Влажность ограждающей конструкции следует контролировать
Климатические условия в Республике Беларусь характеризуются частыми оттепелями и переходами температуры через ноль градусов, мокрым снегом и дождями даже в зимний период года. Изменчивость погодных условий влияет на тепловлажностное состояние ограждающих конструкций, а, следовательно, на влажность материалов.
В Беларуси в рамках государственной программы значительное количество зданий капитально отремонтировано и подвергнуто тепловой модернизации. Для оценки эффективности этих мероприятий было выполнено обследование более двухсот жилых зданий типовых серий, возведенных в период с 1950 года и по настоящее время. Ниже приведена часть полученных результатов, а именно данных по распределению влаги по сечениям наружных стен как до, так и после проведения капитального ремонта или тепловой модернизации жилых зданий.
Наружные кирпичные стены жилых зданий на территории республики в обозначенный выше период возводились из эффективного и обыкновенного керамического кирпича на цементнопесчаном растворе с наружными и внутренними штукатурными слоями.
Результаты натурных исследований указывают на различие массовой влажности наружного и внутреннего штукатурных слоев и кирпичной кладки. Массовая влажность кирпича кладок, определенная экспериментально, лежит в пределах 0,21–0,38 %. Эти величины ниже показателей максимальной сорбционной влажности кирпича (Wсор=0,55–0,75 %), и ниже расчетных массовых отношений влаги в кирпичной кладке, принимаемых на стадии проектирования в зависимости от условий эксплуатации равными W=1 и 2 %.
Влажность керамического кирпича по толще кладки меняется незначительно с некоторым увеличением у наружной поверхности стен. Влажность по сечению стен распределяется без значительного увеличения ее в слоях, расположенных в зоне возможной конденсации водяного пара.
Наружные стены жилых зданий из керамзитобетонных панелей имели толщину преимущественно 300 мм и формовались с наружным и внутренним бетонными слоями. Средний слой выполнялся из керамзитобетона плотностью 800–900 кг/м3. Следует отметить, что в изготавливаемых стеновых панелях наблюдалось значительное колебание плотности керамзитобетона от 800 до 1200 кг/м3. Плотность большинства отбираемых при вскрытиях стен образцов керамзитобетона была близка к 1100 кг/м3.
По результатам определения массовой влажности проб керамзитобетона, извлеченных при вскрытии наружных стен тринадцати жилых зданий по окончании отопительных годовых сезонов, построено ее распределение по сечению стены.
Натурные эксперименты показывают значительный разброс в величинах массовой влажности по слоям керамзитобетона наружных стен различных объектов. Средняя по сечению стен влажность керамзитобетона равна Wср=3,62 %, максимальная по сечению – Wмакс=5,53 %. В общем, массовые влажности образцов керамзитобетона значительно меньше расчетного массового отношения WБ=10 %, приведенного в СНиП 11–3-79 «Строительная теплотехника» и ТКП 45–2.04–43 «Строительная теплотехника. Строительные нормы проектирования», и близки к показателю, соответствующему условиям эксплуатации «А» ограждений.
Значительный разброс результатов исследований массовой влажности керамзитобетона в основном определен условиями эксплуатации помещений зданий. На отдельных обследуемых объектах зафиксировано увеличение относительной влажности воздуха в помещениях до 70 %.
Многослойные стеновые панели толщиной 250 мм со средним теплоизоляционным слоем из минераловатных плит на битумном связующем, обернутые в пергамин, начали использоваться в строительстве жилых зданий с 1960 года. Наиболее используемыми стали панели с толщиной наружного и внутреннего железобетонных слоев соответственно 50 и 80 мм, а среднего теплоизоляционного – 120 мм.
Максимальные величины массовой влажности минеральной ваты зафиксированы в слоях, примыкающих к наружному железобетонному слою панелей, и не превышают Wмакс =1,5 мас. %. Средняя влажность наружного железобетонного слоя составила Wср =1,7 мас. %; внутреннего – Wср =0,4 %; минераловатных плит на битумном связующем – Wср =0,6 %. Следует отметить, что определенная массовая влажность минеральной ваты значительно меньше расчетных массовых отношений влаги, приведениях в СНиП 1–3-79.
