CC BY
61
7/)П11 ВЕСТНИК
J/20!j_мгсу
НАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ ПЛИТ ИЗ МИНЕРАЛЬНОЙ ВАТЫ НЕ ЗАКРЫТЫХ ГИДРО-ВЕТРОЗАЩИТНЫМИ ПЛЕНКАМИ ПРИ ПЕРЕРЫВАХ МОНТАЖА НАВЕСНЫХ ФАСАДНЫХ
СИСТЕМ
RESEARCH OF EXPLOITATION PROPERTIES OF MINERAL WOOL INSULATION SLABS WITHOUT PROTECTION DURING
BREAKING IN CONSTRUCTION OF VENTILATED FACADES
A.A. Капустин A. Kapustin
НИИСФ PAACH
В статье рассмотрены некоторые аспекты работы теплоизоляционных плит в навесных фасадных системах с воздушной прослойкой без дополнительной защиты. Приведены результаты испытаний плит снятых с объектов и дана оценка возможности применения таких плит без дополнительной защиты.
Some aspects of working of thermal insulation slabs for ventilated facades without additional protection layer are examined in this article. The results of tests are shown. There is also given assessment ofpossibilities of using of these slabs without protection.
Введение
Навесные фасадные теплоизоляцинные системы с вентилируемой воздушной прослойкой (НВФ) являются одними из наиболее популярных в России. Такие системы на сегодняшний день активно применяются как при строительстве жилых домов, так и офисно-административных зданий, больниц и т.д. Важнейшим элементом данной системы является теплоизоляционный материал, который обеспечивает достижение требуемых теплотехнических параметров всей ограждающей конструкции. Поэтому важно, чтобы теплотехнические показатели плит сохранялись в течение всего срока службы системы. НВФ. Однако, на сегодняшний день методов испытаний волокнистых теплоизоляционных материалов на долговечность не существует и ответом на это вопрос может быть опыт применения теплоизоляционных материалов в реальных конструкциях и натурные испытания. Как известно, минераловатные теплоизоляционные материалы обладают высокими теплотехническими характеристиками благодаря воздуху, находящемуся в инертном состоянии, заключенному в порах материала, которые составляют около 95 % от объема. В случае, если в процессе эксплуатации будет происходить изменение геометрических размеров плит (например, увеличение толщины) это приведет к изменению объемного веса материала и может оказать влияние на коэффициент теплопроводности. Кроме того на коэффициент теплопроводности оказы-
вает влияние влажность материала, согласно данным приведенным в [1] для всех материалов влияние наличия влаги различно, к примеру, увлажнение кирпича на 1 % повышает коэффициент теплопроводности кладки на 34 % , а такое же повышение влажности для керамзитобетона повышает коэффициент теплопроводности на 8 %.
В России зачастую для дополнительной защиты от атмосферных воздействий обычно применяются специальные полимерные ветро-гидрозащитные мембраны.
Однако необходимость применение полимерных мембран в конструкциях вентилируемых фасадов вызывает много проблем, так как они часто являются причиной серьезных пожаров на строительных площадках во время проведения работ по устройству фасадов и после их завершения, что послужило причиной отказа от них на многих объектах.
В свою очередь, отказ от какой-либо дополнительной защиты может привести к переувлажнению плит и изменению коэффициента теплопроводности плит. В связи с этим был проведен ряд обследований плит находившихся в течение длительного времени без укрытия облицовочным экраном, что может дать возможность оценить способность материала сохранять необходимые параметры в течение длительного срока эксплуатации без применения дополнительной защиты теплоизоляционного слоя в виде ветро-гидрозащитных мембран.
В обследованиях особое внимание уделено геометрическим параметрам плит, которые характеризуют структуру материала и его объемный вес, и влажности плит.
Результаты обследования теплоизоляционных плит
Обследование плит не закрытых облицовочным материалом актуально по той причине, что очень часто на строительных объектах смонтированные плиты могут достаточно длительный период времени находиться в открытом состоянии. Это происходит по разным причинам, связанным с непостоянным финансированием, задержками в поставках облицовки и т.д. Однако в этот период времени плиты подвергаются атмосферным воздействиям, таким как дождь или снег в зависимости от времени года, ветер, воздействие солнечных лучей. Поэтому важно быть уверенным, что за это время физико-механические характеристики плит не снизятся. Кроме того результаты таких наблюдений дают возможность оценивать работу материала в течение длительной эксплуатации в подобных конструкциях, так как условия в которых находятся плиты являются экстремальными для теплоизоляционных плит.
Обследования проводились на плитах снятых с объектов в Москве и Санкт-Петербурге.
Обследование плит Венти Баттс и Лайт Баттс снятых со строящегося здания по адресу Москва, Ленинский проспект, д. 8 корп. 16
Плиты находились в открытом состоянии в течении 9 мес. В этот период плиты были подвержены прямому атмосферному воздействию.
По результатам визуального осмотра установлено, что на поверхности плит отчетливо виден отпечаток от камеры полимеризации, что говорит о сохранности внешнего слоя утеплителя. Однако плиты имеют некоторые дефекты по краям, что, скорее всего, связано с монтажом плит.
В табл. 1 приведены результаты испытаний плит.
Результаты повторных испытаний плит по определению прочности при растяжении перпендикулярно лицевым поверхностям приведены в табл. 2.
7/2011 ВЕСТНИК
_мгсу
Таблица 1
Наименование показателей Методика Лайт Баттс 50 мм Венти Баттс 50 мм
Показатели при испытаниях Норма ТУ Показатели при испытаниях Норма ТУ
Толщина, мм ГОСТР ЕН 823 49 50+4/-2 51 50+4/-2
Влажность, % ГОСТ 17177-94 0,3 5* 0,3 5*
Содержание органических веществ, % ГОСТР 529082008 2,45 <4,0 2,83 <4,5
Сжимаемость, % гост 17177-94 12,8; 8,0 <30 - -
Прочность на растяжение перпендикулярно к лицевым поверхностям, кПа ГОСТР ЕН 1607 - - 2,12** >4,0
* - влажность продукции в условиях эксплуатации Б по данным [5]
** - низкий показатель обусловлен тем, что испытание проводилось на образце с
отверстием от тарельчатого дюбеля, которым плиты были закреплены на фасаде.
_Таблица 2
Наименование показателей Методика испытаний Показатели при испытаниях Норма ТУ
Прочность на растяжение перпендикулярно к лицевым поверхностям, кПа ГОСТРЕН 1607 10,16 >4,0
Обследование плит Венти Баттс Д снятых со строящегося здания в г. Москва Обследование плит на данном объекте проводилось в два этапа: на первый раз было проведено визуальное обследование без испытаний в лаборатории в марте 2009 г.; во второй - визуально обследование и лабораторные испытания в ноябре 2009 г., на тот момент плиты находились без укрытия облицовкой более года.
Плиты Венти Баттс Д были смонтированы частично и некоторые участки не были защищены от атмосферных воздействий. Монтаж теплоизоляции был начат в сентябре
2008 г. и прекращен в ноябре 2008 г., после этого объект был заморожен. Обследование плит с лабораторными испытаниями было проведено 17 ноября
2009 г. На момент обследования 17.11.2009 г. некоторые участки смонтированной теплоизоляции находились под укрытием в виде строительной сетки и облицовки, остальные участки находились под воздействием атмосферных осадков без какого-либо укрытия. Исключения могут составлять лишь участки утепления балконов, которые не выходят на плоскость фасада и имеют защиту в виде козырьков.
Предметом обследования являлись плиты не имеющие защиты от воздействия атмосферных осадков, так как плиты в соответствии с п. 4. 9 Технической Оценки № Т0-2221-08, являющейся приложением к [6] плиты Венти Баттс Д допущены к приме -
нению в навесной фасадной системе с вентилируемым воздушным зазором со следующими условиями:
[... «п. 4. 9. При применении плит в фасадных системах с вентилируемым воздушным зазором промежуток времени между установкой плит и монтажом наружной облицовки не должен превышать 90 дней. В случаях, когда этот промежуток больше, поверхность плит рекомендуется защищать от атмосферных воздействий пленочными материалами с последующим их удалением.» ...]
Отбор образцов производился с трех участков, не имеющих защиту от воздействия атмосферных осадков. Участки № 1 и 2 находятся на восточном фасаде, участок № 3 на западном фасаде со стороны двора.
Обследование включало в себя визуальный осмотр теплоизоляционного слоя и лабораторные испытания.
Результаты обследования
Визуальное обследование теплоизоляционного слоя
По результатам визуального обследования было установлено, что:
- поверхность плит не изменилась, ламельный отпечаток отчетливо виден на всех участках, цвет плит практически не изменился;
- торцы плит: плиты не расслаиваются ни в зоне установки тарельчатого дюбеля, ни в местах, где дюбельное крепление отсутствовало и угловых зонах;
- состояние швов: швы между плитами остались плотными, провисания плит на дюбелях не произошло.
Лабораторные испытания
В процессе проведения лабораторных испытаний определялись следующие показатели: плотность, содержание органических веществ, предел прочности на отрыв (для верхнего слоя), влажность (табл. 3).
Определенные показатели сравнивались с заявленными в Техническом Свидетельстве.
Таблица 3
Наименование показателя Методика определения Нормируемый показатель Участок № 1 Участок № 2 Участок № 3
Влажность, % ГОСТ 17177-94 не более 5* 1 - 0,35 2 - 1,06 3 - 0,43 4 - 0,41 1 - 0.22 2 - 0.20 3 - 0.22 4 - 0.19
Содержание органических веществ, % ГОСТР 52908-2008 не более 4,5 1 - 4,1 2 - 3,1 3 - 3,0 4 - 3,6 1 - 2.4 2 - 2.7 3 - 3.2 4 - 2.5 1 - 3.0 2 - 3.4 3 - 3.4 4 - 3.4
Прочность при растяжении перпендикулярно к лицевым поверхностям, кПа ГОСТ Р ЕН 1607-2008 не менее 4 1 - 3,58** 2 -2,82** -** -**
* - влажность продукции в условиях эксплуатации Б по данным [5]
** - зачастую определение прочностных показателей на образцах снятых с фасада осложнено тем, что невозможно вырезать образец 300x300 мм не поврежденный дюбелем. Этим объясняется либо отсутствие этого показателя, либо его низкий уровень.
7/2011 ВЕСТНИК _^/20|т_мгсу
Обследование плит Венти Баттс Д снятых со строящегося бизнес-центра в Санкт-Петербурге
Монтаж теплоизоляции произведен 19 июля 2006 г. на фасаде здания Бизнес Центра «Стеле» по адресу: Санкт-Петербург, ул. Боровая, д.32/19. Здание отдельно-стоящее восьмиэтажное.
С момента монтажа в течение четырех месяцев теплоизоляция находилась на фасаде в открытой экспликации без какой-либо защиты от атмосферных воздействий. В качестве теплоизоляции применялись плиты теплоизоляционные из минеральной ваты Венти Баттс Д. Общая площадь фасада составляет порядка 4,000 м2, площадь смонтированной теплоизоляции на момент проведения оценки составляет 2300 м2.
Отбор образцов минераловатных плит для проведения контрольных испытаний с целью оценки их пригодности для дальнейшей эксплуатации был произведен по инициативе производителя работ в присутствии представителя производителя продукции. Плиты Венти Баттс Д демонтировались с южного торцевого фасада, на высоте 2-3 метра от земли с угла здания 15 ноября 2006 г.
При визуальном контроле установлено, что по состоянию внешнего вида плиты не претерпели существенных изменений. Дефекты структуры плит, дефекты поверхности, изменение геометрических размеров плит отсутствуют. Цвет материала соответствует первоначальному. В табл. 4 приведены результаты испытаний физико-механических плит и сравнение их с паспортными.
Таблица 4
Показатель Данные паспорта качества Результаты испытаний Нормируемый показатель
Прочность на отрыв слоев, кПа 9,3 5,9 не менее 4
Содержание органических веществ, % 3,4 3,4 не более 4,0
Теплопроводность Вт/(м-К) 0,033 0,035 0,035
Заключение
В процессе работы был проведен ряд обследований плит из каменной ваты, предназначенных для устройства теплоизоляционного слоя в навесной фасадной системе с воздушным зазором. Особое внимание было уделено показателю влажности плит в процессе эксплуатации. Кроме того в одном из случаев был проверен коэффициент теплопроводности в сухом состоянии. Все результаты, полученные в результате лабораторных испытаний, сравнивались с аналогичными показателями из паспорта качества, в тех случаях, когда по закупочным документам удавалось установить точную партию поставленной продукции, или с показателями заявленными производителем в приложении к Техническому Свидетельству. Поэтому небольшие расхождения в показателях возможны в силу того, что теплоизоляционные плиты из каменной ваты не являются абсолютно однородными, поэтому основным критерием являлось не полное соответствие исходных показателей с полученными результатами, а попадание показателей в требуемый диапазон.
