Отечественный опыт возведения зданий с наружными стенами из облегченной кладки
Обновлено: 16.05.2024
Долговечность и энергоэффективность наружных стен из облегченной кирпичной кладки Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»
Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Ананьев Алексей Иванович, Ананьев Алексей Алексеевич
В докладе представлены результаты натурных обследований наружных стен зданий из облегченной кирпичной кладки , находящихся в аварийном состоянии. Установлены причины разрушения облицовочных слоев из лицевого керамического кирпича . Показано влияние изменений температурно-влажностного режима наружных стен с повышенным уровнем теплоизоляции на долговечность облицовочного кирпичного слоя. Разработана программа для прогнозирования морозостойкости и других физических параметров лицевого керамического кирпича в конструкциях наружных стен с повышенным уровнем теплоизоляции.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Ананьев Алексей Иванович, Ананьев Алексей Алексеевич
Теплозащитные свойства и долговечность непрозрачных фасадных систем зданий Причины отслоения наружного слоя лицевого кирпича Дефекты наружных кирпичных стен зданий, достраиваемых после длительного перерыва Дефекты наружных стен здания в многослойной кирпичной кладке Применение стеновых мелких блоковиз ячеистых бетонов в несущих стенах зданий средней этажности i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы. i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.Durability and power efficiency of external walls made of the lighter brickwork
The report introduces the results of natural inspections of external walls of buildings made of the lighter brickwork , being in an emergency condition. The reasons of a rupture of facing layers made of an obverse ceramic brick are established. An influence of changes of temperature-dewy conditions of external walls with the raised level of a thermal protection on durability of a facing brick layer is shown. The program for forecasting of frost resistance and other physical parameters of an obverse ceramic brick in designs of external walls with the raised level of a thermal protection is developed.
Текст научной работы на тему «Долговечность и энергоэффективность наружных стен из облегченной кирпичной кладки»
строительная теплофизика и энергосбережение
Долговечность и энергоэффективность наружных стен из облегченной кирпичной кладки
А.И. Ананьев, А.А. Ананьев
Одним из основных направлений при реализации национального проекта «Доступное и комфортное жилье — гражданам России» является повышение долговечности наружных стен зданий при рациональном уровне теплоизоляции. Необходимость совместного решения этих вопросов обусловлена не только первоначальной стоимостью жилья, но и эксплуатационными затратами на отопление, текущие и капитальные ремонты. Сбалансированный подход расширяет область применения теплоэффек-тивных долговечных, огнестойких керамических, ячеистобетонных, полистиролбетонных, легких ке-рамзитобетонных материалов, альтернативных мягким минераловатным и пенополистирольным.
Для достижения установленного СНиП 23-02-2003 [1] уровня теплоизоляции из условий энергосбережения в настоящее время широко используются стены из облегченной кладки. В качестве облицовочного слоя в них предпочтение обычно отдают керамическому пустотелому кирпичу. В целях повышения прочности и долговечности применяются металлические связи и железобетонные несущие элементы. Наличие в узлах стен высокотеплопроводных материалов в сочетании с утеплителями и облицовочным кирпичным слоем привело к ухудшению темпера-турно-влажностного режима и концентрации напряжений в некоторых участках стен. Эти процессы оказывали доминирующее влияние на снижение долговечности и преждевременное разрушение фасадов. На стадии проектирования их влияние не учитывалось, т.к. не разработаны инженерные методы расчета влажностного режима и долговечности узлов сопряжения конструкций.
Разрушение облицовочного слоя из лицевого керамического кирпича в наружных стенах из трехслойной кладки происходит из-за низкого качества строительных работ, ошибок, допускаемых проектировками, и существенного различия в физических свойствах поставляемого пустотелого лицевого кирпича. Некоторые ошибки и низкое качество работ стали проявляться на 5—7 году эксплуатации зданий в виде трещин на фасадах, разрушений лицевого керамического кирпича в зоне перекрытий, частичного разрушения кирпичей от механических нагрузок в узлах сопряжений облицовочного слоя с конструктивными элементами здания. Отсутствие
армирования горизонтальных рядов кладки в облицовочном слое, а также некачественная установка гибких металлических связей, соединяющих облицовочный слой с конструктивными элементами стены или полное их отсутствие, явились причиной появления вертикальных трещин до 7-го этажа. Отслоению и падению лицевых кирпичей и их размораживанию, а также разрушению раствора в зоне железобетонных перекрытий, способствовало недостаточное их утепление. Прикрепленные к железобетонным перекрытиям металлические уголки приводят к образованию конденсата, который впитывается кирпичом и при заморозках разрушает облицовочный слой. Особо это заметно при эксплуатации пустотелого лицевого кирпича в облицовочном слое стен с плохо вентилируемой воздушной прослойкой. Поэтому выполненные ремонтные работы на ряде зданий не приостановили отслоение и падение лицевых кирпичей. Видно, что эпизодические ремонты приводят к ухудшению внешнего вида фасада из-за больших трудностей в подборе цвета кирпича.
