На главную страницу портала Know-House.Ru
Конфереции по строительству
ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ "НОУ-ХАУС.ру" На главную страницу   Карта сайта
Новости от НOУ-ХАУС.ру | Форум по строительству | Объявления | Реклама у нас | Наши координаты | Карта сайта
   Конференции по строительству >> Доклад "Фасадная система 'ДИАТ': безопасность и долговечность."

Фасадная система 'ДИАТ': безопасность и долговечность.
Цыкановский Е. Ю., ген. директор
ООО "ДИАТ - 2000"

Вентилируемые фасады - многогранное и динамично развивающееся направление строительства и архитектуры. При применении известных систем вентилируемых фасадов (в основном, импортных или повторенных отечественными производителями) при многих безусловных плюсах возникает ряд проблем, связанных, прежде всего, со спецификой российского строительства. К сожалению, на сегодняшний день качество строительных работ еще не достигло западных стандартов, и поэтому в нашей стране при устройстве вентилируемых фасадов приходится решать вопросы, которые не знакомы западным производителям конструкций (например, значительные неровности стен). Это приводит необходимости приспосабливать импортную систему (даже очень высокого уровня) к российским условиям.

Фирма "ДИАТ -2000" нашла кардинальное решение этой задачи: была разработана фасадная система с воздушным зазором "ДИАТ". Одной из важнейших составляющих фасадной системы является подоблицовочная конструкция (или подконструкция). Объективная оценка требований, которым должна удовлетворять подконструкция, дает возможность представить, сколь сложной и ответственной частью системы она является. Поэтому при разработке системы сотрудники фирмы особое внимание уделили именно подконструкции. В итоге фирма "ДИАТ" разработала и запатентовала (патент №2146323 от 10. 03. 2000г.), которая основана на результатах маркетинговых исследований, изучения и анализа конструкций вентилируемых фасадов, представленных на российском рынке. Эта конструкция - плод совместной работы специалистов Фирмы "ДИАТ", ЦНИИПромзданий, ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко и КБ им. Сухого.

В докладе рассмотрены особенности конструктивных решений фасадной теплоизоляционной системы с воздушным зазором "ДИАТ", принятых на основе результатов теоретических и экспериментальных исследований.

1. Удобство монтажа:

1.1. Оригинальная конструкция кронштейна (составной кронштейн) дает возможность компенсировать кривизну стены в пределах от 0 до 15 см (рис.1). Обычно максимально допустимая кривизна стены составляет 3-4 см. Если кривизна стены превышает величину изменения выноса кронштейна, то в системе "ДИАТ" достаточно поменять только вставку кронштейна. В той же ситуации в других системах нужно использовать нетиповые дополнительные проставки, либо менять кронштейн целиком, предварительно демонтировав утеплитель и ветрозащитную мембрану. Причем это встречается достаточно часто, учитывая малую величину регулировки выноса кронштейна в других системах и специфику российской стройки (большая кривизна стен).
1.2. Единый типоразмер кронштейна. Выбор типоразмера кронштейна зависит только от толщины применяемой теплоизоляции и не зависит от кривизны стен (рис.2).Следовательно,

