Применение фасадных систем в жилищно-гражданском строительстве

Ю. Г. Граник, доктор техн. наук, профессор, директор по научной деятельности ОАО ЦНИИЭП жилища

Применяемые в настоящее время в жилищно-гражданском строительстве фасадные системы можно разделить на:

- системы со штукатурными слоями;

- системы с облицовкой кирпичом или другими мелкоштучными материалами;

- системы с защитно-декоративными экранами.

Системы со штукатурными слоями предусматривают клеевое или механическое закрепление утеплителя с помощью анкеров, дюбелей и каркасов к существующей стене с последующим оштукатуриванием. Помимо общего требования к надежному закреплению системы к существующей стене, в данной системе обязательным условием годового баланса влагонакопления является требование к паропроницаемости защитно-декоративных штукатурных слоев.

Клеевое закрепление утеплителя применяют при высоте стены до 8 м и при ее ровной прочной поверхности. Для более высоких зданий используют механическое крепление плит утеплителя к стенам.

Рисунок 1. Фасадная система с тонкослойной штукатуркой и жесткими крепежными элементами

В зависимости от толщины фасадных штукатурных слоев применяют две разновидности устройства системы: с жесткими (рис. 1) и гибкими (подвижными или шарнирными) (рис. 2) крепежными элементами (кронштейнами, анкерами). Первую используют при малых толщинах штукатурных слоев 8–12 мм. В этом случае температурно-влажностные деформации тонких слоев штукатурки не вызывают ее растрескивания, а нагрузка от веса может восприниматься жесткими крепежными элементами, работающими на поперечный изгиб и растяжение от ветрового отсоса.

Рисунок 2. (подробнее) Фасадная система с толстослойной штукатуркой и гибкими крепежными элементами

К этим системам относятся: «Алсекко», «Капатек», «Текс-Колор» (Германия), «Теплый дом», «Синтеко», «Сенарджи» и многие другие. В настоящее время в отечественной практике применяется несколько десятков таких систем, отличающихся, главным образом, составом клеев и накрывочных штукатурок. Эти составы могут быть на основе минеральных и силикатных связующих с акриловыми добавками до 4 % по массе либо акриловые, в которых содержание последнего компонента находится в диапазоне 5–7 % по массе. Увеличение содержания акрила обеспечивает повышенную ударную стойкость и эластичность материала. Эти системы могут применяться без финишной окраски фасада. В то же время фасадные акриловые системы характеризуются повышенной стоимостью.

В качестве утеплителей в фасадных системах с тонкими штукатурными слоями и жесткими крепежными элементами применяют минераловатные плиты типа «Фасад-Баттс» либо плиты пенополистирола ПСБ-С25Ф. При использовании пенополистирола вследствие его недостаточной пожаробезопасности такие фасадные системы применимы в зданиях высотой не более 9 этажей для акриловых и 12 этажей для минеральных связующих. Системы с минераловатными плитами могут применяться без ограничения в зданиях до 75 м. Любые фасадные системы, в том числе с защитно-декоративными экранами, должны иметь специальные технические свидетельства, разрешающие их применение в зданиях высотой более 75 м.

Требования, которым должны удовлетворять применяемые в рассматриваемых фасадных системах материалы, приведены в «Рекомендациях по проектированию и монтажу многослойных систем наружного утепления фасадов зданий», Москомархитектура, М., 2001. Важным требованием является исключение использования материалов разных систем и фирм, поскольку они могут быть несовместимы.

Устройство фасадной системы осуществляют в следующем порядке. Сначала выполняют очистку и выравнивание поверхности наружных стен. Выравнивание поверхности при необходимости нанесения адгезионного слоя небольшой толщины до 3–5 мм осуществляют клеящим составом, при более значительных выравнивающих слоях – полимерцементным составом марки 100–150. На выровненную поверхность приклеивают плиты утеплителя и закрепляют их с помощью дюбелей. Количество крепежных дюбелей определяют расчетом на ветровой отсос (напор). В угловых и карнизных частях фасада, где ветровой напор выше, количество дюбелей увеличивают. Рекомендуется при использовании плит пенополистирола на один квадратный метр средней части стены принимать 2–3 дюбеля, на угловых – 4, а при использовании минераловатных плит в зданиях до 10 этажей соответственно 7 и 10 штук, свыше 10 этажей 8 и 11 штук. Установку плит утеплителя начинают снизу, выполняя ее вразбежку (рис. 3). В случае применения плит пенополистирола около окон и между этажами выполняют рассечки из минераловатных плит шириной 200 мм. Между плитами утеплителя не допускается наличие зазоров, они должны плотно прилегать друг к другу.

Рисунок 3. Раскладка плит утеплителя

На установленные плиты утеплителя наносят сплошной армирующий слой штукатурки (клеящего состава) и втапливают в него полимерстеклянную сетку. На углах здания и откосах ставят уголковую сетку, в нижних участках здания – усиленную противовандальную полимерцементную сетку. Отечественная и зарубежная практика показывает, что на высоте до 3 м от поверхности земли (тротуара) все же лучше устраивать более надежные облицовки из кирпича или природного камня. Поверх армирующего слоя наносят базовый слой. Общая толщина армирующего и базового слоев – 4–8 мм. В зависимости от применяемой фасадной системы на базовый слой сначала наносят либо грунтовочный либо непосредственно защитно-декоративный слой.

Производство работ при устройстве фасадной системы разрешается осуществлять при температуре не ниже +5 °C. Кроме того, для обеспечения надлежащего качества необходимо соблюдать определенные интервалы времени:

- после выравнивания поверхности стен полимерцементными составами для нанесения адгезионного слоя – 7 дней;

- по окончании нанесения адгезионного слоя до приклейки утеплителя 0,5–1 ч;

- до начала механического крепления утеплителя после его приклейки – двое суток;

- между нанесением армирующего и базового слоев – сутки;

- до нанесения грунтовочного или защитно-декоративного слоя – двое суток.

В зависимости от спецификации применяемой фасадной системы эти сроки могут быть по данным разработчиков несколько изменены.

При значительных толщинах штукатурных слоев в 20–30 мм применяют гибкие крепежные элементы, которые не препятствуют температурно-влажностным деформациям этих слоев и воспринимают только растягивающие напряжения, обеспечивая передачу нагрузок от веса штукатурных слоев через плиты утеплителя на существующую стену здания. К этим фасадным системам относятся «Термофасад», «Хантер-Стар», «Серпорок» и некоторые другие. Из-за значительной массы штукатурного слоя утепляемая наружная стена (основание) должна обладать прочностью не менее 3,5 МПа.

Для крепления системы к основанию применяют гибкие кронштейны из коррозионностойкой стали и шпильки, диаметры которых равны 3–4 мм. Для закрепления кронштейна в стене используют универсальный распорный дюбель диаметром 5 мм из коррозионностойкой или обычной стали с антикоррозионным покрытием. Расчетное усилие на один кронштейн составляет 0,3 кН.

Производство работ по устройству системы начинают также с очистки и выравнивания поверхности основания известково-цементной штукатуркой, затем на нем закрепляют в проектном порядке гибкие кронштейны, и накалывают на них снизу-вверх плиты минерального утеплителя, соблюдая правила перевязки швов. После этого на слой утеплителя накладывают гладкую стальную оцинкованную сетку и закрепляют к кронштейнам шпильками. По сетке наносят сначала основной (базисный) слой штукатурного раствора на основе цементно-известкового вяжущего и, наконец, отделочный слой штукатурки.

Достоинство данной фасадной системы состоит в том, что она позволяет выполнять на фасаде здания пояса, карнизы, пилястры и некоторые другие архитектурные детали (рис. 4, 5). Недостатки этой системы заключаются в большом весе и значительном расходе коррозионностойкой стали. Все фасадные системы со штукатурными слоями отличаются сезонностью, т. к. работы по их устройству можно выполнять при температуре не ниже +5 °C.

