Звоните +7 495 005-74-28 г. Москва, ул. Поварская, 10/1, оф. 401
(схема)

Обратная связь

Ваше имя:*
Ваш E-mail:*
Сообщение:*
CAPTCHA
Введите код с картинки*
Вход / Регистрация
 

Основные проблемы долговечности вентилируемых фасадов зданий

28.04.2013

В последние годы в строительных комплексах Москвы, Санкт-Петербурга и ряда других городов все большее распространение получают энергосберегающие системы наружного утепления зданий. Сухой способ такого утепления уже около четверти века используется строительными фирмами Германии, Австрии, Финляндии, Югославии. Он предусматривает применение конструктивных элементов - кронштейнов, закрепляемых в стене утепляемого здания, на которые с помощью горизонтальных и вертикальных профилей навешиваются фасадные плиты или листовые декоративные изделия и создается воздушный зазор между фасадными плитами и плитным утеплителем, примыкающим вплотную к стене. Подобного рода конструкция получила название вентилируемого фасада. Основное назначение воздушного вентиляционного зазора - обеспечить удаление влаги, мигрирующей из помещения через стены здания и утеплитель наружу, в атмосферу.

Вентилируемый фасад, устраиваемый как на вновь возводимых, так и на реконструируемых жилых, общественных и административных зданиях, является весьма ответственной инженерной конструкцией, опыт долговременного применения которой в строительстве, особенно отечественном, практически отсутствует. Информация, содержащаяся в зарубежных, по преимуществу, фирменных изданиях, носит, как правило, рекламный характер. Детали конструктивных решений, определяющих долговечность и коррозионную устойчивость системы фасада и ее элементов, в этих материалах не сообщаются. Тем более в открытой, доступной печати отсутствуют сведения о возможных случаях неудачного конструктивного решения, а также о коррозионном износе элементов конструкции фасадов, эксплуатируемых в различных атмосферных условиях и выявленных при обследовании длительно эксплуатируемых фасадов, и пр.

В то же время, работающая на относе фасадная конструкция на многоэтажном здании предъявляет высокие требования к долговечности практически всех ее последовательно сопряженных конструктивных элементов. Ситуация усугубляется тем, что нормативная база, регламентирующая технологию устройства и конструкцию фасадов, до сих пор отсутствует. В настоящее время она разрабатывается ГУП ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко и ФЦС Госстроя России с привлечением специалистов НИИ Стройфизики и НИИЖБ. Отсутствует ясность и в отношении проектного срока службы фасада, определяющего проектную долговечность элементов и выбор способов антикоррозионной защиты. По имеющимся сведениям, в зарубежной практике срок службы вентилируемых фасадов установлен в 30 лет. В недавно появившейся в журнале «Строительные материалы» № 7, 2003 г. подборке статей различных авторов (А. Ю. Калинин, А. Ю. Нелидов, Ю. В. Цыганов, О. С. Антонов) предлагаемый срок службы фасада варьируется от 25 до 50 лет. Вентилируемый фасад на многоэтажном здании (свыше 3 этажей) - это практически неремонтопригодная и недоступная для осмотра и возобновления антикоррозионных, защитных мероприятий конструкция, к обеспечению проектной долговечности которой предъявляются особенно высокие требования. Безремонтный период для фасадов ориентировочно может быть принят равным их сроку службы.

В настоящей статье сделана попытка рассмотреть основные обстоятельства и факты, которые должны быть учтены при проектировании и возведении фасадов и в комплексе обеспечить их проектную долговечность. Разнообразие конструктивных решений, применяемых отечественными организациями и зарубежными фирмами, весьма велико, но в то же время представляется, что могут быть сформулированы некоторые общие положения, которые должны реализовываться при принятии конкретных решений.

При проектировании и устройстве фасадной системы должен быть обеспечен выбор и надлежащий монтаж долговечных материалов и изделий для всех конструкций фасада, включающих несущий каркас (подфасадную конструкцию или подконструкцию), в том числе вертикальные и горизонтальные фигурные профилированные планки-профили или направляющие, анкерные болты для крепления кронштейнов к утепляемым стенам, фасадные саморезы для крепления элементов конструкций между собой, кляммеры для фиксации фасадных плит к направляющим, утеплитель, тарельчатые дюбель-гвозди для крепления плит утеплителя к стене, фасадные плиты или панели, дверные и оконные откосы и сливы и т. п.

Проектный срок службы фасада должен определяться характером (назначением) утепляемого здания, сроком его предшествующей эксплуатации (остаточным сроком службы), районом строительства (характеристикой агрессивной среды) и требованиями заказчика. Ориентировочный проектный безремонтный срок службы вентилируемых фасадов следует принимать продолжительностью 30-40 лет. Это определяется, в частности, тем, что фасады на настоящем уровне опыта их эксплуатации обладают неопределенной фактической долговечностью.

Следует предусматривать устройство фасадов прежде всего на гражданских, жилых, а также производственных зданиях с внутренней неагрессивной средой по СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии», расположенных в районах городской и загородной (сельской) застройки. В случае возведения фасадов на производственных зданиях с агрессивной средой по СНиП 2.03.11-85 и в связи с возможностью попадания на конструкции фасада нерегулируемых агрессивных выбросов их устройство должно осуществляться по специальному проекту с максимально возможным использованием коррозионностойких сталей. То же относится к устройству фасадов в прибрежных районах больших соленых водоемов и в районах солончаковых почв с содержанием в воздухе аэрозолей солей морской воды и хлористых солей, и ионов хлора в концентрации, повышенной по отношению к обычному атмосферному фону.

Элементы фасадной системы в течение всего эксплуатационного срока подвергаются воздействию воздушной, атмосферной среды района застройки, контактируют между собой, со стеной утепляемого здания и с утеплителем, увлажняемым водяным паром, мигрирующим через стены утепляемого здания.

Элементы подконструкции, находящиеся в вентилируемом зазоре, эксплуатируются в условиях постоянного интенсивного обмена с атмосферной средой. На них происходит как оседание пыли и конденсата водяных паров, содержащих агрессивные агенты, имеющиеся в атмосфере, так и испарение влаги под воздействием восходящего потока воздуха в зазоре. Возможно и проникновение к ним дождя и снега при ветровом напоре через неплотности облицовки, а также образование на них наледей. Кислотные дожди, увеличивающаяся интенсивность автомобильного движения в городах и населенных пунктах, загрязненность атмосферы промышленными выбросами предъявляют высокие требования к коррозионной стойкости и надежности тонкостенных металлических конструкций фасада, эксплуатируемых в закрытом для наблюдения состоянии в течение нескольких десятилетий.

Районы нахождения зданий, на которых устанавливаются вентилируемые фасады, могут существенно отличаться по агрессивности воздействия атмосферной среды на возводимые конструкции. СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии» преимущественно для внутрицеховой производственной воздушной среды вводит классификацию, основанную на учете содержания в воздухе агрессивных газов и его относительной влажности. Достоверная статистическая информация о расчетной влажности и содержании агрессивных газов в атмосфере района предполагаемого строительства фасада, как правило, отсутствует. Поэтому целесообразно для развития СНиП 2.03.11-85 поставить в ориентировочное соответствие с его классификацией следующие описательные характеристики атмосферной среды районов строительства, учитывающие также опубликованные экспериментальные данные по скорости коррозионного износа основных металлов и металлических покрытий - стали, алюминия и цинка - в различных атмосферных условиях.

Неагрессивная среда - сельские и загородные территории, районы дачной застройки, спальные районы вдали от предприятий с агрессивными газовыми выбросами, города и поселки, в которых отсутствуют загрязняющие воздух промышленные предприятия и т. п.

Слабоагрессивная среда - районы городской застройки, удаленные от магистралей с интенсивным автомобильным движением и от промышленных предприятий с агрессивными выбросами.

Среднеагрессивная среда - районы городской застройки вблизи больших автомагистралей, крупных промышленных предприятий и ТЭС, загрязняющих воздух, города с высокой концентрацией промышленных предприятий типа Кемерово, Новокузнецка и т.п.

Сильноагрессивная среда - прибрежная зона солевого уноса побережья океана, морей и соленых озер, районы солончаковых почв с повышенным содержанием в воздухе аэрозолей соленой воды, ионов хлора и хлористых солей по отношению к нормальному атмосферному фону (концентрация хлорид-иона в атмосфере С- >0,1 мг/куб. м).

Классификация районов строительства для неагрессивной, слабо- и среднеагрессивной среды предполагает их нахождение в нормальной зоне по влажности в соответствии со СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника». В том случае, если район строительства находится в сухой зоне по СНиП II-3-79*, характеристика среды сдвигается на одну ступень в сторону неагрессивной среды, а если во влажной зоне - на одну ступень в сторону сильноагрессивной среды.

Выбор материалов и конструктивных решений элементов фасада должен быть дифференцирован в зависимости от его проектного срока службы и степени агрессивности среды района строительства. Учитывая неопределенность ситуации и отсутствие надежных данных о коррозионном износе материалов и изделий в рассматриваемых эксплуатационных условиях, целесообразно в проектных условиях предусматривать «запас на долговечность». Как правило, это приводит к увеличению сметной или договорной стоимости сооружения, но повышенные затраты в этом случае не идут ни в какое сравнение с расходами и потерями, связанными с преждевременным выходом фасада из строя. Подрядчик должен предоставлять заказчику всю имеющуюся в его распоряжении информацию о долговечности и коррозионной стойкости применяемых конструкций и технико-экономическую оценку различных вариантов проектных решений, чтобы заказчик осуществил осознанный выбор и оценил риск менее затратных решений, который практически никогда не бывает нулевым.

При проектировании фасадной системы должны учитываться экспериментальные данные, полученные при определении коррозионного износа металлов и металлических покрытий в атмосферных условиях при экспозиции образцов под открытым небом и при испытании под навесом (в жалюзийных будках). Имеются также данные по определению коррозии металлов в контакте со строительными материалами, что моделирует работу крепежных элементов, фиксирующих керамические и цементные фасадные плиты на направляющих и условия работы самих направляющих на участках контакта с неметаллическими фасадными панелями.

Скорость коррозии углеродистой стали в открытой атмосфере промышленного города (Москва), по результатам многолетних испытаний, проведенных в 70-х гг. прошлого века, составляет около 50 мкм/год. Скорость коррозионного износа цинковых покрытий в городской атмосфере (Москва, Нью-Йорк) составляет 3-5 мкм/год. Скорость коррозии алюминия в этих же условиях имеет порядок 0,5-1,0 мкм/год. В сельской местности скорость коррозии цинка - 0,5-1,0 мкм/год, алюминия - 0,5 мкм/год. Это средние значения скоростей коррозии.

Скорость коррозии указанных металлов при испытании под навесом, т. е. защищенных от прямого воздействия атмосферных осадков, оказалась в среднем на 30% меньше, чем при открытой экспозиции, а при испытаниях в контакте с пористыми строительными материалами - на 30-50% выше.

Опубликованные данные по коррозионному износу металлов в конструкциях вентилируемых фасадов отсутствуют. Отдельные сведения о сроке эксплуатации фасадов в зарубежной практике не содержат детальной информации о конструктивных решениях и характеристиках использованных материалов и изделий. Условия эксплуатации элементов подконструкции фасада по степени агрессивности атмосферных воздействий могут быть оценены как промежуточные между открытой экспозицией в атмосфере и экспозицией под навесом (в жалюзийной будке). Из соображений обеспечения запаса по долговечности, учета неремонтопригодности конструкции, возможности ее прогрессирующего разрушения и общей неопределенности ситуации в плане долговечности целесообразно при проектировании ориентироваться на скорости коррозии металлов, характерные для их открытой экспозиции в атмосфере.

Минераловатные утеплители, обычно применяемые в вентилируемых фасадах, как правило, изготавливают на фенольной связке; средняя скорость коррозии металлов во влажной минераловатной плите характеризуется следующими данными: стали углеродистой - 70 мкм/год; цинка - 15 мкм/год и алюминия - 0,5 мкм/год. Необходимо учитывать, что ряд элементов конструкции фасада (кронштейны, головки болтов, тарельчатые дюбель-гвозди) находятся в непосредственном контакте с утеплителем.

Следует также учитывать, что при прямом контакте разнородных металлов, например, коррозионностойкой стали с цинковым покрытием или алюминием, в условиях увлажнения возможно образование пар контактной коррозии, в результате чего резко ускоряется локальный коррозионный износ металла, имеющего более отрицательный электрохимический потенциал, в данном случае, цинка или алюминия. Во избежание контактной коррозии необходимо изолировать место контакта, например, путем применения полимерных, непроводящих шайб или прокладок из долговечного материала. Риск коррозии снижается при таком конструктивном решении места контакта и его расположении, при котором уменьшается вероятность увлажнения места контакта атмосферной влагой или конденсатом водяных паров.

Крепежные элементы, подвергающиеся воздействию агрессивной среды или атмосферных осадков, следует изготавливать из коррозионностойких материалов. При применении крепежных оцинкованных элементов из углеродистой стали толщина цинкового гальванического покрытия должна быть не меньше 15 мкм с хроматной пассивацией, а цинкового термодиффузионного покрытия - не менее 25 мкм. Дополнительная защита на монтаже лакокрасочными материалами должна соответствовать требованиям Приложения 14 СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии».

Применяемые для изготовления элементы подконструкции фасадов, эксплуатируемых в агрессивной среде, оцинкованная, тонколистовая сталь по ГОСТ 14918-80(87) и алюминиевые профили по СНиП 2.03.06-85 «Алюминиевые конструкции» должны обладать достаточной долговечностью в существующих атмосферных условиях, наносимые на линиях окрашивания порошковые покрытия горячего отверждения, например полимерные, полиэфирные должны быть толщиной не менее 25мкм.

Для защиты тонколистовой стали оправдано применение цинко-алюминиевого покрытия (типа гальвалюм или алюцинк), имеющего при эксплуатации в атмосферных условиях значительно более высокую стойкость, чем цинковое покрытие.

При проведении работ на монтаже с металлическими элементами (сверление, резка и др.) должны приниматься меры, исключающие повреждения полимерного или металлического покрытия на близлежащих участках. Поврежденные участки должны восстанавливаться долговечными атмосферостойкими лакокрасочными покрытиями. Должен быть организован эффективный контроль за качеством монтажных работ.

Минераловатные плиты, используемые в утеплителях вентилируемых фасадов, должны обязательно иметь защитную паропроницаемую гидроизоляционную пленку с определенными характеристиками паропроницаемости, исключающую увлажнение утеплителя со стороны вентилируемого зазора, но не препятствующую испарению из него влаги.

Тарельчатые дюбели, используемые для крепления утеплителя к утепляемой стене, должны изготавливаться из долговечного морозостойкого полимера и иметь перфорированную тарелку, исключающую накопление под ней мигрирующей из помещения влаги. Анкера (гвозди) тарельчатых дюбелей, закрепляемые в стене с помощью разрезных полимерных гильз, могут применяться из углеродистой оцинкованной стали в том случае, если по данным теплотехнического расчета в стене не происходит выпадения конденсата.

Для крепления кронштейнов в декоративных фасадах, устанавливаемых без утеплителя, более целесообразно применять распорные анкера, закрепляемые в полимерных гильзах. Это уменьшит конденсационное увлажнение материала стены в районе анкера и возможное снижение прочности заделки.

Кляммеры (скобы), используемые для крепления фасадных плит, являющиеся весьма ответственными конструктивными элементами и работающие в особенно агрессивных условиях, рекомендуется изготавливать из коррозионностойких сталей.

Фасадные плиты, изготавливаемые на основе цементных и керамических материалов, должны выдерживать 100-150 циклов замораживания и оттаивания по методике ГОСТ для испытания изделий, используемых для наружной облицовки зданий. Повышение требований к плитам диктуется возможностью их обледенения, двусторонним замораживанием и, в целом, условиями эксплуатации (более жесткими, чем облицовка на стенах зданий).

Практическая неремонтопригодность рассматриваемых фасадных систем, отсутствие опыта их длительной эксплуатации, возможность прогрессирующего разрушения, тонкостенность основных несущих конструкций и возможность повышения со временем степени агрессивности среды предъявляют в комплексе высокие требования к коррозионной надежности конструкций фасада.

В связи с большим разнообразием конструкций фасада, применением в них различных материалов и изделий, часто поставляемых зарубежными фирмами (детальная информация о которых отсутствует), а также сочетанием в конструкции различных материалов, отсутствием опыта эксплуатации, нормативной базы и др. существенное значение при прогнозировании долговечности приобретает квалифицированная экспертная оценка срока службы конструкции в конкретных эксплутационных условиях. Опыт подобного рода оценок накоплен в лаборатории анализа и прогноза ГУП.