CC BY
86
2/2011
ВЕСТНИК _МГСУ
ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ жилых и ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ С ТЕПЛОЭФФЕКТИВНЫМИ НАРУЖНЫМИ СТЕНАМИ В КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН
OPERATING EXPERIENCE OF RESIDENTIAL AND CIVIL BUILDINGS WITH THERMAL EFFICIENT EXTERNAL WALLS IN CLIMATIC CONDITIONS OF BASHKORTOSTAN
А.И. Бедов, B.B. Бабков, A.M. Гайсин, А.И. Габитов A.I.Bedov, V.V.Babkov, A.M.Gaysin, A.I.Gabitov
МГСУ, УГНТУ
На основании опыта проектирования, строительства и эксплуатации рассмотрены проблемы и недостатки некоторых технических решений современных тепло-эффективных наружных стен в Республике Башкортостан, возникающие из-за нарушения технологии возведения либо в силу проектных ошибок и применения некачественных строительных материалов.
The problems and shortcomings of some of the engineering solutions of modern thermal efficient external walls in the Republic of Bashkortostan, arising from violations of construction technology or because of design errors and the use of substandard building materials, researched using the experience in the design, construction and operation.
В Республике Башкортостан в последние 10-12 лет реализуется программа освоения в практике проектирования и строительства новых российских (СНиП 23-02-2003, СП 23-101-2004) и региональных (ТСН 23-318-2000 РБ.) нормативов по теплозащите ограждающих конструкций жилых домов и зданий другого назначения.
Как показано в [1], для наружных стен жилых домов потребовались конструкции с уровнем термосопротивления в 3,5 раза выше, чем у монослойных стен в 2,5 кирпича или в виде монослойной керамзитобетонной стеновой панели толщиной 400 мм. Это обстоятельство обусловило разработку и реализацию принципиально новых по отношению к предыдущему 50-летнему опыту строительства в бывшем СССР конструктивных решений ограждающих конструкций.
В Уфе и Республике Башкортостан сегодня применяется 6 основных конструктивных решений теплоэффективных наружных стен, которые достаточно зарекомендовали себя и, судя по всему, сохранят свои позиции в ближайшие годы:
1 Трёхслойная стена на основе штучных стеновых материалов (традиционного кирпича, вибропрессованных бетонных блоков) со средним слоем из эффективных утеплителей. В качестве теплоизоляции используется пенополистирол, минераловат-
ная и стекловолоконная теплоизоляция. Внутренний и наружный слои в этом решении связаны гибкими связями (противокоррозионнозащищённая стальная проволока, ба-зальтопластиковые, стеклопластиковые связи). В трёхслойной стене предусмотрена воздушная прослойка между облицовкой и утеплителем, обеспечивающая вентиляционную функцию. Этот вариант стены хорошо освоен ОАО КПД. Этой организацией в Уфе и Башкортостане с применением, главным образом, бессеровских блоков возведены десятки жилых домов и гражданских зданий другого назначения до 16 этажей.
По результатам обследования эксплуатируемых зданий с данным конструктивным решением наружных стен можно выделить следующие достаточно часто встречающиеся дефекты: температурно-усадочное растрескивание, подтеки и высолы в зоне незащищенных от коррозии металлических опорных столиков под облицовку и гибких связей.
По этому варианту наружных стен кафедрой «Строительные конструкции» УГНТУ и БашНИИстроем выпущено несколько нормативных документов, в т.ч. ТСН на расчёт и проектирование, Рекомендации по технологии возведения и несколько альбомов технических решений, подготовлен к изданию альбом опорных конструкций в железобетоне под многоэтажные облицовки.
2 Наружная трёхслойная стена в составе панельной серии 121 у
Включает внутренний несущий слой в виде панели из тяжёлого бетона, установ-ливаемый на консольный перфорированный столик из железобетона, слой теплоизоляции и облицовочный слой в V кирпича или в виде вибропрессованного бетонного блока, монтируемые на том же опорном столике. Облицовочный и внутренний слои связаны между собой гибкими связями. Другое решение облицовки - панель толщиной 100 мм. Конструкция в целом дееспособная и себя оправдывает. Она позволила сегодня сохранить в Уфе крупнопанельное домостроение в объеме около 100 тыс. м2 в год.
Этот тип стены, по сравнению с конструкцией теплоэффективной стены на основе штучных стеновых материалов, имеет ряд достоинств и недостатков. К достоинствам можно отнести сокращение на 10-20% трудоемкости и продолжительности монтажа стен, что, в свою очередь, обусловливает снижение себестоимости работ по возведению панельных стен на 5-15% при условии надлежащего качества монтажа с использованием качественных материалов (утеплители, гибкие связи, закладные детали и др.). Недостатком панельной серии 121у является относительно низкая безотказность опорного столика, выполняемого в виде рамки из конструкционного керамзитобетона, что предопределяет эксплуатационную надежность панельных домов указанной серии на протяжении не ниже 20-30 лет по всей совокупности элементов стены. По результатам обследований эксплуатируемых зданий можно сделать вывод, что основными причинами снижения надежности панельных стен являются недостатки проектных решений и недостаточное качество строительно-монтажных работ.
3 Трёхслойная стена по системе «Вентилируемый фасад»
В Уфе реализуется в двух вариантах - по системам «Марморок» и «Краспан». Конструкция хорошо сочетается с монолитным каркасом и включает внутренний слой в любом конструкционном материале (в сочетании с каркасом - стена-заполнение), систему навесок в оцинкованном металле, теплоизоляционный слой и облицовочный экран, отнесённый наружу на толщину воздушной прослойки.
Достоинства системы - всесезонность строительства, т. к. отсутствуют мокрые процессы; высокая ремонтопригодность (легко демонтировать несколько листов про-
ВЕСТНИК
_2/20ГТ_МГСУ
блемной площади наружных стен, устранить дефекты и поставить экран на место); эффективное и быстрое устранение влаги любого происхождения за счёт интенсивной циркуляции воздуха в воздушной прослойке.
Анализируя опыт проектирования, строительства и эксплуатации зданий недостатками трёхслойной стены по системе «Вентилируемый фасад» являются: относительно высокая стоимость в сравнении с другими системами утепления стен; низкий коэффициент теплотехнической однородности ограждающей конструкции вследствие большого количества мостиков холода в зоне крепления металлофурнитуры к основанию; сложность системы в исполнении, требующей более точного геодезического обеспечения, точности геометрии самого здания и высокого качества элементов металлофурнитуры; высокие требования к физическому состоянию основания (как правило, требуется тщательный подбор анкеров для закрепления металлофурнитуры к основанию); многооперационность процесса монтажа фасадных систем, требующая высокого уровня профессионализма от строителей и усложняет процесс контроля качества выполняемых работ.
4 Фасадная теплоизоляция с оштукатуриванием по сетке
В Уфе сегодня в определенных объемах прижились система «Сэнарджи», отечественная система «ЛАЭС» и наибольшее количество объектов выполнены ООО БНЗС по австрийской системе «Ваишк». За последние 8 лет ООО БНЗС возведено в г. Уфе более 40 зданий различного назначения с утеплением снаружи по системе «Ваишй».
Надёжность системы фасадной теплоизоляции предопределяется работоспособностью фасадных штукатурных слоев в системе - адгезива, крепящего теплоизоляцию на конструкционной основе, базового слоя с втопленной синтетической сеткой, грунтовочного и финишного (отделочного) слоёв.
Следует обратить внимание на такое обстоятельство, что с фасадной теплоизоляцией с оштукатуриванием по сетке плохо совмещаются рельефные детали на фасаде. На горизонтальных площадках таких деталей задерживается вода, талый лёд, снег, что в условиях прямого длительного контакта с водой приводит к повреждениям штукатурки вследствие её постоянного замачивания и размораживания.
Другое важное направление использования систем фасадной теплоизоляции - санация жилых домов старых массовых серий в панельном и кирпичном исполнении постройки 50-80-х годов. Важнейший элемент санации - утепление снаружи, для которого наиболее пригодна как раз фасадная теплоизоляция в силу того, что она не создаёт значительных дополнительных нагрузок.