Рисунок 4. Устройство пилястры в системе «Термофасад»

Рисунок 5. Устройство пояса в системе «Термофасад»

Стоимость таких систем находится в пределах 35–55 долл. США за 1 м² стены.

Системы утепления с облицовкой кирпичом или другими мелкоштучными материалами обладают достаточной паропроницаемостью и не требуют обязательного устройства вентилируемого воздушного зазора. В то же время из-за различных механических и температурно-влажностных деформаций основной стены и облицовочного кирпичного слоя в нем между этажами необходимо устраивать компенсационный шов с упругой прокладкой.

Системы утепления с защитно-декоративными экранами вследствие их недостаточной паропроницаемости выполняют с воздушным вентилируемым зазором между утеплителем и экраном. По этой причине рядом фирм такие системы утепления называются «вентилируемый фасад». Это название достаточно условно, поскольку вентилирование воздушного зазора происходит только в фасадных системах «Марморок» (рис. 6) и «Полиалпан». Эти системы требуют обязательного наличия внизу впускных, а вверху выпускных отверстий, т. к. экраны представляют собой сплошную паро- и воздухонепроницаемую преграду. В других системах, например, «Мосрекон» или «Гранитогрес» между элементами экранов предусматриваются горизонтальные и вертикальные щели, благодаря которым внутренний воздушный зазор сообщается с внешней атмосферой, что в значительной степени обеспечивает эвакуацию водяных паров из воздушного зазора. Кроме вышеупомянутых, к таким фасадным системам относятся: «Техноком», «Каптехнострой», «Краспан», «U-Кон» и другие. В настоящее время применяется несколько десятков фасадных систем с вентилируемым зазором.

Рисунок 6. (подробнее) Система «Мармарок»

Эти системы позволяют круглый год поддерживать такой режим теплообмена, при котором создаются достаточно комфортные условия проживания, а во время отопительного сезона обеспечивается нормативный расход энергоресурсов на отопление помещений. Внешний отделочный слой систем надежно укрепляется на несущих конструкциях наружной стены (основании) посредством несущего каркаса из металлических (стальных, алюминиевых) или деревянных элементов. Для устройства отделочного слоя используются многие плитные и листовые материалы, в том числе плиты из натурального камня (гранита, мрамора, известняка), плиты керамические и на основе цемента, облицованные каменной крошкой или окрашенные слоистые плиты из негорючих или трудногорючих полимерных материалов и металлические листы (стальные и алюминиевые) с покрытием и без них. Значительное разнообразие видов отделочных материалов в сочетании с большим выбором цвета и фактуры поверхности позволяет значительно обогатить архитектурно-художественную выразительность строящихся и реконструируемых зданий (табл. 1).

Таблица 1 (подробнее) Облицовочные материалы для фасадных систем с вентилируемым воздушным зазором

По поручению Москомархитектуры институт ЦНИИЭП жилища разработал, а Москомархитектуры в 2002 году выпустил «Рекомендации по проектированию навесных фасадных систем с вентилируемым воздушным зазором для нового строительства и реконструкции зданий». Помимо этого, институт разработал ряд рекомендаций по проектированию и применению ряда конкретных фасадных систем, в том числе «Марморок», «Гранитогрес», «Интерал», «U-KON», «Триол», «Диат-2000», «Spidi», «Cем-система» и др.

Фасадные системы отличаются конструкцией несущих подсистем, способами крепления плит утеплителя, используемыми материалами и крепежными деталями, размерами и характеристиками защитно-декоративных экранов (облицовками) и способами их крепления к несущей подсистеме. Наличие воздушного вентилируемого зазора обязывает применять в этих системах только негорючие утеплители, а также применять меры против их ветровой эрозии. Некоторые стоимостные показатели таких систем приведены в табл. 2.

Таблица 2 (подробнее) Величина прямых затрат на устройство фасадных систем с вентилируемым воздушным зазором

Помимо рекомендаций, ЦНИИЭП жилища выпустил альбом технических решений применяемых фасадных систем.