Герметизация – по-прежнему больная проблема полносборного домостроения Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Научно-технический и производственный журнал

Технологии и материалы

Олегу Александровичу Лукинскому — 75 лет!

Олегу Александровичу Лукинскому исполнилось 75 лет, и более полувека из них посвящены научно-практической деятельности строителя и химика-полимерщика. Итогом этой работы стали свыше 550 опубликованных трудов, статей и изобретений, в их числе 15монографий и более полусотни ВСН, ТУ и методик, по которым в настоящее время работают и повышают квалификацию сотрудники множества ремонтных и реставрационных организаций, а также работники ЖКХ в России и странах СНГ.

Научную работу Олег Александрович совмещает с образовательной деятельностью. Многие работники коммунальных служб, прослушав курс его лекций, становятся высококлассными спе-циалистамии — мастерами ремонтного дела. В начале 1980-х гг. им была предложена и запатентована технология ремонта и осушения затопляемых подвалов жилых и общественных зданий, на основании которой подготовлены ТУ, утвержденные Госжилинспекцией. Лукинским созданы новые полиизоцианатные составы для гидроизоляции и защиты бетона, кирпича и древесины. Олег Александрович принимал активное участие в ремонтных и реставрационных работах таких памятников архитектуры, как Музей изобразительных искусств им. А.С. Пушкина, дворцов в Кусково и Коломенском, Благовещенский собор и Оружейная палата в Московском Кремле и многих других.

Семь заводов России и СНГ изготовляют разработанную О.А. Лукинским мастику БСКМ из отходов химических производств, предназначенную для устройства кровель и защиты подземных сооружений.

В г. Дзержинске Нижегородской обл.12лет выпускают материалы серии Лукар, которые включены во многие проекты и нормативы. Впервые в практике строительства тоннелей глубокого заложения в плывунах чугун заменен бетонными блоками с покрытием, разработанным О.А. Лукинским. Новые технологии были успешно внедрены на трех радиусах московского метро, а также в Баку (Азербайджан) и Тбилиси (Грузия).

Инженерная эрудиция и активная жизненная позиция профессора Лукинского сегодня как никогда востребованы.

Редакция и редакционный совет журналов «Строительные материалы»® и «Жилищное строительство» сердечно поздравляют своего научного консультанта и постоянного автора Олега Александровича Лукинского с юбилеем и желают такой же жизненной энергии. Пусть Вам сопутствуют удача и успех во всех делах, направленных на улучшение качества строительных, ремонтных и реставрационных работ.

ш 1

УДК 621.798.264

О.А. ЛУКИНСКИЙ, профессор, научный руководитель проблемы «Гидрозащита», Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» институт дополнительного профессионального образования ГАСИС (Москва)

Герметизация — по-прежнему больная проблема полносборного домостроения

В статье представлены конструктивно-технические решения деформационных швов полносборных зданий с использованием эффективных, герметизирующих материалов.

Ключевые слова: герметик вулканизируемый, армогерметик, самоклеящийся герметик, деформационный шов.

Проблема создания эффективных конструктивно-технологических решений герметизации стыковых соединений существует столько же лет, сколько внедряется полносборное строительство зданий. По-прежнему остра необходимость разработки и внедрения рациональных методов ремонта негерметичных швов различных конфигураций. Более 60% жалоб жильцов приходится на дефекты в стыках.

Расходы на ремонт швов достигают 6% сметной стоимости ремонта жилого дома при норме 0,4-0,5%, и прежде всего из-за неэффективных технологий ремонта.

В панельных и блочных жилых домах первого поколения герметизацию стыков конструкций осуществляли вулканизующейся тиоколовой мастикой ГС-1, чаще всего путем кистевой окраски, а сопряжения оконных блоков со стенами

вообще не герметизировали. Кистевой слой мастики толщиной 0,15+0,1 мм подвергался деструкции через 2-3 года эксплуатации (сначала появлялись хаотические трещинки, повторяющие усадочные уплотнения в цементно-песчаном растворе, а затем разрывы и отслоения); в результате - инфильтрация воздуха и влаги, последующее промерзание и черная плесень внутри помещений.

В полносборных домах второго поколения, стыки которых были загерметизированы пласто-эластичными невысыхающими мастиками типа УМС-50 и МПС, а оконные блоки - аналогичной мастикой бутэрол. Менее чем через два года эти мастики повсеместно отслаивались, а количество протечек в сопряжениях оконных блоков превышало 50% через год эксплуатации.

Технологии и материалы

ц м .1

Научно-технический и производственный журнал

400

« 350

300

250

-е-

ш

а > на 69%

а > на 35% Л

а > на 215%

а > на 67%

а > на 22%

50 100 150 200

Относительное удлинение, %

Рис. 1. Изменение величин деформаций герметика-эластомера: а — при расширении шва в зависимости от величины отношения глубины заполнения шва к его ширине; б — при расширении шва на 100%; в — при сжатии шва на 50%; 1 — ^вш=0,5; 2 — ^вш=2; 2 — ^вш=3; 4 — ^вш=4, где h — толщина слоя герметика, в — ширина шва

Последующие ремонты, которые выполняли путем нанесения дополнительного слоя тиоколовых мастик не только не способствовали комфортности проживания, но и усугубляли «работу» герметиков, ибо чем толще слой мастики, тем ниже ее деформативность, т. е. способность сжиматься и растягиваться без утраты герметичности.

Детальными исследованиями доказано, а многолетней практикой подтверждается, что общая толщина слоя герметика в деформационном шве должна быть меньше половины ширины полосы герметизации, а толщина слоя разового нанесения мастики должна быть 2,5+0,5 мм (рис. 1). Однако фактическая толщина слоя одноразового нанесения зачастую превышает 5 мм по принципу «кашу маслом не испортишь». Кроме того, строители, как правило, не учитывают фактора несовместимости разнородных герметизирующих материалов. Так, например, все тиоколовые мастики отечественного и зарубежного производства, имеющие адгезию друг к другу, не имеют ее к кремнийорга-ническим (силиконовым) мастикам типа Эластосил 11-06 и бутилкаучуковым мастикам типа Гермобутил или карбокси-латным мастикам типа Геростом. В табл. 1 приведены показатели совместимости герметизирующих материалов с материалами ограждающих конструкций.

Превышение толщины слоя одноразового нанесения мастики, а также использование химически несовместимых мастик закономерно ведут к неоправданным трудовым и материальным затратам и преждевременной разгерметизации швов. Накопленный опыт, современный уровень качества отечественных мастик, наличие приспособлений для их приготовления и нанесения позволяют сегодня обеспечивать герметичность швов закрытого типа в течение 20 лет, а ремонт фактически приходится выполнять через 3-6 лет, а то и чаще.

Остается только неукоснительно соблюдать требования действующих нормативов [1, 2]. В конце 1960-х гг. за-

а > на 104%о брезжила возможность разрубить этот гордиев узел сборного домостроения, но в 1970-х гг. с внедрением в практику строительства домов новых серий (типа КОПЭ) возникли трудноразрешимые проблемы.

Стремление повысить долговечность герметизации швов в новых домах привело к директивному внедрению новомодного западного направления - открытым стыкам, в которых герметики не подвергаются прямому атмосферному воздействию. В сущности, это новшество прогрессивно, но только в том случае, если стыкуемые панели выполнены строго по проекту, т. е. их линейные размеры соблюдают без отклонений. Однако, как показывает практика, достичь такого положения вряд ли возможно даже в обозримом будущем при наших нормах допусков, возможностях лучших ДСК и квалификации монтажников. Дело в том, что величины этих допусков, о которых на родине открытых стыков в норвежском городе Тронхейме никто и не подозревает, превышают расчетную ширину устья стыка (так, нормативные требования разрешают отклонение линейных размеров стеновых панелей до +7 мм). Не требуется богатого воображения, чтобы представить, что, образуя стык, «встретились» две такие панели, каждая из которых короче всего на «законных» 7 мм. Значит, при расчетной ширине устья стыка 14 мм фактическая его ширина составит 28 мм, и это при идеальном монтаже. А монтаж тоже имеет свои «законные» отклонения, и не меньшие. Получается, что ширина стыков после монтажа колеблется от 10 до 56 мм, а по нормам родоначальников открытых стыков равняется ни больше ни меньше как 9,6 мм.

Отсутствие объективных условий для внедрения открытых стыков и порождает в буквальном смысле слова открытые стыки. По данным НИИ строительной физики, при нормативе 10% фактический перерасход тепла достигает 22%, а при ширине устья 40 мм за счет негерметичности шва перерасход тепла - 30%. Вот и переплелась проблема герметизации с проблемой экономии топливно-энергетических ресурсов. За потерями тепла стоит дискомфорт проживания в домах, а это уже социальная проблема нашего общества.

К решению проблемы герметизации открытых стыков подошли вплотную спустя 20 лет с начала массового их внедрения. Было усовершенствовано конструктивное решение стыков [3].

Что же делать с протекающими и промерзающими миллионами метров открытых стыков? Только одно - ремонтировать снаружи, превращая их в закрытые. До недавнего времени существовало два рациональных конструктивно-технологических решения: герметизация устья мастиками-эластомерами по мягкой подоснове и оклейка слоистыми материалами (рис. 2).

В последние годы пропагандируется заполнение наружной полости стыка вспенивающимся при нанесении пенополиуретаном. Преимущества такого метода ремонта очевид-

а

34

11'2012

Научно-технический и производственный журнал

Технологии и материалы

Таблица 1

Наименование материалов Цементно-песчаный бетон (раствор) Кирпич Дерево Стекло Металлы Мастики бит.-кауч. типа БСКМ Эпоксимастики Тиоколовые мастики Силиконовые мастики Уретановые мастики Самоклеящиеся герметики типа Абрис

Ц.п. бетон (раствор) С С СП СП С СА СА СА СА СА СА

Кирпич С СП СП СП СП СА СА СА СА СА СА

Дерево СП СП СП СП СП СА СА СА СА СА СА

Стекло СП СП СП СП СП СА С СА СА СА СА

Металлы: сталь С СП СП СП СП СА СА СА СА СА СА

медь СП СП СП СП СП С С НС СА СА СА

оцинкованная поверхность С СП СП СП СП С С СА СА СА СА

алюминий СП СП СП СП СП С С С СА СА СА

Мастики битумно-каучуковые типа БСКМ СА СА СА СА СА СА НС НС НС С С

Эпоксимастики СА СА СА С СА НС СА НС НС НС С

Тиоколовые мастики СА СА СА СА С НС НС СА НС НС С

Силиконовые мастики СА СА СА СА СА НС НС НС СА НС НС

Уретановые мастики СА СА СА СА СА С НС НС НС СА С

Самоклеящиеся герметики типа Абрис СА СА СА СА СА С С С НС С СА

Примечание. С - совместимы; СА - адгезионно совместимы; НС - не совместимы; СП - совместимы с подслоем.

А

ны - механизация трудоемкого процесса герметизации, а также повышение теплозащитных свойств стыков. Этот способ особенно незаменим при выполнении сплошного наружного утепления зданий. Однако нельзя упускать из виду тот факт, что пенополиуретан подвержен деструкции под действием УФ-облучения и влаги. Следовательно, для обеспечения герметичности стыков, дышащих в процессе эксплуатации здания, наружную поверхность вспененного уплотнителя необходимо покрывать слоем герметика толщиной около 2 мм, причем в сочетании с антиадгезионной смазкой, или оклеивать армогерметиком (рис. 2, г).

Атмосферные и температурные воздействия, конфигурация и линейные размеры стыкуемых панелей (блоков) определяют технические требования к герметикам, которые без нарушения герметичности должны воспринимать продольные и поперечные перемещения стыкуемых элементов. Именно эти деформации и определяют основной показатель, характеризующий эксплуатационную надежность герметика, его адгезию к кромкам смежных конструкций. Надежную герметизацию наружных стыков обеспечивают уретано-вые герметики-эластомеры типа Гелур в сочетании с самоклеящимися гер-метиками типа Абрис С-ЛТнп и Абрис С-ЛТбаз.

Оклеечная герметизация универсальна, так как позволяет ремонтировать швы различной конфигурации в широком диапазоне монтажных отклонений.

Для оклеечных швов подлежат определению толщина клеевого слоя, толщина и фактура армирующей основы и толщина защитного слоя герметика. Эти параметры уточнены экспери-

ментально с учетом технологических требований. Так, толщина клеевого слоя должна быть по возможности минимальной и с учетом шероховатости поверхности кромок смежных панелей составлять 0,2+0,05 мм. Такой слой обычно получается при кистевой окраске за два прохода.

Исследованиями и натурными экспериментами установлены рациональные армирующие основы - базальтовая ткань, стеклоткань типа Т-12-41 толщиной 0,15-0,25 мм и нетканый лавсановый или лавсано-вискозный материал с поверхностной плотностью около 90 г/м2. Толщина защитного слоя герметика должна составлять 1+0,3 мм из расчета максимального воздействия ветра и дождя в течение 20 лет. Надежность герметизации во многом определяется расчетом параметров компенсационной складки-провиса при минимальном и максимальном раскрытии стыкового

Б

В

Г

7 8

Рис. 2. Конструктивные схемы ремонтной герметизации открытого стыка: а — вертикальный стык; б — горизонтальный стык; А — состояние открытого стыка после монтажа; Б — примитивный ремонт после зимы; В — повторный ремонт самоклеящимся гер-метиком; Г — вариант повторного ремонта армогерметиком; 1 — пакля; 2 — водоот-бойная лента; 3 — цементно-песчаный раствор, окрашенный разжиженным герметиком; 4 — антиадгезионная подкладка; 5 — герметик типа Абрис; 6 — приклеивающий слой уре-тановой мастики; 7 — армирующая основа; 8 — защитный слой уретановой мастики; 9 — пористая подкладка

9

Технологии и материалы

Ц M .1

Научно-технический и производственный журнал

Таблица 2

b, мм L, мм h, мм

10 14,8 4,15

20 24,8 6,15

30 34,8 7,55

40 44,8 8,71

50 54,8 9,73

соединения и экстремальных температурно-влажностных воздействиях. В качестве примера приводим расчет при следующих исходных данных:

- характерная длина бетонной панели 6 м (ее поверхность не защищена от проникновения влаги);

- расчетная зимняя температура -31оС, летняя - +30оС;

- проектная ширина стыка (Ь) - 20 мм; максимальная (Ьтах) - 50 мм; минимальная (ЬтИ) - 10 мм; устье -15X15 мм Х45°;

- по суммарному действию на ограждающие конструкции влажности и температуры за экстремумы принимается январь и июль.

