CC BY
13УДК 69.059.4
ПРОБЛЕМЫ ТРЕХСЛОЙНОЙ КИРПИЧНОЙ КЛАДКИ
Кулешов И.В., старший преподаватель кафедры технологии строительного производства, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: tsppost@mail.ru
Ермолаев Д.А., студент группы 15ССтр(бп)11ГС-1, Оренбургский государственный
университет, Оренбург
e-mail: ermolaev_120897@mail.ru
Борисов Д.В., студент группы 15Стр(бп)ПГС-1, Оренбургский государственный
университет, Оренбург
e-mail: ermolaev_120897@mail.ru
В статье проанализированы основные проблемы современной многослойной кирпичной кладки. Рассмотрены основные дефекты, причины их возникновения и способы устранения.
Ключевые слова: обследование фасадов, выявление дефектов кирпичной кладки, способы их устранения.
Преимущества недвижимости из кирпича видны невооруженным взглядом и неоспоримы. Все дело в том, что строения из кирпича в подавляющем большинстве случаев значительно превышают те возможности эксплуатации, которые были заложены при проектировании здания. При всём разнообразии новых материалов кирпич как основной стеновой материал стабильно остается «в зоне потребительских предпочтений» еще и ввиду того, что у современного кирпичного дома стены дышат и обеспечивают комфортный микроклимат. Так же, кирпичные дома (по сравнению с панельными) более выразительны с архитектурной точки зрения, так как строительство из кирпича позволяет воплотить в жизнь многие замыслы архитекторов и дома уже не представляют собой типовую «коробку». В сравнении с новыми методами ускоренного строительства домов, проверенная временем кирпичная кладка способна хранить обаяние кропотливого ручного труда. Комплекс этих качеств кирпичных домов наряду с долговечностью гарантируют им дальнейший рост популярности и ликвидности.
После принятия Госстроем России в 1995 г. решения о переходе на ограждающие конструкции, обладающие повышенным сопротивлением теплопередаче, проектировщики вынуждены были искать наиболее экономичные варианты наружных стен. Введение современных требований к теплозащите, привело к увеличению расчетной толщины однослойных кирпичных стен до 1,5-2,0 м, что стало равносильно запрету строительства зданий с однослойными кирпичными, а также легкобетонными и деревянными стенами, не один век массово возводившихся в России.
Преимуществ кирпича, как строительного материала достаточно много. Однако, существуют и недостатки возведения многоэтажных домов из кирпича. Один из них -высокая стоимость возведения домов. Она складывается из высокой стоимости кирпича и высокой оплаты за труд при возведении дома из кирпича. К тому же сама по себе кирпичная стена приемлемой толщины уже не в состоянии обеспечить выполнение современных требований по сопротивлению теплопередаче.
Самый главный недостаток - это низкая скорость строительных работ. Количество кирпичей, которые необходимо уложить вручную при строительстве многоэтажного дома из кирпича - огромная цифра. Кроме того в северных районах нашей страны в зимнее время вообще приходится останавливать стройку до весны.
При возведении дома из кирпича приходится делать фундамент с высокой несущей способностью. Многоэтажные кирпичные дома имеют большой вес, в сравнении с панельным домостроением. Поэтому фундаменты для кирпичных домов получаются очень массивными и дорогостоящими.
В отсутствии нормативно утвержденных конструкций стен проектировщики нашли выход, освоив применение многослойных ограждающих конструкций, имевших ранее преимущественное распространение за рубежом. В них из многощелевого керамического кирпича выполняется только внешний слой (со стороны улицы) толщиной в 1/2 кирпича и марки не ниже М100 на цементно-песчаном растворе марки М50-М100 с вогнутой расшивкой швов (кладка в пустошовку); внутренний слой (со стороны помещения) представляет собой кладку из кирпича, ячеисто-бетонных, полистиролбетонных или пескобетонных блоков на цементно-песчаном растворе, либо с использованием клеевых составов, на отдельных участках из щелевого керамического кирпича, или что-то другое, в зависимости от конкретного проекта, а так же эффективный утеплитель, использующийся в качестве среднего слоя.
