Вода и строительные конструкции

ВОДА И СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Вода во всех ее состояниях справедливо считается одним из важнейших деструктивных факторов, уменьшающих срок службы строительных конструкций из любых материалов. Также от содержания влаги зависит и такой важный параметр, как термосопротивление конструкций здания, а значит, в конечном итоге, его энергоэффективность. Поэтому при строительстве в любой климатической зоне архитекторам и проектировщикам приходится решать задачи по защите основных ограждающих конструкций зданий (стен, кровли и фундаментов) от пагубного влияния влаги. Особенно эта тема актуальна для России с ее сложным климатом. Основные пути проникновения влаги в строительные конструкции - это воздействие атмосферных осадков, грунтовых и талых вод и конденсация водяных паров, диффундирующих через толщу конструкций. Мы рассмотрим, с помощью каких конструктивных решений и материалов можно минимизировать негативное влияние влаги и увеличить срок службы фундаментов, фасадов и кровель зданий. Фундамент Для фундамента наиболее серьезные источники увлажнения – грунтовые и талые воды. Скорость разрушения бетонов и железобетонных изделий от воздействия агрессивных грунтовых и сточных вод, по разным оценкам, может достигать 2-4 см в год. Поэтому чтобы продлить срок службы здания, необходим целый комплекс гидроизоляционных мероприятий. Впрочем, конкретные меры во многом зависят от типа грунта, вида и глубины фундамента. Уже на стадии котлована предусматривается дренажная система для осушения грунта вокруг фундамента – это может быть просто слой крупнозернистого песка или гравия (для частного дома) или же сложная система дрен с использованием специальных насосов (для высотного здания). Также между грунтом и изолируемой конструкцией зачастую создается непрерывный водо- и паронепроницаемый слой из различных полимерных материалов (например, ПВХ-мембраны). Чтобы уменьшить теплопотери здания, нередко используются негигроскопичные и непроницаемые для пара теплоизоляционные материалы на основе вспененных органических полимеров (пенополистирол, пенополиуретан). Плиты утеплителя укладываются на гидроизолятор в два слоя по принципу «швы в разбежку», чтобы не образовывалось мостиков холода. Для уменьшения разрушительного влияния влаги на структуру бетонов и действия в них капиллярных сил, которое приводит к перманентному восходящему потоку влаги, сейчас активно используются поверхностные и проникающие гидроизолирующие составы и пропитки, например «Гидротэкс» или «Кальматрон». Они предназначаются для обработки поверхности конструкций фундамента, заделки швов между фундаментными блоками и т.п. Стены Стены в процессе эксплуатации подвергаются воздействию влаги двояким образом. С одной стороны, представляют опасность атмосферные осадки. Дождь и снег в ветреную погоду, как известно, обильно смачивают фасад, и его защита с помощью системы водостоков, выноса кровли и таких архитектурных элементов, как карнизы и эркеры, оказывается малоэффективной. Но есть и еще один источник увлажнения – это диффузия водяного пара сквозь ограждающие конструкции из помещения наружу из-за разности парциальных давлений внутри здания и на улице. Насколько серьезен этот источник? Расчеты по специальной методике показывают, что если относительная влажность воздуха в помещении 40% и температура +20оС, а относительная влажность наружного воздуха 60% при температуре -30оС, то через квадратный метр стены из керамического кирпича толщиной 0,5 м за сутки проходит не менее 100 мл воды. Как можно заметить, условия взяты жесткие, но совсем не редкие для многих российских регионов. При более мягких условиях движение пара не столь интенсивно, но все равно этот процесс вносит существенный вклад в увлажнение стен. Существует два противоположных подхода к предотвращению накопления влаги в толще стены. Во-первых, нередко встречаются рекомендации устраивать полностью паронепроницаемый контур – с использованием пароизоляционных пленок и вспененных теплоизоляционных материалов с нулевой паропроницаемостью. Таким образом, по замыслу, должна быть полностью прекращена диффузия пара. Однако очевидно, что в реальных условиях это нереализуемо. Самые незначительные дефекты в паронепроницаемом контуре будут оказываться центром конденсации влаги. Наиболее уязвимыми станут оконные откосы, стыки стен и плит перекрытия и т.п. К тому же для соблюдения приемлемого уровня влажности воздуха в жилых помещениях необходима постоянная работа систем активной вентиляции и кондиционирования. Надо ли говорить, что лишь в малой части отечественных зданий предусмотрены такие системы. Не решена при такой схеме и задача вывода влаги из конструкций, находящихся снаружи от паронепроницаемых барьеров. Атмосферные осадки станут причиной накопления влаги во внешних слоях фасада, а длительное время выдерживать знакопеременные температуры во влажном состоянии не способен ни один из материалов. Образующиеся кристаллики льда вызывают разрушение структуры, что приводит к резкому ухудшению физико-механических свойств конструкций и ограничению срока их службы. Второй путь подразумевает использование паропроницаемых решений с тем, чтобы создать условия для свободного вывода влаги из толщи фасада, не позволяя ей накапливаться и конденсироваться. Для этого необходимо соблюдение двух условий: 1) требуется, чтобы паропроницаемость используемых материалов повышалась изнутри наружу; 2) несущие конструкции должны находиться в зоне положительных температур. В многослойных фасадных решениях наружного утепления с использованием эффективных теплоизоляционных материалов из каменной ваты оба условия выполняются. Как известно, теплозащитные свойства утеплителей сильно зависят от содержания в них влаги. Подсчитано, что каждый процент влаги, содержащейся в теплоизоляции, ухудшает коэффициент теплопроводности (по сравнению с сухим состоянием) в среднем на 6 %. Поэтому в фасадных конструкциях наиболее эффективно будут работать паропроницаемые теплоизоляционные материалы с гидрофобной пропиткой. Проблемы вывода пара и защиты от увлажнения от внешних источников оптимально решаются с помощью современных навесных и штукатурных фасадных систем. В навесных вентилируемых фасадах (можно упомянуть такие отечественные системы, как «Краспан», «Диат» и U-kon) функцию защиты от атмосферных осадков берет на себя дождевой экран из облицовочных плит, крепящихся на подконструкцию. Для того чтобы влага свободно выводилась из конструкции, предусматривается воздушная прослойка шириной 40-100 мм (по рекомендациям СП 23-101-2000). Незначительный перепад давлений создает поток воздуха (до 1м/с), которого достаточно, чтобы удалять влагу. Специфика вентилируемой системы накладывает особые требования на теплоизоляционный материал. И, как оказывается, этот вопрос тесно связан с обеспечением приемлемого влажностного режима фасада. Помимо таких необходимых и очевидных характеристик, как паропроницаемость и гидрофобность, для теплоизоляционного материала здесь также важна устойчивость к деформациям. То есть материал не должен терять форму, сползать – иначе со временем он закрывает просвет воздушного зазора. В этом месте скапливается влага, что приводит к коррозии и быстрому выходу из строя навесной подконструкции. С учетом приведенных требований специалисты рекомендуют использовать жесткие гидрофобизированные плиты из каменной ваты. Возможны как однослойные, так и двухслойные варианты монтажа плит на фасаде. Но в любом случае плотность наружного слоя не должна быть меньше 80 кг/м3, чтобы материал противостоял выветриванию. Выбор между однослойным и двухслойным решением – всегда некий компромисс. С одной стороны, плотные однослойные плиты сильно ускоряют монтаж, но двухслойное решение уменьшает нагрузку на стены и немного дешевле. Решить эту дилемму позволяет использование новой разработки компании ROCKWOOL, мирового лидера в области производства негорючей теплоизоляции, - плит из каменной ваты двойной плотности ВЕНТИ БАТТС Д (наружный слой плотностью 90 кг/м3 и внутренний – 45 кг/м3). В системе фасадного утепления с тонким штукатурным слоем для защиты от увлажнения атмосферными осадками предназначены базовый и декоративный слои штукатурки. Под ними находятся плиты теплоизоляционного материала, крепящиеся непосредственно на фасад. В такого рода системах особенно важны не только хорошая паропроницаемость всех компонентов, но и чтобы паропроницаемость слоев повышалась изнутри наружу. Как показывает практика, такая система хорошо выдерживает и осеннее ненастье, и морозные снежные зимы, оставляя фасад сухим и защищая его от температурных колебаний. Ее расчетный срок службы, при условии правильного подбора компонентов, грамотном монтаже и эксплуатации, составляет не менее 25 лет. Кровля В процессах увлажнения кровельных конструкций основную роль играют атмосферные осадки, однако движение водяного пара тоже вносит определенный вклад, и это стоит учитывать. Из-за существенных конструктивных различий защита от увлажнения в скатных и плоских кровлях имеет ряд нюансов. В скатной кровле функцию гидроизоляции берет на себя кровельное покрытие (черепица, металлочерепица, листовой металл и т.п.) в совокупности с гидро-ветрозащитной мембраной. Последняя защищает от случайного попадания влаги на поверхность паропроницаемого теплоизоляционного материала, который располагается чаще всего в распор между стропил. Для удаления влаги, попавшей в толщу материала, между кровельным покрытием и слоем утеплителя предусматривают вентилируемую воздушную прослойку. Ширина воздушного зазора зависит от профиля и материала покрытия. В случае использования профилированных листов из оцинкованной стали, черепицы, металлочерепицы и других волнистых листов толщина вентилируемой воздушной прослойки должна составлять не менее 25 мм. При устройстве кровли из плоских листов (оцинкованная сталь, мягкая битумная черепица, рулонные материалы) рекомендуется воздушная прослойка толщиной не менее 50 мм. Вентиляция воздушной прослойки осуществляется через отверстия, расположенные в карнизе и в коньке, чтобы создавался перепад давлений. Благодаря этому деревянные конструкции кровли (контробрешетка и обрешетка) и теплоизоляционный материал постоянно проветриваются, что обеспечивает их долговечность и эффективную работу. Для плоской кровли список мер будет несколько иным. Прежде всего, в проекте должен быть заложен уклон не менее 2%. Недостаточный уклон кровли неизбежно приводит к образованию на кровле зон, где дождевая и талая вода застаиваются. Морозы и оттепели достаточно быстро разрушают кровельный ковер. В весенне-летний период также происходит накопление влаги на поверхности кровельного покрытия и заполнение ею различных дефектов (разрывов гидроизоляции, примыканий). Так происходит влагонасыщение всего кровельного пирога. Особенно это опасно для традиционных битумных кровель, где в качестве гидроизоляционного слоя используются рулонные водонепроницаемые материалы, такие как рубероид, который обладает высоким водопоглощением. В целом, кровли на основе рубероида показывают крайне низкий срок службы – они требуют ремонта уже через несколько лет эксплуатации. Поэтому для устройства неэксплуатируемых плоских кровель все чаще отдается предпочтение мягким мембранным системам, которые служат по 50 лет без протечек и реконструкции, разумеется, при монтаже квалифицированными специалистами. Такие системы состоят из слоя пароизоляции, укладываемой непосредственно на основание, теплоизоляционных плит (в один или два слоя), специального крепежа и гидроизоляционной мембраны. Пароизоляция необходима даже при устройстве кровли по металлическому профилированному листу, так как места крепления и стыки листов пропускают достаточно водяных паров. В качестве пароизоляции применяются эластичные битумно-полимерные материалы или специальные полимерные пленки. Нахлесты обязательно должны быть склеены между собой. Стоит рассмотреть подробнее и требования к теплоизоляционному слою. Во- первых, недостаточная толщина утеплителя может приводить к образованию в холодное время года зон таяния снега. Также плиты утеплителя не должны деформироваться под воздействием дождя, снега и даже при периодическом хождении человека. То есть материал должен быть достаточно жестким. А, несколько выходя за тему нашей статьи, стоит сказать, что негорючесть теплоизоляции тоже имеет огромное значение. Эксплуатация негорючих плит на основе каменной ваты подтверждает, что они могут стать оптимальным выбором для утепления столь ответственной конструкции. Так, испытания каменноватных плит РУФ БАТТС ЭКСТРА двойной плотности (где верхний слой имеет повышенную жесткость, а нижний - более мягкий) показали, что сжимающее напряжение при точечной нагрузке, создающее деформацию 5 мм, составило около 100 кПа. Для сравнения: давление на кровлю идущего по ней работника вызывает точечные нагрузки около 45 кПа. Итак, мы рассмотрели особенности взаимодействия с влагой ограждающих конструкций и некоторые решения для предотвращения увлажнения. Нужно подчеркнуть, что расчет влажностного режима работы любой конструкции является необходимым условием для обоснованного анализа долговечности и оценки ее эксплуатационного ресурса. Также стоит отметить, что, в целом, применение современных решений и материалов, повышающих долговечность конструкций, оказывается выгодным как с точки зрения увеличения сроков службы, так и снижения стоимости эксплуатации. Пресс-служба компании ROCKWOOL Russia