Трехслойные стеновые панели толщиной 300 мм со слоем теплоизоляции из пенополистирольных плит начали формовать на заводах ЖБИ с 1985 года. Панели изготавливали как с ребрами жесткости, так и на гибких связях.
Толщина слоя теплоизоляции в изделиях была в пределах 140–160 мм. Натурные обследования стен зданий выявили наличие в панелях дефектов, связанных с технологией их изготовления. Наиболее часто встречающиеся дефекты вызваны затеканием тяжелого бетона в местах стыков плит теплоизоляции, а также расположением гибких связей и т. д.
Распределение массовой влажности по сечению слоя из плит пенополистирольных характерно ее увеличением на границе с наружным железобетонным слоем. Причина – расположение на данном участке стены зоны конденсации водяного пара. Средняя по сечению слоя влажность пенополистирола составила Wср =0,88 мас. %, что намного меньше расчетного массового отношения для условий эксплуатации «Б», приведенного в СНиП 11–3-79 и ТКП 45–2.04–43, а максимальная (у наружного железобетонного слоя) – не более Wмакс =2,5 мас. %. Тяжелый бетон наружного слоя панелей имеет среднюю массовую влажность Wср =2,4 %, что близко к нормативным показателям расчетных массовых отношений влаги для условий эксплуатации «А» и «Б».
Анализ результатов обследования показал, что массовая влажность бетона многослойных наружных стен зависит от места их расположения. Так, бетонные слои стеновых панелей, расположенные у внутренней поверхности стен, имеют массовую влажность в области их сорбционного увлажнения, и на их величины главным образом влияют условия микроклимата в помещениях квартир. Наружные бетонные слои увлажняются как при воздействии атмосферных осадков, так и за счет процессов диффузии влаги. Разброс в значениях массовой влажности также связан с воздействием на MIX ветра и солнца.
Средние влажности теплоизоляционных слоев в конструкциях наружных стеновых панелей получены значительно ниже расчетных массовых отношений для условий эксплуатации «Б».
При выполнении капитальных ремонтов, реконструкции и тепловой модернизации зданий выполняется дополнительная наружная теплоизоляция стен: либо вентилируемыми фасадными, либо штукатурными системами (скрепленная теплоизоляция). После их выполнения влажностный режим наружных стен с системами утепления меняется с заметным снижением влажности наружной стены в пределах от ее внутренней поверхности до слоя дополнительной теплоизоляции.
Зона возможной конденсации водяного пара, независимо от использования в качестве утеплителя минераловатных или пенополистирольных плит, у штукатурных систем смещается к слоям теплоизоляционного материала у наружной штукатурки и наблюдается при значительно более низкой температуре наружного воздуха в сравнении с неутепленными стенами.
Результаты натурных исследований наружных стен типовых зданий, возведенных в период с 1950-го по 2000-й годы, показали, что экспериментально определенная массовая влажность материалов наружных стен, значительно меньше расчетных массовых отношений влаги, приведенных в нормативных документах. Удовлетворительная сходимость установлена только для железобетона наружных слоев стеновых панелей.
Значительные различия имеются в величинах средних массовых влажностей материалов наружных стен с дополнительной наружной теплоизоляцией, выполненной штукатурными системами (скрепленная теплоизоляция) или вентилируемыми фасадными системами теплоизоляции, по данным экспериментальных исследований и представленным в нормативной литературе. Дополнительная теплоизоляция, независимо от вида и типа укрывного слоя, способствует значительному снижению массовой влажности материалов наружных стен.
Учитывая необходимость определения приведенного сопротивления теплопередаче современных конструкций наружных стен зданий, с целью максимального использования теплозащитных качеств строительных материалов рекомендуется выполнить уточнение их расчетных массовых отношений влаги, представленных в нормативных документах, на основании результатов натурных исследований эксплуатируемых объектов.
Рекомендуется предусмотреть возможность принимать расчетные коэффициенты теплопроводности материалов конструкций в зависимости от их влажности, например, по результатам расчета влажностного режима принятой в первом приближении конструкции, а расчетные массовые отношения влаги в материале связывать с экспериментальными показателями сорбционной влажности.
А. Б. КРУТИЛИН,
зав. сектором теплофизических исследований,
РУП «Институт БелНИИС (Минск)