Есть мнение Гидроизоляция Воздействие воды на строительные конструкции

Воздействие воды на строительные конструкции

Вода во всех ее состояниях справедливо считается одним из важнейших деструктивных факторов, уменьшающих срок службы строительных конструкций из любого материала. Также от содержания влаги зависит термосопротивление элементов здания, а значит, в конечном счете его энергоэффективность. Поэтому при возведении домов в любой климатической зоне архитекторам и проектировщикам приходится решать задачи по защите основных ограждающих частей построек (стен, кровли и фундаментов) от пагубного влияния влаги. Особенно актуальна данная тема для России с ее сложным климатом.

Основные пути проникновения влаги в строительные конструкции - это выпадение атмосферных осадков, движение грунтовых и талых вод и конденсация водяных паров, диффундирующих через толщу конструкций. Мы рассмотрим, с помощью каких конструктивных решений и материалов можно минимизировать негативное влияние влаги и увеличить срок службы фундаментов, фасадов и кровель зданий.

ФУНДАМЕНТ

Наиболее серьезные источники увлажнения для фундамента - грунтовые и талые воды. Скорость разрушения бетонов и железобетонных изделий от воздействия агрессивных грунтовых и сточных вод по разным оценкам может достигать двух-четырех сантиметров в год. Поэтому чтобы продлить срок службы здания, необходимо осуществить целый комплекс гидроизоляционных мероприятий. Впрочем, конкретные меры во многом зависят от типа грунта, вида и глубины фундамента.

Уже на стадии котлована предусматривают дренажную систему для осушения грунта вокруг фундамента. Это может быть слой крупнозернистого песка или гравия (для частного дома) либо сложная система дренажа с использованием специальных насосов (для высотного здания). Также между грунтом и изолируемой конструкцией создают непрерывный водо- и паронепроницаемый слой из различных полимерных материалов, например из ПВХ-мембраны.

Чтобы уменьшить тепло потери здания, нередко используют негигроскопичные и непроницаемые для пара теплоизоляционные материалы на основе вспененных органических полимеров (пенополистирол, пенополиуретан). Плиты утеплителя укладывают на гидроизолятор в два слоя по принципу швы в разбежку», чтобы не образовывалось мостиков холода.

Для уменьшения разрушительного влияния влаги на структуру бетонов и действия в них капиллярных сил, которое приводит к перманентному восходящему потоку жидкости, сейчас активно используют поверхностные и проникающие гидроизолирующие составы и пропитки, например «Гидротэкс» и «Кальматрон». Они нужны для обработки поверхности конструкций фундамента, заделки швов между фундаментными блоками и т.п.

СТЕНЫ

Стены в процессе эксплуатации подвергаются воздействию влаги двояким образом. С одной стороны, представляют опасность атмосферные осадки. Дождь и снег в ветреную погоду, как известно, обильно смачивают фасад, и защита последнего посредством системы водостоков, выноса кровли и таких архитектурных элементов, как карнизы и эркеры, оказывается малоэффективной.

Но есть и еще один источник увлажнения - диффузия водяного пара сквозь ограждающие конструкции из помещения наружу из-за разности парциальных давлений внутри здания и на улице.

Насколько серьезен такой враг? Расчеты, произведенные по специальной методике, показывают, что если относительная влажность воздуха в помещении равна 40%, температура +20 °С, а относительная влажность наружного воздуха 60% при температуре -30 °С, то через 1м2 стены из керамического кирпича толщиной 0,5 м за сутки проходит не менее 100 мл воды. Как можно заметить, условия взяты жесткие, но совсем не редкие для многих российских регионов. Если перечисленные параметры более мягкие, то движение пара не столь интенсивно, но все равно данный процесс оказывает влияние на увлажнение стен.

Существуют два противоположных подхода к предотвращению накопления влаги в толще стены. В соответствии с первым вариантом нередко дают рекомендации устраивать полностью паронепроницаемый контур с использованием пароизоляционных пленок и вспененных теплоизоляционных материалов с нулевой паропроницаемостью. Таким образом, по замыслу должна быть полностью прекращена диффузия пара.