  • отсутствует потребность в подробной геодезической съемке для комплектации объекта;
  • низка вероятность ошибки при расчете стоимости подконструкции;
  • возможна оперативная комплектация объектов в регионах;
  • отсутствует необходимость в жестком контроле расхода кронштейнов различных типоразмеров в процессе монтажа;
  • отсутствуют простои, связанные с некомплектом кронштейнов требуемого типоразмера.
1.3. Подвижность направляющей относительно кронштейна (рис.3) не требует строгой установки кронштейнов по вертикали, что существенно уменьшает трудозатраты при монтаже. Это особенно актуально при монтаже в бетон, где точной установке кронштейна мешает арматура.
1.4. Подвижность кляммера относительно направляющей (рис.4) не требует строго выдерживать расстояние между осями направляющих, что значительно снижает требования к точности установки кронштейнов и, соответственно, уменьшает затраты при монтаже. В системах, где отсутствует возможность такой регулировки, и расположение кляммеров на фасаде зависит от точности установки кронштейнов, часто встречается несимметричное расположение кляммеров относительно вертикальных швов между плитами облицовки.
1.5. Плавная регулировка относа направляющей после крепления ее к кронштейну сохраняет возможность плавной регулировки относа, что позволяет выставлять плоскость после монтажа направляющих по всему фасаду. Это не допустимо в системах, где плоскость выставляется по точке кронштейна, и после крепления направляющей к кронштейну отсутствует возможность регулировки относа.
1.6. Использование кляммера оригинальной конструкции (рис.5) позволяет крепить плиты облицовки без применения резиновых прокладок, что положительно сказывается на долговечности системы и упрощает монтаж. Зазор лепестка кляммера на 1 мм меньше толщины керамогранита, поэтому плита вставляется "в натяг", т.е. кляммер работает в зоне упругой деформации (рис.6). Это обеспечивает надежную фиксацию плит и монолитность всей конструкции фасада.
1.7. На один кляммер садятся углы четырех плит облицовки, что увеличивает скорость и качество монтажа, а также надежность системы.
1.8. Фиксация утеплителя прижимом при накалывании его на кронштейн (рис.7) облегчает монтаж теплоизоляции и дополнительно страхует ее от сползания (особенно важно при применении двухслойного утепления).

2. Теплотехнические и прочностные характеристики системы "ДИАТ" .

В разделе проводится сравнительный анализ свойств подконструкций из нержавеющей стали и алюминия.

Характеристики нержавеющей стали и алюминия - материалов, наиболее часто используемых для изготовления подконструкций в системах вентилируемых фасадов, приведены в таблице 1.

Таблица 1.
Характеристики материалов.

№ п/п Параметр Ед. изм. Материал подконструкции
Нержавеющая сталь Алюминиевый сплав
1

Предел прочности (sв)

кг/мм2 55 18
2

Теплопроводность

Вт/(м °C) 40 221
3

Коэффициент теплотехнической однородности конструкции

ед. 0,86-0,92 0,6-0,7
4

Температурные деформации при перепаде температур 65°C

мм/м 0,65 1,62
5

Температура плавления

°C 1800 630-670

2.1. Предел прочности (sв) алюминиевого сплава АД-31 составляет 18 кг/мм2 , а нержавеющей стали 12Х18Н10Т - 55 кг/мм2. Теплопроводность алюминиевого сплава АД-31 равна 221 Вт/(м°C), нержавеющей стали 12Х18Н10Т - 40 Вт/(м°C). Учитывая, что алюминий имеет в 3 раза меньшую несущую способность и в 5,5 раз большую теплопроводность, кронштейн из алюминиевого сплава АД-31 является более сильным "мостом холода", чем кронштейн из нержавеющей стали. Наилучшим показателем для демонстрации преимущества использования в системе элементов из нержавеющей стали является коэффициент теплотехнической однородности ограждающей конструкции. По данным исследований, проведенных в НИИ Строительной физики, при применении системы "ДИАТ" этот параметр составил 0,86-0,92, а для алюминиевых систем он равен 0,6-0,7, что заставляет закладывать большую толщину утеплителя и, соответственно, увеличивать стоимость фасада.

Для г. Москвы требуемое сопротивление теплопередаче стен с учетом коэффициента теплотехнической однородности составляет для кронштейна из нержавеющей стали 3,13/0,92=3,4 (м2·°С)/Вт, для алюминиевого кронштейна - 3,13/0,7=4,47 (м2·°С)/Вт, т.е. на 1,07 (м2·°С)/Вт выше. Отсюда следует, что при применении алюминиевых кронштейнов толщина утеплителя с коэффициентом теплопроводности 0,045 Вт/(м°C) должна приниматься почти на 5 см больше (1,07* 0,045=0,048 м).

2.2. Согласно расчетам, проведенным в НИИ Строительной физики, из-за большей толщины и теплопроводности алюминиевых кронштейнов при температуре наружного воздуха -27°C температура на анкере может опускаться до -3,5°C (рис.8а) и даже ниже, т.к. в расчетах площадь поперечного сечения алюминиевого кронштейна принималась 1,8 см2 , тогда как реально она составляет 4 - 7 см2. При применении кронштейна из нержавеющей стали, температура на анкере составила +8°C (рис.8б). Следовательно, при применении алюминиевых кронштейнов анкер работает в зоне знакопеременных температур, где возможна конденсация влаги на анкере с последующим замерзанием. Это будет постепенно разрушать материал конструктивного слоя стены вокруг анкера и соответственно снижать его несущую способность, что особенно актуально для стен из материала с низкой несущей способностью (пенобетон, щелевой кирпич и др.). Из расчетов НИИ Строительной физики видно, что теплоизоляционные прокладки под кронштейн в связи с их малой толщиной (3 - 8 мм) и высокой (относительно утеплителя) теплопроводностью снижают потери тепла всего на 1-2 %, т.е. практически не разрывают "мост холода" и мало влияют на температуру анкера.

2.3. Элементы конструкции в системе "ДИАТ" выполнены из нержавеющей стали. Нержавеющая сталь имеет более низкий коэффициент температурного расширения (10·10-6 °C-1) по сравнению с алюминием (25·10-6 °C-1). Соответственно удлинение 3-метровых направляющих при перепаде температур от -15°C до +50°C составит 2 мм для стали и 5 мм для алюминия. Из схемы (рис.9) видно, что зазор между плитами в системе "ДИАТ" удается уменьшить до 4 мм, тогда как в алюминиевых системах он не менее 7 мм. Кроме того, кляммер должен обеспечивать свободное перемещение плит облицовки на величину удлинения направляющих, иначе будет происходить разрушение плит (особенно на стыке направляющих) или разгибание кляммера (и то, и другое может привести к выпадению плит облицовки).

2.4. В системе "ДИАТ" проблема температурных деформаций решена иначе, чем в других фасадных системах. Подвижные температурные вставки используются только на стыке трехметровых направляющих. Сами направляющие жестко крепятся ко всем кронштейнам, что увеличивает надежность системы, а также уменьшает трудоемкость и увеличивает скорость монтажа. Это возможно благодаря низкому коэффициенту температурного расширения стали и оригинальной конструкции кронштейна. По данным испытаний, проведенных ЦНИИСК им. Кучеренко, кронштейн системы "ДИАТ" работает в зоне упругих деформаций при нагрузке до 2,5 кН, с возможным перемещением в крайней точке кронштейна до 2,5 мм. В условиях эксплуатации при стандартном шаге кронштейнов 1,2 м максимальное перемещение в крайней точке незначительно и при перепаде температур в 65°C составит не более 0,8 мм, т.е. в 3 раза меньше максимально возможного. Таким образом, изменение длины направляющей в результате температурных деформаций с запасом компенсируется за счет работы кронштейна в зоне упругих деформаций.

2.5. На практике воздушная прослойка составляет 4 - 6 см. Размер направляющей по глубине в системе "ДИАТ" - 2,4 см. В системах, изготавливаемых методом экструзии алюминия, этот размер направляющей составляет 5,5 - 7 см. (рис. 10). В этом случае фасад как бы поделен на вертикальные трубы, и горизонтальное перемещение воздуха в воздушной прослойке невозможно или сильно затруднено. Как следствие в фасадной системе появляются невентилируемые зоны (например, между окнами или витражами) (рис.11а), где наблюдается обильное выпадение конденсата на внутренней поверхности облицовки, а также переувлажнение утеплителя и, как следствие, снижение его теплозащитных свойств и долговечности. При применении системы "ДИАТ" появление невентилируемых зон исключено (рис.11б).

В некоторых системах для решения этой проблемы применяют оконные обрамления с вентиляционными отверстиями в верхнем откосе, хотя для полноценной вентиляции требуются отверстия и в сливе, что сделать по понятным причинам невозможно. Кроме того, что такой способ вентиляции на территории РФ ограничен пожарными нормами, отверстия в откосах будут портить внешний вид здания в целом, а при совпадении плоскости остекления с плоскостью облицовки такое решение невозможно применить в принципе.

2.6. Тот факт, что зазор между плитками облицовки в системе "ДИАТ" может быть равен 4 мм, что позволяет значительно снизить процент влаги попадающей при косом дожде в воздушную прослойку и непосредственно на утеплитель. На рис.12 приведены кривые зависимости количества влаги (в процентах), попадающей в воздушную прослойку (сплошные линии) и на утеплитель (пунктирные линии), от размера фаски облицовочной панели и ширины стыка между ними. Направление потока капель при этом составляет 45° и 90° к плоскости фасада. Эти графики взяты из статьи Езерского В.А., Монастырева П.В., "Повышение водонепроницаемости стыков облицовочных панелей", опубликованной в журнале "Жилищное строительство" №11 за 1998 год. Как следует из этих графиков, при зазоре между облицовочными плитами, равном 4 мм, и любом направлении потока утеплитель практически не увлажняется. Если же зазор равен 8 мм, а угол падения капель 90°, то на утеплитель попадает 12% дождевой влаги, а в воздушную прослойку более 60%, причем вероятность такого направления потока дождевой влаги в ветреную погоду достаточно высока. Эти данные справедливы для плит толщиной от 4 до 50 мм, т.к. при ширине стыка более 2 мм изменение толщины в указанных пределах незначительно влияет на процент попадания дождевой влаги на утеплитель и в воздушную прослойку.

Из проведенного сравнительного анализа свойств подконструкций навесных фасадных систем, изготовленных из нержавеющей стали и алюминия следует, что применение алюминия приводит к необходимости:

  • применения более массивных кронштейнов;
  • более частой постановки кронштейнов;
  • увеличения толщины утеплителя на 5 - 8 см;
  • увеличения зазора между плитами облицовки до 8 мм;
  • работы анкера в зоне конденсации и знакопеременных температур;
  • возможного обрушения подконструкции на путях эвакуации во время пожара.

3. Внешний вид здания:
  1. Кляммер системы "ДИАТ" обеспечивает зазор между плиткой 4 мм, что кроме лучшего зрительного восприятия фасада, снижает (по сравнению с системами, где зазор 8 мм) в 2 раза угол, под которым "светится" вертикальная направляющая (рис.13).
  2. Изготовление кляммера из нержавеющей стали исключает появление ржавых подтеков на фасаде.

4. Противопожарные свойства системы "ДИАТ".

Пожарные нормы формируются, в первую очередь, как решение прикладной задачи тушения реального пожара. Они должны учитывать возможность подъезда пожарных машин к месту происшествия в кратчайшие сроки, наличие лестниц необходимой длинны, возможности безопасной эвакуации людей и работы пожарных команд при выходе открытого пламени на фасад, предотвращения распространения пожара на другие этажи и т.д. Отсутствие резервных полос на дорогах, многоэтажное строительство при слабой оснащенности пожарной службы необходимыми механизмами и оборудованием, низкая культура строительства (одним словом "российская действительность") делает необходимым ужесточение наших пожарных норм относительно западных. Именно поэтому при применении вентилируемых фасадов в России необходима особая тщательность при разработке конструкции, выборе материалов и монтаже. Необходимы испытания систем в специализированных организациях и строгое соответствие при строительстве реальных объектов утвержденным техническим решениям.

4.1. Температура плавления нержавеющей стали 1800°C, а алюминия 630 ÷ 670°C (в зависимости от сплава). Согласно результатам испытаний, выполненных в Центре противопожарных исследований ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, при пожаре температура внутренней поверхности облицовочной плитки достигает 750°C. Следовательно, в отличие от подконструкция из нержавеющей стали, при применении алюминиевых конструкций может произойти расплавление подконструкции и обрушение части фасада (в зоне оконного проема). При использовании подконструкции из нержавеющей стали нет необходимости в специальных мероприятиях (устройство стальных экранов вокруг оконных проемов, противопожарных отсечек, увеличение выноса оконных обрамлений относительно плоскости фасада и т.д.), повышающих пожаробезопасность алюминиевых систем, но, соответственно, увеличивающих их стоимость и трудоемкость монтажа. Необходимо отметить, что зачастую меры, повышающие пожарную безопасность алюминиевых фасадов, негативно сказываются на эксплуатационных характеристиках и внешнем виде фасада здания.

4.2. В системе "ДИАТ" без ограничения этажности возможно устройство откосов из керамогранита, фиброцементных плит, натурального камня и других облицовочных материалов без устройства выступающих относительно плоскости фасада стальных козырьков над проемами.

4.3. По нормам пожарной безопасности максимальная толщина воздушной прослойки составляет 100 мм. Часто зазора такой ширины не хватает для нивелировки кривизны стены. Эта проблема полностью решена в системе "ДИАТ". Высокая степень пожаробезопасности системы, подтвержденная результатами натурных испытаний на пожарном полигоне в г. Златоусте, позволила получить разрешение на увеличение максимального зазора между утеплителем и облицовкой до 200 мм (!).

5. Коррозионная стойкость системы "ДИАТ"

На сегодняшний день имеются весьма скудные сведения о коррозионной стойкости навесных фасадных систем. Зарубежная информация носит общий характер и зачастую данные, приводимые в различных источниках, существенно различаются между собой.

Для получения объективной оценки долговечности разных материалов и их контактов в реальных условиях эксплуатации компанией "ДИАТ" в Центре "ЭкспертКорр" Московского института стали и сплавов было заказано комплексное исследование коррозионной стойкости металлов. Работа проводилась 6 месяцев. В камеры влажности, Искусственного климата, солевого тумана и сернистого газа были помещены около 200 образцов металлов, применяемых в навесных фасадных системах. Исследовались коррозионно-стойкие аустенитная (типа Х18Н107) и ферритная ( типа Х18Т) стали, алюминиевый сплав АД-31, оцинкованная сталь с порошковой окраской и без нее. Различные комбинации образцов были попарно склепаны между собой. Использовались пять видов заклепок: нержавеющими, оцинкованными, алюминиевыми с алюминиевым, нержавеющим и стальным сердечниками. Из анализа результатов исследования полностью подтвердил правильность выбора в качестве базового материала для изготовления системы "ДИАТ" коррозионно-стойких сталей. Комбинация "сталь - 12Х18Н107 - сталь 08Х108Т1 - заклепка из коррозионно-стойкой стали" признана наиболее коррозионно-стойким контактом, пригодным к эксплуатации более 50 лет в любой атмосфере, вплоть до жесткой промышленной.

В системе "ДИАТ" есть эконом-вариант подконструкции, в котором направляющие изготавливаются из оцинкованной стали. Цинковый слой в среде средней агрессивности (к которой относятся как большие города, так и промышленные районы с неблагоприятной экологией) по разным источникам уменьшается от 3 до 9 мкм в год. Это значит, что, например, долговечность оцинкованного покрытия по 1 классу (до 40 мкм) составляет в лучшем случае не более 13 - 14 лет, что, безусловно, мало. За рубежом применяют новое покрытие - гальвалюм (40% цинка + 60% алюминия). Такое покрытие значительно (по западным источникам в 5 - 8 раз) более долговечно, чем цинковое. В нашей стране нет промышленного способа нанесения такого покрытия. Поэтому в системе "ДИАТ" решением проблемы является нанесение на оцинкованную поверхность дополнительных защитных покрытий методом порошковой окраски. При этом толщина дополнительного защитного покрытия должна составлять не менее 20 мкм. Согласно данным Центра "ЭкспертКорр" Московского института стали и сплавов использование комбинации материалов "сталь 12Х18Н107 - оцинкованная сталь с порошковой окраской - заклепка из коррозионно-стойкой стали" допустимо в условиях атмосферы промышленных городов.

Краткое резюме результатов проведенных испытаний материалов на коррозионную стойкость* представлено в таблице.
№ пп Соединение Атмосфера Долговечность
1 КСС - КСС Любая 50 лет
2 КСС - ОСС Гор. пром. 30 лет
3 КСС - АД-31 Промышлен. 15 лет
4 ООС - ООС Промышлен. 15 лет
5 ООС - АД-31 Промышлен. 15 лет
6 АД-31 - АД-31 Промышлен. 15 лет
7 ОС - ОС Промышлен. Запрещено


КСС - коррозионно-стойкая сталь, ОСС - окрашенная оцинкованная сталь,

АД-31 - алюминиевый сплав (с обязательным анодированием или защитным ЛКП),

ОС - оцинкованная сталь.

*Все выводы сделаны, исходя из расчета срока службы НФС не менее 15 лет.

Следует обратить внимание на следующие результаты исследования.
  1. Недопустимо использовать оцинкованную сталь без защитного слоя ЛКП из-за высокой скорости коррозии, которая возрастает в морском климате и, особенно, в условиях городской промышленной атмосферы.
  2. Недопустимо использовать алюминиевый сплав АД-31 без защитного анодирования или ЛКП в качестве материала для НФС, особенно, в морском климате и в городской промышленной атмосфере. Сплав АД-31 наиболее легко поддается процессу экструзии. Поэтому он чаще всего используется российскими производителями как материал для НФС. В связи с тем, что анодирование или нанесение ЛКП довольно дорого, многие производители, пользуясь недостатком информации, для удешевления своей конструкции НФС не наносят защитное покрытие. Необходимо подчеркнуть, что сплав АД-31 подвержен не только язвенной, но и так называемой межкристаллитной и расслаивающей коррозии. Межкристаллитная коррозия (МКК) является одним из самых опасных видов коррозии вследствие непредсказуемо быстрого разрушения, идущего далеко вглубь материала, и трудности обнаружения при внешнем осмотре. Этот вид коррозионного поражения распространяется по границам зерен, которые при этом практически не разрушаются.

И в заключение хотелось бы сказать, что ошибки в проектировании, выборе материалов, технологии монтажа вентилируемых фасадов могут привести к необратимым последствиям, которые делают опасной, а порой и невозможной их дальнейшую эксплуатацию. По этой причине применение систем вентилируемых фасадов возможно только при наличии технического свидетельства Госстроя РФ и в строгом соответствии с ним. При выборе системы или подрядчика одним из основных критериев должна быть ответственная гарантия производителя системы. По нашему мнению, гарантия на такие конструкции должна составлять НЕ МЕНЕЕ 10 (десяти) лет.

Контактный телефон:+7 (095) 7781669e-mail: diat.ltd@mtu-net.ru
www.diat.ru

 



Подпишитесь на нашу рассылку!
KNOW-HOUSE.RU строительные материалы и технологии
Subscribe.ru
Новости в формате rss:
Строительство:
экспорт новостей
Виджет - новости строительства


  ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ "НОУ-ХАУС" На главную страницу   Карта сайта
Copyright 2000-2017 © www.know-house.ru. All rights reserved.
| конструктивные системы | фундаменты | стены и фасады | перекрытия | крыши | окна | двери и ворота | лестницы | балконы и лоджии | мансарды | полы | потолки | перегородки | зимние сады | гидро- и пароизоляционные материалы | теплоизоляционные материалы | звукоизоляционные материалы | подготовка к отделке | отделочные материалы | Искусственный камень | керамическая плитка и натуральный камень | краски | стекло | огнезащитные материалы | бетоны | отопление зданий | электрическое оборудование | вентиляция и кондиционирование | канализация | лифты и эскалаторы | Маркет строительных товаров | техническая инфотека | конференции по строительству | ГОСТы и СНиПы | строительные выставки | каталог товаров и фирм | программы для проектировщиков | архитектурные конкурсы | центры повышения квалификации | книги по строительству | проекты коттеджей | предыдущая версия сайта | новости от НOУ-ХАУС.ру | Строительные калькуляторы | Проекты домов заводской готовности

Рейтинг@Mail.ru