Механическое крепление многослойных теплоизоляционных систем

Только те системы способны обеспечить устойчивую и долговременную тепловую защиту изолируемых поверхностей, а также эстетичный внешний вид, в которых грамотно, с учетом типа основания выбраны элементы анкеровки, и, в зависимости от этажности, величины нагрузок, области использования на фасадной плоскости (краевая, внутренняя), произведен расчет количества дюбелей на 1 кв. м. К сожалению, сегодня в строительной практике нередки случаи, когда разработчики фасадных систем пытаются сэкономить на комплектующих и поставляют заведомо низкосортную продукцию. Лишь некоторые фирмы ответственно относятся к выбору каждого из элементов системы и не приемлют ни малейших компромиссов, в том числе в вопросах крепежа. Возможность делать дешевле в ущерб качеству сохраняется во многом из-за недостаточного контроля со стороны представителей государственных структур. Поэтому, может быть, имеет смысл несколько реорганизовать деятельность существующих государственных служб (например, Госархнадзора, Госстроя РФ), отвечающих за соблюдение строительных норм и правил, в том числе и предписаний Госстроя РФ, при выполнении фасадных работ. Эти службы должны быть наделены полномочиями, которые позволяли бы сотрудникам при обнаружении серьезных расхождений с техническими условиями привлекать к ответственности подрядчика, не соблюдающего правила производства работ или применившего материалы, не соответствующие техническому свидетельству. Большую помощь в создании подобного контролирующего подразделения мог бы оказать Госстрой РФ ГУ Центр «Энлаком», специалисты которого накопили уже достаточный опыт, чтобы выступить в качестве экспертов при анализе и оценке тех или иных проблем, связанных с утеплением фасадов зданий. Чтобы исключить массовый брак и недопоставки, вызванные отступлением от технологий со стороны производителей работ, крайне важно организовать строжайший пооперационный контроль или хотя бы выборочные проверки на соответствие государственным нормативам. Одним из условий успешного функционирования любой многослойной теплоизоляционной системы (МТС) на протяжении всего срока службы фасада является качество механического крепления плит утеплителя, обеспечиваемое во многом за счет крепежных элементов. Говорить о том, что выбор системы крепежа и ее монтаж осуществлен правильно, можно только в том случае, когда выполнены все требования, предъявляемые к каждому из элементов. Причем в зависимости от типа теплоизоляционной системы эти требования могут существенно отличаться. Это связано прежде всего с тем, что условия работы, место установки, величина нагрузок, воспринимаемых элементами крепления в «мокрых» фасадах и системах с воздушным зазором, неодинаковы. При комплектации фасадных систем изделиями, предназначенными для обеспечения механического крепежа ее компонентов, наиболее ответственным моментом является выбор дюбелей. Для того чтобы оценить физико-механиче-ские свойства дюбеля и возможность дальнейшего применения, необходимо в первую очередь понять его роль в системе. Основными требованиями, предъявляемыми абсолютно ко всем дюбелям независимо от их места в конструктивной схеме, являются функциональность и совместимость с остальными компонентами системы. В системах навесных фасадов с воздушным зазором используются два типа дюбелей: • дюбели для крепления элементов подконструкции к несущему основанию; • дюбели для удержания теплоизоляции. К первой категории предъявляются самые высокие требования. Прежде всего, они четко классифицированы; строго определен комплекс сырьевых материалов, используемых при их изготовлении; для каждого типа дюбеля в зависимости от несущего основания регламентированы допустимые нагрузки (сила под любым углом приложения и максимально допустимый изгибающий момент) и т. д. Кроме прочностных характеристик существует ряд особенностей, не менее важных в деле обеспечения долговечности системы. К сожалению, рамки статьи не позволяют остановиться на их рассмотрении более подробно. Отметим лишь одну из них, пожалуй, самую важную: при проектировании системы необходимо предусмотреть такое конструктивное решение узла крепления элементов подконструкции к несущей стене, которое исключило бы контакт стального распорного элемента дюбеля с поверхностью металлического кронштейна. В противном случае велика вероятность возникновения такого явления, как электрохимическая коррозия, ведущая к разрушению конструктивных элементов и фасада в целом. Что касается дюбелей, предназначенных для крепления плит утеплителя, то в отличие от аналогичных элементов крепежа, применяемых в «мокрых» фасадных системах, к ним предъявляются менее жесткие требования, в связи с тем что в навесных системах такому дюбелю нет необходимости противостоять ветровым нагрузкам. Данный вид нагрузки воспринимается облицовочным