Однако очевидно, что в реальной ситуации это неосуществимо. Самые незначительные дефекты в паронепроницаемом контуре будут оказываться центром конденсации влаги. Наиболее уязвимыми станут оконные откосы, стыки стен и плит, перекрытия и т.п. К тому же для соблюдения приемлемого уровня влажности воздуха в жилых помещениях необходима постоянная работа сис¬тем активной вентиляции и кондиционирования. Надо ли говорить, что лишь в малой части отечественных зданий предусмотрена такая защита?

Не решена при этой схеме и задача вывода влаги из конструкций, находящихся с наружной стороны от паронепроницаемых барьеров. Атмосферные осадки становятся причиной накопления влаги во внешних слоях фасада, а длительное время выдерживать знакопеременные температуры во влажном состоянии неспособен ни один материал. Образующиеся кристаллики льда вызывают разрушение структуры, что приводит к резкому ухудшению физико-механических свойств конструкций и ограничению срока их службы.

Второй путь подразумевает использование паропроницаемых решений, с тем чтобы создать условия для свободного вывода влаги из толщи фасада, не позволяя ей накапливаться и конденсироваться. Для этого необходимо соблюдение двух условий:

Как известно, теплозащитные свойства утеплителей зависят от содержания в них влаги. Подсчитано, что каждый процент влаги, содержа¬щейся в теплоизоляции, ухудшает коэффициент теплопроводности (по сравнению с сухим состоянием) в среднем на 6%. Поэтому в фасадных конструкциях наиболее эффективно будут работать паропроницаемые теплоизоляционные материалы с гидрофобной пропиткой.

Проблемы вывода пара и защиты от увлажнения, вызываемого внешними источниками, оптимально решаются с помощью современных навесных и штукатурных фасадных систем.

В навесных вентилируемых фасадах (такие отечественные системы, как «Краспан», «Диат» и U-kon) функцию защиты от атмосферных осадков берет на себя дождевой экран из облицовочных плит, крепящихся на подконструкцию. Для того чтобы влага свободно выводилась из конструкции, предусмотрено наличие воздушной прослойки шириной 40-100 мм (по рекомендациям СП 23-101-2000). Незначительный перепад давлений создает поток воздуха (до 1 м/с), которого достаточно, чтобы удалять влагу.

Специфика вентилируемой системы диктует особые требования к теплоизоляционному материалу. И как оказывается, данный вопрос тесно связан с задачей обеспечения приемлемого влажностного режима фасада. Помимо таких необходимых и очевидных характеристик, как паропроницаемость и гидрофобность, для теплоизоляционного материала также важна устойчивость к деформациям. То есть материал не должен терять форму, сползать, иначе со временем он закроет просвет воздушного зазора. В этом месте скапливается влага, что приводит к коррозии и быстрому выходу из строя навесной подконструкции.

С учетом приведенных требований специалисты рекомендуют использовать жесткие гидрофобизированные плиты из каменной ваты. Возможны как однослойные, так и двухслойные варианты монтажа плит на фасаде. Но в любом случае плотность наружного слоя не должна быть меньше 80 кг/м³, чтобы материал противостоял выветриванию. Выбор между однослойным и двухслойным решением - всегда некий компромисс. С одной стороны, плотные однослойные плиты значительно ускоряют монтаж, но, с другой стороны, двухслойный вариант уменьшает нагрузку на стены, к тому же он немного дешевле.

В системе фасадного утепления с тонким штукатурным слоем функцию защиты от увлажнения атмосферными осадками выполняют базовый и декоративный слои штукатурки. Под ними находятся плиты теплоизоляционного материала, крепящиеся непосредственно на фасад. В такого рода системах особенно важны не только хорошая паропроницаемость всех компонентов, но и факт повышения степени проявления данного свойства у слоев изнутри - наружу. Как показывает прак¬тика, подобные конструкции хорошо выдерживают и осеннее ненастье, и морозные снежные зимы, оставляя фасад сухим и спасая его от температурных колебаний. Расчетный срок службы такого слоеного пирога (при условии правильного подбора компонентов, грамотном монтаже и эксплуатации) составляет не менее двадцати пяти лет.

КРОВЛЯ

В процессах увлажнения кровельных конструкций основную роль играют атмосферные осадки, однако движение водяного пара тоже вносит в это дело определенный вклад, и данный фактор стоит учитывать. Из-за существенных конструктивных различий скатных и плоских кровель защита их от лишней влаги имеет свои особенности.