В сложившихся условиях применение лицевого керамического кирпича для облицовки наружных трехслойных стен с повышенным уровнем теплоизоляции может представлять опасность для людей, находящихся около здания. Вероятность их разрушения и падения во много раз выше аварийных случаев, происходящих с облицовочными панелями или блоками. Поэтому применение лицевого кирпича для облицовки наружных стен, выполняемой непосредственно на стройке, целесообразно ограничить малоэтажным строительством. Для многоэтажных зданий его следует использовать в целом виде, продольных половинках, или плитках в виброкирпичных панелях, изготавливаемых на заводе. Опыт их применения хорошо известен в России и зарубежных странах.
В стенах зданий, построенных в 2000—2005 гг. из крупноформатных керамических камней с облицовочным слоем из пустотелого кирпича, соединенного тычковыми рядами или гибкими связями, не обнаружено разрушений лицевых кирпичей. Этому способствовало созданная кладочным раствором сплошная стена с повышенной характеристикой тепловой инерции (Д = 10,3), почти в 2 раза
строительная теплофизика и энергосбережение
превышающей аналогичный физический параметр для трехслойной стены с мягким утеплителем при одинаковом термическом сопротивлении, равном 3,0 м2 °С/Вт. Созданное повышение характеристики тепловой инерции сплошных кирпичных стен позволило сократить количество переходов наружной температуры через 0 °С в зимне-весенний и осенне-зимний интервалы года, и тем самым повысить безремонтный срок эксплуатации облицовочного кирпичного слоя. Отсутствие системного подхода в решении важнейшей для народного хозяйства страны проблемы энергосбережения проявилось в неподготовленности проектных организаций к разработке долговечных наружных ограждающих конструкций с повышенным уровнем теплоизоляции. Это привело к существенным затратам на их восстановление, превышающих предполагаемую экономию от сокращения расходов на отопление зданий.
Наружные ограждения с повышенным уровнем теплоизоляции по температурному, влажностному и воздушным режимам существенно отличаются от ранее применяемых сплошных конструкций стен. Это оказало влияние на снижение долговечности облицовочного слоя. Необходимо было с введением новых норм по теплозащитным свойствам стен скорректировать и требования к морозостойкости, прочности другим физическим параметрам лицевого керамического кирпича в СНиП П-22-81* [2]. Такой подход обусловлен основным принципом, заложенным в [3] при прогнозировании долговечности наружных стен. Отсутствие комплексного подхода к решению проблемы долговечности наружных трехслойных стен с повышенным уровнем теплоизоляции, облицованных лицевым керамическим кирпичом, станет причиной второго этапа их разрушения через 15—20 лет. Это, в первую очередь, коснется облицовочных слоев, выполненных из кирпича с морозостойкостью ниже Р50 и повышенным водопоглощением.
Основным фактором, влияющим на разрушение лицевого керамического кирпича в облицовочном слое наружных стен в условиях эксплуатации, являются переменные температурно-влажностные воздействия наружной среды в осенне-зимний и зимне-весенний интервалы года. Количество переходов наружной температуры через 0 °С в облицовочном слое в эти периоды года зависит от климата региона строительства. Эта специфика не учитывается при назначении марки по морозостойкости лицевого кирпича, применяемого для облицовочного слоя наружных стен. Не учитывается также уровень теплоизоляции наружных стен. В нормативном документе [2] нормируемое значение мар-
ки по морозостойкости для лицевого кирпича сплошных кирпичных стен при нормальном влажностном режиме помещений зданий составляет Р25, а для многослойной кладки нормативное значение марки по морозостойкости лицевого керамического кирпича составляет Р35. Эти требования распространяются на все конструкции стен без учета их уровня теплоизоляции и климатических условий региона строительства. Они обеспечивали требуемый срок службы стен до капитального ремонта с уровнем теплоизоляции, действовавшим до 1995 г.
