3. Современные технические решения теплозащиты стен здания

3.1 Конструктивно-технологические решения дополнительной теплозащиты стен

За последние 20-30 лет в странах Западной Европы сложилась целая подотрасль стройиндустрии, в задачу которой входит устройство теплозащиты стен зданий. Примером может служить тот фактор, что до 1989 года в этих странах ежегодно осуществлялась наружная теплозащита 30 млн. м² стен зданий, из них 65 % - способом штукатурки по слою теплоизоляции, 25 % - облицовкой на относе и 10 % - с применением облицовок из защитно-декоративных панелей и теплоизоляционных штукатурных покрытий. В настоящее время применение способов оштукатуривания по слою теплоизоляции значительно снизилось, а их место все больше занимают способы облицовки штучным материалом. Это связано с тем, что ограничение технологического регламента по температуре наружного воздуха, влажности и увлажненности утеплителя делает данную технологию малоэффективной.

Теплозащита из легких бетонов имеет два варианта устройства: путем послойного нанесения на стену и подачей бетона между утепляемой стеной и опалубкой.

Послойное нанесение легких бетонов на утепляемую стену осуществляется по различным сеткам или натянутой проволоке, закрепляемой на стене. По поверхности бетона устраивается защитный слой из цементно-песчаного раствора. В Чехословакии подобным способом на наружную поверхность зданий наносят теплоизоляционную смесь толщиной 60 мм и плотностью 200 кг/м³. Работы по утеплению начинают с очистки фасада от старых покрытий. Затем вокруг окон и лоджий устанавливают обшивку из оцинкованного металла , а в стене сверлят отверстия для крепления арматурной сетки. Постоянное расстояние сетки от плоскости стены (35 мм) обеспечивают специальные дюбели с “дистанционными” кольцами (на 1 м² приходится 9 дюбелей). На подготовленную таким образом основу наносят теплоизоляционную сухую смесь марки “Тэрранова”, предварительно смешанную с водой. После ее высыхания устраивают поверхностный отделочный слой толщиной 12 мм. Необходимо отметить, что этот способ требует наличия в общей сложности 16-ти различного вида материалов и изделий.

Подача легкого бетона между наружной стеной и опалубкой осуществляется бетононасосами с последующим уплотнением бетонной смеси. Опалубка применяется двух видов: съемная и несъемная. Несъемная опалубка выполняется из декоративно-защитных панелей. При утеплении стены легким бетоном в съемной опалубке, после распалубливания по поверхности бетона устраивается защитный слой из цементно-песчаного раствора. В этих способах необходимо осуществлять связь легкого бетона с утепляемой стеной специальным армированием, сеткой или анкерными штырями.

В качестве теплоизоляционного материала широко используют плиты из минеральной ваты, стекловолокна, пенополистирола, а также напыляемый пенополиуретан. Плотность этих материалов колеблется в пределах от 200 до 15 кг/м³, а коэффициент теплопроводности - от 0,08 до 0,026 Вт/(м_х°С).

Крепление теплоизоляционных плит в нашей стране осуществлялось путем укладывания их между антисептированными горизонтальными или вертикальными рейками, которые прибивались к деревянным пробкам, забитым в высверленные отверстия диаметром порядка 20 мм. Толщина реек принималась не менее толщины утеплителя, а их шаг равнялся ширине или высоте теплоизоляционных плит. В случае применения мягких минераловатных плит, для предупреждения усадок материала, между вертикальными рейками ставили горизонтальные с шагом, равным высоте утеплителя. Материал между рейками закреплялся с помощью сеток, направляющих, лент из шпагата, проволоки и др. Способ закрепления утеплителя между реек зависел от вида его защиты и внешних воздействий.

В зарубежной практике для крепления теплоизоляционных материалов широко применяются различные анкеры, дюбели и клеевые составы.

Технологическая последовательность работ при утеплении состоит из следующих операций. В стены устанавливают крепежные детали, не менее четырех на 1 м². На них надевают плиты " Parmiterm" (толщиной 50 ...120 мм), прижимаемые к стене сеткой из оцинкованной стали (с диаметром стержней 1,1 мм и размером ячеек 19X19 мм) и запорными пластинами. После чего по сетке наносят 3 слоя штукатурки.

