автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Исследование совместной работы строительных материалов в составе современных многослойных теплоэффективных наружных стен зданий

На правах рукописи

Халимов Рамиль Каррамович

ИССЛЕДОВАНИЕ СОВМЕСТНОЙ РАБОТЫ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ В СОСТАВЕ СОВРЕМЕННЫХ МНОГОСЛОЙНЫХ ТЕПЛОЭФФЕКТИВНЫХ НАРУЖНЫХ СТЕН ЗДАНИЙ

Специальность 05 23 05 — «Строительные материалы и изделия»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа-2007

003070489

Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете на кафедре «Строительные конструкции»

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Бабков Вадим Васильевич.

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Коренькова Софья Федоровна;

кандидат технических наук, доцент Анваров Рамнль Андарович.

Ведущая организация

ГУП институт «БашНИИстрой», г. Уфа.

Защита состоится 30 мая 2007 года в 15-00 на заседании диссертационного совета Д 212 289 02 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу 450062, Республика Башкортостан, г Уфа, ул Космонавтов, 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета

Автореферат разослан 27 апреля 2007 года

Ученый секретарь диссертационного совета

Денисов О Л

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Конструктивные решения теплоэффективных наружных стен получили в настоящее время широкое распространение в проектировании и строительстве зданий различного назначения в России и Республике Башкортостан (РБ) в рамках реализации новых общероссийских и региональных нормативов по теплозащите ограждающих конструкций зданий (СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий», ТСН 23-318-2000 РБ «Тепловая защита зданий») Реализация новых нормативов по теплозащите сегодня по жилым домам обеспечивает приблизительно двукратное сокращение энергозатрат на отопление относительно старых нормативов (СНиП И-3-79)

Наружная стена — наиболее уязвимый с точки зрения эксплуатационной надежности конструктивный элемент здания Это характерно как для традиционных, применявшихся в течение нескольких десятилетий монослойных стен, так и для многослойных теплоэффективных стен, опыт эксплуатации которых в Российской Федерации исчисляется минимальными сроками

Многообразие новых конструктивных решений наружных стен, реализуемых в практике строительства в Республике Башкортостан и в Российской Федерации, примеры негативного опыта эксплуатации жилых домов и зданий другого назначения с такими стенами связаны с малоизученностью вопросов условий работы и, в частности, температурно-влажностного режима работы строительных материалов в составе многослойных стен, что ставит задачу сравнительной оценки возможностей этих решений стен в климатических условиях средней полосы России с целью выявления наиболее предпочтительных вариантов по эксплуатационной надежности, стоимости, технологичности, долговечности

Цель работы заключается в исследовании условий работы стеновых и теплоизоляционных материалов в составе теплоэффективных наружных стен в климатических условиях средней полосы России, изучении характерных дефектов, повреждений и причин их возникновения, имеющих место в процессе эксплуатации таких стен, сравнительной оценке конструктивных решений теплоэффективных стен с целью выявления наиболее эффективных вариантов по эксплуатационной надежности, стоимости, технологичности, ремонтопригодности, долговечности с разработкой предложений по их предпочтительности в практике строительства в Республике Башкортостан

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи - разработка классификации и системы критериев, характеризующих в совокупности достоинства и недостатки применяемых в настоящее время в Республике Баш-

кортостан и Российской Федерации технических решений наружных стен, стеновых и теплоизоляционных материалов в составе этих стен,

- выявление условий работы конструкционных и теплоизоляционных материалов в составе теплоэффективных наружных стен, систематизация основных факторов, определяющих надежность и долговечность теплоэффективных стен, разработка рекомендаций по выбору стеновых и теплоизоляционных материалов с целью обеспечения эксплуатационной надежности наружных стен,

- реализация программы мониторинга объектов с теплоэффективными наружными стенами, возведенных в г Уфе и Республике Башкортостан в период 1994-2007 гг, систематизация и определение причин формирования основных дефектов и повреждений, разработка рекомендаций по предотвращению дефектов,

- проведение локальных исследований по совершенствованию отдельных конструктивных решений наружных стен с целью повышения их эксплуатационной надежности;

- разработка предложений и рекомендаций по предпочтительности конструктивных решений наружных теплоэффективных стен в климатических условиях Республики Башкортостан по эксплуатационной надежности, стоимости, технологичности, долговечности

Научная новизна работы характеризуется следующими результатами

- разработана система критериев сравнительной оценки конструктивных решений теплоэффективных наружных стен по параметрам эксплуатационной надежности, ремонтопригодности и долговечности, основанная на анализе условий работы и долговечности применяемых в составе наружных стен конструкциошгых и теплоизоляционных материалов,

- для климатических условий Республики Башкортостан получены данные по параметрам температурно-влажностного режима эксплуатации теплоэффективных наружных стен шести основных конструктивных типов,

- обоснованы возможности и ограничения применения различных видов пенополи-стирола, различающихся коэффициентами паропроницаемости, в теплоэффективных наружных стенах с точки зрения температурно-влажностного режима стены в годовом и зимнем циклах эксплуатации

Практическое значение работы заключается в следующем

- разработана классификация перспективных для климатических условий Республики Башкортостан и средней полосы России технических решений наружных тепло-эффективных стен зданий, стеновых и теплоизоляционных материалов в составе этих конструкций стен,

- разработана классификация характерных дефектов и повреждений, имеющих место в теплоэффективных наружных стенах, выявлены причины их происхождения,

- разработаны рекомендации по выбору стеновых и теплоизоляционных материалов для наружных теплоэффективных стен и по предпочтительности конструктивных решений наружных теплоэффективных стен по критериям эксплуатационной надежности, стоимости, технологичности, ремонтоприго/i ности и долговечности в климатических условиях Республики Башкортостан

Внедрение результатов работы заключается в следующем

- рекомендации по выбору стеновых и теплоизоляционных материалов для наружных теплоэффективных стен, по конструктивному совершенствованию отдельных решений стен, по предпочтительности конструктивных решений наружных стен в климатических условиях РБ использованы проектными организациями г Уфы ЗАО ТАФ «Архпроект», ЗАО ПИ «Башкиргражданпроект», «КПД-проект» ОАО «КПД» и др,

- результаты работы были использованы при возведении ряда объектов с наружными теплоэффективными стенами, а также при санации наружных стен жилых домов массовых серий постройки 50-80-х годов в г Уфе и Республике Башкортостан производственными объединениями ОАО «КПД», ООО «БНЗС», ЗАО «Жил-стройреконструкция» и др

Апробация работы Основные положения работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях аспирантов и сотрудников УГНТУ (г Уфа, 2004-2007 гг), VIII, IX, X, XI Международных научно-технических конференциях «Проблемы строительного комплекса России» (г Уфа, 2004-2007 гг), научно-практической конференции «Реконструкция жилых домов и надстройка мансардных этажей с применением современных технологий» (г Уфа, 2005 г ), научно-практической конференции «Навесные вентилируемые фасады Проблемы и решения» (г Уфа, 2006 г )

По основным результатам исследований опубликовано 13 статей, в том числе 2

- в центральной печати

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов, списка использованных источников, приложений Работа изложена на 192 листах машинописного текста, содержит 39 иллюстраций, 28 таблиц и 3 приложения Список использованных источников включает 92 наименования

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранного направления, сформулированы цели и задачи исследований, их научная и практическая значимость

В первой главе предсгавлен обзор и анализ опыта возведения и эксплуатации теплоэффективных наружных стен зданий в отечественной и зарубежной практике, представлена номенклатура конструкционных и теплоизоляционных материалов, применяемых в таких стенах

Около десяти лет назад в Российской Федерации были введены новые нормативы по теплозащите ограждающих конструкций зданий Для климатических условий Республики Башкортостан (text=-34 -37°С, условия эксплуатации А) уровень термосопротивления наружных стен жилых домов, проектируемых по так называемому предписывающему подход)', возрос до 3,5 м2 °С/Вт Это привело в жилищном строительстве к отказу от традиционных монослойных кирпичных стен толщиной 64 см и керамзитобетонных стеновых панелей толщиной 350-400 мм с уровнем термосопротивления ~1 м2 °С/Вт и переходу к теплоэффективным многослойным стенам с использованием в качестве теплоизоляционного слоя эффективных утеплителей

За последние десять лет проектными и строительными организациями г Уфы и РБ освоено около десятка конструктивных решений теплоэффективных наружных стен зданий Выполненный нами анализ показал, что в настоящее время в массовом порядке применяется шесть основных конструктивных решений теплоэффективных наружных стен, краткая характеристика которых приведена ниже

