Методическое пособие 443

и более) вода оказывает заметное гидростатическое давление на конструкции. В этом случае возможно применение металлической гидроизоляции, однако такой способ защиты является дорогостоящим и применим лишь для уникальных зданий и сооружений. Альтернативой может служить понижение уровня грунтовых вод на строительной площадке, которое выполняется следующим образом. По периметру площадки отрывается дренажная траншея с уклонами в сторону от возводимого здания. На ее дно укладываются дренажные трубы (металлические или керамические), имеющие перфорацию по боковым поверхностям, после чего весь объем заполняется крупнозернистым песком или мелким гравием (рис. 3.2).

Защитой бетонных конструкций может служить добавление в бетонную смесь гидрофобных (водоотталкивающих) веществ.

Стена подвала

Засыпка

Дренажная труба

Рис. 3.2. Понижение уровня грунтовых вод

3.2. Атмосферная влага

Во время дождя вода увлажняет наружные поверхности строительных конструкций, особенно цокольную часть наружных стен, грунт вблизи них и, как следствие, подземную часть здания (стены подвала, фундаменты). Ситуация ухудшается, если дождевая вода стремится проникнуть в конструкции под давлением (при дожде в сочетании с сильным ветром (косой дождь), через неплотности водосточных труб, кровли).

Защитой надземной части здания служит горизонтальная гидроизоляция, место устройства которой зависит от высоты здания, а так-

20

Крепление облицовки осуществляется при помощи специальных кронштейнов. Применение вентилируемых фасадов значительно повышает долговечность наружных ограждающих конструкций.

Для того чтобы избежать попадания дождевой воды в нижнюю часть заполнения оконных проемов, устраивается водоотводящий фартук из оцинкованной жести, уложенный с уклоном наружу по стяжке из цементно-песчаного раствора.

3.3. Строительная влага

Неметаллические материалы, имеющие пористую структуру, способны поглощать определенное количество воды. Возведение зданий обычно сопровождается «мокрыми» процессами, связанными с применением гидравлических вяжущих (цемента, извести, гипса, различных сухих строительных смесей).

После окончания строительства влажность строительных конструкций достаточно высока, испарение влаги и достижение конструкцией равновесного состояния происходит в течение длительного времени (до нескольких лет). Понизить влажность материалов возможно сушкой при помощи тепловых пушек или применением электроподогрева влажных конструкций, которые следует проводить до нанесения на поверхность отделочных слоев. Альтернативой может служить применение сухих материалов (сборных бетонных и железобетонных изделий, отделочных панелей из гипсокартона, полимерных материалов и т.п.).

3.4. Сорбционная влага

Строительные материалы, имеющие пористую или волокнистую структуру, способны поглощать влагу из атмосферного воздуха. Количество поглощаемой влаги зависит от количества и размеров пор, а также от влажности воздуха.

Защитой от сорбционного увлажнения может служить соблюдение рекомендуемого влажностного режима помещений, а в помещениях с повышенной влажностью (например, ванных комнатах, парных в банях) применение для отделки внутренних поверхностей материалов с низкой сорбционной способностью (керамическую плитку, пластиковые отделочные панели и т.п.).

22

3.5.Эксплуатационная влага

Кэксплуатационным увлажнениям относят аварийные ситуации, связанные с повреждением водопроводных труб, систем отопления, технологических коммуникаций, конденсацию водяного пара на трубах с холодной водой в помещениях с повышенной влажностью, а также влажную уборку помещений.

Избежать последствий повреждения трубопроводов позволит тщательный пропуск коммуникаций через строительные конструкции (стены, перекрытия), а также укладка труб в защитных оболочках (система «труба в трубе»).

Для помещений котельных устраивают полы специальной конструкции, приведенной рис. 3.4. Уклоны полов у плинтуса направлены в сторону от стен.

i

Огнеупорный кирпич

Водонепроницаемый слой

Песок

Рис. 3.4. Устройство полов

вкотельной

3.6.Конденсационное увлажнение

Воздух всегда содержит в своем составе водяной пар, количество которого можно определить абсолютной влажностью f (г/м3). Однако эта величина недостаточно удобна для использования в расчетах. В строительной физике пользуются упругостью водяного пара е (Па), т.е. тем давлением, которое он вкладывает в общее атмосферное. При каждой определенной температуре воздух способен удержать в себе строго определенное количество водяного пара, которое называется максимально возможной упругостью водяного пара при данной температуре Е (Па). Чем более высокую температуру имеет воздух, тем выше его внутренняя энергия и тем большее количество

23

влаги он способен удержать (тем больше будет значение Е). Степень насыщения воздуха водяным паром характеризуется его относительной влажностью φ, величина которой определяется следующим выражением:

Если начать понижать температуру воздуха, то количество влаги в нем останется постоянным, а значение Е будет понижаться и при определенной температуре будет достигнуто равенство е = Е, при этом относительная влажность воздуха φ станет равной 100 %, т.е. воздух будет полностью насыщен влагой и начнет отдавать ее на поверхности с более низкой температурой (остекление, внутренние углы наружных стен и т.п.). Такая температура называется точкой росы tр .

Строительные материалы обладают разной теплоемкостью, т.е. для того, чтобы нагреть единицу объема того или иного материала на 1 0С, нужно потратить разное количество тепловой энергии. Чем выше плотность материала, тем выше его теплоемкость. Более плотные материалы (камень, бетон и т.п.) обладают высокой теплоемкостью, т.е. они медленно реагируют на изменение температуры окружающего воздуха в отличие от легких материалов (дерево, теплоизоляционные материалы), изменяющих свою температуру гораздо быстрее. С этой точки зрения опасными являются места непосредственного контакта материалов, теплоемкости которых значительно отличаются. При понижении температуры воздуха конструктивные элементы из легких материалов быстро остывают, а более плотные сохраняют постоянную температуру, что создает все условия для достижения в зоне контакта температуры точки росы и образования конденсата, что неблагоприятно влияет на долговечность конструк-

ции (рис. 3.5).

Конденсат может образовываться не только на холодных поверхностях, но и в толще ограждающих конструкций, т.к. водяной пар является газом и способен проникать сквозь пористые материалы, к которым относятся бетоны, каменная кладка и большая часть утеплителей.

24

Рис. 3.5. Изоляция мест контакта материалов с разными теплоемкостями: а) деревянные полы по кирпичным столбикам; б) место опирания деревянной балки на кирпичную стену;

в) стальной тяж в деревянном элементе

Количество водяного пара, проникающего через однослойную конструкцию единичной площади в единицу времени, определяется следующим выражением:

где eв, ен – упругости водяного пара внутреннего и наружного воздуха;

μ– коэффициент паропроницаемости материала;

δ– толщина однослойной конструкции.

Величина Rп = δ/ μ называется сопротивлением паропроницанию. Для многослойной конструкции общее сопротивление паропроницанию определяется послойным суммированием:

Водяной пар при проникновении через ограждение теряет упругость е, кроме того, понижение температуры в толще конструкции приводит к снижению максимально возможной упругости Е. В результате в определенной точке ограждения (чаще всего в слое утеплителя, т.к. именно здесь наблюдается наибольший перепад температур) возникают условия для образования конденсата, когда е = Е. Чтобы предотвратить увлажнение ограждений, необходимо ввести в

25

конструкцию дополнительный слой из материала, не пропускающего водяной пар в опасную зону возможного образования конденсата, т.е. выполнить пароизоляцию.

На рис. 3.6 приведен пример размещения пароизолирующего слоя в совмещенном покрытии.

Материалы с разным сопротивлением паропроницанию следует размещать с соблюдением следующего правила: сопротивление теплопередаче должно уменьшаться, а сопротивление паропроницанию – возрастать при переходе от наружных слоев к внутренним.

Утеплитель

Пароизоляция

+плита покрытия

Рис. 3.6. Размещение пароизоляции в толще совмещенного покрытия

Однако исследования показали, что образование внутреннего конденсата не всегда приводит к значительным повреждениям конструкций, т.к. строительные материалы, обычно применяемые для устройства стен, имеют достаточную паропроницаемость, и поэтому в летнее время конденсат свободно диффундирует во все стороны ограждения.

Грубой ошибкой является размещение эффективных утеплителей с внутренней стороны ограждения. В таких случаях следует применять материалы с большими сопротивлениями теплопередаче и паропроницанию.

При защите от интенсивных дождей на наружные поверхности стен наносят водонепроницаемые и водоотталкивающие слои. Чтобы избежать вздутия и отслаивания этих слоев вследствие образования под ними конденсата, следует применять материалы, которые при

26

наибольшем водоотталкивающем эффекте имели бы малое сопротивление паропроницанию.