Широкое применение наружных стен данного типа обусловлено повышением требований к термическому сопротивлению ограждающих конструкций в соответствии с СП 50.13330.2012 (Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003) «Тепловая защита зданий», сравнительно низкой стоимостью квадратного метра ограждающих конструкций такого типа, небольшой толщиной и соответственно весом конструкции, а также соображениями эстетического характера - желанием имитировать внешний облик кирпичного здания.
В скором, после нескольких лет эксплуатации многоэтажных многослойных фасадов с внешней оболочкой из пустотелого облицовочного керамического кирпича, обнаружились неприятные, даже опасные последствия. При выборе данной конструкции стены не принималось во внимание, что условия эксплуатации наружных стен в России во многом отличаются от условий в странах Евросоюза, где распространены многослойные стены. Основное отличие заключается в более холодных и продолжительных зимах. Это требует применения более толстых слоев утеплителя а, следовательно, значительно большего расстояния между внутренними и наружными слоями кладки. Отличается также качество кладочных материалов, гибких связей, качество производства работ. Никто не исследовал долговечность в различных климатических условиях России ни минераловатных и пенополистирольных утеплителей, ни конструкции стен в целом. При этом хорошо известно, что продолжительность эксплуатации одного и того же материала, использованного в разных конструкциях и в разных условиях неодинакова. Поэтому долговечность материалов оценивается применительно к конструкциям и технологическим режимам. Не был оценен срок эффективной эксплуатации внедряемых материалов, технологий и конструкций, не был дан ответ на вопрос, превышает ли он период их окупаемости. Очевидно, что количество затрачиваемой потребителями энергии будет уменьшаться, но насколько это будет выгодно потребителю, просчитано не было.
Проектные решения не были обоснованы не только экспериментальными исследованиями, но и даже расчетами стеновых конструкций в пространственной постановке с учетом температурных воздействий и оценкой критериев прочности материалов при сложном напряженном состоянии.
Вследствие отсутствия экспериментальных исследований, достаточного опыта проектирования и возведения облегченных стен при строительстве многих зданий были допущены и, к сожалению, продолжают допускаться серьезные ошибки. На многих объектах, возведенных с использованием технологии слоистых кладок с облицовкой кирпичом, буквально через 3-5 лет начали массово проявляться дефекты и повреждения: вертикальные трещины в лицевом слое кладки, разрушения кирпичей лицевого слоя в уровне плит перекрытий и даже обрушения участков кирпичной облицовки.
Во многих случаях к возникновению аварийных ситуаций привели ошибки, допущенные на стадии проектирования. В основном же причинами развития деструктивных процессов в наружной части кладки явился комплекс проблем: грубые нарушения технологии устройства стен и перекрытий в сочетании с ошибками проектирования и зачастую с низким качеством строительных материалов.
По результатам проведенных обследований облицовки фасадов, специалистами ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко по Москве и Московской области, более 150 жилых домов и анализа проектных решений наружных стен установлено, что зафиксированные дефекты в наружных стенах имеют идентичный характер практически на всех обследованных объектах.
Произведенными обследованиями установлено, что наиболее характерными нарушениями, связанными с выполнением строительно-монтажных работ в зданиях с многослойными наружными стенами, являются: отсутствие в лицевом слое вертикальных деформационных швов и некорректное решение горизонтальных деформационных швов под опорными поясами (плитами перекрытий или металлическими несущими уголками). Отсутствие деформационных швов может привести к образованию вертикальных и наклонных трещин в кладке лицевого слоя вследствие существенных температурно-влажностных деформаций кладки лицевого слоя, внутреннего слоя из кирпичной или каменной кладки, монолитного железобетона перекрытий, каркаса здания.
Вероятность образования вертикальных трещин может быть снижена путем устройства вертикальных температурно-деформационных швов, а также дополнительного усиления кладки облицовки на углах зданий и в зоне оконных проемов путем установки дополнительных элементов армирования и гибких связей.
