Публикации »

Методы защиты ограждающих конструкций и фасадов

Методы защиты ограждающих конструкций и фасадов

 

Здания и сооружения подвергаются разрушительному воздействию как со стороны внешних природных факторов, так и по причинам, имеющим техногенное происхождение. Ярким представителем первой группы выступают сложные условия эксплуатации в береговой и прибрежной зоне. Классический пример второй — риски, связанные с возгоранием объектов.

 

В последние годы отечественная строительная индустрия ощущает значительный рост заказов на строительство капитальных объектов в береговой и прибрежной зоне[1]. Это и строительство спортивных комплексов для Олимпиады-2014, и возведение отелей и туристических баз, причалов и прочих объектов инфраструктуры. Строительство в береговой зоне сулит большие перспективы, но требует особого подхода. Чтобы здания стояли долго и не теряли своих эксплуатационных характеристик и внешней привлекательности, им необходима стойкая защита для стен и кровли. Обеспечить ее позволяют современные строительные технологии и материалы.

Краеугольным камнем прибрежного строительства является правильный выбор материалов для ограждающих конструкций, поскольку фасады и кровли таких построек подвергаются воздействию целого ряда специфических неблагоприятных факторов, способных существенно сократить срок эксплуатации зданий и нанести непоправимый урон их внешнему виду. Это и повышенный уровень солнечного УФ излучения, и повышенная влажность, и мельчайшая взвесь морской соли в воздухе, и эрозионное воздействие мелких фракций песка, поднятого ветром с пляжа. Такая агрессивность прибрежной и, в частности, приморской атмосферы требует от ограждающих конструкций и кровель зданий и сооружений особо высокой стойкости. Причем это относится к любым типам зданий, т. к. и бетон, и кирпич, и облицовочный камень, и штукатурка практически в одинаковой степени подвержены разрушительной эрозии. Предотвратить ее может использование на таких зданиях навесных вентилируемых фасадов. Однако их производители, как и производители материалов для быстровозводимых зданий (БВЗ), составляющих сегодня основу коммерческой застройки, должны также принимать в расчет агрессивный характер прибрежной атмосферы.

Василий Горбунов (ООО «Арт Винд») полагает, что, если речь идет о строительстве в прибрежной зоне, обычный незащищенный металл использовать нельзя. Можно использовать нержавейку, но это слишком дорого. Разумнее использовать оцинкованный профилированный прокат с современными полимерными покрытиями.

Естественно, возникает вопрос: как определить стойкость того или иного покрытия к внешним факторам с учетом того, что здание должно будет простоять не один десяток лет без капитального ремонта? Сергей Якубов (ГК «Металл Профиль») отмечает, что долговечность стали с покрытием определяется несколькими факторами: это качество самой оцинкованной стали, толщина и качество грунтовочного и верхнего слоев окраски и, конечно же, соответствие производственного процесса самым жестким требованиям качества. К сожалению, в российских стандартах ничего нет о стали с полимерным покрытием, хотя она широко применяется в отечественном строительстве уже не один десяток лет. Поэтому необходимо руководствоваться не только российскими, но и европейскими нормами, стандартами и результатами испытаний.

Довольно корректно отражают стойкость листовой стали с покрытием к вышеперечисленным факторам европейские нормы — EN13523 и EN1069.

Рассмотрим, как выглядят в этом свете характеристики стали с покрытием Colorcoat Prisma™ (см. табл. 1) производства компании Tata Steel (Великобритания).

 

Таблица 1

Характеристики

Значение

Метод испытаний

Номинальная толщина покрытия

50 мкм

EN 13523-1

Глянец

60%

EN 13523-2

Стойкость к царапинам

>3 500 г

EN 13523-12

Стойкость к механическим повреждениям (тест Табера)

> 25 мг

EN 13523-16

Прочность покрытия при изгибе на 180о

0,5 Т при 16 оС

EN 13523-7

Адгезионная прочность при обратном ударе

18 Дж

EN 13523-5

Адгезия (метод решетчатых надрезов)

100%

EN 13523-6

Сопротивление коррозии: солевой туман водяной конденсат

1000 ч

EN 13523-8

EN 13523-25

Допустимая категория агрессивности окружающей среды

RC5

EN 1069

Cопротивление воздействию УФ лучей

Ruv4

EN 1069

Максимальная длительная температура эксплуатации

120 °С

 

 

Colorcoat Prisma™ — двустороннее покрытие толщиной 50 мкм (пятого поколения). На стальную основу наносится сплав Galvalloy®, состоящий из цинка (95%) и алюминия (5%). Такая обработка позволяет защитить даже торцевые области листов фасада и кровли, наиболее подверженных коррозии, и имеет преимущества перед горячим цинкованием листа. Далее следуют защитный грунтовочный слой и финишное покрытие (полимерная краска с полиамидными гранулами), которое и находится в контакте с внешней средой.

