Есть мнение Энергосбережение

Опыт проектирования, строительства и эксплуатации теплоэффективных конструкций наружных стен зданий в Республике Башкортостан

З.В. БАБКОВ, доктор техн. наук, профессор, A.M. ГАЙСИН, канд. техн. наук, Д.В. КУЗНЕЦОВ, канд. техн. наук, УГНТУ, г. Уфа
Представлен анализ опыта Башкортостана в реализации программы освоения в практике проектирования и строительства новых российских (СНиП 23-02-2003, СП 23-101-2000) и региональных (ТСН 23-318-2000 РБ) нормативов по теплозащите ограждающих конструкций жилых домов и зданий другого назначения. Отмечается, что нормативы и требования по теплозащите потребовали разработки и реализации новых конструктивных решений ограждающих конструкций.

1. Трехслойная стена на основе штучных стеновых материалов (традиционного кирпича, вибропрессованных бетонных блоков) со средним слоем из эффективных утеплителей. В качестве теплоизоляции используются пенополистирол, минераловатная и стекловолоконная теплоизоляция. Внутренний и наружный слои в этом решении связаны гибкими связями (противокоррозионная стальная проволока, базальтопластиковые, стеклопластиковые связи). В трехслойной стене предусмотрена воздушная прослойка между облицовкой и утеплителем, обеспечивающая вентиляционную функцию. Этот вариант стены хорошо освоен ОАО «КПД» (г. Уфа): с применением главным образом бессеровских блоков возведены десятки жилых домов и гражданских зданий до 16 этажей (рис. 1).

По результатам обследования эксплуатируемых зданий с данным конструктивным решением наружных стен можно выделить следующие достаточно часто встречающиеся дефекты: темпера-турно-усадочное растрескивание, подтеки и высолы в зоне не защищенных от коррозии металлических опорных столиков под облицовку и гибких связей. Данное конструктивное решение стены имеет порядка 7 элементов, т.е. это многоэлементная конструкция, что делает ее высокоуязвимой с точки зрения общего количества факторов, оказывающих влияние на эксплуатационную надежность и долговечность отдельных элементов и стены в целом. Поэтому надежность и долговечность таких стен предполагают изначально их качественное исполнение в силу малой ремонтопригодности. По этому варианту наружных стен (см. рис. 1) кафедрой «Строительные конструкции» УГНТУ и БашНИИстроем выпущено несколько нормативных документов, в т.ч. ТСН на расчет и проектирование. Рекомендации по технологии возведения и несколько альбомов технических решений, подготовлен к изданию альбом опорных конструкций в железобетоне под многоэтажные облицовки.

3. Трехслойная стена по системе «Вентилируемый фасад» в Уфе реализуется в двух вариантах - по системам «Марморок» (рис. 3) и «Краспан». Конструкция хорошо сочетается с монолитным каркасом и включает внутренний слой в любом конструкционном материале (в сочетании с каркасом - стена-заполнение), систему навесок в оцинкованном металле, теплоизоляционный слой и облицовочный экран, отнесенный наружу на толщину воздушной прослойки. К достоинствам системы можно отнести: всесезонность строительства, т.к. отсутствуют мокрые процессы; высокую ремонтопригодность (легко демонтировать несколько листов проблемной площади наружных стен, устранить дефекты и поставить экран на место); эффективное и быстрое устранение влаги любого происхождения за счет интенсивной циркуляции воздуха в воздушной прослойке. Опыт проектирования, строительства и эксплуатации зданий выявил следующие недостатки трехслойной стены по системе «Вентилируемый фасад»: относительно высокая стоимость в сравнении с другими системами утепления стен; низкий коэффициент теплотехнической однородности ограждающей конструкции вследствие большого количества мостиков холода в зоне крепления металлофурнитуры к основанию; сложность системы в исполнении, требующей более точного геодезического обеспечения, точности геометрии самого здания и высокого качества элементов металлофурнитуры; высокие требования к физическому состоянию основания (как правило, требуется тщательный подбор анкеров для закрепления металлофурнитуры коснованию); многоопераци-онность процесса монтажа фасадных систем, требующая высокого профессионализма от строителей и усложняющая процесс контроля качества выполняемых работ.

4. Фасадная теплоизоляция с оштукатуриванием по сетке. В Уфе сегодня в определенных объемах прижились система «Сэнарджи» и отечественная система «ЛАЭС». За последние 8 лет строительной организацией ООО «БНЗС» возведено в городе более 40 зданий различного назначения с утеплением снаружи по австрийской системе Baumit (рис. 4). Надежность системы фасадной теплоизоляции предопределяется работоспособностью фасадных штукатурных слоев в системе - адгезива, крепящего теплоизоляцию на конструкционной основе, базового слоя с втопленной синтетической сеткой, грунтовочного и финишного (отделочного) слоев. Следует обратить внимание на такое обстоятельство, что с фасадной теплоизоляцией с оштукатуриванием по сетке плохо совмещаются рельефные детали на фасаде. На горизонтальных площадках таких деталей задерживаются вода, талый лед, снег, что в условиях прямого длительного контакта с водой приводит к повреждениям штукатурки вследствие ее постоянного замачивания и замораживания. Другое важное направление использования систем фасадной теплоизоляции - санация жилых домов старых массовых серий в панельном и кирпичном исполнении постройки 1950-80-х годов. Важнейший элемент санации - утепление снаружи, для которого наиболее пригодна как раз фасадная теплоизоляция в силу того, что она не создает значительных дополнительных нагрузок (рис. 5). Опытэксплуатации зданий с фасадной теплоизоляцией показал, что основным фактором, определяющим долговечность системы, является стойкость фасадной гидроизоляционной штукатурки. Критерием отказа системы в данном случае является разрушение штукатурного покрытия при сохранении в течение некоторого времени незащищенным утеплителем своих физико-механических и теплотехнических свойств.

Факторами, влияющими на эксплуатационную надежность и долговечность штукатурного покрытия, являются: деформации штукатурного покрытия, возникающие в условиях его усадки и перепадов температур; накопление влаги в толще стены за годовой период ее эксплуатации; сверхнормативное увлажнение стены с выпадением конденсата в зимний период; замачивание стены при действии осадков в переходные периоды «зима-весна» и «осень-зима» - опасное явление с точки зрения сочетания значительного увлажнения штукатурного покрытия с циклическим замораживанием-оттаиванием. применяется в Уфе уже несколько лет. Фирмой ЗАО «ЖилСтрой-Реконструкция» смонтированы 5-этажный жилой дом на проспекте Октября и несколько 9-10-этажных секций жилого дома по ул. Российской. Составы штукатурок по сетке, реализованные на этом доме по рекомендации кафедры «Строительные конструкции» УГНТУ, после 4-х зимних циклов находятся в хорошем состоянии (рис. 6). Основным элементом, определяющим эксплуатационную надежность данного типа стены, как и для варианта с фасадной теплоизоляцией, является гидроизоляционный штукатурный слой. Этот тип стены по сравнению с вариантом фасадной теплоизоляции имеет ряд достоинств и недостатков. К достоинствам можно отнести сокращение на 20-35% трудоемкости и продолжительности возведения стен, что обусловливает низкую себестоимость строительно-монтажных работ. Недостатком стен в несъемной пенополистирольной опалубке является неблагоприятный тем-пературно-влажностный режим эксплуатации в зимний период, связанный с возможностью значительного дополнительного увлажнения конструкционного слоя (железобетона) при образовании конденсата на границе с внутренним слоем пенополисти-рола, способствующий снижению теплозащиты стены в целом. Данный недостаток может быть устранен оптимизацией геометрии серийного блока.

В значительно более тяжелых условиях эксплуатируются наружный (облицовочный) и теплоизолирующий слои теплоэффективных стен. Поэтому указанные многослойные варианты стен могут иметь высокую эксплуатационную надежность в течение нормативного срока службы здания при сочетании нескольких факторов: при условии использования высококачественных материалов (безусадочные долговечные утеплители, обладающие низким водопоглощением, коррозионно-стойкие гибкие связи и металлические подконструкции, 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. В то же время наружная монослойная стена на основе автоклавных газобетонных блоков в условиях Республики Башкортостан является высокотехнологичным, приемлемым по долговечности и наиболее дешевым техническим решением.

Автоклавный газобетон в составе наружной стены эксплуатируется в широком диапазоне влажности, в условиях попеременного увлажнения и высушивания. При действии этого фактора в материале возникают неравномерные в объеме деформации набухания-усадки, обусловленные сорбцией-десорбцией, а также напряжения стягивания менисков в капиллярах, что приводит к развитию внутренних напряжений и локальным структурным повреждениям. Влагостойкость материала в данном случае связана с амплитудой цикла и числом циклов попеременного увлажнения и высушивания.

- в виде облицовки в 1 /2 полнотелого керамического кирпича, вибропрессованных бетонных блоков толщиной 90 мм (бессеров-ский блоке 30%-ной пустотностью) - в сочетании с газобетонными блоками у = 400 кг/м3;
- в виде усиленной многослойной гидрозащитной штукатурки (базовый штукатурный слой армирован синтетической сеткой) - в сочетании с газобетонными блоками у = 500 кг/м3;

- в виде умеренной гидрозащитной штукатурки либо гидрофобной пропитки - в сочетании с газобетонными блоками у > 600 кг/м3. Решение стены-заполнения толщиной 400 мм с облицовкой в виде бессеровских блоков показало свою рациональность при возведении ОАО «КПД» и эксплуатации нескольких 16-этажных каркасных домов в микрорайоне Новиковка (рис. 7а).

Гидрозащитная штукатурная система, как показывает практика, должна обладать гидрофобностью, обеспечивающей блокировку поступления влаги при косом дожде, конденсатной влаги, локализующейся на поверхности стены в переходные периоды. Адгезия системы к автоклавному газобетону должна быть на уровне прочности основы газобетона на растяжение, т.е. примерно 1,3 Rbtn (Rbtn - нормативное сопротивление ячеистого бетона на растяжение). Для бетонов со средней плотностью 400-600 кг/м3 это соответствует диапазону характеристик адгезии 1,3-3,0 МПа. Элементы защитной системы должны обладать минимальной усадкой, повышенной растяжимостью и морозостойкостью. Материалы защитной системы должны быть паропроницаемыми, чтобы обеспечить защиту стены от переувлажнения по двум критериям: недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период и ограничения влаги за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха Д\Л/ао. Эти условия должны согласовываться с высоким коэффициентом паропроницаемости высокопористого газобетона (р = 0,23-0,17 мг/(м-ч-Па) для ячеистых бетонов со средней плотностью 400-600 кг/м3) и низким сопротивлением паропроницанию стены (для толщины стены 400 мм Rop = 1,74-2,35 м2-ч-Па/мг). Вусло-виях Республики Башкортостан опробована декоративно-защитная система «Баумит». Расчеты показывают, что по критериям вла-гонакопления стены в рабочем диапазоне средних плотностей данные системы соответствуют требованиям СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» (AWau = 6%).

В настоящее время потребности Республики Башкортостан в автоклавном газобетоне при реализации программы возведения жилья 3-3,5 млн м2 в год составляют:
- 500 тыс. м3 блоков в год для коттеджного, среднеэтажного и частного строительства (при условии применения наружных стен на 50% объектов);

- 300 тыс. м3 блоков в год для высотного строительства (при условии применения стены заполнения на основе монолитного каркаса).

Ввод в Башкортостане линии по производству автоклавных ячеистобетонных изделий мощностью 140 тыс. м3 даст возможность частично восполнить потребность строительного комплекса республики в данном теплоэффективном материале.