Теплоизоляционные плиты могут приклеиваться к поверхности стены готовыми или смешиваемыми на месте составами. Их наносят на теплоизоляционный материал точечно, полосами или комбинированно.

Нанесение клея полосами производят при креплении утеплителя к ровной поверхности стены, а точечно - при ее неровностях до 20 мм. Приклеивание начинают с нижнего яруса так, чтобы первый ряд теплоизоляционных плит имел прочную опору. Последующие ряды крепят с разбежкой швов, плотно подгоняя друг к другу. Щели между плитами заполняются кусочками приклеиваемого материала.

Швейцарская фирма “Mungo” и немецкая фирма “Fischer” изготавливают специальные дюбели для теплоизоляционных материалов, которые делятся на забиваемые и расклиниваемые. Обычный расход дюбелей составляет от 4 до 7 штук на 1 м².

Иногда при большой толщине теплозащиты применяют совместное крепление теплоизоляционных плит дюбелями и клеем. Немецкая фирма “Arge Strabag Polytrade” предлагает систему “АNВ” для теплозащиты стен зданий из различных материалов. Для теплоизоляции используются плиты из минерального волокна толщиной 40...80 мм и размером 62,5x100 см.

Плиты к стене крепятся с помощью полимерного порошкообразного клея “MP”, растворяемого воде без включения дополнительных добавок. Их наклеивание предшествует грунтовка поверхности стены дисперсионным полимерным составом “WH”. Дополнительное крепление плит к несущей конструкции осуществляется на дюбелях. После установки теплоизоляционного слоя производят усиление его угловой зоны металлическим профилем из уголка. Далее на теплоизоляцию наносят слой штукатурки “АNВ”, поверх которого укладывают ткань “33” из стекловолокна с перехлестом в местах стыков на 10 см. Второй слой штукатурки наносят на еще мокрый нижний слой. После выравнивания штукатурки производят структурирование ее поверхности с применением губчатых дисков или деревянных реек.

Механическое крепление жестких теплоизоляционных плит может осуществляться с помощью поливинилхлоридных или алюминиевых швеллерных профилей, заанкерованных в стену и ориентированных в горизонтальном направлении. Жесткие теплоизоляционные плиты с прорезями по торцам вдвигаются в свободную полку профиля.

Помимо обычных теплоизоляционных плит выпускаются специальные для теплозащиты наружных стен. Например, французская система “Eurothant” выпускает крупноразмерные плиты из пенополистирола высотой на этаж (2,75 м), армированные стальными пространственными каркасами, выходящими на поверхность, которые предназначены для армирования защитного слоя и крепления плит. Система целесообразна при больших площадях стен и несложных фасадах.

Литовская фирма выпускает теплоизоляционные панели “Thermo brick”, представляющие собой фанерный лист, на котором закреплен пенополиуретан, защищенный керамической плиткой. Толщина такой панели составляет 50 мм, а её крепление к стене осуществляется шурупами через деревянные направляющие.

В Германии выпускаются специальные теплоизоляционные плиты “Styrodur” из экструзионного пенополистирола, покрытого с обеих сторон раствором, усиленным стеклотканью. Для возможности монтажа на их поверхность точечно наносят раствор, и через день в эта места устанавливают дюбели диаметром 8 мм. Теплоизоляционные плиты облицовывают керамической

фасадной плиткой на тонкодисперсном растворе.

В Чехословакии в качестве теплоизоляционного материала используются “Комби-плиты”, состоящие из слоя полистирола, наклеенного на древесностружечную плиту или слой цемента толщиной 30 мм, "Комби-плиты" выпускают размером 2000x500 мм. На фасаде здания их монтируют при помощи специально изготавливаемых тарельчатых шпонок. После закрепления плит натягивают оцинкованную сетку, прикрепляемую к тарельчатым шпонкам с помощью шапочки из ПВХ и кадмиевого винта. На подготовленную таким образом основу наносят слой защитной штукатурки толщиной 15мм.

В настоящее время в нашей стране некоторые фирмы предлагают производить утепление стен напылением теплоизоляционного материала. Фирма АОЗТ "ТЕРКОМ" предлагает эковату, представляющую собой рыхлый, очень легкий материал, состоящий из обработанной целлюлозы и специальных добавок. Нанесение эковаты на поверхность стены осуществляется по шлангу длиной до 30 м от специальной выдувной установки мощностью 5,1 кВт. Использование выдувной установки обеспечивает высокую скорость нанесения. В соединении с клеем эковата образует материал “К-30”.

Фирма “Истрокон” предлагает напыляемый пенополиуретан закрыто-ячеистой структуры, наносимый механизированным методом. Перед напылением утеплителя следует очистить поверхность стены и устроить временную защиту окон и дверей от попадания теплоизоляционного материала. Напыление производят послойно на сухую поверхность. Защиту утеплителя производят при помощи оштукатуривания или облицовкой декоративными панелями. Исключение составляют теплоизоляционные плиты, имеющие защитный слой. Примером являются панели “Thermo brick”, производящиеся в Литве.

Устройство защитного слоя теплоизоляции может осуществляться при помощи нанесения по ее поверхности полимерного покрытия или штукатурки на основе цемента, армированных стекловолоконными или стальными сетками. Впервые этот способ был применен в Скандинавских странах в 40-х годах, где были использованы стекловолокнистые плиты и цементная штукатурка медленного схватывания. В 1959 году в ФРГ фирма “Drivit” разработала систему теплоизоляции с использованием пенополистирольных плит и полимерного покрытия.

Системы, в которых используются полимерные покрытия, разрабатываются в основном фирмами-производителями красок. Во Франции крупнейшими из них являются “Seigneurie” и “Zolpan”, в Германии “Arge Strabag Polytrade”, в Америке “Senergy”. Эти системы отличаются разнообразием внешнего вида, благодаря различию оттенков и фактуры поверхности. Для армирования покрытия применяются сетки из стекловолокна. Преимуществом полимерных покрытий по сравнению с цементными штукатурками является более высокая трещиностойкость, однако, они требуют более аккуратного нанесения. Их долговечность без текущего ремонта оценивается более чем в 10 лет.

Системы, в которых используются штукатурки на основе цемента, разрабатываются соответственно фирмами, производителями цемента. Эти системы из-за низкой трещиностойкости не получили большого распространения (во Франции они составляют около 7-10 %). Штукатурки на основе цемента требуют специальных плит из пенополистирола, на поверхности которого предусмотрены желобки в виде ласточкиного хвоста (для лучшего сцепления с раствором) и узкие глубокие надрезы, доходящие практически до середины толщины плиты, смягчающие температурные напряжения на поверхности сцепления. Штукатурный слой может быть армирован стальными или стекловолокнистыми сетками. Сетки должны быть защищены от действия щелочной среды цементного камня. Цементные покрытия по сравнению с полимерными обладают более высокой ударопрочностью, способностью сглаживать неровности основания (благодаря их большей толщине) и не предъявляют особых требований к технологии штукатурных работ. Область их применения расширяется возможностью сочетания с более огнестойкими стекловолокнистыми плитами, а также плитами из фибролита или вспученной пробки. Существует оригинальная система теплоизоляции (фирма “Appli 5”), в которой вместо сетки штукатурка армирована в массе стекловолокном.

Механическое крепление защитного слоя утеплителя на специальных опорах имеет много конструктивных решений. Их можно разделить на две большие группы: крепление на кронштейнах и крепление на направляющих. Прототипом защиты утеплителя с использованием направляющих явилась техника настила черепицы кровель, давшая импульс к созданию облицовки в виде черепичной чешуи, а прототипом крепления на кронштейнах была техника облицовки стен природным камнем.

Примером крепления защитного слоя на кронштейнах является проект утепления стен жилых зданий, разработанный Российской Академией архитектуры и строительных наук в Академическом институте инвестиционно-строительных наук (АИИСТ), бетонными панелями размером 630x290x20 мм. Они выполнены с применением вяжущего низкой водопотребности (ВНВ) и армированы сеткой, имеющей четыре петли, необходимые для навешивания панелей на кронштейны. Крепление кронштейна к стене осуществляется двумя дюбелями. При навешивании панели верхнего ряда опираются на панели нижнего ряда. Швы между панелями прокладываются жгутом из пороизола и герметизируются мастикой.

Немецкая фирма “Bundesverband der Ziegelindustrie e.V.” разработала оригинальный способ крепления керамических панелей. Они закрепляются на металлической сетке, расположенной на относе от утеплителя, с помощью пружинных шпонок. Крепление сетки на стене осуществляется с помощью дистанционных дюбелей .

Облицовочные панели могут крепиться к вертикальным или горизонтальным направляющим. Например, Словацкая фирма “ИНТЕРБАУ” предлагает бетонные панели “Interstone” (600x105х30 мм, без закладных деталей) для облицовки утепляемых фасадов. Они навешиваются на вертикальный монтажный профиль, который крепится к каркасу, установленному на стене с помощью дюбелей. Каркас может выполняться деревянным или металлическим.

В Нидерландах фирма “Ardal” разработала систему облицовки стен эксплуатируемых и строящихся зданий с применением панелей “Armalith” (600x300x20 мм). Они изготавливаются из полимербетона, состоящего из эпоксидной смолы (12 %) и молотого сланца (88 %) и закрепляются между горизонтальными направляющими.

При облицовке панелями “ Armalith” (Франция) к поверхности стены крепят вертикальные деревянные бруски сечением 50x70 мм с шагом 60 см, к которым прикручивают горизонтальные алюминиевые профили специальной конструкции. Облицовку начинают с установки панелей на нижний несущий профиль. Каждый ряд панелей замыкается промежуточным алюминиевым профилем, который одновременно служит несущим для следующего ряда.

Кроме способов навешивания облицовочных панелей, основанных на их надевании (АИИСТ, ИНТЕРБАУ, Ardal) и с помощью пружинных держателей (Bundesverband der Ziegelindustrie e.V.), крепление может осуществляться на пиронах, замками, анкерами, заклепками, шурупами и саморезами.

В Москве на Садовнической набережной Турецкая фирма “ЕNКА” строит бизнес-центр, стены которого утепляются минераловатными плитами, а их защита выполняется облицовочными панелями (840x360x20 мм), которые крепятся к горизонтальным направляющим с помощью пиронов.

На Калужском шоссе в Московской области построено здание Мострансгаза, облицованное панелями из волокнистого цемента (860x440x10 мм). Их крепление осуществлялось с помощью замков в виде монтажных крючков, которые вдвигаются в вертикальные направляющие. Крючки, на которые происходит опирание панелей, фиксируются заклепками. Для плотного прилегания панели к направляющей между ними закладывают резиновую прокладку. Все детали каркаса выполнены из алюминия.

В Москве Турецкая фирма “Garanti-Koza” построила на проспекте 60-лет Октября здание сберегательного банка Российской Федерации. Стены этого здания утеплены минераловатными плитами, а их защита выполнена панелями из волокнистого цемента. Крепление панели осуществляется с помощью трех дюбелей, которые зацепляются за горизонтальные направляющие.

В Германии фирмой ^“Eternit” разработаны тонкостенные панели “Pelikolor” из волокнистого цемента, не содержащего асбест, покрытого с наружной стороны слоем краски со специальным наполнителем. Другая сторона панели покрыта прозрачным составом. Панели “Pelikolor” в основном изготавливают размерами 310x150x8(12) мм. Их крепление на фасаде здания может осуществляться на металлическом каркасе специальными цветными заклепками этой же фирмы.

В Финляндии производятся фиброцементные панели двух видов. Лицевая поверхность одних покрыта каменной крошкой, приклеенной эпоксидной смолой (“Сем-Стоун”), а других - высококачественным полиуретаном (“Сем-Колор”) толщиной 6-10 мм. Крепление панелей к стене производится через деревянный каркас специальными цветными шурупами.

Для облицовки наружных стен во многих странах применяются специальные алюминиевые или стальные панели, профиль которых может быть гладким или волнистым. Их крепление осуществляется с помощью заклепок или специальных саморезов.

В практике устройства теплозащиты иногда применяются панели с пустотами. Примером являются керамические панели типа “Ar-Ge-Ton” (Германия) размером 200x400x30 мм и массой 5 кг.

Большой практический интерес представляет технология облицовки фасадных поверхностей при их утеплении, разработанная в МГСУ под руководством Афанасьева А.А. Она базируется на использовании тонкостенных плит из архитектурного бетона, которые навешиваются на вертикальные направляющие.