Начальный опыт фасадной теплоизоляции в сочетании с другими элементами санации имеется в г. Уфе. Модернизирован 5-этажный жилой дом на площади Центрального рынка с утеплением фасадов по системе «Сэнарджи». После 7 лет эксплуатации фасадная штукатурка на этом объекте находится в хорошем состоянии. Выполнено утепление торца панельного 9-этажного жилого дома по ул. Российской, 169. Реализована санация с надстройкой мансардного этажа жилого 5-этажного крупнопанельного дома серии 1-464А по ул. Проспект Октября, 106/3 в районе кинотеатра «Искра» с последующим продолжением проекта на домах 106/2 и 106/4.
Опыт эксплуатации зданий с фасадной теплоизоляцией показал, что основным фактором, определяющим долговечность системы, является стойкость фасадной гидроизоляционной штукатурки. Критерием отказа системы в данном случае является разрушение штукатурного покрытия при сохранении в течение некоторого времени
незащищённым утеплителем своих физико-механических и теплотехнических свойств. Факторами, влияющими на эксплуатационную надёжность и долговечность штукатурного покрытия, являются: деформации штукатурного покрытия, возникающие в условиях его усадки и перепадов температур; накопление влаги в толще стены за годовой период её эксплуатации и её сверхнормативное увлажнение с выпадением конденсата в зимний период; замачивание стены при действии осадков в переходные периоды «зима-весна» и «осень-зима», опасное с точки зрения сочетания значительного увлажнения штукатурного покрытия с циклическим замораживанием-оттаиванием.
5 Стена в несъёмной пенополистирольной опалубке
Применяется в Уфе уже несколько лет. Фирмой ЗАО «ЖилСтройРеконструкция» смонтирован 5-этажный жилой дом по ул. Проспект Октября, 162/1 и несколько девя-ти-десятиэтажных секций жилого дома по ул. Российской. Составы штукатурок по сетке, реализованные на этом доме по рекомендации кафедры «Строительные конструкции» УГНТУ, после 4-х зимних циклов находятся в хорошем состоянии.
Основным элементом, определяющим эксплуатационную надежность данного типа стены, как и для варианта стены с фасадной теплоизоляцией, является гидроизоляционный штукатурный слой.
Этот тип стены по сравнению с вариантом фасадной теплоизоляции, имеет ряд достоинств и недостатков. К достоинствам можно отнести сокращение на 20-35% трудоемкости и продолжительности возведения стен, что, обусловливает низкую себестоимость строительно-монтажных работ. Недостатком стен в несъемной пенополистирольной опалубке является неблагоприятный температурно-влажностный режим эксплуатации в зимний период, связанный с возможностью значительного дополнительного увлажнения конструкционного слоя (железобетона) при образовании конденсата на границе с внутренним слоем пенополистирола, способствующий снижению теплозащиты стены в целом. Данный недостаток может быть устранен оптимизацией геометрии серийного блока.
Представленные выше решения теплоэффективных стен являются многоэлементными конструкциями (до 7 элементов), что снижает их надежность с учетом вероятности отказов из-за воздействия большого количества факторов, оказывающих влияние на их эксплуатационную надежность и долговечность. Работоспособность и долговечность внутреннего несущего слоя таких стен весьма высока и превосходит эти показатели для монослойных стен, так как внутренний слой в течение всего срока эксплуатации объекта находится в режиме положительных температур, материал внутреннего слоя не подвергается поверхностному замачиванию и осушению, циклическому замораживанию и оттаиванию в переходные периоды года. Но в значительно более тяжелых условиях эксплуатируются наружный (облицовочный) и теплоизолирующий слои теплоэффективных стен. Поэтому, указанные многослойные варианты стен могут иметь высокую эксплуатационную надежность в течение нормативного срока службы здания при сочетании нескольких факторов: при условии использования высококачественных материалов (безусадочные долговечные утеплители, обладающие низким водопоглощением, коррозионностойкие гибкие связи и металлические подконструкции, материал в облицовке, обладающий высокой морозостойкостью, долговечные пленочные материалы для водоотводящего фартука-флашинга) и при полном и качественном выполнении всех технологических переделов в процессе возведения стены согласно технологическим регламентам.
ВЕСТНИК
_2/20ГТ_МГСУ
Помимо многослойных конструкций в условиях Республики Башкортостан применяется и наружная монослойная стена, являющаяся приемлемым по долговечности и наиболее дешевым техническим решением.
