Текст
                    УДК 69.059.7
ББК Н711-09я73
Рецензенты:
заведующий кафедрой «ТСП» МГСУ, член-корр. РААСН,
доктор технических наук, профессор
А.А. Афанасьев
Первый заместитель председателя комитета по жилищно-коммунальному
хозяйству администрации Московской области, академик ЖКА РФ,
доктор технических наук, профессор
		KJLJUpgu6ep„
Монастырев П.В.
Технология устройства дополнительной теплозащиты стен
жилых зданий: Учебное пособие. - М.: Издательство АСВ,
2002, — 160 с.
ISBN 5-93093-063-5
Изложены причины необходимости массового утепления жилых
зданий, рассмотрены отечественные и зарубежные технологии сокращения
теплопотерь через стены, оконные и балконные заполнения, приведены
классификации конструктивно-технологических решений стен
подлежащих утеплению, даны рекомендации по проектированию,
вариантной проработке и устройству дополнительной теплозащиты.
Пособие предназначено для студентов специальности 290300
«Промышленное и гражданское строительство» и 290100 «Архитектура»
при изучении курсов «Технология строительных процессов»,
«Реконструкция и техническая эксплуатация зданий и сооружений»,
выполнении курсовых и дипломных проектов, темы которых связаны с
задачами реконструкции и капитального ремонта. Оно может быть полезно
инженерно-техническим работникам, занимающихся проектированием,
реконструкцией, капитальным ремонтом и эксплуатацией зданий.
Ил,53,табл. 20, библиогр. 26.
ISBN 5-93093-063-5
© Монастырев П.В., 2002
© Издательство АСВ, 2002


ВВЕДЕНИЕ Энерго- и ресурсосбережение - генеральное направление технической политики в области строительства. В энергосбережении большое значение отводится повышению теплозащиты ограждающих конструкций зданий. Из общего объема потребляемой энергии, что составляет около 43 % вырабатываемой тепловой энергии, 90 % расходуется на отопление, 8 % - на производство строительных материалов, изделий и 2 % на строительство. По сравнению с западноевропейскими странами это в 2...2,5 раза превышает средние показатели по России. Для уменьшения неоправданно большого эксплуатационного энергопотребления зданий Минстроем России введены новые нормативы по теплозащите зданий, которые предусматривают поэтапное снижение энергопотребления на 20...40 % путем увеличения в 1,5... 3,5 раза сопротивления теплопередаче стеновых конструкций и сокращения теплопотерь различных конструктивных элементов. Особое место в решении данной проблемы отводится не только новому строительству, но и эксплуатируемому фонду жилых и общественных зданий, теплотехнические характеристики которых не удовлетворяют современным требованиям. Снижение энергопотребления эксплуатируемых зданий может быть достигнуто путем повышения теплотехнических характеристик ограждающих конструкций, а также созданием отопительных систем с управляемыми тепловыми режимами. Не менее важны архитектурные аспекты обновления и разнообразия фасадов санируемых зданий. Повышение теплозащитных свойств ограждений требует существенного расхода материальных и трудовых ресурсов. Поэтому, проведение работ по устройству теплозащиты должно выполняться после разработки соответствующего проекта. Проектное решение необходимо принимать на основе предварительно выполненных расчетов, учитывая имеющийся в практике опыт повышения теплозащиты, а также технологические особенности и возможности проведения работ на каждом конкретном объекте. В практике зарубежных стран восстановление и, особенно, повышение теплозащитных качеств ограждений имеет широкое распространение. Это связано с постоянным пересмотром нормативных документов в сторону ужесточения требований и немедленной их реализацией. В нашей стране из-за отставания нормативных требований от практики, вызванного постоянным и незначительным ростом стоимости тепловой энергии, были разработаны технологии восстановления теплозащитных качеств ограждающих конструкций, утерянных во время эксплуатации, а также способы повышения теплозащиты узлов и соединений, неграмотно запроектированных с 3
теплотехнической точки зрения (последнее в основном относится к крупнопанельным зданиям). Мировой опыт и научно-практические разработки в этой области мало освещались не только в инженерно-технической, но и специальной литературе и практически недоступны инженерно-техническим работникам проектных, строительных и ремонтно-строительных организаций. Отсутствие учебной литературы, методически обобщающей опыт повышения теплозащиты зданий, не позволяет студентам строительных и архитектурных специальностей получить достаточный объем знаний и качественно подготовиться в этой области для успешной практической работы по реконструкции и капитальному ремонту жилых зданий. В связи с этим, в настоящем пособии изложены причины необходимости массового утепления жилых зданий, рассмотрены отечественные и зарубежные технологические решения дополнительной теплозащиты стен и сокращения теплопотерь через оконные и балконные заполнения для жилищного фонда России, приведены классификации конструктивно¬ технологических решений утепления стен, даны рекомендации по проектированию, вариантной проработке и устройству дополнительной теплозащиты. Пособие предназначено для студентов специальности 290300 «Промышленное и гражданское строительство» и 290100 «Архитектура» при изучении курсов «Технология строительных процессов», «Реконструкция и техническая эксплуатация зданий и сооружений», выполнении курсовых и дипломных проектов, темы которых связаны с задачами реконструкции и капитального ремонта. Пособие может быть также полезно инженерно-техническим работникам, занимающихся проектированием, реконструкцией, капитальным ремонтом и эксплуатацией зданий. Автор выражает благодарность рецензентам - заведующему кафедрой «Технология строительного производства» Московского государственного строительного университета, член-корр. РААСН, доктору технических наук, профессору Александру Алексеевичу Афанасьеву и первому заместителю председателя комитета по жилищно-коммунальному хозяйству администрации Московской области, академику ЖКА РФ, доктору технических наук, профессору Константину Андреевичу Шрейберу за ценные замечания и предложения, высказанные при рецензировании пособия. 4
Глава L ПРИНЦИПЫ НОРМИРОВАНИЯ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ КАЧЕСТВ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЖИЛИЩНОГО ФОНДА 1.1. Нормирование теплоизоляции стен жилых зданий Энерго- и ресурсосбережение является задачей мирового масштаба, решением которой ученые, проектировщики и эксплуатационники занимаются на протяжении многих лет. За рубежом улучшение теплозащиты эксплуатируемых зданий возникло как следствие энергетического кризиса 70* годов. Это было связано с большим потреблением энергоресурсов, идущих на отопление зданий, что составляло в некоторых странах до 50 % общей расходуемой энергии. Данные обстоятельства привели к тому, что в большинстве зарубежных стран с 1976 г. нормируемые величины теплозащиты ограждающих конструкций увеличились в 2...3,5 раза, рис 1.1. Ш О) о Г" Г-- 00 05 О) О) О) Рис. 1.1. Динамика изменения требуемого сопротивления теплопередаче в различные периоды в различных странах: 1 - Дания (tH= -15 X); 2 - Франция (7Н= -15 °С); 3 - Германия (/„= -18 °С); 4 - Нидерланды (/н= -17 °С); Италия (tH= -10 °С); 6 - Норвегия (/„= -35 °С); 7 - Швеция (/н= -30 °С); 8 -Великобритания (/н= -19 °С); 9 - Россия (/„= -26 °С для Москвы). 5
В нашей стране уровень тепловой защиты здания наружными стенами оставался почти без изменений до 1994 года. Он определялся нормированием величины сопротивления теплопередаче Ro, которое было основано на принципах обеспечения санитарно-гигиенических требований внутри помещения и ограничения теплопотерь в отопительный период при минимуме приведенных затрат на возведение ограждения и его эксплуатацию. Поэтому, при проектировании наружного ограждения должны были соблюдаться два условия: - сопротивление теплопередаче R0 во всех случаях должно быть не менее требуемого по санитарно-гигиеническим условиям сопротивления теплопередаче Ro9; - сопротивление теплопередаче ограждения R0 принимается равным экономически целесообразному сопротивлению Ro3K, определяемому из условия обеспечения наименьших приведенных затрат. Выполнение расчетов по определению R03K связано с большим объемом работ и затрат времени на вычисление и определение исходных величин и, поэтому, производилось редко. Для упрощения расчетов, следуя указаниям Госстроя СССР, к величинам требуемых сопротивлений теплопередаче RJ9 вводили повышающие коэффициенты. Они принимались в зависимости от назначения здания, его капитальности, возможностей заказчика и других экономических и социальных факторов. Величина коэффициентов колебалась от 1,1 до 2,0. При определении экономически целесообразного сопротивления теплопередаче R03K учитывались потери тепла за счет инфильтрации воздуха, стоимость тепловой энергии, стоимость материала теплоизоляционного слоя многослойной конструкции, отпускные цены на ограждающие конструкции, стоимость их транспортирования и монтажа. Следует отметить, что нормирование сопротивления теплопередаче стены по санитарно-гигиеническим требованиям было основано на принципе обеспечения минимально допустимых комфортных условий внутри помещений и производилось с учетом тепловой инерции D ограждающих конструкций и расчетной зимней температуры наружного воздуха, которая принималась в соответствии со СНиП 2.01.01-82. Как показала практика, даже небольшие ошибки, допускаемые при конструировании, изготовлении, монтаже и эксплуатации ограждающих конструкций вели к понижению температуры на внутренней поверхности стен ниже допустимой, что зачастую приводило к выпадению конденсата. Такой принцип нормирования и допускаемые ошибки привели к тому, что в среднем по стране на 1 м2 отопления общей площади жилого здания необходимо порядка 88 кг условного топлива в год, что превышает 6
аналогичный показатель в странах, находящихся в сопоставимых с Россией климатических условиях в 2,5...3 раза. Минстрой России постановлением № 18-81 от 11 августа 1995 г. утвердил и ввел в действие с 1 сентября 1995 г. "Изменение № 3 СНиП П-З- 79** "Строительная теплотехника", требующее существенного повышения уровня теплозащиты новых и реконструируемых зданий путем увеличения сопротивления теплопередаче в 2...3,5 раза, что позволяет снизить теплопотребление в зданиях на 20... 30 %. Данные изменения в СНиП привели к необходимости совершенно новых подходов в конструировании, технологии изготовления и монтажа ограждающих конструкций. Часто встречается мнение, что для достижения нового нормативного сопротивления теплопередаче ограждения необходимо увеличить его толщину на определенную величину, связанную только с теплофизическими характеристиками материалов. Это мнение ошибочно, поскольку изменился сам принцип нормирования. Согласно новым нормам, приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций следует принимать не менее требуемых значений RJр, определяемых исходя из условий энергосбережения, а так же санитарно- гигиенических и комфортных условий. Величина требуемого сопротивления теплопередаче стен, определяемая из условий энергосбережения по значению градусо-суток отопительного периода (ГСОП), больше величины, определяемой исходя из санитарно-гигиенических и комфортных требований. Это привело к тому, что в настоящее время нормируемая величина сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций определяется средней температурой наружного воздуха и продолжительностью отопительного периода. Изменения в подходе к нормированию сказываются на распределении Roр по районам РФ. С целью сопоставления изменений сопротивления теплопередаче построены карты его распределения для наружных стен на территории России до и после 1996 г. (рис. 1.2 а, б). На основании данных карт установлено, что изолинии сопротивления теплопередаче до 1996 г. не имеют строгого характера распределения (рис. 1.2, а). Это связано с тем, что при их построении для определения RJр использовалась зависимость, все члены которой имели постоянные значения за исключением расчетной зимней температуры наружного воздуха. Она определялась по СНиП «Строительная климатология и геофизика», в которых значения расчетной температуры приняты на основании статистических данных, получаемых с метеорологических станций за 30... 50 лет. Непостоянный характер распределения температуры наружного воздуха определяет такое же распределение /?яф. 7
Рис. 1.2. Схематические карты распределения требуемого сопротивления теплопередаче (Row, м-С/Вт) до 1996 г. (а) и после (б), а также распределение толщины дополнительного теплоизоляционного слоя (£, м) из минеральной ваты (в) с коэффициентом теплопроводности Л = 0,047 Вт/(м °С).
Требуемое сопротивление теплопередаче после 1996 г. не только увеличилось в несколько раз, а изолинии приобрели более строгий характер распределения, но они еще изменили свое направление (рис. 1.2, б). Это можно обосновать тем, что при определении RJ9 используются две величины, изменяющиеся в зависимости от района строительства - средняя температура и продолжительность отопительного периода. Нужно отметить, что в связи с таким изменением требуемых сопротивлений теплопередаче, мероприятия по дополнительной теплозащите стен в стране приобретают районный характер. Так, в европейской части России утепление зданий по нормативам 1996 г. требует устройства дополнительного теплоизоляционного слоя из минеральной ваты (с коэффициентом теплопроводности Л=0,047 Вт/(м-°С)), толщина которого будет изменяться от 65 до 145 мм (рис. 1, в). Это говорит о том, что для создания оптимальных конструктивно - технологические решений теплозащиты стен зданий необходимо учитывать районы, в которых будут проводиться работы по утеплению стен. Причем, на каждый район должны иметься свои конструктивно - технологические решения теплозащиты. Изменение в нормировании теплозащитных качеств ограждающих конструкций должно дать значительный эффект в экономии энергетических ресурсов, идущих на отопление зданий. Но это будет достигнуто лишь в том случае, если появятся совершенно новые конструктивные и технологические решения наружных стен, приспособленные не только к климатическим условиям, но и к строительной базе. 1.2. Характеристика жилищного фонда Для обеспечения требований новых норм и снижения расхода тепловой энергии в стране необходимо осуществлять теплоизоляцию ограждающих конструкций зданий, составляющих опорный (сохраняемый на перспективу) жилищный фонд страны. Выбор мероприятий, направленных на повышение теплозащитных качеств ограждений, зависит не только от их конструктивно-технологических решений, но и от вида собственности, конструктивного решения и состояния здания. В связи с этим, на основании проведенного анализа, опорный жилищный фонд можно классифицировать по двум основным признакам (рис. 1.3): по виду собственности (частная, государственная, муниципальная, общественная и коллективная) и периоду строительства (дореволюционный (до 1917 г.), послереволюционный (1917-1928 гг.), довоенный (1925-1945 гг.), послевоенный (1945-1958 гг.), типовых домов с малогабаритными квартирами (1958-1970 гг.), домов по каталогам унифицированных изделий (1970- 1980 гг.), современный (1980-1996 гг.)). 9
На долю жилищного фонда страны приходится более 2030 млн. м2 общей площади зданий, которые находятся в различной собственности (частной, государственной, муниципальной, общественной и коллективной). Такая раздробленность ведомственной принадлежности жилищного фонда значительно затрудняет не только нормальную техническую эксплуатацию зданий, но и проведение теплозащитных мероприятий. Это объясняется тем, что большинству владельцев несвойственны функции эксплуатации жилищного фонда. У них отсутствуют необходимые навыки технической эксплуатации, слабая ремонтная база, в настоящее время возникают сложности с финансированием, что не может не сказываться на сохранности жилых зданий и создания в них комфортных условий для проживания. Для выхода из этой ситуации, на наш взгляд, необходимо: произвести полную передачу в муниципальную собственность ведомственного жилищного фонда и объектов коммунального хозяйства; активизировать работу по созданию товариществ собственников жилья; создать службы заказчика для выполнения функций заказчика по всему комплексу работ, связанных с жилищно- коммунальным обслуживанием, а также контрольных функций по объемам, качеству и срокам выполнения работ, поручаемых подрядным жилищно- коммунальным и ремонтно-строительным организациям всех форм собственности. Периоды строительства зданий являются интегральными признаками, влияющими на проведение теплозащиты ограждающих конструкций, и в достаточно точной степени дают представление о стенах, этажности, удельной тепловой характеристике дома, кубатурном строительном коэффициенте и степени износа. В связи с этим, для удобства получения информации о здании, классификационные признаки периода строительства дополнены таблицей вышеперечисленных характеристик (рис. 1.3). В данной таблице указаны характерные варианты стен (кирпичные, панельные, монолитные, деревянные, каркасно-засыпные, глинобитные) и этажность (1, 2, 3, 4, 5, 6 и выше), присущие определенному периоду. Число этажей в нашем случае ограничивается значением «6 и выше», так как, во- первых, изменение удельных тепловых потерь через ограждения с увеличением этажности здания более 6 становится малозначительным, и, во- вторых, при производстве работ по теплозащите невозможно применять ряд средств подмащивания (самоходные леса, самоподъемные подмости, телескопические вышки и т.д ). 10
ЭННЯКЭНВЦ I 6 и более I S£‘0 7... 8,5 1 До10 1 ■ ЭИН1И1ГОНСЖ И 3I4HhHUdH^[ £‘0 Э1ЯНЯ1'ЭНВЦ se‘o К г4 д1яньиис!и^ £‘0 Э1ЯНЯ1ГЭНВЦ SCO 5,2.. .6,2 <ч | 16..25 I До 15 | dNHhHudn^ e‘o Кирпичные LZ'O £‘0 rr ££‘0 m lt>*0 Кирпичные I 6 и более | 61‘0 00 t"-’ (*> <ri (N VO m 1Г0 </"> <4 К (N \6 ■4- £Г0 m 0£‘0 э1ян1И90ншгл ‘Э1ЯНШЯ0ВЕ 4)H0BMdB)j - 98‘0 (юпшдоэо) 9I4HhHUdH^ CO 00 vo CN | 26...45 | <N iro (Bwoff 3I4HtfOXOtf) 3I4HhHUdH^ <N IP‘0 6,2...7,5 SVO (BWOtr Э1ЯН1Г0Х01Г) awHHBfladaft <N SP'O - ZCO Стены I Число этажей I Удельная отопительная характеристика дома (<7о, ккал/(мч ч °С)) Кубатурный строительный коэффициент (К, м3/м2) [ Физический износ, % | | Моральный износ, % | Рис. 1.3. Классификация опорного жилищного фонда, дополненная таблицей характеристик здания.
Для возможности сравнения теплотехнических качеств зданий, на основании анализа имеющихся данных, были систематизированы значения удельных отопительных характеристик {qQ> ккал/(м3 ч*°С)) для домов с различными стенами, этажностью и периодом строительства, рис. 1.3. Каждому периоду строительства здания характерны определенная высота помещения и жилая площадь квартир. В связи с этим, для объединения указанных показателей целесообразно использовать величину, называемую кубатурным строительным коэффициентом (.К, м3/м2). Для различных категорий жилых домов он определяется на основе статистических данных как средневзвешенная величина по формуле. где Уи - объем жилых домов по наружному обмеру, м3; Fx - жилая площадь домов, м2. Используя значения удельной отопительной характеристики и кубатурного строительного коэффициента для здания, построенного в определенном климатическом районе, можно определить расход тепла на отопление жилого дома (Q^д, Гкал/м2) по формуле: Qm = 1,05-q0 K{TB - 7q)>24-Z10 где Гв - усредненная температура воздуха внутри здания, °С; Гср - температура наружного воздуха средняя за отопительный период, °С; Z - продолжительность отопительного периода, сут, 1,05 - коэффициент, учитывающий потери тепла трубопроводами, проложенными в не отапливаемых подвалах домов. Состояние жилищного фонда определяют величинами износов зданий, см. п.1.3. Применительно к жилым зданиям различают два вида износа - физический и моральный. Физический износ позволяет судить о потере первоначальных качеств конструкций здания и его оборудования, а моральный - о несоответствии зданий существующим нормативным объемно¬ планировочным, архитектурно-конструктивным, санитарно-гигиеническим и другим требованиям. Очевидно, что здания, построенные в различные периоды, будут иметь разную степень износа. В связи с этим, на основании проведенных выборочных обследований жилищного фонда страны [26] получены значения износов для различных периодов строительства, рис. 1.3. Необходимо отметить, что приведенные статистические данные, характеризующие моральный износ не учитывали изменения в нормировании теплозащиты ограждающих конструкций зданий, так как на период обследования новых норм еще не было. Приведенная на рис. 1.3 классификация опорного жилищного фонда в совокупности с таблицей характеристик зданий позволяет провести предварительную оценку домов с точки зрения выбора конструктивно¬ технологических решений теплозащиты ограждающих конструкций, 12
очередности проведения работ, их объемов, зон экономической целесообразности и источников финансирования. 1.3. Износ жилых зданий. Методы определения износа В практике устройства дополнительной теплозащиты большое внимание уделяется различным видам износа отдельных элементов и систем зданий в целом. Это вполне объяснимо, так как величины износов жилых зданий определяют состояние жилищного фонда, очередность проведения теплозащитных мероприятий, их объемы, зоны экономической целесообразности и т.д. Применительно к жилым зданиям различают два вида износа - физический и моральный. Физический износ жилых зданий - это потеря ими с течением времени первоначальной потребительской стоимости, а также эксплуатационных качеств и технических свойств: прочности, жесткости, теплозащитных и эксплуатационных свойств, а в ряде случаев и внешнего вида. Определение размера физического износа зданий по их фактическому состоянию является основным методом при установлении степени износа жилищного фонда. Его суть заключается в том, что по результатам обследования технического состояния конструктивных элементов устанавливают процент износа каждого элемента. Процент износа здания в целом как среднюю арифметическую взвешенную, выведенную из процента износа отдельных конструктивных элементов, определяют по формуле: где Иф - износ конструктивного элемента или оборудования, устанавливаемый на основании обследования их фактического состояния, %; dj - удельный вес стоимости конструктивного элемента или вида оборудования в общей восстановительной стоимости здания на момент обследования, %. Достоверность определения размеров физического износа как отдельных конструктивных элементов и конструкций (систем, видов оборудования), так и зданий в целом имеет принципиальное научно-теоретическое и практическое значение, поскольку знание значений этих величин необходимо для определения экономической целесообразности проведения теплозащитных мероприятий и осуществления качественного проектирования дополнительной теплоизоляции. В настоящее время широко разработаны и применяются на практике два принципиальных направления в определении физического износа: 13
объективная диагностика и приблизительная оценка с использованием укрупненной шкалы. Объективная диагностика состоит из обследования состояния зданий, включающая в себя органолептическую оценку качества элементов и конструкций, камеральную обработку архивных материалов и инструментальные неразрушающие методы испытаний конструктивных элементов зданий. Органолептическая оценка сводится к выявлению видимых дефектов элементов и конструкций, таких, как осадочные трещины, расслоения в каменной кладке и ее выветривание, наличие повышенной влажности на поверхности конструкций, трещины и вздутия рулонной кровли ит.д. Инструментальные методы испытания конструктивных элементов существующих зданий заключаются в геодезической проверке деформаций отдельных его частей и в количественном определении характеристик отдельных элементов и конструкций обследуемых зданий адеструктивными методами, включающими в себя звуковые и ультразвуковые методы (метод поверхностной волны, резонансные, ультразвуковые и импульсные методы); механические методы определения поверхностей твердости (методы отскока, отпечатков, забивки и вырывания стержней); радиационные методы (нейтронные методы и методы, использующие гамма-излучения). В практике производственных испытаний, направленных на установление размера износа жилых зданий, наиболее широко распространены ультразвуковые и механические методы исследования конструкций. Ультразвуковым импульсным методом устанавливают прочность, наличие пустот и неплотностей, глубину трещин и толщину разрушенного слоя материалов испытываемых конструкций. Этим же методом исследуют поведение конструкций во времени при воздействии на них агрессивных сред. К механическим неразрушающим методам испытаний, основанным на использовании силовой пробы поверхностей испытываемых конструкций, относятся методы пластического отпечатка и склерометрический (упругого восстановления). На практике испытания конструкций механическим неразрушающим методом проводят чаще всего с помощью молотков Физделя и Кашкарова - приборов ударного действия, основанных на оценке прочности по размеру отпечатка лунки. Результаты таких испытаний весьма приблизительны, поскольку они не дают представления о структурных изменениях материалов, конструкций, могущих значимо влиять на их прочность. Поэтому, качество материалов испытуемых конструкций следует оценивать с помощью элеюронно-акустических приборов (УКБ-2, ДУК-20, «Бетонтранзит») по эталонным кривым. Принцип действия этих приборов основан на распространении упругих колебаний в неоднородной среде. С 14
помощью этих приборов оценивают прочность материала конструкций, неоднородность материала, нарушение структуры, наличие скрытых дефектов. Внедрение в практику обследования жилых зданий объективного метода позволяет получать данные, характеризующие с достаточной степенью 'точности состояние отдельных конструктивных элементов и систем, а так же зданий в целом, что имеет большое значение для повышения качества проектирования и проведения теплозащитных мероприятий. Однако, этот метод весьма трудоемок, он требует проведения большого количества разнородных измерений с помощью многообразных, подчас громоздких приборов и длительной обработки результатов. В связи с этим, для широкого внедрения объективного метода необходимо привести в соответствие с требуемыми объемами производственных испытаний численность подразделений, пересмотреть техническое оснащение таких подразделений, широко применив современную электронно-вычислительную технику. Иногда при невозможности проведения объективной диагностики износ конструктивных элементов здания определяют расчетным путем по формуле: Иф' = 100-(25+ 100-^7), где /ост - остаточный срок службы элемента (системы), год; Т - нормативный срок службы элемента (системы), год. В этой связи принципиальное значение приобретает проблема определения нормативных сроков службы элементов и систем жилых зданий, которой занимались и продолжают заниматься многие ученые, поскольку именно нормативные сроки службы являются основополагающими как при проектировании и возведении зданий новостроек, так и в процессе их технической эксплуатации. Наиболее фундаментальные исследования в этой области принадлежат Б.М. Колотилкину. Однако и сегодня ученые не пришли к единому мнению. Существующие документы для определения сроков службы конструктивных элементов зданий не являются, на наш взгляд, совершенными. Достаточно сказать, что для одного и того же элемента срок службы в жилых зданиях различной капитальности различен, с чем нельзя согласиться. Исследования показали, что на практике фактические сроки службы зданий намного отличаются от нормативных значений. О несовершенстве применяемых методик определения нормативных сроков службы (долговечности) конструктивных элементов и инженерных систем свидетельствуют и существенные различия между этими показателями, принятыми в различных странах. Приблизительная оценка степени физического износа элементов, конструкций и зданий в целом ведется по различным данным с использованием укрупненных шкал. Приведенные данные не позволяют с достаточной степенью точности определять размер физического износа ни 15
здания в целом, ни их отдельных элементов, что исключает возможность с их помощью определять такой важный показатель, как стоимостное выражение физического износа, которое необходимо знать для определения целесообразности проведения теплозащитных мероприятий. Стоимостное выражение размера износа эксплуатируемых жилых зданий в целом Q„ определяют в зависимости от его восстановительной стоимости (т.е. стоимости его воспроизводства в современных ценах) процентного выражения величины физического износа. Кроме физического износа происходит и моральное старение жилых зданий. Моральным износом называют несоответствие зданий существующим на момент оценки нормативным объемно-планировочным, архитектурно¬ конструктивным, санитарно-гигиеническим и другим требованиям. Причины обуславливающие сам процесс морального износа, имеют ярко выраженный социальный характер. На всех этапах развития человеческого общества жилища отражали и отражают социальный и экономический уровень развития производительных сил, духовного и технического потенциала, эстетических принципов общества. Жилище является местом отдыха и бытовой деятельности людей. Именно с этих позиций и рассматривается уровень комфортабельности жилых зданий. Критерием уровня комфортабельности являются гигиенические факторы (температурно-влажностный режим, качество воздушной среды, зрительный, световой и шумовой режимы) и функциональные факторы (объемно¬ планировочные и конструктивные решения, уровень инженерного благоустройства). Представления о критериях оценки уровня комфортабельности жилых зданий постоянно изменяются наряду с поступательным развитием человеческого общества, поэтому жилые здания, возведенные на одном уровне комфортабельности, спустя какой-то промежуток времени перестают соответствовать трансформируемым критериям оценки. Так происходит моральное старение (износ) жилых зданий, наступающее обычно значительно раньше, чем их физический износ. Как показывает отечественный и зарубежный опыт, требования людей к планировке квартир только в течение пятидесяти лет меняются от пяти до восьми раз. На практике для определения размера морального износа жилых зданий используют один из трех методов: расчетный метод; метод приблизительной оценки; объективный метод. Расчетным методом определяют две формы морального износа (первой и второй формы). Под моральным износом первой формы, понимают снижение стоимости здания во времени, связанное с уменьшением общественного труда, необходимого для возведения таких же зданий в момент оценки. \ 16
Стоимостное выражение морального износа первой формы Мь %, 0пределяют по формуле: Mj =(а-В)100/а, где а - первоначальная стоимость здания, руб.; В - балансовая стоимость здания на момент оценки, руб. Моральным износом второй формы называют старение здания в виду его несоответствия на момент оценки нормативным требованиям, действительным в данный период времени. Стоимостное выражение морального износа второй формы М2, %, определяют по формуле: м2 = с/в, где С - стоимость ремонтно-реконструктивных мероприятий (в действующих ценах), направленных на устранение морального износа второй формы, руб. Метод приблизительной оценки основан на использовании для определения морального износа жилых зданий шкал и таблиц укрупненных показателей, в которых приводится краткая характеристика здания. Данный метод не позволяет с достаточной степенью точности определять размер морального износа, а применяемые шкалы и таблицы пока не учитывают изменения в нормировании теплозащиты зданий. Объективный метод определения морального износа базируется на оценке фактической комфортабельности жилых зданий. Показатели комфортабельности подразделяют на три группы: показатели оценки объемно-планировочных и архитектурно-конструктивных решений (Ка); показатели санитарно-гигиенической оценки (Кс); показатели оценки уровня инженерного благоустройства (Кб). Значения данных показателей определяются (в баллах по десятибалльной шкале) по специальным таблицам. В этом случае моральный износ определяют по формуле: М = (Котах-Ко/Ко;мах)100, где К0тах - максимальные значения общего показателя оценки фактической комфортабельности жилых зданий в баллах (принимаются в зависимости от типа города по специальной таблице); К0 = Ка + Кс + Кб - общий показатель оценки фактической комфортабельности жилых зданий. Необходимо отметить, что при определении морального износа объективным методом при нахождении показателя оценки санитарно- гигиенических условий в жилых зданиях не учитываются изменения в нормировании теплозащиты ограждающих конструкций. Зная моральный износ, можно определить остаточную стоимость жилого здания по формуле: Ост. = В - (В-М/100), где Сосг. - остаточная стоимость здания с учетом морального износа, руб.; В - балансовая стоимость здания на момент оценки, руб.; М - моральный износ здания, %. 17
