CC BY
79
Библиографический список
1. Смирнов А.В., Александров А.С. Механика дорожных конструкций. СибАДИ, Омск, 2009, 211 с.
2. Richtlinien fur die Standardisierung des Oberbaues von verkehrsflachen. RSTO-2000. BAST. Ausgabe 2000. S. 76.
3. ОДН 218.046-01. Проектирование нежестких дорожных одежд/ Министерство транспорта РФ, -М.: 2001.- 144 с.
Road designs with asphalt coverings for heavy movement
A.V. Smirnov
The analysis of results of calculation of a thickness of layers of road designs of nonrigid type with асфальтобетонными coverings for heavy movement on three methods of calculation
is made: to method ОДН 218.046-01, a method of «a dynamic deflection» to SibAdI and method RSTO-2000 (Germany).
Смирнов Александр Владимирович - д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой «Строительство и эксплуатация дорог» Сибирской государственной автомобильнодорожной академии. Основное направление научных исследований -совершенствование конструкций и технологий строительства дорог в условиях Сибири. Опубликовано более 200 научных работ. E-mail: [email protected].
УДК 656
ОСНОВНЫЕ ДЕФЕКТЫ И НЕДОСТАТКИ В ОТДЕЛКЕ ФАСАДОВ ЗДАНИЙ ГОРОДА ОМСКА
В.П. Михайловский
Аннотация. Выявлены основные агрессивные факторы, воздействующие на отделку. Проведено натурное наблюдение с фотофиксацией дефектов и недостатков в отделке фасадов, дано объяснение причин их возникновения. Приведены математические зависимости напряженного состояния между отделкой и основанием. Сделаны соответствующие выводы и рекомендации по предупреждению нарушений монолитности отделки зданий.
Ключевые слова: отделка фасадов, дефекты и недостатки, причины, предупреждение.
Введение
Отделка зданий первая встречает агрессивное влияние среды и ее монолитность обеспеч и вает необходимую дол говечность защищаемой ей ограждающей конструкции. В суровых условиях Западной Сибири данные конструкции подвергаются значительным колебаниям температуры и влажности. Например, в Западной Сибири среднегодовая температура составляет минус 0,1°С, 80...100 раз температура воздуха переходит через ноль с амплитудой до 40 °С.
На южной, солнечной стороне фасадов зданий температурные перепады достигают 50 °С (на Севере до 100 °С, по данным профессора Л.И. Холоповой).
Основные агрессивные факторы
Агрессивные воздействия на отделку следующие:
1. солнечная радиация изменяет цвет отделки и вызывает значительные температурные деформации особенно незащищенных деревьями стен южной ориентации;
2. увлажнение фасадов атмосферными осадками (дождь, мокрый снег), увлажнение может иметь кислую реакцию в связи с растворением кислотных оксидов, содержавшихся в загазованном воздухе. Влага приводит к набуханию поверхностных слоев и образованию вздутий в лакокрасочных покрытиях (ЛКП), а сильные осенние дожди вымывают из отделки водорастворимые соединения. Ситуация ухудшается при нарушенном водоотводе с крыши, малом выносе карнизов, при повреждении водосточных труб и желобов, покрытий карнизов. Периодическое увлажнение и высушивание материала отделки приводит к разрыхлению и снижению прочности (связано с атмосферостойкостью материала);
3. периодические колебания температуры окружающей среды, которые при переходе нулевой отметки приводят к замораживанию и оттаиванию влаги в материале отделки (связанно с морозостойкостью);
4. воздух г. Омска загрязнен кислыми оксидами (диоксид серы, оксиды углерода и азота) и другими агрессивными веществами, способствующих физической и химической коррозии отделки, причём основным загрязнителем становится автотранспорт и в первую очередь на основных магистральных улицах;
5. ветровая нагрузка на элементы вентилируемых фасадов способствует ускоренному разрушению отделки, при этом возможны резонансные колебания со звуковым сопровождением;
6. оседающая на материале отделки пыль содержит агрессивные вещества и продукты взаимодействия с окружающей средой. Агрессивность пыли возрастает с увеличением ее дисперсности;
7. плесневые грибы и бактерии не прочь полакомиться отдельными компонентами лакокрасочных материалов, причем наиболее подвержены плесневению и загниванию белковые вещества (крахмал, декстрин, казеин и др.)
