Подконструкции вентилируемых фасадов: алюминий или сталь?
Фасадные системы с вентилируемым воздушным зазором (вентилируемые фасады), еще сравнительно недавно считавшиеся новинкой, сегодня получили широкое распространение в отечественной строительной практике.
Основные преимущества вентилируемых фасадов хорошо известны: повышение теплозащитных и звукоизоляционных характеристик ограждающих конструкций, улучшение температурно-влажностного режима внутри здания, защита несущих конструкций и, соответственно, повышение долговечности конструкций и здания в целом, возможность проводить работы по монтажу и ремонту независимо от сезона.
Основные требования
Требования, предъявляемые к системам вентилируемых фасадов, представляется целесообразным объединить в группы.
- Общетехнические требования. Вентилируемый фасад должен обладать необходимой прочностью, чтобы оказывать сопротивление расчетным статическим и динамическим нагрузкам, обладать стойкостью к атмосферным воздействиям.
- Требования пожарной безопасности. Как строительная конструкция вентилируемый фасад должен удовлетворять необходимым требованиям пожарной безопасности (СНиП 21-01-97) по пределу огнестойкости и классу пожарной опасности (ГОСТ 30403).
- Эксплуатационные требования. Вентилируемый фасад должен сохранять конструктивную прочность, целостность и теплозащитные качества в течение всего расчетного срока эксплуатации.
Подконструкция
Основной элемент системы вентилируемых фасадов — подконструкция.
Подконструкция (несущий каркас), включая крепежные элементы, служит как для крепления экрана (облицовочного материала), так и для создания необходимой воздушной прослойки, обеспечивающей удаление водяных паров из несущих конструкций (стен) и из слоя утеплителя.
В настоящее время на российском рынке представлены подконструкции из трех основных видов материалов:
- оцинкованная сталь (в т. ч. окрашенная или с полимерным покрытием);
- алюминиевые сплавы системы
AI-Mg-Si (далее — алюминиевые);
- коррозионностойкие (нержавеющие) стали типа 08-12Х18Н10Т или их аналоги.
Подконструкция системы обычно включает следующие элементы: кронштейны для крепления к основанию (стене), вертикальные и/или горизонтальные профили (направляющие) для крепления экрана, профили для обрамления оконных проемов, отделки карнизов и др.
Подконструкция предопределяет способность вентилируемого фасада удовлетворять предъявляемым к нему требованиям (см. выше) и, с этой точки зрения, может рассматриваться как главный элемент вентилируемого фасада, определяющий его долговечность и безопасность.
При выборе материала для подконструкций вентилируемых фасадов прежде всего следует принимать во внимание его коррозионную стойкость.
Коррозионная стойкость
По характеру разрушений металлов и сплавов различают несколько основных видов коррозии (ГОСТ 5272-68*): равномерная коррозия, неравномерная коррозия, местная коррозия, межкристаллитная коррозия (МКК), коррозия под напряжением, коррозионное растрескивание, коррозионная усталость, контактная коррозия, щелевая коррозия, биокоррозия.
Необходимо отметить, что МКК может приводить к резкому снижению фактических механических свойств металлов и сплавов, включая такие характеристики, как предел прочности и ударная вязкость. При этом наличие МКК весьма сложно выявить визуальным обследованием конструкций. Этот вид коррозии может распространяться на глубину до 1 мм без видимого коррозионного разрушения поверхностного слоя. Соответственно, развитие МКК в элементах подконструкций фасадных систем неизбежно ведет к потере ими несущей способности со всеми вытекающими последствиями.
Следует подчеркнуть, что материалов, абсолютно стойких к коррозии, не существует. По ГОСТ 13819, стойкими в соответствующей среде считаются металлы (сплавы), скорость коррозии которых не превышает 0,05 мм/год (класс 4) и 0,1 мм/год (класс 5).
При скорости коррозии до 10 мм/год металлы (сплавы) еще считаются малостойкими и лишь при превышении данной величины — нестойкими.
Какова коррозионная стойкость материалов, используемых для изготовления подконструкций, в реальных условиях?
1. Низкоуглеродистая конструкционная сталь, как известно, активно корродирует в воде и во влажной воздушной атмосфере, а также в водных растворах солей при доступе воздуха и разбавленных кислотах. Таким образом, она может использоваться только при наличии защитного антикоррозионного покрытия. Традиционно для этих целей применяют цинковое покрытие (оцинкованную сталь).