Еще большую толщину — 200 мкм — имеет покрытие Colorcoat HPS200 Ultra™. Здесь также присутствуют слой из сплава Galvalloy® и усиленное полимерное покрытие. Сталь с таким покрытием по коррозионной стойкости превышает даже самые жесткие требования RC5 (по EN 10169).

Разумеется, столь качественное покрытие повышает стоимость продукта, однако это оправдано длительными сроками эксплуатации: гарантия производителя на Colorcoat Prisma™ и Colorcoat HPS200 Ultra™ составляет 15 и 20 лет соответственно для фасадных облицовок и 10 и 15 лет для кровельных покрытий[2].

Если же речь идет о строительстве на некотором удалении от побережья, т. е. в так называемой внутренней зоне, то следует рассмотреть возможность использования решений на основе стали с покрытием PVDF (ПВДФ). Покрытие имеет толщину 27 мкм, состоит из поливинилфторида и акрила. Поверхность глянцевая, цвет любой, вплоть до металлика, практически не выгорает на солнце и имеет высочайшую защиту от ультрафиолета. Также характеризуется хорошей самоомываемостью, устойчивостью к механическим повреждениям и истиранию. В таблице 2 приведена европейская классификация полимерных покрытий по коррозионной сопротивляемости с примерами конкретных решений и областей их применения. Также может оказаться полезной диаграмма (рис. 1), иллюстрирующая устойчивость различных типов покрытий к УФ излучению.

При определении стойкости покрытий к коррозии, истиранию и ультрафиолету образцы подвергались самым суровым испытаниям: погружению в морскую воду на 5 тыс. часов (с предварительно сделанными надрезами), 12-недельному непрерывному облучению УФ лучами и ряду других серьезных воздействий. В результате эксперты заключили, что в условиях морского побережья использование при строительстве БВЗ стали с покрытием экономически эффективно и оправданно.

 

Таблица 2

Категория коррозионной сопротивляемости

Коррозион-ная категория

Сель-ская среда

Город-ская среда

Индуст-риальная среда

Морская среда

Загряз-ненная и влажная среды

RC1

C1 — очень низкий

 

 

 

 

 

RC2, полиэстеры

C2 — низкий

да

да

 

 

 

RC3, ПВДФ

C3 — средний

да

да

да

да

 

RC4

C4 — высокий

да

да

да

да

 

RC5, Colorcoat Prisma™, Colorcoat HPS200 Ultra™

C5 — очень высокий (индустр. и морская среды)

да

да

да

да

да

 


Рис. 1

 

Фактически их применение уравнивает возможности «сухопутных» заказчиков и тех, кто строится в береговой и прибрежной зонах, что открывает широчайшее поле деятельности дизайнерам и архитекторам, позволяя воплощать в жизнь даже футуристические проекты. Так, ограждающие конструкции из сэндвич-панелей нашли широкое применение при строительстве олимпийских объектов в Сочи. Понятно, что экспертиза проектов и материалов для столь важной стройки была достаточно строгой. Технологии БВЗ, используемые на сочинской стройке, позволили решить множество необычных задач. Например, олимпийский керлинг-центр интересен тем, что рассчитан на неоднократную сборку-разборку и перенос на большие расстояния. Это, по сути, экспериментальный объект. В этом «конструкторе» использованы сэндвич-панели поэлементной сборки (СППС) — они собираются прямо на каркасе, а сама технология не требует дорогостоящих подъемных механизмов. Эффектность облицовки СППС на ограждающих конструкциях керлинг-центра достигается сочетанием матовых фасадных кассет цвета «антрацит» и «серебристый металлик» с покрытием Colorcoat Prisma™.

Не менее привлекательна и большая ледовая арена для хоккея с шайбой. По задумке проектно-конструкторского бюро «Инфорспроект» и омского НПО «Мостовик», она должна выглядеть, как приоткрытая морская раковина со сложной криволинейной поверхностью. Стены этого сооружения построены из трехслойных сэндвич-панелей. Кстати, такие же панели использованы и при строительстве крытого конькобежного центра, который возводится по проекту итальянского архитектора Алессандро Цоппини.

 

Обеспечение пожарной безопасности зданий с вентилируемыми фасадными системами

Пожарная безопасность — одно из главных требований в современном строительстве, которое должно учитываться еще на стадии проектирования. Однако серьезнейшей проблемой российской стройиндустрии по-прежнему остается присутствие на рынке большого количества материалов, не прошедших необходимых испытаний перед практическим применением в гражданском и промышленном строительстве. Их безопасность вызывает у специалистов большие опасения. Особенно остро ощущается эта проблема в тех сегментах строительства, где активно применяются технологии навесных вентилируемых фасадов.

В середине прошлого столетия наметилась тенденция по улучшению защитных свойств материалов, используемых при отделке фасадов зданий, в частности: повышение их эксплуатационных характеристик и долговечности. Навесные вентилируемые фасады (НВФ) стали настоящим прорывом в этой области. В Россию эта технология пришла в 1990-х гг. и сразу же завоевала популярность благодаря своим техническим и экономическим преимуществам.

Но когда эйфория пошла на спад, выяснилось, что далеко не все вентфасады отвечают элементарным требованиям пожарной безопасности. Более того, в течение длительного времени в массовом гражданском строительстве широко применялись именно те материалы, которые вообще не должны были получить допуск к применению в этом сегменте отрасли, в том числе фасадные системы с композитной облицовкой и алюминиевой подконструкцией.

Свою роковую роль здесь сыграли соображения чисто экономического характера, которые, к сожалению, часто становятся определяющими на «диком» рынке. Так произошло и на сей раз. Многие заказчики, понадеявшись исключительно на русский «авось» и не осознавая в полной мере масштабов той моральной, материальной и уголовной ответственности, которую может повлечь за собой несоблюдение требований пожарной безопасности, с легкостью приобретали эти материалы. Как следствие, несмотря на относительно малый срок применения вентфасадов, в нашей стране уже зарегистрировано большое число пожаров, сопровождавшихся частичным или полным выгоранием вентфасадов или их обрушением в зону эвакуации людей (для справки: каждая плитка облицовочного керамогранита размером 600х600х10 мм весит 8–9 кг).

Налицо две проблемы. Первая состоит в бесконтрольном использовании горючих облицовочных материалов, таких, как алюминиевые композитные панели, в том числе и класса горючести Г4, чего не допускает ни один из действующих нормативов. Вторая — применение облегченной алюминиевой подконструкции, которая, помимо своих многочисленных достоинств, обладает одним недостатком, способным перечеркнуть их все: алюминий и его сплавы теряют несущую способность при относительно невысоких для пожара температурах.

Согласно результатам экспериментальных исследований ФГУ ВНИИПО МЧС России, некоторые типы алюминиевых композитных панелей включают слой из полиэтилена, который уже на 6-й или 8-й минутах испытания выделяет газообразные продукты горения и затем воспламеняется с дальнейшим обильным появлением горящих капель расплава. При этом коэффициент дымообразования полиэтиленового наполнителя относит его к группе Д3, саму панель — к группе Д2, а по горючести и воспламеняемости — к группе Г4.

Наиболее безопасными с этой точки зрения являются облицовочные материалы из стали с полимерным покрытием, например, фасадные кассеты или линеарные панели, которые относятся к классу негорючих материалов (НГ). Тот факт, что застройщики подчас используют стальную облицовку менее охотно, обычно объясняют более трудоемким монтажом, а если точнее: монтажники зачастую просто считают свою прибыль, которую они получат на композитных панелях и на работах по их «гаражному» производству — на готовых стальных панелях монтажник заработает меньше, поскольку он не участвует в процессе их производства.

Если же говорить о конечном потребителе, то ему стальные кассеты, как правило, обходятся дешевле кассет из композитного материала.

В бюджетном сегменте (линеарные панели из стали толщиной 0,7–1,0 мм) популярность стальных фасадов страдает из-за некоторой нестабильности геометрии элементов облицовки.

Впрочем, на сегодняшний день эту проблему уже можно считать решенной в связи с появлением на рынке панелей Primepanel®, сочетающих в себе качество фасадных кассет премиум-класса из стали толщиной 1,0–1,2 мм и стоимость линеарных панелей. Добиться такого результата удалось благодаря использованию уникального оборудования финской компании FORMIA. Точную геометрию стальной фасадной панели обеспечивают 27 пар формирующих ее валов, а мощная распрямляющая установка снимает остаточные напряжения в металле и исключает эффект «линзы», с которым до сих пор не могут справиться большинство производителей.

Элементы несущего каркаса играют также важную роль в обеспечении безопасности НВФ с точки зрения устойчивости конструкции в случае возникновения пожара. Обычно для изготовления деталей подсистемы используются три материала: оцинкованная сталь, алюминий и нержавеющая сталь. Их доля на рынке оценивается в 50%, 40% и 10% соответственно. В случае, когда применяются системы с алюминиевыми направляющими, при пожаре может произойти частичное или полное их обрушение, т. к. под воздействием температур, превышающих 660 °С, алюминий начинает плавиться. Даже небольшой локальный пожар способен привести к обрушению вентфасада, имеющего в своей основе подконструкцию из алюминиевых сплавов, поскольку теряется конструкционная прочность (они «текут») уже примерно при 250–300 °C. Если же пожар сильный, то температура в подфасадном пространстве иногда достигает 1000–1200 °C, а это значит, что жидкий металл начнет капать, поджигая все, что находится ниже.

Особенно опасно это становится в случае использования горючих композитных облицовок, о которых уже шла речь выше. Данный факт подтверждается исследованиями, проведенными в Центре противопожарных исследований ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко: на двухэтажном фрагменте стены проведено около 50 огневых испытаний систем навесных вентилируемых фасадов с применением различных теплоизоляционных и облицовочных материалов. В результате наиболее проблемными показали себя системы из алюминиевых сплавов. Соответственно, навесные фасады с несущим каркасом из стали являются более надежными, поскольку температура плавления стали — около 1500 °С.

Несмотря на все вышеприведенные аргументы, алюминиевые композитные фасадные системы по-прежнему получают положительные заключения по итогам различных испытаний, в ходе которых положение спасают стальные противопожарные отсечки. А композитные фасады продолжают полыхать, т. к. по факту — на объектах применяется пожароопасный композитный лист группы горючести Г3–Г4, который прикрыт «результатами противопожарных испытаний» с применением более дорогостоящего композита с группой горючести Г1. Разумеется, фактически это фальсификация, поскольку разницу на объекте заметить практически невозможно. Очевидно, что решить этот больной вопрос может только полный запрет на применение композитных алюминиевых облицовочных материалов в составе навесных вентилируемых фасадов.

 

 


Торговый центр на строительном рынке в Солнечногорском районе Московской области: в непосредственной близости от облицованного стальными фасадными кассетами здания полностью сгорел большой склад пиломатериалов.

 


При ближайшем рассмотрении видно, что НВФ подвергался длительному воздействию открытого пламени (судя по полопавшимся стеклам в окнах): можно констатировать, что стальная облицовка фактически спасла торговый центр от возгорания.

 

По мнению Николая Лабыгина (директор ПСК ЦНИИПИ «Монолит», ассоциированный член Российской академии архитектуры и строительных наук), лучшим выбором для подсистемы навесных фасадов является оцинкованная сталь с порошковой окраской. По большинству эксплуатационных характеристик такое решение незначительно уступает нержавеющей стали, при этом значительно превосходит ее в стоимости.

Это доказывают и климатические испытания, проведенные в испытательном центре «Эксперт Кор-МИСиС». Элементы несущей подконструкции из оцинкованной стали с порошковой окраской помещались на 30 дней в различные эквивалентные среды — условно чистую, промышленную и приморскую городскую. В результате было дано заключение об их гарантийном сроке службы в 50, 35 и 25 лет соответственно.

Важным также является вопрос, связанный с выбором поставщика и производителя подконструкции. Несущая способность элементов подконструкции определяется толщиной стали и формой кронштейна, в частности, размером ребер жесткости. Также необходимо обращать внимание на качество и толщину цинкового покрытия. А эти параметры одинаковы далеко не у всех производителей, о чем говорит весомая разница в стоимости одинаковых, на первый взгляд, элементов.

Наконец, при оценке пожарной безопасности НВФ важными являются и свойства применяемой теплоизоляции, которые оцениваются в соответствии с требованиями ГОСТ 31251-2003. Вне конкуренции здесь находятся негорючие (НГ) минераловатные утеплители.

 

Андрей РИККИНЕН

по материалам ГК «Металл Профиль»



[1]Береговой зоной традиционно считается территория, расположенная в километровой полосе от воды, а прибрежными территориями называются земли в 1–3 километрах от берега.

[2]Срок гарантии может варьироваться в зависимости от цвета покрытия. Приведенные данные справедливы для стандартных цветов.

Автор: Андрей РИККИНЕН
Дата: 30.12.2012
Журнал Стройпрофиль 103
Рубрика: фасадные системы. фасады




«« назад