Техническая эксплуатация стен зданий

Стены выполняют различные функции в зависимости от конструктивной схемы здания. Основное функциональное назначение стен заключается в защите помещений здания от влияния климатических факторов, а также в передаче временных и постоянных нагрузок на фундаменты.

Задачей технической эксплуатации стен здание является сохранения их несущей способности и защитно-ограждающих свойств на протяжении всего срока службы. Потеря несущей способности может происходить в результате изменения физико–механических характеристик материала стен при воздействии на них факторов окружающей среды или увеличение нагрузок выше допустимых проектом.

Наиболее распространённой причиной ускоренного физического

износа стен является периодическое их увлажнения в сочетании с температурными знакопеременными колебаниями.

Находясь в конструкции в виде пара, жидкости или льда, влага в толще материала перемещается. Перемещение пара происходит из–за разности упругости паров (давление пара вызванное ударами движущихся молекул, Па) и давление воздуха по обе стороны помещения. В жидком состоянии перемещения обусловлено законами тяготения, капиллярными силами, изменением внутренних сил температурных напряжений материала. Влага, находящаяся в твёрдом состоянии, перемещается из–за внешнего давления температурных напряжений.

Проникание влаги в материал может происходить в результате:

- поглощения влаги сорбцией (способность материала впитывать влагу из воздуха), когда воздух имеет высокую относительную влажность;

- смачивания материала при соприкосновении его с жидкостью (капиллярное всасывание, капиллярная диффузия – способность влаги перемещаться в толще материала по микроскопическим открытым каналом);

- проникания пара в материал из окружающего воздуха (паропроницания);

- физико- химических процессов.

Стены выполняют, как правило, из гидрофильных – хорошо смачивающихся материалов в которых при смачивании происходит активное всасывание влаги. Реже стены устраивают из гидрофобных материалов, которые обладают водоотталкивающими свойствами.

Материал, имеющий повышенную начальную влажность, всасывает влагу интенсивнее, чем сухой. Наибольшей скоростью всасывания обладают гипс и пеносиликат. Высокая скорость всасывания у красного кирпича; вдвое меньше скорость всасывания влаги у силикатного кирпича.

Материалы с меньшей скоростью всасывания следует применять для стен с минимальной начальной влажностью, с обязательным предохранением их от дальнейшего увлажнения. Особенно это относится к шлако- и пенобетону.

В ограждающих эксплуатируемых конструкций увлажнение происходит в следствии проникновения влаги путём впитывания атмосферной влаги, впитывание влаги при её конденсации на поверхности стены, контакта влаги хозяйственно-бытовых процессов с материалом стен. По этим причинам отдельные слои могут увлажняться весьма значительно, в результате чего в них возникают большие давления, которые могут привести к расслоению материала конструкции.

Перемещение влаги в виде пара и увлажнения материала происходит вследствие диффузии, а также из-за инфильтрации воздуха. Оба вида перемещения называются паропроницанием.

Полная паропроницаемость стен может быть пиближённо представлена как алгебраическая сумма диффузионной и инфильтрационной паропроницаемости.

Причиной возникновения влажности в стенах зданий могут быть различные химические процессы. Наличие в составе строительных материалов оксида кальция CaO и хлористых соединений MgCl₂, CaCl₂, обладающих высокой степенью гигроскопичности, может вызвать увлажнение стен в результате поглощения водяных паров из воздуха.

Иногда причиной увлажнения материала стен является химическая реакция, протекающая в самом материале. Примером такого вида увлажнения может быть процесс твердения гидроксида кальция. Гидроксид кальция постепенно поглощает из воздуха диоксид углерода, который, вступая в реакцию с гидроксидом кальция, образует карбонат кальция с выделением воды, увеличивающей влажность материала стены:

Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃ + H₂O.

Наибольшей влагостойкостью отличаются красный кирпич из пластичных однородных глин, плотные бетоны, природные каменные материалы с плотной однородной структурой, поэтому эти материалы рекомендуются в основном для наружных стен. Увеличение влагостойкости материалов достигается их гидрофобизацией: специальной обработкой, при которой на поверхности стен образуется слой из гидрофобных веществ и газов. Для гидрофобизации используют отходы нефтепродуктов (мылонафт, битумы и т. п.), каменноугольные продукты (дёготь, пек), кремнийорганические соединения (силаны, силоксаны), синтетические лаки, клеи и пластмассы. Наибольшее распространения получила гидрофобизация поверхностей стен путём покрытия наружных плоскостей кремнийорганическими водооталкивающими жидкостями типа ГКЖ, создающую тонкую невидимую плёнку, верхний слой которой отталкивает молекулы воды. Являясь водонепроницаемой, плёнка хорошо пропускает пар и воздух, т. е. она «дышит».

Конструкции стен могут увлажняться вследствие конденсации влаги на внутренних поверхностях или в их толще (внутренняя конденсация). Внутренний конденсат наблюдается в местах, в которых температура оказывается ниже точки росы (температура, до которой нужно охладить воздух, чтобы содержащийся в нём водяной пар достиг состояния полного насыщения). Понижения температуры в толще стены происходит по направлению от внутренней к наружной её поверхности, при этом диффундирующий со стороны поток воздуха может встретить такую зону, температура которой соответствует точки росы, и содержащийся в

воздухе пар начинает в этой зоне конденсироваться.

Иногда при резком повышении температуры воздуха после сильных морозов температура наружной поверхности стены оказывается ниже температуры наружного воздуха. В этом случае влага может конденсироваться на наружной поверхности стены. Если такие колебания наружной температуры многократны, это может привести к разрушению наружного слоя.

Появления влаги на внутренней поверхности стены зависит от структуры материала. Так, на поверхности оштукатуренной стены влага конденсата появляется не сразу; пористая штукатурка в начале процесса конденсации впитывает влагу и этим задерживает видимость образования конденсата до полного увлажнения слоя штукатурки. Поэтому в помещении с постоянной влажной средой штукатурку надо покрывать водонепроницаемым слоем для исключения проникания влаги в толщу стены (облицовка, масляная окраска, цементная штукатурка и др.).

Интенсивность конденсации внутренней поверхности стены зависит от порядка расположения слоёв в многослойных стенах. Наименьшая вероятность конденсации влаги внутри стен там, где с внутренней стороны располагаются плотные малопроницаемые слои, а с наружной – более паропроницаемые и менее теплопроводные.

Иногда точка росы на внутренней поверхности стен создаётся из-за нагромождения у наружных ограждающих конструкций мебели, завешивания их коврами, что препятствует более интенсивному теплообмену стен с воздухом внутри помещения и вызывает чрезмерное охлаждение указанных поверхностей.

Большое влияние на увлажнение материала конструкций, и в первую

очередь стен, оказывает эксплуатационная влага – влага, выделяемая людьми

при приготовлении, стирке и сушке белья, мытье полов, пользовании ванными, хранении овощей (по количеству влаги, выделяемой в помещениях, превосходит все другие источники). Например, человек в спокойном состоянии выделяет за 1 ч 45 г влаги, а при тяжёлой физической работе в 4…5 раз больше. При приготовлении пищи на одного человека выделяется около 620 г влаги в сутки. При стирке испаряется свыше 3 кг влаги. С 20 м² вымытого пола испаряется до 3,5 кг влаги. Много влаги в виде паров выделяется при сгорании газов в газовых приборах. Процесс горения газа (метана) может быть представлен следующей схемой:

CH₄ +2O₂ = CO₂ +2H₂O + 212 ккал.

16 64 44 36

При сгорании 1 м³ этого газа в воздух выделяется 1,62 кг водяных паров (объёмная масса метана 0,168 кгс/м³).

При одновременном горении четырёх конфорок газовой плиты за 1 ч выделяется 3,2 кг водяных паров.

Избыточная влажность в материале стен помимо деформаций конструкций может способствовать ускоренной коррозии. Разрушение деталей значительно ускоряется, если в воздухе имеются примеси сернистого газа SO₂ и пыли. Так, Содержания в воздухе 0,01% SO₂ ускоряет процесс коррозии на 65 %. Ускоряют коррозию также хлористые и сернокислые соли, содержащиеся в частицах пыли. В процессе приёмки полносборных жилых домов следует обращать внимание на тщательность заделки закладных металлических элементов и требовать от подрядной организации представления актов на антикоррозионную защиту этих деталей.

Перемещение влаги в зимних условиях в материалах панелей наружных стен приводит к интенсивному её поглощению утеплителем. Вследствие замерзания влаги в утеплителе может образоваться ледяной барьер, который будет являться концентратором скопления влаги в толще материала, из-за чего на внутренней поверхности стены появится сырость.

Причинами переувлажнения стен, особенно панелей полносборных зданий, могут быть неисправности кровельных покрытий карнизов и выступающих частей зданий; недостаточные уклоны балконных полов и плохой отвод атмосферных вод от них; неисправность гидроизоляции балконов, особенно в местах примыкания их к стенам; плохая гермитезация стыков панелей и примыкание оконных и дверных заполнений к стенам; неудовлетворительное состояние фактурного слоя панелей, наличие на поверхности панелей трещин и глубоких выбоин; нарушение облицовки панелей и др. Указанные дефекты должны устраняться до приёмки зданий в эксплуатацию. В процессе эксплуатации при проведении плановых и неплановых мероприятий по техническому обслуживанию и ремонту зданий следует устранять все выявленные дефекты.