В трехслойной стене на основе штучных стеновых материалов - традиционного кирпича, вибропрессованных бетонных блоков, др в качестве среднего теплоизоляционного слоя используется пенополистирол, минераловатная и стекловолоконная теплоизоляция На объектах Уфы сегодня в значительных объемах используется беспрессовый пенополистирол марки ПСБ-С (НПО «Полимер», г Уфа), базальтоволо-конная теплоизоляция марок Rockwool, Рагос, Акси, стекловолоконные гидрофоби-зированные плиты марок Ursa и Isover Несущий и облицовочный слои в этом решении стены связаны гибкими связями (оцинкованная стальная проволока, базальтогога-стиковые, стеклопластиковые связи) Между облицовочным слоем и утеплителем предусмотрена воздушная прослойка Трестами ОАО «КПД» и ООО «БНЗС» в Уфе и других городах Башкортостана с применением бессеровских блоков возведены десятки жилых домов и гражданских зданий другого назначения высотой до 20 этажей

Трехслойная стена в панельной серки 121у включает внутренний несущий слой в виде панели из тяжелого бетона, устанавливаемый на консольный перфорированный столик из железобетона, слой теплоизоляции и облицовочный слой в 1/2 кир-

пича или бессеровский блок толщиной 90 мм, монтируемые на том же опорном столике Облицовочный и внутренний слои связаны между собой гибкими связями Такая конструкция наружной стены позволила сегодня сохранить в Уфе крупнопанельное домостроение в объеме порядка 80 тыс м2 в год

Конструкция трехслойной стены по системе «Вентилируемый фасад» включает внутренний слой в любом плотном конструкционном материале, систему силовых навесок в металле, теплоизоляционный слой и облицовочный экран, отнесенный наружу на толщину воздушной прослойки Достоинствами трехслойной стены по системе «Вентилируемый фасад», реализуемой в РБ по системам «Марморок», «Краспан» и др, являются всесезонность строительства, способность к быстрому устранению влаги из слоя утеплителя через воздушную вентилируемую прослойку

Фасадная теплоизоляция с оштукатуриванием по сетке в настоящее время представлена в РБ фасадными системами «Baumit» (Австрия), «ЛАЭС» (г Самара), «Сэнарджи», а также местными отделочными системами «СМИТ-Полифас» и «Пла-столит» (г Уфа) В России и РБ фасадные системы этого типа стали применяться с середины 90-х гг, а массовое распространение получили с 1999 г Наибольший объем объектов в Башкортостане (более 70 крупноформатных и значительное количество коттеджей) выполнен ООО «БНЗС» с использованием системы «Baumit»

Наряду с новым строительством, другое важное направление использования систем фасадной теплоизоляции - санация панельных и кирпичных жилых домов массовых серий постройки 50-80-х годов, начальный опыт которой имеется в г Уфе панельный 9-этажный жилой дом по ул Российской, 169 (по системе «Сэнарджи»), 4-этажное общежитие по ул М Пинского, 7 (по системе «ЛАЭС»), 5-этажные жилые панельные дома по Пр Октября (по системе «STOMIX»), и др

Стена в несъемной пенополистирольной опалубке применяется в Уфе более 5 лет ЗАО «Жилстройреконструкция» смонтирован 5-ти этажный жилой дом по ул Ладыгина, ведется монтаж 10-16-этажных домов в микрорайонах «Седьмое небо» и «Каскад» Коттеджную застройку микрорайона в поселке Баланово с применением этой технологии стены в больших масштабах ведет ОАО «КПД»

Наружная стена на основе автоклавных газобетонных блоков используется в Уфе в последние 5 лет Башкортостан сегодня получает ячеистый бетон из соседних регионов Строительным комплексом РБ приобретается линия МАЗО по производству автоклавных ячеистобетонных изделий мощностью 230 тыс м3 в год Ячеисто-бетонные блоки со средней плотностью 400-600 кг/м3 обеспечивают в климатических условиях РБ решение монослойной наружной стены, отвечающей новым нормативам по теплозащите для жилых домов при толщине наружной стены в 40-50 см Стены-заполнения из ячеистобетонных блоков толщиной 400 мм с облицовкой в

виде бессеровских блоков применены при возведении пяти 16-17-этажных каркас-но-монолитных домов в микрорайоне Новиковка г Уфы ОАО «КПД»

Весь объем технических решений теплоэффективных наружных стен зданий, применяемых в практике проектирования и строительства в РБ, имеет вопросы, связанные как с конструктивными несовершенствами разного происхождения, так и с качеством применяемых материалов, снижающих эксплуатационную надежность и долговечность стен и зданий в целом В случае, если затраты на промежуточный и капитальный ремонты наружных стен существенно ниже экономического эффекта от снижения энергозатрат на отопление и от продления долговечности стены, то такое решение жизнеспособно и оправдано В других случаях отказы элементов и повреждения теплоэффективной стены могут быть сопряжены с высокими затратами на ее восстановление и не окупятся за счет снижения энергозатрат на отопление Такой вариант стены не может иметь перспективы на применение в проектировании и строительстве В связи с этим постановка задачи анализа наружных теплоэффективных стен зданий по их эксплуатационной надежности, ремонтопригодности, долговечности является актуальной и требует хотя бы оценочного разрешения

Во второй главе приведен анализ условий работы строительных материалов в составе теплоэффективных стен различных типов

Материалы конструктивных элементов теплоэффективных наружных стен зданий в зависимости от расположения в структуре стены работают в различных тем-пературно-влажностных условиях Внутренние слои, блокированные от внешней среды слоем эффективного утеплителя, эксплуатируются в круглогодичном цикле в режиме положительных температур и не подвергаются воздействию внешних факторов Как показали расчеты термовлажноегного состояния трехслойной стены, точка росы в данном случае находится в слое теплоизоляции (минераловатная теплоизоляция, беспрессовый пенополистирол, рисунок 2) В более тяжелых условиях эксплуатируются стеновые материалы облицовочного слоя трехслойной стены Для этого сравнительно тонкого слоя материала (120 мм - для силикатного, керамического кирпича, 90 мм — для бессеровских блоков) характерно периодическое замачивание-осушение от действия дождя, сочетающееся с циклическим замораживани-ем-отгаиванием в переходные периоды года «осень-зима», «зима - весна»

Долговечность теплоизоляционных материалов в структуре теплоэффективных стен на настоящий момент не имеет строгих и абсолютно надежных показателей и требует дополнительных исследований и оценок Считается, что срок эксплуатации минераповатных плитных утеплителей на синтетических связующих достаточно

высок Минеральная вата имеет практически неограниченный срок службы, а мине-раловатная плита на синтетическом связующем - 60-80 лет и более (таблица 2)

Пенополистирольный плитный утеплитель (беспрессовый пенополистирол) применяется в конструктивных решениях наружных стен на основе мелкоштучных стеновых материалов, в трехслойных стеновых панелях, в системах фасадного утепления с оштукатуриванием по сетке Ввиду горючести пенополистирольного утеплителя в названных системах в соответствии со СНиП 2 01 02-85* "Противопожарные нормы" утеплитель применяется в сочетании с противопожарными преградами из негорючих материалов Беспрессовый пенополистирол, производящийся и применяемый в строительной теплоизоляции в Европе с 1952 г., в зарубежной практике считается качественным и долговечным утеплителем Экспертные данные Промышленного союза производителей пеноматериалов ФРГ по результатам обследо-ваниия плитного беспрессового пенополистирольного утеплителя производства фирмы ВаэГ после 35 лет эксплуатации показали полную сохранность и работоспособность данной теплоизоляции По данным экспериментальных исследований НИИСФа (Могутов В А, Москва), ряда натурных экспериментов в европейских странах, опыта применения трехслойных панелей в жилых домах первых массовых серий (Москва, серия К-7, 50-60-е гг XX в ) долговечность беспрессового пенополи-стирола оценивается в пределах 60 80 лет и более Уровень долговечности в 80 лет был принят и в «Рекомендациях по применению эффективных теплоизоляционных материалов в жилищно-граэаданском строительстве» ЦНИИЭПжилщца, 1984 г

Одним из наиболее распространенных конструктивных решений наружных те-плоэффективных стен, в котором используется плитный пенополистирол, является фасадная теплоизоляция с оштукатуриванием по сетке Теплоэффективные стены с фасадной теплоизоляцией являются конструктивным решением стены, работоспособность которой зависит от условий совместной работы гидрозащитной штукатурки и теплоизоляционного слоя и качества фиксации штукатурки на конструкционной основе Основные утеплители, применяемые в настоящее время в системах фасадной теплоизоляции, - это беспрессовый пенополистирол ПСБ-С плотностью 2030 кг/м3 и базальтоволоконные плиты повышенной жесткости плотностью 100-180 кг/м3 марок «Яоск\уоо1», «Рагос» и др. В качестве гидрозащитного слоя в системах фасадной теплоизоляции применяются тонкие многослойные штукатурки на минеральной и полимерной основе

3,5 W5 3

2,75 2,5 2,25 2

5 1,75 i

í 1s |t,25

z.

1

«,75 0,5 0,25 0

•4,25 -05

Модель №1

шгупу/рщМспой

15 211 25 30 ¡S « Расстояние от центр« модел* см

Одними из факторов, приводящих к образованию трещин в штукатурном покрытии, являются температурные деформации и усадка раствора на цементной основе Величина

1-2 полной усадки штукатурного раствора составляет около 0,4 мм/м При коэффициенте линейного температурного расширения раствора а=1 10"5 и сезонном изменении температуры окружающей среды на 50-60°С относительная температурная деформация

1 з раствора достигает 50 10"5, те 0,5

2-2 мм/м, при этом в силу стесненности

2-1

усадочных и температурных деформаций в штукатурке развиваются опасные напряжения растяжения. В

Модель №1 штукатурка М150 толщиной 1 см на связи с ЭТИМ5 практический интерес поверхности основы — стены из силикатного кирпича толщиной 38 СМ Модель №2 несущий слой на представляет задача о напряженном

основе силикатного кирпича тонциной 38 см, угеп- состоянии штукатурного покрытия в литель - пенополистирол марки 30 толщиной 10 см,

штукатурка M150 толщиной 1 см Модуль упруго- составе многослойной стены

спи раствора - 0,7 10* МПа, модуль упругости пено- Результаты расчетов с использо-полистирола - ЮМПа, величина усадки enc—40 10 ,

величина температурного перечада - 55"С 1-1-<тч, ванием программного комплекса

1-2-а„ 1-3-0* - напряжения в модели №1, COSMOSM-2 8 выполнены для усло-

2-1-CTv, 2-2-СТу, 2-3-сГг - напряжения в модели №2, о,,

сту-нормальные напряжения на свободной поверх- вий эксплуатации, соответствующих

ности, сгг - то же, по склейке), «+» - растягиваю- реализации полной усадки штукатур-щие, «-» - сжимающие напряжения ... ,

Рисунок 1 - Напряженное состояние в плоско- ного раствора (40 10 ) и температур-

стях xOz и yOz штукатурного покрытия ной деформации при прямом ходе в структуре теплоэффектиганой трехслойной

стены по системе фасадной теплоизоляции температуры из лета в зиму, со-

от действия усадки и перепада температур епщляющей около 55 10"5 В качестве

основания под штукатурное покрытие были рассмотрены абсолютно жесткая основа, однослойная стена большой жесткости (кирпичная кладка, тяжелый бетон), маложесткий пенополистироаьный утеплитель в составе стены по системе фасадной теплоизоляции

Данные расчетов частично представлены в виде графиков распределения напряжений в штукатурном слое на рисунке 1.

4ЖШ ы»

Толщина стены, ш

520'ЪХ

Тслщнна стены ии

1 - кладка на основе вибропрессованных бетонных блоков «Бессер» марок М200 - М400 (Х4 = 0,4

Вт/м "С, ц = 0,02 мг/м ч Па), 2 - железобетонная панель заводского исполнения (ХА = 1,92 Вт/м °С,

ц = 0,03 мг/м ч Па), 3 - кладка из кирпича силикатного полнотелый (ХА = 0,76 Вт/м °С, /1 = 0,11

мг/м ч Па), 4 - монолитный железобетон (Хл=1,92 Вт/м' "С, // = 0 03 мг/м ч Па), 5 - кладка из

автоклавных газобетонных блоков 7=500 кг/м3 (X(=0,ПВт/м "С, ¡1=0,2 мг/м ч Па), 6-минераловатный

утеплитель «Иоск№оо!» (ХА = 0,041 Вт/м °С, ц = 0,3 мг/м ч Па), 7 - пенополистирол марки ПСБ-С

7 = 20 кг/м' (X, = 0,040 Вт/м °С, ц - 0,03 мг/м ч Па), 8 - воздушная вентилируемая прослойка,

9 - внутренняя цементно-известково-песчаная штукатурка (Х1 -0,7 Вт/м °С, /1 — 0,098 мг/м ч Па),

10 - кладка из облицовочных блоков «Бессер», 11 - наружная штукатурная система (Х4 =0,7 Вт/м "С, ¡1 = 0,08 мг/м ч Па) 12 - кирпич керамический полнотелый лицевой (ХА —0,7 Вт/ м °С, ¡1 = 0,11 мг/м ч Па), 13 - экран на основе крупноформатных фиброцеме нтных листов

Рисунок 2 - Распределение температуры и парциального давления по толщине

1-6 основных вариантов компоновок наружных теплоэффективных стен зданий для наиболее холодного месяца (января) для климатических условий

гУфыРБ

Анализ полученных результатов показал, что суммарные растягивающие усадочные и термомеханические напряжения на подложке большой жесткости оказываются выше разрушающего напряжения растяжения в штукатурных растворах, что приводит к температурно-усадочному растрескиванию покрытий Установлено резкое снижение (в 5-10 раз) напряжений в штукатурке на поверхности маложесткого пенополистирольного утеплителя (модуль упругости около 10 МПа) в составе трехслойной стены по сравнению со штукатуркой на основе большой жесткости (кирпичная кладка) Это предопределяется значительным снижением степени стесненности деформаций штукатурного слоя на маложестком утеплителе, что объясняет достаточно высокую трещиностойкость штукатурных покрытий, работающих в составе фасадной теплоизоляции

Для шести компоновок теплоэффективных стен, рассмотренных в первой главе, выполнены расчеты и построены графики распределения максимального парциального давления водяного пара Е, и изменения действительного парциального давления водяного пара е, по толще стен Данные для наиболее холодного месяца (января) представлены на рисунке 2

По результатам расчете в установлено, что в климатических условиях Республики Башкортостан при применении б-ти типов рассматриваемых теплоэффективных стен с утеплителями на основе базальтоволоконных и стекловолоконных плит толщиной 120 150 мм, беспрессового пенополистирола ПСБ-С по ГОСТ 15588-86 толщиной 100 150 мм накопления влаги за годовой период эксплуатации и избыточного увлажнения материала в зимний период не происходит (таблица 1)

Расчетами показано, что если в вариантах стен 1 и 2 (рисунок 2) воздушный вентилируемый зазор отсутствует, т е утеплитель вплотную примыкает к облицовочному слою, то такое исполнение стен ведет к образованию зоны конденсации влаги на границе слоя утеплителя и облицовки Однако при исполнении вентилируемой воздушной прослойки в теплоэффективных стенах типов 1-3 вопросы о накоплении влаги за годовой цикл и избыточного увлажнения за период с отрицательными среднемесячными температурами (ноябрь-март) снимаются практически полностью (рисунок 2, таблица 1)

В соответствии со СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» для названных типов теплоэффективных стен был выполнен расчет сопротивления паропроница-нию Результаты расчета приведены частично в таблице 1

Рассматриваемые конструкции теплоэффективных стен не накапливают влагу в годовом цикле, те не ухудшают своих теплотехнических свойств во времени Стена в несъемной пенополистирсльной опалубке (вариант 5) по данным расчетов получает дополнительное увлажнение в зимнем цикле (таблица 1) Наличие зоны образова-

ния и накопления влаги в стене такого типа подтверждают графики распределения парциального давления, приведенные на рисунке 2 и в таблице 1 Оптимальным решением для этого типа стены будет использование блоков пенополистирольной опалубки с толщиной внутренней части не более 40 мм, наружного слоя - 100 мм

Таблица 1 - Характеристика основных компоновок наружных теплоэффективных стен зданий по влажностному режиму при эксплуатации в климатических условиях г.Уфы РБ

Компоновка Сопротивление паропрони-цанию, м2 ч Па/чг Вывод о возможности накопления влаги в годовом цикле и за 5 зимних месяцев

с рисунком 2) Расчетное По СНиП23-02-2003

Rvd R ,гсч Rvn/cq

Вариант 1 19,7 -0,17 -0,02 Не накапливается

Вариант 1 с утеплителем ПСБ-С (120 мм, y=20 кг/м3) 19,7 -1,9 -0,4 Не накапливается

Вариант 2 4,8 -0,36 -0,25 Не накапливается

Вариант 2 без воздушной прослойки, при толщине утеплителя 200 мч (тотное примыкание к облицовке) 5,3 -2,86 4,2 Влага в годовом цикле не накапливается Зона конденсации присутствует, но избыточного увлажнения за зимний период нет

Вариант 2 с утеплителем ПСБ-С (180 мч, г" 20 кг/м1) и воздушной простойкой 4,8 -3,6 -1,55 Не накапливается

Вариант 2 с утеплителем ПСБ-С (200 мм, y=20 кг/м3) без воздушной прослойки 11,3 1,4 3,8 Влага в годовом цикле не накапливается Зона конденсации присутствует, но избыточного увлажнения за зимний период нет

Вариант 3 3,7 -0,27 -0,14 Не накапливается

Вариант 4 3,5 -0,05 -0,03 Не накапливается

Вариант 4 с минераловатным утеплителем «Rockwool» (120 мм, ХА=0,041 Вт/м "С, ц=0,3 мг/м ч Па) 3,5 0,36 0,83 Не накапливается

Вариант 5 2,2 -0,27 2,43 Влага в годовом цикле не накапливается, однако имеется избыточное увлажнение за зимний период