здания в целом, ни их отдельных элементов, что исключает возможность с их помощью определять такой важный показатель, как стоимостное выражение физического износа, которое необходимо знать для определения целесообразности проведения теплозащитных мероприятий. Стоимостное выражение размера износа эксплуатируемых жилых зданий в целом QK определяют в зависимости от его восстановительной стоимости (т.е. стоимости его воспроизводства в современных ценах) процентного выражения величины физического износа. Кроме физического износа происходит и моральное старение жилых зданий. Моральным износом называют несоответствие зданий существующим на момент оценки нормативным объемно-планировочным, архитектурно¬ конструктивным, санитарно-гигиеническим и другим требованиям. Причины обуславливающие сам процесс морального износа, имеют ярко выраженный социальный характер. На всех этапах развития человеческого общества жилища отражали и отражают социальный и экономический уровень развития производительных сил, духовного и технического потенциала, эстетических принципов общества. Жилище является местом отдыха и бытовой деятельности людей. Именно с этих позиций и рассматривается уровень комфортабельности жилых зданий. Критерием уровня комфортабельности являются гигиенические факторы (температурно-влажностный режим, качество воздушной среды, зрительный, световой и шумовой режимы) и функциональные факторы (объемно¬ планировочные и конструктивные решения, уровень инженерного благоустройства). Представления о критериях оценки уровня комфортабельности жилых зданий постоянно изменяются наряду с поступательным развитием человеческого общества, поэтому жилые здания, возведенные на одном уровне комфортабельности, спустя какой-то промежуток времени перестают соответствовать трансформируемым критериям оценки. Так происходит моральное старение (износ) жилых зданий, наступающее обычно значительно раньше, чем их физический износ. Как показывает отечественный и зарубежный опыт, требования людей к планировке квартир только в течение пятидесяти лет меняются от пяти до восьми раз. На практике для определения размера морального износа жилых зданий используют один из трех методов: расчетный метод; метод приблизительной оценки; объективный метод. Расчетным методом определяют две формы морального износа (первой и второй формы). Под моральным износом первой формы, понимают снижение стоимости здания во времени, связанное с уменьшением общественного труда, необходимого для возведения таких же зданий в момент оценки. \ 16
Стоимостное выражение морального износа первой формы Мь %, определяют по формуле: Mi = (а-В)100/а, где а - первоначальная стоимость здания, руб.; В - балансовая стоимость здания на момент оценки, руб. Моральным износом второй формы называют старение здания в виду его несоответствия на момент оценки нормативным требованиям, действительным в данный период времени. Стоимостное выражение морального износа второй формы М2, %, определяют по формуле: м2 = с/в, где С - стоимость ремонтно-реконструктивных мероприятий (в действующих ценах), направленных на устранение морального износа второй формы, руб. Метод приблизительной оценки основан на использовании для определения морального износа жилых зданий шкал и таблиц укрупненных показателей, в которых приводится краткая характеристика здания. Данный метод не позволяет с достаточной степенью точности определять размер морального износа, а применяемые шкалы и таблицы пока не учитывают изменения в нормировании теплозащиты зданий. Объективный метод определения морального износа базируется на оценке фактической комфортабельности жилых зданий. Показатели комфортабельности подразделяют на три группы, показатели оценки объемно-планировочных и архитектурно-конструктивных решений (Ка); показатели санитарно-гигиенической оценки (Кс); показатели оценки уровня инженерного благоустройства (Кб). Значения данных показателей определяются (в баллах по десятибалльной шкале) по специальным таблицам. В этом случае моральный износ определяют по формуле: M = (Kowax-Ko/Kowax)100, где К0>пах - максимальные значения общего показателя оценки фактической комфортабельности жилых зданий в баллах (принимаются в зависимости от типа города по специальной таблице); К0 = Ка + Кс + Кб - общий показатель оценки фактической комфортабельности жилых зданий. Необходимо отметить, что при определении морального износа объективным методом при нахождении показателя оценки санитарно- гигиенических условий в жилых зданиях не учитываются изменения в нормировании теплозащиты ограждающих конструкций. Зная моральный износ, можно определить остаточную стоимость жилого здания по формуле: Сост. = В - (В-М/100), где Сосг. ~ остаточная стоимость здания с учетом морального износа, руб.; В - балансовая стоимость здания на момент оценки, руб.; М - моральный износ здания, %. 17
Оценка износа жилищного фонда может осуществляться на основании показателя общего износа, представляющего собой математическую увязку размеров физического и морального износа: Ио = Иф + М-(Иф.М/100). Внедрение в практику жилищно-коммунального хозяйства электронно- вычислительной техники позволяет в настоящее время создавать банки данных о состоянии жилищного фонда, которые включают в себя: постоянную информацию, объединяющую технические и экономические показатели и характеристики, являющиеся условно постоянными (площадь, количество квартир, количество и виды конструктивных элементов и систем инженерного оборудования и др ); переменную информацию, содержащую данные о техническом состоянии конструктивных элементов и систем инженерного оборудования на момент обследования. Глава 2. КОНСТРУКТИВНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ УСТРОЙСТВА ТЕПЛОЗАЩИТЫ СТЕН. СОВРЕМЕННЫЙ ОПЫТ 2.1. Общие принципы повышения теплозащиты стен Повышение теплозащитных качеств стеновых ограждающих конструкций заключается в увеличении их сопротивления теплопередачи до нормативных значений, действующих в настоящее время. Это достигается утеплением стен теплоизоляционными материалами, которые должны защищаться от наружных воздействий защитно-декоративным слоем, способным при необходимости сохранить или улучшить архитектурно¬ художественного облик здания или помещения. В практике устройства дополнительной теплозащиты стен существует два основных способа ее расположения: с наружной или внутренней стороны стены. Иногда встречается конструктивно-технологическое решение устройства теплозащиты зданий с расположением утеплителя с наружной и внутренней стороны стены одновременно. Данный способ можно назвать комбинированным. Конкретный вариант расположения теплозащиты устанавливается на основе анализа всех возможных способов ее устройства с учетом их достоинств и недостатков. 18
Вариант с расположением теплоизоляционного материала на внутренней поверхности стены обладает следующими достоинствами: - теплоизоляционный материал, как правило, не имеющий достаточной способности к сопротивлению воздействиям внешней среды, находится в благоприятных условиях и, следовательно, не требуется его дополнительная защита; - производство работ по устройству теплозащиты может идти в любое время года независимо от способа крепления. При этом не требуется применение дорогостоящих средств подмащивания. К недостаткам расположения теплозащиты со стороны помещения относятся: - уменьшение площади помещения за счет увеличения толщины стены; - необходимость устройства, с целью исключения выпадения конденсата, дополнительной теплозащиты в местах опираний на стены плит перекрытий и в местах примыкания к наружным стенам внутренних стен и перегородок; - необходимость защиты теплоизоляционного материала и стены от увлажнения путем устройства пароизоляционного слоя перед теплоизоляционным материалом; - расположение хорошо аккумулирующего тепло материала стены (например, кирпичной кладки) в зоне низких температур, что в значительной мере снижает тепловую инерцию ограждения; - невозможность защитить стыки крупнопанельных зданий от протечек; - невозможность менять архитектурно-художественный облик фасада здания; - необходимость отселения жильцов; - сложность устройства теплоизоляции в местах расположения приборов отопления, а также в пределах толщины пола. Следует отметить, что в большинстве случаев устройство дополнительной теплоизоляции с внутренней стороны стены производится на стадии реконструкции с полной заменой санитарно-технического оборудования и конструкций пола. Поэтому, последний недостаток данного способа является менее существенным по сравнению с остальными, г Вариант расположения теплозащиты с наружной стороны стены обладает существенными достоинствами. К ним, в частности, относятся: - создание защитной термооболочки, исключающей образование "мостиков холода"; - исключение необходимости устройства пароизоляционного слоя; - возможность защитить стыки крупнопанельных зданий от протечек; - создание нового архитектурно-художественного облика здания; - возможность одновременно с устройством теплоизоляции исправлять дефекты стены; 19
- расположение хорошо аккумулирующего тепло материала стены в зоне положительных температур. Это повышает тепловую инерцию ограждения и способствует улучшению ее теплозащитных качеств при нестационарной теплопередаче, а также сохранению следующих преимуществ высоких теплоаккумулирующих качеств стены: колебания уровня теплоотдачи систем отопления, работающих в определенном режиме (те. практически всех систем центрального отопления), почти не отражаются на температуре воздуха внутри помещения; кратковременные притоки холодного воздуха (при каждом открывании окон и дверей) не приводят сразу же к охлаждению помещения; температурные колебания наружного воздуха сказываются на внутреннем климате помещения не столь ощутимо (особенно, в летний период); - при устройстве теплоизоляции с наружной стороны стены не уменьшается площадь помещений; - отсутствуют неудобства, связанные с устройством теплоизоляции в местах расположения приборов отопления и в пределах толщины пола. Существенными недостатками этого варианта является необходимость устройства по теплоизоляции надежного защитного слоя, а также использование при выполнении работ дорогостоящих средств подмащивания. Устройство теплозащиты с наружной и внутренней стороны стены одновременно в настоящее время не используется, так как данный способ обладает большой трудоемкостью работ. Он применялся в тех случаях, когда была необходимость восстановить локальные теплозащитные качества стены. Для этого требовалось только оштукатурить наружную и внутреннюю поверхности стен “теплыми” растворами. Конструкция дополнительной теплозащиты в период эксплуатации подвергается внешним и внутренним воздействиям. К внешним относятся: солнечная радиация; атмосферные осадки (дождь, град, снег); переменные температуры; влажность воздуха; внешний шум; воздушный поток; газы; химические вещества; биологические вредители. К внутренним воздействиям можно отнести нагрузки (постоянные, временные и кратковременные), колебания температуры, влажность, морозное пучение и сейсмоволны. Добиться правильной и долговременной работы теплозащиты можно только в том случае, если она будет способна противостоять данным воздействиям, а так же отвечать конструктивным, технологическим и эстетическим требованиям. В первую очередь конструкция теплозащиты должна быть долговечной и надежной. Долговечность определяется сроком службы. Для ее достижения необходимо, чтобы защищающая конструкция была устойчивой к длительному воздействию температур (материал не должен менять свои технические характеристики и форму), химически стойкой (противостоять 20
химическим воздействиям окружающей среды) и биологически стойкой (не должна подвергаться биологическим воздействиям). При расположении теплозащиты с наружной стороны стены она должна быть так же морозостойкой (необходимо чтобы защитно-декоративный слой выдерживал не менее 25 циклов замораживания и оттаивания в водонасыщенном состоянии). При проектировании дополнительной теплозащиты надо стремиться к использованию различных конструктивных элементов, долговечность которых была бы одинаковой. В конструкциях, где возможна замена утеплителя, допускается применять защитно-декоративный слой с большей долговечностью. Для достижения надежности защищающих конструкций необходимо, чтобы они были огнестойкими, ограничивали или не допускали попадания влаги внутрь конструкции (количество влаги попавшей на утеплитель, не должно ухудшать его работу) и были устойчивы к актам вандализма. Теплозащита стен здания будет удовлетворять эстетическим требованиям, если она вписывается в окружающую застройку, интерьер и имеет архитектурно-художественную выразительность. Для достижения технологических требований конструкция дополнительной теплозащиты должна быть: индустриальной (иметь высокий уровень заводской готовности); транспортабельной (возможность перевозить конструкции любым транспортом без его переоборудования, удобной для погрузочно-разгрузочных работ, компактной при складировании); простой в монтаже (работы могут вестись рабочими без специальной подготовки, возможно всесезонное проведение работ); ремонтнопригодной (возможность замены элементов теплоизоляции без больших затрат времени и рабочей силы). В строительной практике применяются разнообразные теплоизоляционные материалы к основным из них относятся: легкие бетоны (керамзитобетон, перлитобетон, шлакобетон, газо- и пенобетон и др.); "теплые" растворы (цементо-перлитовый, гипсо-перлитовый, поризованный и др ); изделия из дерева и других органических материалов (плиты древесностружечные, фибролитовые, камышитовые и др.); минераловатные и стекловолокнистые материалы (минераловатные маты, минераловатные плиты мягкие, полужесткие, жесткие и повышенной жесткости на различных связующих, плиты из стекловолокна и др.); полимерные материалы (пенополистирол, пенопласт, пенополиуретан, перлитопластобетон и др.); пеностекло или газостекло, а также другие композиционные материалы и изделия из них. Использование конкретного материала для теплозащиты стен зависит от целого ряда факторов, определяющими из которых являются: долговечность; требуемая толщина слоя теплоизоляции; возможное место расположения 21
материала на стене; масса теплоизоляционной конструкции; стоимость материала; трудоемкость устройства; возможность поставки материала на строительную площадку. В настоящее время наиболее эффективными при устройстве дополнительной теплоизоляции являются полимерные материалы (пенополистирол, пенополиуретан) и изделия из минеральной ваты и стекловолокна. При устройстве теплоизоляции из этих материалов, масса всей конструкции теплозащиты будет наименьшей. Этот факт, а также наличие в стране предприятий по производству изделий из минеральной ваты, стекловолокна, пенопласта и пенополистирола позволяет предположить, что при устройстве дополнительной теплозащиты, в качестве утепления наибольшее распространение получат именно минераловатные плиты различной степени жесткости, минераловатные маты и плиты из пенопласта и пенополистирола. В последнее время на строительном рынке появились зарубежные высококачественные теплоизоляционные материалы. Например, немецкая фирма “KNAUF” предлагает широкий выбор пенопластов, пенополистиролов и других эффективных теплоизоляционных материалов, концерны “ISOVER” и “AHLSTROM” предлагают широкий выбор минераловатных плит, датская фирма “ROCKWOOL” - теплоизоляционную вату на каменной основе и т.д. Поэтому, в ближайшем будущем, можно ожидать широкого применения этих материалов в качестве утеплителя при устройстве дополнительной теплозащиты стен жилых зданий. Выбор конкретного теплоизоляционного материала производится с учетом многих факторов, основными из которых являются отпускная стоимость, эксплуатационная стойкость и трудоемкость монтажа. В связи с большим количеством теплоизоляционных материалов, имеющих различную стоимость и коэффициент теплопроводности, возникает задача выбора наиболее экономически целесообразного материала. Для этого необходимо найти стоимость одного квадратного метра утеплителя применительно к зданию по следующей формуле: Сопт ~ Скуб.м'Туг, где С0Пт - стоимость одного квадратного метра утепляемой стены, применительно к конкретному зданию, построенному в определенном климатическом районе; Скуб.м - стоимость одного кубического метра утеплителя; = Лдоп Луг - необходимая толщина утеплителя в метрах; Ядоп = (Янов - Длар) - дополнительное сопротивление теплопередаче, на величину которого необходимо увеличить сопротивление теплопередаче стены для достижения современных требований; R^ - сопротивление теплопередаче стены, подлежащей утеплению; RH0 в - сопротивление 22
теплопередаче стены по новым нормам; - коэффициент теплопроводности утеплителя. Для примера рассмотрим стоимость теплоизоляционных материалов, необходимых для утепления здания, расположенного в Москве и имеющего сопротивление теплопередаче стеновых ограждающих конструкций Z^cTap^l ,015 м2-°С/Вт, соответствующее старым нормам. Тогда для достижения новых норм необходимо увеличить сопротивление теплопередаче на величину Лдоп = (RH0B - Легар) = 3,010 - 1,015 = 1,995 м2 0С/Вт. Сравнительные технико-экономические показатели эффективных теплоизоляционных материалов приведены в табл.2.1. Установлено, что для теплоизоляционных материалов наблюдается тенденция увеличения стоимости квадратного метра утепляемой стены с увеличением плотности и прочности теплоизоляционного материала. В то же время известно, что использование теплоизоляционных материалов имеющих, по возможности, наибольшие прочностные характеристики приводят к увеличению срока службы теплозащиты. Это связано с тем, что прочностные характеристики плит являются наиболее полными показателями, характеризующими их долговечность. Оценку эксплуатационной стойкости строительных материалов производят в лабораторных условиях испытанием их морозостойкости, натурным наблюдением за состоянием конструкций и материалов в период их эксплуатации и сравнительным сопоставлением запроектированных конструкций с аналогичными из тех же материалов, длительное время находившихся в условиях воздействия окружающей среды. Вопросы долговечности теплоизоляционного материала в конструкциях дополнительной теплозащиты в настоящее время являются малоизученными, как у нас в стране, так и за рубежом. Это связано с тем, что возникают трудности при оценке результатов испытаний теплоизоляционных материалов с точки зрения их сопоставимости в связи с большой их разновидностью и постоянными изменениями отдельных параметров (состава сырья, технологий приготовления и крепления, климатических районов строительства и др.). Поэтому приходится пользоваться приблизительными данными о долговечности теплоизоляционных материалов, которая для минераловатных и стекловолокнистых плит составляет 15...25 лет, пенополиуретана 20 лет. Одним из важных показателей при выборе теплоизоляционного материала являются его противопожарные свойства. Известно, что новое поколение пенополистиролов и пенополиуретанов относится к самозатухающим материалам, но их применение ограничивается тем, что максимальная температура, которой они могут подвергаться в течение нескольких минут, равна 95 °С, после чего они теряют свои эксплуатационные качества. В связи с этим при утеплении стен листами из пенополистирола, 23
расположенными с наружной стороны стены, вокруг окон необходимо монтировать ряд листов из минераловатных плит, так как они относятся к трудносгораемым материалам. Это делается для защиты пенополистирола от открытого пламени, которое может вырываться во время пожара из окон. В настоящее время в стране стали выпускаться полистиролцементные плиты, которые относятся к трудносгораемым материалам, но их применение невыгодно из-за большой толщины и высокой стоимости (табл. 2.1). В качестве теплоизоляционного материала иногда используют пенополиуретан. Поэтому необходимо отметить, что данный материал имеет закрыто-ячеистую структуру и эффективное его использование возможно только с внутренней стороны стены (в данном случае пароизоляция не нужна). При размещении пенополиуретана с наружной стороны во время эксплуатации в утепляемой стене будет накапливаться влага, которая не сможет удаляться, это повлечет за собой ухудшение эксплуатационных качеств стены и быстрое ее разрушение. Из вышесказанного следует, что для утепления стен опорного жилищного фонда наиболее целесообразно применять теплоизоляционные плиты из пенополистирола, минеральной ваты и стекловолокна. Толщина утеплителя определяется расчетом, но в среднем по стране она колеблется от 50 до 150 мм. Защитно-декоративный слой может выполняться в виде послойного нанесения цементных, полимерных и др. составов, механического или клеевого крепления облицовочных панелей из природного камня, бетона, металла, дерева, полимеров и др материалов. Причем в зарубежной практике, дополнительную теплозащиту стен разрабатывают в основном те предприятия, на которых ведется изготовление ее защитно-декоративных элементов. Широкое разнообразие теплоизоляционных и защитно-декоративных материалов позволяет применять для теплозащиты стен множество различных конструктивно-технологических решений. Например, для кирпичных и каменных стен, только во Франции, существует более 200 технологий устройства дополнительной теплозащиты с наружной стороны здания. Для обобщения имеющихся данных и облегчения выбора конкретного варианта дополнительной теплоизоляции, составлена общая классификация технических решений теплозащиты стен (рис.2.1). Технические решения теплозащиты в целом могут быть классифицированы по трем основным признакам: по месту размещения (с внутренней, наружной или одновременно с внутренней и наружной стороны стены); по виду материала утеплителя; по виду материала защитного слоя. 24
Таблица 2.1 Сравнительные технико-экономические показатели эффективных теплоизоляционных материалов Название утеплителя и страна изготовитель Плотность, кг/м3 )ЧНОСТЬ сжатии, Vffla h i X н 0> О /—ч к в . и Я О Я о -в- 5 о ^ 2 2 erf4 X X я Стоимость (по данным 1996 года) Q. S3 М d. Uh X •в* § X н ® с 03 о « н X § н С куб. М> у.е./м3 Сопт.) у.е./м2 ISOVER - AHHLSTREM Плиты из стекловаты OL - L: 100 мм 50 0,008 0,033 66 136,90 9,01 150 мм 50 0,008 0,033 66 135,20 8,90 OL - А: 70 мм 65 0,012 0,033 66 169,00 11,1 100 мм 65 0,012 0,033 66 169,00 11,2 OL - К: 70 мм 130 0,025 0,035 70 169,00 11,7 100 мм 130 0,025 0,035 70 169,70 11,8 PAROC (Финляндия) плита A-IL 30 0,041 82 90,09 7,37 Отечественные минераловатные плиты П-200, Тамбов 200 0,120 0,041 82 101,05 8,27 (ГОСТ 22950-78) П-125, Тамбов 125 0,065 0,041 82 56,84 4,65 (ГОСТ 9573-96) ПМ-5 ОН, Москва 60 0,079 158 65,97 10,4 ПМ-80Р, Москва 90 0,074 149 77,02 11,4 ПП-125Т, Москва 135 0,074 149 87,19 ' 12,9 (ТУ 21-24-52-95, ТР-1-ОП-92) ППЖ-200Т, Москва (ТР-1-ОП-91) 200 0,052 104 104,04 10,8 Плиты из пенополи¬ стирола (ТИГИ KNAUF) М 15, ГОСТ 15588-86 15 0,05 0,042 84 58,14 4,87 М 25, ГОСТ 15588-86 25 0,10 0,039 78 66,48 5,17 М 35, ГОСТ 15588-86 35 0,16 0,037 74 98,93 7,30 Полистиролцементная плита (ТУ-5714-005- 3128011844-86) 250 0,8 0,07 140 151,79 21,2 25
В свою очередь, устройство утеплителя с внутренней, наружной или одновременно с внутренней и наружной стороны стены может осуществляться с воздушной прослойкой (вентилируемой или невентилируемой) или без нее. Материалы теплоизоляционного и защитно-декоративного слоев классифицируются по трем основным признакам: по происхождению входящих в состав компонентов (органические и неорганические); по условиям изготовления (построечное, заводское и комбинированное); по способам крепления (механическое, клеевое, комбинированное и послойное нанесение). Органические теплоизоляционные материалы делятся на полимерные (пенополистирол, пенопласт и др.) и материалы с использованием природных растительных заполнителей (плиты фибролитовые, камышитовые и др ). Неорганические материалы утеплителя делятся на следующие группы: бетоны и растворы (перлитобетон, пенобетон, цементо-перлитовый раствор и др ); изделия из минеральной ваты и стекловолокна (плиты минераловатные, минераловатные маты, плиты из стекловолокна и др ). Органические материалы защитно-декоративного слоя можно разделить на два вида: изделия на основе древесины и полимерные материалы. Неорганические материалы делятся на три вида: бетоны и растворы; металлические материалы; керамические материалы. 2.2. Конструктивно-технологические решения дополнительной теплозащиты стен За последние 20-30 лет в странах Западной Европы сложилась целая подотрасль стройиндустрии, в задачу которой входит устройство теплозащиты стен зданий. Примером может служить тот фактор, что до 1989 года в этих странах ежегодно осуществлялась наружная теплозащита 30 млн. м2 стен зданий, из них 65 % - способом штукатурки по слою теплоизоляции, 25 % - облицовкой на относе и 10 % - с применением облицовок из защитно¬ декоративных панелей и теплоизоляционных штукатурных покрытий. В настоящее время применение способов оштукатуривания по слою теплоизоляции значительно снизилось, а их место все больше занимают способы облицовки штучным материалом. Это связано с тем, что ограничение технологического регламента по температуре наружного воздуха, влажности и увлажненности утеплителя делает данную технологию малоэффективной. Теплозащита из легких бетонов имеет два варианта устройства: путем послойного нанесения на стену и подачей бетона между утепляемой стеной и опалубкой. 26
Технические решения теплозащиты стен | Рис.2.1. Классификация технических решений теплозащиты стен жилых зданий
Послойное нанесение легких бетонов на утепляемую стену осуществляется по различным сеткам или натянутой проволоке, закрепляемой на стене. По поверхности бетона устраивается защитный слой из цементное песчаного раствора. В Чехословакии подобным способом на наружную поверхность зданий наносят теплоизоляционную смесь толщиной 60 мм и плотностью 200. кг/м3. Работы по утеплению начинают с очистки фасада от старых покрытий. Затем вокруг окон и лоджий устанавливают обшивку из оцинкованного металла (рис. 2.2), а в стене сверлят отверстия для крепления арматурной сетки. Постоянное расстояние сетки от плоскости стены (35 мм) обеспечивают специальные дюбели с "дистанционными” кольцами (на 1 м2 приходится 9 дюбелей). На подготовленную таким образом основу наносят теплоизоляционную сухую смесь марки "Тэрранова", предварительно смешанную с водой. После ее высыхания устраивают поверхностный отделочный слой толщиной 12 мм. Необходимо отметить, что этот способ требует наличия в общей сложности 16-ти различного вида материалов и изделий. Рис.2.2. Общий вид установленных дополнительных оконных фартуков и специальных профилей для углов утепляемого здания Подача легкого бетона между наружной стеной и опалубкой осуществляется бетононасосами с последующим уплотнением бетонной смеси. Опалубка применяется двух видов: съемная и несъемная. Несъемная опалубка выполняется из декоративно-защитных панелей. При утеплении 28
стены легким бетоном в съемной опалубке, после распалубливания по поверхности бетона устраивается защитный слой из цементно-песчаного раствора. В этих способах необходимо осуществлять связь легкого бетона с утепляемой стеной специальным армированием, сеткой или анкерными цггырями. В качестве теплоизоляционного материала широко используют плиты из минеральной ваты, стекловолокна, пенополистирола, а так же напыляемый пенополиуретан. Плотность этих материалов колеблется в пределах от 200 до 15 кг/м3, а коэффициент теплопроводности - от 0,08 до 0,026 Вт/(м*°С). Крепление теплоизоляционных плит в нашей стране осуществлялось путем укладывания их между антисептированными горизонтальными или вертикальными рейками, которые прибивались к деревянным пробкам, забитым в высверленные отверстия диаметром порядка 20 мм. Толщина реек принималась не менее толщины утеплителя, а их шаг равнялся ширине или высоте теплоизоляционных плит. В случае применения мягких минераловатных плит, для предупреждения усадок материала, между вертикальными рейками ставили горизонтальные с шагом, равным высоте утеплителя. Материал между рейками закреплялся с помощью сеток, направляющих, лент из шпагата, проволоки и др. Способ закрепления утеплителя между реек зависел от вида его защиты и внешних воздействий. В зарубежной практике для крепления теплоизоляционных материалов широко применяются различные анкеры, дюбели и клеевые составы. Рис.2.3. Теплозащита стены методом "Parmiterm" (Финляндия): 1 - минераловатная плита; 2 - металлическая сетка; 3, 4, 5 - слои штукатурки; 6 - запорная пластина; 7 - качающийся крюк; 8 - специальный шуруп; 9 - пластмассовая втулка; 10 - стена 29
а) б) 1 2 в) 1 2 Рис.2.4. Способы нанесения клеящего состава на теплоизоляционные плиты: а) - точечно; б) - полосами; в) - комбинированно; 1 - теплоизоляционный материал; 2 - клеящий состав Рис.2.5. Дюбели для крепления теплоизоляционных плит: а) - забиваемые; б) - расклиниваемые; в) - положение дюбелей при креплении теплоизоляционных плит; 1 - стена; 2 - теплоизоляционные плиты; 3 - дюбели 30
Примером установки утеплителя на анкеры является теплозащита наружных стен в Финляндии способом "Parmiterm" (рис.2.3). Технологическая последовательность работ при утеплении состоит из следующих операций. В стены устанавливают крепежные детали, не менее четырех на 1 м2. На них надевают плиты "Parmiterm0 (толщиной 50... 120 мм), прижимаемые к стене сеткой из оцинкованной стали (с диаметром стержней 1,1 мм и размером ячеек 19x19 мм) и запорными пластинами. После чего по сетке наносят три слоя штукатурки. Теплоизоляционные плиты могут приклеиваться к поверхности стены готовыми или смешиваемыми на месте составами. Их наносят на теплоизоляционный материал точечно, полосами или комбинированно (рис.2.4). Нанесение клея полосами производят при креплении утеплителя к ровной поверхности стены, а точечно - при ее неровностях до 20 мм. Приклеивание начинают с нижнего яруса так, чтобы первый ряд теплоизоляционных плит имел прочную опору. Последующие ряды крепят с разбежкой швов, плотно подгоняя друг к другу. Щели между плитами заполняются кусочками приклеиваемого материала. Рис. 2.6. Теплозащита стены методом "ANB" (Германия): 1 - стена; 2 - оконное заполнение; 3 - уплотнительная лента; 4 - уголковый профиль усиления; 5 - слой клея; 6 - теплоизоляционная плита; 7 - сетка из стеклоткани; 8 - дюбель; 9 - армирующий слой со стекловолокном; 10 - наружная штукатурка 31
Швейцарская фирма "Mungo" и немецкая фирма "Fischer" изготавливаю^ специальные дюбели для теплоизоляционных материалов (рис.2.5), которые делятся на забиваемые (рис.2.5, а) и расклиниваемые (рис.2.5, б). Обычный расход дюбелей составляет от 4 до 7 штук на 1 м2. Их расположение при креплении теплоизоляционных плит показано на рис.2.5, в. Иногда при большой толщине теплозащиты применяют совместное крепление теплоизоляционных плит дюбелями и клеем. Немецкая фирма "Arge Strabag Polytrade" предлагает систему "ANB" для теплозащиты стен зданий из различных материалов. Для теплоизоляции используются плиты из минерального волокна толщиной 40 . .80 мм и размером 62,5x100 см. Плиты к стене крепятся с помощью полимерного порошкообразного клея "МР", растворяемого в воде без включения дополнительных добавок. Их наклеиванию предшествует грунтовка поверхности стены дисперсионным полимерным составом "WH". Дополнительное крепление плит к несущей конструкции осуществляется на дюбелях (рис. 2.6). После установки теплоизоляционного слоя производят усиление его угловой зоны металлическим профилем из уголка. Далее на теплоизоляцию наносят слой штукатурки "ANB", поверх которого укладывают ткань "33" из стекловолокна с перехлестом в местах стыков на 10 см. Второй слой штукатурки наносят на еще мокрый нижний слой. После выравнивания штукатурки производят структурирование ее поверхности с применением губчатых дисков или деревянных реек. Механическое крепление жестких теплоизоляционных плит может осуществляться с помощью поливинилхлоридных или алюминиевых швеллерных профилей, заанкерованных в стену и ориентированных в горизонтальном направлении. Жесткие теплоизоляционные плиты с прорезями по торцам вдвигаются в свободную полку профиля. Помимо обычных теплоизоляционных плит выпускаются специальные для теплозащиты наружных стен. Например, французская система "Eurothant" выпускает крупноразмерные плиты из пенополистирола высотой на этаж (2,75 м), армированные стальными пространственными каркасами, выходящими на поверхность, которые предназначены для армирования защитного слоя и крепления плит. Система целесообразна при больших площадях стен и несложных фасадах. Литовская фирма выпускает теплоизоляционные панели "Thermo brick", представляющие собой фанерный лист, на котором закреплен пенополиуретан, защищенный керамической плиткой. Толщина такой панели составляет 50 мм, а её крепление к стене осуществляется шурупами через деревянные направляющие (рис.2.7). В Германии выпускаются специальные теплоизоляционные плиты "Styrodur" из экструзионного пенополистирола, покрытого с обеих сторон 32
раствором, усиленным стеклотканью. Для возможности монтажа на их поверхность точечно наносят раствор, и через день в эти места устанавливают дюбели диаметром 8 мм. Теплоизоляционные плиты облицовывают керамической фасадной плиткой на тонкодисперсном растворе. В Чехословакии в качестве теплоизоляционного материала используются "Комби-плитым, состоящие из слоя полистирола, наклеенного на древесностружечную плиту или слой цемента толщиной 30 мм. "Комби- плиты" выпускают размером 2000x500 мм. На фасаде здания их монтируют при помощи специально изготавливаемых тарельчатых шпонок. После закрепления плит натягивают оцинкованную сетку, прикрепляемую к тарельчатым шпонкам с помощью шапочки из ПВХ и кадмиевого винта. На подготовленную таким образом основу наносят слой защитной штукатурки толщиной 15мм. В настоящее время в нашей стране некоторые фирмы предлагают производить утепление стен напылением теплоизоляционного материала. Фирма АОЗТ "ТЕРКОМ" предлагает эковату, представляющую собой рыхлый, очень легкий материал, состоящий из обработанной целлюлозы и специальных добавок. Нанесение эковаты на поверхность стены осуществляется по шлангу длиной до 30 м от специальной выдувной установки мощностью 5,1 кВт. Использование выдувной установки обеспечивает высокую скорость нанесения. В соединении с клеем эковата образует материал "К-30". Направляющая Стена Распорный анкер Фанера Облицовочная панель Thermo brik" Пенополиуретан Керамическая плитка Рис.2.7. Теплозащита стены панелями "Thermo brik" (Литва) Фирма "Истрокон" предлагает напыляемый пенополиуретан закрыто¬ ячеистой структуры, наносимый механизированным методом. Перед напылением утеплителя следует очистить поверхность стены и устроить 33