8. шум (звуковая энергия) магистральных улиц создает колебательные движения в отдельных фрагментах отделки, внося свою ленту в разрушение отделки;
9. низкое качество выполнения работ при отделке, связанное с не соблюдением технологии отделки и использованием неквалифицированных работников (имеет место при выполнении любых отделочных работ);
10. накопление влаги в одном их слоев наружной отделки, связанное с недостаточной паропроницаемостью, когда нарушается основной закон монолитной отдели, который гласит, что чем дальше слой от стены, тем больше должна быть его паропроницаемость. Накопление влаги в отделке увеличивается и в связи с тем, что в осенний период точка росы постепенно передвигается с поверхностных слоев в глубь ограждающей конструкции. Накопившееся влага при знакопеременных температурах приводит к размораживанию внутренних слоев отделки и примыкающей к ней части ограждающей конструкции. В сухое время года при положительной температуре влага с растворенными в ней солями высыхает с образованием белых кристаллических отложений последних. Установлено, что ЛКП резко снижающие паропроницаемость отделочного материала значительно ускоряют отслаивание отделки. Обычно уже через полгода эксплуатации наблюдается сильное загрязнение
ЛКП и появление микротрещин. Под пленкой краски часто образуются кристаллические новообразования, приводящие к появлению микротрещин. Следует особо отметить, что в условиях западной Сибири и Севера большую часть года температура в помещении выше наружной, а движение воздуха с парами воды через тело конструкции происходит от более высоких температур к более низким. При этом возникает значительное парциальное давление, которое может достигать 30...40 МПа. Выделение большого количества влаги при сгорании бытового газа является дополнительным источником повышения влажности в помещении;
11. грунтовые воды при нарушении гидроизоляции поднимаются по капиллярам материалов отделки и основного стенового материала, увлажняют их и при знакопеременных температурах способствуют размораживанию, а при сухой погоде и положительной температуре после высыхания образуют кристаллизационные отложения в материалах стены и отделки (см. объект на ул. Спартаковской 7);
12. осадка стен, вызванная ползучестью цементных растворов и бетонов под действием давления, вызванного массой самих стен и массой конструкций, опирающихся на них. Строители часто не учитывают это явление, особенно, при отделке стен керамическими материалами, практически не обладающими ползучестью (керамогранит, керамическая плитка);
13. разность деформаций отделочного слоя и основания £ вызывает появление в контактной зоне сдвигающих напряжений, максимального значения max они достигают на концах отделочного слоя, затем резко уменьшается к центру до нуля. При значительной протяжённости отделочного слоя максимальные сдвигающие напряжения можно определить по формуле:
т max = nsj EGH , (1)
где n - коэффициент ослабления напряжений вследствие релаксации и связанности деформаций, который по экспериментальным данным принят равным 0,2;E,G- модуль упругости и модуль сдвига материала отделки; Н -толщина отделочного слоя в см.
Для случая, когда Rc= Rp ( прочность материала отделки на разрыв) отслаивания (сдвига) не будет при H < E/ G, для цементно- песчаного раствора - при H < 2,36 см. Если Rc< Rp, то отслаивание произойдет при
н <
ЕЯс_
ОЯр
для цементно-песчаного раствора при
тт 2,36 Rc Н <
Яр
(2)
(3)
причем при контактной зоне [1,2,3].
Если Rc > Rp, то отслаивание произойдёт по материалу отделки, т.е. по материалу, имеющему меньшую прочность на разрыв.
14. сложность современных систем отделки в сочетании с утеплением стен снаружи. Это так называемый мокрый способ отделки с применением отделочных штукатурных растворов, и второе с использованием конструктивных навесных элементов, предусматривающих наличие воздушной прослойки между облицовкой и утеплителем, так называемый вентилируемый фасад, и включающий в себя до 25 элементов. Надежность такой сложной системы определяется надежностью каждого элемента.
Для таких систем характерны свойства эмерджентности (наличие свойств, отличных от свойств её элементов) и подверженность катастрофам, в том числе коррозии, особенно, на объектах, расположенных вдоль магистральных городских дорог.
Дефекты, недостатки отделки зданий (натурные наблюдения)
Основной причиной отслаивания ЛКП (рис.1 и рис.2), накрывки с грунтовочным слоем от слоя обрызга и слоя обрызга от кирпичной кладки (рис. 3) является не соблюдение первого закона монолитной отделки - закона о паропроницаемости многослойных покрытий (см.п.10). В третьем случае нарушены и другие законы монолитной отделки - это законы по прочности и морозостойкости. Прочность и морозостойкость раствора слоя обрызга оказалась значительно меньше таковых для слоев накрывки и грунта. На рис. 3 видно, что слой обрызга почти полностью разрушился до кирпичной кладки.
Отделочники в г. Омске очень часто допускают следующую хроническую ошибку -перед нанесением ЛКП на слой накрывки наносят слой шпатлевки, т.е. заведомо создают на поверхности малопроницаемый слой, который начинает отслаиваться через 1...1,5 года эксплуатации (см., например, объект на ул П.Некрасова 10).
Рис. 1. Отслаивание ЛКП
Рис. 2. Отслаивание ЛКП с частью растворного накрывочного слоя (ул. Красногвардейская 47)
Рис. 3. Отслаивание накрывки с грунтовочным слоем и разрушение слоя обрызга (пр. Мира 11)
На рис. 4 показано к каким нарушениям монолитности отделки приводят повреждения водосточных труб и желобов.
Рис. 4. Послойное отслаивание отделки (ул. Спартаковская 9)
При отделке плитными материалами строители не всегда учитывают деформационные процессы. Например, вызванная в основном солнечной радиацией разность температурных деформаций между гранитными облицовочными плитами и кирпичной стеной административного здания по ул. Тарской 11 (рис. 5) привела в 1999 г. к полному отслаиванию плит на участке стены 4,5 х 7,5 м всего через полтора года эксплуатации. Разность температур между облицовкой и стеной достигала 40...50°С. Расчётная величина разности деформации по краям отделки превышала 1 мм. Дополнительной, усугубляющей отслаивание причиной была осадка кирпичной кладки стен по высоте и не соблюдение основного закона монолитной отделки - закона по паро-проницаемости.
В процессе ремонта было предусмотрено дополнительное крепление в виде специальных дюралюминиевых профилей, обеспечивающих только горизонтальную разрезку (деформационные швы) отделки, вертикальных деформационных швов опять не предусмотрено, что привело к явному и скрытому отслаиванию (рис. 5 ).
Рис. 5. Явное и скрытое отслаивание гранитных плит (ул. Тарская 11)
Скрытое отслаивание, определяемое простукиванием, наблюдается на другом объекте (рис. 6). Основные причины: отсутствие температурных деформационных швов и не соблюдение закона монолитной отделки по паропроницаемо-сти. Между материалом стены и гранитными плитами будет скапливаться влага, которая при замерзании будет ускорять отслаивание и способствовать коррозии дополнительно установленных металлических креплений гранитных плит. Скрытое отслаивание гранитных плит можно наблюдать на объекте по ул. Тарской 13 Б, а керамогранитных плиток на объекте по ул. Ор-дженикидзе 5 и других объектах г. Омска.
Рис. 6. Скрытое отслаивание гранитных плит (ул. Партизанская 10)
Неудачный опыт облицовки стен гранитными плитами по ул. Тарской 11 не учтен при производстве облицовки парадного подъезда в здании по ул. Тарской 13А (рис. 7). Облицовка выполнена без учета температурных деформаций и не произведено дополнительное механическое крепление гранитных плит к основной конструкции (см. пункт 1).
Рис. 7. Облицовка парадного подъезда гранитными плитами (ул. Тарская 13 А)
На рис. 8 показано отслаивание керамо-гранитных плит, которое произошло в связи с нарушением технологии укладки. Некачественное выполнение работ просматривается не вооруженным глазом. Только часть поверхности заполнено клеящим составом, видна проржавевшая арматурная сетка. Кроме того, для приклеивания керамогранитных плиток необходим особый клей, обладающий высокими адгезионными свойствами и состоящий из сухой цементно - песчаной смеси и жидких добавок на основе акрила и латекса. Клеевый раствор на основе указанных компонентов удароустойчив, эластичен, термо -морозоустойчив.
Рис. 8. Отслаивание плиток из керамогранита (ост. Турист)
Кроме того категорически не рекомендуется укладка керамогранита, плит из прочных и плотных горных пород без швов. В одном из банков г. Омска кирпичные стены внутри здания были облицованы без швов плитками из керамического гранита. К четвертому году эксплуатации облицовка начала отслаиваться, поскольку стены в процессе эксплуатации из-за ползучести кладочного раствора дали осадку (аналогичные явления произошли в г. Москве с керамическими плитками в процессе эксплуатации высотных кирпичных домов , построенных в 50 годы прошлого столетия. см. п.12).
На рис. 9 показана начальная стадия разрушения отделки, выполненной так называемым «мокрым» способом на теплоизоляционном слое стены. Это одна из первых попыток в г. Омске, которая оказалась не совсем удачной в виду отсутствия опыта, не соблюдения технологии, использования неквалифицированных исполнителей и сложности самой конструкции. Проведенный через год капитальный ремонт отделки устранить заложенные в
начале недоработки не смог. Не отделке объекта нет ни одного деформационного шва.
ь Я* 3*
я а *
Рис. 9. Начальная стадия разрушения современной отделки, выполненной по «мокрому» способу (ул. Тарская 13 Б)
В настоящее время в г. Омске для отделки вентилируемых фасадов зданий часто применяется обладающий исключительными качествами керамический гранит. Как правило, для этого используются керамогранитные плитки размером 60x60 см и толщиной 7.9 мм. При такой толщине плитки способны переломится при монтаже или в процессе эксплуатации, т.е. они имеют недостаточную «антивандаль-ную» прочность (см. рис. 10). Для того, чтобы избежать неприятных последствий при случайном или намеренном повреждении кера-могранитной плитки, при изготовлении в нее должна закладываться «антивандальная» сетка, которая не позволит поврежденной плитке упасть на головы граждан.
Рис. 10. Нарушение в отделке типа «вентилируемый фасад» (пр. Мира 38)
Другой существенный недостаток вентилируемых фасадов с использованием керамогранитных плиток заключается в недостаточно прочном, ненадежном креплении. Крепления
легко отгибаются, плитки снимаются и уносятся гражданами (см. рис. 11). В данном случае необходимо предусмотреть «антивандальные» крепления и в первую очередь при отделке первого этажа. «Антивандальные» меры пока не предусмотрены не на одном их многочисленных объектов г. Омска (см. например объекты на пр. Мира 5, пр. Мира 19 и др.).
Рис. 11. Недостатки в отделке типа «вентилируемый фасад» (пр. Мира 13)
Выводы
1. Основным видом нарушения отделки зданий в г. Омске является отслаивание.
2. Главными причинными отслаивания отделки являются: не соблюдение законов монолитной отделки по паропроницаемости, прочности, морозостойкости, атмосферостойкости. Кроме этого часто. Не учитывают деформатив-ные явления, возникающие в плиточных материалах и в материале стены, а также агрессивность окружающей среды и в первую очередь на магистральных автодорогах г. Омска.
3. Определяющими причинами укоренного нарушения монолитности современной отделки «мокрым» способом являются: не соблюдение технологии, использование неквалифицированных исполнителей и сложность самой конструкции отделки по теплоизоляционному слою стены.
4. Главными недостатком вентилируемых фасадом с использованием керамигра-нитных плиток является отсутствие «антиван-дальных» мер («антивандальная» прочность, «антивандальная» сетка и «антивандальные» крепления). Некоторую неопределенность в
надежность и долговечность данной системы отделки вносят многокомпонентность системы (до 25 элементов) и коррозионная стойкость каждого элемента системы прежде всего на основных автомагистралях г. Омска.
Биографический список
1. Горчаков Г.И., Михайловский В.П. Повыше-
ние монолитности стеновых панелей//Архитектура и строительство: Сб.науч.тр./Каз ПИ-Алма-ата,
1973.- Вып.1.-С.76... 79.
2. Горчаков Г.И., Михайловский В.П., Пименов А.Т. Прогнозирование монолитности отделочного слоя/Бетон и железобетон.-1977.-№1.-С.12... 13.
3. Михайловский В.П., Бузоверов О.С. Отделочные материалы и технология их производства: Учебное пособие. - Омск Изд-во СибАДИ, 2003. -ч.1. - 105 с.
Major defects and deficiencies in the trimming of the facades of buildings of the city Omsk
V.P. Mihaylovskiy
There were found out the basic aggressive factors affecting the trimming field observations with photographic images of defects and deficiencies in the facades' trimming were conducted. The explanation of their causes of their appearance was given. The mathematical dependences of the stress state between the trimming and bases were started. There were made relevant conclusions and recommendations to prevent violations of the monolithic trimming the buildings.
Михайловский Владимир Петрович - д-р техн. наук, профессор кафедры «Строительные материалы и специальные технологии» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - монолитность слоистых систем типа отделочный слой - основание. Имеет более 130 опубликованных работ.
e-mail: [email protected]