При защите теплоизоляционного материала, располагаемого с наружной стороны стены, в качестве защитно-декоративного слоя используются различные листы и панели на основе гипса, дерева (древесностружечные и древесноволокнистые плиты и панели) и пластика. Крепление их к стенам осуществляется по аналогии с креплениями, приведенными выше. В качестве примера можно привести комплексные системы, разработанные на совместном Российско-Германском предприятии ТИГИ-КNAUF, а так же фирмой WERZALIT (Германия).

В связи с большим количеством разнообразных теплоизоляционных и облицовочных материалов, а также способов их крепления возникают трудности с выбором конкретного способа теплозащиты. Для облегчения этого процесса составлены классификации технологий нанесения и закрепления теплоизоляционных материалов и их защитных слоев в конструкциях теплозащиты стен жилых зданий.

Закрепление утеплителя на стенах при устройстве дополнительной теплозащиты может выполняться следующими способами:

- навешиванием (минераловатные плиты средней и повышенной жесткости, плиты фибролитовые, пенопласты, пенополистиролы и др.);

- закреплением на направляющих (минераловатные плиты различной степени жесткости, пенопласты, пенополистиролы, плиты фибролитовые и др.);

- клеевым креплением (минераловатные плиты средней и повышенной степени жесткости, пенопласты, пенополиуретан, плиты фибролитовые и др.);

- клеевым креплением с навешиванием (минераловатные плиты с различной степенью жесткости, плиты камышитовые, фибролитовые, пенопласты и др.);

- нанесением (пенополиуретан, эковата, легкие бетоны, “теплые” растворы и др.), которое может быть послойным.

При применении данных материалов в качестве заливочных может использоваться съемная или несъемная опалубка. В случае устройства несъемной опалубки утеплитель не армируется. В другом случае возможно применение как армированного, так и не

армированного теплоизоляционного материала.

Навешивание утеплителя может осуществляться на установленные заранее анкеры или с креплением его дюбелями по месту. При этом возможны следующие варианты навешивания теплоизоляции: с прижатием защитной сеткой; без прижатия защитной сеткой; с защитным слоем.

При закреплении на направляющих возможны следующие способы устройства теплоизоляционного слоя: установка между направляющими; прижатие к направляющим; постановкой на направляющие; прижатие направляющими. В первых трех вариантах возможно крепление утеплителя: с прижатием защитной сеткой; без прижатия защитной сеткой; с защитным слоем. Клеевое крепление утеплителя может осуществляться полимерными клеями и растворами, причем как с прижатием защитной

сеткой, так и без него.

При комбинированном креплении утеплителя (клеевое с навешиванием) в качестве клеящих составов возможно применение растворов и полимерных клеев, а навешивание может осуществляться на заранее установленные или устанавливаемые по месту анкеры.

Следует отметить, что в ряде случаев устройства дополнительной теплоизоляции наличие защитного слоя не требуется, например, при устройстве дополнительной теплозащиты из термоизоляционных панелей, выпускаемых фирмой “Thermo Brick”.

Существует три основных способа устройства защитного слоя: на растворах, послойное нанесение и закрепление на специальных опорах. В первом случае материалами защитного слоя являются панели из натурального или искусственного камня, керамики и бетона. Во втором - растворы и полимерные составы, В третьем случае выбор защитного слоя осуществляется из широкого набора строительных материалов и изделий: камень натуральный или искусственный; керамические или бетонные панели; алюминий; оцинкованное железо.

Послойное нанесение растворов или полимерных составов может осуществляться по утеплителю или по предварительно закрепленной сетке (металлической или из стекловолокна).

В качестве специальных опор для крепления защитного слоя могут служить кронштейны, направляющие или металлическая сетка. В свою очередь, направляющие могут быть деревянными или металлическими, вертикальными или горизонтальными. Их крепление к стене может осуществляться через направляющие утеплителя, кронштейны или непосредственно к конструкции стены.

Крепление защитного слоя на направляющих и кронштейнах может осуществляться механическим способом или установкой. В первом случае возможны следующие варианты закрепления защитного слоя: заклепками; анкерами: саморезами; шурупами; замками; пиронами. Во втором случае применяется либо пазовое крепление, либо крепление на закладных деталях. Крепление на металлической сетке осуществляется механическим способом при помощи пружинных держателей.