временную защиту окон и дверей от попадания теплоизоляционного материала. Напыление производят послойно на сухую поверхность. Защиту утеплителя производят при помощи оштукатуривания или облицовкой декоративными панелями. Исключение составляют теплоизоляционные плиты, имеющие защитный слой. Примером являются панели "Thermo brick", производящиеся в Литве (рис.2.7). Устройство защитного слоя теплоизоляции может осуществляться при помощи нанесения по ее поверхности полимерного покрытия или штукатурки на основе цемента, армированных стекловолоконными или стальными сетками. Впервые этот способ был применен в Скандинавских странах в 40-х годах, где были использованы стекловолокнистые плиты и цементная штукатурка медленного схватывания. В 1959 году в ФРГ фирма "Drivit" разработала систему теплоизоляции с использованием пенополистирольных плит и полимерного покрытия. Системы, в которых используются полимерные покрытия, разрабатываются в основном фирмами-производителями красок. Во Франции крупнейшими из них являются "Seigneurie" и "Zolpan", в Германии "Arge Strabag Polytrade", в Америке "Senergy". Эти системы отличаются разнообразием внешнего вида, благодаря различию оттенков и фактуры поверхности. Для армирования покрытия применяются сетки из стекловолокна. Преимуществом полимерных покрытий по сравнению с цементными штукатурками является более высокая трещиностойкость, однако, они требуют более аккуратного нанесения. Их долговечность без текущего ремонта оценивается более чем в 10 лет. Системы, в которых используются штукатурки на основе цемента, разрабатываются соответственно фирмами, производителями цемента. Эти системы из-за низкой трещиностойкости не получили большого распространения (во Франции они составляют около 7-10 %). Штукатурки на основе цемента требуют специальных плит из пенополистирола, на поверхности которого предусмотрены желобки в виде ласточкиного хвоста (для лучшего сцепления с раствором) и узкие глубокие надрезы, доходящие практически до середины толщины плиты, смягчающие температурные напряжения на поверхности сцепления. Штукатурный слой может быть армирован стальными или стекловолокнистыми сетками. Сетки должны быть защищены от действия щелочной среды цементного камня. Цементные покрытия по сравнению с полимерными обладают более высокой ударопрочностью, способностью сглаживать неровности основания (благодаря их большей толщине) и не предъявляют особых требований к технологии штукатурных работ. Область их применения расширяется возможностью сочетания с более огнестойкими стекловолокнистыми плитами, а также плитами из фибролита или вспученной пробки. Существует 34
оригинальная система теплоизоляции (фирма "АррИ 5й), в которой вместо сетки штукатурка армирована в массе стекловолокном. Механическое крепление защитного слоя утеплителя на специальных опорах имеет много конструктивных решений. Их можно разделить на две большие группы: крепление на кронштейнах и крепление на направляющих. Прототипом защиты утеплителя с использованием направляющих явилась техника настила черепицы кровель, давшая импульс к созданию облицовки в виде черепичной чешуи, а прототипом крепления на кронштейнах была техника облицовки стен природным камнем. Примером крепления защитного слоя на кронштейнах является проект утепления стен жилых зданий, разработанный Российской Академией архитектуры и строительных наук в Академическом институте инвестиционно-строительных наук (АИИСТ), бетонными панелями размером 630x290x20 мм. Они выполнены с применением вяжущего низкой водопотребности (ВНВ) и армированы сеткой, имеющей четыре петли, необходимые для навешивания панелей на кронштейны. Крепление кронштейна к стене осуществляется двумя дюбелями (рис.2.8). При навешивании панели верхнего ряда опираются на панели нижнего ряда. Швы между панелями прокладываются жгутом из пороизола и герметизируются мастикой. Стена Дюбель щ Облицовочная панель :/ ') ? д / ^Герметизирующая мастика л. ч Жгут из \ пороизола Петли облицовочной \ панели Кронштейн 7 44 • Утеплитель/ Рис.2.8. Теплозащита стены методом, разработанным Российской Академией >, архитектуры и строительных наук Ь у Немецкая фирма "Bundesverband der Ziegelindustrie e.V." разработала оригинальный способ крепления керамических панелей. Они закрепляются на Металлической сетке, расположенной на относе от утеплителя, с помощью 35
пружинных шпонок. Крепление сетки на стене осуществляется с помощью дистанционных дюбелей (рис.2.9). Облицовочные панели могут крепиться к вертикальным или горизонтальным направляющим. Например, Словацкая фирма "ИНТЕРБАУ" предлагает бетонные панели "Interstone" (600x105x30мм, без закладных деталей) для облицовки утепляемых фасадов. Они навешиваются на вертикальный монтажный профиль, который крепится к каркасу, установленному на стене с помощью дюбелей. Каркас может выполняться деревянным или металлическим (рис.2.10). В Нидерландах фирма "Ardal" разработала систему облицовки стен эксплуатируемых и строящихся зданий с применением панелей "Armalith" (600x300x20 мм). Они изготавливаются из полимербетона, состоящего из эпоксидной смолы (12 %) и молотого сланца (88 %) и закрепляются между горизонтальными направляющими. а) б) Рис.2.9. Теплозащита стены методом, разработанным "Bundesverband der Ziegelindustrie e.V." (Германия): a) - вид спереди; б) - разрез; 1 - стена; 2 - теплоизоляция; 3 - воздушная прослойка; 4 - металлическая сетка; 5 - керамическая панель; 6 - пружинный держатель; 7 - специальный распорный анкер При облицовке панелями "Armalith" (Франция) к поверхности стены крепят вертикальные деревянные бруски сечением 50x70 мм с шагом 60 см, к которым прикручивают горизонтальные алюминиевые профили специальной конструкции, рис.2.11. 36
Облицовку начинают с установки панелей на нижний несущий профиль. Каждый ряд панелей замыкается промежуточным алюминиевым профилем, который одновременно служит несущим для следующего ряда (рис.2.11). а) б) 36 Рис.2.11. Теплозащита стены методом "Armalith" (Франция): а) - общий вид; в) - разрез; 1 - стена; 2 - деревянная направляющая; 3 - кронштейн; 4 - нижний профиль; 5 - промежуточный профиль; 6 - утеплитель; 7 - облицовочная панель; 8 - распорный анкер; 9 - шуруп; 10 - вентиляционная решетка 37
Кроме способов навешивания облицовочных панелей, основанных на и* надевании (АИИСТ, ИНТЕРБАУ, Ardal) и с помощью пружинных держателей (Bundesverband der Ziegelindustrie e.V.), крепление может осуществляться щ пиронах, замками, анкерами, заклепками, шурупами и саморезами. Болт Направляющая Стена Распорный анкер Облицовочная панель Держатель Рис.2.12. Теплозащита стены бизнес-центра на Садовнической набережной в г. Москве (фирма "ENKA", Турция) Рис.2.13. Теплозащита стены здания Мострансгаза на Калужском шоссе в Московской области 38
В Москве на Садовнической набережной Турецкая фирма "ENKA" строит бизнес-центр, стены которого утепляются минераловатными плитами, а их защита выполняется облицовочными панелями (840x360x20 мм), которые крепятся к горизонтальным направляющим с помощью пиронов (рис.2.12). На Калужском шоссе в Московской области построено здание Мострансгаза, облицованное панелями из волокнистого цемента (860x440x10 мм). Их крепление осуществлялось с помощью замков в виде монтажных крючков, которые вдвигаются в вертикальные направляющие. Крючки, на которые происходит опирание панелей, фиксируются заклепками. Для плотного прилегания панели к направляющей между ними закладывают резиновую прокладку (рис.2.13). Все детали каркаса выполнены из алюминия. В Москве Турецкая фирма "Garanti-Koza" построила на проспекте 60-лет Октября здание сберегательного банка Российской Федерации. Стены этого здания утеплены минераловатными плитами, а их защита выполнена панелями из волокнистого цемента. Крепление панели осуществляется с помощью трех дюбелей (рис.2.14), которые зацепляются за горизонтальные направляющие. Направляющая Рис.2.14. Теплозащита стены сберегательного банка Российской Федерации на проспекте 60-лет Октября (строит фирма "Garanti-Koza", Турция) 39
В Германии фирмой "Eternit" разработаны тонкостенные панели "Pelikolor" из волокнистого цемента, не содержащего асбест, покрытого с наружной стороны слоем краски со специальным наполнителем. Другая сторона панели покрыта прозрачным составом. Панели "Pelikolor" в основном изготавливают размерами 310x150x8(12) мм. Их крепление на фасаде здания может осуществляться на металлическом каркасе специальными цветными заклепками этой же фирмы (рис. 2.15,а). В Финляндии производятся фиброцементные панели двух видов. Лицевая поверхность одних покрыта каменной крошкой, приклеенной эпоксидной смолой ("Сем-Стоун"), а других - высококачественным полиуретаном ("Сем-Колор") толщиной 6-10 мм. Крепление панелей к стене производится через деревянный каркас специальными цветными шурупами. Для облицовки наружных стен во многих странах применяются специальные алюминиевые или стальные панели, профиль которых может быть гладким или волнистым. Их крепление осуществляется с помощью заклепок или специальных саморезов (рис.2.15, б). В практике устройства теплозащиты иногда применяются панели с пустотами. Примером являются керамические панели типа "Ar-Ge-Ton" (Германия) размером 200x400x30 мм и массой 5 кг (рис.2.16). а) б) Рис.2.15. Теплозащита стены фирмой "Eternit" (а) и алюминиевыми панелями с помощью специальных саморезов (б): 1 - стена; 2 - утеплитель; 3 - распорный анкер; 4 - кронштейн; 5 - болт; 6 - заклепка; 7 - саморез; 8 - направляющая; 9 - облицовочная панель 40
Большой практический интерес представляет технология облицовки фасадных поверхностей при их утеплении, разработанная в МГСУ под руководством Афанасьева А.А., рис 2.17. Она базируется на использовании тонкостенных плит из архитектурного бетона, которые навешиваются на вертикальные направляющие. Направляющая Рис.2.16. Теплозащита стены методом "Ar-Ge-Топ" (Германия) Рис.2.17. Теплозащита стены разработанная в МГСУ под руководством Афанасьева А. А. 1 - стена; 2 - распорный анкер; 3 - кронштейн; 4 - утеплитель; 5 - направляющая; 6 - облицовочная панель; 7 - болт 41
При защите теплоизоляционного материала, располагаемого с наружной стороны стены, в качестве защитно-декоративного слоя используются различные листы и панели на основе гипса, дерева (древесностружечные и древесноволокнистые плиты и панели) и пластика. Крепление их к стенам осуществляется по аналогии с креплениями, приведенными выше. В качестве примера можно привести комплексные системы, разработанные на совместном Российско - Германском предприятии «ТИга-KNAUF» (рис.2.18), а так же фирмой «WERZALIT» (Германия), рис.2.19. а) б) Рис. 2.18. Комплексные системы разработанные предприятием «ТИГИ- KNAUF» Рис. 2.19. Защита теплоизоляционного материала защитно-декоративными панелями (фирма «WERZALIT» (Германия)) 42
В связи с большим количеством разнообразных теплоизоляционных и облицовочных материалов, а также способов их крепления возникают трудности с выбором конкретного способа теплозащиты. Для облегчения этого процесса составлены классификации технологий нанесения и закрепления теплоизоляционных материалов (рис.2.20) и их защитных слоев (рис.2.21) в конструкциях теплозащиты стен жилых зданий. Закрепление утеплителя на стенах при устройстве дополнительной теплозащиты может выполняться следующими способами (рис.2.20): - навешиванием (минераловатные плиты средней и повышенной жесткости, плиты фибролитовые, пенопласты, пенополистиролы и др.); - закреплением на направляющих (минераловатные плиты различной степени жесткости, пенопласты, пенополистиролы, плиты фибролитовые и др); - клеевым креплением (минераловатные плиты средней и повышенной степени жесткости, пенопласты, пенополиуретан, плиты фибролитовые и др.); - клеевым креплением с навешиванием (минераловатные плиты с различной степенью жесткости, плиты камышитовые, фибролитовые, пенопласты и др ); - нанесением (пенополиуретан, эковата, легкие бетоны, "теплые” растворы и др.), которое может быть послойным. При применении данных материалов в качестве заливочных может использоваться съемная или несъемная опалубка. В случае устройства несъемной опалубки утеплитель не армируется. В другом случае возможно применение как армированного, так и не армированного теплоизоляционного материала. Навешивание утеплителя может осуществляться на установленные заранее анкеры или с креплением его дюбелями по месту. При этом возможны следующие варианты навешивания теплоизоляции: с прижатием защитной сеткой; без прижатия защитной сеткой; с защитным слоем. При закреплении на направляющих возможны следующие способы устройства теплоизоляционного слоя: установка между направляющими; прижатие к направляющим; постановкой на направляющие; прижатие направляющими. В первых трех вариантах возможно крепление утеплителя: с прижатием защитной сеткой; без прижатия защитной сеткой; с защитным слоем. Клеевое крепление утеплителя может осуществляться полимерными клеями и растворами, причем как с прижатием защитной сеткой, так и без него. При комбинированном креплении утеплителя (клеевое с навешиванием) в качестве клеящих составов возможно применение растворов и полимерных клеев, а навешивание может осуществляться на заранее установленные или устанавливаемые по месту анкеры. 43
Технология нанесения и закрепления теплоизоляционных материалов Рис.2.20. Классификация технологий нанесения и закрепления теплоизоляционных материалов
Защита не требуется Послойное нанесение На растворах Закрепление на специальных опорах Я сх ё о X X о Я я о X § X н CQ <L> 0 5 § е я 1 со а со >Я о >Я £ § я 2 н Я" S я я § * (N (N 6 Я Рц конструкциях теплозащиты стен
Следует отметить, что в ряде случаев устройства дополнительной теплоизоляции наличие защитного слоя не требуется, например, при устройстве дополнительной теплозащиты из термоизоляционных панелей, выпускаемых фирмой ’’Thermo Brick” (рис.2.7). Существует три основных способа устройства защитного слоя: на растворах, послойное нанесение и закрепление на специальных опорах. В первом случае материалами защитного слоя являются панели из натурального или искусственного камня, керамики и бетона. Во втором - растворы и полимерные составы В третьем случае выбор защитного слоя осуществляется из широкого набора строительных материалов и изделий: камень натуральный или искусственный; керамические или бетонные панели; алюминий; оцинкованное железо. Послойное нанесение растворов или полимерных составов может осуществляться по утеплителю или по предварительно закрепленной сетке (металлической или из стекловолокна). В качестве специальных опор для крепления защитного слоя могут служить кронштейны, направляющие или металлическая сетка. В свою очередь, направляющие могут быть деревянными или металлическими, вертикальными или горизонтальными. Их крепление к стене может осуществляться через направляющие утеплителя, кронштейны или непосредственно к конструкции стены. Крепление защитного слоя на направляющих и кронштейнах может осуществляться механическим способом или установкой. В первом случае возможны следующие варианты закрепления защитного слоя: заклепками; анкерами; саморезами; шурупами; замками; пиронами. Во втором случае применяется либо пазовое крепление, либо крепление на закладных деталях. Крепление на металлической сетке осуществляется механическим способом при помощи пружинных держателей. 2.3. Особенности устройства дополнительной теплозащиты стен 2.3.1. Устройство теплозащиты в местах расположения «мостиков холода» «Мостики холода» чаще всего возникают в случае расположения дополнительной теплозащиты с внутренней стороны стены здания. Они представляет собой участок ограждающей конструкции, на котором по конструктивным или технологическим причинам понижено качество теплоизоляции и повышены локальные теплопотери. Как правило, «мостики холода» располагаются в местах нарушения непрерывности теплоизоляционного слоя, например, на стыке стен и полов, стен и потолков, 46
р местах соединения внутренних и наружных стен, в местах расположения оконных и дверных проемов. На этих участках температура поверхности из-за недостаточного термического сопротивления часто бывает ниже температуры точки росы и здесь наблюдается выпадение конденсата. В местах опирания плит перекрытий на наружные стены (на стыке стен и полов, стен и потолков) для устранения «мостиков холода» необходимо, кроме основного слоя теплозащиты, располагаемого с внутренней стороны стены, производить дополнительное утепление участка плиты перекрытия, как со стороны пола, так и со стороны потолка. Ширина утепляемого участка должна определяться из расчета температурного поля конструкции в месте «мостика холода». Задача решается несколько раз при различной ширине утеплителя. Принимается вариант, при котором на границе утеплителя и по его поверхности температура не ниже температуры точки росы. Конструктивно утепление решается следующим образом, рис.2.22, а. Со стороны пола по поверхности плиты перекрытия укладывается материал утеплителя толщиной не менее толщины теплоизоляции стены. Ширина его устанавливается по теплотехническому расчету. Если же она принимается без расчета, то должна быть не менее двух толщин дополнительного теплоизоляционного слоя. Для утепления может быть использован материал, применяемый для теплозащиты стены, или более плотный материал. Со стороны потолка по плите дополнительное утепление удобнее устраивать путем приклеивания карнизов из профильных пенополистиролов или пенопластов. Иногда в отечественной строительной практике использовали технологию утепления плиты перекрытия в месте «мостика холода» путем нанесения асбоминваты с последующим оштукатуриванием по тканевой металлической сетке (рис.2.22, а). Такой способ утепления достаточно трудоемок и в настоящее время, в связи с появлением широкого ассортимента профильных карнизов из теплоизоляционных материалов не требующих дополнительной отделки, нерационален. Установлено, что в большинстве случаев при замене окон в старых зданиях на новые без устройства дополнительной теплозащиты стен, внутри квартир на наружных стенах проявляются пятна сырости, плесени и льда. Наличие таких пятен указывает на существование в этих местах «мостиков холода», которые до сих пор не были заметны из-за неплотностей в окнах. В связи с этим устройство дополнительной теплоизоляции стен, в независимости от того, где расположен утеплитель (с внутренней или наружной стороны стены), должно проводиться и на торцевых участках оконных и дверных проемов. При несоблюдении этого правила будет происходить только частичное сокращение площади «мостика холода», но не ликвидация его совсем. 47
Рис.2.22. Вариант устройства утепления в местах «мостиков холода» (а) и объемный оконный элемент (б): 1 - кирпичная стена; 2 - плита перекрытия; 3 - существующий штукатурный слой; 4 - плинтус; 5 - половая доска; 6 - лага; 7 - звукоизоляционная прокладка; 8 - дюбель; 9 - рейка; 10 - утеплитель плитный; 11 - пароизоляционный слой; 12 - отделочный слой по утеплителю; 13 - асбоминвата; 14 - металлическая тканая сетка; 15 - строительный раствор; 16 - дополнительная теплоизоляция, укладываемая под полом Часто значительное понижение температуры внутренней поверхности наблюдается вблизи стыков в наружных стенах крупнопанельных домов. В домах с однослойными панелями это вызывается заполнением полости стыка материалом более теплопроводным, чем материал панели, а в зданиях с многослойными панелями - из-за наличия бетонных ребер, окаймляющих панель. Утепление этих участков производится по аналогии с участками около плиты перекрытия. В связи с этим технологический процесс устройства дополнительной теплоизоляции наружных стен с наружной или внутренней стороны должен предусматривать работы по утеплению торцевых частей оконных проемов. Для этого в первую очередь очищают от старой штукатурки торцевые части стен, образующие оконный проем, после чего монтируют теплоизоляционный материал и защитно-декоративный слой (рис. 2.6). 48
При устройстве защитно-декоративного слоя из облицовочных панелей целесообразно использовать объемные оконные элементы (рис. 2.22, б), которые значительно сокращают трудоемкость ведения работ и улучшают архитектурный облик фасадов. 2.3.2. Крепление несущего каркаса защитно-декоративных панелей к стенам здания При устройстве дополнительной теплозащиты стен с использованием защитно-декоративных панелей достаточно сложной задачей является выбор наиболее рационального крепления несущего каркаса к стенам зданий. Это связано с различными конструктивными решениями стен и их состоянием на период утепления, а так же многообразием крепежных элементов. Основу опорного жилищного фонда страны составляют панельные и каменные здания, на долю которых приходится, соответственно, 60 и 20 %. Панели наружных стен жилых домов изготовлялись однослойными, двухслойными и трехслойными. Однослойные легкобетонные панели составляют около 80% всех выпускаемых панелей, 5%- двухслойные и 15%- трехслойные. Однослойные панели изготавливались из конструкционного теплоизоляционного бетона (в основном керамзитобетона) классов В3,5 и В5. Для домов выше 9 этажей применялся легкие бетоны класса В7,5 и В 12,5. Несущая способность однослойных панелей наружных стен определялась прочностью и опорной зоной горизонтального стыка. В крупнопанельном домостроении применялись двухслойные панели, состоящие из внутреннего несущего и наружного теплоизоляционного слоев. Внутренний слой выполнялся из тяжелого или конструкционного легкого бетона. Наружный слой состоял из теплоизоляционного бетона и защитно¬ декоративного отделочного слоя из цементно-песчаного раствора, декоративного карбонатного бетона и др. Несущий слой выполнялся толщиной не менее 10 см, а отделочный и декоративно-защитный слои - не менее 3 см. Класс бетона несущего слоя зависел от конструктивной системы и изменялся от В7,5 до В15, а утепляющий слой выполнялся из бетонов класса В2...ВЗ,5. Панели конструктивно армировались сварным пространственным арматурным блоком, который состоял из плоских каркасов, расположенных перпендикулярно фасадной поверхности, и соединяющих их стержней. Каркасы устанавливали по контуру панели и проемов, а также на глухих участках - в вертикальных плоскостях. Если в горизонтальных стыках вертикальные усилия передавались только на несущий слой панели, фасадный отделочный слой армировали по всей площади сварной сеткой. 49
Таблица 2.2 Повреждения, устраняемые при устройстве дополнительной теплозащиты стен жилых зданий Конструктивный элемент или его часть Повреждения Основные причины повреждений 1 2 3 Несущие стены (панельные (однослойные, двухслойные, трехслойные) и кирпичные) Вертикальные и горизонтальные поверхности стен Общие деформации стен в вертикальной или (и) горизонтальной плоскостях (искривления, перекосы, выпучивания и др.) Нарушения правил монтажа панелей или кирпичной кладки; эксплуатационные факторы Бетон панели Разрушение панели на большей части стен (выкрашивание бетона, не стабилизировавшиеся трещины шириной более 0,3 мм в перемычках и простенках) Нарушение правил транспортировки, монтажа, ошибки при проектировании; эксплуатационные факторы Вертикальные или косые стабилизировавшиеся трещины шириной до 1,2 мм в перемычках и простенках, в том числе переходящие в зону стыка панелей, нарушение связи между смежными участками стен Эксплуатационные факторы; ошибки при проектировании; нарушение правил монтажа Стальная арматура, закладные и соединительные детали Ржавые потеки на поверхности панелей; недостаточный защитный слой бетона Коррозия арматуры, закладных деталей; нарушения в процессе изготовления Коррозия арматуры, закладных и соединительных деталей, связей Эксплуатационные факторы; нарушения в процессе изготовления 50
Продолжение табл. 2.2 Г 1 2 3 Стыки и места сопряжения панелей с балконными, дверными и оконными блоками и др. Трещины в стыках и сопряжениях Эксплуатационные факторы Выпадение раствора из стыков и мест сопряжений; выпадение, разрушение и потеря эластичности герметика, порча утеплителя Нарушения в процессе возведения здания и монтажа панелей; эксплуатационные факторы Продувания и протечки с местным увлажнением бетона То же Промерзание в зоне стыков и местах сопряжений « Защитные и защитно¬ декоративные покрытия Выбоины в защитно¬ декоративном слое; отпадения отделки Эксплуатационные факторы; ошибки при проектировании Местное отслоение, шелушение отделки, разнотонность, высолы, потеки и др. загрязнения Эксплуатационные факторы Отрыв, загибы, интенсивная коррозия покрытий выступающих частей фасада и водосточных труб Эксплуатационные факторы Ненесущие панели (однослойные, в том числе из ячеистого бетона, трехслойные) Элементы каркаса и узлы их сопряжения Уменьшение сечения элементов каркаса, обнажение рабочей арматуры, трещины в узлах сопряжения шириной более 0,3 мм Ошибки при проектировании; нарушение правил монтажа; эксплуатационные факторы 51
Продолжение табл. 2.2. 1 2 3 Элементы каркаса и узлы их сопряжения Деформация бетона и соединительных элементов в узлах сопряжения элементов каркаса, стабилизирующиеся трещины шириной не более 0,3 мм То же Сколы, выбоины, вмятины и другие местные деформации элементов каркаса без обнажения арматуры, волосяные трещины Эксплуатационные факторы; явления усадки и ползучести в бетоне Вертикальные и горизонтальные поверхности Общие деформации панельных стен в вертикальной или (и) горизонтальной плоскостях (искривления, перекосы, выпучивания, изгибы и др.) Нарушение правил монтажа панелей; эксплуатационные факторы Внутренние и наружные поверхности панелей Прогиб из плоскости панели Эксплуатационные факторы; ошибки при проектировании Бетон ячеистый Скрытое внутреннее расслоение бетона в панелях на глубине более 40...50 мм от поверхности Т ехнологические факторы То же, на глубине менее 30. .40 мм То же Отпадение, отслоение бетона « Все виды бетона Вертикальные или косые стабилизировавшиеся трещины шириной до 0,6 мм в перемычках и простенках Ошибки при проектировании; нарушения правил транспортирования и монтажа, эксплуатационные факторы Керамзитобетон Повышенная влажность бетона Технологические и эксплуатационные факторы; нарушение правил хранения 52
Продолжение табл. 2 2 Г 1 2 3 Стальная арматура, закладные и соединительные детали Ржавые потеки на поверхности панелей; недостаточный защитный слой бетона, выход арматуры на поверхность Коррозия арматуры, закладных деталей; нарушения в процессе изготовления Коррозия арматуры, закладных и соединительных деталей, связей Эксплуатационные факторы; нарушения в процессе изготовления Стыки и места сопряжения панелей с балконными, дверными, оконными блоками и другими частями здания Трещины в слое раствора и бетона в зоне стыков и мест сопряжений Нарушения в процессе возведения здания и монтажа панелей; эксплуатационные факторы Выпадение раствора из стыков и мест сопряжений на глубину более 30 мм. Выпадения, разрушения и потеря эластичности герметика, порча утеплителя То же Продувания и протечки с местным увлажнением бетона « Промерзание в зоне стыков и местах сопряжений « Защитные и защитно¬ декоративные покрытия Отслоение отделки со слоем бетона; выбоины в защитно¬ декоративном слое; отпадение отделки Эксплуатационные факторы; ошибки при проектировании Местное отслоение отделки без слоя бетона; шелушение, разнотонность, высолы, потеки и другие загрязнения Эксплуатационные факторы Отрыв, загибы, разрывы, интенсивная коррозия покрытий выступающих частей фасада, подоконных сливов и водосточных труб То же 53
Трехслойные панели имели наружные слои из тяжелого или конструкционного легкого бетона. Внутренний слой выполнялся из эффективных теплоизоляционных материалов. Бетонные слои изготавливались из тяжелого или легкого бетона класса В7,5...В15, причем для легкого бетона применялся частично плотный (кварцевый) песок. Наружные слои связывались между собой гибкими или жесткими связями. Для утепляющего слоя использовали эффективные теплоизоляционные материалы с коэффициентом теплопроводности не более 0,12.. .0,13 Вт/(м2 0С) и плотностью до 400 кг/м3 (плиты или маты минераловатные на синтетическом связующем, плиты фибролита, полистирольный пенопласт ПСБ и ПСБ-С, фенольный пенопласт ФРП-1 и др ). Каменные стены в зависимости от конструктивной схемы здания могут быть несущими или самонесущими и выполняться из сплошной или облегченнбй кладки. В облегченной кладке часть конструкций из основного несущего материала заменяют теплоизоляционными плитами, легким бетоном, воздушной прослойкой или минеральной засыпкой. Большинство домов опорного жилищного фонда выполнено из сплошной кладки толщиной 0,38...0,64 м с применением глиняного или силикатного кирпича. Повреждения наружных стен жилых зданий классифицируют, как правило, по причинам их возникновения. В табл. 2.2 систематизированы повреждения наружных стен с указанием причин их образования, которые могут устраняться при устройстве дополнительной теплозащиты. Из табл. 2.2 видно, что большинство повреждений стен требует наружных ремонтных работ, которые в свою очередь могут проводиться параллельно с устройством дополнительной теплозащиты или полностью ей заменяться. В связи с таким разнообразием конструктивных решений и состояний наружных стен достаточно сложной задачей является выбор оптимального крепления несущих каркасов дополнительной теплозащиты. В строительной практике существует очень много технологических решений закрепления на стене несущих элементов с использованием различных крепежных устройств. В табл. 2.3 приведены показатели эффективности применения различных видов креплений к стенам зданий с несущей способностью до 10 кН. Из табл. 2.3 видно, что наибольшую несущую способность имеют закладные детали и хомуты, но их применение невыгодно из-за большого расхода материала и высокой трудоемкости проведения работ. 54
Сводная таблица показателей эффективности применения различных типов креплений для узлов соединений с несущей способностью до 10 кН (+ применение целесообразно, - применять не следует, * применение возможно). г—— ‘шгаисЬхт кинваосчкопэи фсом Csl o' о" оо о o' {-[M/h-IfSh ‘ихоонеэкои феом <N о 3 о ' o' г Л * I § 2 а р 5 S I "5 « КВ НОЭЬИШНИЬ' о о4 ол 90 квмээьихвхэ о о" h-IT9h ‘BHHdlfllddXBG qjLOoxwaotfXdj, 00 On О ЧО Os о" шизмэке эгшчкашск&э ИИПяХскЭНОНОИТШХЭЮ и iqtfoeoduog&Li. amreaoffXdogo soHxdouoHBdi -OHwsqtfoii SHHBaol/Adogo эояээьинхэхос1хнэ1ге SHHBaotfAdogo эояээьшоконхэх QHHBaol/Adogo эояоэьинхашеэ и эонноиШпгихнэа X й (D & & £ & ЗГ 8 ii I 2 о Й 2 I
Дюбели выстреливаемые и с пластмассовыми втулками имеют небольшой расход материала и маленькую трудоемкость, но применение их в конструкциях, защищающих утеплитель, невозможно из-за маленькой несущей способности. Нужно отметить, что пластмассовые дюбели удобно применять для крепления утеплителя в связи с его малым весом ц возможностью изготовления дюбелей большой длины. Крепление защитно-декоративного слоя теплоизоляции можно осуществлять замоноличиванием, соединительными стержнями и распорными анкерами (за рубежом их называют дюбелями). Из перечисленных способов широкое применение получили распорные анкеры с металлическими втулками. Это связано с их низкой трудоемкостью монтажа и хорошей несущей способностью. Распорные анкерные крепления позволяют быстро производить монтаж конструкций на стене, а полная несущая способность достигается сразу после завершения крепежных работ. Эти соединения дают возможность избежать мокрых процессов на строительной площадке. В некоторых случаях возможен демонтаж анкеров для их повторного использования. По оценкам специалистов в новом строительстве Германии ежегодная потребность в высокопрочных анкерах составляет около пятисот тысяч штук. Однако, эта ориентировочная цифра может значительно возрасти с учетом их потребности для производства работ по реконструкции и ремонту существующих зданий. Прогресс в области использования анкеров обусловлен наличием ряда объективных причин: появлением и внедрением в строительство высокопроизводительных сверлильных машин и пистолетов; увеличением объема высокопрочных строительных материалов; механизацией и рационализацией строительного производства; разработкой таких разновидностей анкеров, которые при правильном использовании могут воспринимать и передавать большие усилия. Отечественные конструкции анкерных болтов, основанные на расклинивании, были предложены еще в 1910 г. Эти стержни имели концевую часть в виде ласточкиного хвоста и закладывались в конструкцию во время ее возведения. Впервые сравнительно широко в России болты расклинивающего типа были применены на строительстве главного корпуса Яйвинской ГРЭС для крепления стеновых панелей, опор трубопроводов, металлических площадок и других элементов к сборному железобетонному каркасу. Распорные анкеры с металлическими втулками можно разделить по конструктивным особенностям их расклинивания на четыре типа (рис. 2.23). Первый тип расклинивается с помощью цилиндрического распорного элемента (пробки), забиваемого во втулку анкера. Второй тип закрепляется в несущем основании при забивании его втулки в коническую пробку. 56