По результатам нескольких испытаний можно сделать вывод, что внешний вид и геометрия плит во всех случаях не были нарушены в процессе эксплуатации, даже в случаях, когда допускалось длительное нахождение плит без защиты. Зачастую изменялся лишь цвет плит, так как в результате воздействия солнечных лучей и загрязнения он становился серым, хотя поверхность, обращенная к стене, сохраняла изначальный цвет.
В процессе лабораторных испытаний было определено, что ни в одном из случаев не было зафиксировано существенного содержания влаги в материале. Практически во всех испытаниях количество влаги не превышало 1 % по массе, что существенно ниже показателей предусмотренных для условий А (2 %) и Б (5 %) в [5]. Данный показатель не был превышен даже в случае нахождения теплоизоляции под открытым небом в течение длительного времени при периодческих испытаниях. Пробы влажности производились из средней зоны плиты по толщине, так как верхний слой плит сразу после воздействия воды может намокать на глубину 1-3 мм, однако в вентилируемых конструкциях верхний слой должен осушаться воздухом, движущимся в зазоре.
Суммирование полученных результатов позволяет судить о том, что плиты в процессе своей работы не набирают значительного количества влаги, которая оказывает существенное влияние на коэффициент теплопроводности и соответственно на эффективность работы теплоизоляции. Это же показали испытания, проведенные в НИИСФ, по определению сорбционной влажности плит из каменной ваты производства компании ROCKWOOL по ГОСТ 24816-81, что сорбционное увлажнение плит не превышает 2%. Однако следует также изучить возможное влияние на эксплуатационную влажность плит влаги проходящей через ограждающую конструкцию, поэтому также важно проведение обследований теплоизоляционного слоя на эксплуатируемых зданиях.
Литература
1. Фокин К.Ф. «Строительная теплотехника ограждающих частей здания», Стройиздат, Москва,
1973.
2. ГОСТ 17177-94 «Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Методы испытаний», МНТКС, Москва, 1994.
3. ГОСТ Р ЕН 1607-2008 «Изделия теплоизоляционные применяемы в строительстве. Метод определения прочности при растяжении перпендикулярно к лицевым поверхностям», Стандартин-форм, Москва, 2007.
4. СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», ГОССТРОЙ России, Москва, 2004.
5. СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты здания», ГОССТРОИ России, Москва, 2004.
6. ТС №2221- 08 «Техническое свидетельство на плиты Венти Батгс, Венти Батгс В, Венти Батгс Н, Венти Батгс Д из минеральной ваты на синтетическом связующем», РОССТРОИ, Москва, 2008.
Literature:
1. Fokin K.F. «Thermotechnics of external constructions of a building», Stroyizdat, Moscow, 1973.
2. GOST 17177-94 «Construction thermal insulation materials and products. Test methods», MNTSK, Moscow, 1994.
3. GOST R EN 1607-2008 «Thermal insulating products for building applications. Determination of tensile strength perpendicular to faces», Standartinform, Moscow, 2007.
4. SNiP 23-02-2003 «Building thermal insulation», GOSSTROY of Russia, Moscow, 2004.
5. SP 23-101-2004 «Designing of building thermal insulation», GOSSTROY of Russia, Moscow, 2004.
6. TA №2221-08 «Technical Approval for slabs Venty Batts, Venty Batts V, Venty Batts N, Venty Batts D made from mineral wool with synthetic binder», ROSSTROY, Moscow, 2008.
Ключевые слова: теплоизоляция, минеральная вата, каменная вата. Фасад, влажность, обследование, испытания, вентилируемый
Key words:thermal isulation, mineral wool, stone wool, façade, humidity, examination, tests, ventilated
e-mail:kapustik_a@mail.ru