Вариант 6 I 2,75 0,14 0,27 Не накапливается

В третьей главе выполнен анализ факторов, оказывающих влияние на эксплуатационную надежность и долговечность современных многослойных теплоэффективных наружных стен зданий, приводятся рекомендации по выбору строительных материалов для конструктивных элементов стен Основные результаты исследований и оценок приведены в таблице 2

В отличие от монослойной стены на основе штучных стеновых материалов, современные теплоэффективные стены являются многоэлементными конструкциями, 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 теплоэффективных стен весьма высока и превосходит эти показатели для монослойных стен Предопределяется это тем, что 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 Безотказность (сохранение работоспособности) материала внутреннего слоя для всех видов многослойных стен в данном случае будет превосходить нормативный срок службы здания

В более тяжелых условиях эксплуатируется наружный слой теплоэффективных стен на основе штучных стеновых материалов, гидрозащитная штукатурка в системах фасадной теплоизоляции, гидрозащитный листовой экран в системах «Вентфа-сад», открытые воздействию внешних факторов

Теплоизоляционный слой толщиной 120-150 мм для климатических условий РБ по требованиям теплозащиты должен быть выполнен в виде непрерывного экрана, не формировать разрывов в цикле эксплуатации вследствие усадки, термических деформаций, осадки при увлажнении Его срок службы, по возможности, должен приближаться к нормативному сроку службы всей стены, т к замена утеплителя сопряжена в ряде конструкций стен с низкой ремонтопригодностью облицовочного слоя, гибких связей и др, и, по этим причинам, низкой ремонтопригодностью самого теплоизоляционного слоя

Гибкие связи в структуре теплоэффективных стен практически недоступны для наблюдения за их состоянием и поэтому малоремонтопригодны При отказе из-за коррозионного поражения оцинкованных стальных связей из-за низкого качества оцинковки, работающей в контакте с периодически увлажняемым утеплителем, в особенности с минеральной ватой с повышенным влагопоглощением, возможен отказ связей и обрушение облицовочного слоя Опыт Канады показал, что высококачественная оцинковка стальных проволочных связей обеспечивает безотказность работы связей свыше 40 лет при высокой вероятности продолжения их нормальной работы, что, однако, требует дополнительных исследований Безотказность связей из легированной стали составляет 60-100 лет, базальтопластиковых и стеклопласти-ковых связей - 80-100 лет

В конструкциях теплоэффективных трехслойных стен недостатки традиционных решений опорных столиков из уголковой стали с их поэтажным расположением и поэтажным опиранием яруса облицовки связаны с высокой трудоемкостью возведения наружных стен и с необходимостью обеспечения их надежной защиты в противокоррозионном отношении Другая конструкция опорного столика — консольный перфорированный столик на основе тонкостенных элементов из конструкционного керамзитобетона класса прочности В15 (серия 121 у) при эксплуатации подвергается замачиванию конденсатной влагой, сезонному замораживанию

Таблица 2 - Анализ факторов, оказывающих влияние на эксплуатационную надежность и долговечность современных многослойных теплоэффективных паружпых стен зданий, и рекомендации по выбору строительных материалов и изделий для теплоэффективпых стен

Наименование материала (элемента) стены Факторы, оказывающие влияние на эксплуатационную надежность и долговечность материалов отдельных элементов стены Прогнозируемая безотказность (ра ботоспоа бность дс проведения капитально го ремой та), лет Ремон-топри-годность Степень доступности для обнаружения отказов

Приспособленность к устранению дефектов путем проведения ремонта (по пятибалльной шкале) Рекомендации по выбору строительных материалов и изделий для теплоэффективных стен и их характеристики

Трехслой ная стена на основе штучных стеновых материалов Трехслойная стена в составе анельной серии 121у Стенав виде вентилируемого фасада Стена по системе фасадной теплоизоляции Стена в несъемной пено-полисти-рольной опалубке Стена из ячеи стобе-тонных блоков

1 2 3 4 5 в 7 8 " 9 10

Внутренний несущий слой

Вибропрессованные бетонные блоки Физическое старение и деструкция материала в течение длительного времени (не менее нормативного срока службы здания) 150-200 Доступен/4 - Доступен/ 4 Доступен/4 - - М200-М500, Р100-Р200

Керамический кирпич 150-300 Доступен/4 - Доступен/4 Доступен/4 - - М100-М200, Р50-Р75

Силикатный кирпич 100-150 Доступен/4 - Доступен/4 Доступен/ 4 - - МЮО-МЗОО, Р35-Р50

Железобетон на основ тяжелого бетона 150-200 - Доступен/4 Доступен/4 Доступен/4 Недоступен/4 - В20 и выше, Р100-Р200

Автоклавные газобетонные блоки плотно-я-ью 400, 500,600 кг/м Карбонизация, размораживание поверхностного слоя при увлажнении 100-120 - - - - - Досту пен/ 4 В1,5-В3,5, Р15-Р35

Теплоизоляционный слой

Пенополистирол беспрессовый, т<=1 8-25 кг/м Старение полимеров (пено-полистирола, синтетических связующих минеральной ваты), деструкция при старении минеральных волокон минераловатных плит, деструкция при увлажнении и размораживании вследствие отказа на- 60-80 Недоступен /3- Недоступен /3- - Доступен/4 Доступен/ 4 - ПСБ-СДА=0,038-0,041 Вт/м°С, ц=о,о; мг/(м'>гПа)

Полужесткие базальто волоконные плиты 80-100 Недоступен/3- Недоступен /3- Доступен/ 4-5 - - - Рагос, Яоск\тоо1, Ак-си, Тизол, т=35-60 кгЛг

Базальтоволоконные плиты повышенной жесткости 80-100 - - - Доступен/4 - - Рагос, Яос1отоо1, Х\= =0,035-0,045 Вт/м°С, у=100-180 кг/м3

Полужесткие стекло-волоконные плиты ружного слоя 80-100 Недоступен /3- Недоступен /3- Доступен/ 4-5 - 1к>уег, иМА, ХА=0,035-0,042 Вт/м°С,у=35-60 кг/м3

1 --г " 2 ] у 1 4 1 5 1 6 1 7 | 8 | 9 1 10

Наружный облицовочный слой

ЬиЬропрессованиые бетонные блоки Деструктивные процессы при воздействии атмосфер ных осадков, замораживании-оттаивании в переходные периоды 100-150 Доступен/ 4 Доступен/ 4 - - - - М100 и выше, Fl00 и выше

Керамический кирпич 100- 150 - - - - М100 и выше, F50

□&ъемно-о крашенный силикатный кирпич 60-100 - - - - М100 и выше, F50

1'идрозашитная штукатурка по сетке Растрескивание и отслоение ппухатурок вследствие усадки, перепада температур, замораживания конден-сатной влаги, старения арматурных сеток 25-50 - - - Доступен/ 4 Доступен/4 Досту пен/ 4 М50-М150, F50-F75, прочность отрыва от основания 21 МПа, паропроницаемость >0,5 мг/(мчПа)

Элементы защитного экрана в виде -фиброцементных круп норазмерных листов (типа Этернит, Семсто- ун,Фасст), - мелкоштучных фиброцементных элементов (типа Марморок, Колорок), -керамогранита Деструктивные процессы в материале в условиях периодического замачивания-осушения, замораживания-оттаивания в переходные периоды, усадочное коробление фиброцементных листов, разрушение зоны контакта крепления листа шурупом, болтом Физическое старение материала 40-60 60-80 80-100 - - Доступен/ 4-5 Доступен/ 4-5 Доступен/ 4-5 - - - F100 и выше

Опорные столики под облицовки, гибкие связи, металл офу рнитура для иавески защитного экрана

1'порныи столик под облицовочный слой - из оцинкованной уголковой стали, - из конструкционного керамзитобеггона, - из железобетона Отказ оцинковки и коррозия металла от действия влаги Размораживание, выщелачивание и карбонизация бетона защитного слоя и коррозия арматуры 20-30 10-20 80 — 120 Малодос упен /3- Малодоет упен /3- Малодоступен /3- - - - Малодоступен /3- Керамзитобетон кл В15, F50, плотностью 1800КГ/м3 Железобетон кл В25-В35 и выше, F200

Гибкие связи из легированной стали металлические оцинко ванные, базальтопластиковые, стеклопласта ковые -нет -отказ защиты и коррозия металла от действия влаги - нет - нет 60-100 40-60 80 - 100 80-100 Недоступны/3 Недоступны/3 - - - - Высококачественная антикоррозионная обработка стальных связей, нержавеющие марки сталей

Металл офурнитура для навески защитного экрана Коррозия металлофурниту ры при увлажнении мине-раловатных утеплителей 30-50 - - Малодаст упна/ 4 - - -

и оттаиванию, что приводит к размораживанию конструкционного керамзитобето-на, ускоренному выщелачиванию и карбонизации бетона защитного слоя и коррозии рабочей арматуры

В соответствии с обобщениями, приведенными в таблице 2, шесть основных вариантов теплоэффективных наружных стен зданий можно классифицировать по двум группам