Увлажнение стен помимо снижения прочностных характеристик приводит к ухудшению их теплотехнических свойств. Установлено, что увеличение массовой влажности строительных материалов на 1 %приводит к повышению коэффициентов их теплопроводности на 4…5 %. Таким образом, чтобы обеспечить нормативный срок службы зданий и их проектные эксплуатационные свойства в пределах этого срока, необходимо прежде всего предупредить проникание избыточного количества влаги в материал конструктивных элементов.

Полносборные здания отличаются от кирпичных и других каменных зданий обычного типа тем, что конструкции стеновых панелей сборных домов выполнены из отдельных жёстких элементов, соединённых податливыми связями. При эксплуатации зданий основным действующим факторов, определяющим работу связей, становятся температурные колебания, так как нагрузки, действующие на конструкции, стабилизируются, а осадка основания постепенно прекращается.

Для обеспечения герметичности стыков, плотности наружных фактурных поверхностей ограждающих стен необходимо осуществлять планово–предупредительные мероприятия по герметизации сопряжений, а также ремонт стеновых панелей в сроки, предупреждающие потерю фактурными покрытиями эксплуатационных свойств.

Техническая эксплуатация каменных стен состоит из комплекса мероприятий по техническому их обслуживанию и ремонту, задачами которых является восстановление прочности и защитных свойств конструктивных элементов наружных и внутренних стен, а также ликвидация дефектов, обнаруженных осмотрами в процессе эксплуатации. При наружном осмотре определяют состояние эксплуатируемых стен, обращая особое внимание на:

- наличие и характер трещин в стенах и в местах сопряжений различных их конструктивных элементов;

- расслоение, разрушение и выветривание материала стен, перемычек карнизов, парапетов и других архитектурных элементов, отслоение наружного фактурного слоя;

- наличие сырых мест, потоков, высолов с появлением их причины.

Осмотром стен с внутренней стороны устанавливают состояние сопряжений внутренних и наружных стен, обращая внимание на наличие и характер трещин, сырых пятен и других дефектов.

Для снижения влажности помещений проверяют работу вентиляционных устройств и при необходимости осуществляют наладочно-регулировочные работы. Усилению работы вентиляционной системы с естественным побуждением способствует повышение температуры внутреннего воздуха, для чего увеличивают площадь нагревательных приборов в помещении с недостаточной вентиляцией.

Увлажнённые конструкции высушивают конвективными или радиационными нагревательными приборами. В некоторых случаях, когда применение указанных приборов не даёт эффекта, используют электроосмотические установки.

В помещениях с повышенной влажностью рекомендуется устраивать на поверхности наружных стен со стороны помещений рулонную пароизоляцию (гидростеклоизол, изол и др.) с последующей цементной штукатуркой, маслянной окраской или облицовкой плиткой. Этот метод защиты стен от увлажнения применяют в том случае, если обычная штукатурка или облицовка не обеспечивает достаточную их пароизоляцию.

На обнаруженные в стенах или их сопряжениях трещины необходимо поставить маяки, установить постоянное наблюдение за их состоянием с регистрацией данных наблюдения в специальном журнале, вызвать специализированную организацию для обследования деформирующихся конструкций и выдачи рекомендаций по устранению причин деформаций. За маяками ведут наблюдения до начала производства работ по устранению причин деформаций или до момента стабилизации трещин. Стабилизировавшиеся трещины, а также трещины, появившиеся в результате температурных деформаций, следует тщательно заделать, а затем восстановить эксплуатационные свойства ремонтируемых участков (прочность, водонепроницаемость).

При эксплуатации каменных стен запрещается:

- пробивать новые оконные и дверные проёмы без утверждённого проекта на такие работы;

- сушить бельё в комнатах и местах общего пользования;

- пользоваться газом для дополнительного обогрева помещений;

- устанавливать крепления на внешних поверхностях наружных стен без специального проекта на такие работы и дополнительной гидроизоляции мест заделки креплений.

При эксплуатации полносборных зданий следует проверять:

- состояние горизонтальных и вертикальных стыков элементов стен;

- надёжность и состояние мест сопряжения внутренних стен с наружными, состояние сопряжения стен с перекрытиями, балконами, а также элементами лестничных клеток;

- плотность сопряжений оконных и дверных заполнений со

стенами;

- состояние наружного фактурного слоя элементов ограждения;

- состояние покрытия выступающих частей зданий и подоконных сливов.

В первые два года эксплуатации полносборных жилых зданий, имеющих повышенную влажность стеновых ограждений, необходимы усиленное отопление и проветривание помещений.

Лекция 10