В скатной кровле функцию гидроизоляции берет на себя кровельное покрытие (черепица, металлочерепица, листовой металл и т.п.) в совокупности с гидроветрозащитной мембраной. Последняя защищает от случайного попадания влаги поверхность паропроницаемого теплоизоляционного материала, который располагается чаще всего в распор между стропил.

Для удаления жидкости между кровельным покрытием и слоем утеплителя предусматривают вентилируемую воздушную прослойку. Ширина такого зазора зависит от профиля и материала покрытия. В случае использования профилированных листов из оцинкованной стали, черепицы, металлочерепицы и других волнистых листов толщина прослойки должна составлять не менее 25мм. При устройстве плоской кровли (листы из оцинкованной стали, мягкой битумной черепицы, рулонных материалов) проветриваемую часть делают 50-миллиметровой ширины.

Вентиляция воздушной прослойки осуществляется через отверстия, расположенные в карнизе и коньке, чтобы создать перепад давлений. Благодаря этому деревянные конструкции кровли (контробрешетка и обрешетка) и теплоизоляционный материал постоянно просушиваются, что удлиняет срок их службы и обеспечивает эффективное выполнение ими своих функций.

Для плоской кровли список мер несколько иной. Прежде всего, проект должен предусматривать наличие уклона (не менее 2%). Если он недостаточен, на кровле неизбежно появятся зоны, где дождевая и талая вода застаивается. Морозы и оттепели быстро разрушают кровельный ковер. В весенне-летний период также происходят накопление жидкости на поверхности кровельного покрытия и заполнение ею щелей - разрывов гидроизоляции, примыканий и др. Так осуществляется влагонасыщение всего кровельного пирога.

Особенно это опасно для традиционных битумных кровель, где в качестве гидроизоляционного слоя используют рулонные водонепроницаемые материалы, такие, как рубероид, который имеет высокую степень водопоглощения.

В целом у кровель на основе рубероида крайне низкий срок службы: они требуют ремонта уже через несколько лет эксплуатации. Поэтому для устройства неэксплуатируемых плоских покрытий все чаще отдают предпочтение мягким мембранным системам, которые служат по пятьдесят лет без протечек и реконструкции, разумеется, если они смонтированы квалифицированными специалистами. Такие системы состоят из слоя пароизоляции, укладываемого непосредственно на основание, теплоизоляционных плит (в один или два слоя), специального крепежа и гидроизоляционной мембраны.

Пароизоляция необходима даже при устройстве кровли по металлическому профилирован ному листу, так как места крепления и стыки листов пропускают водяные пары. В качестве пароизолирующего элемента применяют эластичные битумно-полимерные материалы или специальные полимерные пленки. Нахлесты обязательно склеивают между собой.

Стоит рассмотреть подробнее и требования к теплоизоляционному слою. Прежде всего, это недостаточная толщина утеплителя, которая может привести к образованию в холодное время года зон таяния снега. Также плиты утеплителя не должны деформироваться под воздействием дождя, снега и при периодическом хождении по ним человека (то есть материал должен быть достаточно жестким). Кстати, негорючесть теплоизоляции тоже имеет огромное значение.

Эксплуатация пожаробезопасных плит на основе каменной ваты подтверждает, что они могут стать оптимальным выбором для утепления столь ответственной конструкции. Так, испытания каменно-ватных плит «РУФ БАТТС ЭКСТРА» двойной плотности (где верхний слой обладает повышенной жесткостью, а нижний более мягкий) показали, что сжимающее напряжение при точечной нагрузке, создающее деформацию в 5 мм, равно примерно 100 кПа (для сравнения: давление на кровлю идущего по ней работника вызывает точечные нагрузки около 45 кПа).

Итак, мы рассмотрели особенности реакции на влагу ограждающих конструкций и показали некоторые решения для предотвращения излишнего увлажнения. Нужно подчеркнуть, что расчет влажностного режима работы любой конструкции является необходимым условием для обоснованного анализа ее долговечности и оценки эксплуатационного ресурса. Также стоит отметить, что в целом применение современных решений и материалов, повышающих долговечность конструкций, оказывается выгодным как сточки зрения увеличения сроков службы, так и в плане снижения стоимости эксплуатации.