Выполненные исследования в климатической камере и натурных условиях, а также расчеты температурных полей наружных стен с уровнем теплоизоляции (К0) от 1,2 до 4,2 м2 °С/Вт показали, что увеличение сопротивления теплопередаче наружных стен приводит к более глубокому промерзанию облицовочного слоя. При расчетных параметрах воздуха ^ = 20 °С; = —25 °С температура на границе облицовочного слоя с утеплителем при ^ = 1,2 м2 °С/Вт составляет —15,6 °С, при
строительная теплофизика и энергосбережение
ствия наружных температур на лицевой кирпич облицовочного слоя в условиях эксплуатации с переходом через 0 °С, вызывающих их разрушение значительно больше нормативного равного Р25 для сплошных кирпичных стен и Р35 для трехслойных. Таким образом, количество промерзаний, приводящих к разрушению лицевого керамического кирпича в облицовочном слое стены, зависит от уровня теплоизоляции стены и количества циклов перехода наружной температуры через 0 °С [4]. Руководствуясь таким подходом и установленными нормами по межкапитальным ремонтным срокам сплошных кирпичных стен, равным 50 лет [5], количество циклов замерзаний и оттаивания для г. Москвы составляет 300, для Новосибирска 500, для Сургута 550. Вместе с тем, для всех указанных регионов страны с существенно отличающейся континентальностью климата морозостойкость кирпича нормируется независимо от уровня теплоизоляции стен.
Долговечность одних и тех же лицевых пустотелых керамических материалов при одинаковой марке по морозостойкости в условиях эксплуатации наружных сплошных кирпичных стенах может существенно отличаться. На различие в сроке службы оказывает влияние расположение пустот в кирпичах и камнях, а также расположение облицовочных материалов в кладке стены. Нерациональное расположение пустот создает в облицовочном слое стены участки с пониженными теплозащитными свойствами и повышенной паропроницаемостью. Последняя способствует концентрации влаги на внутренней поверхности наружных керамических стенок, что приводит к их переувлажнению и преждевременному разрушению. Более явно это проявляется при применении семи- и девятищелевых керамических кирпичей и камней, теплопроводность которых в тычковом направлении составляет 0,35—0,40 Вт/(м °С), а ложковом — 0,6 Вт/(м °С). Сопротивление паро-проницанию соответственно составляет 0,757—0,846 и 0,476 м2 ч Па/мг. На 25—30 году разрушению подвергаются кирпичи и камни только ложковых рядов облицовочного слоя. В кирпичах и камнях тычковых рядов стен несмотря на длительный срок эксплуатации, составляющий более 50 лет, разрушения наружных тычковых рядов не обнаружено при той же марке по морозостойкости равной Р25. Отмеченные теплофизические различия особо важны для лицевого пустотелого кирпича стен сплошной кладки и трехслойных стен, который практически весь отопительный сезон находится в зоне воздействия отрицательных температур наружного воздуха. Поэтому предлагается для повышения долговечности и теплозащитных свойств облицовочного слоя, свя-
занного с основной частью сплошной кирпичной стены тычковыми рядами с = 1,5—2,5, использовать лицевой кирпич с рациональным расположением пустот с морозостойкостью не ниже Р35. Для облицовочного слоя, соединяемого с основной частью сплошной кирпичной стены с помощью гибких металлических связей с R0 = 1,5—2,5, предлагается применять лицевой кирпич с горизонтально расположенными пустотами с маркой по морозостойкости не ниже Р35. Причем ширину пустот необходимо принимать равной 10 мм. При такой ширине значительно увеличивается количество пустот в кирпиче, повышается термическое сопротивление облицовочного слоя и практически исключается их заполнение кладочным раствором [4].
В трехслойных наружных стенах с минераловат-ными плитами диффундирующий из помещения пар, встречая на пути низкое значение сопротивления паропроницаемости утеплителя, перемещается к облицовочному слою с более высокой температурой и в большем количестве по сравнению с другими плотными теплоизоляционными материалами. Пар конденсируется на внутренней поверхности лицевых кирпичей облицовочного слоя в виде инея. При потеплении иней переходит в жидкую влагу, которая впитывается в кирпичи, а затем при заморозках переходит в твердое состояние, т.е. лед, который разрушает лицевой кирпич с внутренней стороны. Поэтому при применении минераловат-ных плит следует в трехслойных стенах в качестве облицовочного материала применять полнотелый или пустотелый кирпич с размерами пустот, исключающими их заполнение раствором с повышенной маркой по морозостойкости, равной Р50—Р75.
Температурный режим облицовочного слоя наружных стен с вентилируемым фасадом в связи с его независимым температуровлаговоздушным режимом от утепленной части стены практически подвержен даже суточным периодическим похолоданиям и оттепелям. Поэтому он в осенне-зимний и зимне-весенний периодах года подвергается значительно большим циклам замораживания и оттаивания по сравнению с облицовочными слоями выше рассмотренных конструкций стен. Особые эксплуатационные условия в облицовочном слое наружных стен с вентилируемой воздушной прослойкой создаются в результате двухстороннего контакта с наружным воздухом, что приводит к повышенному влагосодержанию кладочного раствора и кирпича в пасмурную погоду и при дожде. Ускорению процесса сверхсорбционного увлажнения лицевого керамического кирпича в облицовочном слое способствует более влажный цементно-песчаный кладочный раствор, расположенный в швах
строительная теплофизика и энергосбережение
кладки и пустотах кирпичей. В результате контакта с раствором, особенно при его сверхсорбционном увлажнении, влажность лицевого кирпича может достигать значения, близкого к максимальному во-допоглощению. Лицевой кирпич разрушается при заморозках и оттепелях с обеих сторон. Поэтому предлагается облицовочный слой при наличии воздушной прослойки выполнять из полнотелого кирпича с маркой по морозостойкости Р100 независимо от уровня теплоизоляции стены.