Контрольные вопросы

1. Перечислите источники увлажнения строительных конструк-

ций.

2.Сформулируйте принципы защиты от грунтовой и атмосферной влаги.

3.Назовите способы борьбы со строительной и эксплуатационной влагой.

4.Дайте понятие сорбционного увлажнения.

5.Сформулируйте понятие относительной влажности воздуха.

6.Перечислите способы защиты строительных конструкций от конденсационного увлажнения.

4. ВОЗДУХОПРОНИЦАНИЕ, ВОЗДУХООБМЕН

Воздухопроницаемостью называется свойство ограждающей конструкции пропускать воздух. Для возникновения процесса проникания воздуха через ограждение необходима разность давлений наружного и внутреннего воздуха Р, которая создается тепловым и ветровым напорами.

Тепловой напор возникает вследствие разности плотности наружного (более холодного) и внутреннего (более теплого) воздуха. Зависимость плотности воздуха от его температуры определяется выражением

27

Рис. 4.1. Схема фильтрации воздушных масс от действия теплового напора

Положение нейтральной линии при отсутствии ветрового напора определяется по формуле

где f 1 и f 2 – площади вытяжных и приточных проемов.

По мере увеличения температурного перепада (tв – tн), а также для зданий большой высоты растет Р, вызванная тепловым напором. При разности давлений Р = 5кг/м2 необходима тщательная герметизация ограждающих конструкций здания (особенно окон, дверей, стен лестничных клеток и т.п.). Указанная разность давлений воздуха возникает в мягком климате Берлина (tн = -10 0С) в 20-этажных зда-

Воздух в здание проникает не только через вентиляционные отверстия, но и через сами строительные материалы. Воздухопроницаемость конструкций зависит от наличия в материале сообщающихся между собой пор, заполненности их капиллярной влагой.

Наличие отверстий (продухов), стыков отдельных элементов, неплотностей в местах сопряжения конструкций, а также воздухопроницаемость материалов приводит к возникновению миграции воздушных масс в здании. Можно выделить вертикальные перемещения

28

(вертикальную фильтрацию) и горизонтальные (поперечная фильтрация).

Проводником воздушных масс при вертикальной фильтрации являются лестничные клетки, лифтовые шахты, коммуникационные каналы в здании. Вертикальная фильтрация приводит к тому, что «отработанный» воздух с нижних этажей поступает в верхние. Этот воздух содержит в себе продукты дыхания, горения и т.п., что может привести к повышению загазованности верхних этажей и неблагоприятно сказывается на самочувствии и здоровье его обитателей. В этой связи существуют определенные ограничения в применении нагревательных приборов в зданиях различной этажности. Например, в зданиях высотой до двух этажей допускается применение плит на твердом топливе (дрова, уголь, торф и т.п.), в пятиэтажных зданиях возможно использование газовых водонагревателей, в девятиэтажных разрешается установка газовых кухонных плит, а в более высоких зданиях их заменяют электроплиты.

Защитой от вертикальной фильтрации служит герметизация окон, дверей, а также обеспечение воздухообмена в отдельных помещениях.

Проблема не стоит для малоэтажных зданий, т.к. при небольшой высоте имеется небольшой тепловой напор и для обеспечения необходимого воздухообмена достаточно форточной вентиляции.

С ростом числа этажей растет тепловой напор и форточной вентиляции становится недостаточно. Вентиляцию начинают осуществлять при помощи вентиляционных каналов, вход в которые устраивается под потолком, т.к. именно туда устремляется теплый, насыщенный выделениями воздух (рис. 4.2а). На смену ему в помещения через ограждения (фильтрация через материалы, неплотности стыков отдельных элементов) поступает чистый воздух.

Чтобы загрязненный воздух не распространялся по квартире, помещения со значительными выделениями (кухня, ванная комната, туалет) блокируются вместе возле вентиляционных каналов (рис. 4.2б). С ростом этажности растет количество вентиляционных каналов, и разместить их в кирпичной стене не представляется возможным. Выходом является устройство сборных бетонных вентиляционных блоков (рис. 4.2в).

Сечение вентиляционного канала невелико, а с увеличением числа этажей вместе с тепловым напором растет и сопротивление

29