В проектных решениях нередко закладывается применение гибких связей, анкеров и закладных деталей из обычной или оцинкованной, т.е. не стойкой к коррозии стали. Исследования, проведенные в этой области отечественными специалистами, и опыт, накопленный зарубежными компаниями, свидетельствует о том, что на фасадах здании следует применять стеклопластиковые или металлические элементы из коррозионно-стойкой стали. Скорость коррозии гибких связей из стальной стержневой арматуры или из стальных арматурных сеток (даже оцинкованных или покрытых слоем алюминия), проходящих через слой минеральной ватой, такова, что буквально через несколько лет эксплуатации они полностью разрушаются. Естественно, что скорость коррозии зависит от влажностного режима слоистой кладки.
В ходе строительства зачастую производится замена проектных гибких связей на более дешевые и менее долговечные. Количество связей может быть установлено существенно меньше требуемого по расчету, а на отдельных участках они могут вообще отсутствовать.
Качество монтажа сборных и устройства монолитных железобетонных конструкций сегодня таково, что смещение от вертикальной плоскости торцов плит разных этажей может существенно превышать предельные нормативные отклонения. Это может приводить к уменьшению или полному отсутствию опирания наружной версты кладки на плиты перекрытий, что ведет за собой обрушение облицовки на фасаде здания.
Отсутствие в проектах требований к форме растворных швов и использование в качестве облицовки пустотелого керамического кирпича, так же немаловажный недостаток, таких конструкций. В процессе кладочных работ строители выполняют кладку с «вогнутыми» швами, что при толщине наружной стенки «широко применяемого типа» пустотелого кирпича 15-17 мм и усадке раствора, приводит к попаданию атмосферной влаги в пустоты кирпича с последующим разрушением перегородок кирпича при переменном замораживании-оттаивании. Необходимо в качестве облицовки использовать полнотелый керамический кирпич или кирпич с технологическими пустотами не более 12-15% и выполнять швы «заподлицо».
Также к ряду неточностей проектных решений можно отнести и облицовку торцов плит перекрытия «пиленым» кирпичом или их оштукатуривание, что при атмосферных воздействиях и сезонных колебаниях температуры (замораживании - оттаивании) приводит к быстрому разрушению кирпича или штукатурки на торцах плит перекрытий.
В проектах не всегда решаются вопросы защиты конструкций парапетов и ограждения лоджий от атмосферной влаги (устройство карнизов, металлических ограждений и отбойников); как правило, отсутствуют проектные решения, предусматривающие крепление навесных элементов на фасадах здания (кондиционеров, телевизионных антенн, наружной рекламы, осветительных приборов) и др.
Все вышеперечисленные причины приводят к возникновению комплекса проблем при эксплуатации здания, и в связи с этим возникает необходимость выполнения ремонтов аварийных фасадов зданий, которые нужно проводить в сжатые сроки по специально разработанным проектам.
Попытки проведения ремонтных работ и устранения дефектов и повреждений в современных многослойных конструкциях зданий показали, что применяемые методы ремонта и восстановления эксплуатационной надежности лицевого кирпичного слоя требуют совершенствования. А именно, поиска оптимального состава мероприятий и набора технических решений, обеспечивающих дальнейшую эксплуатационную надежность фасадов здания. Критерием подбора является целесообразность применения тех или иных технических решений, степень их унификации (взаимозаменяемость) без снижения качества проведения ремонтных работ.
С учетом вышеизложенного могут быть рекомендованы следующие основные принципы проведения работ при ремонте многослойных стен с кирпичной облицовкой.