слоем и затем через элементы подконструкции и дюбели первого типа передается в несущее основание. Таким образом, в навесных системах функция дюбеля с тарельчатым держателем сводится к тому, чтобы прижимать изоляционные плиты к фасадной поверхности и удерживать их за счет возникающих сил трения. Поэтому в качестве основного крепежного элемента в такой конструкции допускается использовать дюбель с пластиковым распорным элементом, а в отдельных случаях — специальный пластмассовый грибок без распорного элемента. Кроме дюбелей, при монтаже навесных фасадов применяется множество различных крепежных элементов метизной группы (шурупы, шурупы с буром, заклепки и т. п.). К ним предъявляется ряд специфических требований. Дело в том, что элементы подконструкции навесного фасада изготавливаются, как правило, из алюминиевых сплавов, поэтому перечисленные элементы крепежа должны быть выполнены либо из алюминия, либо из нержавеющей стали. �спользование крепежа из обычной оцинкованной стали не допускается, иначе при контакте таких элементов с алюминиевой поверхностью начнется процесс электромеханической коррозии. Учитывая исключительно высокую скорость его протекания и опасность для фасадных конструкций, нетрудно сделать вывод, что выбор крепежа метизной группы при монтаже навесных систем — тоже очень ответственное дело. В системах наружного утепления с использованием штукатурных растворов поверх плит утеплителя дополнительное закрепление последних на поверхности основы осуществляется при помощи дюбелей с тарельчатым держателем. �х установка производится после приклеивания плит и высыхания клеевого состава. �звестны три основных типа дюбеля, принципиальное отличие которых заключается в конструкции распорного элемента и механизме установки: • забивные дюбели с гвоздеобразным распорным элементом; • закручиваемые дюбели с шурупообразным распорным элементом; • пристреливаемые дюбели. Кроме того, дюбели различаются по принципу анкеровки в несущем основании: • анкеровка силой трения — это могут быть как забивные, так и закручиваемые дюбели; • анкеровка по форме — в основном закручиваемые дюбели; • анкеровка спайкой материалов — пристреливаемые дюбели. Основное функциональное назначение дюбеля с тарельчатым держателем — противостоять отрывочному воздействию ветра (ветровой отсос) на протяжении всего срока службы фасада и создавать прижимающее усилие, необходимое для повышения сил сцепления изоляционных плит с плоскостью фасада. Эффективность выполнений перечисленных функций определяется степенью анкеровки дюбеля в несущем основании. Значение силы, достаточной для того, чтобы вырвать дюбель, влияет на результат расчета количества дюбелей, устанавливаемых на квадратном метре теплоизоляционного слоя. Поскольку дюбель представляет собой изделие, состоящее из металлического распорного элемента и пластмассовой гильзы, его анкеровочная способность в значительной степени зависит от свойств полимера, из которого изготовлена гильза, и материала основания. Дюбели удерживаются в несущей конструкции за счет силы трения. Постоянство ее значения может обеспечиваться только при условии стабильности эксплуатационных характеристик гильзы. Поэтому при их изготовлении не допускается применение низкосортных полимеров, предрасположенных к релаксации (текучести), которая является причиной уменьшения величины распора с течением времени и потому ведет к существенной потере качества анкеровки. Совместимость дюбеля с многослойной теплоизоляционной системой подразумевает наличие у дюбеля следующих свойств: 1. Значение коэффициента теплопроводности дюбеля, близкое к нулю (порядка 0,002 Вт/К). 2. Коррозионная стойкость и/или защищенность металлического распорного элемента. 3. Химическая стойкость гильзы дюбеля в агрессивных средах. 4. Высокая «сцепляемость» поверхности тарельчатого держателя с армирующим слоем МТС. 5. Достаточная жесткость тарельчатого держателя. 6. Отсутствие мест повышенного скопления штукатурного материала, наносимого впоследствии. 7. Возможность простого визуального контроля правильности выбора дюбеля и завершенности процесса его монтажа. Рассмотрим отдельно каждое из условий совместимости дюбеля с МТС. Низкий, практически равный нулю, коэффициент теплопроводности дюбеля необходим не только из соображений энергоэффективности ограждающих конструкций, но и для того, чтобы под воздействием гидротермических факторов фасадная поверхность сохраняла свою гомогенность. При высоком коэффициенте теплопроводности штукатурный слой над местом установки дюбеля будет постоянно отличаться от остальной части фасада температурой и влажностью, что в городских условиях с течением времени ведет к потере эстетических качеств объекта и разрушению штукатурного слоя. В связи с тем что в теплоизоляционных системах постоянно протекает процесс парообмена, на металлическом распорном элементе и гильзе дюбеля происходит конденсация влаги. Учитывая повышенную агрессивность среды (особенно в системах с минеральным утеплителем), возможность ее доступа к металлическим элементам крепежа, а также то, что от состояния распорных элементов, являющихся основным звеном при передаче нагрузки в несущее основание, зависит степень надежности системы в целом, можно сделать вывод: металлический распорный элемент должен быть, как минимум, изготовлен из нержавеющей или оцинкованной стали и при этом либо иметь дополнительное органическое покрытие, либо быть герметично заизолированным. Под химической стойкостью гильзы дюбеля подразумевается невосприимчивость полимерного материала, из которого она изготовлена, к воздействию щелочной среды, типичной для большинства строительных материалов (бетона, кирпича, клея, минеральной ваты, штукатурки и т. д.). На сегодняшний день известны два основных вида полимеров, применяемых для производства дюбелей: полиэтилен и полиамид. Целесообразность использования того или иного материала зависит от типа дюбеля. К примеру, полиэтилен, благодаря своей сыпучести, подходит для изготовления забивных дюбелей, когда важна способность материала воспринимать большие нагрузки без нарушения межмолекулярных связей. Полиамид, обладающий большей жесткостью, применяется при производстве закручиваемых дюбелей. Для повышения «сцепляемости» с армирующим слоем тарельчатый держатель должен быть сконструирован таким образом, чтобы армирующая масса могла либо «зацепиться» на поверхности тарельчатого держателя, либо беспрепятственно проходить через дюбель и входить в контакт с поверхностью плиты утеплителя, закрепляясь на ней. Полости с обратной стороны тарельчатого держателя позволяют произвести сцепление принципиально другим способом: затвором по форме. Это значит, что армирующая масса, проникая через отверстие держателя, заполняет более широкие полости и после высыхания образует очень прочное соединение. Важный момент — поведение многослойной теплоизоляционной системы под воздействием неблагоприятных атмосферных факторов. Внешние слои, как правило, реагируют на изменения температуры сжатием или растяжением. Это движение внешнего слоя компенсируется слоем теплоизоляции, в связи с чем в клеевом слое МТС возникают существенно меньшие напряжения, нежели на поверхности. Дюбель является единственным элементом, проходящим через все слои системы. Тарельчатый держатель дюбеля прочно зафиксирован во внешнем слое. Это значит, что сопротивление дюбеля на изгиб должно быть меньше изгибающего момента, возникающего вследствие гидротермических воздействий. �деальным является дюбель, обладающий моментом сопротивления на изгиб, равным нулю. При этом необходимо учитывать, что смещение тарельчатого держателя относительно первичной оси дюбеля частично осуществляется благодаря эластичности гильзы дюбеля. С достижением определенной границы сжимаемости полимера происходит изгибание распорного элемента дюбеля. Одним словом, повышенная жесткость дюбеля, то есть его неспособность следовать процессам сжатия и растяжения поверхности фасада, ведет к образованию трещин и разрушению внешнего слоя МТС. Поэтому все ведущие производители крепежных элементов заменили в своей производственной программе дюбель диаметром 10 мм на дюбель диаметром 8 мм. Достаточной жесткостью должен обладать тарельчатый держатель дюбеля. Это необходимо для того, чтобы в процессе установки, а также при дальнейшей работе дюбеля передача нагрузки осуществлялась по всей площади тарельчатого держателя. При его недостаточной жесткости получается эффект «вывернутого зонта», что приводит к повышенному скоплению штукатурки и, при неблагоприятном стечении обстоятельств, — к разрушению МТС. Наличие открытых щелей между плитами теплоизоляции, слишком глубокое погружение дюбеля в плиту, повреждение поверхности уже установленных плит — все это ведет к нарушению однородности МТС, тем самым ухудшая ее свойства и сокращая срок службы. Дюбель как элемент МТС не должен быть причиной подобных явлений. Возможность простого визуального контроля правильности выбора дюбеля, а также завершенности процесса его монтажа подразумевает наличие такой конструктивной особенности дюбеля, которая исключает возможность проведения последующих операций, например, по нанесению армирующего слоя, при незавершенном монтаже дюбелей. В заключение можно сказать, что дюбель, являясь скрытой и неотъемлемой частью системы, играет очень важную роль и может быть как залогом долговременной и беспроблемной эксплуатации фасадной системы, так и причиной ее быстрого разрушения при неправильном выборе и монтаже. Поэтому проектировщикам, техническим специалистам, архитекторам да и самим заказчикам можно только настоятельно порекомендовать очень внимательно подходить к выбору и утверждению элементов крепежа независимо от типа системы.