6 Стена на основе ячеистобетонных блоков
В климатических условиях Республики Башкортостан она показала себя работоспособной в сельских домах на юге республики, возведённых в 80-х годах, когда на ОАО «Сода» действовало опытное производство автоклавных газобетонных блоков на основе твёрдых остатков содового производства. Это самый технологичный вариант наружной теплоэффективной стены и его применение в проектировании и строительстве будут расширяться по мере расширения производства ячеистых бетонов. Ячеи-стобетонные блоки со средней плотностью 400-600 кг/м3 обеспечивают в климатических условиях Башкирии толщину наружной стены в 40-60 см.
Институтом «БашНИИстрой» с участием кафедры «Строительные конструкции» УГНТУ разработан альбом технических решений наружных стен из автоклавных газобетонных блоков, в котором защиту наружной стены от действия деструктивных факторов, описанных в [2], предлагается решать следующими способами:
- в виде облицовки в У полнотелого керамического кирпича, вибропрессованных бетонных блоков толщиной 90 мм (бессеровский блок с 30%-ной пустотностью) (в сочетании с газобетонными блоками у=400 кг/м3);
- в виде усиленной многослойной гидрозащитной штукатурки (базовый штукатурный слой армирован синтетической сеткой) в сочетании с газобетонными блоками у=500 кг/м3;
- в виде умеренной гидрозащитной штукатурки либо гидрофобной пропитки (в сочетании с газобетонными блоками у >600 кг/м3).
Предложенные решения стены-заполнения каркасных зданий толщиной 400 мм с облицовкой как в виде бессеровских блоков, так с фасадной декоративно-защитной системой «Баумит», реализованные в Уфе на нескольких 16-этажных жилых домах, показали свою рациональность по теплозащите, температурно-влажностному режиму помещений и по состоянию внутренней поверхности стен.
Башкортостан сегодня завозит ячеистый бетон из соседних регионов (Самарская, Новосибирская, Свердловская области, Республика Татарстан), имеющих собственное производство автоклавного газобетона на оборудовании фирм «Итонг», «Хебель», «Ферхайн» мощностью от 200 до 300 тыс. м3.
В настоящее время потребности Республики Башкортостан в автоклавном газобетоне при реализации программы возведения жилья 3-3,5 млн. м2 в год составляют:
- по позициям среднеэтажное, коттеджное строительство в пригородах, в сельской местности при условии применения автоклавных газобетонных блоков в наружных стенах на 50% объектах - 500 тыс куб. м. блоков в год;
- по позиции высотного строительства - при условии применения стены заполнения в высотных объектов на основе монолитного каркаса - 300 тыс. куб. м. блоков в год. Таким образом, введенная 30.11.2010 г. в Башкортостане линия по производству
автоклавных ячеистобетонных изделий мощностью 240 тыс. м3 лишь частично восполнит потребность строительного комплекса республики в данном теплоэффектив-ном материале.
Литература
1. Р.Ф. Мамлеев, Р.Ш. Сагитов, Г.С. Колесник и др. Опыт реализации новых российских нормативов по теплозащите ограждающих конструкций зданий в Республике Башкорто-стан//Строительные материалы. 2003. - № 10, с.6-10.
2. Бабков В.В, Кузнецов Д.В., Морозова Е.В. и др. Возможности защиты наружных стен зданий на основе автоклавных газобетонных блоков от увлажнения//Инженерные системы. 2010. № 11, с.14-16.
References
1. Mamleev, R.F., Sagitov, R.Sh., Kolesnik, G.S. Experience of implementation of the new Russian standards for thermal protection of building envelope in the Republic of Bashkortostan//Building materials. 2003. -№10p.6-10.
2. Babkov, V.V., Kuznetsov, D. V., Morozova, E. V. Ability to protect the exterior walls of buildings on the basis of autoclaved aerocrete blocks from moisture // Engineering systems. 2010. № 11, p.14-16.
Ключевые слова: теплоэффективные наружные стены, эксплуатационная надежность, теплоизоляция, облицовочный слой, несущий слой.
Key words: thermal efficient external walls, operational reliability, insulation, facing layer, supporting layer.
Почтовый адрес: г. Москва, Ярославское шоссе 26.
Рецензент: Ищук М.К., к.т.н., зав. лаб. реконструкции уникальных каменных зданий и сооружений ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко ОАО «НИЦ Строительство».
