К вопросу о повышении надежности наружных стен высотных

К вопросу о повышении надежности наружных стен высотных зданий из
ячеистобетонных блоков
http://sn.stroinauka.ru/d26dr11285m2rr6315.html
Журнал "Технологии строительства" №7(62), 2008 02.09.2009
По данным Академии конъюнктуры промышленных рынков, ежегодные темпы роста спроса на стены из
ячеистых бетонов будут находиться на уровне 40–45% вплоть до 2010 года. Факторы, стимулирующие
строительный комплекс производить и применять ячеистый бетон (да и не только ячеистый бетон, а и
полистиролбетон) в домостроении, связаны не только с ужесточением требований по теплозащите
зданий и сооружений в связи с принятием новой редакции закона «Об энергосбережении» и реализацией
национальной программы «Жилище», но и с тем, что:

строительство малоэтажных зданий из ячеистобетонных блоков в настоящее время
признано во всем мире современной и эффективной (после деревянных конструкций)
технологией возведения жилья. Значительное количество мелких и средних предприятий,
производящих стеновые материалы из ячеистого бетона, является подтверждением
того, что это производство — самый перспективный сектор экономики;

стоимость строительства домов из ячеистого бетона существенно ниже стоимости
строительства из древесины и кирпича;

сроки монтажа жилых малоэтажных домов из ячеистобетонов (по сравнению с другими
строительными материалами) значительно сокращены.
Широкое применение ячеистобетонных стеновых материалов при возведении многоэтажных жилых и
общественных зданий и крепление к этим стенам конструкций навесных вентилируемых фасадов (далее —
НВФ) поставили перед строительным комплексом ряд вопросов, без решения которых обеспечить
эксплуатационную надежность стен, в том числе многослойных, с применением ячеистых бетонов не
представляется возможным.
В настоящее время в связи с повреждениями, в том числе и обрушениями, многослойных стен с
использованием ячеистобетонных блоков в отдельных регионах России были приняты решения о временной
приостановке применения многослойных конструкций наружных стен.
С нашей точки зрения, попытка решить проблемы низкой надежности многослойных стен
административными методами вряд ли является гарантией изменения сложившейся
ситуации. Это связано с тем, что, при существующих жестких требованиях к
энергосбережению и тепловой защите зданий, к рентабельности производства и
экономичности стеновых материалов, а также с повышением требований к качеству
микроклимата в эксплуатируемых помещениях, вряд ли можно предложить другой вариант
конструктивного решения наружной стены. Тем более что, как показывают результаты обследования
поврежденных и обрушившихся фрагментов наружной многослойной кладки фасадных стен зданий,
основными причинами указанного являются:
— низкое качество материалов;
— низкое качество монтажа;
— отдельные ошибки при проектировании.
Рассмотрим отдельные из указанных причин разрушения фасадных стен и те проблемы, которые возникают
при использовании стен из ячеистобетонных блоков в качестве основания для навесного вентилируемого
фасада.
Применение различных разновидностей ячеистого бетона в виде мелкоразмерных блоков в самонесущих
наружных стенах зданий, при отсутствии должного контроля за их прочностью и плотностью, привело к тому,
что использование, например, пенобетонных блоков (как показали исследования ЦНИИСК им. В.А.
Кучеренко) прочностью от В 0.5 до В 1.5 и плотностью ниже D 500 стало массовым явлением. Крепление к
таким стенам несущих подконструкций фасадных систем недопустимо, а установка металлических связей в
случае двух-, трехслойных стен неэффективна из за низкой прочности и плотности ячеистых бетонов.
В 1982 году специалистами ряда научно-исследовательских институтов был выпущен ГОСТ 25485 82,
который четко подразделил ячеистые бетоны в зависимости от класса бетона и его плотности на следующие
виды: конструкционные, конструкционно-теплоизоляционные и теплоизоляционные. При этом для наружных
самонесущих стен должны были применяться конструкционные ячеистобетонные блоки из бетона класса не
менее В 1.5 и плотности не менее D 500.
К сожалению, в настоящее время эти требования в проектах стали забываться. Широкое применение
ячеистобетонных блоков, относящихся к конструкционно-теплоизоляционным видам, ведет к резкому
снижению эксплуатационной надежности, как самих стен, так и систем НВФ, которые к ним крепятся.
Решить указанную проблему в настоящее время можно только на основе строгого регламентирования
применения ячеистобетонных блоков в строительстве в зависимости от их прочности и плотности.
Как показали исследования ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, допускается применение ячеистобетонных блоков в
наружных фасадных стенах с поэтажным их опиранием на плиты перекрытия и крепление к ним несущих
подконструкций НВФ при классе бетона не менее В 2.5 и плотности не менее D 500.
В случае применения ячеистобетонных блоков в наружных многослойных фасадных стенах их
эксплуатационная надежность может быть обеспечена при выполнении следующих конструктивных
мероприятий:
— монтаж ячеистобетонных блоков должен осуществляться на специальных клеях. Это позволяет улучшить
как качество монтажа стен, так и их физико-механические характеристики. В нашей стране и за рубежом
(фирмы HEBEL, VERHAN) разработаны специальные клеевые составы, которые могут применяться при
температуре наружного воздуха до минус 15–25°С.
Следует обратить особое внимание на имеющие место на большинстве строек ошибки при монтаже стен из
ячеистобетонных блоков. Ячеистый бетон (особенно газобетон) имеет достаточно высокий коэффициент
водопоглощения. Если ячеистобетонные блоки перед укладкой раствора не смочить или не покрыть
специальным составом, то из за наличия эффекта «отсасывания» ячеистым бетоном воды из растворной
смеси прочность раствора резко снижается (не происходит гидратации цемента). В результате этого
снижается прочность кладки на сжатие и, что особенно важно в высотном строительстве, — на изгиб из
плоскости стены;
— кладка из ячеистобетонных блоков должна иметь надежные металлические связи с несущими
железобетонными конструкциями здания (колоннами, пилонами, панелями), а в случае многослойной стены
— с наружным кирпичным слоем многослойной кладки. На рис. 1 показан вариант конструктивного решения
связей в многослойной кладке с внутренним слоем из ячеистобетонных блоков;
— при проектировании стен с применением ячеистобетонных блоков необходимо исключить их увлажнение в
связи с конвекцией водяного пара из помещения наружу. Эти процессы наиболее интенсивно происходят
зимой из за большой разницы парциальных давлений пара в помещениях (около 1000 Па) и в наружном
воздухе (~300 Па). Конденсация водяного пара в зоне пониженной температуры приводит к разрушению
блоков и, в результате этого, к изменению эксплуатационных характеристик стен, как с точки зрения их
прочности, так и теплозащиты помещений. Для устранения указанного дефекта необходимо предусмотреть
устройство пароизоляционного слоя из плотной штукатурной смеси, нанесенной на внутреннюю поверхность
стены, либо устройство промежуточного теплоизоляционного слоя между наружным лицевым кирпичным
слоем и внутренним слоем из ячеистобетонных блоков.
— при проектировании многослойных стен в проектах предусматривается горизонтальный деформационный
шов между низом плиты перекрытия и верхом стены. Шов толщиной 30–35 мм исключает обжатие кладки в
процессе вертикальных деформаций несущих монолитных железобетонных конструкций здания. Однако
связи между верхом кладки и низом плиты перекрытия практически во всех проектах, которые рецензировал
ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, отсутствуют. Отсутствие связи приводит к снижению устойчивости стены при
действии горизонтальных ветровых нагрузок. Особенно это опасно в высотных зданиях, где величина
динамической составляющей ветровой нагрузки значительна.
Рис. 1. Схема установки связей между слоями стен
Рис. 2. Анкер марки SXS 10 x100 (Fischer)
Указанные выше дефекты и
повреждения в кладке стен из
ячеистобетонных блоков оказывают
существенное влияние на
эксплуатационную надежность
вентилируемых фасадных систем,
несущие подконструкции которой
крепятся к кладке. Как показали
экспериментальные исследования
ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко [1],
надежность и безопасность фасадных
систем при наличии основания из
ячеистобетонных блоков могут быть
обеспечены при соблюдении
следующих условий:
— для кладки наружных стен
(особенно в высотном домостроении)
следует использовать
ячеистобетонные блоки (или
монолитный ячеистый бетон) из
бетона класса не менее В 2.5. В
зданиях высотой более 75 м
необходимо использовать ячеистый
бетон класса В 3 – В 3.5 и плотностью
не менее D 600;
— крепление элементов фасадных
конструкций к стенам из
ячеистобетонных блоков должно
осуществляться при помощи
специальных анкеров (в том числе
химических). (Рекомендуемый тип
анкеров фирм Fischer и Sormat смотри
в статье [1]);
Рис. 3. График зависимости «нагрузка–деформация».
Материал — ячеистобетонный блок. Марка анкера —
100 (Fischer)
— значение средней влажности по
массе ячеистобетонных блоков в
момент монтажа фасадных систем не
должно превышать расчетной средней влажности, принимаемой согласно указаниям [2] равной 10–15%. Как
показали результаты обследований специалистами ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко стен зданий из
ячеистобетонных блоков, их средняя влажность на момент монтажа фасадных систем колебалась от 25 до
35%.
Экспериментальные исследования прочности анкеров фирмы Fischer марки SXS 10 x100 (рис. 2) на вырыв из
ячеистобетонных блоков показали, что при увеличении влажности ячеистого бетона с 15 до 33% величина
предельной разрушающей нагрузки вырыва анкера из бетона уменьшается на 25% (рис. 3).
Таким образом, при соблюдении требований к качеству материала и монтажу ячеистобетонных блоков,
устанавливаемых нормативной и проектной документацией, и правильном назначении анкерного крепежа для
монтажа навесных фасадных систем, надежность наружных стен зданий с применением эффективных, с
точки зрения теплозащиты, ячеистобетонных блоков может быть обеспечена.
Литература
1.
А.В. Грановский. К оценке анкерных креплений фасадных конструкций к стенам из ячеистобетонных
блоков. Журнал «Технологии строительства», №5, 2008 г.
2.
Рекомендации по применению стеновых мелких блоков из ячеистых бетонов. ЦНИИСК им. В.А.
Кучеренко. М., 1992 г.
Грановский А.В., к.т.н., зав. лабораторией ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко
Киселёв Д.А.
Дополнительные материалы по теме
Организации: