ГлавнаяПри проведении капитальных ремонтов, реконструкции и тепловой модернизации зданий, ограждающие конструкции дополнительно теплоизолируют с целью повышения их сопротивления теплопередаче до требуемых (нормативных) величин. Наличие дополнительного слоя теплоизоляции приводит к перестройке температурного поля и перераспределению влаги по слоям ограждений, тем самым влияя на их влажностный режим.
Дополнительная теплоизоляция может выполняться «сухим» и «мокрым» способами. К «сухим» способам теплоизоляции относится устройство систем называемых «вентилируемый фасад». Укрытие слоя дополнительной теплоизоляции выполняется облицовочными плитами «на относе» с устройством вентилируемой воздушной прослойки. «Мокрые» технологии - это в первую очередь система «термошуба» в различных вариантах, система ПСЛ, торкретирование полистиролбетоном и др.
Одна из наиболее часто используемых «мокрых» систем утепления - лёгкая штукатурная система (ЛШC). Теплоизоляционный материал — пенополистирольные или минераловатные плиты крепятся клеем и дюбелями на наружной поверхности стены, после чего по нему укладывают защитно-декоративный слой из полимерцементных составов, наносимых по стеклотканевой сетке. Используются также так называемые тяжёлые штукатурные системы (ТШС), отличающиеся от вышеуказанных тем, что в них применяют стальные армирующие сетки и обычные сложные растворы для укрывного слоя толщиной 20...30 мм.
При натурных обследованиях стен зданий утеплённых с применением ЛШC часто фиксируются трещины на поверхности штукатурки. Трещины появляются в углах оконных проёмов, в зонах напротив перекрытий и перегородок, а также в местах стыков плит утеплителя и расположения дюбелей крепления теплоизоляции. В ходе обследований выявлены также такие дефекты систем утепления, как отслоение декоративного отделочного слоя. В числе причин их появлении - перестройка влажностного режима ограждений и процессы влагопереноса, зависящие от физических свойств материалов.
Особенности систем дополнительной теплоизоляции и её влияние на влажностный режим основной конструкции (подосновы) и ограждения в целом определены на основании результатов натурных экспериментальных исследований на эксплуатируемых зданиях.
Слой дополнительной теплоизоляции укладывается на подоснову, в качестве которой служит кирпичная кладка из керамического или силикатного кирпича, однослойные стеновые панели из керамзитобетона, многослойные панели со средним слоем из минеральной ваты или пенополистирола, блоки из пенно и газобетона и других материалов. Для изучения особенностей перестройки влажностного режима теплоизолированных ограждений были выбраны здания с различной конструкцией наружных стен.
На кирпичном жилом доме наружная теплоизоляция была выполнена с целью исправления выявленных дефектов при приведении микроклимата помещений и ограждающих конструкций к условиям эксплуатации соответствующим нормативным требованиям. Наружные стены дома, кладкой из керамического и облицовкой из силикатного кирпича с внутренним штукатурным слоем, теплоизолированы плитами из каменной ваты плотностью р = 130 кг/м3 и толщиной b = 50 мм и укрыты полимерцементной штукатуркой. Работы выполнены в весенний период года.
Изъятие проб материалов и определение их массовой влажности проведено после года эксплуатации теплоизолированного дома в условиях г. Минска. Распределение влаги по сечению наружной стены представлено на рис. 6.10.
Результаты, полученные при вскрытии ограждения, показывают наличие скачков массовой влажности на границах слоев, что определено различием в механизме паро - и влагопроводности материалов и условиям годовой эксплуатации.
На рис. 6.11 представлено распределение влаги по сечению кирпичной стены с наружной теплоизоляцией из каменной ваты укрытой полимерцементной штукатуркой (ЛШС).
Анализ влажностного состояния рассматриваемой конструкции показывает, что массовая влажность материалов ниже как расчётных массовых отношений для условий эксплуатации А и Б, так и величин их максимальной сорбционной влажности. Область максимального увлажнения каменной ваты находится перед слоем полимерцементной штукатурки.
Обследование зданий с наружными стенами из керамзитобетона выполнялись на объектах эксплуатируемых после выполнения дополнительной теплоизоляции от 3 до 8-ми лет.
Обобщённые результаты распределения влаги по сечению наружных стен из однослойных керамзитобетонных панелей, после выполнения дополнительной теплоизоляции, представлены на рис. 6.12. Исследования проводились на 6-ти жилых зданиях, расположенных в городах Республики Беларусь в зимний, весенний и летний периоды года.