а) б) в) г) Рис.2.23. Конструкции анкерных болтов распорного типа: а) -1 тип; б) - П тип; в) - III тип; г) - IV тип; 1 - пробка; 2 - втулка; 3 - конический болт; 4 - болт; 5 - гайка; 6 - шайба Расклинивание втулок в анкерных болтах третьего и четвертого типа осуществляется с помощью натяжения их болтовой части при помощи гайки. Конструкции анкеров I и П типа можно применять только в прочных основаниях при закреплении неответственных элементов, так как они не позволяют вести контроль за усилием, вызванным расклиниванием втулки. Анкеры III и IV типов дают возможность контролировать распорные усилия моментом, возникающим на ключе при затягивании болта. Применение III типа ограничено, так как диаметр его болтовой части жестко связан с диаметром втулки. Это не позволяет применять его в слабых основаниях, где необходимо увеличение диаметра втулки при сохранении постоянного диаметра болтовой части. Наиболее универсальным является IV тип анкера. Его можно применять в бетонных основаниях любой прочности, а так же кирпиче. Конструкция болта этого типа представляет собой металлическую втулку-трубку с четырьмя прорезями, в которую входит конический болт, .имеющий на конце резьбу (рис.2.23, г). На резьбу навинчивается гайка, с (помощью которой через шайбу к стене здания можно крепить различные конструкции. 57
Влияние диаметра втулки и глубины заложения анкера на его несущую способность в тяжелых бетонах прочностью больше В12,5 исследовали Людковский И.Г., Шарстук В.И., Алексеенко П.П., Гольцев Л.А. и др. На основании этих исследований разработаны рекомендации по расчету анкерного болта распорного типа, конструкция которого приведена на рис.2.24. В данных рекомендациях глубину заложения анкера определяют по формуле: К = (0,75 с? + 4,8M„4)°’S - 0,854 но не менее 5d (2.1) где d - диаметр болтовой части, см; Rbt- расчетное сопротивление бетона растяжению, мПа; Р - расчетная нагрузка, приходящаяся на болт, кН; кт = 0,9 - коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузок для болтов с цангами. Рис.2.24. Конструкция фундаментного анкерного болта распорного типа: 1 - конический болт; 2 - цанги; 3 - пружина Воспользовавшись формулой (2.1), и зная отношение диаметра анкера к диаметру втулки (D/d = 1,6) можно вывести зависимость для определения глубины заложения анкера IV типа (рис.2.23, г): А3 = (0,29 D2 + WP/kvftb,)0’5 - 0,53Д но не менее 3,20. (2.2) где D - диаметр анкера, см. Причем анкерная часть, заделываемая в стену, должна находиться от противоположного края стейы на расстоянии не менее 1,9Д При расположении анкерного болта от края основания на расстоянии, меньшим 6,25Д следует, при сохранении расчетной нагрузки с приближением к краю, увеличивать глубину заделки анкера, которую определяют по формуле: Акр = Аз-Якр, (2.3) где А3 - глубина заделки, определяемая по формуле (2.2); В^ - коэффициент влияния края для глубины заделки, определяемый по табл.2.4. 58
Таблица 2.4. Коэффициенты влияния края расстояние от края 4 d или 2,5 D 5d или 3 ,Ш 6d или 3,8/) 8 d или 5 D 10d или 6,3D 1,35 1,30 1,25 1,15 1,00 ' К,„ 0,65 0,70 0,80 0,90 L0 При необходимости сохранения постоянной глубины заделки анкера, необходимо уменьшить величину нагрузки, путем введения соответствующего коэффициента, по формуле: Ркр = РКкр, (2.4) где Р - расчетная нагрузка; Ккр - коэффициент влияния края для расчетной нагрузки, определяемый по табл.2.4. В зарубежных каталогах к анкерным болтам с металлическими распорными втулками даются размеры для соответствующей нагрузки при установке их в бетонные основания прочностью В15 (Fisher), В25 (Mungo) и ВЗО (Hilti). Однако, наружные стены жилых зданий выполнялись из бетонов меньшей прочности, а также из кирпича. В связи с этим производились экспериментальные исследования влияния размеров анкера на его несущую способность в зависимости от действующей нагрузки в стенах из тяжелого и легкого бетона и кирпича. В большинстве конструкций теплозащиты ее каркас закрепляется на стене с помощью кронштейнов, рис. 2.25. Надежность работы такого узла обеспечивается правильным выбором конструкции анкерного болта и его размеров, точностью сверления отверстий и соблюдением технологии монтажа. Анализ отечественного и зарубежного опыта показывает, что анкерные крепления могут .быть в виде сдвигоустойчивого или сдвигоподатливого соединения. В сдвигоустойчивом соединении действие на узел крепления сдвигающих и отрывающих нагрузок воспринимается силами трения в стыке между соединяемыми элементами. Это достигается соответствующим усилием затягивания болта анкера. Соединение под нагрузкой не изменяет места своего первоначального положения. В сдвигоподатливых соединениях §олт анкера работает на срез и изгиб. Такое соединение при нагружении дает перемещение кронштейна на величину зазора между болтовой частью анкера монтажным отверстием кронштейна. Конструктивные решения дополнительной теплоизоляции не допускают перемещения кронштейна и, следовательно, соединения в данном случае должны быть сдвигоустойчивыми. На анкер при этом действует выдергивающая сила. 59
Существует несколько конструкций анкерных болтов распорного типа (рис.2.23), общей их особенностью является проявление в процессе нагружения анкера распорных сил. Распор вовлекает в работу бетон, создавая в непосредственной близости болта сложно-напряженное состояние, в общем улучшающее работу анкерной крепи. В отдельных случаях, например, при расположении анкеров у оконных проемов или в углах стен распор может вызвать преждевременное разрушение основания. Поэтому знание величины и направления распора важно и необходимо для надежного проектирования узла крепления. Распор зависит от многих факторов, в частности, от угла наклона образующей конуса к вертикали (а), сил трения и может меняться в довольно значительных пределах. При выборе угла а учитывается, что для получения самотормозящих или самозаклинивающихся конических соединений необходимо, чтобы угол наклона конуса был меньше угла трения {(р). При коэффициенте трения / = 0,20...0,22 (сталь по стали при сухих обезжиренных поверхностях) (р = 12°, то есть а < 12°. Наиболее рациональным углом наклона конуса к оси стержня является а - 5°...7°. При этом наблюдается зависимость, чем меньше угол наклона, тем больше распор. Проектирование анкерного болта распорного типа заключается в определении площади сечения болтовой части, диаметра втулки и глубины ее заложения. Размеры назначаются в зависимости от прочности материала основания, в которое помещается анкер, и нагрузки, действующей на него. В сдигоустойчивом соединении площадь болтовой части анкера можно определить по формуле: Abh > (N/RbMr^rb'M - 2,25k/L), (2.5) где N - нагрузка, действующая на кронштейн от веса защитно-декоративного слоя (рис. 2.25); Rba - расчетное сопротивление болтовой части анкера растяжению; = 1,7 - коэффициент надежности; уь = 0,8 - коэффициент условия работы соединения; jj, - коэффициент трения кронштейна о материал стены; к - расстояние от стены до точки приложения силы к кронштейну (рис. 2.25); L - расстояние от анкера до нижнего края пяты кронштейна (рис. 2.25). По найденной минимальной площади сечения болтовой части анкера принимается его диаметр и шаг резьбы. При определении глубины заложения анкера в стены жилых зданий прочностью менее В 12,5 возникает вопрос о возможности применения зависимости (2.2). В связи с этим были проведены экспериментальные исследования по определению несущей способности анкеров в бетонных основаниях с классами бетона В7,5...В2,5. Для сравнения результатов, полученных в испытаниях и определяемых по зависимости (2.2), построены графики (рис. 2.26), на которых пунктирной линией показаны значения, 60
зычисленные по зависимости (2.2), а сплошной - средние экспериментальные значения. Из графиков видно, что зависимость (2.2) в бетонных и кирпичных основаниях дает запас по прочности (для средних значений нагрузки, рис. 2.26) в 4...5 раза. Такой запас для распорных анкеров считается достаточным. Например, в зарубежных каталогах приводятся характеристики анкеров с учетом пятикратного запаса прочности. Это говорит о том, что для определения глубины заложения анкера в бетонных основаниях прочностью меньше чем В 12,5 и для кирпича можно использовать зависимость (2.2). Рис. 2.25. Расчетная схема соединения кронштейна со стеной с помощью анкера распорного типа Испытания показали, что анкеры при работе под нагрузкой обладают определенной податливостью (рис. 2.27). Податливость возникает из-за деформации основания под цангами анкера. Это может вызвать сомнение в определении работы соединения анкера и кронштейна как сдвигоустойчивого. В связи с этим проводились испытания совместной работы анкеров и кронштейнов, закрепленных в бетонных и кирпичных стенах. Результаты эксперимента показали, что при нагрузках на кронштейн величиной от 0,6 кН и более, происходил отрыв одной стороны кронштейна. При нагрузках порядка 1 кН наблюдался незначительный изгиб пяты. Вертикальных перемещений вдоль стены не было. На основании полученных результатов можно сделать вывод о том, что данное соединение является сдвигоустойчивым и пригодно для конструкций крепления защитных слоев теплоизоляции. 61
В некоторых случаях крепление дополнительной теплозащиты приходится осуществлять к защитному слою трехслойной панели. При этом возникает сложность увеличения ее несущей способности. В практике эксплуатации и реконструкции жилых панельных домов со стенами из трехслойных панелей существует ряд технологий усиления их защитного слоя. На рис. 2.28 (а, б) показаны наиболее интересные конструктивно-технологические решения, разработанные в Германии. Фирма «Fischer» производит усиление защитного слоя бетона с помощью специальных кронштейнов, закрепляемых на несущем слое панели с помощью распорных анкеров, рис.2.28, а. Кронштейн устанавливается в специально высверленное в защитном слое и утеплителе отверстие, которое делают при помощи специальной сверлильной машины, и закрепленной в ней буровой коронки. Фирма «ЕЮТ» для усиления трехслойных панелей при устройстве дополнительной теплозащиты предлагает использовать специальные дюбели «WSS», рис.2.28, б. Их устанавливают попарно под углом к поверхности стены 80°. Для устройства наклонных отверстий используют специальный кондуктор (предварительно закрепляемый на стене) и перфоратор. В высверленные отверстия забивают дюбели «WSS» и производят их затяжку с помощью поворота эксцентриковой втулки на пальце не более чем на угол в 180°. Затягивание эксцентриков производят во взаимно противоположных направлениях с помощью тарировочного динамометрического ключа. Для предохранения затянутой эксцентриковой втулки от самоотвинчивания в него и защитный слой панели устанавливают фиксатор. Усиление трехслойных панелей при устройстве дополнительной теплозащиты, имеющей в своем основании несущий каркас, может осуществляться с помощью распорных анкеров, рис. 2.28, в. При этом длина анкера определяется по формуле Я3 ~ ^ут ^Н.СЛ> (2-9) где Л3 - глубина заложения анкера, определяемая по зависимости (2.2); h^ - толщина утеплителя панели; hH Cл- толщина наружного слоя панели. Несущий каркас различных конструктивно-технологических решений теплозащиты может выполняться из дерева, металла, а также иметь деревянные и металлические элементы одновременно. Деревянный каркас (обрешетка) может применяться в зданиях высотой до 20 м. Его применение ограничено, в связи с тем, что он подвержен гниению, горюч, имеет небольшую долговечность. Все это говорит о том, что применение деревянного каркаса возможно только при утеплении отдельных малоэтажных домов, но не при теплозащите опорного жилищного фонда. 64
Рис. 2.28. Усиление защитного слоя трехслойной панели: а) - при помощи поддерживающих кронштейнов фирмы «Fischer»; б) - при помощи дюбеля «WSS» фирмы «ЕЮТ»; в) - распорного анкера; 1 - несущий слой панели; 2 - утеплитель; 3 - защитный слой панели; 4, - палец дюбеля «WSS»; 5 - эксцентриковая втулка «WSS»; 6 - фиксатор «WSS»; 7 - клей; 8 - распорный анкер (дюбель); 9 - дюбель для утеплителя; 10 - штукатурка; И - армирующая сетка; 12 - поддерживающий кронштейн фирмы «Fischer»; 13 - регулировочный болт; 14 - кронштейн каркаса Дополнительной теплозащиты 65
Металлические элементы каркаса (направляющие и кронштейны) обычно выполняют из алюминия или стали, покрытой окисью цинка. Размеры сечений элементов и число кронштейнов определяются расчетом, исходя из технологических и эксплуатационных нагрузок в зависимости от принятого конструктивного решения теплозащиты. При расположении теплозащиты с наружной стороны стены необходимо обратить внимание на температурные деформации (если каркас металлический) и воздействие ветра. С целью снижения воздействия температурных деформаций на кронштейны и направляющие крепление направляющих осуществляют в одной точке неподвижным, а в остальных - скользящим, рис. 2.29. Рис. 2.29. Схема крепления металлических направляющих к стене (а) и решение скользящего крепления направляющей, разработанное одной из германских фирм: 1 - неподвижное крепление направляющей; 2 - скользящее крепление направляющей; 3 - специальный кронштейн, позволяющий перемещать и изменять угол (при кривых стенах) наклона направляющей; 4 - направляющая; 5 - заклепки; 6 - дюбель с пластмассовой втулкой; 7 - облицовочная панель; 8 - стена Помимо учета ветровой нагрузки (давления и подсоса ветра), действующей на теплозащиту, необходимо производить проверку на возможность возникновения резонанса, то есть должно выполняться условие: Т„<Ь (2.10) где Тп = 1//1 - период колебаний конструкции; /в = 1 сек. - период пульсации ветра;/i - собственная частота колебаний. 66
В большинстве случаев при защите утеплителя защитно-декоративными облицовочными панелями делается вентилируемая воздушная прослойка. Она способствует, во-первых, повышению теплозащитных качеств стены за счет увеличения термического сопротивления ограждающей конструкции на 10 %. Это происходит в связи с быстрым удалением строительной влаги в стенах строящихся зданий и снижает содержание воды в стенах эксплуатируемых зданиях с 10 до 4 %. Нужно отметить, что сухие стены важны для здоровья проживающих в квартире людей. Во-вторых, в практике эксплуатации и капитальных ремонтов крупнопанельных жилых зданий возникает проблема антикоррозионной защиты арматуры наружных панелей (особенно трехслойных). Учеными установлено, что рост коррозии стальной арматуры в полностью карбонатизированном бетоне зависит от относительной влажности воздуха в бетоне, и если равновесная влажность воздуха менее 80 %, то рост прогресирующей коррозии отсутствует, рис. 2.30. Вентилируемая воздушная прослойка в течение года в стеновой панели поддерживает относительную влажность от 40 до 70 %, что позволяет защитить арматуру и закладные детали панели от коррозии. отсутствие коррозия прогрессирующей коррозии . >!<— измеренная и расчетная j влажность бетона i "I начальная величина в результаье у карбонизации 60 q>=80% 100 Равновесная влажность воздуха ср [%] г Рис. 2.30. График зависимости потерь по массе в расчете на площадь стальной ^ арматуры от равновесной влажности воздуха в стеновой панели г 67
В-третьих, при использовании конструктивно-технологического решения дополнительной теплозащиты с каркасом из деревянных направляющих (закрепляемых непосредственно на стене) вентилируемая воздушная прослойка способствует быстрому высыханию деревянных подконструкций, рис. 2.31. Возрастание влажности древесины в невентилируемой стене почти сразу после ее утепления объясняется тем, что древесина, вследствие непосредственного контакта со стеной, прежде чем высохнуть, сначала поглощает влагу. Рис. 2.31. Изменение с течением времени влажности деревянных подконструкций дополнительной теплозащиты, облицованных мелкоразмерными защитно-декоративными панелями из волокнистого цемента: 1) - горизонтальные несущие направляющие; 2) - вертикальные несущие направляющие в невентилируемой конструкции; 3) - вертикальные несущие направляющие в вентилируемой конструкции В-четвертых, воздушная прослойка улучшает теплозащиту в летний период за счет циркуляции воздуха за облицовкой. При проектировании дополнительной теплозащиты зданий, расположенной с наружной стороны стены и имеющей вентилируемую воздушную прослойку, возникает ряд вопросов, связанных с проникновением дождевой влаги за защитно-декрративные облицовочные панели и возникновением усилий, появляющихся в результате подсоса ветра в конструкции теплозащиты. Вопрос проникновения дождевой влаги за облицовочные панели подробно рассматривается в п.3.2.3. 68
а) б) Рис. 2.32. Распределение потоков ветра в вентилируемой конструкции дополнительной теплозащиты (а) и устройства преград для воздуха из пластмассовой пленки в области вертикальной кромки здания (б) Рис.2.33. Принцип подтекания воздуха за теплоизоляционный материал (а) и рекомендуемая плотность теплоизоляционных материалов в зависимости от толщины утеплителя для вентилируемых конструкций теплозащиты (б): 1 - стык между плитами утеплителя; 2 - воздухопроницаемая теплоизоляция; 3 - поток воздуха 69
При проектировании дополнительной теплозащиты с вентилируемой воздушной прослойкой необходимо предусматривать ряд мероприятий, снижающих воздействие ветра (его подсоса) на конструкцию в целом. На основании исследований, проведенных в Берлинском техническом университете, можно утверждать, что под воздействием ветра за облицовочными панелями возникают воздушные потоки, которые создают разность давлений (рис.2.32, а). Для уменьшения нагрузок от подсоса ветра рекомендуется устраивать вертикальные ветрозащитные преграды из прессованных пенопластов или пластмассовых пленок в углах зданий (рис.2.32, б), а в некоторых конструктивно-технологических решениях роль преграды для воздуха могут выполнять вертикальные направляющие. Установлено, что для уменьшения ветровых нагрузок ширина воздушной прослойки не должна превышать величины, равной произведению узкой стороны здания на 0,005. Наличие вентилируемой воздушной прослойки в конструкции дополнительной теплозащиты влияет на выбор и крепление теплоизоляционного материала. Это связано с тем, что при использовании утеплителей, имеющих малую воздухопроницаемость (плиты из пенополистирола, пенопласта и т.д.), за ними могут возникать усилия отрывания теплоизоляционного материала от стены, связанные с подсосом ветра (рис 2.33, а). Во избежании этого утеплитель необходимо приклеивать всей плоскостью к наружной поверхности стены. При использовании теплоизоляционных материалов с большой воздухопроницаемостью (плиты минераловатные, на основе каменной ваты и т.д.) отрывающие усилия, образующиеся в результате подсоса, уменьшаются, но продуваемость утеплителя намного снижает его теплозащитные качества. В связи с этим в [23] приводится график (рис.2.33, б), позволяющий найти рациональные характеристики теплоизоляционных материалов на основе минерального волокна, при котором на теплозащитные качества продуваемость будет оказывать незначительное влияние. 2.3.3. Повышение водонепроницаемости через стыки защитно¬ декоративных панелей При устройстве дополнительной теплозащиты здания с наружной стороны стены важным вопросом является конструкция стыка между защитно-декоративными панелями. В практике облицовывания стен панелями существует два вида стыков: открытые и закрытые. Закрытый стык выполняют в виде нахлеста вышележащей панели на нижележащую, соединением в четверть, прокладкой швов пороизолом и промазыванием герметизирующими мастиками. Это полностью защищает 70
утеплитель от попадания на него капель дождя при условии, что между утеплителем и облицовочной панелью имеется воздушная прослойка. Нужно отметить, что такой стык может давать протечки за счет подсоса воды, связанного с перепадом давления. Во время эксплуатации зданий, облицованных панелями с закрытым стыком, наблюдаются грязные потеки на фасадах. Это происходит из-за того, что на закрытый стык осаждается пыль, которая во время дождя смывается на наружную облицовку. Применение панелей с четвертью для организации закрытого стыка имеет ряд сложностей при изготовлении, перевозке и монтаже. Это связано с хрупкостью четверти и невозможностью разрезать панели, получая при этом четверть. Герметизация стыков мастиками ведет к увеличению эксплуатационных затрат здания, из-за проведения частых ремонтов швов. Иногда под места соединения панелей подкладывается водоотбойная полоса. Ее роль могут выполнять направляющие каркаса, на который крепятся панели (здание Мострансгаза на Калужском шоссе). В настоящее время за рубежом и в нашей стране наблюдается тенденция к монтажу защитно-декоративных панелей с открытым стыком. Таким примером являются здания Сберегательного банка Российской Федерации на проспекте 60-лет Октября и бизнес-центра на Садовнической набережной, построенные в Москве. Открытый стык облегчает монтаж и изготовление панелей, а на фасадах, во время эксплуатации не наблюдается грязных затеков. Крепления облицовочных панелей, имеющих открытые швы, удовлетворяют всем требованиям, предъявляемым к конструкции защиты теплоизоляционного материала. Сомнительным остается только возможность защиты внутреннего пространства между стеной и утеплителем, а так же самого утеплителя от дождевой влаги. Очевидно, на количество влаги, попадающей в шов между панелями, должна оказывать влияние конфигурация их торцов. Они могут иметь обычную или наклонную конфигурацию торцевых граней, а так же фаску или четверть (рис. 2.34.). Исследования водопроницания дождевой влаги через стыки фасадных элементов в нашей стране проводились только для стеновых панелей и их экранов. За рубежом исследования производились для конструкций тонкостенной облицовки, расположенной на относе от стены или утеплителя. В них изучался вопрос влияния толщины облицовочных панелей, ширины стыка между ними, расстояния от панели до утеплителя, но не учитывался характер ветродождевого потока и конфигурация торцов панелей. Анализ отечественных и зарубежных исследований позволил выделить следующее. Вода, попадающая на стык между облицовочными панелями, делится на попадающую непосредственно из воздуха и стекающую по 71
поверхности. Горизонтальный стык является наиболее нагруженным дождевой влагой. Толщина панелей в пределах от 4 до 50 мм при ширине стыка более 2 мм оказывает незначительное влияние на попадание дождевой влаги на утеплитель. а) б) в) г) Рис. 2.34. Конфигурация торцевой грани облицовочной панели: а) - обычная; б) - наклонная; в) - с фаской; г) - с четвертью Ряд натурных наблюдений свидетельствует о том, что осадки распространяются по фасаду зданий неравномерно, и увлажняется в основном верхняя часть и края здания с наветренной стороны. Это связано с тем, что капли дождя, попадая в зону восходящего потока воздуха (рис. 2.35), оседают вниз или поднимаются вверх и могут быть либо вынесены за пределы наветренного фасада, либо "зависают" и горизонтальной составляющей скорости воздушных потоков отбрасываются на фасад здания. Максимальная интенсивность орошения верхней части здания наблюдается при скорости ветра 3 м/с для моросящего дождя, 5 м/с для обложного дождя и 8 м/с для ливневого дождя. Величина увлажнения зависит от характеристики дождя (моросящий, обложной и ливневый). Моросящий дождь выпадает из слоистых и слоисто¬ кучевых облаков. Он имеет среднемассовый радиус капель 0,6 мм и интенсивность 4...8 мм/ч, как правило, за сутки выпадает небольшое количество осадков. Из облаков слоисто-дождевых и высоко-слоистых выпадают обложные осадки. Эти осадки средней интенсивности порядка 20...45 мм/ч и имеют среднемассовый радиус капель 0,9 мм. Они выпадают сразу на больших площадях (порядка сотен тысяч квадратных километров), распространяются сравнительно равномерно и продолжаются порядка нескольких десятков часов. Наибольший процент в общем количестве осадков в умеренных широтах составляют именно обложные. 72
Рис. 2.35. Набегание ветродождевого потока на фасад здания Из кучево-дождевых облаков выпадают ливневые осадки. Они малопродолжительны и занимают площадь порядка 20 км2, их интенсивность сильно колеблется. В одном дожде количество осадков, выпадающих всего на расстоянии 1...2 км, может различаться на 50 мм. Средняя интенсивность 100. . 200 мм/ч, а среднемассовый радиус капель 1,5 мм. [7, 8] Интенсивность дождя, замеряемая на горизонтальной поверхности, отличается от интенсивности на фасаде здания. Установлено, что среднее количество осадков, выпадающих на 1 м2 фасада здания, в долях от количества осадков, выпадающих на горизонтальную поверхность при скорости ветра от 5 до 16 м/с составляет 0,1...0,83 для моросящего дождя, 0,09...0,9 - для обложного и 0,18... 1,2 - для ливневого дождя. Количество осадков, выпадающих в местах максимального увлажнения (верх и края здания), в 3... 17 раз больше среднего количества осадков, выпадающих на фасад здания. С точки зрения сохранности эксплуатационных качеств утеплителя, размещенного в пространстве между наружной поверхностью стен и облицовочными панелями, а так же долговечности конструкции каркаса была проведена оценка водопроницаемости стыков панелей. Наибольшее значение в данном случае имела дождевая влага, действие которой изменяется во времени, по направлению и интенсивности. На основе анализа закономерности процесса увлажнения дождевой влагой наружной поверхности стен, облицованных тонкостенными бетонными панелями, были выделены следующие наиболее существенные факторы: - интенсивность увлажнения фасада, характеризуемая высотой столба влаги на поверхности в течение минуты; 73
диаметр капли, падающей на облицованную поверхность, характеризующий вид осадков (моросящий, обложной, ливневый дождь); - угол падения потока влаги; - ширина открытого стыка между торцевыми гранями облицовочных панелей; - конфигурация торцевых граней облицовочных панелей. Учитывая эти факторы, для исследования водопроницаемости стыков была разработана и изготовлена дождевальная установка, схема которой показана на рис. 2.36. Установка состоит из дождевальной камеры, баллона для подаваемой воды, пылесоса и мерных емкостей. Дождевальная камера имеет размеры 1500x600x600 мм. Внутри нее имеется рамка, в которую вставляются образцы облицовочных панелей. Данная конструкция позволяет получать горизонтальный или вертикальный исследуемый стык длиной 300 мм. За рамкой выполнена стенка, имитирующая утеплитель. Ее можно перемещать на расстояние от 10 до 100 мм от внутренней. стороны панели. В камере на стык вода подается через специальную трубу, имеющую четыре форсунки со сменными насадками диаметром 1, 2, 3 мм. Она может менять угол полива стыка в пределах от 45 до 135° при постоянном расстоянии от испытуемого стыка (200 мм). Для возможности наблюдения за процессом дождевания одна из стенок камеры выполнена из листа оргстекла (рис. 2.36). Панели Рис. 2.36. Схема дождевальной установки 74
Вода, выпадающая на исследуемый стык, подается из баллона емкостью 20 литров, в котором создается давление с помощью ручного насоса. Давление в баллоне замеряется манометром. Вода из баллона в камеру подается через резиновый шланг, который подходит с двух сторон к поливочной трубе камеры. На шланге для отключения подачи воды имеется кран. В установке для создания имитации ветра использовался пылесос "Циклон" КМ 30, с номинальной потребляемой мощностью 600 Вт. Он подает воздух на стык через гофрированный шланг и щелевую форсунку, жестко связанную с поливочной трубой камеры. Скорость ветра у стыка панелей замерялась анемометром чашечного типа МС-13 (ГОСТ 6376-74) и равнялась 5 м/с. Для определения количества воды, попадающей внутрь стыка на утеплитель и остающейся снаружи панелей, имеются специальные мерные емкости, соединяемые с элементами дождевальной камеры. Конструктивные особенности испытательной установки не позволили исследовать одновременно водонепроницаемость горизонтальных и вертикальных стыков. Поэтому было принято решение о проведении экспериментов по изучению влияния данных факторов только для горизонтального стыка, являющегося наиболее подверженным увлажнению дождем. В экспериментах рассматривалось отношение воды, попадающей в пространство между облицовочными панелями, к воде, оставшейся с наружи, выраженное в процентах (q/q2)-100% (функция отклика Г), в - высоты фаски на торцевых гранях панелей t, мм (фактор Х\ (рис. 2.37)); - ширины открытого стыка между торцевыми гранями панелей S, мм (фактор Х2); - диаметра капли, падающей на облицованную поверхность с/, мм (фактор Хъ)\ - угла падения потока влаги на вертикальную поверхность облицовки ©, градус (фактор Х4 (рис. 2.37)). Облицовочные панели могут выполняться с фаской или без нее (фактор Xi). Это связано с технологией их изготовления и монтажа. Фаска на тонкостенных бетонных панелях делается размером до 10 мм, так как ее Рис. 2.37. Схема испытываемого стыка зависимости от: 75
дальнейшее увеличение ведет к ослаблению торцов, а так же теряется архитектурно- художественная выразительность панелей. При их изготовлении фаска позволяет получать ровные края и защищает их от сколов. Однако, во время монтажа такие панели нельзя разрезать по месту, в отличие от панелей без фаски. В связи с этим в исследованиях необходимо рассмотреть панели с ровной торцевой гранью и имеющие фаску не более 10 мм. Размер стыка между облицовочными панелями (фактор Х2) имеет наименьшее значение 3 мм (исходя из температурных деформаций бетонных панелей) и наибольшее значение 9 мм (как наиболее возможное значение расстояния между панелями из литературных источников). Диаметр капель (фактор X3) принимался в соответствии с наиболее приближенными к среднемассовому диаметру капель для дождя: моросящего 0,6 мм; обложного 1,2 мм; ливневого 1,8 мм. Направления падения капель на стык между панелями принимались максимальными - 45° и 135° (на сколько позволяла установка) и соответствовали начальным опасным направлениям падения капель. Каждый из факторов варьировался на трех уровнях. Область определения фактора Х\ установлена от 0 (-1) до 10 (+1) мм, фактор Х2 - от 3 (-1) до 9 (+1) мм; фактор Х3 - от 0,6 (-1) до 1,8 (+1) мм; фактор Х4 - от 45° (-1) до 135° (+1). В скобках указаны кодированные значения факторов. Для описания поверхности отклика Y = / (A'j, Х2, Х3, Х4) проведен четырехфакторный эксперимент по плану второго порядка. При этом использован композиционный трехуровневый симметричный план В4, имеющий достаточно высокую эффективность по основным статическим критериям. По результатам эксперимента построена регрессионная модель. Y = 43,11 - 4,75л”, + 14,64Л”2 + 1,22*3 + 2,20Л”4 + 8,07Л”,2 - - 6,3 1Л”22 - 1,56Л”32 - 14,7Л”42. (2.11) Интерпретация результатов исследования выполнена на основе анализа уравнения регрессии (2.11). Выявилось, прежде всего, влияние отдельных факторов. Наиболее сильное влияние на водопроницаемость облицовки оказывает фактор Х2 - ширина зазора между панелями. Выявлены положительный линейный и небольшой отрицательный квадратичный эффекты влияния фактора. Это свидетельствует о том, что доля проникающей влаги V увеличивается при изменении ширины зазора от 3 до 9 мм. Однако, наибольший рост Y (с 22 до 43 %) наблюдается при повышении ширины зазора с 3 до 6 мм, в интервале 6-9 мм рост доли проникающей влаги 76
замедляется (с 43 до 51 %). При этом на характер и силу влияния фактора Х2 другие факторы влияния не оказывают. На втором месте по силе влияния оказался фактор Хх - размер фаски на торцевых гранях облицовочных панелей. Выявлены отрицательный линейный и положительный квадратичный эффекты влияния этого фактора. Характер влияния и величины коэффициентов при Х\ и X2 свидетельствуют о том, что водопроницаемость с увеличением размера фаски от 0 до 5 мм снижается с 56 до 43 %. При повышении размера фаски с 5 до 10 мм наблюдается некоторое увеличение доли проникающей влаги (с 43 до 46,5 %). На характер и силу влияния фактора Х\ также не оказывают влияния другие факторы. Фактор Х3 - диаметр капель практически не оказывает влияния на водопроницаемость облицовки, т.к. значения коэффициентов при Х3 и X2 близки к незначимым. Сложнее оказалось влияние фактора Х4 - угла падения капель. Незначительный положительный линейный и существенный отрицательный квадратичный эффекты позволили установить, что доля проникающей влаги через облицовку заметно снижается при отклонении оси потока капельной от перпендикулярного положения к поверхности облицовки. Максимальное значение доли проникающей влаги имеет место при Х4 = 90°. Водопроницаемость облицовки резко снижается при уменьшении (Х4 = 45°) или увеличении угла падения капель (Х4 = 135°). При этом доля проникающей влаги при падении капель сверху (Х4 = 45°) оказалась больше, чем при потоке влаги снизу (Х4 = 135°), а именно - 16,9 против 12,5 %. Интерпретация результатов исследования значительно облегчается при их графическом представлении. Графики позволяют не только найти точку оптимума, но и оценить поведение отклика в окрестности ее. При небольшом количестве факторов весьма удобно использовать построение линий уровня отклика. Так как в результате анализа регрессионной модели выявлено, что фактор Х3 практически незначим, то имело смысл построить графики линий уровня Y = f(Xh Х2) для значений Х4 = -1, 0, +1 при Х3 = 0. При этом факторы Х\ иХ2 изменялись от -1 до +1 с шагом 0,5. Указанные графики представлены на рис. 2.38. Графическое представление результатов исследования позволило выявить, что экстремумы находятся вне области определения факторов; доверхность отклика повышается при движении в сторону увеличения Х\ и уменьшения Х2. При этом для всех рассмотренных углов падения влаги заметен диапазон значений Х\ (от 5 до 7,5 мм), в котором имеет место наиболее медленное повышение поверхности отклика при увеличении Х2 (рис.2.38). Очевидно, что в указанном пределе изменения размера фаски (5.. .7,5 мм) обеспечивается наименьшая водопроницаемость облицовки. 77