В последние годы модернизированы многие кирпичные заводы, усовершенствованы технологии, что позволило организовать выпуск лицевого кирпича повышенной морозостойкости. Это учтено в ГОСТ 530-2007 [6], в котором требования к кирпичам по морозостойкости, особенно к лицевым, повышены и подразделяются на марки Р25, Р35, Р50, Р75, Р100. Переход на применение кирпича повышенной морозостойкости позволит увеличить долговечность облицовочного слоя современных конструкций наружных сплошных кирпичных и трехслойных стен с повышенным уровнем теплоизоляции.
В действующем нормативном документе [5] установлена продолжительность эксплуатации до капитального ремонта для сплошных кирпичных стен 40-50 лет, для стен из облегченной кладки с теплоизоляционным слоем — 30 лет. Как правило, нормативный срок до капитального ремонта подтверждается в условиях эксплуатации при применении в качестве лицевого кирпича пустотелых керамических изделий с маркой по морозостойкости Р25 и Р35, для стен с приведенным сопротивлением теплопередаче = 1,0 м2 °С/Вт. Поэтому эти марки по морозостойкости приняты в качестве базовых значений.
На основании результатов натурных исследований долговечности облицовочных слоев наружных стен зданий, эксплуатируемых 40-55 лет, а также обработки метеоданных, разработана программа для прогнозирования морозостойкости и других физических и механических параметров лицевого керамического кирпича в конструкциях наружных стен с уровнем теплоизоляции, обеспечивающим требуемую продолжительность эксплуатации до первого капитального ремонта и срок службы в целом.
Зафиксированные разрушения лицевого керамического кирпича в облицовочном слое трехслойных стен из эффективной кладки некоторых зданий являются следствием конструктивных недоработок в проектах зданий, недобросовестности рабочих, не поставивших в некоторых местах гибкие связи для соединения облицовочного слоя
с конструкционной частью стены, а также недостаточного утепления зон сопряжения железобетонных перекрытий с лицевым кирпичом.
В заключении следует отметить, что облицовочные слои из лицевого керамического кирпича наружных сплошных стен, выполненных с соблюдением технологического регламента и технических условий, представляют более надежные и долговечные в эксплуатации конструктивные решения в сравнении с трехслойными. Особо следует отметить прочное и более надежное соединение облицовочного слоя с помощью тычковых лицевых кирпичей с основной конструкцией сплошной кирпичной стены, выполненной из крупноформатных теплоэффективных керамических камней.
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.1. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий.
2. СНиП П-22-81* Каменные и армокаменные конструкции, М., 2004 г.
3. Александровский С.В. Долговечность наружных ограждающих конструкций, М., 2004г.
4. Ананьев А.А. Повышение долговечности лицевого керамического кирпича и камня в наружных стенах зданий. Автореферат кандидатской диссертации. М. 2007 г.
6. Межгосударственный стандарт ГОСТ 5302007. Кирпич и камень керамические. Общие технические условия. М., 2007 г.
Долговечность и энергоэффективность наружных стен из облегченной кирпичной кладки
В докладе представлены результаты натурных обследований наружных стен зданий из облегченной кирпичной кладки, находящихся в аварийном состоянии. Установлены причины разрушения облицовочных слоев из лицевого керамического кирпича. Показано влияние изменений тем-пературно-влажностного режима наружных стен с повышенным уровнем теплоизоляции на долговечность облицовочного кирпичного слоя. Разработана программа для прогнозирования морозостойкости и других физических параметров лицевого керамического кирпича в конструкциях наружных стен с повышенным уровнем теплоизоляции.
строительная теплофизика и энергосбережение
Durability and power efficiency of external walls obverse ceramic brick in designs of external walls with
made of the lighter brickwork the raised level of a thermal protection is developed. by A.I. Ananyev A.A. Ananyev The report introduces the results of natural inspections of external walls of buildings made of the lighter Ключевые слова: облегченная кирпичная клад-
brickwork, being in an emergency condition. The reasons ка, лицевой керамический кирпич, облицовочный
of a rupture of facing layers made of an obverse ceramic слой, температурно-влажностный режим, энерго-
brick are established. An influence of changes of эффективность, долговечность. temperature-dewy conditions of external walls with the
raised level of a thermal protection on durability of a Key words: the lighter brickwork, an obverse ceramic
facing brick layer is shown. The program for forecasting brick, a facing layer, temperature-dewy conditions,
of frost resistance and other physical parameters of an power efficiency, durability.