В процессе эксплуатации зданий после их утепления влажностный режим подосновы стен менялся со снижением массовой влажности в пределах от внутренней поверхности до слоя минеральной ваты. Средняя массовая влажность керамзитобетона экспериментально определена равной W = 2,1...2,2 %, что значительно ниже расчётного массового отношения влаги равного WБ = 8...10 %. Минеральная вата, имеющая высокую влаго - и паропроницаемость, способствует удалению влаги из керамзитобетона.
Укрывной слой из полимерцементной штукатурки, имеющей высокое сопротивление потоку влаги, при длительной эксплуатации ограждений, процессу сушки существенно не препятствует.
Влияние на влажностный режим наружных стен зданий с дополнительной теплоизоляцией и с панельно-лучистой системой отопления исследовалось на жилых домах серии 1-464А.
Наружные стены дома — трёхслойные железобетонные панели с минераловатными вкладышами. Во внутреннем слое панелей замоноличены регистры и трубопроводы системы панельного отопления. Общая толщина панелей b = 250 мм.
Теплоизоляция стен первого этажа выполнена плитами из полистирольного пенопласта ПСБ-С. Утеплитель укрыт тяжёлой штукатуркой, уложенной по сетке «рябица». Толщина слоя пенополистирольных плит b = 60 мм (плотность р = 35 кг/м3), цементнопесчаной штукатурки — 5 = 20 мм (ТШС).
Теплоизоляция стен второго и вышележащих этажей выполнена слоем каменной ваты с лёгкой полимерцементной штукатуркой по ней. Толщина слоя каменной ваты 5 = 50 мм, а слоя полимерцементной штукатурки 5 = 4 мм (ЛШС).
Отбор проб материалов дополнительной теплоизоляции из полистирольного пенопласта был произведен из торцевой стены на уровне первого этажа. По результатам определения массовой влажности материалов выполнено графическое построение распределения влаги по сечению стены, рис. 6.13.
Полученные результаты показывают несколько повышенную массовую влажность пенопласта на глубине 45...60 мм от наружной поверхности стены. Объяснение данной картины распределения влаги следует искать в характеристиках интенсивности её переноса через различные материалы. Так, коэффициенты паропроницаемости цементно-песчаного раствора укрывного слоя (u = 0,083 мг/(м*ч*Па)) и полистирольного пенопласта (u = 0,044...0,050 мг/(м*ч*Па)) отличаются по абсолютной величине в два раза.
Выполнить анализ характера распределения влаги по сечению стены удобно представив его величинами объёмной влажности (рис. 6.136). Распределение объёмной влажности по сечению стены значительно отличается от распределения массовой. Это связано с тем, что объёмная влажность железобетона и цементно-песчаного раствора значительно больше объёмной влажности пенопласта. Содержание влаги на м3 материала составляет: в слое цементно-песчаного раствора - 68,4 кг, в слое полистирола на глубине 5 = 20-45 мм - 3,37 кг, в слое полистирола на глубине b = 45-60 мм - 4,0 кг.
Следует отметить, что массовая влажность полистирольного пенопласта по всему слою выше его сорбционной влажности Ws = 2,7 % при ф = 97 %. Т.е. слой пенопласта преграждает диффундирующему потоку водяного пара выход из стены, одновременно накапливая в себе влагу. В то же время анализ распределения объёмной влажности подтверждает, что слой цементно-песчаного раствора также является препятствием удалению влаги из утеплителя.
Пробы материалов теплоизоляции из каменной ваты отобраны из стены на уровне второго этажа. Результаты определения массовой влажности материалов по сечению стены представлены на рис. 6.14а.
Анализ результатов исследований показывает, что в слое каменной ваты толщиной 50 мм, примыкающем к укрывному слою, происходит накопление влаги. Причина накопления повышенное сопротивление её переносу полимерцементной штукатурки. Минеральная вата имеет коэффициент паропроницаемости u = 0,37 мг/(м*ч Па), что на порядок выше, чем коэффициент паропроницаемости укрывного слоя u = 0,022 мг/(м*ч*Па).
Распределение объёмной влажности по сечению дополнительной теплоизоляции наружной стены показано на рисунке 6.14б.
Анализ распределения указывает на значительную концентрацию влаги у защитного слоя и относительно небольшую по толщине слоя каменной ваты. Определение массы влаги из расчёта на м3 материала для рассматриваемой конструкции стены показало следующее. В защитном слое - 45 кг, в слое каменной ваты - b = 4-20 мм - 3,38 кг, в слое каменной ваты b = 20-40 мм - 2,17 кг, в слое каменой ваты b = 40-50 мм - 1,85 кг. Т.е. концентрация влаги в слое каменной ваты уменьшается по мере удаления от слоя штукатурки.
Для сравнения полей распределения влаги по сечению дополнительной теплоизоляции наружных стен из железобетонных панелей в зданиях с панельно-лучистой (рис. 6.14) и с конвективной (н.п. - радиаторы) системами отопления проведены исследования, результаты которых представлены ниже. Объектом исследований служил 5-ти этажный жилой дом из трёхслойных панелей толщиной 300 мм. Средний слой панелей из полистирольного пенопласта толщиной 5 = 140 мм и плотностью р = 25 кг/м3. Дополнительная теплоизоляция выполнена из каменной ваты «Fasrock» плотностью р = 150 кг/м3 и пенополистирольных плит «STYROPEX» плотностью р = 15 кг/м3.
Отбор проб для лабораторных исследований производился из торцевой стены и стены главного фасада. По результатам определения влажности материалов дополнительной теплоизоляции построены кривые распределения влаги по сечению теплоизоляции.
На рисунке 6.15a показаны величины массовой влажности по слоям теплоизоляции.
Анализ показывает, что пенополистирольный пенопласт имеет влажность до 3 % по массе, а полимерцементная штукатурка - 2,3 %.
Масса влаги в перерасчёте на 1 м3 материала составляет в системе утепления пенопластом: в слое штукатурки - 41,4 кг, в слое полистирола b = 0-20 мм - 0,45 кг, в слое полистирола b = 20-50 мм - 0,345 кг.
Распределение объёмной влажности по сечению дополнительной теплоизоляции представлено на рис. 6.15б.
Характер распределения объёмной влажности отличается от распределения массовой влажности. Общим является небольшое увеличение процентного содержания влаги у декоративно-защитного слоя по отношению к слою утеплителя. Одинаковый характер распределения объёмной и массовой влажности указывает на превышение её у укрывного слоя, являющегося препятствием переносу.
Полистирольный пенопласт, имеющий коэффициент паропроницаемости одного порядка с тяжёлым бетоном, всё же является препятствием для миграции влаги в жидкой фазе. Именно этим можно объяснить полученное распределение влаги по сечению стены.
Распределение влаги по сечению стены с дополнительной теплоизоляции из каменной ваты дано на рис. 6.16а.
Каменная вата имеет влажность от 0,4 до 0,85 %, а укрывной слой — 2,92 %.
Характер распределения влаги по сечению слоя утеплителя из каменной ваты значительно отличается от распределения по сечению пенопласта. Каменная вата практически не является препятствием для диффузии влаги, поэтому массовая влажность её значительно меньше, чем штукатурного слоя и слоя бетона. Массовая влажность каменной ваты в наружной теплоизоляции меньше сорбционной.
В системе утепления с каменной ватой масса влаги в пересчёте на м3 составляет: в слое штукатурки — 52 кг, а в слое каменной ваты b = 0-20 мм - 1,62 кг, слое каменной ваты b = 20-50 мм - 0,78 кг, в бетоне панели - 55,9 кг.
Результаты определения объёмной влажности по сечению дополнительной теплоизоляции из каменной ваты показаны на рис. 6.16б.
Характер распределения объёмной влажности по сечению теплоизоляции такой же, как и массовой. Каменная вата имеет объёмную влажность значительно меньшую, чем защитно-декоративный слой и слой из тяжёлого бетона. Увлажнение защитнодекоративного слоя вызвано сопротивлением переносу влаги в газообразной и жидкой фазах.
Анализируя результаты исследований, следует отметить, что влажность бетона панели под слоями различной по составу дополнительной теплоизоляции оказалась одинаковой и равной W = 2,3 %.
Сравнение полей влажности дополнительной теплоизоляции стеновых панелей с разными системами отопления зданий показало, что различие в распространении влаги в слоях теплоизоляционных материалов в основном связано с использованием на исследуемых объектах различных систем дополнительной теплоизоляции — «ЛШС» и «ТШС».
Характер распределения массовой влажности с различными материалами теплоизоляции подтверждает разную роль каменной ваты и полистирольного пенопласта в формировании влажностного режима стены. Если каменная вата, имеющая пористую структуру и относительно высокий коэффициент паропроницаемости, не препятствует прохождению влаги, то пенопласт уменьшает поток влаги из-за плотной структуры и относительно низких коэффициентов паропроницаемости и влагопроводности.