Belgorod, Russian Federation
Russian Federation
VAC 05.17.00 Химическая технология
VAC 05.23.00 Строительство и архитектура
UDK 69 Строительство. Строительные материалы. Строительно-монтажные работы
The analysis of the durability of plaster facade systems civil buildings shows that the major errors appear in the first 2-3 years of operation and are most often associated with irregularities in the production process of works on warming of buildings. Also, a large number of defects occurs in the early stages due to improper design and architectural decisions, improper installation of additional external components mounted on an existing system and improper selection of materials of construction of the wall. The results of these studies confirmed that the insulation system with proper execution of works and competent operation have a long maintenance-free service life.
insulation, facade of building, thermal insulation coating defects, inspection of buildings, decorative and reinforcing layer
Системы теплоизоляции наружных стен с использованием штукатурок применяются для зданий различного назначения в новом строительстве и при реконструкции. Они защищают стеновые материалы от климатических воздействий, обеспечивают требуемый тепловлажностный режим, как стеновых материалов, так и внутренних помещений, и имеют высокие звукоизолирующие показатели. Основное достоинство систем теплоизоляции наружных стен с использованием штукатурок – возможность их применения при утеплении фасадов со сложными архитектурными формами и исторических зданий, где необходимо сохранить архитектурный облик штукатурного фасада. Недостаток этих систем – высокие требования к качеству материалов и к погодным условиям при проведении работ. Чтобы обеспечить высокое качество готового фасада, монтаж системы должен проводиться из высококачественных материалов в теплое время года – как правило, при температуре от +5 °С до +20 °С, с исключением прямого воздействия дождя и солнечных лучей [1–2].
Обследования фасадов эксплуатируемых зданий с системами теплоизоляции «мокрого» типа показали, что при соблюдении технологии монтажа, выборе компетентных проектных решений и правильной эксплуатации интервал между ремонтами лакокрасочного покрытия на таких системах существенно превышает интервалы между проведением работ на обычных штукатурных фасадах.
Внешний «отделочный» слой на системах теплоизоляции испытывает значительно меньшие нагрузки, связанные с процессами попеременного «замораживания» материалов, нежели отделочные слои на «просто оштукатуренных» стенах (при всех остальных равных параметрах стен). Однако, несмотря на результаты проведенных исследований, показано, что ошибки, допущенные в процессе монтажа и эксплуатации таких систем, могут привести к возникновению повреждений, которые
значительно влияют на целостность и, соответственно, долговечность не только теплоизоляционного покрытия зданий, но и ограждающих конструкций в целом [3].
Проведенный мониторинг фасадных систем зданий показал, что основные ошибки проявляются в первые 2–3 года эксплуатации и чаще всего связаны с нарушениями, допущенными в процессе производства работ по утеплению зданий. Также, большое количество дефектов возникает на ранних стадиях из-за неправильных проектных и архитектурных решений, неправильной установки дополнительных навесных элементов на существующую смонтированную систему и т. д.
Результаты проведенных исследований подтвердили, что системы теплоизоляции при правильном выполнении работ и грамотной эксплуатации имеют длительный безремонтный срок службы. На таких фасадах необходимо регулярное выполнение косметических и регламентных работ. Во время эксплуатации необходимо внимательно относиться к элементам, от которых зависит работа системы в целом и отдельных ее составных частей (отливы, сливы, навесные конструкции, цокольные части, гидроизоляция и кровельные элементы и т. д.).
На практике не применяются или применяются с нарушением технологических требований грунтовочные материалы, которыми должны обрабатываться высокопористые и загрязненные поверхности стен перед приклеиванием теплоизоляционных плит. Также не производится обязательная обработка поверхностей монолитных железобетонных конструкций. В результате происходит отслаивание массива клея вместе с установленными теплоизоляционными плитами.
Зачастую, даже при применении правильно подобранного грунтовочного материала, не учитываются условия окружающей среды места производства работ. Например, в условиях повышенной запыленности и относительно высокой летней температуры регламент обработки стен должен отличаться от стандартного, что должно быть указано в ППР на фасадные работы.
Зазоры между теплоизоляционными плитами, оставленные без необходимого заполнения материалом утеплителя или заполненные клеевыми составами, герметиками или монтажными пенами и другими неподходящими материалами в достаточно короткий срок приводят к появлениям на поверхности декоративно-защитного слоя разрушений в виде хаотично расположенных трещин с последующим локальным обрушением системы (рисунок 1) [4].
Рис. 1. Дефекты монтажа стеклохолста под штукатурную основу
Зачастую дефекты теплоизоляционного покрытия закладываются при операциях приклеивания теплоизоляционных плит. К таким дефектам можно отнести применение материалов, не предназначенных для систем теплоизоляции; нарушения при приготовлении клеевых материалов; добавление в клеевые составы инородных материалов; неправильное нанесение клеевых масс на различные типы плит и т. д.
Применение материалов, непригодных и не предназначенных для сертифицированных систем, зачастую с целью удешевления или просто по неведению, приводит к серьезным разрушающим последствиям. На практике при обследовании зданий встречались случаи, когда приклеивание проводилось на более дешевые клеевые составы, например, на клеи для керамической плитки для внутренних отделочных работ. Были выявлены случаи применения в качестве клеевых слоев обычных цементно-песчаных составов или известковых штукатурок. Во всех перечисленных случаях во время эксплуатации произошло растрескивание монтажного клеевого слоя с последующим разрушением теплоизоляционного покрытия.
Неконтролируемое нанесение клеевых материалов, когда клеевой слой наносится не по периметру плиты, приводит к тому, что под влиянием температурных колебаний происходит отрыв и коробление краев утеплителя. В свою очередь отсутствие клеевых точек в средней части плиты может привести к вздутию центральной части. Такие деформации легко передаются через теплоизоляционный слой на декоративно-армирующий и приводят к появлению и распространению локальных трещин.
Армированный слой в системах теплоизоляции обеспечивает необходимые механические характеристики, стабильность и прочность внешнего покрытия. Стеклотканевая сетка необходима для армирования этого слоя, снятия и перераспределения напряжений, предотвращения образования трещин, возникающих в результате температурно-влажностных воздействий. Для эффективной работы армирующей сетки по восприятию и перераспределению возникающих нагрузок крайне важна правильная ориентация ее волокон и их соответствующее положение в «толще» клеевого состава армированного слоя. Именно поэтому отсутствие специально ориентированных дополнительных элементов из сетки в угловых зонах проемов в процессе эксплуатации здания неизбежно приводит к образованию трещин в таких местах.
Совершенно очевидно, что материал сеток испытывает повышенные химические воздействия, находясь в цементосодержащем клеевом слое, и должен обладать повышенной щелочестойкостью. Достаточно часто по тем или иным причинам при устройстве «мокрых» фасадов для армирования декоративно-защитного слоя применяются сетки с недостаточной степенью щелочестойкости, либо сетки для внутренней отделки.
В работе исследовались пески местного происхождения с целью изучения их свойств и дальнейшей возможности использования в производстве наружных штукатурных систем.
Для исследований были выбраны природный песок кварцевый Курского пескарьера
(Мк =1,8) и природный песок кварцевый Новотаволжанского месторождения (Мк = 0,8–1,5). Остаток на сите песка кварцевого № 063 до 10 % по массе, содержание в песке зёрен крупностью более 10 мм не превышает 0,5 % по массе, а зёрен крупнее 5 мм – не более 10 % и мельче 0,16 мм – не более 20 % по массе. Содержание в песке пылевидных и глинистых примесей не превышает 5 %, а глины в комках – не более 0,5 %. Насыпная плотность песка в пределах 1350 кг/м3. Песок обладает стойкостью к химическому воздействию щелочей цемента [5].
При геологической разведке Новотаволжанского месторождения были проведены лабораторные исследования свойств добываемого песка: гранулометрического состава, содержания пылевидных и глинистых частиц, модуля крупности и составлен земснаряд. Были проанализированы данные одного из карьеров с площадью более 1000 м2. Отбор и подготовку проб песка для контроля качества проводили в соответствии с требованиями ГОСТ 8735-88. Были отобраны точечные пробы, из которых путем смешивания получали одну объединенную пробу. Отбор точечных проб осуществляли буровой установкой на определённых глубинах залегания песка. По результатам рассева определяли частные и полные остатки на ситах, модуль крупности и содержание зерен менее 0,16 мм. Как показал анализ результатов определения гранулометрического состава и модуля крупности, пески данного месторождения в основном относятся к мелким и очень мелким, согласно классификации ГОСТ 8736-93. Соотношение доли видов песка по предварительной оценке данных, полученных при лабораторных испытаниях 30 скважин (по 6 проб в каждой) представлено на рисунке 2. Для данного карьера характерен в основном очень мелкий песок.
Рис. 2. Соотношение групп песка Новотаволжанского месторождения
Для указанных групп песков были построены кривые рассева. Песок данного вида можно применять для изготовления кладочных, штукатурных растворов для отделочного слоя штукатурки, для производства сухих строительных смесей. Результаты испытаний песка были обработаны статистическими методами. Для каждой группы песка статистическая обработка выполнялась отдельно. Построена гистограмма распределения для модуля крупности песка в испытанных пробах. Результаты статистической обработки мелкого песка Новотаволжанского месторождения приведены на рисунке 3 [5-6].
Рис. 3. Гистограммы распределения содержания зерен крупностью менее 0,16 мм в мелких песках (А)
и распределения содержания пылевидных и глинистых частиц в мелких песках (Б)
По виду гистограмм распределения можно констатировать низкую стабильность качества песка, однако доля проб, выдержавших испытание на соответствие требованиям ГОСТ 8736 для данной группы песка выше и по содержанию зерен менее 0,16 мм, и по содержанию глинистых и пылевидных частиц. Пески, добытые в карьере, нуждаются в промывке перед использованием для снижения содержания глинистых и пылевидных частиц (см. рис. 3), что позволит повысить качество добываемого песка. Для более полной оценки качества песка Новотаволжанского месторождения необходимо провести дополнительные исследования, в том числе по химическому составу, содержанию органических примесей, истинной плотности зерен песка и др. [5].
Таким образом, проведенные исследования показали, что песок данного вида можно применять для изготовления кладочных и штукатурных растворов, а также для производства сухих строительных смесей.
*Работы выполнены в рамках грант №14-41-08006Р_ОФИ_М «Разработка методологии проектирования мелкозернистых фибро-текстиль бетонов на техногенных песках Белгородской области» и в рамках грант № Б-11/12 Программы стратегического развития БГТУ им. В.Г. Шухова на 2012–2016 годы для аспирантов и молодых научно-педагогических работников на тему «Разработка составов для производства и изучение свойств современных теплоэффективных высококачественных стеновых материалов и стеновых конструкций с их применением».
1. Gorlov Yu.P. Tehnologiya teploizolyacionnyh i akusticheskih materialov i izdeliy. M.: Vysshaya shkola, 1989 384 s.
2. Bobrov Yu.L., Ovcharenko E.G., Shoyhet B.M., Peguhova E.Yu. Teploizolyacionnye materialy i konstrukcii: Uchebnik dlya srednih professional'no-tehnicheskih uchebnyh zavedeniy. M.: INFRA-M, 2003. 268 s.
3. Ovcharenko E.G., Artem'ev V.M., Shoyhet B.M., Zholudov B.C. Teplovaya izolyaciya i energosberezhenie // Energosberezhenie, 1999. №2. S.37-42.
4. Shoyhet B.M., Stavrickaya L.V. Effektivnye utepliteli v ograzhdayuschih konstrukciyah zdaniy // Energosberezhenie. 2000. № 3. S.39-42.
5. Denisova Yu.V., Chernositova E.S. Statisticheskiy analiz kachestva peska pri geologicheskoy razvedke novogo mestorozhdeniya // Vestnik BGTU im. V. G. Shuhova. 2012. №3. S. 37-40.
6. Denisova Yu.V. Vybor effektivnogo uteplitelya v konstrukcii navesnyh ventiliruemyh fasadov // Vestnik BGTU im. V.G. Shuhova.2013. №4. S. 26-30.
7. Denisova Yu.V., Tarasenko V.N. Zvukoizolyaciya zhilyh i ofisnyh pomescheniy // Obrazovanie, nauka, proizvodstvo i upravlenie. T. II. Belgorod: Izd-vo BGTU. 2011. S. 15-17.
8. Tarasenko V.N., Solov'eva L.N. Problemy zvukoizolyacii v zhilischnom stroitel'stve // Vestnik BGTU im. V.G. Shuhova. 2013. № 4. S. 48-52.
9. Lesovik R.V., Botsman L.N., Tarasenko V.N. Enhancement of sound insulation of lightweight concrete based on nanostructured granular aggregate // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences/ № 10. 2014. S. 1789-1793.
10. Tarasenko V.N., Degtev I.A. Zvukoizolyaciya ograzhdayuschih konstrukciy // Prioritetnye nauchnye napravleniya: ot teorii k praktike: sb. nauchn. tr. XIV Mezhdunar. nauchno-praktich. konf. Nosibirsk. 2014. S. 143-148.
11. Tarasenko V.N. Proektirovanie shumozaschitnyh sooruzheniy // Naukoemkie tehnologii i innovacii: sb. nauch. tr. Mezhdunar. nauchno-praktich. konf., posvyaschennoy 60-letiyu BGTU im. V.G. Shuhova (XHI nauchnye chteniya). Belgorod: Izd-vo BGTU. 2014. S. 115-117.
12. Onoprienko N.N. Kladochnye rastvory na osnove mineral'nyh vyazhuschih s polimernymi dobavkami // avtoreferat dissertacii na soiskanie uchenoy stepeni kandidata tehnicheskih nauk / Belgorodskiy gosudarstvennyy tehnologicheskiy universitet im. V.G. Shuhova. Belgorod, 2004.
13. Rahimbaev Sh.M., Onoprienko N.N., Degtev I.A. kompozicionnye materialy s dobavkami vodorastvorimyh polimerov // Stroitel'nye materialy. 2004. № 9. S. 57.
14. Rahimbaev Sh.M., Onoprienko N.N. Regulirovanie strukturoobrazovaniya sistem dobavkami polimerov // Beton i zhelezobeton. 2010. № 4. S. 11-14.
15. Suleymanova L.A., Erohina I.A., Suleymanov A.G. Resursosberegayuschie materialy v stroitel'stve // Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Stroitel'stvo. 2007. № 7. S. 113-116.
16. Suleymanova L.A. Energiya svyazi - osnova konstruktivnyh i ekspluatacionnyh harakteristik betonov // Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Stroitel'stvo. 2007. № 9. S. 91-99.
17. Harhardin A.N., Suleymanova L.A., Strokova V.V. Topologicheskie svoystva polidispersnyh smesey i sostavlyayuschih ih frakciy po rezul'tatam sitovogo i lazernogo analizov granulometrii // Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Stroitel'stvo. 2012. № 11-12 (647). S. 114-124.
18. Suleymanova L.A., Lesovik V.S., Glagolev E.S. Vysokaya reakcionnaya aktivnost' nanorazmernoy fazy kremnezema kompozicionnogo vyazhuschego // v sbornike: «Sovremennye stroitel'nye materialy, tehnologii i konstrukcii». Materialy Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferencii, posvyaschennoy 95-letiyu FGBOU VPO «GGNTU im. akad. M.D. Millionschikova». Groznenskiy gosudarstvennyy neftyanoy tehnicheskiy universitet imeni akademika M.D. Millionschikova. 2015. S. 87-93.