Цинк устойчив к чистой Н2O, влажному воздуху, органическим растворителям и нефтепродуктам при отсутствии в них паров кислот, а также к сероводороду, но активно корродирует в Н2О, содержащей СO2, NH3, соли. По поводу коррозии цинкового покрытия в атмосфере существуют различные данные — все определяется конкретными условиями эксплуатации. Долговечность цинкового покрытия толщиной 25 мкм составит от 8 до 4 лет.
Это в «идеальных» условиях. Реально — значительно меньше. А срок эксплуатации подконструкций вентилируемых фасадов для объектов капитального строительства должен составлять никак не менее 20 лет (обычно называют 40–50 лет).
Таким образом, применение оцинкованной стали для изготовления подконструкции вентилируемых фасадов допустимо только при условии дополнительной защиты ее поверхности. Видимо, применение полимерных защитных покрытий следует признать лучшим решением по сравнению с использованием лакокрасочных защитных покрытий. Такие подконструкции использует, например, компания «ОЛМА».
2. Алюминиевые сплавы, применяемые для производства подконструкции вентилируемых фасадов, относятся к группе коррозионностойких. Сплавы этой группы отличаются высокой общей коррозионной стойкостью и не склонны к коррозии под напряжением. Однако они активно корродируют под воздействием сильных восстановителей, едких щелочей.
Алюминиевые сплавы системы Al-Mg-Si достаточно устойчивы при эксплуатации в слабоагрессивной воздушной среде. Дополнительная электрохимическая обработка поверхности (анодирование) позволяет успешно эксплуатировать строительные конструкции из алюминиевых сплавов на протяжении многих лет. Тем не менее опыт показал, что для среднеагрессивных сред этого оказывается недостаточно. Поэтому алюминиевые конструкции, эксплуатируемые в загрязненной атмосфере современных мегаполисов и промышленных агломераций, подвергают дополнительной защите путем нанесения соответствующих лакокрасочных или полимерных покрытий.
Проблематично использование алюминиевых подконструкций, даже имеющих дополнительное защитное покрытие, на морских побережьях (соль!).
Исходя из изложенного, долговечность алюминиевых подконструкций (в данном случае трактуемая как отсутствие коррозионного поражения в процессе эксплуатации) будет тем выше, чем более будет изолирован от контакта с внешней средой материал этих подконструкций.
3. Нержавеющие стали, используемые для изготовления подконструкций вентилируемых фасадов, как правило, относятся к сталям аустенитного класса. Обычно, это стали типа 08-12X18Н1 ОТ, имеющие высокую коррозионную стойкость в широком диапазоне агрессивных сред и отличающиеся технологичностью в обработке. Их заменители — хромомарганцевоникелевые или безникелевые стали — имеют более низкую коррозионную стойкость, но тем не менее применяются достаточно широко.
Стали аустенитно-ферритного класса, в отличие от аустенитных, имеют двухфазную структуру. Они обладают более высокой прочностью (в 1,5–2 раза) при удовлетворительных пластичности и ударной вязкости, высокой стойкости против МКК и коррозионного растрескивания.
Нержавеющие стали аустенитного класса стойки в окислительных средах, в т. ч. кислотах и сильных щелочах, устойчивы к атмосферным воздействиям, относительно устойчивы к воздействию морской воды.
Система НВФ «OLMA High», предназначенная для использования на высотных объектах, находящихся в третьем ветровом районе, изготавливается из нержавеющей стали. Эта система устойчива к агрессивным средам. «OLMA High» была применена при монтаже НВФ на жилом центре «Башня Премьер» в г. Сочи. Высота объекта — 125 м. Сочи — приморский город, где превалирует влажный, соленый воздух, что является экстремальным условием для металла. Всем требованиям к безопасности в таких условиях отвечают только системы из нержавеющей стали.
Выводы
1. По критерию стойкости к коррозии из групп материалов, применяемых для изготовления подконструкций вентилируемых фасадов, только нержавеющая сталь может рассматриваться как материал, в полной мере способный обеспечить необходимую долговечность и надежность в реальных условиях эксплуатации.
2. Применение алюминиевых сплавов или оцинкованной стали в каждом конкретном случае должно сопровождаться дополнительными мерами по обеспечению их защиты от коррозии. В том числе путем использования полимерных или лакокрасочных защитных покрытий.
| Автор: по материалам редакции Дата: 30.11.2007 Журнал Стройпрофиль 8-07 Рубрика: фасадные системы. фасады Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |