi obespecheniya nadezhnosti fasadnykh teploizolyatsionno-otdelochnykh sistem [Relevant Objectives of Assurance of Reliability of Façade Systems Serving Thermal Insulation and Finishing Purposes]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2012, no. 12, pp. 78—84.