Расчет начинается с определения величины продольной деформации стеновой панели с учетом воздействия влажности и температуры, а затем определяются величины компенсационной складки для стыков с шагом 10 мм от Ьтп до Ьтах. В экстремальном случае температурно-влажностные воздействия вызывают деформации панелей в одном направлении: зимой в случае минимальной влажности панели (фтП при наименьшей температуре (^П)=-31°С, летом ?тах=30°С. Максимальная деформация (Дтах) панели составляет:

ДтаХ = аД + п1Ди, (1)

где а - усредненный коэффициент линейного расширения панели 10-5 град-1*; ф - коэффициент линейного набухания бетона панели; Дt - действующая разность экстремальных значений температуры; Ди - расчетный перепад влажности; I - длина панели.

Коэффициент линейного набухания определяем исходя из условия атмосферных воздействий на панели:

¥(х)= [20+1,5(*7шах+2г7тДп)+ + 15(^тах- г/тш)со8(р+2ж)].1()-4г/ч , (2)

А = 1,23,975 = 4,!

расч ' ' '

Данные для определения величины стрелы прогиба для различных значений Ь приведены в табл. 2.

Проведенные лабораторно-производственные исследования позволяют сделать следующие выводы:

- разгерметизация швов - одна из основных причин утечки тепла, дискомфорта проживания;

- непомерно большие расходы на ремонт швов и дороговизна эластомеров обусловливают целесообразность широкого внедрения оклеечной герметизации. Преимущества оклеечных швов:

- отклонения геометрических размеров стыкуемых конструкций не влияют на надежность герметизации, их долговечность повышается за счет отсутствия напряжений в компенсационной складке оклейки при сжатии-растяжении;

- снижается материалоемкость, следовательно, достигается экономия герметиков;

- ремонтопригодность упрощается без нарушения требований технической эстетики.

Нельзя забывать о том, что проблемы ремонта швов любого типа могло и не быть, если бы на стадии проектирования зданий и сооружений детально продумывали не только конструктивное решение элементов, но и оптимальный набор материалов и приспособлений как для герметизации стыков при возведении зданий, так и для их ремонта, тем более что ремонт неизбежен. Недостаточно уделяется этому внимания еще и потому, что десятки организаций занимаются конструированием панелей и только считанные специалисты - герметизацией панельных сопряжений, где разрушения чаще всего и происходят. Именно поэтому можно с уверенностью утверждать, что качество сборного строительства во многом определяется качеством герметизации стыкуемых конструкций.

Назрела реальная необходимость стыковки двух наук

- строительной и химической с последующим взаимодействием науки с производством. Эту проблему полезно поручить фирме, решающей все вопросы, от разработки технических требований, методов исследований герметиков и конструктивных решений швов до практической реализации с полной материальной ответственностью за качество герметизации.

где Е/щах, Стт - соответственно максимальная и минимальная среднемесячные относительные значения влажности наружного воздуха; р - числовая величина приведенная в табл. 47 [4]; т, т1 - время (ч) с отсчетом от января.

Подставляя величины Лпаа = 30%, Е/щах = 90%, т1 = 8640, т = 4320, р = я, получаем У(т) = 0,0125 г/ч.

Тогда из (1) следует, что максимальное осевое приращение длины панели составит:

Дтах = 10-56000 61 + 510-36000 1,2510-2 = 3,975 мм.

С учетом возможных вариаций составов бетона назначают коэффициент запаса К=1,2, тогда расчетное значение величины деформации панели составит:

Список литературы

Указания по герметизации стыков при ремонте полносборных жилых зданий мастикой АМ-0,5 и армогерме-тиками / ВСН-13-83. Мосгорисполком, 1983. Технические указания по герметизации стыков полносборных зданий полимерами. М.: Минобразования и науки. Госжилинспекция. ГАСИС, 2006. Указания по ремонтной герметизации открытых стыков пенополиуретаном с ХСПЭ покрытием. М.: ЦМИПКС, 1998.

Александровский С.В. Расчет бетонных и железобетонных конструкций на изменение температуры и влажности с учетом ползучести. М.: Стройиздат, 1974.

* Для состава смеси цемент + песок 1:1 а = 12,6-10"6 а = 10-5 град-1.

град-1; для состава смеси 1:8 а = 9,5-10"6 град-1; усредненное значение

36

112012