(ерохина).

УДК 692.232.4
Л.А. ЕРОХИНА, канд. техн. наук, Е.М. ВЕРЯСКИНА, О.А. ТУРУБАНОВ, инженеры,
Ухтинский государственный технический университет (Республика Коми)
Влияние массопереноса на теплозащитные
свойства ограждающих конструкций
Климатические условия эксплуатации здания влияют
на состояние элементов структуры ограждающих конструкций и на их функции. В условиях Республики Коми с
2002 г. студенты ведут мониторинг на опытном стенде,
где вмонтированы 4 стеновых блока в кирпичной стене.
Блоки имеют разную структуру с утеплителем и без него.
Конструкция и способы измерения описаны в [1].
При изучении их состояния на протяжении полутора лет была разработана методика определения влажности в пористой среде стенового материала.
Эта методика основана на определении сорбционной влажности древесины, приобретающей равновесное состояние в пористой среде стены. Сухая древесина, находясь в закрытой нише стены, сорбирует влагу в
соответствии с влажностью воздуха, содержащегося
там. По этой влажности древесины можно судить о ее
количестве и массопереносе в стене.
В опытных блоках при формовании были оставлены
углубления на 24—25 см, диаметром 8 см, которые разделили по глубине на три части (отсеки) и каждую часть
закрыли теплоизолирующей пробкой толщиной 7 см. В
каждый отсек помещали предварительно взвешенный
деревянный кубик и оставляли его там на 5-10 дней,
после чего повторно взвешивали.
Так постепенно складывалось представление о состоянии влажности в структуре каждого блока в зависимости от сезона. Параллельно влагомером НА-701 контролировали влажность воздуха в помещении и нише.
Блок I отформован из керамзитогазобетона плотностью 770 кг/м3 с тремя слоями утеплителя из пенополистирола толщиной 1,5 см; блок II однослойный из поЧ
листиролгазобетона, плотностью 500 кг/м3; блок IV состоит из слоя керамзитогазобетона толщиной 10 см,
слоя пенополистирола толщиной 15 см, затем 1 см воздушной прослойки и облицовка из кирпича плотностью
1600 кг/м3. Для сравнения в кирпичной кладке стены
была оставлена ниша шириной в 1/2 кирпича на такую
же глубину - 24 см.
Результаты измерений приведены на графиках (см.
рисунок). Линия 1 показывает изменение влажности в
первом отсеке ниши каждого блока со стороны помещения по месяцам начиная с августа. После летней просушки влажность в стене самая низкая не только в кирпичной
кладке, но и в керамзитогазобетоне блока IV, тогда как в
блоках I и II она почти вдвое выше. При этом влажность
самого глубокого слоя (кривая 3) имеет минимальное
значение. Средний слой (кривая 2) в летние месяцы имеет влажность выше, чем высохший внешний слой.
По мере снижения температуры воздуха осенью
влажность в стене повышается. Относительная влажность воздуха в помещении в период наблюдений до
отопления превышала 70%, а с подключением тепла постепенно снижалась до 22-25%. Влага из помещения
переходит к более холодным, внутренним слоям стены
— кривая 2 имеет более высокие показатели влажности,
чем кривая 1, особенно в зимние месяцы во всех структурах. По мере понижения внешней температуры кривая 3 опережает кривую 2, и такое состояние остается до
апреля — мая. За период летнего тепла внешний слой
стены подсыхает и его влажность к августу становится
даже ниже внутренних слоев. Медленнее высыхает блок
II с пенополистиролом в качестве заполнителя. Влажность остается высокой даже летом. Зимой в средней
части стены влажность воздуха повышается до 21% в газобетонах, почти до 15% в кирпичной кладке и в блоке с
воздушной прослойкой — до 12%.
Послойное изменение влагосодержания в стене по месяцам. Влажность воздуха в стене: 1 - на глубине 8 см; 2- на глубине 16 см; 3 24 см от внутренней поверхности стены
54
Самая высокая влажность в стене фиксируется там, где ниже опускается температура, — на
глубине 20-24 см (3 отсек). У всех структур кривая 3 показывает максимальное влагонасыщение. Воздух
в каждом блоке в одно и то же время имеет разное влагосодержание по глубине. Влага перемещается в
направлении низких температур, образуя в третьем отсеке иней (кроме блока с воздушной прослойкой),
и если внешний слой пропускает влагу, стена подсыхает, что и происходит с разной скоростью с
потеплением в апреле.
Так, с помощью деревянных образцов наблюдали сезонные изменения влагосодержания не только
твердой части стены, но и в ее порах, воздух которых содержит влаги больше, чем ее может сорбировать
непосредственно материал стены. Влажность газобетона меняется от 5 до 7-8%, влажность кирпича - до
1,5%, а древесина в этих, казалось бы, сухих условиях начинает плесневеть, в стене появляется иней, в
кирпичной кладке — лед. Таким образом, идет процесс массопереноса влаги в пористой структуре
материала к более холодным слоям.
У газобетонов (блоки I и II) максимальное увлажнение составило в декабре 22% и держалось весь
март, так как температура наружного воздуха опускалась до -25 -30°С, в кирпичной стене влажность
воздуха доходила до 20,8%. В блоке IV высокая влажность внешнего слоя менее других влияла на
внутренние слои. Влажность внутреннего слоя (кривая 1) была максимальной в январе, но ниже, чем в
других структурах, — около 10%. Влага воздушной прослойки идет в капилляры облицовочного кирпича
и, в зависимости от погоды сублимируется или испаряется. Теплозащита стен в холодное время года,
когда она так необходима, снижается из-за увлажнения. Относительная влажность воздуха в структуре
легкого бетона к декабрю ближе к внешним слоям доходит до 90—95%, в кирпичной кладке — до 77%, но
в структуре блока с воздушной прослойкой она составила всего 40%.
Через воздушную прослойку идет интенсивное высыхание, о чем свидетельствуют кривые графика блока
IV. В летние месяцы все слои содержат мало влаги и внешний слой подсыхает в большей степени, чем
внутренние.
Коэффициент теплопроводности материала с увеличением влажности зимой растет.
Так, в слоистой структуре керамзитогазобетона он увеличился при максимальном увлажнении воздуха от
0,3 до
1.03 Вт/(м°С), в пенополистиролгазобетоне — от 0,2 до
2.4 Вт/(м°С), в кирпичной кладке - от 0,42 до 3 Вт/(м°С),
в блоке с воздушной прослойкой - от 0,19 до 0,4 Вт/(м°С).
Кирпичная стена и блок II промерзали насквозь.
Толщина воздушной прослойки для каждой структуры материала может быть разной, важно, чтобы
последующий, облицовочный слой не препятствовал просушиванию материала.
Проведенный эксперимент показал, что для ячеистого пенобетона с открытыми порами воздушной
прослойки совсем не требуется, но сам материал надо снаружи защищать от продувания.
Для мелкопористой структуры газобетонов эффективным оказался воздушный зазор в 1—2 см.
Структура с открытыми крупными ячейками сама может служить проветриваемым слоем в
ограждающей конструкции. Особенно эффективным для стен может быть разно-плотный ячеистый
бетон, который вполне можно получить при современной технике и технологии.
Литература
1. Ерохина Л.А., Веряскина Е.М., Турубанов О. А. Сравнительный анализ увлажнения ограждающих
конструкций при эксплуатации зданий на Севере // Строит, материалы. 2004. № 8. С. 50-53.