При проведении данного эксперимента (кроме исследования водопроницаемости стыков между панелями) производились замеры соотношения количества влаги, попадающей на утеплитель, и влаги, оставшейся снаружи (q^q2)A00%. Нужно отметить, что утеплитель размещался на расстоянии 20 мм от внутренней поверхности облицовочной панели. Такое расстояние принималось, исходя из конструктивных особенностей исследуемых конструкций. На основании данных замеров на графики зависимости Y = / (Хъ Х2) пунктиром нанесены линии, показывающие количество попавшей на утеплитель влаги (рис. 2.38). Можно отметить, что на утеплитель будет попадать наибольшее количество воды при потоке дождевой влаги, перпендикулярном облицовке (при Х4 = 90°, Х2 = 9 мм и Х\ = 10 мм на утеплитель попадает влаги больше 20 %). С увеличением размера стыка или фаски будет увеличиваться количество влаги, попадающей на утеплитель. Попадание влаги на утеплитель до 1 % наблюдается при размере фаски (Х{) от 0 до 5 мм и ширине стыка (Х2) от 3 до 5 мм. При конструировании облицовочных панелей нужно принимать во внимание не только количество влаги, попадающей внутрь стыка, но и на утеплитель. Учитывая это, на основании графиков (рис.3.4) можно сказать, что при облицовке, расположенной на относе от утеплителя, целесообразно применять панели с фаской до 5 мм при ширине открытого стыка до 3,5 мм. Высокая водопроницаемость облицовки и большое замачивание утеплителя при направлении потока влаги, перпендикулярном поверхности стен, наблюдается во всей области изменения факторов Х\ и Х2. Учитывая, что вероятность такого направления потока дождевой влаги в ветреную погоду достаточно высока, Следует изменить конфигурацию граней облицовочных панелей. Для этого в первом приближении представляется целесообразным отказаться от фаски и заменить ее косым очертанием, обеспечив напуск верхнего косого края на нижний. Для изучения водопроницаемости стыков тонкостенных облицовочных панелей с косыми гранями было решено провести эксперимент на использованной в предыдущем исследовании опытной установке. Косые грани панелей образовывали напуск верхнего края на нижний с перекрытием зазора от проникновения влаги. Их толщина была принята постоянной и равнялась 20 мм (рис. 2.39). 78
▲ 2* ю со со СО (ии); 'имоеф ddNeed N° Е сО 5 § ft 00 m (N si 6 линия), в зависимости от размера фаски облицовочной панели и ширины стыка между ними при среднем диаметре капель (Хз=0) и направлении потока капель: а) - 45° (Х4 = -1); б) - 90° (Хл = 0); в) - 135° (Х4 = +1)
С учетом выводов, полученных в предыдущем исследовании, 6 эксперименте ставилась задача изучить зависимость доли проникающей влаги Y, % от наиболее существенных факторов: Хх - угла наклона торцевой грани к горизонту, градусы; Х2 - ширины стыка между косыми гранями облицовочных панелей в направлении, перпендикулярном граням, мм. Указанные факторы имели наибольшее значение, так как позволяли выбирать конструктивные решения, а также способы изготовления и монтажа облицовочных панелей, обеспечивающие водонепроницаемость облицовки. Выбор уровней факторов производился с учетом априорной информации о проницаемости косых горизонтальных стыков между облицовочными панелями. Эта информация была накоплена на основании пробных опытов, целью которых являлось установление граничных значений факторов Хх и Х2, при которых влага начинает попадать в пространство между облицовочными панелями и утеплителем. При этом угол падения капель на стык изменялся от 45 до 105°. По результатам эксперимента построен график (рис. 2.40), на котором кривые определяют нижнюю границу областей значений ширины зазора и угла падения капель, при которых начинается проникновение влаги. В результате анализа графика (рис. 2.40) принято решение стабилизировать значение угла падения капель, приняв его равным (9=90° (рис. 2.39). Уровни факторов Х\ иХ2 приняты следующими: - наклон торцевой грани а, градус (Хх = 0° (-1); 15° (0); 30° (+1)); - ширина стыка S, мм (Х2 = 0 мм (-1); 7,5 мм (0); 10мм(+1)). Для описания зависимости Y = / (.Хх, Х2) проведен двухфакторный эксперимент по плану второго порядка. При этом использован композиционный симметричный ортогональный трехуровневый план, включающий 9 опытов. Количество испытаний в эксперименте при трехкратном дублировании каждого опыта составило 27. Для изучения исследуемого процесса строилась модель вида Y = bo + Mi + Мз + Mi + Мг2 + МА- (2.12) При проведении испытаний осуществлялась рандомизация с помощью таблицы равномерно распределенных случайных величин. Рис. 2.39. Схема испытываемого стыка 80
Рис. 2.40. Граничные значения начала попадания влаги за облицовочные панели, имеющие наклон торцевой грани а(0°, 15°, 30°) По результатам эксперимента построена регрессионная модель с учетом оценок значимости коэффициентов регрессии, выполненных с помощью критерия Стьюдента, окончательный вид модели оказался следующим: Y = 8,94 - 15,60*1 + 7,8^2 + 13,22Ji2 - 3,9SXtX2. (2.13) На основании анализа уравнения регрессии выявлено влияние отдельных факторов на влагопроницаемость облицовки. Наиболее сильное влияние оказывает фактор Х\ - угол наклона торцевой грани к горизонту. Выявлены отрицательный линейный и положительный квадратичный эффекты влияния этого фактора. На этом основании можно считать, что с увеличением угла наклона грани к горизонту доля проникающей влаги Y уменьшается. Наибольшее снижение Y (с 37 до 9 %) наблюдается в интервале значений Х\ от 0 до 15°. В дальнейшем (при Х\ = 15.. .30°) водопроницаемость почти не изменяется, уменьшаясь с 9 до 7 %. Фактор Х2 (ширина стыка между косыми гранями) проявил себя положительным линейным эффектом. По силе влияния фактор Х2 оказался почти в два раза слабее фактора Х\, С увеличением фактора Х2 доля проникающей влаги непрерывно растет. Рост Y составляет 3 % на 1 мм Ширины стыка. 81
Наличие отрицательного эффекта взаимодействия факторов свидетельствует о том, что на характер и силу влияния фактора Х\ оказывает влияние фактору. При этом можно утверждать, что влияниеХ\ усиливается с ростом^. Выявленные особенности влияния факторов согласуются с физическими представлениями о процессе водопроницания через стыки между облицовочными панелями. Действительно, с увеличением ширины стыка между панелями будет усиливаться роль угла наклона торцевой грани к горизонту. Чем больше этот угол, то есть, чем больше скашиваются грани, тем лучше образовавшийся напуск верхней грани на нижнюю защищает от попадания влаги. Для наглядного представления результатов исследования, используя полученную математическую модель (2.13), с шагом 0,5 построена вся область факторного пространства и график зависимости Y г / (Х{, Х2) (рис. 2.41). Рис. 2.41. Доля влаги (%), проникающей в стык (сплошная линии) и попадающей на утеплитель (пунктирная линия), в зависимости от угла наклона торцевой грани панели и ширины стыка 82
На графике выявлена область определения факторов, близкая к экстремуму (минимуму). Эта область ограничена значениями факторов: Xi - от 19 до 30°; Х2 - от 5 до 6 мм. При уменьшении угла наклона грани Х\ до 0° и увеличении ширины стыка до 10 мм функция стремится к максимуму. В данном исследовании проводились замеры количества влаги, попадающей на утеплитель, расположенный на расстоянии 20 мм от внутренней стороны облицовочных панелей. На основании полученных результатов на графике зависимости Y = / (Хъ Х2) построены линии, показывающие долю влаги, попадающей на утеплитель, от воды, оставшейся снаружи (пунктирная линия), в зависимости от параметров стыка (рис. 2.41). Графическое представление результатов исследования зависимости Y = / (Х\, Х2) (рис. 2.41) позволило получить практически полезную информацию для выбора основных конструктивных параметров облицовочных панелей. Установлено, что для рассматриваемого типа облицовочных панелей (толщиной 20 мм) с точки зрения ограничения влагопроницаемости нецелесообразно принимать величину стыка между их гранями более 6...7 мм. Определены близкие к оптимальным значения параметров облицовочных панелей. Угол наклона верхней и нижней граней к горизонту целесообразно принимать в интервале 20...30°, а ширину стыка между косыми гранями панелей - 5... 6 мм. Защитно-декоративные панели могут выполняться из разных материалов, но в настоящее время получили распространение облицовочные материалы в виде мелкоразмерных бетонных, этернитовых, керамических, металлических панелей и плит из природного камня. Существующая отечественная строительная база наиболее приспособлена к изготовлению панелей из архитектурного бетона на основе цемента или вяжущих низкой водопотребности (ВНВ). Панели могут армироваться сетками или фиброй. Изготовление облицовочных панелей производится агрегатно-поточным, стендовым или конвейерным способами. Стендовый способ применяется при формовании облицовочных панелей в кассетах, для изготовления их в формах он используется редко, из-за необходимости использования больших площадей цеха. Конвейерный способ имеет большую производительность, но требует применения специального дорогостоящего оборудования и технологий, позволяющих выпускать панели различных размеров. Его использование оправдано при большом спросе на облицовочные панели, который может быть достигнут только при массовых работах по теплозащите стен. При объемах работ, производимых в настоящее время, для производства защитно-декоративных панелей наиболее целесообразно использовать агрегатно-поточный метод, который можно применять на малых 83
предприятиях и почти на всех предприятиях по производству железобетонных изделий. Формы для производства облицовочных панелей могут изготавливаться из металла, стеклопластика или дерева. Выбор материала зависит от возможностей предприятия, количества изготавливаемых панелей, вида отделки. Размеры форм не должны превышать отклонений, установленных ГОСТ 25781-83*. Лицевая поверхность облицовочных панелей может иметь различное цветовое решение и выполняться со вскрытой фактурой, с глубоким или мелким рельефом (рис. 2.42). Рис. 2.42. Фактура внешнего слоя защитно-декоративных облицовочных панелей Изготовление облицовочных панелей предусматривает специальные методы уплотнения бетонных смесей, которые делятся на вибрационные и безвибрационные. Вибрационный метод при изготовлении тонкостенных панелей предполагает применение виброплощадок, виброштампов и поверхностных вибраторов. Использование виброплощадок с управляемым сдвигом обеспечивает получение не только однородной плотности, но и высокого качества лицевых поверхностей, лишенных видимых воздушных включений и раковин. Результаты многочисленных исследований [2] показали, что при 84
использовании режимов уплотнения с управляемым сдвигом поверхностная пористость составляет менее 0,1 %, что в 10... 15 раз ниже, чем для стандартных режимов уплотнения. При этом поры размером 0,4...0,6 мм составляют 1,2... 1,5 %, а ниже 0,1...0,4 - 74...89 %. Таким образом, достигается получение облицовочных панелей с поверхностями, соответствующими категории высшего качества, что обеспечивает повышение их долговечности. Высокая степень проработки достигается как при изготовлении панелей с гладкой, так и рельефной поверхностью. В последние годы получил распространение способ безвибрационного формования тонкостенных конструкций за счет пневмонанесения бетонной смеси, прессования, роликового уплотнения, использования литьевой технологии. Из этих способов наиболее перспективным является пневмонанесение, так как с его помощью можно получать фибробетонные изделия различной формы и лицевой поверхности. Использование механизированного способа напыления предполагает синхронную подачу в форму цементной композиции и рубленного стеклоровинга (фибры). Установлено, что метод совмещенного нанесения дисперсно- стеклоармированных смесей эффективен при использовании тонкостенных элементов с хаотичной двухмерной укладкой стекловолокна при соблюдении точной дозировки используемых компонентов. Достижение высоких технических и эксплуатационных характеристик материала в конструкции возможно не только при применении эффективной технологии, но и благодаря точному соблюдению в производстве состава используемой композиции. Именно рецептурный состав в сочетании с соответствующей технологией создает определенную структуру композиции, от которой зависит морозостойкость и прочность материала. Глава 3. СОКРАЩЕНИЕ ТЕПЛОПОТЕРЬ ЧЕРЕЗ ОКОННЫЕ И БАЛКОННЫЕ ЗАПОЛНЕНИЯ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ ЗЛ. Требования, предъявляемые к оконным и балконным заполнениям Оконные и балконные заполнения являются неотъемлемой частью фасадов, они составляют порядка 30...45 % площади наружных стен жилых зданий и предназначены для обеспечения необходимой естественной освещенности помещений и возможности контакта с окружающей средой. Конструкции светопрозрачных ограждений подвержены силовым и несиловым воздействиям: снаружи на них воздействуют ветровые нагрузки, атмосферные осадки, переменные температура и влажность воздуха, 85
солнечная радиация, шум, пыль и водорастворимые химические примеси в атмосферной влаге; изнутри - потоки тепла и пара, шум. Оконные и балконные заполнения также должны вписываться в архитектурный облик всего здания, легко монтироваться, быть ремонтнопригодными. В связи с этим светопрозрачные ограждения жилых зданий должны соответствовать определенным требованиям, табл. 3.1. Таблица 3.1 Требования предъявляемые к оконным и балконным заполненьям Требования Пояснения к требованиям 1 2 Теплозащита зимой Тепло должно оставаться в помещении, однако, по возможности окна не должны препятствовать прониканию внутрь солнечного излучения. Температура внутренней поверхности остекления должна быть как можно ближе к температуре внутреннего воздуха (условие комфортности). Теплозащита летом Защита помещений от чрезмерного нагревания солнцем. Защита от непогоды Дождь и ветер не должны проникать внутрь помещений. Освещенность Дозируется от полной инсоляции до предотвращения блесткости. Прозрачность в направлении изнутри и снаружи внутрь Максимальная прозрачность изнутри наружу для получения обзора окрестностей и ограничение видимости снаружи внутрь. Звукоизоляция Снаружи и изнутри. Приточная и вытяжная вентиляция Обеспечение необходимого качества воздуха и, в частности, его влажности. Надежность Прочность на разбивание, защита от проникновения Огнестойкость Способность оказывать сопротивление при воздействии огня. Выполнение функций элемента здания Простота и надежность эксплуатации, не ухудшать внешний облик здания. Т ехнологичность Простота и надежность в изготовлении, монтаже и ремонте. 86
Установлено, что в зимний период теплопотери через окна жилых зданий составляют порядка 22...30 % (через стены 18...27 %) общих потерь тепла зданием. Это говорит о том, что какой бы хорошей не была дополнительная теплозащита стен, без проведения мероприятия по сокращению теплопотерь через окна, она не даст ожидаемого эффекта. Согласно «Изменению № 3 СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника» требуемое сопротивление теплопередаче окон изменилось не более чем в 1,5 раза (для стен в 2,5...3 раза). Фактически, значения сопротивлений теплопередаче окон зданий опорного жилищного фонда отличаются от нормативных гораздо более, чем в полтора раза. Главной причиной такого отклонения является их воздухопроницаемость, вызванная проникновением холодного воздух в межстекольную полость окон (соответственно и внутрь помещений), через неплотности и щели в притворах переплетов и фальцев (четвертей со стеклами). Это вызывает усиленную конвекцию воздуха в межстекольной полости и влечет снижение теплозащитной способности, нередко более, чем в три раза по сравнению с новыми нормами. Установлено, что сопротивление теплопередаче окон, имеющих щели в притворах переплетов и фальцах, доходит до 0,19...0,14 м2 оС/Вт. В связи с этим в новых нормах установлено, что воздухопроницаемость светопрозрачных ограждений жилых зданий должна быть такой, чтобы через каждый квадратный метр оконных и балконных заполнений в помещение проникало за час не более 6 кг воздуха. Это ограничение величины воздухопроницаемости позволяет уменьшить теплопотери. Проблема воздухообмена через окна и воздухонепроницаемости окон в настоящее время особенно актуальна, и между этими факторами существует непосредственная связь. Изготовителей современных окон, как правило, упрекают в том, что создаваемые ими окна с высокой степенью уплотнения вместе с тем отрицательно воздействуют на условия микроклимата в жилых помещениях, что приводит к необходимости проведения определенных мероприятий в устройстве вентиляции. Ее чаще всего организовывают за счет периодического открывания соответствующих отверстий в окнах, обеспечивающих гарантированное поступление внутрь помещений |Требующегося количества свежего воздуха. Причем за такой вентиляцией [должны следить жильцы домов, которым необходимо разъяснять, что 'правильная организация воздухообмена означает обеспечение необходимой, соответствующей потребностям вентиляции, а не длящегося часами ^открывания окон. Задача воздухообмена (вентиляции) - гарантировать качество воздуха в зависимости от назначения помещения, обеспечить достаточный приток 87
воздуха при включенных газовых плитах и создать определенное движение воздуха, исключающее возможность образования конденсата. Требования к уплотнению окон устанавливаются нормами не только по воздухопроницаемости, но и с точки зрения предотвращения неконтролируемого проникания дождевой влаги через швы в окнах, которое может привести к повреждению стен здания в местах оконных и балконных проемов. От уплотнения в большей степени, чем теплозащита, зависит изоляция помещений от шума. Исследования проведенные в Германии показали, что звукоизоляция с помощью системы остекления и переплетов лишь тогда может составлять 100 %, когда коэффициент проницаемости швов (а), будет меньше 1. При увеличении коэффициента проницаемости швов (а) до 3 изоляция звука с помощью остекления снижается до 60...70 %. Это означает, что остекление окон, которое может изолировать шум до 40 дБ, при неплотных окнах со значением коэффициента (а) от 3 до 4, может обеспечить изоляцию шума не более 28 - 30 дБ. Таким образом, теплозащитные свойства окон - это не только проблема экономии энергии, но и условие обеспечения комфортных условий внутри помещений. 3.2. Конструктивно-технологические решения окон и балконных дверей Требования, предъявляемые в настоящее время к окнам, за исключением требований к внешнему виду, как правило, могут быть удовлетворены при использовании трех основных видов материалов - древесины, пластмассы и алюминия, а так же их комбинации. Каждый материал характеризуется специфическими свойствами, которые могут способствовать как достоинствам, так и недостаткам конструкции. Свойство материалов, а также воздействие окружающей среды и предъявляемые к ним требования следует принимать в расчет как при изготовлении, так и при монтаже окон и их эксплуатации. Главными требованиями являются сохранение формы под воздействием климатических факторов, длительный срок службы, небольшие затраты на содержание и ремонт и благоприятное влияние на микроклимат помещения. За последние два-три года российский рынок окон и балконных дверей претерпел существенные изменения. Освоенные западными производителями в 80-е годы конструкции деревянных и поливинилхлоридных (ПВХ) окон с применением стеклопакетов, поворотно-откидных приборов и новых типов уплотняющих прокладок уверенно вытесняют из индивидуального и коттеджного строительства России низкокачественные деревянные окна отечественного производства. 88
Современные конструкции окон привлекают к себе, прежде всего удобством эксплуатации красивым внешним видом, а также высокими показателями по сопротивлению воздухопроницанию и звукоизоляции. Базовыми элементами этих конструкций являются стеклопакеты. Основой для их широкого применения стало освоение новых мобильных и относительно недорогих технологий с применением надежных герметиков и термополированных стекол. Варьируя различными видами стекол и пленок с теплоотражающими (и другими) покрытиями, межстекольными расстояниями и составом газонаполнения стеклопакетов, можно изготавливать окна с любыми заданными параметрами в пределах возможности основного конструктивного решения. Сложность состоит в точном определении этих возможностей и правильном выборе конструкций окон с учетом эксплуатационных характеристик температурных, ветровых и др. нагрузок, присущих климатическим условиям России. Многих потребителей окон в России беспокоит вопрос о возможности применения ПВХ окон в условиях отрицательных температур. Сейчас можно с уверенностью сказать, что поливинилхлоридные профили, сертифицированные в системе Минстроя России и прошедшие испытания на долговечность в независимом испытательном центре «Стройполимертрест», могут применяться при минусовых температурах - 40 °С. Ведущие германские фирмы «КВЕ», «Gealan», «Rehau» провели испытания и подтвердили возможность эксплуатации своих изделий при температуре - 50 °С. Поэтому применение ПВХ профилей в конструкциях окон (с учетом рекомендаций Минстроя России, установленных в сертификатах соответствия) не вызывает опасения, тем более, что ПВХ профили успешно проходят гигиенические испытания в организациях санэпидемнадзора России и других стран. Что касается ценовых показателей, то праетика западного рынка показывает, что качественные окна из древесины дороже аналогичных из . поливинилхлорида (хотя для условий российского производства соотношения ценовых показателей могут быть иными). : Сложность применения новых конструкций в условиях России состоит в другом: результаты испытаний стеклопакетов на долговечность показывают, что герметичность стеклопакетов может быть гарантирована (при строгом соблюдении технологии их изготовления) в течении 10... 15 лет эксплуатации. Потеря герметичности влияет на образование конденсата внутри стеклопакета {в холодные периоды года и снижение коэффициента светопропускания. С °гочки зрения теплозащиты, стеклопакет может работать еще длительное время. Однако при условии заполнения стеклопакета газом или 89
использовании стекол с теплоотражающим покрытием потеря герметичности резко изменит эксплуатационные показатели изделия. Технология изготовления стеклопакетов, качество применяемых герметиков и организация контроля качества на российских предприятиях, изготавливающих стеклопакеты, в настоящее время являются наиболее слабым местом в общем процессе производства окон и балконных дверей. Теоретически опасность разгерметизации стеклопакета усиливается при его эксплуатации при температурах - 30 °С и ниже. В этих условиях следует применять конструкции, в которых стеклопакет защищен от резких температурных перепадов впереди стоящим стеклом, т.е. конструкция, «стекло + стеклопакет» по аналогии с ГОСТ 24699-81. В настоящее время в стеклопакетах иногда применяют стекла с нанесенными на их поверхность определенных покрытий на основе оксидов металлов, стойких к атмосферным воздействиям. Существуют два типа такого рода покрытий: «твердое» (К-стекло) и «мягкое» (Е-стекло). К-стекло получают на заводе методом химической реакции при высокой температуре (метод пиролиза). Получение Е-стекла предусматривает нанесение на его поверхность низкоэмиссионных оптических покрытий. Технология нанесения требует использования высоковакуумного оборудования с системой магнетронного распыления. Тем не менее, наивысшее термическое сопротивление имеют конструкции с применением газонаполненных стеклопакетов (заполнение криптоном) с теплозащитными стеклами, и в Северной климатической зоне без применения таких конструкций трудно обеспечить нормируемое сопротивление теплопередаче окон и балконных дверей. Другой проблемой является узкая коробка (до 60 мм) ряда конструкций окон из ПВХ и деревянных окон со стеклопакетами, что повышает возможность образования мостиков холода на границе узлов примыкания к стеновым панелям. Увеличение ширины коробки удорожает и без того дорогостоящие изделия. Опасность возникновения «мостиков холода» накладывает дополнительные требования к качеству монтажа изделий и правильному проектированию узлов примыкания. Следует отметить, что проектирование узлов примыкания и выбор материалов для заполнения монтажных зазоров должны учитывать изменение линейных размеров окон ПВХ, возникающее при эксплуатации этих изделий (зависящее также от способа крепления коробок окон к стенам проема). Российским производителям стандартных конструкций деревянных окон необходимо усилить работу по модернизации этих изделий на базе применения новых светопрозрачных элементов, уплотняющих прокладок и фурнитуры. Хорошую перспективу имеет улучшенная конструкция спаренной столярки по ГОСТ 11214-86 при ее изготовлении с двойным притвором и 90
тепловым экраном на основе полиэтилентерефталатной пленки с теплоотражающим покрытием, установленной в межстекольном пространстве. Даже при условии потери качественных показателей пленки за 8... 10 лет эксплуатации, тепловой экран легко заменяется на новый. Сопротивление теплопередаче таких окон 0,65 м2 оС/Вт. При замене внутреннего стекла по ГОСТ 111-90 деревянных окон с тройным остеклением (ГОСТ 16289-86) на стекло с теплозащитным покрытием и использовании конструкций с усиленным сечением профилей показатель сопротивления теплопередаче таких окон повышается до 0,65 м2 оС/Вт, а при дополнительной установке теплового экрана в спаренной части окон - до 0,85 м2-°С/Вт. Вполне возможно, что проблема климатических нагрузок России потребует разработку новой конструкции дерево - пластмассовых окон, где древесина, отделанная полимерными материалами, будет применяться для изготовления коробок, а пластмасса - для изготовления створок. Российские конструкции окон ближайшего будущего определяются в первую очередь растущими пропорционально ценам на энергоносители требованиями повышения сопротивления теплопередаче, что видно из табл. 3.2, рекомендованной Минстроем России (письмо № СП-232/13 от 17 апреля 1997 г.) в свете подготовки изменения СНиП П-3-79 «Строительная теплотехника» и начатой работы по пересмотру действующих стандартов на оконные блоки. Таблица требует определенных пояснений, которые следует учитывать как проектирующим организациям, так и изготовителям окон: - сопротивление теплопередаче профилей из ПВХ принято 0,60 м2-°С/Вт (трехкамерная конструкция профиля); - эмиссионная способность стекол и пленок с теплоотражающими покрытиями 0,1-0,2; - в тех случаях, когда межстекольное расстояние в стеклопакетах не приведено, имеются в виду базовые конструкции 4-14-4 (4-16-4) для однокамерных стеклопакетов и 4-6-4-6-4 для двухкамерных стеклопакетов; - под усиленными сечениями профилей деревянных окон следует понимать сечения, установленные для окон общественных зданий в ГОСТ 11214-86, ГОСТ 16289-86, ГОСТ 24699-81. Усиленные сечения ПВХ окон должны иметь профиль коробки шириной не менее 70 мм и профиль створки, позволяющий устанавливать стеклопакет толщиной до 36 мм. Специальные варианты усиленных сечений профилей следует предусматривать в технических условиях на новые конструкции окон, согласованных с Минстроем России. 91
Таблица 3.2 Рекомендации по применению окон и балконных дверей с различными значениями сопротивления теплопередаче (R0, м2 оС/Вт) для жилых и общественных зданий 5 св У! S ft? £ 8 Рекомендуемые конструкции деревянных и £ s 11 8 s 1 поливинилхлоридных (ПВХ) окон и о » еЗ & lie £■6 8 1 1 В Й балконных дверей Он £ с 3 и * 1 2 3 4 Деревянные ГОСТ 24700 и ПВХ окна с 0,38 До 0,38 однокамерными стеклопакетами (СПО) 2500 Деревянные спаренные по ГОСТ 11214 0,40 Деревянные раздельные по ГОСТ 11214 0,43 До 4000 Деревянные по ГОСТ 24700 и ПВХ окна с двухкамерными стеклопакетами (СПД) 0,50 0,50 Деревянные по ГОСТ 24700 и ПВХ окна с СПО и теплоотражающим покрытием внутреннего стекла (ТОП) 0,53 Деревянные с тройным остеклением по ГОСТ 16289 0,55 До 5000 Деревянные со стеклом и СПО по ГОСТ 24699 0,55 0,55 Деревянные по ГОСТ 24700 и ПВХ окна с СПД и ТОП 0,57 Деревянные по ГОСТ 24700 и ПВХ окна с СПО и ТОП, заполнение - аргон 0,60 Деревянные по ГОСТ 24700 и ПВХ окна с 0,65 До 6000 СПД и ТОП, межстекольное расстояние 12 и 8 мм, с усиленными сечениями профилей Деревянные спаренные по ГОСТ 11214 с 0,65 0,65 установкой теплового экрана между стекол Деревянные с тройным остеклением по ГОСТ 16289 с ТОП 0,65 Деревянные со стеклом и СПО с ТОП по ГОСТ 24699 0,65 92
Продолжение табл .32 1 2 3 4 Деревянные со стеклом и СПО с ТОП по ГОСТ 0,75 До 8000 0,75 24699, заполнение - аргон, с усиленным сечением профилей Деревянные со стеклом и СПД с ТОП по ГОСТ 24699, межстекольные расстояния 12 и 8 мм, аргон, с усиленным сечением профилей 0,75 Свыше 8000 0,85 Деревянные с тройным остеклением с ТОП по ГОСТ 16289 и установкой в спаренной части теплового экрана Деревянные со стеклом и СПО с ТОП по ГОСТ 24699, заполнение - криптон, с усиленным сечением профилей 0,85 1,00 Примечания: 1. До внесения изменений в ГОСТ 11214-86, ГОСТ 16289 - 86, ГОСТ 24699 - 81, ГОСТ 24700 - 81 рекомендуется по согласованию с Минстроем России проводить работы по модернизации конструктивных решений окон с учетом современного опыта их производства и применения. При этом в конструкциях окон с сопротивлением теплопередаче выше 0,4 м2 оС/Вт рекомендуется применять 2 ряда уплотнительных прокладок. 2. Сопротивление теплопередаче глухой части балконных дверей должно быть не менее чем в 1,5 раза выше сопротивления теплопередаче светопрозрачной части этих изделий. 3. Справочное значение R0 приведено для конструкций с отношением площади остекления к площади заполнения светового проема 0,7... 0,75. Приведенные в таблице конструктивные решения не исключают применения других вариантов конструкций окон. Тем не менее, возможность их применения должна быть подтверждена типовыми испытаниями на сопротивление теплопередаче в испытательном центре НИИ строительной физики и других центрах (лабораториях), аккредитованных в Системе сертификации ГОСТ-P в строительстве на право проведения таких испытаний. Следует, однако, подчеркнуть, что главным фактором для окон является их функция, материал же из которого они изготовлены, является вторичным фактором. Возникновение проблем вызывается, как правило, не самим материалом, а его неправильным применением, неудачной конструкцией окон или чрезмерными требованиями к его прочности или термическим свойствам. В научном отделении института оконной техники в Розенхайме разработана табл. 3.3, дающая представление о том, какие критерии играют или могут играть роль при оценке оконных переплетов (для оценки 93
применяется четырехбальная шкала). С помощью данной таблицы можно легко выбрать материал оконных и балконных переплетов для определенных условий их замены и эксплуатации. Таблица 3.3 Оценка материалов окон и балконных дверей х н X о я о X X о- Ё Алюми¬ ний 2 2 s и х у « 55 5 II е §■ 8 * 1 s g ё d> X У <D S X lo g X U ^ Материалы и их комбинации Древесина >5 § § 3 g 5 S g- X я и 5 8 и с I 2 £ ё 8 § S.& и О U с Комбинация древе¬ сины с алюминием s * £ Л >х X X S S 2 «2 Древесина из- нутри Л X 0> 53 1| я | 5 с о $ I 8 5 &§• X О О С Пласт¬ масса X 1 10 1. Внешний вид поверхности: 1.1 .Естествен¬ ный (фактура материала, характерность и т.д.) 1.2. Возможность окрашивания СП СП СП СП СП гг СП (N СП 2. Возможность разнообразия внешнего вида: 2.1. Величина (размеры) (N 94
Продолжение табл. 3 3 Г 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2.2.Форма, внешний вид (все криволи- СП СЧ СП СП СП СП сч нейные формы и СЧ Г-Н т.д.) 2.3.Членение (от- СП СП сч гибы, горбыльки и СП СП СП СП #41 т.д.) 04 гч 2.4.Вид профилей (N (N гг сч СП СП сч т—н 3.Стойкость против старения и воздей- '«Г rt* СП СП СП СП СП СП ствия климатичес- СП СП СЧ СП ких факторов 4. Плотность при- мыкания (воздухо¬ 'Т "Г гг "Т тГ тг проницаемость швов, стойкость к m прониканию воды) СЧ 5. Теплозащита Tf О СП СП 6. Конденсация о СЧ чт rf влаги СП СП СП "Т ПГ тГ rf TJ* 7.Изоляция звука СП СП СП СП СП СП СП СП СП 8.Стойкость к раз¬ СП (S| СП СП сч сч рушению 9.Возможность ус¬ тановки дополни¬ тельных устройств СП СП rf СП сч (вентиляторов, жа- _люзей и т.д.) 95
