§ 10. 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 зданий яв­ляется сохранение 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 увеличении нагру­зок выше допустимых проектом.

Наиболее распространенной причиной ускоренного физического износа стен является периодическое их увлажнение в сочетании с температурными знакопере­менными колебаниями.

Большинство строительных материалов стен мож­но рассматривать как трехфазную систему: твердое те­ло — вода — воздух. Количественное соотношение между этими фазами обусловливает физические свой­ства материалов, их плотность и степень влажности. Массовая влажность ©„ — это отношение массы вла­ги, содержащейся в материале, к массе материала в высушенном состоянии, %:

w_B = [(P₁-P₂)/Pi] 100, (77)

где РI — масса образца материала до высушивания, кг; Pi—мас­са того же материала после высушивания, кг.

Объемная влажность ©₀ — отношение объема вла­ги, содержащейся в образце материала, к объему са­мого образца, %

fi>_o = 10<HVK_a, (78)

где Vi— объем влаги, содержащийся в образце материала, см®.

Расчетная весовая влажность материала стен жи­лых зданий нормируется строительными нормами. Так, для стен из керамзитобетона она не выше 10 %, а из кирпича — 2 %.

Если известны объемная масса материала и его ве­совая (массовая) влажность о>_в, то объемную влаж­ность можно определить из выражения

со₀ = со_ву, (79)

где у ~~ объемная масса материала в сухом состоянии, г/см³.

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 давлений воздуха по обе стороны помещения. В жидком состоянии перемещение обу­словлено законами тяготения, капиллярными силами, изменением внутренних сил температурных напряже­ний материала. Влага, находящаяся в твердом состоя­нии, перемещается из-за внешнего давления и темпе­ратурных напряжений.

Проникание влагй 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 ка­налам);

проникание пара в материал из окружающего воз­духа (паропроницание);

физико-химических процессов. Строительные материалы по сорбционной способ­ности подразделяются на активносорбирующие влагу (пено- и газобетон, фибролит, соломит, известь, гипс, шлакобетон и др.) и инертносорбирующие влагу (бе­тон, красный и силикатный кирпич, гранит, известняк, песчаник, камышит и др.).

Следует иметь в виду, что с понижением темпера­туры их сорбционная способность возрастает.

Стены из инертносорбирующнх материалов незна­чительно влияют на влажностный режим помещений, но при длительном избыточном выделении пара в по­мещении в поверхностном слое материала со стороны помещений может возникнуть сырость.

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, чем у красного кирпича, ско­рость Нсасывания 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 конструкциях увлажнение происходит вследствие проникания влаги путем впитывания атмосферной влаги, впитывания влаги при ее 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 увлажнение ма­териала происходит вследствие диффузии, а также из- за инфильтрации воздуха. Оба вида перемещения на­зываются паропроницанием.

Материал в сухом состоянии оказывает большее сопротивление диффузионной паропроницаемости, чем во влажном. В рыхлых, с открытыми порами материа­лах происходит более интенсивное диффузионное пе­ремещение водяных паров, чем в плотных.

Инфильтрационная паропроницаемость происходит при механическом перемещении водяных паров возду­хом из области высоких барометрических давлений в область меньших давлений, т. е, при наличии воз­душного напора, который может быть создан также разностью температур (тепловое давление) или вет­ром (ветровое давление).

Полная паропроницаемость стен может быть при­ближенно 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 СаО и хлористых соединений MgCl₂, СаС1₂, 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. Гидро- ксид кальция постепенно поглощает из воздуха диок­сид углерода, который, вступая в реакцию с гидрокси- дом кальция, образует карбонат кальция с выделени­ем воды, увеличивающей влажность материала стены. Этот процесс идет по следующей схеме: Са(ОН)₂ + С0₂->-СаС0₃ + Н₂0.

В условиях микроклимата помещений процесс твер­дения извести продолжается очень долго. Для ускоре­ния карбонизации прибегают к искусственному обога­щению воздуха диоксидом углерода (например, сжи­гание топлива в закрытом помещении без отвода продуктов сгорания). Следует предупредить, что такой способ ускорения твердения известковых составов опа­сен для жизни и должен применяться в исключитель­ных случаях с осуществлением мер по безопасности людей и под строгим инженерным контролем.