Отечественный опыт возведения зданий с наружными стенами из облегченной кладки
Лаборатория реконструкции уникальных каменных зданий и сооружений
ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко НИЦ "Строительство"
МИНСТРОЙ РФ
Исследование, обследование технического состояния, экспертиза, рекомендации, проектирование, мониторинг строительства, контроль качества, усиление каменных конструкций, реконструкция зданий, растворы для усиления кладки инъекцией
Толщина облицовочного слоя многослойных стен по СП 15.13330.2012 с 1 июля 2015
Здравствуйте!
Решил вынести на обсуждение тему толщины и крепления наружного облицовочного слоя многослойных кирпичных стен!
Обязательный с 1 июля 2015 года пункт 9.32 СП 15.13330.2012 гласит: облицовочный кирпичный слой толщиной 120 мм в трехслойной кладке допускается применять при проектировании на зданиях до 4-х этажей (12 м). На зданиях высотой более 4-х этажей допускается применение двухслойной кладки с лицевым кирпичным слоем толщиной 120 мм при его опирании на перекрытие в соответствии с 9.34. В конструкциях со средним слоем из эффективного утеплителя и гибким соединением слоев предусматривать применение лицевого кирпичного слоя толщиной 250 мм.
В общем прошу разъяснить:
1. Что за конструкция двухслойной кладки имеется ввиду? Внутренний слой скажем из силикатного рядового кирпича, а наружный - из керамического облицовочного? Пункт 9.34 говорит вроде о трехслойной кладке навесных и самонесущих стен на гибких связях (т.к. указано что опирание слоя на перекрытие)? Если я пишу бред - поправьте).
2. В зданиях с несущими стенами высотой более 4-х этажей (12,0 м) облицовочный слой, закрепляемый на гибких связях к несущему должен быть толщиной 250 мм!? Кто такое вообще выдумал? Какие то научные статьи пояснения есть?
3. Допустимо ли выполнение облицовочного слоя в зданиях с несущими стенами высотой более 4-х этажей толщиной 120 мм устройством жестких связей с несущим слоем кладки тычковыми рядами? Это вообще выполнимо?
Если у кого то есть рабочие узлы трехслойной кладки, соответствующей СП 15.13330.2012, буду крайне благодарен за картинки, чертежи эскизы. Вообщем взываю к Великим ShaggyDoc и Ильнуру! и остальным не менее великим)). Спасибо за ответы!
Проблемы норм по проектированию каменных конструкций Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»
Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Ищук Михаил Карпович
Рассмотрены различные варианты разрушения кирпичных облицовок многослойных стен зданий. Показано, что одной из главных причин является неграмотный расчет конструкций, который базируется на устаревших нормативно; технических документах, не учитывающих наличие новых строительных материалов и технологий. Доказано, что в российских климатических условиях нельзя использовать зарубежные конструктивные решения без существенной переработки.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Ищук Михаил Карпович
Анализ результатов обследования многослойных наружных стен многоэтажных каркасных зданий Энергоэффективность, долговечность и безопасность наружных стен зданий из керамических материалов О нормах проектирования многослойных наружных стен из облегченной кладки в каркасных зданиях Фасады крупнопанельных зданий из мелкоштучных элементов i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы. i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.Текст научной работы на тему «Проблемы норм по проектированию каменных конструкций»
М.К. ИЩУК, канд. техн. наук (Москва)
Проблемы норм по проектированию каменных конструкций
Состояние дел в области нормативных и рекомендательных документов по проектированию каменных конструкций вызывает крайнюю озабоченность. Их отсталость и низкий уровень уже привели к коллапсу целой отрасли по производству мелкоштучных керамических материалов — кирпича и камня. Существующие нормативные документы не позволяют корректно применять современные вычислительные комплексы, без которых проектирование становится невозможным. Отсутствуют научно обоснованные регламенты на применение многих строительных материалов и конструкций из них. Приведем ниже несколько примеров.
В середине 1990-х гг. были ужесточены требования по энергосбережению в зданиях. Чтобы обеспечить требуемое сопротивление теплопередаче, толщина наружных стен из кирпичной кладки должна была бы составлять не прежние 510—640 мм для Московского региона, а более 1,5 м. Это потребовало применения вместо массивных однослойных стен двухслойных с внутренним слоем из легкого или ячеистого бетона или трехслойных с размещением между слоями эффективного утеплителя. Наружный слой таких конструкций выполнялся, как правило, из пустотелого керамического кирпича. Соединение слоев осуществлялось гибкими стальными связями. В России опыт возведения таких стен был к тому времени весьма небольшим и ограничивался в основном невысокими зданиями [1].