При проведении выборочного ремонта отдельных участков фасадов в соответствии с ведомостью дефектов необходимо выполнить следующие виды работ:
- замена участков поврежденной кирпичной облицовки на фасадах здания;
- вычинка трещин с перекладкой поврежденных участков облицовки из кирпича;
- усиление облицовки в зоне расположения вертикальных трещин анкерами и гибкими связями из нержавеющей стали;
- для восстановления эксплуатационной надежности облицовки рекомендуется выполнить усиление кирпичной кладки облицовки стен гибкими связями из нержавеющей стали и химическими анкерами, которые следует устанавливать в шахматном порядке с шагом 500 х 500 мм по полю стены. Закрепление облицовки на углах здания и в зоне оконных проемов выполнять с шагом 250 х 250 мм. Усиление кирпичной кладки наружной облицовки фасадов здания должно быть выполнено по всей площади фасадов;
- устройство вертикальных деформационных швов рекомендуется выполнять с применением гибких связей из коррозионно-стойкой стали и химических анкеров. Связи устанавливаются в горизонтальные швы кладки, при этом при помощи соединительных элементов и химического состава осуществляется жесткое закрепление связи с одной стороны и подвижное с другой;
- устройство и ремонт горизонтальных деформационных швов под перекрытиями. Расшивка швов, восстановление теплоизоляционного слоя, укладка упругих прокладок в швах, нанесение нетвердеющей мастики;
- установка дополнительных связей для крепления теплоизоляции;
- наращивание торцов перекрытий;
- замена или ремонт поврежденного или утраченного слоя эффективного утеплителя с использованием инъекционных составов на основе реактопластов (пластические массы, переработка которых в изделиях сопровождается химической реакцией);
- замена поврежденных коррозией гибких связей на связи из коррозионно-стойкой
стали.
Для ремонта больших по площади участков фасадов зданий, например, торцевых стен без оконных проемов, может быть дополнительно рекомендовано:
- устройство защитной облицовки в виде навесной системы с воздушным зазором («вентилируемых» фасадов);
- ремонт кирпичной облицовки при помощи паропроницаемой штукатурки по сетке;
- устройство «мокрых» фасадов с применением дополнительной теплоизоляции ограждающих конструкций. Данный вариант может найти широкое применение при некачественно выполненном утеплении наружных стен здания и отсутствии обрушений облицовки стен.
Так же в 2010 г. специалистами ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко совместно с ОАО «КТБ ЖБ» был разработан Альбом технических решений по ремонту и усилению фасадов зданий с наружными стенами из облегченной кладки, находящихся в процессе эксплуатации, а также строящихся зданий (далее - Альбом).
В Альбом включены технические решения, позволяющие реализовать практически все вышеуказанные мероприятия по восстановлению и обеспечению эксплуатационной надежности фасадов зданий. Альбом разработан на основе анализа результатов обследования зданий, наружные стены которых получили повреждения в первые годы эксплуатации, а также комплекса научно-исследовательских работ, проведенных в институте, включающих расчеты напряженно-деформированного состояния лицевого кирпичного слоя, натурных испытаний узлов крепления ремонтных связей, установленных в различных типах оснований и т. п.
На настоящий момент актуальным вопросом при подготовке проектной документации по ремонту является подбор оптимального состава ремонтных мероприятий, то есть позволяющего сократить объем работ, а соответственно и их стоимость, и сроки проведения, при обязательном обеспечении их надежности. Выбор способа ремонта и методов усиления каменных конструкций - сложная инженерная задача, к решению которой необходимо подходить комплексно, с учетом множества факторов.
В связи с этим обеспечение долговечности фасадов зданий, в том числе с сохранение их архитектурной выразительности, зависит от своевременного выполнения мероприятий:
- по техническому обслуживанию (соблюдению периодичности и состава ремонтных
работ);
- ремонту и усилению поврежденных участков, в том числе устранения дефектов конструкций при их возведении.
Систематизация, анализ причин появления дефектов, выявление типичных дефектов многослойных стен может способствовать предотвращению появления таких дефектов и повышению надежности конструкций.
Используя накопленный опыт, можно было бы избежать многих ошибок и значительно уменьшить затраты на неминуемый ремонт стен такой конструкции. Однако мы предпочитаем учиться на своих ошибках.
Литература
1. Гроздов, В.Т. Дефекты строительных конструкций и их последствия. - М.: Стройиздат, 2007. - С. 32.
2. Добромыслов, А.Н. Диагностика повреждений зданий и инженерных сооружений. -М.: Стройиздат, 2006. - С. 51-53.
3. Кочерженко, В.В. Технология реконструкции зданий и сооружений. - М.: Стройиздат, 2007. - С. 28-29.
4. СНиП П-22-81*. Каменные и армокаменные конструкции/Госстрой России. - М.: ФГУП ЦПП, - 2004. Разработаны Центральным научно-исследовательским институтом строительных конструкций (ЦНИИСК) им. В.А. Кучеренко Госстроя СССР.
