Испытание временем пенопласт выдержал

О.И.Пономарев, зам. директора ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко,

А.В.Маслов, научный сотрудник,

О.М.Мартынов, главный специалист Госстроя России

Качество строительных материалов, изделий и конструкций при переходе на рыночные отношения приобретает более важное значение в строительстве в связи с гарантийными обязательствами подрядчика перед потребителями.

Проведенные специалистами ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко работы по обследованию зданий показали плохое качество ограждающих конструкций, в частности, их низкие теплотехнические характеристики.

В настоящее время в связи со сносом ветхого жилого фонда, предусмотренного правительством Москвы, появилась возможность провести обследование технического состояния несущих и ограждающих конструкций крупнопанельных зданий, возведенных в Москве в 50-60-х годах прошлого столетия, а также дать оценку качества производимых работ. В этот период в стране было предпринято массовое строительство жилых зданий для ликвидации дефицита жилой площади и расселения жителей крупных городов из «коммуналок» в отдельные квартиры. Для решения проблемы расселения «коммуналок» потребовались большие затраты. Поэтому в целях экономии средств проекты первых серий крупнопанельных жилых домов разрабатывались из принципов капитальных затрат.

В 1958 г. по результатам Всесоюзного конкурса на комплексную разработку проекта типового крупнопанельного дома, проведенного Госстроем СССР, среди представленных 18 вариантов жилых домов и 15 домостроительных заводов был выбран проект дома с поперечными несущими стенами, разработанный в мастерской №7 Моспроекта (инженеры В.Лагутенко, Б.Марташевич, архитектор С.Ханин). Этот проект отличался эффективными технико-экономическими показателями: масса 1 м3 наземной части здания – 180 кг, расход бетона на 1 м2 жилой площади – 0,4 м3, количество типоразмеров сборных изделий – 36.

Уменьшение массы домов и расхода бетона в конструкциях признавалось важнейшей задачей (для монтажа зданий использовались самые распространенные в то время краны грузоподъемностью 3 т). Путем применения ребристых тонкостенных перекрытий с приведённой толщиной 5,6 см и панелей-перегородок толщиной 4 см задача была успешно выполнена. Однако уже тогда экспертиза и жюри конкурса отметили ряд недостатков проекта: высокий расход стали, низкие тепло- и звукоизолирующие качества конструкций, которые резко снижали эксплуатационные характеристики здания. При выборе теплоизоляционных материалов для трехслойных панелей руководствовались, прежде всего, требованиями экономичности. Примененные материалы и конструкции одной номенклатуры часто различались по свойствам и эксплуатационным характеристикам.

Толщина теплоизоляции для средней климатической зоны составляла 10–15 см, что обеспечивало требуемые нормативными документами характеристики стен зданий. Из-за отсутствия экспериментальных данных долговечность утеплителя оценивалась по прогнозируемым данным. Экологическая безопасность материалов вообще не рассматривалась.

Специалисты ГУП ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко проводят регулярные обследования технического состояния несущих и ограждающих конструкций крупнопанельных жилых домов, в том числе первых серий застройки, в связи с многочисленными запросами, поступающими из Москвы, Московской области и других городов России. Однако эти работы проводятся, как правило, с использованием неразрушающих методов, что не позволяет получить объективную оценку технического состояния материалов и конструкций, в частности теплоизоляции, находящейся внутри железобетонной панели.

Были проведена обследование и оценка технических характеристик ограждающих конструкций крупнопанельных зданий, возводимых на юго-западе («Черемушки») и юго-востоке («Кузьминки») Москвы в 50-60-е годы прошлого столетия.

На рис. 1 показан фрагмент жилого дома серии К-7, возведенного на юго-западе Москвы в 1961 г. Наружные стены дома выполнены из трехслойных железобетонных панелей со средним слоем из минераловатных плит на битумном связующем. Кровля плоская, совмещенная с внутренним водостоком, состоящая из потолочной и кровельной железобетонных панелей с невентилируемым пространством между ними; по кровельной панели уложены три слоя плотного утеплителя и рулонный ковер.

В феврале 2003 г. несколько домов этой серии были снесены. На рис. 2, 3 показаны фрагменты торцов наружных стеновых панелей снесенного здания. Секция здания (см. рис. 1) разрушена частично. Из указанной секции выселены жильцы, но временно её сохранили для обеспечения надежности существующей части здания, что позволило провести детальное обследование. При обследовании технического состояния наружных стеновых панелей были отобраны образцы утеплителя для проведения лабораторных испытаний, а также уточнены размеры и состав трехслойных панелей.

При этом установлено:

внутренняя часть трехслойных железобетонных панелей заполнена утеплителем из минераловатных плит на битумном связующем. Толщина утеплителя – 10 см, толщина стены – 18 см, наружный и внутренний бетонные слои – по 3,5 см (рис. 4);

в зоне стыков дополнительно уложен пенополистирол, толщина слоя – 2,7 см;

утеплитель цокольных панелей – пеностекло δ = 10 см.

Результаты лабораторных испытаний физико-механических характеристик утеплителя приведены в таблице. Образцы утеплителя – пенополистирола и минераловатных плит на битумном связующем (рис. 5) были отобраны на следующий день после разрушения зданий при температуре t = -10ºC

Как показали результаты лабораторных исследований, характеристики материалов утеплителя пенополистирола и минераловатной плиты за 40 лет эксплуатации «снизились» незначительно. Исследование пеностекла не проводилось. Однако по визуальной оценке можно сделать вывод, что характеристики этого материала практически не изменились.

По результатам лабораторных испытаний и проведенных расчетов сопротивление стен теплопередаче соответствовало требованиям действующих нормативных документов Roнn= 1,81 (м2.ºC/Вт) без учета коэффициента теплотехнической однородности.

Следует отметить дефекты, наиболее часто встречаемые при обследовании зданий серии К-7. основная причина дефектов – недостатки проектных решений и плохое качество строительно-монтажных работ, в том числе:

различие конструкций одной и той же номенклатуры по своим физико-механическим характеристикам. Часть панелей с утеплителем из пеностекла устанавливалась не только на цокольном этаже, но и на втором, и третьем этажах;

образование протечек раствора при изготовлении панелей из-за некачественной укладки утеплителя по гибким связям, что приводило к созданию дополнительных мостиков холода;

появление протечек, основными причинами которых является неудовлетворительное решение совмещенной кровли с невентилируемым пространством. В результате в замкнутом пространстве крыши конденсируются пары, а затем следы увлажнения проявляются на потолках, вдоль внутренних стен и над окнами;

торцовые грани панелей наружных стен, а также откосы оконных проемов часто имели защитный слой недостаточной толщины, а на участке черновой коробки утеплитель часто вообще не имел защитного слоя;

промерзание наружных стен, связанное с увлажнением утеплителя через стыки наружных стеновых панелей, сколы и трещины в фактурном слое наружных стеновых панелей, смещение и отклонение от проектной толщины и положения утеплителя в панелях;

некачественно выполненные оконные столярные изделия и неправильно установленные сливы, что приводит к протечкам в подоконной части стен. Кроме того, плохое качество работ по устройству фундаментов, подготовке оснований, монтажу, в частности, сварочным работам приводило к деформациям и повреждениям несущих и навесных панелей. В несущих балках-стенках образовались наклонные трещины с раскрытием до1,5-2 мм Прогибы плит перекрытий часто превышали допустимые по нормам величины в 2-2,5 раза.

По результатам лабораторных испытаний материалов и обследования технического состояния наружных стеновых панелей крупнопанельных жилых домов серии К-7, возведенных в 1960-х годах, могут быть сделаны следующие выводы.

1. За длительный период эксплуатации (более 40 лет) физико-механические характеристики утеплителей (пенополистирол, минераловатные плиты, пеностекло), использованные при изготовлении наружных панелей, существенно не изменились.

Теплопроводность пенополистирола увеличилась на 14%. А минераловатных плит на 26%.

Теплотехнические характеристики наружных стеновых панелей также незначительно снизились. В частности, сопротивление стен теплопередаче снизилось на 20%.

2. Результаты исследований, приведенные в данной статье, согласовываются с данными исследований НИИСФ [3]. Можно считать, что за 30 – 40 лет эксплуатации здания теплопроводность эффективных утеплителей повышается в среднем на 20%. Этот фактор необходимо учитывать при проектировании стен зданий и сооружений.

Поэтому увеличение термического сопротивления ограждающих конструкций с эффективным утеплителем на 15 – 20 % позволяет обеспечить требуемое СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника» сопротивление теплопередаче и через 40 лет эксплуатации здания.

Следует отметить, что улучшение качества теплоизоляционных материалов обеспечивает повышение их долговечности.

В настоящее время можно с большой достоверностью утверждать о достаточной долговечности эффективных утеплителей – пенополистирола и минераловатных плит при правильном применении и качественном выполнении работ.

 3. Основные замечания по крупнопанельным зданиям серии К-7, как и по другим сериям, связаны, в первую очередь, с плохим качеством строительства и недостатками проектных решений.

Вместе с тем, примененная конструкция наружных стен и материалы обеспечили требуемые теплотехнические характеристики навесных панелей при низкой стоимости зданий данной серии, которая в 3-5 раз ниже по сравнению с кирпичными зданиями или при использовании наружной системы теплоизоляции. Моральный износ зданий (недостаточные площади квартир, небольшие кухни, устаревшее оборудование и т.д.) при небольших капитальных затратах на возведение обосновывает их снос через 35-40 лет эксплуатации. 

4. Накопленный опыт проектирования, строительства и эксплуатации зданий с трехслойными наружными стенами широко используется в настоящее время при разработке конструктивных решений ограждающих конструкций современных зданий.

Список литературы: 

1. ГОСТ 15588-86. Плиты пенополистирольные. Технические условия.

2. ГОСТ 10140-80. Плиты теплоизоляционные из минеральной ваты на битумном связующем. Технические условия.

3. Анафьев А.И., Лобов О.И., Можаев В.П., Вязовеченко П.А. Влияние различных факторов на долговечность конструкций, утепленных пенополистиролом// «Жилищное строительство», 2003, №3.