Ассоциация РООР Союз стройиндустрии Свердловской области
Союз предприятий строительной индустрии Свердловской области создан в 1999 году при поддержке Министерства строительства и архитектуры Свердловской области.
25 лет Союз способствует активному развитию строительной стройиндустрии области.
Ru En

Фасады тонкие, но стойкие...

ФАСАДЫ ТОНКИЕ, НО СТОЙКИЕ...

ИССЛЕДОВАНИЯ СТОЙКОСТИ ФАСАДНЫХ СИСТЕМ НАРУЖНОГО УТЕПЛЕНИЯ С ТОНКИМ ШТУКАТУРНЫМ СЛОЕМ К ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНЫМ ВОЗДЕИСТВИЯМ

Игорь БЕССОНОВ, кандидат технических наук

В последние годы при строительстве новых и реконструкции существующих зданий различного назначения активно используются фасадные системы наружного утепления «мокрого» типа с тонким штукатурным слоем. В качестве утепляющего слоя в таких системах используются современные эффективные теплоизоляционные материалы с низкой теплопроводностью. При этом в нормативной документации на сегодняшний день отсутствуют данные по долговечности таких систем и сроков службы до капитального ремонта в климатических условиях России.

В лаборатории НИИСФ проведена научно-исследовательская работа, направленная на изучение изменения свойств многослойной стеновой конструкции, выполненной с теплоизоляцией из различных типов плитных материалов, при температурно-влажностных циклических воздействиях на них. Испытаны фрагменты фасадных систем наружного утепления «мокрого» типа с тонким штукатурным слоем, в качестве теплоизоляционных слоев в которых были представлены четыре вида плитных материалов: пенополистирол блочный, пенополистирол экструзионный, минераловатная плита, пеностекло «НЕОПОРМ».

В процессе исследований оценивалась способность сохранения теплозащитных, а также прочностных свойств конструкции при циклических знакопеременных воздействиях на нее.

Исследования проводили на холодильно-дождевальной установке «Термоизоляция ХДУ-0,2» (свид. пов. N 12674 ФГУ РОСТЕСТ МОСКВА), снабженной поворотной обоймой, в которую устанавливаются исследуемые элементы стеновых конструкций. Методика основана на создании условий искусственно го старения образцов в условиях циклических температyрно-влажностных воздействий с регистрацией изменения физико-технических характеристик исследуемых материалов.

Процесс подготовки фрагментов состоял из устройства кирпичной кладки, приклеивания образцов на основание закрепления образцов полиамидными дюбелями, нанесения штyкатyрного армирующего слоя с утопленной в него стеклотканевой щелочестойкой сеткой, грунтования армированного слоя глубоко проникающей грунтовкой на водной основе, нанесения декоративного покрытия в виде однородношероховатой декоративной штyкатyрки, с последующей герметизацией мест примыкания к соседним фрагментам и обойме климатокамеры. При подготовке фрагментов наружного утепления «мокрого» типа с тонким штyкатурным слоем использована система теплоизоляции, прошедшая необходимый комплекс испытаний и имеющая Техническое свидетельство Росстроя России, с привлечением аттестованных специалистов для ее устройства.

Цикл испытаний состоял из орошения водой поверхности фрагмента, заморажи вания и оттаивания при нагревании. Нагревание поверхности фрагмента конструкции посредством лучистого действия нагревательного прибора моделирует солнечное облучение инфракрасного спектра, увлажнение моделирует атмосферные осадки, а замораживание - воздействие отрицательных температур. Длительность и интенсивность воздействия температур и влаги подобрана таким образом, чтобы экспериментальное воздействие соответствовало либо было более жестким, нежели реальные атмосферные воздействия на поверхность фасадов в средней полосе России.

По результатам обработки многолетних метеорологических данных обсерватории мгу, лаборатории «НИИМосстрой» и лаборатории НИИСФ, проведенных проф. К. Ф. Фокиным, проф. В. Р. Хлевчуком, количество обобщенных циклов заморозок-оттепель для климатических условий г. Москвы в среднем равно 14.

При этом оттепель оценивалась как повышение температуры до +1, продолжительностью не менее 12 часов, а заморозок - понижение температуры ниже -3, продолжительностью не менее 12 часов, что обуславливает промерзание и оттаивание наружной поверхности фасадной системы на 20 - 25 мм. Таким образом, проведено 700 циклов попеременного замораживания-оттаивания, что соответствует 50 условным годам эксплуатации.

В ходе эксперимента оценивалось изменение внешнего вида и физико-технических качеств фрагментов конструкций с использованием приборов неразрушающего метода контроля. Текущая оценка осуществлял ась визуально (с фиксацией цифровым фотоаппаратом), а также с использованием контактного термометра ТК-50.05, влагомера ВСКМ-12У, измерителя прочности материалов ОНИКС-2.З [1] и экспресс-измерителя теплопроводности ИВТП-12.

При подготовке фрагментов после полного затвердевания декоративного слоя на поверхности штукатурки в зоне одного из образцов каждого фрагмента произвели разрез с переменным углублением от декоративного покрытия до плиты утеплителя в виде линии и выборку в виде треугольника до плиты утеплителя, Т.е. были устроены так называемые «искусственная трещина и скол». Состояние «искусственных дефектов» на образцах всех четырех фрагментов, а также прилегающих зон вполне удовлетворительны. Развития трещин в зоне искусственно смоделированных сколов штукатурного слоя на исследуемых фрагментах в течение 700 циклов испытаний не произошло.

Искусственные дефекты не явились центром разрушения.

По завершении циклов воздействий определены показатели влажности и теплопроводности теплоизоляционных слоев фрагментов конструкции и проведен сравнительный анализ изменения свойств материалов по отношению к контрольным образцам.

Основные характеристики фрагментов фасадных систем с различными видами теплоизоляции по исследуемым параметрам представлены в таблице 1.

Изменение теплопроводности в сухом состоянии по отношению к контрольным образцам составило для экструзионного пенополистирола - 2,6%, блочного пенополистирола - 2,6%, минераловатных плит - 4,5%, пеностекла «НЕОПОРМ» - 1,8%.

Приращение теплопроводности на 1% влажности по объему составило для:

- экструзионного пенополистирола - 0,0075 Вт/(моС%),

- блочного пенополистирола - 0,018 Вт/(моС%),

- минераловатных плит - 0,011 Вт/(моС%),

- пеностекла «НЕОПОРМ» - 0.0038 Вт/(моС%).

Увеличение теплопроводности образца ~2 (незакрепленного дюбелем, покрытого декоративно-защитной штукатуркой) каждого из фрагментов через 700 циклов (снижение теплозащиты) составило соответственно для:

- экструзионного пенополистирола - 31%,

- блочного пенополистирола - 51%,

- минераловатных плит - 443%,

- пеностекла «НЕОПОРМ» - 37%.

Поверхностная прочность на 700 циклов для фрагментов с теплоизоляцией:

- из экструзионного пенополистирола - декоративнозащитный слой разрушен на 40%, данных нет;

- блочного пенополистирола - 1,0 МПа;

- минераловатных плит - штукатурка «бухтит», данных нет;

- пеностекла «Н ЕОПОРМ» - 3,1 МПа.

После 700 циклов фрагмент с пеностеклом «НЕОПОРМ» обладает наилучшей адгезией штукатурки с утеплителем. Система (декоративное покрытие - наружный армированный слой - стеклотканевая армирующая сетка - армированный слой - поверхность утеплителя) сохранилась единой, не расслоившись. Образцы дюбельной техники, установленной на испытуемых образцах, а также герметизирующий состав, используемый для герметизации соединений, сохранились в хорошем состоянии и не были подвергнуты каким-либо значительным разрушениям.

Условия про ведения эксперимента не позволяли учитывать масштабные факторы (площадь стены с наружным утеплением), ориентацию стен по сторонам света, влияние ультрафиолетового облучения на органические утеплители, ветровую нагрузку, возможные подвижки фундамента, осадку здания с наружным утеплением и другие натурные явления, снижающие срок службы фасадной системы до капитального ремонта. Обоснование коэффициентов, учитывающих перечисленные факторы, не входит в рамки данной работы, это предстоит сделать в дальнейшем при подготовке Рекомендаций по использованию систем наружного утепления. Однако в итоговой таблице 2 представляется целесообразным внесение корректировки прогнозируемых сроков эксплуатации исследуемых фасадных систем с учетом вышеназванных натурных факторов.

Необходимо отметить, что в настоящее время, ведутся интенсивные поиски решения оптимального сочетания свойств экструзионного пенополистирола и тонких штукатурных слоев на особых сухих смесях; усилия направлены на повышение адгезии и приближения коэффициентов термического расширения слоев системы.

Как показали экспериментальные исследования, состояние щелочестойкой стеклосетки (в части сохранения ее основных функциональных качеств) при прочих равных условиях зависит от вида теплоизоляционного материала, применяемого в системе. В системах с полимерными теплоизоляционными материалами армирующая сетка быстрее теряет свои прочностные свойства по отношению к системам с минеральными утеплителями.

Производителям армирующих стеклосеток необходимо продолжать поиски в области составов стеклянных нитей, полимерных пропиток и т.д., вводить дополнительные требования к физико-техническим параметрам готовых сеток. Вероятно, следует рекомендовать для систем наружного утепления разными видами утеплителя различные виды сеток и отразить их в рекомендациях по их применению.

В лаборатории теплофизических характеристик и долговечности строительных материалов и конструкций НИИСФ РААСН продолжаются работы по комплексным исследованиям эксплуатационных свойств фасадных систем наружного утепления с тонким штукатурным слоем, включая нaтypные обследования. Полный объем данных по физико-техническим характеристикам каждого из слоев конструкции позволит более точно оценивать наиболее оптимальное их сочетание, а также прогнозировать сроки службы фасадных систем «мокрого» типа в климатических условиях России.Основные характеристики фрагментов фасадных систем с различными видами теплоизоляции по исследуемым параметрам.

Табл.1

Фрагменты фасадной системы с теплоизоляцией из плит

Внешний вид

Поверхностная прочность

на 700 циклов, МПа

Экструзионный пенополистирол

После 300 цикла – появление и развитие трещин по штукатурке. После 400 цикла разрушение декоративного слоя, обсыпание штукатурки.

Нет данных.

Разрушение штукатурки.

Блочный пенополистирол

После 100 цикла отмечено появление зон вышелушевания отделочного слоя, далее развитие видимых дефектов нет.

1,0

Минераловатная плита

После 500 цикла отслоение декоративного слоя до грунтовки.

Нет данных.

Штукатурка «бухтит».

Пеностекло «Неопорм»

После 75 цикла –появление звезднообразных трещины (3-4 см) в зоне дюбеля, дальнейшего развития видимых дефектов нет.

3,1

Фрагменты фасадной системы с теплоизоляцией из плит

Влажность штукатурного слоя на 700 циклов,% масс

Состояние наружной штукатурки

Экструзионный пенополистирол

11

Расслоение декоративного и приклеивающего слоев. Сетка легко рвется

Блочный пенополистирол

15

Расслоение декоративного и приклеивающего слоев. Сетка легко рвется

Минераловатная плита

25

Расслоение декоративного и приклеивающего слоев по сетке. Сетка сохранила прочностные качества.

Пеностекло «Неопорм»

12

Декоративный слой, наружный штукатурный слой, полимерная армирующая сетка и приклеивающий слой сохранились, представляют собой единую систему. Расслоений нет.

Фрагменты фасадной системы с теплоизоляцией из плит

Увеличение теплопроводности обр. №2 через 700 циклов (снижение теплозащиты), %

Изменение теплопроводности в сухом состоянии по отношению к контрольным образцам, %

Экструзионный пенополистирол

31

2,6

Блочный пенополистирол

51

2,6

Минераловатная плита

443

4,5

Пеностекло «Неопорм»

37

1,8

Фрагменты фасадной системы с теплоизоляцией из плит

Изменение теплопроводности в сухом состоянии по отношению к контрольным образцам,%

Приращение теплопроводности на 1% влажности по об., Вт(моС%)

Экструзионный пенополистирол

2,6

0,0075

Блочный пенополистирол

2,6

0,018

Минераловатная плита

4,5

0,011

Пеностекло «Неопорм»

1,8

0,0038

Табл.2

Результаты эксперементальных определений и прогнозируемый срок службы фасадных систем «мокрого» типа с различными видами теплоизоляционных материалов (на основании обработки метеорологических данных

Материал теплоизоляционного слоя фасадной системы

Состояние защитно-декоративной штукатурки

Снижение тепозащитных качеств фасадной системы после 700 циклов, %

Ориентировочный срок службы до кап.ремонта с учетом влияния натуральных факторов, условны годы

Экструзионный пенополистирол

Разрушилась после 400 циклов

(штукатурка осыпалась)

10

Блочный пенополистирол

Сохранилась после 700 циклов. Расслоение декоративного и приклеивающего слоев. Сетка сгнила.

51

20

Минераловатная плита

Разрушилась после 500 циклов. Сетка легко отделяется от приклеивающего слоя.

(штукатурка отслоилась)

15

Пеностекло «Неопорм»

Сохранилась после 700 циклов. Декоративный слой, наружный штукатурный слой, полимерная армирующая сетка и приклеивающий слой сохранились, представляют собой единую систему. Расслоений нет.

37

Более 40. Для уточнения требуется продолжение эксперементального определения

События