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 гидрофо- бизацией: 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 (деготь, пек), кремнийорганиче- ,ские соединения (силаны, силоксаны), синтетические лаки, клеи и пластмассы. Наибольшее распростране­ние получила гидрофобизация поверхностей стен пу­тем покрытия наружных плоскостей кремнийорганиче- скими водоотталкивающими жидкостями типа ГК.Ж, создающими тонкую невидимую пленку, верхний слой которой отталкивает молекулы воды. Являясь водоне­проницаемой, пленка хорошо пропускает пар и воз­дух, т. е. она «дышит».

193

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 нем водяной пар достиг состояния полного насыще-

13—370 ния). Понижение температуры в толще стены проис­ходит по направлению от внутренней к наружной ее поверхности, при этом диффундирующий со стороны помещения поток воздуха может встретить такую зо­ну, температура которой соответствует точке 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 воздуха может конденсироваться на наружной поверхности стены. Если такие колебания наружной температуры много­кратны, это может привести к разрушению наружно­го отделочного слоя.

Появление 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 помещениях 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 слоев 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 создается 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 пищи, 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 тяжелой 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:

СН₄ + 20₂-ч-С0₂ + 2Н_гО + 212 ккал.

16 64 44 38

Количество воды при сгорании одной грамм-молекулы метана равно 36/16=2,25 г/г. При сгорании 1 м³ это­го газа в воздух выделяется 0,7168-2,25 = 1,62 кг во­дяных паров (объемная масса метана 0,7168 кгс/м³).

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

Избыточная влажность в материале стен помимо деформаций конструкций может способствовать уско­ренной коррозии металлических элементов, особенно закладных деталей полносборных жилых домов.

Процесс разрушения металлических деталей в этих условиях протекает под тончайшим невидимым слоем увлажненных продуктов коррозии. Разрушение дета­лей значительно ускоряется, если в воздухе имеются примеси сернистого газа S0₂и пыли. Так, содержа­ние в воздухе 0,01 % S0₂ускоряет процесс коррозии на 65 %. Ускоряют коррозию также хлористые и сер­нокислые соли, содержащиеся в частицах пыли. В про­цессе приемки полносборных жилых домов следует обращать внимание на тщательность заделки заклад­ных металлических элементов и требовать от подряд­ной организации представления актов на антикорро­зионную защиту этих деталей.

13*

195

Перемещение влаги в зимних условиях в материа­лах панелей наружных стен приводит к интенсивному ее 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 герметизация стыков панелей и примыканий 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 приемки 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 I % 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.

Трещиностойкость — свойство материалов, исклю­чающее образование трещин на поверхности материа­ла ограждающих конструкций и предупреждающее по­падание влаги внутрь стены. Для повышения трещи- ностойкости стеновых материалов необходимо, чтобы начальная влажность их (при приемке зданий в экс­плуатацию) была небольшой, а в процессе эксплуа­тации перепад влажности — влажностный градиент — не превышал определенной величины, ориентировочно равной 2,5 %. Указанная величина перепада может быть обеспечена путем консервации поверхностей па­нелей гидрофобизацией, повышения плотности бетон­ных наружных фактур или облицовкой.

Кроме напряжений, вызываемых влажностнымл факторами, стеновые материалы испытывают темпе­ратурные напряжения. Суточные колебания темпера­тур наружного и внутреннего воздуха, а также сол­нечная радиация вызывают в стенах знакопеременные периодические напряжения, которые, суммируясь с на­пряжениями, вызванными усадкой, влажностными на­пряжениями, осадками фундаментов и внешними на­грузками, постепенно могут привести к разрушению материала. Для уменьшения влияния этих напряже­ний наружные плоскости изготовляют, как правило, Яз материалов с небольшим коэффициентом темпе­ратурных расширений (кирпич, керамические изделия, керамзитобетон и т. п.). Эти конструктивные особен­ности следует учитывать при эксплуатации полносбор­ных зданий.

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

В практике полносборного домостроения получили распространение здания с несущими поперечными сте­нами, при этом продольные стены выполняют в основ­ном функции наружных ограждений, передающих свою массу на поперечные стены. В этом случае по­перечные и продольные стены изготовляют из различ­ных материалов: поперечные — из наиболее прочного материала (бетон, сплошной кирпич высоких марок и др.), продольные наружные стены — из наиболее легких материалов, обладающих лучшими теплотех­ническими характеристиками. В малоэтажном камен­ном (кирпичном, блочном) доме разность деформаций нагруженных и ненагруженных стен обычно меньше предельно допустимой и в месте примыкания наруж­ной стены к внутренней не наблюдается развития тре­щин. В кирпичных и сборных домах повышенной этаж­ности аналогичной конструкции разность деформаций Стен в местах их сопряжений в ряде случаев превос­ходит предельно допустимые значения. Тогда в узлах примыкания одной стены к другой создаются усилия, При которых возникают и могут развиваться трещины (рис. 81). Перенос влаги и растворенных в ней ве-