Продолжение табл. 3.3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 l(f Ю.Чистка го CO CM ro ro CM со со ro 11 Затраты на со¬ держание (перепле- CM CM ro со со со тов, включая уплот¬ нение и приборы) го ro CO 12.Ремонтопригод- ность: 12.1. Поверхности Tf- CM CM со со со го ro CO 12.2.Всего осталь¬ ного (устранение CM (4 CM CM повреждений, за¬ CO ГО со CO мена разрушенных элементов и т.д.) Условные обозначения (критерии оценки свойств): 0 - неудовлетворительно; 1 - пригодно; 2 - удовлетворительно; 3 - хорошо; 4 - очень хорошо. 3.3. Методы сокращения теплопотерь через оконные и балконные заполнения Сокращения теплопотерь через оконные заполнения зданий опорного жилищного фонда можно добиться заменой старых окон на новые или проведением мероприятий, направленных на доведение теплозащитных качеств окон до нормативных требований, действующих в настоящее время. Замена окон может быть полная или частичная, она зависит в основном от конструктивного решения оконного проема (с четвертью или без нее), состояния и конструкции оконной коробки, материала новых окон, проводимой теплозащиты стен и наличия жильцов в доме. В большинстве зданий опорного жилищного фонда установку оконных и балконных заполнений производили в стеновые проемы, имеющие четверть или без нее. Коробку устанавливали в проем и крепили гвоздями к деревянным пробкам в бетонных стенах или ершами, забиваемыми в швы кладки в каменных стенах. Защиту сопряжения коробки со стеной от инфильтрации холодного воздуха в каменных и бетонных стенах обеспечивали: верхняя и боковые четверти в проемах; уплотнение зазоров между коробкой и стеной конопаткой; специальные внутренние наличники или штукатурка откосов. В 96
стенах, не имеющих четверти, стык коробки со стеной защищали наружным наличником. Защита коробки от увлажнения и гниения в бетонных и каменных стенах достигалась выполнением ее из сухой антисептированной древесины и наружной оберткой по контуру гидроизоляционным материалом (чаще всего прокладочным рубероидом). Как уже указывалось, качество окон и срок их эксплуатации зависит от качества монтажа. При этом материал, из которого изготовлены окна и балконные двери существенного значения не имеет, а в большинстве случаев наибольшее влияние оказывают условия монтажа и квалифицированное и правильное его выполнение, в том числе учет практического опыта, собственных ошибок, извлеченных из неудачных примеров модернизации. При замене оконных и балконных заполнений необходимо сделать правильный выбор между полной и частичной заменой окон (рис. 3.1). Он производится на основе изучения всех возможных технологий монтажа. а) б) Рис.3.1. Частичная (а) и полная (б) замена окон с двойным раздельным переплетом на трехслойное: 1 - стена; 2 - оставляемая часть старой оконной коробки; 3 - внутренний наличник; 4 -внешний наличник; 5 - новая оконная коробка; 6 - удаляемая часть старой оконной коробки; 7 - герметик; 8 - конопатка; 9 - рубероид. Полная разборка старых окон является правильным решением в тех случаях, когда выполнение этой работы не представляет трудностей. Например, в случае, когда оконный проем не имеет четверти, а Дополнительная теплоизоляция стены устраивается с наружной стороны, разборка старых конструкций оконных и балконных заполнений снаружи является относительно простым делом. После того, как сняты внешние 97
декоративные элементы, а оконная коробка освобождена от крепления к проему и подоконнику, конструкция окна вынимается наружу. При этом не создается много грязи в квартире и больших неудобств для проживающих в ней людей. Технология работ по монтажу оконных и балконных заполнений в этом случае заключается в следующем, проемы освобождают от остатков цементного раствора; устанавливают и выравнивают оконные и балконные заполнения, которые по всем направлениям на 5 мм должен быть меньше старых коробок; в зависимости от конструкции и материала окон и балконных заполнений производят закрепления их в проемах; швы примыкания заполняют строительным герметиком, например «MAKROFLEX» (вспененный полиуретановый пластик,У расширяющийся при нанесении на поверхность); обрамление окна наличниками (рис. 3.1) с наружной стороны производят параллельно с работами по утеплению фасадов, а с внутренней - непосредственно после установки. При наличии четверти полная разборка рациональна, когда теплозащита стены производится с внутренней стороны, а работы ведутся с отселением жильцов. Это связано с тем, что при вынимании окон из проемов не происходит повреждения фасадов, но создаются большие неудобства для жильцов квартир. В связи с тем, что большинство зданий опорного жилищного фонда имеют четверти, а объемы работ, направленных на повышение теплозащитных качеств ограждающих конструкций, довольно значительны, то во многих случаях об отселении жильцов не может быть и речи. Поэтому, наиболее целесообразной является частичная разборка оконных и балконных заполнений. Замена окон рекомендуемым способом характерна тем, что отсутствуют сопутствующие работы, направленные на восстановление поврежденных участков стены, которые могут замедлять и удорожать модернизацию окон. Правда, установка в старые оконные коробки новых окон, специально изготовленных для этой цели, дает преимущество лишь тогда, когда эти рамы подрезаны насколько возможно, так как в противном случае очень большая ширина крайних элементов существенно искажает внешний вид окон. Подрезка старых оконных коробок требует определенного опыта, так как связана с применением ручных циркулярных пил и подрезания старых рам до самой стены в соответствии с проектом. Соответствующей квалификации требует не только подрезка, но и остальные рабочие операции. Например, старые оконные коробки в процессе выполнения работы могут рассыпаться. Поэтому, чтобы обеспечить их надежное крепление, приходится применять специальные дюбели, которые служат опорой нового окна. 98
При частичной замене окон особое внимание необходимо обратить на правильную герметизацию при уплотнении старых и новых элементов и возникающих при этом соединительных швов. Для этого после установки окна монтируют внутренний наличник, который должен закрыть следы монтажа и открытые швы, чтобы придать эстетический вид окну изнутри. С наружной стороны окно обрамляют наличником, который полностью закрывает старую оконную коробку, при этом окно сохраняет свой первоначальный внешний вид. Этот элемент выполняет, кроме того, особую задачу, состоящую в создании плотных примыканий, препятствующих воздействию климатических факторов. Работы по установке наружного наличника ведутся одновременно с утеплением стен, после установки слива. Однако бытует мнение, что при технологии, основанной на частичной замене оконных и балконных заполнений, получаемые конструкции будут иметь небольшой срок службы. Это обосновывают тем, что старое дерево поражено грибком, и поэтому очень скоро и новая часть дополнительного переплета будет повреждена. В [10] доказано, что это мнение неверно, так как наибольшее распространение имеет оконный грибок, который развивается в заболонной части древесины (прежде всего сосны) под влиянием постоянного увлажнения. Требуемое для развития грибка поступление влаги, составляющее 30... 40 %, можно исключить, благодаря правильному конструктивному решению и ведению работ, что одновременно исключает опасность дальнейшего поражения грибком старой древесины, а также новых рам. Полная замена старых окон не такое уж дешевое дело, поэтому в практике повышения их теплозащитных качеств существуют мероприятия, благодаря которым менее дорогим способом может быть достигнуто повышение изолирующей способности эксплуатируемых окон. К ним можно отнести установку дополнительных съемных переплетов, закрепляемых на существующих с помощью фиксаторов. При спаренных переплетах третий устанавливают со стороны помещения (рис. 3.2, а), а при раздельных (рис. 3.2, б) - в межстекол^ное пространство на внутреннем Переплете. Установка третьего переплета позволяет увеличить сопротивление теплопередаче (с раздельными переплетами) от 0,42 до 0,55 м2-°С/Вт и повысить температуру внутренней поверхности окна с 6 до 8,1 °С. Иногда в практике повышения теплозащитных качеств окон используют стеклопакеты, вставляемые вместо одинарного стекла (рис. 3.3) или Навешиваемые вместо внутренних створок. ,( 99
а) б) Рис. 3.2. Устройство дополнительных съемных переплетов в оконном блоке со спаренными переплетами (а) и раздельными (б): 1 - стена; 2 - оконная коробка; 3 - внутренний наличник; 4 - герметизирующая прокладка; 5 - дополнительный переплет; 6 - рубероид; 7 - герметик; 8 - конопатка. а) б) Рис. 3.3 Установка вместо одинарного стекла стеклопакета с помощью алюминиевого профиля (а) и удлиненного стекла (б): 1 - стена; 2 - оконная коробка; 3 - внутренний наличник; 4 - алюминиевый профиль стеклопакета; 5 - замазка; 6 - рубероид; 7 - герметик; 8 - конопатка; 9 - стеклопакет; 10 - упругая подкладка; 11 - специальный штапик. 100
Снижение теплопотерь через остекление и улучшение тепловой и световой обстановки можно обеспечивать также применением специальных стекол и светотехнических пленок (рис. 3.4). Установка пленочных теплоотражающих стекол разбивает межстекольное пространство на два воздушных зазора меньших размеров, но с суммарным термическим сопротивлением большим, чем сопротивление исходного межстекольного пространства. 3.4. Повышение теплозащиты окон наклеиванием на внутреннее стекло теплоотражающей пленки (а) и устройством шторы из пленочного теплоотражающего стекла (б): 1 - обычное силикатное стекло; 2 - наклеенная теплоотражающая пленка; 3 - штора из теплоотражающего пленочного стекла. При устройстве дополнительных мероприятий по повышению теплозащитных качеств окон необходимо учесть, что их конструктивные элементы в период эксплуатации получили определенную деформацию и разгерметизацию за счет воздействия воздушных (ветровых) напоров, температурных воздействий и периодических увлажнений деревянных элементов. Воздушные потокис постоянно изменяющимися углами атаки своими порывистыми ударами вызывают волновые изгибные колебания большеразмерного оконного стеклянного листа в самых разнообразных направлениях по всей его плоскости. Испытывая колебания, кромки стекла 101
передают отрывные усилия на полки фальцев и на штапики, расположенные с наружной стороны стекла. Поскольку фальцы служат стационарными упорами для стекла, а деревянные штапики являются податливыми элементами, то они испытывают отрывные усилия, и это ослабляет крепление штапиков, разрушает наружные слои замазки и разгерметизирует фальцы (рис. 3.5, а). Прочность соединения штапиков в фальцах наружных створок переплетов постепенно ослабевает, между ними и стеклом образуются сквозные щели и полости, через которые в помещения проникает холодный воздух, пыль, газы и дождевая вода. а) б) Рис. 3.5. Причины разгерметизации штапика (а) и крепление стекла штапиками в наружных переплетах окна при реконструкции (б). Например, при размерах окна 1,5 х 1,5 м общая длина щелей и неплотностей в результате их разгерметизации может составлять порядка 12 м. То есть инфильтрация холодного воздуха может происходить по всему периметру фальцев и по периметру окна через притворы наружных створок. В стандартных окнах размер горизонтальной полки фальца равен 15 мм, вертикальной - 7 мм, высота штапика, прижимающего с наружной стороны стекло, 10 мм. Штапики обычно устанавливают на 1. . .2 слоя замазки, и их кромки оказываются выше кромок калевки на переплетах не менее чем на 3...5 мм. Таким образом, дождевая вода, которая собирается и накапливается снаружи в промежутке между штапиком и стеклом на горизонтальных участках переплетов, всегда оказывается выше внутренней калевки, просачивается через щели в замазке и переливается в межстекольную полость окна. В неравнобоком профиле фальца наружных переплетов стандартных 102
окон происходит и более активный процесс ослабления и отрыва штапиков. Такой характер разгерметиации можно представить как действие элементарного отрезка рычага стекла на штапик, передающего на него ветровое отрывное усилие: чем меньше высота вертикальной полки фальца, тем больше отрывное усилие, и наоборот. В связи с этим в Брестском политехническом институте разработан метод герметизации окон при реконструкции, рис. 3.5, б. Суть этого способа заключается в установке дополнительного стандартного штапика на замазке или краске на калевках по внутреннему периметру переплетов. Дополнительный штапик увеличивает высоту полок фальцев и тем самым способствует значительному уменьшению отрывных ветровых усилий, передающихся от стекла на наружные штапики, а также обеспечивает герметизацию стекла в фальцах. Таким образом, можно констатировать, что все решения, стоимость реализации которых меньше или равна половине стоимости полной модернизации окна, позволяют значительно улучшить изолирующую способность окон. Вместе с тем следует также учитывать, что рентабельность конструкции зависит от срока ее службы, который для новых высококачественных окон принимается равным 50 годам. Для теплозащиты конструкций окон имеют значение так называемые временные теплозащитные устройства. Речь идет об эффективности жалюзей, ставней, раздвижных ставней и т.п. Эти элементы не только предохраняют конструкции окон от разрушения, но и существенно уменьшают теплоотдачу через окна в ночные часы, когда окнами не пользуются (табл. 3.4). Таблица 3.4 Потребность в энергии в зоне окон при наличии жалюзей и занавесей (в ночное время) и без них Без защиты Занавес в ночное время Жалюзи Жалюзи и занавес в ночное время 100 % 90% 65...75% 50... 70% 103
Глава 4. ОРГАНИЗАЦИОННО - ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ТЕПЛОЗАЩИТЫ СТЕНОВЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ Технология строительного производства состоит из двух аспектов - технического и организационного. Технический аспект включаетр себя: - технику производства строительной продукции с использованием новейших достижений научно-технического прогресса в строительных производственных процессах; - методы производства, как принципы реализации новейших достижений научно-технического прогресса при воздействии на объект производства производительных сил с использованием средств производства и информационных ресурсов. Организационный аспект объединяет принципы строительного или ремонтно-строительного производства, представляющие собой методы выражения связей между производительной продукцией и количественными значениями параметров, характеризующих объекты производства, средства производства, производительные силы и информационные ресурсы, а также достижения строительной науки применительно к материально-техническому аспекту производства продукции строительного или ремонтно-строительного производства. Технический и организационный аспекты материально-технического производства строительной продукции неотъемлемы друг от друга. Вопросы организации технологических процессов не могут рассматриваться только как результаты технических решений. Многолетняя практика строительства подтвердила необходимость совместного изучения и анализа технических и организационно-технологических решений. Принятие рациональных организационных решений оказывает большое влияние на параметры технологических процессов, и, наоборот, с повышением технологичности проектных решений возникают возможности применения более прогрессивных и эффективных форм и методов организации строительного и ремонтно-строительного производства. Любой технологический процесс, в результате которого получается готовая продукция, может быть реализован различными методами, различающимися между собой применяемыми материалами, механизмами, инструментами, технологическим оборудованием, качественным и количественным составом бригад и звеньев рабочих и др. Каждый из выше названых факторов в свою очередь характеризуется определенными техническими или технико-экономическими показателями. Поэтому в создании технического проекта здания или сооружения кроме архитекторов и 104
конструкторов должны активно участвовать и технологи, что особенно важно на стадии альтернативных решений при вариантном проектировании. Своевременная и высококвалифицированная оценка технологичности проектных решений при вариантном проектировании реконструкции зданий позволяет в процессе работы над проектно-сметной документацией осуществлять выбор рациональных вариантов из нескольких возможных, направив усилия разработчиков на доведение именно этих вариантов. 4.1. Технологичность проектов устройства дополнительной теплозащиты зданий Одним из важнейших критериев оценки проектов возведения и реконструкции зданий и сооружений является технологичность их реализации. До 60 % затрат на возведение зданий и сооружений зависит от технологичности проектных решений. Это утверждение в еще большей степени относится к реконструкции жилых зданий. Поэтому вполне объяснимо то внимание, которое ученые уделяли и уделяют вопросам технологичности проектов. Исследованию технологичности сборных железобетонных конструкций и технологичности возведения промышленных зданий и сооружений посвящены фундаментальные труды С.С. Атаева [19], С.Н. Булгакова [3], А.А. Гусакова [4, 5], Б.В. Прыкина, В.К. Черненко, Т.Н. Цая, Р.Б. Тяна, Е.П. Уварова. Проблемы выбора технологичных решений при строительстве гражданских зданий подробно рассмотрены в работах Ю.Б.Монфреда, С.В. Николаева, Е.Д. Белоусова. Вопросам повышения технологичности и выбора рациональных вариантов организационно-технологических решений при выполнении отдельных технологических процессов возведения различных типов зданий и сооружений, их реконструкции посвящены работы Б.А. Крылова, А.А. Афанасьева [18], Л И. Абрамова, А.К. Шрейбера [25], К. А. Шрейбера [26] и ряда других авторов. Технологичность проектов представляет собой совокупность технических свойств объемно-планировочных и конструктивных решений строительных объектов, характеризующих их соответствие требованиям строительного производства и эксплуатации, является основой комплексной характеристикой технического уровня и совершенства проектов, предопределяющей на стадии проектирования объектов организационно- технологическую надежность строительного производства [26]. Несмотря на большое количество исследований, выполненных в области технологичности проектных решений зданий и сооружений, на практике, в настоящее время, вариантная проработка проектов почти не применяется. Это 105
связано, во-первых, с низкой стоимостью проектирования, несмотря на то, что в последнее время объекты проектирования значительно усложнились и в несколько раз возрос объем капитальных вложений. В то же время немногие примеры вариантного проектирования и более глубокой творческой проработки проектов убедительно показывает, что получаемый в результате этого эффект во много раз превышает затраты на проектирование. Изучение зарубежного опыта показало, что важным направлением повышения качества проектных решений является вариантная системотехническая проработка технико-экономических обоснований. Это позволяет сократить стадийность разработок и сроки проектирования. В США вопросам выбора основных решений ранней стадии проектирования, оценки стоимости проектирования и строительства придается первостепенное значение, и полученные решения закладываются в основу дальнейшей работы. При этом затраты на обоснование решений составляют примерно 15...20 % обычных затрат на проектирование. Обоснованность принятых решений позволяет совмещать проектирование и строительство. Недостаточное выделение средств на технико-экономические обоснования и вариантное проектирование в отечественной практике существенно снижают качество проектов. Проектными организациями допускаются значительные недоработки в части индустриализации проектных решений, повышения уровня сборности основных конструктивных элементов, сокращения типоразмеров конструкций, затрат ручного труда в строительстве. Особенно это сказывается на отделочных работах, реконструкции и в том числе устройстве дополнительной теплозащиты здания. Ошибки так же допускаются при определении сметной стоимости строительства объектов. Более половины проектов, рассматриваемых ежегодно в порядке выборочного контроля, не имеют расчетов сметной стоимости в полном объеме [5]. Общая сметная стоимость строительства рассматриваемых ежегодно проектов снижается. С другой стороны, каждый год происходит непредвиденное увеличение сметной стоимости уже строящихся объектов, что уменьшает надежность не только планирования материально- технического обеспечения, но и экономических оценок проектов, поскольку все экономические показатели проектов основаны на сметной стоимости. Во-вторых, отсутствуют научно обоснованные методы формирования и обоснования необходимого и достаточного состава показателей оценки технологичности, методологическое единство в подходах к ее оценке и даже в самом определении технологичности проектных решений. В технической литературе и в научных трудах встречается около 400 разнородных показателей оценки технологичности: повторяемость конструкций, 106
укрупненность, сборность, весовое единообразие, трудоемкость стыкования, общий показатель строительной типизации, коэффициент неравенства количественных параметров объемно-планировочных решений, разновысотность зданий, размеры рабочих зон, коэффициент концентрации и расчленения конструкций, степень серийности элементов, весовая разновидность конструкций, коэффициент ожидания, степень заводской готовности конструкций, показатель однотипности вида, коэффициент равновестности элементов, удельный расход сырьевых и энергетических ресурсов, приведенные затраты и т.д. Среди показателей оценки технологичности проектных решений встречаются технические, экономические, технико-экономические, относительные и абсолютные, дифференцированные и комплексные, количественные и качественные. Большинство исследователей считают необходимым оценивать технологичность проектных решений по комплексным показателям (технологичность изготовления материалов, изделий, конструкций; технологичность возведения зданий и сооружений; технологичность эксплуатаций зданий и сооружений), получая такие показатели путем свертки дифференциальных показателей. Нельзя не согласится с мнением Шрейбера К.А. [26] в том что, такой подход к формированию комплексного показателя оценки технологичности представляется правомерным лишь при прогнозировании эффективности проектных решений на государственном уровне. При оценке технологичности проектных решений, принимаемых в индивидуальных проектах разового применения (а устройство дополнительной теплозащиты зданий в силу разнотипности по своим архитектурно-конструктивным решениям и техническому состоянию осуществляется практически всегда по индивидуальным проектам), целесообразно ставить и решать задачу через совершенствование производственно-хозяйственной и финансово-экономической деятельности подрядных организаций за счет повышения качества проектно-сметной документации. Поэтому, при многокритериальной оценке проектов реконструкции жилых зданий без большого ущерба для репрезентативности результатов можно пренебречь показателями технологичности в сопряженных с ремонтно-строительным производством отраслях. Этот аспект технологичности может и должен быть рассмотрен в тех случаях, когда проектные решения предусматривают использование принципиально новых материалов, изделий, требующее значительных материальных затрат на перестройку промышленно-производственной базы строительных или ремонтно-строительных организаций. Во всех остальных случаях учет технологичности изготовления (заводской технологичности) приведет к 107
непомерному усложнению расчетов, значительно затруднит выделение дифференцированного показателя оценки технологичности устройства дополнительной теплозащиты зданий и сооружений (строительной технологичности). Технологичность эксплуатации зданий и сооружений после завершения их возведения или реконструкции является важной подсистемой комплексного показателя оценки технологичности проектных решений, определяя наряду с комфортабельностью потребительские свойства построенных или реконструированных зданий в течение всего срока их эксплуатации. Эксплуатационная технологичность определяется ремонтноспособностью и ремонтопригодностью конструктивных элементов, систем и зданий в целом, возможностью комплексной механизации, автоматизации и диспетчеризации технического обслуживания, максимально достижимой равнопрочностью и долговечностью отдельных элементов и систем, составляющих здание. Однако отсутствие, каких бы то ни было методик определения целевой функции, соответствующей подсистеме эксплуатационной технологичности проектов строительства и реконструкции жилых зданий, не дает формировать комплексный показатель оценки решений с учетом эксплуатационной технологичности, которая частично учитывается при технико-экономической оценке проектов. Учитывая вышеизложенное, предлагается в рамках многокритериальной оценки проектов устройства дополнительной теплозащиты жилых зданий использовать критерий оценки технологичности собственно проведения теплозащитных мероприятий, названный строительной технологичностью. На основании всестороннего анализа многочисленных показателей оценки технологичности проектных решений, используемых в теории и практике нового строительства, предлагается технологичность проектов устройства дополнительной теплозащиты стен жилых зданий (строительную технологичность) оценивать по удельной трудоемкости осуществления теплозащиты, т. е. суммарной трудоемкости реализации проекта, отнесенной к 1 м2 площади наружных стен здания, получаемой в результате осуществления проекта. Строительную технологичность подразделяют на проектную и построечную. Под проектной технологичностью понимают ту часть трудозатрат на теплозащиту стен здания, которая непосредственно определяется техническими решениями, принимаемыми в процессе проектирования, и может с изменением того или иного решения уменьшаться или увеличиваться. Построечная технологичность определяется уровнем организации труда и организации производства в подрядных подразделениях, осуществляющих 108
теплозащиту. Повышение построечной технологичности (т. е. снижение удельной трудоемкости устройства теплозащиты) целиком и полностью является прерогативой подрядных организаций и достигается осуществлением комплекса организационно-технологических мероприятий, среди которых можно выделить следующие основные направления: - повышение уровня комплексной механизации ремонтно-строительных работ; - совершенствование организационно-технологической подготовки ремонтно-строительного производства; совершенствование управления ремонтно-строительным производством; - внедрение научно-технического прогресса в ремонтно-строительное производство. Понятие комплексной механизации включает в себя обеспеченность машинами и механизмами, ручным механизированным инструментом, ручным немеханизированным инструментом и приспособлениями. Следует отметить, что уровень комплексной механизации ремонтно- строительного производства в настоящее время крайне низок даже в сравнении со строительным производством. Данные уровни комплексной механизации ремонтно-строительного производства (по видам работ) приведены в табл.4.1. Таблица 4.1 Уровни комплексной механизации Работы Уровень комплексной механизации, % Земляные 88 Монтажные 91 Штукатурные 40 Малярные 47 Погрузочно-разгрузочные 78 Подъемно-транспортные 92 Такое положение объясняется целым рядом объективных и субъективных причин, в числе которых нетехнологичные проектные и организационно-технологические решения, препятствующие широкому использованию машин и механизмов при ремонте и реконструкции зданий; низкая механовооруженность ремонтно-строительного производства, обусловленная в первую очередь отсутствием необходимого количества и номенклатуры машин, механизмов и средств малой механизации, предназначенных специально для выполнения малообъемных работ в стесненных условиях, характерных для ремонтно-строительного производства 109
(в настоящее время механовооруженность ремонтно-строительных организаций в 2...3 раза ниже аналогичного показателя в капитальном строительстве); недостаточная оснащенность ручным немеханизированным инструментом и приспособлениями, их низкое качество. Внедрение научно-технического прогресса в ремонтно-строительное производство в большой степени обуславливается прогрессивностью и новизной технических решений, принимаемых в процессе проектирования, поэтому данному вопросу надлежит уделять самое пристальное внимание особенно при вариантном проектировании, дающем возможность сопоставления новых проектных решений с традиционными, содержащимися в типовых проектах, в проектах-аналогах, альтернативных вариантах проектных решений. Повышение проектной технологичности достигается в процессе вариантного проектирования путем выбора из нескольких вариантов такого, удельная трудоемкость реализации которого будет наименьшей. Повышение проектной технологичности и, как следствие, строительной технологичности, достижимо только в условиях вариантного проектирования реконструкции жилых зданий. 4.2. Основные этапы проектирования дополнительной теплозащиты Технология проектирования реконструкции, в том числе и дополнительной теплозащиты жилых домов, существенно отличается от проектирования новых зданий. Основное отличие заключается в необходимости проведения тщательного обследования конструкций, элементов и систем зданий, изучения градостроительных, технических и технологических условий осуществления реконструкции или дополнительной теплозащиты, поскольку именно они зачастую определяют выбор технических решений. Так при необходимости проведения теплозащиты стен жилого здания без отселения жильцов целесообразней располагать теплоизоляционный материал с наружной стороны здания, но в случае, если фасад дома представляет какую-то архитектурную или историческую ценность, очевидно, что необходимо устраивать внутреннюю теплозащиту. В связи с тем, что под термином «реконструкция» понимают помимо комплекса ремонтно-строительных работ, связанных с переустройством здания, сооружения или всего объекта, еще разборку отдельных частей сооружения и строительства новых, то устройство дополнительной теплозащиты стеновых ограждающих конструкций в полной мере можно отнести к реконструкционным работам. Общие принципы проектирования утепления стен жилых зданий, совпадают с позициями проектирования реконструкции, которые широко освещались в научной литературе [15, 16, 17, 110
26], рис.4.1. Но, несмотря на общность принципов проектирования, утепление стен требует более подробного рассмотрения. Результаты сплошного обследования жилищного фонда Утверждение проектно-сметной документации Разработка проекта реконструкции. Согласование проекта Повторное обследование зданий после отселения жильцов Рис.4.1. Принципиальная схема проектирования реконструкции жилых зданий. 111
На наш взгляд, проектирование устройства дополнительной теплозащиты жилых зданий должно состоять из четырех основных этапов, а в работе над проектом следует широко использовать компьютерное обеспечение, ведь только оно позволяет качественно провести вариантную проработку. Первый этап - проектирования начинается с того момента, когда в проектную организацию (фирму) обращается заказчик (или его ответственный представитель), который имеет определенное здание, обладает ограниченной суммой денег и хочет провести определенный объем работ, необходимый на его взгляд для повышения теплозащитных качеств здания. Необходимо отметить, что данные факторы должны учитываться на всех этапах проектирования и обязательно входить в задание на проектирование. Первый этап проектирования начинается с момента первоначального разговора с заказчиком, в котором проектная организация получает заказ и договаривается о встрече с ним на объекте. На выездном совещании, в котором принимают участие ответственные представители заказчика и проектной организации, определяют предполагаемый характер и ориентировочные объемы предстоящих мероприятий по теплозащите. Протокол совещания является основой для подготовки проектной организацией строительного паспорта и проведения предпроектных изысканий. На втором этапе проектирования анализируются принципиально возможные способы повышения дополнительной теплозащиты, из которых делается выборка вариантов, удовлетворяющих начальные желания заказчика и целесообразные на взгляд проектной организации, которые затем представляются на рассмотрение вновь проводимого выездного совещания. В практике устройства дополнительной теплозащиты иногда встречаются случаи, что наиболее полноценный вариант дополнительной теплозащиты с точки зрения архитектуры, технологии возведения и эксплуатации не нравится заказчику, так как он по началу не так представлял (в большинстве случаев чисто внешне) результат утепления здания. В этом случае в задачу сотрудников проектной организации входит объяснить заказчику достоинства и недостатки того или иного варианта не только в общих чертах, но и с подтверждением примерами и цифрами. Иногда лучшим может быть вариант, стоимость которого намного выше суммы, которой располагает заказчик. Тогда можно предусмотреть поэтапное повышение теплозащитных качеств здания, начиная с более эффективного, с точки зрения теплозащиты и финансовой возможности заказчика, а к реализации следующего этапа приступать после того, как он наберет определенную сумму. 112
Обсуждения вариантов на выездном совещании и принятие на нем соответствующих решений позволяют выявить дальнейшее направление проектирования, очередность проведения работ и их объем. Например: теплозащита должна располагаться с наружной стороны стены и защищаться от атмосферных воздействий облицовочными панелями из архитектурного бетона; необходимо произвести частичную замену оконных заполнений; для сокращения теплопотерь через балконные заполнения произвести остекление балконов. Такое уточнение задания позволяет составить программу обследования определенных частей утепляемого здания, которая в общем виде состоит из: натурного освидетельствования конструкций (общий осмотр конструкций, обмеры элементов и узлов, установление геометрической схемы путем геодезической съемки положений конструкций, выявление дефектов и повреждений визуальным осмотром и с помощью инструментов и приборов); - установления характера и величины действующих нагрузок и воздействий (уточнение, а в случае отсутствия, и установление технологических нагрузок, определение атмосферных нагрузок, выявление характера и степени агрессивности воздействий на конструкции среды помещений, а также природно-климатических факторов); - оценки физико-механических характеристик материалов и конструкций (выявление на основе проектной и исполнительской документации характеристик материала, определение механических характеристик материалов неразрушающими методами, отбор, в случае необходимости, образцов из обследуемых конструкций и испытание их в лабораторных условиях); - установления фактической расчетной схемы (выявление на основе проектной документации принятой для проектировании расчетной схемы, установление реальной работы конструкций, составление фактической расчегной схемы); - выполнения поверочных расчетов (определение усилий в обследуемых элементах, сопоставление полученных расчетных усилий в конструкциях с их фактической несущей способностью); - анализа результатов обследования и составление технического заключения (общий анализ результатов обследования, формулирование выводов). Полноценное и быстрое проектирование на втором этапе можно производить только с применением электронно-вычислительных машин (ЭВМ). Но в связи с тем, что сама ЭВМ без соответствующего программного обеспечения, как выражаются программисты, «куча железа», для решения проектных задач данного класса необходимы соответствующие программы. Их основу должны составлять базы данных: результатов обследования ИЗ
жилищного фонда; реализованных проектов утепления; используемых строительных материалов; организационно-технологических методов устройства; технических и квалификационных возможностей существующих подрядных организаций, проводящих ремонтно-строительные работы. Для качественной работы программного обеспечения базы данных должны периодически обновляться. Для этого целесообразно использовать возможности сети Internet. Механизм обновления должен работать легко, так как в обновлении, по сути дела, будут заинтересованы привлекаемые предприятия по изготовлению строительных материалов, фирмы, разрабатывающие новые технологии (в большинстве случаев, кто производит строительные материалы, тот и разрабатывает новые технологии их применения) и производители строительно-монтажных работ. Заинтересованность их заключается в том, что проектная организация, занимающаяся проектированием дополнительной теплозащиты жилых зданий, помогает увеличивать им число заказчиков. В связи с тем, что на выбор оптимального варианта устройства дополнительной теплозащиты жилого здания оказывают влияние всевозможные разнотипные факторы, на наш взгляд, данную проблему необходимо решать с привлечением научно-технической дисциплины, называемой системотехникой. Она охватывает комплексно и во взаимосвязи стыковые вопросы проектирования, создания, функционирования и развития строительных систем, т.е. систем сформулированных для достижения определенного результата в строительстве. Системотехника появилась в связи с быстрым усложнением инженерной деятельности в последние десятилетия. Проведенные исследования и экспериментальные разработки позволяют рекомендовать в качестве методологических основ системотехники следующие наиболее концептуально-методологические принципы: функционально-системный, вероятностно-статистический, имитационно- моделирующий, интерактивно-графический, инженерно-психологический, инженерно-экономический. Подробно с этими принципами можно познакомиться в [4, 5]. В связи со спецификой проводимых мероприятий, в нашем случае для проектирования можно предложить интерактивно¬ графический принцип, описание которого приводится в п.4.2.1. Третий этап проектирования состоит из вариантной проработки конструктивных решений, возможных способов ведения работ (с учетом возможностей ремонтно-строительных организаций), использования различных материалов. На основании этого готовиться пакет проектно¬ сметной документации, который рассматривают на заседании технического совета проектной организации, после чего генеральный проектировщик выполняет необходимые согласования и передает его заказчику. 114
В результате разработки новых проёктных решений положительный эффект может быть достигнут только при рациональном и эффективном использовании всех видов ресурсов на всех стадиях строительного или ремонтно-строительного производства. Поэтому уже при разработке проектных решений необходимо уделять максимальное внимание комплексной оценке решений с учетом их технологичности, иными словами, обоснованию и выбору наиболее прогрессивных и эффективных методов производства работ, обеспечивающих снижение затрат по сравнению с другими вариантами решений. При таком подходе эффективность любого варианта принимаемого решения сопоставляется с эффективностью аналогичных по своему функциональному назначению технических решений, являющихся наиболее прогрессивными из числа ранее разработанных или полученных в результате проработки нескольких вариантов в процессе вариантного проектирования. В связи с тем, что при вариантной проработке решений дополнительной теплозащиты достаточно сложно учесть все оценочные показатели, влияющие на эффективность принимаемого решения, в п. 4.2.2 приводится методика, рекомендуемая К.А. Шрейбером в [26] для решения оптимизационных задач при реконструкции зданий. К четвертому этапу проектирования можно отнести осуществление авторского надзора и участие в комиссии по приемке законченных этапов утепления и всей теплозащиты здания в целом. Необходимо отметить еще раз то, что в данном пособии рассматриваются вопросы, связанные только с дополнительной теплозащитой стеновых ограждающих конструкций, но на практике полноценную экономию энергетических ресурсов, идущих на отопление здания, можно добиться только в комплексе с мероприятиями по сокращению потерь тепла через полы первого и потолок последнего этажа, заменой или модернизацией инженерного оборудования (отопления и вентиляции). 4.2.1. Интерактивно-графическое проектирование Усложнение организации и управления современным строительным производством порождает трудности построения и оптимизации моделей сложных систем, создания нормативной базы, учета многовариантности технологий, различных критериев и ограничений. к В настоящее время от 50 до 70% затрат на автоматизированные системы в строительстве (АСС) связаны с подготовкой исходной информации. При этом эффективность АСС в целом зависит во многом от качества исходной и выдаваемой руководству для принятия решения информации, ее своевременности, точности, адекватности, объективности, надежности, 115
экономичности, необходимости, достаточности, избыточности, соответствия тому или иному стилю и уровню руководства и т.д. Экономико-математическое моделирование и применение современных технологических средств обработки информации (ЭВМ, устройств накопления, регистрации, отображения и др.) внесли принципиальные изменения в методологию планово-производственной и проектно- конструкторской деятельности в строительстве. Хотя разработанные многочисленные математические модели сложных строительных систем отражают с той или иной степенью адекватности динамизм и вероятностный характер процессов, их технологическую и организационную взаимоувязку во времени и пространстве, при создании АСС не достигается полная формализация задач организации управления строительством. Во многих случаях такая формализация является в принципе невозможной либо нецелесообразной из-за больших затрат машинного времени, отсутствия четких критериев, многокритериальное™ задач и др. Не все факторы, характеризующие ход производства, могут быть учтены при построении математических моделей. Пройденный в последние десятилетия тернистый путь применения ЭВМ и создания автоматизированных систем в строительстве показал, что простые АСС существенно искажают реальные параметры производства, а сложные - громоздки, дороги, не учитывают в системе в полной мере человека. Поэтому к АСС возникают требования учета большого числа факторов и ограничений, минимизации объема исходной информации и трудозатрат на ее подготовку и ввод в ЭВМ, использования практического опыта человека, непосредственного участия в системе руководителей производства без посредников (математиков, программистов). Таким требованиям удовлетворяют получающие в последнее время широкое применение интерактивные (диалоговые) системы общения человека и ЭВМ. Взаимодействием человека и машины в реальном масштабе времени обеспечивается непрерывный диалог между ними и совместное "конструирование” решений, как до начала производственной деятельности, так и в ее ходе. В диалоге с ЭВМ человек меняет свои решения до тех пор, пока не получит желаемые результаты. Такой режим взаимодействия человека с ЭВМ называют интерактивным, а основанные на этом режиме системы управления, планирования, проектирования - интерактивными системами, а при использовании на входе и выходе графической информации - интерактивно-графическими системами. Интерактивные системы позволяют эффективно решать многие трудно формализуемые задачи. Формальные компоненты передаются на ЭВМ, а неформальные остаются прерогативой человека и легко корректируют и дополняют формальные компоненты через диалоговый режим 116
взаимодействия человека с ЭВМ, осуществляемого по ходу решения задачи. Появляется возможность отказаться от традиционной точной процедуры оптимизации и перейти на приближенную оптимизацию на основе модельного эксперимента путем постановки вопросов типа "что, если...?". Интерактивно-графические методы незаменимы на ранних стадиях проектирования, когда еще нет достаточной информации для оптимизационных методов и процедур, а в то же время предопределяется по оценкам специалистов более 70 % стоимости всего проекта, и допущенные при этом ошибки на последующих стадиях практически не устранимы. В режиме активного диалога удается соединить огромные формально¬ логические и информационные возможности ЭВМ с такими неформальными "человеческими" способами решения задач, как личный опыт, интуиция, оценка ситуации в целом. Значительно возрастают в этой связи возможности имитационного моделирования, так как поиск нужного варианта можно осуществлять не путем статистических испытаний, а путем постановки перед моделью серии вопросов. Как известно, графическое представление информации обеспечивает компактность и высокую информативность документов. В частности, информативность и скорость восприятия графической информации человеком значительно выше текстовой. Замена текстовой информации графической не ускоряет ее восприятие,, но улучшает ее запоминание, оценку и контроль решения. Опыт проектирования различных графиков и мнемосхем позволяет сформулировать для их компоновки ряд общих принципов (лаконичности, унификации, акцента на смысловых элементах и др.), учет которых необходим при оргтехническом обеспечении документирования. Используемый программистами для описания инженерных постановок и решения задач формальный язык машинных алгоритмов отдаляет постановщика-инженера от хода и результата решения задач. Однако уже в ближайшем будущем всем, кто будет работать с ЭВМ, не потребуются знания языков программирования. Владея лишь клавиатурой пишущей машинки, специалист сможет на языке своей науки задавать вопросы машине и на том же языке получать ответы. Это, разумеется, не значит, что потребность в программистах вообще отпадет. Напротив, возрастание роли информационных ресурсов, как «совокупности научных и практических знаний в строительстве и других областях, превращает программное обеспечение ЭВМ в новую, наиболее (Динамичную отрасль в экономике развитых стран. Число фирм, (Представляющих услуги в этой области в США, Великобритании и Японии, уже достигает около 10 тыс., а дефицит программистов, к 1990 г. только в (США увеличился до 1 млн. чел. Отставание программного обеспечения 117
превратилось в тормоз на пути дальнейшей компьютеризации хозяйства ведущих капиталистических стран. В этой связи ведутся активные поиски эффективной технологии создания средств программного обеспечения, разрабатывается модульное программирование, языки более высоких уровней. Как известно, уже сейчас насчитывается более 2 тыс. языков программирования, созданных за 40 лет развития. Число естественных языков, созданных людьми за всю историю их развития, также близко к 2 тыс., что, как известно, создает колоссальные языковые барьеры в общении между людьми. С большой уверенностью можно надеяться, что уже в недалеком будущем инженеры-пользователи, в частности инженеры-строители, смогут расстаться с программистами как с обязательными свидетелями интимных творческих процессов, возникающих в системе человек - ЭВМ. Эти процессы будут протекать на языке своей науки, на графическом языке и даже на индивидуальном языке самого специалиста. Отсюда нам надлежит сделать два важных методологических вывода. Во-первых, язык своей науки в условиях компьютеризации претерпевает существенное изменение. Без учета этого мы можем в скором времени оказаться перед новым языковым барьером между докомпьютерной и современной науками. Во-вторых, мы должны учить инженеров-пользователей не умению программировать, а умению пользоваться программными комплексами. Это более реальная и нужная задача. Поскольку человек при мышлении оперирует не текстами и не отдельными словами, а образами, понятиями и системами взаимодействий между понятиями, языком программных комплексов должны стать структуры информационных взаимодействий, подобные структурным формулам соединений в химии. Использование интерактивно-графических систем позволит человеку при выработке управленческих решений вести "разговор" с ЭВМ на естественном (для мозга) языке информационных структур, компактных структур-образов, подобно тому, как инженеры-электронщики "думают" на языке образов интегральных печатных схем. Возможности интерактивной техники в корне меняют общепринятую до сих пор методику решения задач управления. Творческое начало, вносимое человеком, помноженное на способность ЭВМ быстро и безошибочно обрабатывать огромное количество информации, выдавать ее в компактной графической форме, является главным преимуществом подобных систем. Оперативный обмен графической информацией значительно увеличивает активность человека при решении неформализованных частей задачи, что существенно повышает эффективность работы и человека, и машины. 118
Применение интерактивно-графического принципа при создании АСС даже на основе еще недостаточно совершенных технических средств дает очевидные преимущества: - позволяет отказаться от формализации определенного класса задач и резко расширить круг проблем, решаемых с помощью ЭВМ; - использует способности человека принимать эвристические решения и повышает эффективность и качество решений; - резко уменьшает затраты на разработку математического обеспечения, поскольку ЭВМ передаются легко формализуемые рутинные задачи; - ускоряет принятие решений в связи с быстрым обнаружением заведомо неверных путей их поиска; - обеспечивает визуальный контроль за ходом решения задачи и надежность (достоверность) результатов. 4.2.2. Вариантное проектирование теплозащиты жилых зданий Из-за большого разнообразия жилых зданий, подвергающихся теплозащитным мероприятиям, отсутствия развитой нормативной базы, достаточных временных навыков, а также четко выраженной технической политики в данной области в масштабах страны, кардинальное улучшение проектирования может быть достигнуто только путем широкого внедрения вариантного проектирования с разработкой научно обоснованных принципов комплексной системной оценки технических и организационно¬ технологических решений на всех этапах проектирования, подготовки и осуществления теплозащиты. Важнейшим принципом оценки проектных решений являются комплексный подход к анализу оценочных показателей и системный подход к выбору рациональных решений. Комплексный подход предполагает учет в процессе оценки всей совокупности оценочных показателей, значимо влияющих на эффективность принимаемых решений. Системный подход к выбору рациональных решений дает возможность на всех стадиях ремонтно- строительного производства принимать решения, наиболее полно соответствующие целям, стоящим перед создаваемыми системами (в рассматриваемом случае - здание или комплекс зданий, подвергающихся теплозащите). Для выбора рациональных решений необходимо создание системы альтернатив, каждая из которых характеризуется конечным множеством оценочных показателей, достаточно полно описывающих свойства сравниваемых альтернатив. Выбор наилучшей альтернативы в этой ситуации может осуществляться двумя методами: 1) с учетом значений всех оценочных показателей, характеризующих сравниваемые альтернативы; 2) по 119
специальному признаку - критерию, сформированному на основе совокупности значений оценочных показателей. В каждой конкретной ситуации правомерность принимаемого метода выбора наилучших альтернатив должна быть строго обоснована. Существующий математический аппарат, рекомендуемый для отыскания оптимальных решений, базируется на оценке качества принимаемого решения на основе одного скалярного критерия. Иными словами альтернатива а оценивается скалярным критерием х{а\ причем решение я0, оптимальное из множества возможных решений, выбирают с условием х(а0) > х(а) для всех а € А. Такой принцип оценки и выбора оптимальных решений получил название скалярного или однокритериального. При оценке проектов реконструкции жилых зданий применение скалярного принципа правомерно в том случае, когда для ситуации, в которой осуществляется принятия решения, может быть обоснован очевидный приоритет одного из признаков, характеризующих оцениваемую систему (например, трудоемкость ремонтно-строительных работ при теплозащите зданий в условиях острого дефицита людских ресурсов). В этом случае может быть выбран наилучший вариант по критерию трудоемкости осуществления проекта теплозащиты. При этом значения остальных оценочных показателей могут быть весьма далеки от оптимальных. Наиболее объективным является метод выбора наилучшей альтернативы с учетом значений конечного множества оценочных показателей, характеризующих сравниваемые альтернативы. В основе этого метода лежит выбор варианта решения (альтернативы) по векторному критерию х = (хи х2, ..., хп), где хь х2, ..., хп - оценочные показатели. Реализация основных этапов многофакторного моделирования должна базироваться на соблюдении определенных требований к последовательности решения локальных задач, являющихся составными частями задачи комплексной оценки проектно-сметной документации. Модель, соответствующая локальной задаче выбора рациональных конструктивных решений с учетом архитектурных требований, может быть представлена в виде функции kla=f(ka ь ка2, kaj, кап\ / = 1,. , Ш\ j= 1,..., Л, где kQj , kfa - показатели, характеризующие то или иное архитектурное или конструктивное решение. Поскольку не только архитектурное решение определяет выбор соответствующих конструктивных решений, но и возможность практической реализации конструктивных решений ограничивает принятие архитектурных решений, правомерно использование для оценки модели, отображающей как 120
прямые, так и обратные связи между архитектурными и конструктивными решениями: kfg= % (каь ка2, ..., kaJt ..., кап), / = 1,..., m;j = 1,...,/?, kaj — ^j (, , kk21 ■ • • » kty, ..., kfa), i — 1,..., /??, j — 1 Экономические последствия принимаемых архитектурных и конструктивных решений могут быть описаны и оценены моделью: кЕ~fs{ка\у ка2, ...» kaj, ...» кап, , к^, ..., ..., к^), /'= 1,..., да; £ = 1,..., а Аналогичный вид будет иметь модель для оценки технологичности проектных решений: kt=ft{kauka2, ..., кф ..., кап, hh .... fe,); /= 1,...,/??; j = 1,...,/?; / = 1,...,/?. Вышеприведенные модели являются основой для формирования конечного множества вариантов (альтернатив) проектных решений, из которых затем производят выбор наиболее рационального решения (наилучшей альтернативы) в последовательности, изображенной на рис. 4.2. Не представляет труда выбор наилучшей альтернативы по одному показателю. Задача выбора наилучшей альтернативы по конечному множеству оценочных показателей, многие из которых бывают часто трудносопоставимыми, значительно более сложна и трудоемка. Для ее решения оцениваемые альтернативы {а,} е Ai (/ = 1,..., т), а также результат их реализации {дг/у}, (/ = 1,..., т\ j = 1,..., п) целесообразно представить в матричной форме. Если m оценивают по п показателей, то матрица результатов будет иметь такой вид Альтер- Номер оценочных показателей натива 1 2 п <*\ *12 *1п ат *ml *>я2 *яш Каждый результат представляет собой множество исследований (реализации соответствующей альтернативы. Использование матрицы ^результатов для выбора наилучшей альтернативы возможно лишь в том .случае, когда одна из альтернатив превосходит все остальные, отобранные }для сравнения, по всем оценочным показателям, что на практике бывает крайне редко. Обычно приходится иметь дело не только с различными, но и с разнокачественными результатами, которым необходимо дать единую оценку, 121
и на основании этой оценки производить выбор наилучшего варианта (альтернативы). Для этого применяют вектор оценок [а;], получаемый путем сопоставления каждого результата с безразмерной оценкой х^ [а,] = [*а>*/2> .... Ху, xin ]; / = 1 j=l,...,n. Безразмерные величины xtj представляют собой полезный эффект (величину полезности) /-той альтернативы поу-му показателю. По аналогии с матрицей результатов составляется матрица оценок, с помощью которой производят сравнение рассматриваемых альтернатив путем сопоставления соответствующих векторов оценок. Альтер- Номер оценочных показателей натива 1 2 п а\ X 12 *1* а2 *21 * 22* *2« X т\ X m2 у л тп Для упрощения процедуры сравнения альтернатив конечное множество оценочных показателей представляют в виде трех подмножеств. К первому подмножеству относят показатели, при соответствии любому из которых альтернатива отклоняется (подмножество показателей-требований Xх). Ко второму подмножеству относят показатели, по которым сопоставляют альтернативы (подмножество X2). Третье подмножество формируется из оценочных показателей, называемых учитываемыми условиями (подмножество X3). Для подмножества X2 путем приоритетного ранжирования входящих в него оценочных показателей определяют коэффициент значимости показателей qh Для учитываемых условий, составляющих подмножество Л"3, определяют их ранги. Тогда матрица оценок примет следующий вид: 122
Альтер¬ натива Показатели- требования Оценочные показатели Учитываемые условия я 1 *11*12 ••*1р —2 —2 —2 *11*12 *1j —3 —3 —3 *11*12- *1/ а2 *21*22 *2р *21*22 *2i —3 —3 _3 *21*2 2- *21 а, *11*12 - *1р —2—2 —2 *11*12 -*b —3 —3 —3 *11*12 - *11 *ml *m2 - К,р —2 —2 —2 *ml *m2 - *„« XmlXm2 *” Xmt Конечным результатом выше описанных операций, представляющих реальную основу для принятия оптимального (рационального) решения (выбора наилучшей альтернативы), является построение ряда предпочтительности сравниваемых альтернатив на основе вектор-столбца оценки их полезности. Полезность альтернатив определяют по обобщенным критериям эффективности каждого из сравниваемых вариантов (альтернатив), получаемых с использованием одного или нескольких решающих правил, разработанных в общей теории принятия решений. Последовательность принятия оптимального (рационального) решения при оценке проектов реконструкции жилых зданий в общем виде схематически представлена на рис.4.2. Необходимо отметить, что построение ряда предпочтительности сравниваемых альтернатив имеет самостоятельное практическое значение, поскольку специалист или группа специалистов, принимающих решение, на основе ряда предпочтительности имеет возможность не только осуществлять выбор наилучшей альтернативы, но и оценивать возможные последствия реализации любой из сравниваемых альтернатив по всему множеству оценочных показателей. 123
МАТРИЦА ИСХОДНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ Р I I * i i i 124
МАТРИЦА ВЗВЕШЕННЫХ I ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ (МАТРИЦА I ОЦЕНОК) Р Альтер- натива Оценочный показатель Учитываемое условие *,2 х2 Х2 ... *я i,3 х3 Х2 ... «3 *, *2i х2 х12 *п -3 *12 г3 хи *21 х2 х2п *21 Х22 х3 Х2 s <*i *2 ха Х1 *2 А3 ха х3 л IS Ят **1 *m2 х2 тп *иГ *3 **2 х3 МАТРИЦА ^ КРИТЕРИЕВ К Рис. 4.2. Последовательность выбора наилучшего варианта (альтернативы). 125
4.3. Рекомендации по разработке технологических карт на утепление стеновых ограждающих конструкций жилых зданий Технологические карты являются основной частью организационно¬ технологической документации. Они регламентируют средства технологического обеспечения, правила выполнения технологических процессов при возведении и реконструкции зданий и сооружений. Технологическая карта должна состоять из следующих разделов: 1. Область определения. 2. Организация и технология выполнения работ. 3. Требования к качеству и приемке работ. 4. Калькуляции затрат труда, машинного времени и заработанной платы. 5. График производства работ на измеритель конечной продукции. 6. Материально-технические ресурсы. 7. Техника безопасности. 8. Технико-экономические показатели. 4.3.1. Область применения Рекомендации по разработке технологических карт на утепление стеновых ограждающих конструкций жилых зданий предусматривают привязку технологии и организации работ к конкретным материалам и условиям производства работ. Они ориентированы на повышение теплозащитных качеств стеновых ограждающих конструкций с наружной стороны жилых зданий. Рассматриваемые конструктивные решения и общая технологическая схема производства работ могут применяться для кирпичных, монолитных и сборных железобетонных наружных стен. Рекомендации предусматривают применение легких плиточных утеплителей с плотностью до 200 кг/м3 (минераловатные, пенополистирольные плиты и др.). Утепление стен с внутренней стороны стены выполняется с использованием других технологических схем и приемов, что исключает возможность применения данных рекомендаций без некоторых доработок. В состав работ, рассматриваемых при разработке технологических карт, входят следующие процессы. 126
При защите теплоизоляционного материала штукатуркой: - замена оконных и балконных заполнений или повышение их теплозащитных качеств; - очистка поверхности стен от пыли и грязи; а) - монтаж крепежных деталей сетки; - укладка и крепление теплоизоляционных плит; - установка металлической сетки; - штукатурка наружной поверхности растворами на основе цемента; - окраска наружной поверхности стен. б) - укладка и крепление теплоизоляционных плит; - приклеивание стекловолоконной сетки; - штукатурка наружной поверхности полимерным составом. При защите теплоизоляционного материала тонкостенными облицовочными панелями: - замена оконных или балконных заполнений или повышение их теплозащитных качеств; - очистка поверхности стен от пыли и грязи; - монтаж крепежных деталей и направляющих; - при необходимости антикоррозионное покрытие направляющих; - укладка и крепление теплоизоляционных плит; - при необходимости устройство ветрозащитных преград; - монтаж облицовочных панелей. Работы на объекте должны производиться в соответствии с предварительно разработанным проектом производства работ, рабочими чертежами и требованиями СНиПа. 4.3.2. Организация и технология выполнения работ Утепление стеновых конструкций осуществляется в соответствии с технологическими решениями, принятыми после вариантной проработки проектов. Работы по утеплению стен с использованием в качестве защиты утеплителя облицовочных панелей могут вестись круглый год, а при оштукатуривании теплоизоляционного материала работы целесообразно проводить в теплый период года. Они производятся захватками, по поточному методу. Размер захватки выбирается в зависимости от применяемых средств подмащивания. 127
Средства подмащивания выбираются в зависимости от размеров здания и допускаемой нагрузки по табл. 4.2. Установлено, что при высоте зданий до 5 этажей могут применяться самоходные и приставные леса и подвесные люльки, для - 5...9 этажей приставные леса и подвесные люльки, а при высоте здания выше 9 этажей подвесные люльки или комбинированные средства подмащивания. Результаты исследований показали, что трудоемкость монтажа с самоходных лесов и подвесных люлек ниже на 30...40 %, чем с приставных лесов. Установлено, что максимальный фронт и интенсивность работ достигается при использовании приставных лесов. Таблица 4.2 Характеристики средств подмащивания Средства подмащивания Допускаемая нагрузка, кг Максимальная рабочая высота, м Размеры рабочей площадки, мм (длина х ширина) 1 2 3 4 Подмости самоподъемные: УСП-2; 200 40,00 9500 X 1200 ПС-1-100-300 300 до 100 6000 X 1200 Подмости самоходные: ПВС-12 600 12,00 5000 X 2000 Люльки: Л-100-600; 600 до 100 4435 X 935 ЛЭ-100-300 300 до 100 6300 X 1000 Вышки: телескопические ВО-10,6-12; 500 10,60 4000 X - передвижная; 200 10,00 2000 X 2000 телескопическая и передвижная Н-15 250 15,00 3000 X - Леса: самоходные 2000 14,33 1250 X- универсальные; ЛС-18; 2000 17,50 1200 X - приставные ЛОР 3316 200 40 - X 1200 (хомутовые); К-913-00 250 40 - X 2000 (безболтовые) 128
Работы по утеплению стеновых ограждающих конструкций ведутся потоками. Состав процессов, входящих в потоки, принимается в зависимости от конструктивно-технологического решения дополнительной теплозащиты стен (несколько примеров организации потоков приведено в табл. 4.3). При этом потоки должны согласовываться по времени с учетом сроков технологических перерывов. Таблица 4.3. Состав процессов, входящих в потоки производства работ по утеплению стеновых ограждающих конструкций Номер потока Наименование работ 1 2 В конструктивно-технологических решениях при защите теплоизоляционного материалами растворами на основе цемента I Замена оконных и балконных заполнений или повышение их теплозащитных качеств II Монтаж крепежных деталей сетки и очистка поверхности стен от пыли и грязи ш Укладка и крепление теплоизоляционных плит. Установка металлической сетки IV Штукатурка наружной поверхности растворами на основе цемента V Окраска наружной поверхности стен В конструктивно-технологических решениях при защите теплоизоляционного материалами полимерными составами I Замена оконных и балконных заполнений или повышение их теплозащитных качеств и Очистка поверхности стен от пыли и грязи. Укладка и крепление теплоизоляционных плит ш Приклеивание стекловолоконной сетки IV Штукатурка наружной поверхности полимерным составом В конструктивно-технологических решениях при защите теплоизоляционного материала тонкостенными панелями I Замена оконных и балконных заполнений или повышение их теплозащитных качеств II Монтаж крепежных деталей каркаса и направляющих. При необходимости устройство антикоррозионной защиты ш Очистка поверхности стен от пыли и грязи. Укладка и крепление теплоизоляционных плит. Устройство при необходимости ветрозащитных преград IV Монтаж облицовочных панелей 129
На захватке выполнение технологических процессов можно организовать в вертикальном направлении (по вертикально-восходящей и вертикально¬ нисходящей схеме) или горизонтальном (по горизонтально-восходящей или горизонтально-нисходящей схеме), рис. 4.3. Работы по первой схеме производятся в основном с подвесных люлек и самоходных лесов, по второй - с приставных или самоходных лесов. а) б) lWF~ ЕР-.С» * шщ ш UfcA ► - направление выполнения монтажных работ ^ - направление перехода с одного рабочего места на другое Рис. 4.3. Схемы выполнения работ на захватке в вертикальном направлении (а, б) по вертикально-восходящей (а) и вертикально-нисходящей (б) схеме или горизонтальном (в, г) по горизонтально-восходящей (в) или горизонтально¬ нисходящей (г) схеме Состав бригад для производства работ по утеплению стен принимается в зависимости от конструктивно-технологических решений теплозащиты, сроков выполнения работ, средств подмащивания, механизмов для подачи материалов, веса облицовочных панелей и т.д. Работы по устройству дополнительной тепозащиты наружных ограждающих конструкций можно разделить на подготовительные и 130
основные. К подготовительным работам относятся: устройство временных ограждений и навесов над входами в здание; обрезка деревьев; доставка строительных материалов и конструкций на строительную площадку и их складирование; установка средств подмащивания, их разборка и передвижение на следующую захватку; установка и разборка подъемно¬ транспортного оборудования; очистка фасадов от пыли и грязи; приготовление растворов, клеящих мастик, окрасочных составов. К основным работам в зависимости от конструктивно технологического решения дополнительной теплоизоляции относится: монтаж крепежных деталей, сеток, направляющих, облицовочных панелей; укладка теплоизоляционных плит; штукатурка и окраска фасадов. Оконные заполнения, теплоизоляционный материал, облицовочные панели и элементы каркаса доставляются на строительную площадку в пакетах, а крепежные детали (анкеры, болты, гайки и шайбы) в ящиках. Применяемые при ведении работ по теплозащите растворы, клеящие мастики и окрасочные составы могут изготавливаться на строительной площадке или привозиться на нее уже готовыми. Складирование крепежных деталей, теплоизоляционных материалов, клеящих и окрасочных составов должно осуществляться в помещениях приобъектных складов или в здании, подлежащем утеплению. Облицовочные панели и элементы каркаса могут храниться на открытом воздухе. Работы на объекте должны производиться в соответствии с рабочей документацией, куда входят: спецификации на облицовочные изделия и элементы каркаса; монтажные (маркировочные) чертежи фасадов; рабочие чертежи на отдельные детали и конструкции, их крепления к стене. Утепление стен в большинстве конструктивно-технологических решений с защитой теплоизоляционного материала тонкостенными облицовочными панелями производится в следующей технологической последовательности: - установка средств подмащивания, подъемно - транспортного и другого оборудования для проведения работ; - замена оконных или балконных заполнений; - очистка поверхности стен от пыли и грязи электрощетками с продувкой сжатым воздухом, разметка и провешивание поверхности; - нанесение на фасад здания геодезическими методами осей направляющих (для этого лучше использовать лазерный нивелир) и разметка мест сверления отверстий; - сверление отверстий, установка анкеров распорного типа и кронштейнов с предварительным их закреплением; - установка направляющих, провешивание их поверхности и полное закрепление элементов каркаса; 131
при необходимости устройство антикоррозионной защиты направляющих; приготовление клеящих составов, отбор и подготовка теплоизоляционных плит; - установка, приклеивание и закрепление теплоизоляционных плит; - в некоторых случаях устройство преграды для воздуха в воздушной прослойке; - навешивание облицовочных панелей и установка оконных обрамлений. Технологическая последовательность ведения работ при использовании конструктивно-технологических решений с штукатуркой теплоизоляционного материала приведена в пункте 2.2 настоящего пособия. Технологические процессы замены оконных заполнений и укладки плит утеплителя подробно рассматриваются соответственно в пунктах 3.3 и 2.2 данного пособия. Технологии проведения подготовительных работ, а так же оштукатуривания на основе цементов, окраски поверхности стен и антикоррозионной защиты приведены в [17, 18, 19]. Процесс ошиукатуривания утеплителя полимерными составами состоит из следующих этапов: - выравнивание поверхности утеплителя пилой, ножом и шлифовальной ленточной машиной; - нанесение грунтовочного слоя мастики; приклеивание сетки, с последующим ее втапливанием в грунтовочный слой; - двадцати четырех часовой перерыв, для полимеризации (в зависимости от применяемых полимерных составов); нанесение тонким слоем полимерной накрывки и ее затирание. Необходимо отметить, что продолжительность работы с большинством полимерных мастик составляет порядка 15...20 минут (после чего процессы полимеризации начинают затруднять работу). Процесс монтажа кронштейнов состоит из следующих операций: - нанесение на фасад здания геодезическими методами осей направляющих (для этого лучше использовать лазерный нивелир); - от нанесенной оси с помощью рулетки и шаблона-кронштейна на стене отмечают места установки анкеров распорного типа; - перфораторами в стене сверлятся отверстия, в которые погружают анкер (для этих целей целесообразно использовать перфораторы, имеющие мощность в пределах 350...740 Вт, частоту ударов 575...5800 удар/мин и обладающие энергией удара 2,0.. 2,6 Дж.); - на анкер устанавливают кронштейн так, чтобы его плоскость выравнивалась по разбивочной оси направляющей; - производят предварительное затягивание кронштейна. 132
Трудоемкость монтажа кронштейнов каркаса на один квадратный метр стены можно определить по следующей формуле: TV = ПщРг + Т2 + Тсв), (4.1) где /7кр - число кронштейнов на один метр квадратный стены; Ti = 0,01 - ориентировочная трудоемкость разметки места сверления отверстия в стене, чел.-ч; Т2 = 0,035 - ориентировочная трудоемкость установки анкера и кронштейна с предварительной затяжкой первого, чел.-ч; Тсв - трудоемкость сверления отверстия в стене, чел.-ч. Ориентировочную трудоемкость сверления отверстия в панельных и кирпичных стенах (чел.-ч.) можно определять по зависимости, найденной опытным путем: Тсв = [7,77 + 0,003^ + (0,009#ан - 0,24)^/3600, (4.2) где #а* - глубина заложения анкера, мм; £>ан - диаметр анкера, мм. Процесс монтажа металлических направляющих дополнительной теплозащиты стены при помощи болтов имеет следующую последовательность: - прикручивание направляющих к кронштейнам, выставляемым по лазерному нивелиру, отвесу или уровню; - окончательное затягивание анкеров распорного типа и крепежных болтов. Трудоемкость установки направляющих и полного их закрепления на одном квадратном метре стены определяется по формуле: Тнап = ^нап*Т3 + «кр(Т4 + Т5), (4.3) где Ьяап - длина направляющих, п.м/м2; Тз = 0,017 чел.-ч - ориентировочная трудоемкость установки и выверки одного погонного метра направляющей; Якр - число кронштейнов на один метр квадратный стены; Т4 = 0,02 чел.-ч - ориентировочная трудоемкость полного затягивания анкера; Т5 = 0,081 чел.-ч - ориентировочная трудоемкость постановки болта и его затягивания. Монтаж облицовочных панелей производят после установки направляющих и теплоизоляционных плит. Работы по монтажу панелей начинают с установки вертикальных маячных реек, располагая их на расстоянии 10... 15 м друг от друга, на которых делают разметку всех рядов облицовки. Одновременно устанавливают горизонтальные разбивочные порядовые рейки с разметкой вертикальных швов плит облицовки. Нужно отметить, что роль маячных реек могут выполнять горизонтальные или вертикальные направляющие. Монтаж облицовочных панелей в большинстве случаев удобно начинать с установки нижнего ряда, это связано с тем, что панели последующего ряда можно легко по ним выравнивать, а также при необходимости временно опереть, что в связи с достаточно большим весом панелей иногда бывает 133
очень полезно. В первую очередь монтируют угловые и маячные панели, затем, по причалке - основные панели ряда. Для выравнивания швов и придания им определенного размера, удобно применять шаблон-рейку толщиной, соответствующей размеру шва между панелями. Смонтированные панели не должны опираться друг на друга, так как это может привести к их разрушению во время температурных деформаций. При монтаже панелей необходимо вести постоянный контроль за ровностью швов по горизонтали и вертикали, а так же за тем, чтобы панели не выходили из плоскости относительно друг друга. Качество облицовочных рядов контролируют причалкой, отвесом и уровнем. 10 20 30 40 50 Масса панели, кг Рис. 4.4. Ориентировочные значения зависимости трудоемкости монтажа от массы панели в конструкции теплозащиты Нужно отметить, что монтаж панели весом до 15 кг осуществляется одним рабочим, а весом от 15 до 50 кг двумя рабочими. Данные работы ведутся вручную, а краном производится только подача материала на средства подмащивания. Панели весом больше 50 кг монтируют при помощи крана. Ориентировочную трудоемкость облицовывания панелями квадратного метра стены можно определить по формуле: Ti» = *W(T6 + T7), (4.4) где Лщ, - число панелей в одном квадратном метре стены; Т6 = 0,017 чел.-ч - трудоемкость переноса панели и возвращения рабочего к пакету, расположенному в 6 мот места монтажа; Т7 -трудоемкость монтажа одной панели (чел.-ч), ее ориентировочную величину можно определить по графику (рис. 4.4). 134
4.3.3. Требования к качеству и приемке работ Работы по утеплению стен следует осуществлять в соответствии с технической документацией. Контроль качества работ следует выполнять в соответствии со схемой операционного контроля качества, приведенной в табл. 4.4. Таблица 4.4 Схема операционного контроля качества утепления стен Контроли¬ руемые опе¬ рации Требования Способы и средства контроля Кто и когда контроли¬ рует Кто привлекается к контролю 1 2 3 4 5 Очистка поверхности стен от пыли и грязи Очистка по¬ верхности Отсутствие пыли, брызг и подтеков раствора, жирных пя¬ тен Визуально Мастер, производи¬ тель работ Инспектор, представи¬ тель заказчика Влажность материала кон¬ струкции Не более 8 % Визуально, испытание Мастер, лаборант Провешивание поверхности Отвес, шнур, уро¬ вень То же Монтаж крепежных деталей Качество обра¬ ботки крепеж¬ ных деталей и антикоррозий¬ ного покрытия Без пропус¬ ков Визуально Мастер, производи¬ тель работ Инспектор, представи¬ тель заказ¬ чика Отклонение отверстий для анкера в стене от намеченных ± 5 мм Измерение, линейка То же То же Расстояние между осями направляющих ± 5 мм Измерение, рулетка То же То же 135
Продолжение табл. 4.4 1 2 3 4 5 Отклонение по вертикали и горизонтали 1 мм на 1 м, но не более 10 мм на всю высоту или длину стены Г идравли- ческий уро¬ вень, отвес, рейка или лазерный нивелир То же То же Окончательное затягивание анкеров и бол¬ тов Усилие, соответст¬ вующее проекту Динамо¬ метриче¬ ский ключ То же То же Качество креп¬ ления деталей и конструкций стен здания По проекту Визуально, измерение, метр То же То же Крепление теплоизоляционных плит Нанесение клеящих соста¬ вов на плиту Нанесение клея по пе¬ риметру Визуально То же То же Количество и места поста¬ новки дюбелей Не менее 5 штук не плиту Визуально То же То же Перепад между двумя смеж¬ ными плитами Не более 1 мм Измерение, линейка, метр, щуп То же То же Вертикаль¬ ность поверх¬ ности плит 1 мм на 1 м, но не более 5 мм на всю высоту Отвес, гид¬ равличе¬ ский уро¬ вень, рейка, лазерный нивелир То же То же Наличие щелей между тепло¬ изоляцион¬ ными плитами Не более 3 мм Визуально, измерение, линейка То же То же 136
Продолжение табл. 4 4 1 2 3 4 5 Устройство преграды для воздуха По проекту Визуально То же То же Установка сетки Крепление сетки к по¬ верхности По проекту Визуально То же То же Размеры ячейки сетки и ее диаметр То же Визуально, измерение, линейка То же То же Ширина шва между пане¬ лями По проекту Измерение, шаблоном или линей¬ кой То же То же Крепление облицовочных панелей Вертикаль¬ ность швов ± 10 мм на всю высоту Лазерный нивелир То же То же Горизонталь¬ ность швов ± 10 мм на всю длину Лазерный нивелир То же То же Искривление швов между облицовоч¬ ными панелями Не более 1 мм на 1 м Правило длиной 2 м, метр, щуп То же То же Вертикаль¬ ность углов 1 мм на 1 м высоты, но не более 10 мм на высоту стены Отвес, рейка, метр или лазер¬ ный ниве¬ лир То же То же Перепад между смежными па¬ нелями ± 3 мм Правило длиной 2 м То же То же Наличие пятен и сколов Не допуска¬ ется Визуально То же То же 137
Продолжение табл. 4.4 1 2 3 4 5 Оштукатуривание сетки цементно-песчаным раствором Толщина слоя 7 мм Щуп, мас¬ Мастер, То же грунта тер производи¬ тель работ Толщина слоя накрывки 2 мм То же То же То же Ровность по¬ верхности: высококачест- Не более двух Правило 2 То же То же венной улучшенной неровностей глубиной 2 мм То же, глуби¬ ной до 3 мм м, щуп, мастер То же То же То же Вертикальность (горизонталь¬ ность) поверхно¬ сти: высококачест¬ Отклонение 1 Отвес, То же То же венной мм на 1 м вы¬ рейка, соты, но не более 5 мм на уровень улучшенной всю высоту Отклонение 1 Отвес, То же То же мм на 1 м вы¬ рейка, соты, но не более 10 мм на всю высоту уровень Окраска поверхности стен Влажность ош¬ 8% Отбор Мастер, Инспек¬ тукатуренной проб, ви¬ производи¬ тор, пред¬ поверхности зуально тель работ ставитель стены заказчика Обработка ок¬ рашиваемой по¬ верхности По проекту Визуально Мастер То же 138
Продолжение табл. 4.4 1 2 3 4 5 Наличие пятен, полос, вздутий, трещин и т.п. Не допускается То же Мастер, производи¬ тель работ То же Местное искрив¬ ление линий, закраска сопря¬ женных поверх¬ ностей Не более 2 мм Метр, ви¬ зуально То же То же Загрязнение не подлежащих ок¬ раске поверхно¬ стей (стекла, двери и т.п.) Не допускается Визуально То же То же При производстве работ по теплозащите наружных стеновых конструкций должны вестись журналы монтажных работ, антикоррозионной защиты направляющих (если она нужна) и составляться акты освидетельствования скрытых работ. Данные документы предъявляются при сдаче объекта. 4.3.4. Калькуляция затрат труда, машинного времени и заработной платы «Калькуляция затрат труда, машинного времени и заработанной платы» составляется на основной вариант, принятый для технологической карты (табл.4.5) в первой графе таблицы дается в технологической последовательности перечень рабочих процессов, которые нормируются в соответствующих сборниках ЕНиР, ведомственных и др. нормах. В калькуляцию включаются рабочие процессы, выполняемые при организации и ликвидации рабочих мест, разгрузка и погрузка инвентаря и приспособлений, раскладка и складирование конструкций и материалов в рабочей зоне, приготовление мастик и растворов, подготовка других вспомогательных и подсобных материалов. Для облегчения поиска норм времени и заработанной платы при составлении «Калькуляция затрат труда, машинного времени и заработанной платы» можно воспользоваться прил. 1 настоящего пособия. 139
Таблица 4.5 4.3.5. График производства работ График производства работ составляется с использованием калькуляции труда. Позиции графика образуются объединением позиций калькуляции затрат труда. Продолжительность укрупненных процессов определяется делением суммированных затрат труда (чел.-ч) на принятый состав звена (чел.). Продолжительность процесса определяется в часах. График составляется при восьмичасовом рабочем дне. Форма составления графика приведена в табл.4.6 Таблица 4.6 140
4.3.6. Материально-технические ресурсы Набор необходимых машин и механизмов для устройства теплозащиты назначается с учетом конкретных условий и технических решений. Потребности в инструменте, инвентаре и приспособлениях приведены в табл. 4.7, форма потребности в материалах и полуфабрикатах приводится в табл. 4.8. Таблица 4.7 Потребность в инструменте, инвентаре и приспособлениях Наименование Марка, техническая характеристика, ГОСТ, № чертежа Количес¬ тво, шт. Назначение 1 2 3 4 Бортовой автомобиль ЗИЛ-432900, грузо¬ подъемностью 6 т Доставка материалов и конструкций Средства подмащивания Выбираются в за¬ висимости от вы¬ соты здания, разме¬ ров рабочей пло¬ щадки средств под¬ мащивания и до¬ пускаемой нагрузки Проведение работ на высоте Кран автомо¬ бильный При весе панелей до 50 кг КС-2571 А, грузоподъемностью 6,3 т Разгрузка контейнеров с панелями Подъемный кран При весе панелей больше 50 кг, выби¬ рается в зависимо¬ сти от высоты зда¬ ния Разгрузка и монтаж облицовочных панелей 141
Продолжение табл. 4.7 1 2 3 4 Легкий кран или лебедка Принимается в за¬ висимости от средств подмащивания, высоты подъема, мест установки Подъем материалов и кон¬ струкций на средства под¬ мащивания Лазерный ни¬ велир LNA10 фирмы "Leica", лазер види¬ мого диапазона с воз¬ можностью задания вертикальной и горизонтальной плоскостей Разметка и выверка элемен¬ тов каркаса Рулетка Длиной от 2 до 3 м Для измерения расстояния между элементами каркаса Перфоратор С возможностью применять буры диа¬ метром до 28 мм, мощностью не менее 740 Вт, частотой уда¬ ров 5800 удар/мин и энергией до 2,6 Дж. Сверление отверстий в стене для анкеров распорного типа и пластмассовых дю¬ белей. Затягивание анкеров распорного типа Ключ динамо¬ метрический Со сменными голов¬ ками Затягивание гаек и болтов Набор гаечных ключей Принимается в зави¬ симости от констру¬ ктивного решения Затягивание гаек и болтов Молоток сле¬ сарный ГОСТ 2310-77 Забивание дюбелей утепли¬ теля Шпатель Гребешковый Нанесение клеящего состава на теплоизоляционные плиты 142
Продолжение табл. 4.7 1 2 3 4 Рейка-шаблон Длиной 1,5 м Выставление зазора между панелями Каска строи¬ тельная ГОСТ 12.4.087-84 Безопасность работ Пояс монта¬ жный ГОСТ 12.4.089-80 Безопасность работ Таблица.4.8. Потребность в материалах и полуфабрикатах Наименование материала, полуфаб¬ риката, конструкции (марка, ГОСТ) Единица измерения Потребность в мате¬ риале 1 2 3 4.3.7. Техника безопасности Работы по монтажу дополнительной теплоизоляции стеновых ограждающих конструкций выполняются с соблюдением СНиП Ш - 4 - 80 «Техника безопасности в строительстве», «Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов», «Правил пожарной безопасности при производстве строительно-монтажных работ». Необходимо пользоваться инструкциями по эксплуатации применяемых машин и оборудования. Все машины должны быть в исправном состоянии. При утеплении стен зданий без отселения жильцов необходимо обеспечить безопасные входы в подъезды зданий, путем устройства навесов. Должна быть отгорожена монтажная зона и зона работы крана. При использовании подвешиваемых на стальных канатах люлек или подмостей в качестве рабочих мест монтажников необходимо проверить состояние стальных канатов и надежность их крепления. Применять лестницы в качестве рабочих мест не допускается. При необходимости устраивать антикоррозионную защиту металлического каркаса на строительной площадке газопламенным напылением особое внимание необходимо обратить на исправную работу горелки. Баллон с пропан-бутаном следует устанавливать на расстоянии 3 м 143
от рабочего места и защищать его в летнее время от нагрева солнечными лучами выше 40 °С. Запрещается совмещать на одном рабочем месте работы по антикоррозионной защите и наклеиванию теплоизоляционного материала. Работы по монтажу дополнительной теплоизоляции стен запрещается проводить при ветре силой 5 баллов (скорость от 7,5 до 9,8 м/с), сильном снеге и дожде. 4«3.8. Технико-экономические показатели «Технико-экономические показатели» составляются по данным калькуляции затрат труда и графику производства работ. В состав технико¬ экономических показателей входят: нормативные затраты труда рабочих (чел.-ч) по итогу калькуляции; нормативные затраты машинного времени (маш.-ч) по итогу калькуляции; заработанная плата рабочих (p.-к.) по итогу калькуляции; заработанная плата механизаторов (p.-к.) по итогу калькуляции; продолжительность работ по графику; выработка одного рабочего в смену Вр = Я£Т, где S - площадь утепляемых стен, м2; ZT - суммарная трудоемкость повышения теплозащитных качеств стеновых ограждающих конструкций; затраты труда на 1 м2 утепляемой стены То = ГГ/5, - затраты машинного времени на 1 м2 утепляемой стены ^маш ГТ маш/S? где Uuam - затраты машинного времени на возведение монолитных конструкций; стоимость затрат труда на утепление 1 м2 стены Се = С /S, где С - стоимость затрат труда на повышение теплозащитных качеств стеновых ограждающих конструкций. 144
ЛИТЕРАТУРА 1. Афанасьев А.А., Матвеев Е.П., Монастырев П.В. Индустриальные методы облицовки фасадов зданий при их утеплении // Промышленное и гражданское строительство. - 1997. - №6. - с. 49-51 2. Афанасьев А.А., Матвеев Е.П., Монастырев П.В. Технология утепления и облицовки фасадов при реконструкции зданий // Экспресс - информация. Технология, механизация и автоматизация в строительстве. - 1997. - Вып.1. - с. 7-13 3. Булгаков С.Н. технологичность бетонных конструкций и проектных решений. - М.: Стройиздат, 1983. - 303 с. 4. Выбор проектных решений в строительстве: Совместное издание СССР-ЧССР / А.А. Гусаков, Э.П. Григорьев, О.С. Ткаченко и др.; Под. ред. А.А. Гусакова. - М.: Стройиздат, 1982. - 268 с. 5. Гусаков А.А. Системотехника строительства / Российск. АН. Науч. Совет по комплексной проблеме «Кибернетика». - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1993. - 368 с. 6. Диттрих X. Повышение надежности конструкций зданий при модернизации / Пер. с нем. О.С. Вершининой; Под ред. Л.А. Борисова, В.К. Савина. -М.: Стройиздат; 1993. - 80 с. 7. Езерский В.А., Монастырев П.В. Повышение водонепроницаемости стыков облицовочных панелей // Жилищное строительство. - 1998. - №11. - с 12-14 8. Езерский В. А., Монастырев П.В. Оптимальное решение облицовочных панелей при устройстве теплоизоляции // Жилищное строительство. - 1999. - № 4. - с. 7-8 9. Людковский И.Г., Шарстук В.И. Прогрессивные методы крепления оборудования к фундаментам. - М.: Стройиздат, 1978 - 115 с. 10. Менк X., Зайферт Э. Окна для реконструируемых зданий / Пер. с нем. В.Г. Бердичевского. -М.: Стройиздат, 1992. -208 с. И. Михалко В.Р. Ремонт конструкций крупнопанельных зданий. - М.: Стройиздат, 1986. - 312 с. 12. Монастырев П.В. Нормирование теплозащиты стен зданий // Жилищное строительство. - 1998. - №7. - с. 9-10 13. Ржеганек Я., Яноуш А. Снижение теплопотерь в зданиях / Пер. с чеш. В.П. Поддубного; Под ред. Л.М. Махова. - М.: Стройиздат, 1988. - 168 с. 14. Рекомендации по проектированию и применению самоанкерующихся конических болтов для крепления строительных конструкций и оборудования. - М.: НИИЖБ Госстроя СССР, 1988. 145
15. Реконструкция и капитальный ремонт жилых и общественных зданий: Справочник производителя работ / В.Л. Вольфсон, В.А. Ильяшенко, Р.Г. Комисарчик. - М: Стройиздат, 1995. - 252 с. 16. Ремонт и эксплуатация жилых зданий: Справ, пособие / Й. Гильен, Т. Сирмаи, Э. Боди и др.; Под ред. Л. Хикиша; Сокр. пер. с венг. С.С. Попова; Под ред. А.Г. Ройтмана. - М: Стройиздат, 1992. - 367 с. 17. Техническое обслуживание и ремонт зданий и сооружений: Справ, пособие / М.Д. Бойко, А.И. Мураховский, В.З. Величкин и др.; Под ред. М.Д. Бойко. - М.: Стройиздат, 1993. - 208 с. 18. Технология строительных процессов: Учеб, для вузов по спец. «Пром. и гражд. стр-во» / А.А. Афанасьев, Н.Н. Данилов, В.Д. Копылов и др.; Под. Ред. Н.Н. Данилова, О.М. Тереньтьева. - М.: Высш. шк., 1997. - 464 с. 19. Технология строительного производства / С.С. Атаев, Н.Н. Данилов, Б.В. Прыкин и др. - М.: Стройиздат, 1984. - 559 с. 20. Тимохов Г.Ф. Модернизация жилых зданий. - М.: Стройиздат, 1986. - 192 с. 21. Устинов Б. Сокращение теплопотерь через окна и балконные двери // Строительная газета. - 1995. - №32. - с. 17 22. Чанышев Р.О. Подъемники и легкие краны в строительстве. - М., Стройиздат, 1975. - 288 с. 23. Чизильский Э. Вентилируемые конструкции наружных стен: Докл.- М. - 1996.- 20 мая. 24. Шведов Н.В. Инженерный взгляд на окна // Строительный эксперт. - 1997-№11.-с. 3 25. Шрейбер А.К. Организация и планирование строительного производства. - М.: Высшая школа, 1987. - 368 с. 26. Шрейбер К. А. Вариантное проектирование при реконструкции жилых зданий. -М.: Стройиздат, 1990. - 287 с. 146
Приложение 1 Таблица 1.П1 Нормы времени и расценки на работы по утеплению стен с: 'Ё * Обосно¬ вание 1 . Описание работ Единица измерения Норма времени чел.-ч Расценка, руб. Состав звена 1 2 3 4 5 5 7 1 1 \о W сСП Устройство метал¬ лических лесов: на шарнирных хо¬ мутах; на безболтовых со¬ единениях на 1 м2 проек¬ ции лесов на стену 0,25 0,23 0-17,7 0-16,3 Монтажник 4 разр.-1 3 разр,- 2 2 разр.-1 2 § Е2-1- 57 Прием и разравни¬ вание щебня для самоходных средств подмащивания 0,09 0-05,3 Землекоп 1 разр.-1 3 § Е2-1-60 Планировка по рейке земляного полотна для само¬ ходных средств подмащивания 100 м2 16,5 11-55 Землекоп 3 разр -1 4 Установка самоход¬ ных лесов ЛС-18 для ведения работ по теплозащите стен 1 м2 стены 0,011 - Машинист 3 разр.-1 5 § Е8-1-27 Передвижка под¬ весных люлек по горизонтали с од¬ ного рабочего места на другое с укреп¬ лением блоков в плоской кровле 1 передвижка 1,7 1-34 Монтажник 4 разр -1 147
Продолжение табл. 1.П1 1 2 3 4 5 5 7 6 - Установка подвес¬ ной люльки Л-100- 600 для работ по теплозащите стен 1 м2 стены 0,012 - Монтажник 3 разр.-1 7 [22] Установка легкого крана ДИП 1 кран 5,1 - Монтажник 3 разр.- 2 8 § Е24-5 1980 г. изда¬ ния Установка электро¬ лебедки: без подъема 1 лебедка 1,55 0-78,8 Монтажник 3 разр.- 1 2 разр.- 1 с ее подъемом на высоту до 3 м; .2,6 1-32 добавлять на каж¬ дый последующий 1 м подъема сверх 3 м 0,115 0-07,9 9 § Е11-74 Очистка изолируе¬ мой поверхности от пыли и грязи элек¬ трощетками с про¬ тиркой очищенной поверхности вето¬ шью о о 0,78 0-54,6 Термо изо¬ лировщик 3 разр - 1 10 1 S ООО Выгрузка материа¬ лов стреловым ав¬ томобильным кра¬ ном 100 т 11 маш. 11-66 маш. Машинист 4 разр.-1 Такелажник 2 разр.- 2 22 такел. 14-09 такел. 11 40 1 г-Н Ш Подача материалов стреловым автомо¬ бильным краном на высоту до 3 м, 100 т 11,5 маш. 12-19 маш. Машинист 4 разр.- 1 Такелажник 2 разр.- 2 23 такел. 14-72 такел. добавлять на сле¬ дующий 1 м 1,2 маш. 1-27 маш. 2,4 такел. 1-54 такел. 148
Продолжение табл. 1.П1 1 2 3 4 5 5 7 12 § Е24-25 1980 г. издания Подъем груза дб 1 т при помощи элек¬ тролебедок на вы¬ соту до 5 м, н 0,9 такел. 0-46,2 такел. Машинист 3 разр,-1 Такелажник 3 разр.-1 2 разр.- 2 0,3 маш. 0-16,7 маш. добавлять на сле¬ дующие 5 м 0,12 такел. 0-06,2 такел. 0,04 маш. 0-02,2 маш. 13 - Разметка мест по¬ становки анкеров 1 шт. 0,01 - Монтажник 3 разр,- 1 14 - Время сверления отверстия в стене перфоратором 1 ОГВ. фор¬ мула (4.2) - Монтажник 2 разр.-1 15 - Установка распор¬ ного анкера и его предварительная затяжка 1 шт. 0,035 - Монтажник 3 разр.-1 16 - Установка и вы¬ верка направляю¬ щей 1 ПОГ.М 0,017 - Монтажник 3 разр,-1 17 - Постановка соеди¬ нительного болта для крепления кронштейна и на¬ правляющей 1 шт 0,081 - Монтажник 3 разр -1 18 - Полное затягивание анкера 1 шт 0,02 - Монтажник 3 разр.- 1 149
Продолжение табл. 1.П1 1 2 3 4 5 5 7 19 СЛ 1 Г" .Щ соо Устройство ветро¬ защитной преграды сч S о о 6,7 4-49 Изолиров¬ щик 3 разр.- 1 2 разр.- 1 20 (N 1 S Изоляция стен пли¬ тами из пенопласта в один слой "s 0,34 0-24,1 Термоизо¬ лировщик . 4 разр.- 1 3 разр.- 1 2 разр - 1 21 О е а Установка дюбелей закрепления тепло¬ изоляционных плит 4 « fct <d ^ Ю 0,098 - Термоизо¬ лировщик 3 разр - 1 22 ON Г-Н 1 5 'JOO Переноска грузов, требующих особой осторожности, на расстояние до 10 м н 1,5 - Подсобный рабочий 2 разр.- 1 23 - Установка облицо¬ вочной панели н в т—1 график (рис. 4.4) - Монтажник при М до 15 кг 3 разр.- 1 М от 15 до 50кг 3 разр.- 2 М > 50 кг 3 разр.- 3 Установка оконных бетонных обрамле¬ ний: 0,4 Монтажник 3 разр.- 1 2 разр.- 1 24 _ составных; н э Машинист 5 разр.-1 Монтажник 3 разр.-1 2 разр.- 1 цельных 0,27 - 150
Продолжение табл. 1.П1 1 2 3 4 5 5 7 25 t чО ш 'ХГ. Разборка металли¬ ческих лесов: на шарнирных хо¬ мутах; на безболтовых со¬ единениях на 1 м2 проекции лесов на стену 0,15 0,13 0-10,6 0-09,2 Монтажник 4 разр. - 1 3 разр. - 2 2 разр. - 1 26 По[22] Демонтаж легкого крана ДИП 1 кран 1,7 - Монтажник 3 разр.- 2 27 § Е24-5 1980 г. издания Снятие электроле¬ бедки грузоподъем¬ ностью до 1,5 т 1 лебедка 0,64 0-32,5 Монтажник 3 разр.-1 2 разр.-1 28 § Е 11- 50 Приготовление вя¬ жущих материалов (мастики или клея) н 18 12-06 Гидроизо¬ лировщик 3 разр.-1 2 разр.-1 29 § Е 11- 18 Установка металли¬ ческой сетки по те¬ плоизоляционному слою 0,1 0-07 Термоизо¬ лировщик 3 разр.-1 30 § Е 8-1-2 Нанесение обрызга растворонасосом 100 м2 4 2-90 Штукатур 4 разр.- 2 3 разр.- 2 2 разр.-1 31 § Е 8-1-2 Нанесение грунта растворонасосом 100 м2 14,5 10-50 Штукатур 4 разр.- 2 3 разр - 2 2 разр -1 151
Продолжение табл. 1П1 1 2 3 4 5 5 7 32 § Е 8-1-2 Нанесение накры- вочного слоя рас- творонасосом 100 м2 3,4 2-69 Штукатур 4 разр.-1 33 § Е 8-1-2 Затирка поверхно¬ сти с разделкой уг¬ лов механизирован¬ ным способом О О 9,9 7-82 Штукатур 4 разр.-1 34 §Е 8-1-18 Очистка отделы¬ ваемой поверхности с люлек электро¬ щетками 100 м2 0,92 0-58,9 Маляр 2 разр.- 1 35 §Е 8-1-18 Расшивка трещин с подмазыванием 100 м2 1,8 1-21 Маляр 3 разр.-1 2 разр.-1 36 § Е 8-1-18 Шлифование под¬ мазанных мест 100 м2 0,75 0-52,5 Маляр 3 разр - 1 37 §Е 8-1-18 Шпатлевание ч* о о 23 16-10 Маляр 3 разр -1 38 §Е 8-1-18 Шлифование про- шпатлеванных по¬ верхностей 100 м2 4 2-80 Маляр 3 разр -1 152
Продолжение табл. 1.П1 1 2 3 4 5 5 7 39 00 1 1 00 Ш ООО Окрашивание пис¬ толетом-распылите¬ лем перхлорвини- ловыми красками с люлек с электро¬ приводом Ч* О О 3,6 3-28 Маляр 5 разр.-1 40 т*Н О CN <N ш ~ ООО Снятие наличников с одной стороны оконного или двер¬ ного проема § & 0,16 0-10,7 Плотник 3 разр. - 1 2 разр. - 1 41 1 6 г- С4 <N ш ^ ООО Разборка перепле¬ тов остекленных (со снятием петель) 2 §■ m & 0,14 0-09,4 Плотник 3 разр. -1 2 разр. -1 42 6^ (N <N W ^ ООО Разборка коробок оконных и дверных с отбивкой штука¬ турки в откосах в каменных стенах 2 *8 | 0,62 0-41,5 Плотник 3 разр. - 1 2 разр. - 1 43 Г- <ч 1 о (N W ООО Снятие подоконной доски в каменных стенах 5 X I а II § « с 0,28 0-18,8 Плотник 3 разр. - 1 2 разр. - 1 44 го 1 vo Щ ООО Установка оконных и дверных блоков с широкими или со¬ ставными короб¬ ками (с двумя раз¬ дельными перепле¬ тами) площадью: На 100 м2 площади блоков 153
Продолжение табл. 1.П1 1 2 3 4 5 5 7 до 1 м2 59 пл. 42-19 пл. ПЛОТНИК 4 разр. - 1 2 разр. - 1 до 1,5 м2 12,5 маш. 11-38 маш. 25 пл. 17-88 пл. до 2 м2 0Q 11 маш. 10-01 маш. 1 1 22 пл. 15-73 пл. m до 2,5 м2 10 маш. 9-10 маш. Машинист 44 1 VO Ш ООП 20 пл. 14-30 пл. крана 5 разр. -1 до 3 м2 "s 8 7,8 маш. 7-10 маш. плотник 4 разр. - 1 £ 15,6 пл. 11-15 пл. 2 разр. - 1 до 3,5 м2 7,4 маш. 6-73 маш. 14,8 пл. 10-58 пл. 4 м2 и выше 6,7 маш. 6-10 маш. 13,4 пл. 9-58 пл. Установка подокон¬ Ж Плотник 45 1 VO Ш ООО ной доски без крон¬ штейна § 0,14 0-10 4 разр. - 1 2 разр. -1 Примечание: расценки приведены в ценах 1984 года. 154
СОДЕРЖАНИЕ стр. ВВЕДЕНИЕ 3 Глава 1. ПРИНЦИПЫ НОРМИРОВАНИЯ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ КАЧЕСТВ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЖИЛИЩНОГО ФОНДА 5 1.1. Нормирование теплоизоляции стен жилых зданий 5 1.2. Характеристика жилищного фонда 9 1.3. Износ жилых зданий. Методы определения износа 13 Глава 2. КОНСТРУКТИВНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ УСТРОЙСТВА ТЕПЛОЗАЩИТЫ СТЕН. СОВРЕМЕННЫЙ ОПЫТ 18 2.1. Общие принципы повышения теплозащиты стен 18 2.2. Конструктивно-технологические решения дополнительной теплозащиты стен 26 2.3. Особенности устройства дополнительной теплозащиты стен 46 2.3.1. Устройство теплозащиты в местах расположения «мостиков холода» 46 2.3.2. Крепление несущего каркаса защитно¬ декоративных панелей к стенам здания 49 2.3.3. Повышение водонепроницаемости через стыки защитно-декоративных панелей 70 Глава 3. СОКРАЩЕНИЕ ТЕПЛОПОТЕРЬ ЧЕРЕЗ ОКОННЫЕ И БАЛКОННЫЕ ЗАПОЛНЕНИЯ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ 85 3.1. Требования предъявляемые к оконным и балконным заполнениям 85 3.2. Конструктивно - технологические решения окон и балконных дверей 88 3.3. Методы сокращения теплопотерь через оконные и балконные заполнения 96 Глава 4. ОРГАНИЗАЦИОННО - ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ТЕПЛОЗАЩИТЫ СТЕНОВЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ 104 4.1. Технологичность проектов устройства дополнительной теплозащиты зданий 105 4.2. Основные этапы проектирования дополнительной теплозащиты 110
4.2.1. Интерактивно-графическое проектирование 115 4.2.2. Вариантное проектирование теплозащиты жилых зданий 119 4.3. Рекомендации по разработке технологических карт на утепление стеновых ограждающих конструкций жилых зданий 126 4.3.1. Область применения . 126 4.3.2. Организация и технология выполнения работ 127 4.3.3. Требования к качеству и приемке работ 135 4.3.4. Калькуляция затрат труда, машинного времени и заработной платы 139 4.3.5. График производства работ 140 4.3.6. Материально-технические ресурсы 141 4.3.7. Техника безопасности 143 4.3.8. Технико-экономические показатели 144 ЛИТЕРАТУРА 145 ПРИЛОЖЕНИЕ 147
ДЛЯ ЗАМЕТОК
Обращение к выпускникам МИСИ-МГСУ Уважаемые выпускники! В 2001 году ведущему строительному вузу России — Московскому государственному строительному университету — МГСУ (бывш. МИСИ им. В. В. Куйбышева) исполняется 80 лет. За годы своего существования МИСИ-МГСУ подготовил более 80000 инженеров-строителей, около 3600 кандидатов и около 450 докторов наук, которые трудятся на ответственных участках строительного комплекса страны. Свыше 3000 инженеров, кандидатов и докторов наук из 95 стран мира получили здесь свое образование. Сегодня МГСУ по-прежнему является крупным учебным, научным и культурным комплексом. В МГСУ сегодня 13 факультетов, 10 из которых ведут подготовку по 14 специальностям. На 65 кафедрах, в 35 научно- исследовательских лабораториях и в 4 научных центрах сегодня трудится 1100 преподавателей, в том числе 182 профессора и 650 доцентов. Здесь действуют 10 докторских и 6 кандидатских специализированных советов по защите диссертаций. В настоящее время нашим коллективом готовится обширная юбилейная программа, включающая проведение ряда научно-практических конференций, семинаров, выставок, издание учебно-методических трудов, проведение вечеров встреч выпускников разных лет и многие другие мероприятия. Мы обращаемся к выпускникам МИСИ-МГСУ, руководителям строительных организаций за помощью в подготовке и проведении юбилейных торжеств и приглашаем принять в них участие. С предложениями и за дополнительной информацией просьба обращаться в деканаты факультетов, ректорат или в УНИР по тел. 188 3609, 183 3374, e-mail: 80@mgsu.ru наша страничка: www.mgsu.ru Надеемся на вашу помощь и поддержку. Ректорат.
Учебное издание Монастырев Павел Владиславович ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ТЕПЛОЗАЩИТЫ СТЕН ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ Редактор В.Н.Митрофанова Компьютерный набор и верстка П.В.Монастырева Лицензия ЛР № 071618 от 01.04.98. Сдано в набор 15.07.01 Подписано к печати 6.12.01. Формат 60x90/16 Бумага газетная. Гарнитура Таймс. Печать офсетная. Уел. 10 п.л. Заказ № 5536 Тираж 2000 экз. Отпечатано с готовых диапозитивов в Мытищинской межрайонной типографии. 141009, г. Мытищи, ул. Колонцова, д. 17/2. Тел. 586-30-90. Издательство Ассоциации строительных вузов (АСВ) 129337, Москва, Ярославское шоссе, 26
Монастырев П.В. Технология устройства дополнительном теплозащиты стен Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов 653500 «Строительство». жилых здании Москва Издательство Ассоциации строительных вузов 2002