В настоящее время проектирование стен с применением кирпичной кладки регламентируется СНиП 11-22—81* «Каменные и армокамен-ные конструкции. Нормы проектирования» [2]. Этот документ был разработан в конце 1970-х гг. и впервые увидел свет в 1981 г. В 1987 г. вышло Пособие к СНиП [3], где были приведены технические решения наружных стен из многослойных кладок, позволявшие возводить здания высотой не более пяти этажей. Сопротивление теплопередаче таких стен не превышало 1,8 м2.оС/Вт. В то время никто и не помышлял возводить здания высо-
той более пяти этажей с наружными стенами из многослойной кладки с применением эффективного утеплителя и тем более с соединением слоев гибкими связями. Для массового строительства многоэтажных зданий середины 1990-х гг. потребовались другие технические решения. Не находя таковых в СНиП, проектировщики вынуждены были обратиться к зарубежному опыту. Так произошло и при разработке ЦНИИЭП жилища широко распространенного альбома по проектированию наружных стен из многослойной облегченной кладки.
Применяемые за рубежом технические решения требуют адаптации к российским условиям, о чем большинство проектировщиков и не догадывалось. Основной причиной являются специфические климатические условия, а также отличающиеся по физико-механическим характеристикам и номенклатуре материалы. В СНиП 11-22-81* не было никаких ограничений по проектированию и возведению трехслойных стен с гибкими связями. Не появились такие ограничения при актуализации данного СНиП и в 2003 г. Для проектировщиков это стало косвенным доказательством допустимости применения зарубежных технических решений практически без адаптации.
Это, а также низкое качество строительства привели к тому, что во многих регионах России и в первую очередь в Москве и Московской области произошли массовые разрушения кирпичной облицовки в наружных стенах монолитных зданий, построенных в последние пятнадцать лет [1]. На отдельных зданиях
это привело к обрушению облицовки, на других принимаются экстренные меры по предотвращению аварий (рис. 1). Только в Москве выявлено несколько сотен таких зданий, среди которых не менее четверти аварийных. Московская область, Москва и ряд других регионов были вынуждены ввести ограничения на строительство многоэтажных зданий с облицовкой наружных стен кирпичом.
Чтобы разобраться в причинах массового разрушения облицовочного кирпичного слоя в трехслойных конструкциях, московским правительством были выделены десятки миллионов рублей на обследование зданий с дефектами. Работы по выявлению причин массовых аварий зданий, причиной которых во многом послужил недоработанный СНиП 11-22-81* выпуска 2003 г., были поручены ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко (руководитель работ глав-
Рис. 1. Трещины в кладке лицевого слоя вследствие отсутствия в проекте вертикальных и некачественно выполненных горизонтальных деформационных швов
Рис. 2. Двухслойная наружная стена с внутренним слоем из полистиролбетонных блоков низкой прочности
Я! : ® апрель 2010 15
ренним слоем из крупноформатных керамических камней производства ЛСР с трещинами вследствие отсутствия в проекте вертикальных и горизонтальных деформационных швов
Рис. 4. Трехслойная наружная стена с наружным слоем из вибропрес-сованных блоков фирмы «РОССЕР» с ненадежным опиранием кладки на перекрытие через Г-образный элемент
Рис. 5. Некачественное опирание лицевого слоя на кронштейны фирмы «Халфен Деха», некачественная установка гибких связей
ный редактор СНиП 11-22-81*, выпуска 2003 г., канд. техн. наук О.И. Пономарев).Вынужденная тактика ограничения или запрета на применение тех или иных материалов, конструкций в связи с имеющимися случаями массовых аварий и дефектов не всегда достигает поставленной цели. Запрет на один вид материала или конструкции немедленно приводит к заполнению рыночной ниши другими. В условиях отсутствия научно обоснованных регламентов на их применение на замену приходят порой также малоизученные и не адаптированные к нашим условиям материалы и конструкции.
Такое можно наблюдать на примере ограничений на применение наружных трехслойных стен с лицевым слоем из кирпичной кладки. Существует заблуждение, что панацеей являются двухслойные стены. Непродуманные технические решения таких стен точно также повлекут за собой массовые аварии и дефекты. При существующих требованиях по сопротивлению стен теплопередаче внутренний слой таких стен должен выполняться из достаточно легких материалов, в противном случае толщина стен становится неприемлемой. В этих условиях начинают предлагаться материалы с плотностью менее 400—600 кг/м3, которые по сути являются теплоизоляционными. К таким материалам можно отнести блоки из полистиролбетона (рис. 2), ячеистого бетона низкой плотности и ряд других с классом по прочности менее В2. Эти материалы часто применяются в конструкциях, в которых внутренний слой должен воспринимать ветровую нагрузку, быть достаточно прочным для крепления к нему лицевого слоя из кирпичной кладки. Морозостойкость таких материалов должна быть также достаточно высокой.
Применение двухслойных стен не снимает и ряда других проблем, присущих трехслойным стенам. Например, требования по устройству горизонтальных и вертикальных деформационных швов в лицевом кирпичном слое, особенно в многоэтажных зданиях, здесь не менее актуальны. Пренебрежение этим приводит абсолютно к тем же последствиям, что и в трехслойных стенах. Примером тому может служить жилой дом № 30 по ул. Зоологической в Москве. Часть его стен выполнена из двухслойной кладки: внутренний слой из крупноформатных керамических камней, наружный — из керамического облицовочного кирпича. Из-за отсутствия в проекте вертикальных и горизонтальных деформационных швов произошло
разрушение кладки лицевого слоя с образованием вертикальных трещин, раздробление кирпича в уровне плит перекрытий (рис. 3).
Другой пример, когда в результате ограничений на применение в наружном слое керамического кирпича его место могут занять материалы, применение которых в многослойных стенах требует еще большей осмотрительности. К ним можно отнести стены из пустотных вибропрессованных бетонных камней и блоков. Температурно-влаж-ностные деформации в такой кладке примерно в два раза выше, чем в кладке из керамического кирпича, она подвержена усадке. В этой связи требования по устройству деформационных швов, связей между слоями таких конструкций должны быть еще более жесткими, чем в кладке из керамических материалов. В то же время конструкция горизонтального деформационного шва в возводимых фирмой «РОССЕР» стенах крайне ненадежна. Наружный слой опирается на Г-образный бетонный блок, закрывающий торец плиты перекрытия (рис. 4). Недостаток такой конструкции заключается в возможности среза блока при нарушении геометрии плиты, что является массовым дефектом на наших стройках.
В последнее время были построены и продолжают строиться современные заводы по производству стеновых керамических материалов. И именно эти современные заводы, выпускающие качественные материалы для наружных стен, страдают в первую очередь. Горько сознавать, что в результате отсутствия качественных нормативных документов усугубляются проблемы отрасли по производству керамических материалов.
В условиях отсутствия качественных отечественных документов, регламентирующих возведение наружных многослойных стен с кирпичной облицовкой, зарубежные производители стеновых материалов предлагают собственные альбомы технических решений. Казалось бы, успешное применение этих решений за рубежом гарантирует их успешное применение и в России. На самом деле это далеко не всегда так: этим конструкциям присущи те же «болезни», что и отечественным. На рис. 5 показано возведение лицевого слоя с опиранием на кронштейны немецкой фирмы «Халфен Деха». Видно, что величина свеса кирпича превышает допустимую. Кроме того, можно сомневаться, что каменщик сможет натянуть проволоку гибких связей таким образом, чтобы они включились в работу до образования в кладке на углу вертикальных трещин.
При проектировании даже из современных материалов применяются заложенные в устаревший СНиП и пособие к нему методы расчета. Коэффициенты надежности, условий работы материалов и конструкций, сами методы отличаются от заложенных в зарубежных нормах. Достаточно сказать, что многие из них назначались волевым путем исходя из опыта эксплуатации, носят условный характер. Но если раньше существовало понятие экспериментального строительства, то сейчас, особенно при резком снижении объемов и уровня исследований, опыты ставятся на массовой застройке.
Адаптации к российским условиям зарубежных технических документов требует и низкое качество отечественного строительства, поставляемых на наш рынок материалов. Например, в большинстве случаев в условиях отсутствия четкого регламента на применение строители используют дешевые несертифи-цированные гибкие связи и анкеры. В лучшем случае к изделию прикладывается какой-либо документ, подтверждающий проведение тех или иных испытаний. При этом объем и методика этих испытаний далеко не всегда являются удовлетворительными. Антикоррозийная защита связей и узлов их анкеровки часто является неудовлетворительной. В отличии от зарубежных аналогов используются связи с некачественным цинковым покрытием или просто окрашенные.
В качестве другого примера можно привести следующее. При возведении лицевого слоя наружной стены свес кирпича не должен превышать 1—2 см. Реально это может составлять гораздо большие значения, что является одной из причин обрушений кирпичной облицовки. Добиться хорошего качества можно только изменив конструкции опалубки, устройства жестких бортов, ведением более строгого геодезического контроля. Но для выполнения этого в соответствующих нормативных документах должны быть прописаны и соответствующие требования. Некачественное проектирование приводит зачастую и к некачественному производству работ. Примером может служить технически невыполнимое проектное решение по устройству горизонтального деформационного шва в лицевом слое кладки, когда вышележащий кирпич должен опираться только на упругую прокладку. «Изобретательные» каменщики вместо вилатерма укладывали доску, которую при этом тщательно покрывали тиоколовой мастикой (рис. 6).
В настоящее время большинство проектных организаций расчеты ведут по программам, в которых заложены требования по расчету, разработанные несколько десятилетий назад. Эти положения были ориентированы на ручной счет, разрабатывались для совершенно другого класса конструкций. Но даже расчет исторических каменных зданий при их реконструкции сегодня может явиться большой проблемой. Так было, например, при расчете кирпичных стен и сводов Большого театра в связи с его реконструкцией. Расчет выполнялся институтом Курорт-проект по программе, реализующей метод конечных элементов. В расчетной схеме были заданы тысячи конечных элементов стен и сводов, учитывались неравномерные осадки основания, достигавшие 11 см. Вместе с тем первоначально результаты расчета абсолютно не соответствовали реальному напряженно-деформированному состоянию кладки стен и сводов, что поставило летом 2009 г. под угрозу дальнейшее производство работ. Лишь корректное назначение прочностных и деформационных характеристик кладки, использование обоснованных критериев прочности кладки позволили оценить прочность и деформации конструкций, эффективность выполненного усиления и разработать дополнительные мероприятия, начать перенос здания на постоянные опоры.
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.Но есть и обратный пример. В нормы по каменным конструкциям заложен метод расчета по предельным состояниям. Это был передовой метод, который позволял гордиться им. В настоящее время проверка несущей способности каменных конструкций с применением неспециализированных вычислительных комплексов осуществляется по методу допускаемых напряжений, отмененному полвека назад. Этому способствует отсутствие в существующих нормативных документах регламентов по применению программ расчета и требований по разработке алгоритмов расчета.
В настоящее время стоит вопрос не просто об актуализации существующего СНиП 11-22—81* или разработке на его базе свода правил. Должна быть разработана система документов, строго увязанных с СП. К ним относятся и ГОСТы на стеновые материалы, альбомы технических решений и т. д. Учитывая, что существующий СНиП по сути является документом, основные положения которого были разработаны еще в середине прошлого века и практически не подвергались корректировке, промедление в его раз-
Деревянная прокладка в горизонтальном деформационном шве
Рис. 6. Некачественное выполнение горизонтального деформационного шва, вследствие непродуманного проектного решения
работке чревато самыми тяжелыми последствиями. Массовые аварии на зданиях с наружными облегченными кирпичными стенами являются лишь одним, хотя и наиболее эффектным примером.
Поможет ли гармонизация отечественных норм с зарубежными? Вероятно. Но только в том случае, если эта гармонизация будет производиться неформально и вдумчиво.
И последнее. В условиях отсутствия достаточного финансирования научно-исследовательских и нормо-творческих работ производители тех или иных строительных материалов пытаются выступать в роли заказчиков на разработку нормативных документов. Думается, что здесь должен проявляться взвешенный подход, исключающий превращение нормативных документов в площадку для лоббирования чьих-либо интересов.
1. Ищук М.К. Отечественный опыт возведения зданий с наружными стенами из облегченной кладки. М.: РИФ «СТРОЙМАТЕРИАЛЫ», 2009. 365 с.
2. Пособие по проектированию каменных и армокаменных конструкций. М., 1988.
3. СНиП 11-22-81* Каменные и ар-мокаменные конструкции. Нормы проектирования. 2003.
Отечественный опыт возведения зданий с наружными стенами из облегченной кладки
Обобщен отечественный опыт возведения зданий с наружными стенами из облегченной кладки. Показана история проектирования и строительства таких зданий. На конкретных примерах зданий, возведенных в конце 1990-х гг. рассмотрены различные дефекты наружных стен с лицевым слоем из кирпичной кладки. Приведены результаты экспериментальных и расчетно-теоретических исследований наружных облегченных стен, инженерные методы расчета различных воздействий на наружные многослойные стены с учетом поэтапности и длительности возведения, включая температурно-влажностные, а также конструктивные требования по назначению расстояний между горизонтальными и вертикальными деформационными швами, к конструкциям гибких связей и армированию кладки. Детальные черно-белые и цветные иллюстрации органично дополняют теоретический материал.
Для работников проектных, строительных и контролирующих качество строительства организаций. Главы, посвященные истории возведения наружных стен из облегченной кладки и истории выпуска керамических камней и кирпича в России, могут представлять интерес для более широкого круга читателей.
Читайте также: