Россия
Россия
Белгородская область, Россия
ВАК 2.1.14 Управление жизненным циклом объектов строительства
УДК 69.07 Конструктивные элементы в целом. Несущие конструкции
В данной статье рассматриваются вопросы, связанные с проведением капитального ремонта крупнопанельных жилых зданий. Авторы уделяют внимание ключевому аспекту этого процесса, а именно ремонту стыков стеновых панелей, а также методам, позволяющим выявить места, где нарушена герметичность швов в панельных домах. Одним из важных этапов исследования является тепловизионное сканирование, которое позволяет точно определить участки с наибольшими потерями тепла и выявить проблемные зоны, требующие немедленного вмешательства. В статье также представлено краткое описание различных видов герметиков и областей их применения в контексте ремонта стыковых швов стен. Это имеет существенное значение, поскольку выбор правильных герметиков и их правильное применение могут существенно повысить эффективность и долговечность ремонта. Авторы исследования подчеркивают не только важность правильного ремонта стыков стеновых панелей, но и необходимость соблюдения требований по эксплуатации зданий и своевременного проведения капитальных ремонтов с использованием качественных материалов. Это является ключевым фактором для обеспечения долговечности стыков стеновых панелей. Эффективный капитальный ремонт способствует созданию благоприятного микроклимата внутри помещений и снижению энергозатрат, что важно не только с точки зрения улучшения условий жизни, но и с экономической точки зрения в современной строительной индустрии.
панельное домостроение, стыки панелей, герметизация, ремонт, тепловизионное обследование
Введение. На современном этапе развития строительной отрасли как в России, так и за рубежом применение бетонных и железобетонных конструкций носит преобладающий характер. В прошлом столетии широко использовался сборный железобетон при строительстве жилых, общественных зданий, а именно в качестве плит и панелей перекрытия и покрытия, стеновых ограждений. Для решения задачи возведения крупнопанельных зданий был отмечен значительный рост промышленности сборного железобетона. Массовый переход на строительство крупнопанельных зданий привел к некоторому перекосу в производстве строительных материалов, а именно снизилось производство мелкоштучных стеновых изделий (кирпич и блоки). Типизация строительства крупнопанельных зданий привела к однообразию и безликости жилых микрорайонов, а также к невозможности свободной перепланировки. Одним из положительных качеств крупнопанельного домостроения является скорость строительства.
Эксплуатация многоквартирных домов должна быть направлена на сохранение целостности и работоспособности всех конструктивных элементов и инженерных систем здания. Это включает в себя обеспечение нормативного функционирования систем отопления, водоснабжения, канализации, электроснабжения, лифтового оборудования и других систем, обеспечивающих комфортное проживание жителей.
В панельных зданиях особое внимание уделяется состоянию швов между панелями, так как именно они могут стать источником проникновения влаги и образования трещин. Дефекты в наружных стенах могут возникать из-за деформации отдельных элементов, что может привести к снижению теплозащитных свойств стен и увеличению энергопотребления на отопление. Деформации и повреждения могут быть вызваны различными факторами, включая ошибки при проектировании, некачественное строительство, износ материалов и воздействие атмосферных условий. Для предотвращения этих проблем необходимо проводить регулярные осмотры и обследования зданий, а также своевременно проводить ремонт и замену изношенных элементов [1-4].
Помимо технического обслуживания, эксплуатация многоквартирных домов также включает в себя поддержание чистоты и порядка в подъездах, на лестничных клетках, во дворах, на детских и спортивных площадках. Также важно обеспечить доступность зданий для маломобильных групп населения, организовать работу и контроль за работой управляющих компаний и обслуживающих организаций. Для предотвращения данных нежелательных явлений выполняют работы по восстановлению герметичности стыков зданий [5-11].
Ухудшение герметичности может быть вызвано различными причинами, связанными как с производственными и технологическими процессами, так и с климатическими условиями.
Производственные и технологические факторы включают:
– неточность в размерах стеновых панелей, изготовленных на производстве, что приводит к нарушению проектных размеров при их соединении;
– нарушение требований к монтажу, таких как отклонение от вертикали, смещение, перекос, изменение размеров стыковых соединений и т.д.;
– изменения в размерах стыковых соединений из-за процессов ползучести и усадки бетона
(1,5-2,0 мм на стык).
Климатические факторы включают:
– попеременное замораживание и оттаивание воды в межпанельных швах, которое приводит к разрушению материалов и ухудшению герметичности;
– изменения в размерах стыков из-за температурных колебаний (0,5-1,0 мм на стык);
– воздействие ультрафиолетового излучения и солнечной радиации на стыковые соединения, которое может привести к их разрушению и потере герметичности.
Материалы и методы. Тепловизионное обследование панельных домов позволяет обнаружить теплопотери, вызванные нарушениями в теплоизоляции стыков между панелями. Эти нарушения могут привести к ухудшению микроклимата внутри помещения, проникновению влаги, образованию сырости и усиленной работе систем отопления и кондиционирования [12].
Одним из наиболее опасных последствий является промерзание стыков панелей, которое вызывает постоянное увлажнение и снижает прочность конструкций здания. Это, в свою очередь, сокращает срок его эксплуатации и повышает стоимость обслуживания.
Для предотвращения этих последствий необходимо проводить своевременную герметизацию межпанельных швов или ремонт межпанельных соединений. В рамках исследований проводится тепловизионное обследование, которое позволяет комплексно решить ключевые задачи в области нивелирования теплопотерь и выявить дефекты в ограждающих конструкциях.
Основная часть. Проведенные авторами тепловизионные исследования позволили получить температурные поля в виде изображений с различной яркостью, соответствующей различным температурам. Различные цвета на изображении тепловизора соответствуют различным температурам исследуемой поверхности (рис. 1). Тепловизоры также могут отображать изотермические поверхности, то есть поверхности с одинаковой температурой. Выходной сигнал тепловизора прямо пропорционален измеряемой температуре исследуемой поверхности.
Рис. 1. Термографические изображения: а – изображение исследуемой поверхности ограждающей конструкции; б – изображение тепловизора при температуре наружного воздуха -10 оС
По результатам исследования теплотехнических параметров ограждающих конструкций и микроклимата помещений квартиры тепловизионным методом установлено, что температуры в вышеперечисленных зонах не соответствуют нормативным требованиям. Температурный перепад между температурой воздуха в помещении и температурой поверхности стены должен быть в пределах 4 °С. Температуры в теплопроводных участках должны быть выше температуры точки росы. При пересчете полученных результатов на расчетные tн= -32 °С, tв= +21 °С, температуры в обследуемых участках будут ниже температуры точки росы, то есть ниже 12 °C.
Проблема устранения дефектов стен панельных зданий, а именно стыков панелей требует комплексного решения с использованием нескольких типов материалов, таких как монтажный пенополиуретан, герметик или мастика для герметизации и гидроизоляции, вспененная полиэтиленовая или полипропиленовая трубчатая теплоизоляция, штукатурка, цементно-песчаная смесь и др.
Технология ремонта сводится к выполнению нескольких последовательных операций. На первоначальном этапе межпанельный шов заполняется пеной, прокладывается труба теплоизоляционного материала, после чего весь комплект изоляционных материалов закрывается герметиком и иногда оштукатуривается вдоль вертикальных и горизонтальных швов.
Кроме того, на сегодняшний день откорректирована методика определения площади, на которой нужно провести ремонтные работы. Если раньше место для ремонта было определено визуально, с небольшим выступом на полметра до каждого края, то сегодня есть четкий алгоритм ремонта. Если площадь вертикального шва повреждена, все соседние горизонтальные швы подлежат осмотру и ремонту. Аналогично, если горизонтальное межпанельные соединение оказались разрушенными, то, конечно, секции вертикальных швов, пересекающих проблемные горизонтальные участки, обязательно подвергаются ремонту.
Для снижения стоимости работ по герметизации стыков в панельных зданиях были разработаны различные технологии ремонта.
Первая технология – это восстановление целостности слоя герметика. Если при осмотре стыков не было обнаружено серьезных дефектов, то новый слой герметика просто наносится поверх старого. При этом старая гидроизоляция и теплоизоляционные материалы не удаляются.
Вторая технология – это полная замена гидроизоляции. В этом случае старый герметик и гидроизоляционный слой полностью удаляются, а затем наносятся новые материалы.
Третья технология – «теплый шов» – предполагает полную замену теплоизоляционных материалов, гидроизоляции и наружного слоя герметика на новые. Данный метод обеспечивает более высокое качество ремонта и улучшение теплоизоляционных характеристик стыков (рис. 2).
Рис. 2. Технология «теплый шов»: 1 – стеновая панель; 2 – монтажная пена;
3 – вилатерм; 4 – герметик; 5 – краска
Из практики использования различных типов герметиков, полиуретановый клей «Germaflex 1227» показал себя как наиболее эффективный. Он обладает отличной адгезией к бетону и позволяет получить плотное и прочное соединение.
Капитальный ремонт межпанельных швов включает в себя полную замену и герметизацию изоляционной и гидроизоляционной системы. Сначала необходимо открыть и очистить швы между панелями от старого изоляционного материала, остатков гидроизоляции и герметика. Рабочие выполняют эти операции на высоте, находясь в подвешенном состоянии на специальных скамейках. Для удаления старого материала используются ручные инструменты, такие как шпатели и резаки.
Очистка межпанельных швов может производиться с использованием специализированных чистящих устройств, которые позволяют резать резину и пластик и удалять бетон из швов. Однако, работа с этими устройствами на высоте может быть неудобной и трудоемкой.
После очистки шва его полость промывается водой и заполняется монтажной пеной. Пока пена не затвердела, в шов вставляется прокладка из вспененного полиэтилена (например, «Вилатерм») или полипропилена («Пенофлекс»). Затем в прокладку также заливается монтажная пена, которая после затвердевания обрезается, чтобы верхний слой герметика не выступал над поверхностью фасада.
Нанесение герметика и его зачистка могут выполняться вручную или с использованием специального пистолета. Данная работа сложная и трудоемкая и требует значительной физической силы, так как монтажник за одну смену должен уложить несколько десятков цилиндрических прокладок. Поэтому, для герметиков нередко применяется старый способ с помощью шпателя. От качества и точности укладки слой герметика, зависит стабильность межпанельного уплотнения шва и его долговечность. Средний срок службы составляет около 10 лет.
После герметизации межпанельный шов должен быть обработан раствором гипса, защищающим полимер от морозов и окисления.
При выполнении работ по герметизации стыков стеновых панелей при новом строительстве предусматривается комплекс действий для обеспечения надежности и долговечности конструкции.
Перед началом работ проводится визуальный осмотр стыкуемых элементов на предмет повреждений, и при их обнаружении дефекты ремонтируются с использованием полимерцементных составов. Этот комплекс мероприятий гарантирует надежную герметизацию стыков стеновых панелей, что важно для обеспечения качественной защиты строения от внешних факторов.
Поверхности стыкуемых элементов до начала работ очищаются и обезжириваются. Для этого их высвобождают от избыточного раствора и грязи с использованием пневматических и электрических щёток, тряпок и сушильных приспособлений. После монтажа панелей этажа рекомендуется устанавливать уплотняющую прокладку. Они должны быть обжаты не более чем на 20-50 % от диаметра. При герметизации стыков стеновых панелей с устьями шириной менее 12 мм, разрешено использовать биостойкие материалы. Прокладки, применяемые для уплотнения швов в устьях стыков, должны располагаться непрерывной линией без допуска разрывов. При укладке прокладок следует избегать натяжения и соединять их по длине клейкой лентой, используя при этом закругленный деревянный шпатель. Важно отметить, что работы по герметизации стыков следует выполнять при температурах не ниже -10 °C.
Экономический эффект исследований можно оценить путем проведения соответствующих расчетов на примере 5-подъездного 10-этажного жилого здания строительным объемом отапливаемой части 54 тыс. м3. Среднерыночная стоимость тепловизионного обследования качества тепловой защиты 270 000 руб. для данного дома.
Расчеты выполнены для следующих условий:
– Расчетная температура внутреннего воздуха =21 °С.
– Фактическая температура наружного воздуха = -10 °С.
– Средняя фактическая температура наружного воздуха отопительного периода в году = -5,2 °С.
– Продолжительность отопительного периода в году для г. Казань = 215 сут.
– Текущий тариф на тепловую энергию на 1 квартал 2023 г. составляет 1691,38 руб/Гкал.
– Периодичность капитального ремонта (согласно ВСН 58-88) =20 лет.
При проведении тепловизионного обследования качества тепловой защиты здания выявлены дефекты, определены размеры ущерба, вызванного дефектами и оценены траты на их устранение. Результаты обследования представлены в табл. 1.
Проведенное тепловизионное обследование здания позволило выявить основные проблемные участки, где существует ухудшение качества теплозащиты. Это означает, что в этих местах тепло легко проникает или уходит из здания, что приводит к дополнительным затратам на отопление.
Результаты расчетов, основанные на данных тепловизионного обследования, позволили оценить экономический эффект данного вмешательства. Дополнительные затраты на оплату тепла до проведения капитального ремонта из-за ухудшения качества теплозащиты и некомпенсированные устранением локальных дефектов составили 12 850 935,3 руб. Сравнив эту сумму с затратами на проведение тепловизионного обследования и последующее устранение выявленных дефектов в размере 4 091 500 руб., можно сделать вывод, что данные вложения оправданы.
Таблица 1
Результаты тепловизионного обследования дефектов и оценка затрат на их устранение
|
|
Требуемое сопротивление теплопередаче, м2°С/Вт |
Суммарная площадь дефектов, м2 |
Фактическое приведенное сопротивление теплопередаче, м2°С/Вт |
Дополнительные потери тепла стыки конструкций, Гкал/год |
Суммарные затраты на устранение нарушения, руб. |
|
1. Дополнительные затраты на оплату тепла до капитального ремонта из-за ухудшения качества теплозащиты, некомпенсированные устранением локальных дефектов |
|||||
|
Общие дефекты, вызванные технологическими нарушениями производства строительных материалов и конструкций |
3,45 |
8700 |
2,2 |
215,17 |
7 278 684,7 |
|
Локальное нарушение технологии монтажа и конструкций наружных стен |
525 |
4,93 |
166 770,1 |
||
|
Общие дефекты, вызванные технологическими нарушениями производства стеклопакетов, используемых при заполнении световых проемов зданий |
0,6 |
1940 |
0,47 |
136,36 |
4 612 731,5 |
|
Локальное нарушение монтажа оконных блоков, вызывающее повышенные теплопотерь |
129 |
23,435 |
792 749 |
||
|
Итого |
12 850 935,3 |
||||
|
2. Дополнительные затраты на устранение дефектов теплозащиты, приводящих к нарушению санитарно-гигиенических требований безопасности жилища |
|||||
|
Локальные нарушения технологии исполнения узлов стыков и примыканий конструкций стены |
3,45 |
5250 |
2,2 |
- |
3 571 500 |
|
Локальное нарушение технологии исполнения узлов примыканий и регулировки конструкций оконных блоков (500 шт.) |
0,6 |
- |
0,47 |
- |
250 000 |
|
Итого |
3 821 500 |
||||
В долгосрочной перспективе затраты на тепловизионное обследование и устранение дефектов теплозащиты будут компенсированы сокращением издержек на излишнее отопление жилых зданий.
