Существующие проблемы в современных фасадных конструкциях

Среди многочисленных современных фасадных конструкций можно выделить наиболее характерные типы решений, которые определяют лицо современного урбанизированного мегаполиса. Рассмотрим наиболее характерные недостатки, выявленные в процессе натурного обследования и строительной экспертизы фасадных конструкций.



Результаты экспертизы вентилируемого фасада
По результатам проведенного натурного обследования технического состояния вентилируемого фасада жилых домов облицованных керамогранитными плитами было установлено:
1. На некоторых участках фасада обнаружены сколотые фасадные плитки. Подобные участки расположены в разных местах, как по высоте так и по периметру фасада в том числе и в доступных для людей местах;
2. На обследованных участках ширина температурного шва между алюминиевыми профилями составляет не менее 8мм, что соответствует проектным решениям;
3. В то же время, обнаружены участки, где фасадные плитки в местах расположения стыка между верхним и нижним несущими алюминиевыми профилями (температурный шов) установлены на кляммерах, расположенных на уровне верхнего и нижнего граней фасадных плит, (что может привести к ограничению перемещения плиток вдоль направляющих и воздействию сжимающих усилий при температурных деформациях);
4. На вентилируемом фасаде, особенно на верхней его части, обнаружены участки, где фасадные плиты повернуты относительно плоскости алюминиевых несущих профилей;
5. В ряде мест в узлах сопряжения плит с кляммерами установлен эффект "дребезжания" фасадных плит от возможного пульсирующего воздействия ветровой нагрузки;
6. Отмечены места, где отсутствуют, предусмотренные проектом, горизонтальные зазоры между фасадными плитами.

Выводы по результатам натурного обследования
1. В качестве одной из возможных причин скола или выпадения фасадных плит нужно рассматривать влияние температурных деформации вентилируемого фасада и его элементов в т.ч. несущих алюминиевых профилей на техническое состояние установленных на обследуемом объекте фасадных плит;
2. Нельзя также исключить возможности скола плиток из-за механического повреждения при их установке или иных ударных воздействии;
3. Для уточнения причины скола или выпадения фасадных плит было проведены экспериментальные исследования влияния температурных деформации конструкции на техническое состояние облицовочных фасадных плит на физических моделях узлов сопряжения, адекватно отражающих существующее, по исследуемым параметрам, состояние вентилируемого фасада на объекте.
4. Экспериментальные исследования проводились как для летних экстремальных температурных условий, так и для зимних экстремальных условий эксплуатации для климатических зон соответствующих г. Москве.

Экспериментальные исследования проводились в климатической камере по программе, разработанной с учётом экстремальных климатических воздействии при эксплуатации в г. Москве.

В результате проведенных исследований были получены ответы на следующие вопросы:
1. Обеспечивает ли надежность в эксплуатации рассматриваемая конструкция вентилируемого фасада при возникновении температурных деформации от воздействия возможных в г. Москве экстремальных температур наружного воздуха в период наиболее холодных суток и в период наиболее жарких дней?
2. Как влияет способ крепления кляммеров на границе двух алюминиевых стоек на состояние облицовочных плиток?
3. Предусмотрены ли в проектных решениях допуски, достаточные на компенсацию температурных деформации и возможные неизбежные отклонения от проектных решении при монтаже такой сложной конструкции?
4. Нужно ли разработать дополнительные мероприятия по повышению эксплуатационной надежности рассматриваемой фасадной конструкции? Если да, то какие?

По результатам проведенных натурных и лабораторных исследований было составлено заключение с соостветствующими выводами и рекомендациями.

Экспертиза структурного остекления

Описание элементов конструкций:
Здание со структурным остеклением спроектировано в виде пирамиды высотой около 35 м.

В здании размещён культурно развлекательный комплекс (КРК).Фасад здания КРК спроектирован с применением структурного остекления с четырехсторонним креплением

Важной характеристикой обследуемой конструкции структурного остекления является герметик применяемый при устройстве стыков. Герметики принимают ветровые, температурные и иные напряжения, воздействующие на фасад, и передают их на конструктивные элементы здания. Для выполнения своих функций герметик должен сохранять целостность и адгезионное сцепление к поверхности стекла и композитной панели " Алполик" в течение всего периода эксплуатации.

Предмет экспертизы и проведенные исследования

В процессе исследований производились следующие работы:
- Анализ проектной документации на остекление "Пирамиды";
- Натурное обследование стыков между стеклопакетами;
- Натурное обследование стыков между стеклопакетами и композитными панелями "Алполик ";
- Исследование герметизирующего состава, использованного при остеклении "Пирамиды";
- Разработка предложений по устранению выявленных дефектов;
- Составление экспертного заключения по результатам поведенных обследований.

Содержание и результаты проведенных исследований

По результатам натурного обследования выявлены ряд дефектов:
- На стеклопакете С6зак-12-4.1.4 (стеклопакет с наружным тонированным закалённым стеклом) над стилобатом обнаружена трещина;
- На некоторых участках стыков между стеклопакетами и стыков между стеклопакетом и панелью "Алполик" обнаружено нарушение герметичности швов;
- В подсобном помещении бара обнаружены множественные участки со следами длительного воздействия влаги (грибки, плесень);
- На полу дискотеки обнаружены участки со следами увлажнения;
- В комнате секретаря руководителя КРК "Пирамида" обнаружены в углу следы протечек;
- при дожде во многих местах остекления наблюдается протечки, а зимой на углах помещений появляется конденсат.

Анализ результатов натурного обследования и проектных решений показывает:
1. Появление трещины на стеклопакете скорее всего связано с наличием дефектов на торцевой поверхности в виде волосяных царапин а также участков химического разрушения стекла (выщелачивания). Согласно ГОСТ 111-2001 наличие таких дефектов недопустимо. Вероятно, их появление вызвано длительным влиянием на поверхность стекла агрессивных сред (например, строительного раствора) или нарушением правил хранения стекла. Указанные дефекты на стекле, в том числе наличие царапин, участков выщелачивания, может существенным образом влиять на его прочностные качества при экстремальных температурных воздействиях. Причиной разрушения стекол, которое начинается с торцевых сторон, являются растягивающие напряжения, возникающие в крае стекла. Если на краю имеются трещины или микротрещины, даже небольшие краевые напряжения могут вызвать разрушение стекла. Эти растягивающие напряжения вызываются разностью температур на крае стекла и в центре. Разница температур между различными зонами стекла и является причиной возникновения по краям стекла сильных поверхностных растягивающих напряжений.
2. Нарушение герметичности стыков между стеклопакетами и между стеклопакетом и панелью "Алполик" является причиной протечек и может быть вызвано следующими обстоятельствами:
1. Применением герметиков не соответствующий требованиям по адгезии к поверхности стекла, по долговечности и устойчивости к атмосферным воздействиям (УФ, многократным знакопеременным температурным воздействиям, длительным воздействиям осадков различной интенсивности и др.);
2. Использованием некачественных герметиков;
3. Не соблюдением технологии герметизации стыков;

ВЫВОДЫ

По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1. Характер трещины обнаруженной на некоторых стеклопакетах связан с наличием дефектов на торцевой поверхности стекол, которые могут существенным образом влиять на его прочностные качества особенно при экстремальных температурных воздействиях.
2. Нарушение герметичности стыков на границе стекло - герметик, "Алполик" - герметик связано с ослаблением адгезионной связи между герметиком и поверхностью материала основы под воздействием климатических параметров наружной среды (температуры, осадков, УФ и др.).
Причиной нарушения целостности шва в процессе эксплуатации является:
1. Применение герметиков не соответствующих требованиям по адгезии к поверхности стекла, по долговечности и устойчивости к атмосферным воздействиям (УФ, многократным знакопеременным температурным воздействиям, длительным воздействиям осадков различной интенсивности и др.);
2. Использование некачественных герметиков;
3. Не соблюдение технологии герметизации стыков.
3. В углах ряда помещений обнаружены участки со следами длительного воздействия влаги (конденсат, протечки), которые связаны с нарушением герметичности стыков и увлажнением минераловатного утеплителя, уменьшением его теплоизоляционных качеств, что приводит к снижению температуры на внутренней поверхности стены в зоне стыка ниже точки росы и выпадению конденсата.
4. На одном из участков нарушена герметичность стыков между стеклоблоками , установленных на входе в КРК "Пирамида". Причиной нарушения герметичности скорее всего является не соответствие применённых составов требованиям по долговечности при воздействии многократных динамических нагрузок и знакопеременных температур.

РЕКОМЕНДАЦИИ
1. Необходимо заменить стеклопакеты с трещинами на аналогичные с такой же формулой.
2. Для гарантированного обеспечения в дальнейшем надёжности швов в структурном остеклении необходимо провести повторную герметизацию всех стыков по следующей технологии:
1. Срезать старый силикон, оставив тонкий слой (1-2 мм).
2. Удалить оставшийся герметик с помощью растворителя Reiniger R-40. Для протирки использовать чистые, мягкие безворсовые салфетки. Очистка состоит в протирании пропитанной растворителем салфеткой и затем протирании сухой салфеткой. В качестве емкости для растворителя необходимо использовать мягкую пластиковую бутылочку.
3. Необходимо убедиться, что салфетка собрала на себя все загрязнения. Органический растворитель необходимо удалять до его испарения с помощью сухой салфетки.
4. Если свежий герметик наносится сразу же после срезания твердого герметика, в этом случае удалять оставшийся старый герметик не обязательно.
5. На участках, прилегающих к уплотняемому шву, наложить молярную ленту, для того чтобы обеспечить аккуратные линии уплотнителя и избежать потеков на объединяемых поверхностях. Молярная лента должна быть удалена сразу после обработки шва, не дожидаясь начала вулканизации уплотнителя.
6. Грунтование
Поскольку уплотнитель Дау Корнинг 797 имеет хорошую адгезию к большинству известных материалов, то нет необходимости в применении грунтовок.
7. 2.5. Обработка шва
Герметик наносится непрерывно и равномерно, используя пистолет или насос. следует добиваться того, чтобы полость шва была заполнена полностью без "воздушных пузырей", течение первых 15 минут.
3. Перед дополнительным утеплением узлов сопряжения стеклопакета с панелью "Алполик" необходимо осуществить мероприятия по сушке существующей увлажненной минваты. Дополнительное утепление можно проводить изнутри помещения.

Отчего трещат стекла и стеклопакеты

Результаты натурного обследования западного фасада административного здания, расположенного по ул. Дубининская, д.31а

Анализ, представленной проектной документации на фасадную конструкцию, показывает, что в алюминиевую фасадную конструкцию установлено тонированное закалённое стекло. За стеклом располагается гидроизоляционный слой черного цвета. За гидроизоляционным слоем расположено два вида утеплителя толщиной 125мм и 35мм., а за утеплителем - железобетонная конструкция. Со стороны помещения откосы закрыты гипсокартонными листами. В исследованном здании в пределах высоты одного этажа установлены два различных вида остекления: оконный блок со стеклопакетами и с теплым раздельным алюминиевым переплётом и фасадное остекление с одинарным полупрозрачным стекло.

Натурное обследование конструкции алюминиевого фасада проводилось на западной стороне в августе 2004г в ясную погоду с 16/00-17.30 часов.

Время проведения и сторона фасада для натурного обследования выбрана как наиболее сильно подверженная воздействию солнечной радиации в момент обследования из всех фасадов рассматриваемого здания, расположенного по ул.Дубининская, д.31а.

Это подтверждается и тем обстоятельством, что на момент обследования стекло разрушилось на западном фасаде здания.

Обследование технического состояния фасадной системы осуществлялось с привлечением промальпинистов.

По данным натурных обследований получены следующие результаты:
1. За стеклом фасадного остекления, практически вплотную, расположен гидроизоляционный слой черного цвета. Узкая воздушная прослойка толщиной 10-15 мм между стеклом и гидроизоляционным слоем практически не вентилируется;
2. Видимых деформаций алюминиевых фасадных систем на участках с разрушенными стеклами не выявлено;
3. Стекло установлено в алюминиевом профиле на прокладках. Зазор между стеклом и алюминиевым профилем по всему периметру заполнен упругим резиновым уплотнителем.
4. На момент обследования температура на наружной поверхности стекла соседнего с участком с разрушенным стеклом на уровне 4-го этажа составила 46-56°С, а на уровне 17 этажа - 43-52°С. при температуре воздуха 26°С в тени;
5. Температура воздуха за гидроизоляционным слоем при снятом стекле составляла 48,5°С при температуре наружного воздуха в тени 24,5°С;
6. Скорость воздушного потока в прослойке между стеклом и гидроизоляционным слоем составляла 0,1-0,2 м/сек;
7. На момент обследования температура на наружной поверхности алюминиевого профиля, окрашенного в зелёный цвет составила 34-50°С на уровне 4-го этажа, а на уровне 17 этажа соответственно 33-41°С.
8. Следы от разрушения стекла фасадного остекления свидетельствуют о том, что разрушение стекла произошло в раме.

ВЫВОДЫ

По результатам проведенного обследования можно сделать следующие выводы:
1. В летнее время в безоблачную погоду температура на поверхности незатенённого стекла на западной стороне фасада может доходить до 54-56°С.
2. Конструкция утепления фасада (узкая не вентилируемая воздушная прослойка, толстый слой теплоизоляции за гидроизоляционным слоем) ухудшает температурный режим стекла на фасаде (особенно на западной стороне) в летнее время года.
3. Стекло установленное на фасаде имеет ряд дефектов, в том числе царапины, участки химического разрушения поверхности стекла (выщелачивание), некачественную закалку.
4. Из-за неравномерного остывания после интенсивного воздействия солнечной радиации на отдельных участках стекла могут возникнуть температурные напряжения, которые могут оказаться критическими, особенно для некачественных закаленных стёкол (неравномерная закалка, выщелачивание на отдельных участках поверхности и др). и могут привести к самопроизвольному разрушению стекол исследуемого фасадного остекления.

Международная конференция "ОКНА И ФАСАДЫ ПРОЗРАЧНЫЙ МИР"