Использование новых отделочных и изоляционных материалов для повышения надежности и долговечности объектов

Задача создания выразительного архитектурного облика городов, как при строительстве новых зданий, так и при реконструкции существующих, а также решение проблемы энергосбережения во многом определяются качеством конструкций фасадов. Времена стандартизированных домов и фасадов ушли в прошлое, в настоящее время возникает необходимость создания объектов разнообразных по своему дизайну, экономичных, долговечных и надежных. Повышение качества фасадов при новом строительстве и реконструкции существующих объектов в дальнейшем приводит к существенному сокращению эксплуатационных затрат. Все это возможно только при использовании наиболее эффективных технологий и долговечных строительных материалов.

За последнее время изменилась архитектура жилых и общественных зданий массового строительства: на фасадах жилых домов, кроме балконов и лоджий, появились эркеры, широко применятся мансардные этажи. Совершенствуется отделка фасадов и их элементов (матрицы, вскрытая фактура, крупноразмерная плитка, плитка под кирпич, окраска и пр.). Богаче и ярче стала цветовая гамма сооружений, образующих градостроительные акценты. Для улучшения внешнего вида и большего разнообразия жилых домов массовых серий разработаны системы навесных фасадов. Ведутся работы по рельефной отделке фасадов, в качестве формообразующего материала которой применяются изделия из пенополистирола, композиционных материалы на основе полимерных матриц (конструкционных стеклопластиков). Разработаны и используются варианты легких накладных элементов для рельефной отделки крупнопанельных наружных стен жилых домов массовых серий, в т.ч. обрамлений входов, окон, венчающих здание карнизов, пилястр и других элементов.

Во второй половине XX века мировой энергетический кризис подтолкнул проектировщиков и строителей большинства зарубежный стран к широкому применению навесных фасадных систем в целях достижения минимальных теплопотерь. На начальном этапе разработок вопросы долговечности не ставились. Были разработаны сравнительно недорогие эффективные фасадные системы, предназначенные для эксплуатации в условиях сравнительно мягкого европейского климата и предусматривающие использование местных строительных материалов. Наиболее приемлемыми для данных условий стали фасады с применением штукатурных составов, поэтому возросла популярность сухих смесей, занимающих сегодня самостоятельный сегмент строительного рынка.

В связи с удорожанием энергоносителей в России были введены новые нормы на теплофизические характеристики ограждающих конструкций, что привело к значительному повышению требований к теплоизоляционным материалам и к тщательности их монтажа. Существует несколько видов утепления фасадов, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки. Один из них — кирпичные фасады, возводимые методом колодцевой кладки. Другой способ защиты зданий — навесные или вентилируемые фасады. Еще один способ — контактная фасадная штукатурка, при которой для утепления используется тяжелая или легкая штукатурка. К сожалению, в климатических условиях центральной России, «мокрые» фасады нуждаются в ремонте уже через 5—10 лет, обесцвечивание красок происходит еще быстрее.

Современный фасад — это неотъемлемый элемент многослойной ограждающей конструкции и при его проектировании необходимо руководствоваться не только законами архитектуры, но и законами физики, химии, экономики и экологии жилища. Главный закон стены — это ее потребность «дышать». Только при соблюдении нормальных температурно-влажностных условий работы стеновой конструкции можно добиться максимальной долговечности применяемых в ней материалов. При этом долговечность фасада должна быть сравнима со сроком службы здания в целом и обеспечивать нормальную эксплуатацию на протяжении хотя бы 50 лет. Через 5 десятилетий наружная часть фасада может морально устареть, поэтому желательно предусмотреть возможность ее демонтажа.

В Европе была разработана идея навесных фасадных систем, конструкция которых не требует использования мокрых процессов. С середины 1990-х гг в России начали активно применять отработанные на Западе итальянские и немецкие системы, которые значительно подняли планку долговечности и мало зависели от природно-климатических факторов. К настоящему времени произошло четкое деление фасадных систем на мокрые, навесные невентилируемые и навесные вентилируемые конструкции.

Вентилируемым фасадом является такая конструкция, при которой предусмотрена активная вентиляция. Только направленное перемещение воздушных масс позволяет оставаться утеплителю и всей подоблицовочной конструкции в сухом виде, что обеспечивает неизменность теплоизолирующей системы на протяжении всего срока эксплуатации.

При использовании вентилируемых фасадов решаются проблемы защиты стен здания от атмосферных осадков, энергосбережения, звукоизоляции, выравнивания поверхности несущей стены, ремонта при повреждении отдельных частей облицовки, долговечности фасадов. Безремонтный срок службы составляет 25—50 лет.

В качестве утеплителя могут быть использованы самые различные теплоизоляционные материалы (стекловата, минеральная вата, полистерен, экструзионный пенополистирол и др.). Наружная облицовка вентилируемо го фасада выполняет две функции: защитную и декоративную. Облицовочные плиты или панели формируют внешний облик зданий, т.е. являются его видимым фасадом. Виды облицовочных материалов могут применяться любые: керамический гранит, цементно-волокнистые плиты, профилированные металлические листы, кассеты, кирпич, стекло со специальным покрытием и пр. На сегодняшний день насчитывается более 20 вариантов защиты и декоративной отделки фасадов при помощи облицовки, закрепленной на каркасе таким образом, что между ней и утепленной стеной образуется воздушная прослойка. Подобные технологии утеплителя позволяют сэкономить до 40% тепловой энергии.

В числе первых начали покорять российский рынок вентилируемые фасады с навесными керамогранитными плитами. Существует два способа облицовки фасадов при помощи керамогранитной плитки: традиционный «мокрый», когда плитка приклеивается к специально подготовленному основанию, либо система вентилируемого фасада, когда керамогранит крепится к каркасному основанию механическим способом. У фасадов, облицованных керамогранитом, много преимуществ: хорошие тепло- и звукоизоляционные свойства, морозоустойчивость, нечувствительность к отрицательным воздействиям атмосферы. Плитка не коррозирует, не выгорает, не поглощает пыль и грязь, легко моется. При проведении реконструкции зданий эта фасадная система представляет широкие возможности, т.к. новый фасад может крепиться прямо на старый без какой-либо подготовки основания, в т.ч. снятия старого штукатурного слоя.

Позже появились вентсистемы, в которых в качестве элементов декоративного экрана использовались пластиковые панели, облицованные с обеих сторон алюминиевой фольгой. Б настоящее время используются облицовочные панели, изготовленные из алюминиевого листа, прошедшего предварительную окраску. До недавнего времени подобный вариант оформления применялся в основном при проектировании офисных зданий, торговых комплексов, сервисцентров, автозаправочных станций — т.е. сооружений общественного и производственного назначения. В последние годы навесные алюминиевые панели внедряются в практику многоэтажного жилого строительства и реконструкции.

Архитектурное формообразование в большой степени подвержено влиянию ограничивающих факторов, среди которых немаловажными являются условия производства конструкций и возможности пластического преобразования материалов. Детали из пластика, разумеется, не могут полностью заменить сформировавшуюся многовековой практикой зодчества палитру традиционных строительных материалов, но в значительной мере ее расширяют и характеризуются при этом некоторыми новыми свойствами.

Исследования показали, что композиционные материалы на основе полимерных матриц (конструкционные стеклопластики) имеют повышенную трещиностойкость, износостойкость, водонепроницаемость, морозостойкость. Кроме того, они характеризуются еще одним весьма важным свойством: в сравнении с железобетоном они обладают высоким уровнем пластической податливости. Это позволяет создавать из композиционных материалов прочные облегченные тонкостенные конструкции (детали) с неограниченным диапазоном формообразования, так как в теле конструкции отсутствует жесткий арматурный каркас.

Плоскостные элементы фасадов зданий (стеновые панели) выполняются из композиционных материалов на основе фибро-армированных бетонов, при этом есть возможность дополнить их рельефными дисперсно-армированными композициями, трудно осуществимыми в других материалах. Особый интерес представляет использование композиционных материалов для создания пластически активных элементов, отличающихся достаточной сложностью «скульптурных» фасадных деталей.

Композиционные материалы нашли применение не только в новом строительстве, но и при реконструкции строительных объектов, в первую очередь зданий массовых серий 60—70-х гг., а также производственных зданий и даже зданий, представляющих архитектурную ценность. При формировании системы декоративных элементов приняты следующие принципы: стилистическая адаптация к общим композиционным характеристикам фасадов реконструируемых зданий; взаимозаменяемость и многовариантность применения элементов как условие достижения архитектурной выразительности; индустриальность и технологическая простота изготовления.

В России доля использования композиционных материалов в строительстве, все еще невелика. Вместе с тем они довольно широко применяются в Японии, США, Германии, Франции, Англии и других странах для изготовления тонкостенных навесных стеновых панелей и архитектурных или скульптурных деталей, позволяющих архитектору проектировать здания различного назначения, в том числе высотные, в любой стилистике.

В последние годы все большее внимание уделяется ремонту и реставрации исторических зданий и памятников архитектуры. Как показал практический опыт, основной причиной разрушения нижней части стен является негативное воздействие грунтовой влаги с растворенными в ней солями, которая капиллярным путем попадает из грунта в материал ограждающей конструкции. Для борьбы с этим неприятным явлением разработаны специальные пористые штукатурки, получившие название санирующих. На российском рынке представлен достаточно широкий арсенал материалов такого типа и предназначенных для осушения стен методом простого оштукатуривания. Однако, при работе с уникальными памятниками архитектуры необходимы такие материалы, которые гарантировали бы сохранность здания и эксплуатационную надежность. Для этого разработаны системы санирующих штукатурок WTA, отличающиеся усложненной специальной технологией обработки поверхностей стен памятника.

На ближайшие годы государством запланированы приоритетные направления развития отдельных видов строительных и отделочных материалов:

— высокоэффективные теплоизоляционные материалы на основе стекловолокна, перлитов, базальтов, диатомитов, пеностекла, изделия из минеральной ваты;

— новые типы вяжущих и цементов, не требующих тепловой обработки при производстве бетонных конструкций изделий;

— кровельные и гидроизоляционные материалы на основе атмосферостойких каучуков, полимерных мастичных составов, обеспечивающих в 2—3 раза их долговечность и морозостойкость; керамическая, цементно-песчаная и металлическая черепица улучшенного качества;

— эффективный керамический кирпич, изделия из ячеистых бетонов, гипса, природного камня, пористой и другой строительной керамики, выполненной на базе переработки минерального сырья горнодобывающей промышленности;

— новые отделочные материалы: облегченные гипсоволокнистые и гипсокартонные листы, быстротвердеющие мастики, линолеум и ковролин на экологически чистых основах, архитектурное, декоративное, закаленное стекло с откидными многослойными покрытиями, строительный триплекс.

Технология современного строительного производства принесла множество новых строительных материалов и почти заставила забыть ранее употреблявшиеся в архитектуре выразительные решения из кирпича, камня и дерева. Возникло обилие железобетона, стекла, металла, пластика и других материалов, ярко отражавших технологическую революцию века, что, естественно, привело к новым формообразованиям современной архитектуры. Умелое и точное вторжение, порой с повторением старых форм, способно создавать благоприятные условия для реконструкции и строительства новых объектов в реконструируемых районах городов, в т.ч. исторических.