Выводы. На основании представленных данных в научной статье можно сделать следующие количественные выводы:
Процесс герметизации стыков стеновых панелей при строительстве включает несколько важных этапов, включая устройство изоляции швов, укладку прокладок в устья стыков и нанесение уплотнительной мастики. Важность герметизации подтверждается тем, что некачественная герметизация может привести к дополнительным затратам. Например, в статье упоминается, что дополнительные расходы на отопление до проведения капитального ремонта из-за ухудшения качества теплозащиты составили 12 850 935,3 руб. Сравнив эти затраты с расходами на тепловизионное обследование и последующее устранение выявленных дефектов в размере 4 091 500 руб., можно заключить, что вложения в улучшение теплоизоляции будут оправданы. Это означает, что эти вложения будут компенсированы сокращением издержек на излишнее отопление жилых зданий в будущем.
Таким образом, правильная герметизация и теплоизоляция в строительстве могут привести к конкретным экономическим выгодам, что является важным аспектом как с точки зрения энергосбережения, так и с точки зрения оптимизации операционных расходов.
1. Варламова Л.А., Рынкова М.В. Герметизация крупнопанельных жилых домов // Теория и практика современной науки. Минск. 2017. C. 20-26.
2. Новосельцева Е.Л., Шалагинова Н.В., Чарушина М.С. Повышение энергоэффективности стыков панельных домов новых и старых серий // Всероссийская ежегодная научно-практическая конференция ВГУ. Киров. 2017. С. 1640-1649.
3. Ткаченко Т.В. Герметизация Межпанельных швов в стеновых панелях // Наука, образование, общество: тенденции и перспективы развития. Кемерово. 2017. C. 126-131.
4. Lozinsky C.H., Touchie M.F. Quantifying suite-level airtightness in newly constructed multi-unit residential buildings using guarded suite-level air leakage testing // Building and Environment. 2023. Vol. 236. P. 110273. DOI: https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2023.110273.
5. Николаев С. В. Панельные и каркасные здания нового поколения // Жилищное строительство. 2013. № 8. С. 2-10.
6. Malakhova A., Davletbaeva D. The consideration of compliance of structural joints in calculation of large panel buildings // In E3S Web of Conferences. 2019. Vol. 97. 04010.
7. Yang S., Cho H.M., Yun B.Y., Hong T., Kim S. Energy usage and cost analysis of passive thermal retrofits for low-rise residential buildings in Seoul // Renewable and Sustainable Energy Reviews 2021. Vol. 151. 111617. DOIhttps://doi.org/10.1016/j.rser.2021.111617.
8. Wardach M. Assessment of the degradation state of joints in large-panel buildings // Engineering Failure Analysis. 2023. Vol. 145. P. 107020. DOIhttps://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2022.107020.
9. Knyziak P. The quality and reliability in the structural design, production, execution and maintenance of the precast residential buildings in Poland in the past and now // Key Engineering Materials. 2016. Vol. 691. P. 420-431.
10. Kokas B., Balogh J., Borsos A., Medvegy G. Bachmann B. Harmonization of structural and functional lifespans of prefabricated residential buildings // Int. J. Des. Nat. Ecodynamics. 2020. Vol. 15(2). Pp. 161-165.
11. Лукманова Л.В., Мухаметрахимов Р.Х. Панельные здания с эффективным теплоизоляционным слоем и облицовкой // Ресурсоэнергоэффективные технологии в строительном комплексе региона. 2016. № 7. С. 264-267.
12. Алексеева Е.А., Еремин К.И., Комов Е.П., Лебедев О.В., Поздняков В.С., Сеннович Д.В., Троицкий-Марков Р.Т. Практика проведения теплового неразрушающего контроля при энергетических обследованиях многоквартирных жилых домов // Наука и Безопасность. 2013. № 4(9). С. 93-125.
13. Овсянников С.Н., Максимов В.Б. Энергоэффективные наружные стеновые панели каркасно-панельных зданий // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2018. № 6. С. 107-114.
14. Данель В.В. Решение проблемы вертикальных стыков наружных стеновых панелей // Жилищное строительство. 2014. № 3. С. 44-45.
15. Варламова Л.А., Рынкова М.В. Герметизация крупнопанельных жилых домов // Теория и практика современной науки: материалы Междунар. науч.-практ. конф., Минск. Минск: Навуковы свет, 2017. С. 20-26.