Рис. 81. Образование трещин во внутренних стенах

\

а

8 т

hA\

hfoiX\

й

5эт

\

Рис. 82. Вертикальные стыки полносборных зданий

П Зэт

Г}2эт

от JT

П 1зт

'///Л

1360/2

1W/2

а — стык блоков с пазом под за­ливку легким раствором; б—стык панелей в месте примыкания пере­городок; в — стык на гладком уча­стке стены; г — угловой стык; I — герметик; 2 — легкий раствор; 3 — герннт; 4 — гидроизоляция; 5 — утеплитель; 6 — уплотнение; 7 — зачеканка раствором; 8— стеновая панель; 9 — штукатурка

ществ агрессивной воздушной среды в закладные ме­таллические детали через трещины может вызвать ускоренную их коррозию.

В полносборных зданиях ответственным узловым сопряжением являются стыки наружных стеновых па­нелей между собой (рис. 82), с внутренними стенами и с плитами перекрытия. Нарушение плотности сты­ковых соединений также влияет на ускорение процес­са коррозии закладных элементов в этих узлах и вы­зывает промочки в жилых помещениях.

Для обеспечения герметичности стыков, плот­ности наружных фактурных поверхностей ограж­дающих стен необходимо осуществлять плаиово-пре- дупредительные мероприятия по герметизации сопря-

жений, 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 определя­ет состояние эксплуатируемых стен, обращая Особое рнимание на:

наличие и характер трещин в стенах и в местах со- йряжений 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 выявле­нием 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.

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

В помещениях с повышенной влажностью рекомен­дуется устраивать на поверхности наружных стен со Стороны помещений рулонную пароизоляцшо (гидро- Стеклоизол, изол и др.) с последующей цементной шту­катуркой, масляной окраской или облицовкой плит­кой. Этот метод защиты стен от увлажнения приме­няют в том случае, если обычная штукатурка или облицовка не обеспечивает достаточную их паро- изоляцию.

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 проемы без проекта, утвержденного междуведомственной комис­сией при исполкоме местного Совета народных депу­татов;

сушить белье 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;

надежность 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.

Техническая эксплуатация деревянных стен. Ос­новным эксплуатационным дефектом деревянных стен является промерзание пазов и углов. Этот дефект можно предупредить проведением планово-предупре­дительных ремонтов, при которых следует выполнять тщательную конопатку пазов бревенчатых стен и сты­ков между стенами, оконными и дверными устройст­вами после их осадки — через два-три года эксплуа­тации. При проведении ремонтов необходимо восста­навливать гидроизоляцию нижних венцов, а также подоконных и других частей стен, сопрягающихся с оконными и дверными заполнениями, крыльцами, террасами, балконами, восстанавливать водоотводя- щие устройства и окрытия выступающих частей зда­ний. Наиболее увлажняемые участки деревянных стен следует антисептировать.

Если влажность материалов стен превышает до­пустимые значения (табл. 7), следует принимать меры

Таблица 7. Допустимые значения влажности материалов деревянных стен

		Допустимая влажность, %
Материал	Объемная масса, кг/м®	к началу зимнего периода	к концу зимнего периода
Дуб Сосна Береза Осина	700 600 500 400	24...25 20...22 18...20 16...17	30...35 25...30 22...24 18...20

по их защите от дальнейшего чрезмерного увлажнения.

При проведении планово-предупредительных ре­монтов необходимо выполнять мероприятия по преду­преждению заражения стен домовыми грибами и жуч­ками-точильщиками.

Рис. 83. Цоколь

а — цоколь, облицованный кирпичом; б — цоколь, облицованный плитами нз естественного камня; в — цоколь из крупноразмерных элементов; / — отмостка; 2— облицовка; 3— стена; 4 — гидроизоляция

Рис. 84. Сопряжение балкон­ной плиты с наружной стеной

/ — балконная плита; 2 — цемент­ный раствор; 3 — подкладка; 4 — утеплитель; 5 — закладной металли­ческий элемент; 6 — прокладка; 7 — утеплитель; 8 — анкер