Первая фуппа вариант компоновки 1 - трехслойная стена на основе штучных стеновых материалов; 2 - трехслойная стена в составе панельной серии жилых домов 121у, 3 - стена по системе «Вентфасад»

Эта группа из трех конструктивных решений характеризуется многоэлемент-ностью (7 элементов и более) и низкими показателями по ремонтопригодности (по доступности отдельных элементов для наблюдения за их техническим состоянием и по приспособленности к реализации устранения дефектов - на уровне 3 баллов по пятибалльной системе)

Эти варианты стен могут иметь высокую эксплуатационную надежность в течение нормативного срока службы здания при условии использования высококачественных материалов (безусадочные долговечные утеплители, обладающие низким водопоглощением, коррозионностойкие гибкие связи и металлические подконст-рукции, 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

Данные стены являются полноценными в климатических условиях Республики Башкортостан (условия эксплуатации А) по термовлажностному режиму в годовом цикле и за 5 зимних месяцев, в том числе при использовании в конструкциях стен 1 и 2 беспрессового пенополистирола в сочетании с воздушной прослойкой в толщинах, необходимых по требованиям обеспечения теплозащитных свойств в соответствии с действующими нормативами (120-180 мм)

Вторая группа вариант компоновки 4 - стена по варианту фасадной теплоизоляции, 5 — стена в несъемной пенополистирольной опалубке, 6 — монослойная стена на основе автоклавных газобетонных блоков

Эта группа характеризуется умеренными показателями по числу элементов стен (от двух до четырех) и приемлемой ремонтопригодностью - на уровне 4 баллов по пятибалльной системе

Стена по вариашу 4 практически не нагружает дополнительно внутренний несущий слой и поэтому, помимо нового строительстве., она является наиболее рациональным решением при санации жилья старых массовых серий в кирпиче и

крупнопанельном варианте Конструкционный слой санированной стены в этом случае переводится в комфортный круглогодичный режим положительных температур, выводится из контакта с внешними факторами, что, помимо энергосбережения за счет снижения энергозатрат на отопление, обеспечивает значительное продление срока службы наружной стены и здания в целом В этом случае в новом строительстве рациональным для внутреннего слоя является использование силикатного кирпича, т к при этом исключаются два его основных недостатка - пониженная морозостойкость и водостойкость

Вариант 5 (стена в несъемной пенополистирольной опалубке) при использовании стандартных по геометрии блоков несъемной опалубки получает значительное дополнительное увлажнение конструкционного слоя (железобетона) Данный недостаток может быть устранен оптимизацией геометрии серийного блока

Монослойная наружная стена из автоклавных газобетонных блоков (вариант 6), решаемая для климатического региона РБ в толщине 400 мм из блоков со средней плотностью 500 кг/м3 в сочетании с фасадной гидрозащитной штукатуркой, является высокотехнологичным, приемлемым по долговечности и наиболее дешевым техническим решением Использование в наружных стенах неавтоклавного пенобетона не рекомендуется из-за его высокой усадки и низкой трещиностойкости Варианты 4 и 6 в климатических условиях РБ полноценны по термовлажностному режиму в годовом цикле и за 5 зимних месяцев

В рамках предлагаемой схемы анализа конструктивных решений наружных стен традиционная для 40-80-х гт и средней полосы России монослойная стена толщиной в 2,5 кирпича характеризуется малоэлементностью и ремонтопригодностью Ее недостатки, однако, известны - прямой контакт с внешней средой, что неблагоприятно отражается на долговечности стен, в частности, из силикатного кирпича, и низкие теплозащитные характеристики стены

В четвертой главе приводится обобщение результатов проведенных исследований по совершенствованию отдельных конструктивных элементов в составе многослойных многоэлеменгных теплоэффективных наружных стен

По трехслойной стене на основе штучных стеновых материалов исследована возможность и реализован переход от поэтажных опорных элементов под облицовочный слой стен в металле, несущих один этаж облицовки, к железобетонным элементам повышенной несущей способности и долговечности при обеспечении опи-рания 3-4 этажей облицовки Разработаны «Рекомендации по проектированию многоэтажных облицовок», реализованные при проектировании серии высотных (15-20 этажей) жилых домов В данном случае решена задача оптимальной перфорации

опорного столика в железобетоне, заполняемой несъемными пенополистирольными вкладышами

По трехслойной стене в составе панельной серии 121у разработаны перфорированные опорные элементы - рамки под облицовочный слой на основе среднезер-нистых бетонов повышенных классов прочности на сжатие В30-В35 и осуществлен переход на эти гораздо более долговечные и надежные, обеспечивающие повышение этажности облицовки с одного до 2-3 этажей, взамен исходной рамки из керам-зитобетона класса прочности В15

По системе фасадной теплоизоляции выполнены исследования работоспособности тонкослойных гидроизоляционных штукатурок по пенополистирольной теплоизоляции на действие усадки и температурного перепада, по исследованию предельной деформативности штукатурок, по сравнительной эффективности штукатурок на основе разных штукатурных систем

По стене в несъемной пенополистирольной опалубке разработаны и реализуются ЗАО «Жилстронреконструкция» рекомендации по фасадным цпукатуркам Выполнены исследования по определению времени осушения железобетонного сердечника стен (выдержки стен) перед началом выполнения фасадных штукатурок

По монослойной стене-заполнению в составе каркасно-монолитного здания из автоклавных газобетонных блоков разработаны варианты гидрозащитных штукатурок, выполнены исследования напряженного состояния стены на действие комплекса факторов - усадки, перепада температур, ветровой нагрузки

В пятой главе представлены результаты мониторинга объектов с теплоэффек-тивными наружными стенами, возведенных в г Уфе и Республике Башкортостан с 1994 по 2007 гг Систематизированы основные дефекты и повреждения, возникающие при устройстве и эксплуатации таких стен, с анализом причин их возникновения Разработаны рекомендации по предотвращению основных дефектов и повреждений, выбору строительных материалов и совершенствованию конструктивных решений теплоэффективных стен рассмотренных типов

Результаты обследования более 30 зданий с трехслойными наружными стенами на основе мелкоштучных стеновых материалов, показывают, что в силу малой доступности таких стен для наблюдения при визуальном обследовании возможно лишь обнаружение таких дефектов, как температурно-усадочное растрескивание облицовки, подтеки и высолы Данные тепловизионного обследования этих объектов показали, что состояние теплоизоляционного слоя является удовлетворительным

Обследование стен более 20 жилых домов в панельной серии 121у в г Уфе выявили в домах с панельной облицовкой в ряде случаев деформации и повреждения опорных столиков, вызванные температурными напряжениями в облицов-

ке в условиях ограничения ее свободных деформаций при изменении температуры из-за зачеканки раствором горизонтальных стыков панелей. Фасадные системы обследованных домов с облицовкой из штучных стеновых материалов находятся в относительно работоспособном состоянии.

При обследовании 18 объектов в г, Уфе и РБ установлено, что основными дефектами стен по системе «Вентилируемый фасад» с использованием фасадных гшит различных систем являются повреждение фасадных плит при атмосферных воздействиях в случае их низкого качества или неисправности ливнестоков и сливов по фасаду.

Обследование около 100 объектов с фасадной теплоизоляцией по системам «Вант к», «Лаэс», «Сэнарджи» и др. показало, что выявленные дефекты и повреждения на объектах со значительным сроком эксплуатации являются следствием неудачных проектнь[х решений (неработоспособность элементов водоотвода; сложные архитектурные детали фасада, способствующие влагозадержанию) или несоблюдения технологии при выполнении работ.

11ри обследовании серии зданий со стенами на основе ячеистобетонных блоков установлено, что кладка на основе автоклавных газобетонных блоков в наружной стене в полном объеме обеспечивает трещиностойкость от действия всей суммы факторов - усадки, температурного перепада, ветровой нагрузки. Кладка на основе неавтоклавных пенобетонных блоков в наружной стене по трещи ностойкоети неудовлетворительна и не может быть рекомендована в этих условиях без специальных мероприятий, нейтрализующих высокую усадку этого материала.

В шестой главе разработаны рекомендации по предпочтительности конструктивных решений наружных стен в климатических условиях РБ. Приводятся данные по внедрению результатов работы в практику проектирования и строительства жилых и общественных зданий в Республике Башкортостан.

1 2 3 Д 5 й

1 - трехслойная стена на основе штучных стеновых материалов; 2 - трёхслойная сгена в панельной серии 121у; 3 - трёхслойная сгена по системе «Вентилируемый фасад»; 4 - фасадная теплоизоляция с онггуклтуривакием по сетке; 5 - стена в несъёмной пенополисгирояьной опалубке; 6 - наружная стена на основе автоклавных газобетонных блоков

Рисунок 3 - Сравнительная стоимость материалов на 1 м2 различных конструктивных решений теплоэффективных наружных стен

Как показывают результаты исследований, наиболее эффективными конструктивными решениями теплоэффективных наружных стен по стоимости, технологичности и ремонтопригодности являются фасадная теплоизоляция с оштукатуриванием по сетке и монослойная стена на основе автоклавных газобетонных блоков На диаграмме (рисунок 3) приведена оценочная стоимость материалов на 1 м2 стены, рассчитанная по состоянию на IV квартал 2006 г

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 Разработана классификация, включающая шесть основных технических решений наружных теплоэффективных стен зданий, применяемых в настоящее время в Республике Башкортостан

2 Предложены критерии сравнительной оценки конструктивных решений теплоэффективных наружных стен по параметрам эксплуатационной надежности, долговечности и ремонтопригодности, основанные на анализе условий работы и долговечности применяемых в их составе стеновых и теплоизоляционных материалов Выполнен сравнительный анализ применяемых в РБ наружных стен по названным критериям

3 Оценена предпочтительность конструктивных решений наружных стен в климатических условиях РБ Установлено, что наиболее эффективными конструктивными решениями наружных стен по стоимости, технологичности и ремонтопригодности являются фасадная теплоизоляция с оштукатуриванием по сетке и монослойная стена на основе автоклавных газобетонных блоков Надежность и долговечность трехслойной стены на основе штучных стеновых материалов, трехслойной стеновой панели в панельной серии жилых домов 121у в силу недостаточной ремонтопригодности этих стен возможны при исходном высоком качестве стен по технологии монтажа и применяемым материалам

4 Получены данные по параметрам температурно-влажностного режима эксплуатации теплоэффективных наружных стен шести конструктивных типов Систематизированы основные факторы, воздействующие на материалы стен в процессе эксплуатации и влияющие на их надежность и долговечность, что позволило обосновать требования к этим материалам и пути повышения эксплуатационной надежности и долговечности теплоэффективных наружных стен

5 Расчетами установлено, что в климатических условиях Республики Башкортостан влагонакопления в наружных теплоэффективных стенах в годовом цикле не происходит как при применении минераловатной, так и пенополистирольной теплоизоляции Применение в качестве теплоизоляционного материала беспрессового пенополистирола со стандартным коэффициентом паропроницаемости

ц=0,05 мг/(мчПа) при его толщине 120-150 мм, обеспечивающей требования по теплозащите, обусловливает приемлемый влажностный режим стены, не приводит к избыточному увлажнению материала и образованию конденсата в толще стены и не снижает долговечность ограждающей конструкции с точки зрения морозостойкости при условии использования в трехслойных стенах воздушной вентилируемой прослойки Применять в системах фасадной теплоизоляции и трехслойных стенах беспрессовый пенополистирол с более низким коэффициентом паропроницания ц=0,02 0,03 мг/(м ч Па) и экструдированный пенополистирол (ц=0,005-0,013 мг/(м ч Па) не следует в силу резкого ухудшения влажностных показателей наружных стен в годовом и зимне м циклах

6 Реализована программа мониторинга объектов с теплоэффективными наружными стенами, возведенных в г Уфе и Республике Башкортостан в период с 1994 по 2007 гг В целом, основываясь на опыте применения и наблюдениях за уже возведенными объектами, можно считать, что исследованные конструкции теплоэффек-тивных наружных стен при применении сертифицированных систем и проработке проектных решений, соблюдении технологических регламентов по монтажу работоспособны в климатических условиях Республики Башкортостан Обследования подтвердили расчеты и выводы по влажностному состоянию стен, приведенные в главе 2 и п 5 общих выводов

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих научных трудах, из них №1 и 2 - опубликованы в журналах, включенных в перечень ведущих рецензируемых журналов и изданий в соответствии с требованиями ВАК Министерства образования и науки РФ

1 Теплоэффективные конструкции наружных стен зданий, применяемые в практике проектирования и строительства Республики Башкортостан / Бабков В.В , Колесник Г С, Халимов Р К и др//Строительные материалы -М -2006 -№5 -С 43-46

2 Проблемы долговечности автоклавного газобетона / Бабков В В, Кузнецов Д В , Сахибгареев Р Р, Халимов Р К // Башкирский химический журнал - Уфа НИИ «Реактив» -2006 - №2 -С 12-14

3 Бабков В В , Гайсин А М , Халимов Р К Энергосберегающие технологии при проектировании и строительстве жилых домов в г Уфе // Проблемы строительного комплекса России материалы VIII Международной научно-технической конференции при VIII специализированной выставке «Строительство Коммунальное хозяйство Энергосбережение - 2004» - Уфа УГНТУ,2004 - С 3-12

4 Бабков В В, Кузнецов Д В , Халимов Р К Опыт применения объемно-окрашенного силикатного кирпича на объектах г Уфы // Проблемы строительного комплекса России материалы VIII Международной научно-технической конференции при VIII специализированной выставке «Строительство Коммунальное хозяйство Энергосбережение - 2004» - Уфа УГНТУ, 2004 - С 18-19

5 Бабков В В , Колесник Г С, Халимов Р К и др Системы фасадной теплоизоляции в новом строительстве и при реконструкции жилы в г Уфе Опыт санации жилого фонда // Реконструкция жилых домов и надстройка мансардных этажей с применением современных технологий материалы научно-практической конференции -Уфа, 2005 -С 13-17

6 Бабков В В, Колесник Г С, Халимов Р К и др Системы фасадной теплоизоляции в новом строительстве и при реконструкции зданий // Бюллетень строительного комплекса РБ - 2005. -№2. - С 54-59

7 Бабков В В , Колесник Г С, Халимов Р К и др Теплоэффективные конструкции наружных стен в практике проектирования и строительства зданий в Республике Башкортостан, опыт эксплуатации и существующие проблемы // Юбилейный сборник трудов БашНИИстрой — Вып 73, ч 1 Строительные конструкции - Уфа, 2006 -С 15-27

8 Обоснование направлений использования бетонов прочности классов В40 и выше при проектировании и строительстве объектов каркасно-монолитного домостроения / Бабков В В , Сахибгареев Р Р , Колесник Г С, Халимов Р.К и др // Юбилейный сборник трудов БашНИИстрой —Вып 73, ч1 Сгроительные конструкции -Уфа,2006 -С 27-41

9 Бабков В В , Кузнецов Д В , Халимов Р К О долговечности автоклавных газобетонных изделий // Проблемы строительного комплекса России материалы X Международной научно-технической конференции при X Международной специальной выставке «Строительство Коммунальное хозяйство - 2006» - Уфа УГНТУ, 2006 -Т1 -С 3-5

10 Климов В П , Кузнецов Д В , Халимов Р К Высолообразование на поверхности наружных стен из объемно-окрашенного силикатного кирпича // Проблемы строительного комплекса России материалы X Международной научно-технической конференции при X Международной специальной выставке «Строительство Коммунальное хозяйство - 2006» - Уфа УГНТУ, 2006 -Т1 -С 91

11 Халимов РК , Чуйкин А Е , Климов В П Механизмы проявления и блокировки высолообразования на поверхности стен при использовании гидрофобизации поверхности И Проблемы строительного комплекса России материалы X Международной научно-технической конференции при X Международной специальной выставке «Строительство Коммунальное хозяйство - 2006» - Уфа УГНТУ, 2006 -Т 1 - С 92-93

12 Вопросы трещиностойкости наружной стены-заполнения из ячеистобетонных блоков в составе многоэтажного каркасно-монолитного здания / Бабков В В , Халимов РК, Колесник ГС и др // Бюллетень строительною комплекса РБ - 2006 -№3 -С 48-51

13 Оценка долговечности и ремонтопригодности теплоэффективной стены, выполненной по системе фасадной теплоизоляции / Халимов Р К, Бабков В В , Мохов А В и др //Проблемы строительного комплекса России Материалы XI Международной научно-технической конференции при XI специализированной выставке «Строительство Коммунальное хозяйство-2007» -Уфа УГНТУ, 2007 -Т 1 -С 25-28

Подписано в печать 24 04 07 Бумага офсетная Формат 60x80 1/16 Гарнитура «Тайме» Печать трафаретная Уел печ л 1 Тираж 90 Заказ 124

Типография Уфимского государственного нефтяного технического университета

Адрес типографии 450062, Республика Башкортостан, г Уфа, ул Космонавтов, 1

ВВЕДЕНИЕ

1. ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ТЕПЛОЭФФЕКТИВНЫХ НАРУЖНЫХ СТЕН ЗДАНИЙ В ПРАКТИКЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

И СТРОИТЕЛЬСТВА В РЕСПУБЛИКЕ БАШКОРТОСТАН, СУЩЕСТВУЮЩИЕ ПРОБЛЕМЫ

1.1. Уровни требований новых российских и региональных нормативов по теплозащите наружных стен зданий

1.2. Конструктивные решения теплоэффективных наружных стен зданий в практике проектирования и строительства в Республике Башкортостан. Существующие проблемы, связанные с их эксплуатационной надежностью

1.3. Постановка цели и задач исследований

2. АНАЛИЗ УСЛОВИЙ РАБОТЫ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

В СОСТАВЕ МНОГОСЛОЙНЫХ ТЕПЛОЭФФЕКТИВНЫХ НАРУЖНЫХ СТЕН РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ

2.1. Оценка долговечности работы теплоизоляционных материалов в структуре многослойных теплоэффективных стен

2.2. Исследование напряжённо-деформированного состояния штукатурного покрытия в составе теплоэффективной стены по системе фасадной теплоизоляции от действия усадки и перепада температур

2.3. Анализ температурно-влажностного состояния материалов в составе многослойных теплоэффективных наружных стен различных типов при эксплуатации в климатических условиях Республики Башкортостан

3. АНАЛИЗ И СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ОСНОВНЫХ ФАКТОРОВ, ОКАЗЫВАЮЩИХ ВЛИЯНИЕ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННУЮ НАДЕЖНОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ТЕПЛОЭФФЕКТИВНЫХ НАРУЖНЫХ СТЕН ЗДАНИЙ

3.1. Эксплуатационная надежность и долговечность традиционных монослойных наружных стен на объектах г. Уфы, возведенных в 50-80 гг.

3.2. Факторы, оказывающие влияние на эксплуатационную надежность и долговечность многослойных теплоэффективных наружных стен зданий 54 3.2Л. Трехслойная стена на основе штучных стеновых материалов

3.2.2. Трёхслойная стена в панельной серии 121 у

3.2.3. Трёхслойная стена по системе «Вентилируемый фасад»

3.2.4. Фасадная теплоизоляция с оштукатуриванием по сетке

3.2.5. Стена в несъёмной пенополистирольной опалубке

3.2.6. Стена на основе ячеистобетонных блоков

В последние 10 лет проектными и строительными организациями г. Уфы и Республики Башкортостан в рамках реализации новых общероссийских и региональных нормативов по теплозащите ограждающих конструкций зданий освоено около десятка конструктивных решений теплоэффективных наружных стен зданий различного назначения. Наружная стена - наиболее уязвимый с точки зрения эксплуатационной надежности конструктивный элемент здания. Особенно это характерно для многослойных теплоэффективных стен, опыт эксплуатации которых в республике и Российской Федерации исчисляется минимальными сроками.

Многообразие конструктивных решений наружных стен, реализуемых в регионе в практике строительства, и отдельные примеры негативного опыта эксплуатации жилых домов и зданий другого назначения с такими стенами ставит задачу необходимости сравнительной оценки возможностей этих решений в климатических условиях региона с целью выявления наиболее предпочтительных вариантов по эксплуатационной надежности, стоимости, технологичности, долговечности.

Для решения данной задачи возникла необходимость разработки классификации и выявления достоинств и недостатков применяемых в настоящее время технических решений наружных стен, стеновых и теплоизоляционных материалов в составе этих стен.

Решение названной задачи предполагает реализацию программы обследований зданий с конструктивными решениями теплоэффективных наружных стен, а также проведение локальных исследований по повышению работоспособности отдельных решений стен.

В результате реализации программы обследований, анализа материалов обследований, а также проведения исследований, касающихся работоспособности стен, станет возможной разработка предложений по предпочтительности конструктивных решений наружных стен в климатических условиях РБ с их последующей реализацией в проектировании и строительстве.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана классификация, включающая шесть основных технических решений наружных теплоэффективных стен зданий, применяемых в настоящее время в Республике Башкортостан.

2. Предложены критерии сравнительной оценки конструктивных решений теплоэффективных наружных стен по параметрам эксплуатационной надежности, долговечности и ремонтопригодности, основанные на анализе условий работы и долговечности применяемых в их составе стеновых и теплоизоляционных материалов. Выполнен сравнительный анализ применяемых в РБ наружных стен по названным критериям.

3. Оценена предпочтительность конструктивных решений наружных стен в климатических условиях РБ. Установлено, что наиболее эффективными конструктивными решениями наружных стен по стоимости, технологичности и ремонтопригодности являются фасадная теплоизоляция с оштукатуриванием по сетке и монослойная стена на основе автоклавных газобетонных блоков. Надежность и долговечность трехслойной стены на основе штучных стеновых материалов, трехслойной стеновой панели в панельной серии жилых домов 121 у в силу недостаточной ремонтопригодности этих стен возможны при исходном высоком качестве стен по технологии монтажа и применяемым материалам.

4. Получены данные по параметрам температурно-влажностного режима эксплуатации теплоэффективных наружных стен шести конструктивных типов. Систематизированы основные факторы, воздействующие на материалы стен в процессе эксплуатации и влияющие на их надежность и долговечность, что позволило обосновать требования к этим материалам и пути повышения эксплуатационной надежности и долговечности теплоэффективных наружных стен.

5. Расчётами установлено, что в климатических условиях Республики Башкортостан влагонакопления в наружных теплоэффективных стенах в годовом цикле не происходит как при применении минераловатной, так и пенополистирольной теплоизоляции. Применение в качестве теплоизоляционного материала беспрессового пенополистирола со стандартным коэффициентом паро проницаемости р=0,05 мг/(мч Па) при его толщине 120-150 мм, обеспечивающей требования по теплозащите, обусловливает приемлемый влажностный режим стены, не приводит к избыточному увлажнению материала и образованию конденсата в толще стены и не снижает долговечность ограждающей конструкции с точки зрения морозостойкости при условии использования в трехслойных стенах воздушной вентилируемой прослойки. Применять в системах фасадной теплоизоляции и трехслойных стенах беспрессовый пенополистирол с более низким коэффициентом паропроницания ц=0,02.0,03 мг/(м-ч-Па) и экструдированный пенополистирол (ц=0,005-0,013 мг/(м-ч-Па) не следует в силу резкого ухудшения влажностных показателей наружных стен в годовом и зимнем циклах.

6. Реализована программа мониторинга объектов с теплоэффективными наружными стенами, возведённых в г. Уфе и Республике Башкортостан в период с 1994 по 2007 гг. В целом, основываясь на опыте применения и наблюдениях за уже возведёнными объектами, можно считать, что исследованные конструкции теплоэффективных наружных стен при применении сертифицированных систем и проработке проектных решений, соблюдении технологических регламентов по монтажу работоспособны в климатических условиях Республики Башкортостан. Обследования подтвердили расчеты и выводы по влажностному состоянию стен, приведенные в главе 2 и п. 5 общих выводов.

1. Александровский С.В. Долговечность наружных ограждающих конструкций. М.: НИИСФ РААСН, 2004. - 332 с.

2. Альбом "Технические решения теплоэффективных наружных трехслойных стен и узлов жилых, гражданских и производственных зданий на основе мелкоштучных стеновых изделий для условий гг. Тобольска и Тюмени". Уфа, 1997.-60 с.

3. Альбом "Технические решения теплоэффективных трехслойных наружных стен жилых, гражданских и производственных зданий на основе мелкоштучных стеновых изделий для условий Республики Башкортостан". -Уфа, 1996.-74 с.

4. Ананьев А.И., Лобов О.И., Можаев В.П., Вязовиченко П.А. Влияние различных факторов на долговечность конструкций, утеплённых пенополистиролом. // Жилищное строительство. 2003. - №3. - с. 5-10.

5. Аникин В.А., Гурьев В.В. Проблемы реконструкции и санации жилых домов первого и второго периодов массового индустриального домостроения. // Промышленное и гражданское строительство. 2003. - №11. - с. 1013.

6. Арусова Л.Б. Влияние пластической усадки на прочность бетона в условиях жаркого климата. // Жилищное строительство. 2005. - №7. - с. 19-20.

7. П.Бабков В.В., Колесник Г.С., Гайсин A.M. и др. Несущие наружные трёхслойные стены зданий с повышенной теплозащитой. // Строительные материалы. 1998.-№6.-с 16-18.

8. Бабков В.В., Колесник Г.С., Гайсин A.M. и др. Пенополистирол как утеплитель для многослойных ограждающих конструкций зданий. // Бюллетень строительного комплекса Республики Башкорстотан. Уфа: Минстрой РБ. - 2002.

9. Бабков В.В., Мохов В.Н., Капитонов С.М., Комохов П.Г. Структуро-образование и разрушение цементных бетонов. Уфа, ГУП «Уфимский по-лиграфкомбинат», 2002. - 376 с.

10. Бутовский И.Н., Матросов А.Ю. Теплозащита зданий: Обзорный доклад о мировом уровне и тенденциях развития строительной науки и техники. М.: ВНИИНТПИ, 1990.-48 с.

11. Василик П.Г., Голубев И.В. Трещины в штукатурках. // Строительные материалы. 2003. - №4. - с.14-16.

12. Внимание: Трещины на фасаде. // СтройПРОФИль. 2004. - № 4, №5.

13. Гагарин В.Г. Вентилируемые фасады. О некоторых теплотехнических ошибках, допускаемых при проектировании вентилируемых фасадов.// Журнал «АВОК». 2005 - №2.

14. Гагарин В.Г., Козлов В.В., Цыкановский Е.Ю. Теплозащита фасадов с вентилируемым воздушным зазором. Часть 1. АВОК №2/2004.

15. Гагарин В.Г., Козлов В.В., Цыкановский Е.Ю. Теплозащита фасадов с вентилируемым воздушным зазором. Часть 2. АВОК №3/2004.

16. Гагарин В.Г., Козлов В.В., Цыкановский Е.Ю. Теплозащита фасадов с вентилируемым воздушным зазором.// Журнал «АВОК». 2004 - №2, 3.

17. Галашов Ю.Ф. Теплоизоляционные изделия «URSA» в конструкциях наружного утепления со штукатурным покрытием. // Строительные материалы.-2001.- №3.- с.38-39.

18. Голунов С.А. Системы скреплённой теплоизоляции эффективная технология энергосбережения. // Строительные материалы. - 2005. - №9. -с.11-13.

19. ГОСТ 21520 89. Блоки из ячеистых бетонов стеновые мелкие. - Москва, Госстрой СССР. - 10 с.

20. ГОСТ 25485 89. Бетоны ячеистые. - Москва, Госстрой СССР. - 22 с.

21. Граник Ю.Г. Теплоэффективные ограждающие конструкции жилых и гражданских зданий. // Строительные материалы. 1999. - №2. - с.4-6.

22. Дюльдин Ю.В., Юхневич В.М. Системы утепления фасадов «ЛАЭС». Журнал «Строительные материалы», №12, 2001 г., стр. 30.

23. Зубарев В.В. Системы наружного утепления зданий. // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2003. - №4. - с.24-25.

24. Изменение № 3 к СНиП II-3-79** «Строительная теплотехника» М.: Стройиздат, 1995.

25. Ковнат В.В. Высококачественные минераловатные изоляционные материалы современному строительству. // Строительные материалы. - 1996. -№6. -с.14-15.

26. Козлов В.В., Чумаченко А.Н. Гидроизоляция в современном строительстве. М.: Издательство АСВ, 2003 - 120 с.

27. Красильщиков М.Я. Тонкослойные системы защиты строительных конструкций // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2005. - №4.-С. 17.

28. Курбатов B.JI. Повышение эффективности энергосбережения совершенствованием теплозащиты наружных стен зданий // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2004. - №3. - С. 46-47.

29. Лобов О.И., Ананьев А.И., Можаев В.П., Вязовченко П.А. Фактическая и прогнозируемая долговечность пенополистирольных плит в наружных ограждающих конструкциях зданий. // Промышленное и гражданское строительство. 2003. - №4. - с.54-56.

30. Лутц Г. Системы наружной теплоизоляции с сухими смесями. // Строительные материалы. 1999. - №3. - с. 36-38.

31. Мамлеев Р.Ф., Сагитов Р.Ш., Колесник Г.С., Бабков В.В. и др. Опыт реализации новых российских нормативов по теплозащите ограждающих конструкций зданий в Республике Башкортостан. // Строительные материалы. 2003. -№10. -с.6-9.

32. Матросов Ю.А., Бутовский И.Н., Тищенко В.В. Новые изменения СНиП по строительной теплотехнике. // Жилищное строительство. 1995. -№10. -с.5-8.

33. Меркин А.П. Ячеистые бетоны: научные и практические предпосылки дальнейшего развития // Строительные материалы. 1995. - №2. - С. 1115.

34. Меркин А.П., Мурадов А.Н. Отделочные составы для фасадной и ин-терьерной отделки зданий из ячеистого бетона // Строительные материалы. -1993.-№3.-С. 14-16.

35. Мясников В.Н. Перспективы производства ячеистого бетона // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2003. - №5. - С. 18-19.

36. Научно-технический отчёт по результатам анализа конструкций монолитных бетонных и железобетонных стен с использованием неудаляемой изолирующей опалубки «Строительной системы «ААБ» и заключение о возможности их применения в России. М.: НИИЖБ, 1998.

37. Перечень систем наружной теплоизоляции фасадов зданий с негорючими и горючими утеплителями, прошедших огневые испытания и разрешённых (в части пожарной безопасности) к применению в строительстве на территории России. М., 2002.

38. Подласова И.А., Чернета В.Ю., Копаница Н.О., Солодников Е.В. Сопротивление теплопередаче стен с навесными теплоизоляционными фасадами.// Журнал «АВОК». 2005 - №3.

39. Пономарёв О.И., Маслов А.В., Мартынов О.М. О техническом состоянии наружных стеновых панелей. // Жилищное строительство. 2004-№1-с.10-12.

40. Прошин А.П., Береговой В.А., Волкова Е.А. Ячеистые бетоны для тепловой защиты зданий и сооружений // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2002. - №4. - С. 10-11.

41. Результаты испытаний пенополистирола производства НПО «Полимер». Протокол №03-19 от 9.04.2003 г. Уфа: БашНИИстрой, 2003.

42. Рекомендации оп применению стеновых мелких блоков из ячеистых бетонов / ЦНИИСК им. Кучеренко. М. .-ЦНИИСК им. Кучеренко, 1986. - 98 с.

43. Рекомендации по применению стеновых мелких блоков из ячеистых бетонов / ЦНИИСК им. Кучеренко. Москва. - 1987. - 98 с.

44. Рекомендации по применению эффективных теплоизоляционных материалов в жилищно-гражданском строительстве. М.: ЦНИИЭП жилища, 1984.-31 с.

45. Рекомендации по проектированию и монтажу многослойных систем утепления фасадов зданий. М.: Госстрой России, 2001.

46. Румянцев Б.М., Критарасов Д.С. Пенобетон. Проблемы развития // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2002. - №1. -С. 14-15.

47. Савилова Г.Н. Штукатурные смеси общего и специального назначения. // Строительные материалы. 1999. - №11. - с.22-23.

48. Савин В.К. Долговечность и эффективность зданий. // Стены и фасады.- 2004.- №3-4.- с.21-26.

49. Сахариов Г.П. Теплоизоляционные экологически безопасные материалы для ограждающих конструкций зданий // Технологии бетонов. 2005. -№1.-С.20-22.

50. Силаенков Е.С., Сальникова М.Е. Методика определения долговечности системы утепления наружных стен с эффективным утеплителем. // Строительные материалы. 2001.-№1.-с.15-17.

51. Синица М.С., Лаукайтис А.А., Дудик А.В. Влияние структуры пори-зованного бетона на его деформативность и прочность // Строительные материалы. 2002. - №11. - С. 32-34.

52. Системы наружной теплоизоляции фасадов зданий «ЛАЭС-М» и «ЛАЭС-П». Альбом технических решений для массового применения. Самара, 2004.

53. Системы утепления и отделки фасадов. // Застройщик. 2003. - №5. -с.10-134.

54. СНиП 2.03.01 84*. Бетонные и железобетонные конструкции. - Москва.- 1985.-79 с.

55. СНиП 2.08.01-85 «Жилые здания». -М.: Стройиздат, 1986.

56. СНиП 23-01-99 «Строительная климатология». М.: Госстрой России, 1999.

57. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий. Госстрой России. Москва: ФГУП ЦПП 2004 г.

58. СНиП П-22-81*. Каменные и армокаменные конструкции. Москва. 2004.-40 с.

59. Современное фасадостроение: работа над ошибками. // Технологии строительства. 2004. - №4. - с. 18-23.

60. Современное фасадостроение: работа над ошибками. // Технологии строительства. 2004. - №4. - с. 18-23.

61. СП 12-101-98. «Технические правила производства наружной теплоизоляции зданий с тонкой штукатуркой по утеплителю». М.: Госстрой России, 1998.

62. СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий. Москва. 2004.- 139 с.

63. Стеновая система «ААБ» компании «ААВ Building Sistem, Inc.». Справочник КАНСтрой Груп.

64. СТО ООО 44807-001-2006. Строительная теплотехника. Теплозащитные свойства ограждающих конструкций зданий.

65. Строительная теплофизика. Нормы проектирования ограждающих конструкций зданий и сооружений. Разработан РОПС и РНТО строителей. -Москва. 2006. 67 с.

66. Типология дефектов систем теплоизоляции «мокрого» типа. // СтройПРОФИль. 2004. - №4-7; 2005. - № 1-4.

67. ТСН 23-318-2000 РБ. Тепловая защита зданий. Министерства строительства и жилищной политики РБ. Уфа: ООО Центр „Ярдам", 2001г.

68. Усатова Т.А., Ларин О.А. О некоторых проблемах вентилируемых фасадов. // «Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века». 2005. - №7. - с.52-53.

69. Фасады «ЛАЭС» качество и долговечность. // «Технологии строительства». - 2004. -№5. - с.24.

70. Шентяпин А.А. Сухие смеси для отделочных и общестроительных работ. Самара.: СамГАСУ, 2004. - 119 с.

71. Baumit. Каталог продукции 2006-2007.

72. Rockwool. Система наружного утепления фасадов. Альбом технических решений.

73. WTA-Merkblatt 2-4-94/D. Beurteilung und Instandsetzung gerissener Putze an Fassaden. 1995.