содержание .. 17 18 19 20 ..

Основы эксплуатации наружных кирпичных стен гражданских зданий - часть 19

По табл. П4 для t

int

= 18

°C находим Е

tint

= 2064 Па. Тогда в соответствии с формулой (4.1) величина е

будет равна е = 55

⋅2064/100 = 1135 Па. Температуру, при которой е станет значением максимальной упруго-

сти Е, т.е. температуру точки росы, определяем по табл. П4. Для Е = 1135 Па температура точки росы
равна t

= 8,8

°С.

Конденсации влаги на поверхности не будет, так как

= 12,1

°С > > t

= 8,8

°С.

Конденсация будет возможной, если действительная упругость е станет равной максимальной уп-

ругости для

= 12,1

°С – Е

τsi

По табл. П4 находим Е

τsi

= 1412 Па и вычисляем

2064

100

1412

100

int

⋅

Следовательно, конденсация влаги на поверхности стены будет возможна при относительной влаж-

ности воздуха выше 68,4 %.

Как видно из изложенного выше, основной мерой против конденсации влаги на внутренней поверх-

ности стены является снижение влажности воздуха в помещении. Это может быть достигнуто улучше-
нием вентиляции помещения.

Для избежания конденсации можно также повышать температуру поверхности стены путем ее уте-

пления. Утепление целесообразно размещать с наружной стороны ограждения. В том случае, если это
невозможно выполнить снаружи, утепление размещается с внутренней стороны. При этом для защиты
утеплителя от влаги на его поверхности должна быть размещена плотная паронепроницаемая штука-
турка.

Пример 4.3. Проверить возможность выпадения конденсата на внутренней поверхности стены об-

щественного здания при расчетной температуре внутреннего воздуха t

int

= 22

°C и относительной влаж-

ности

int

= 65 %. Температура наружного воздуха t

ext

= –35

°C.

При обследовании установлено, что стена сложена из глиняного кирпича на цементно-песчаном

растворе толщиной 0,51 м и оштукатурена изнутри цементно-песчаным раствором толщиной 0,03 м.
Район строительства по зоне влажности климата сухой.

В случае возможности выпадение конденсата определить требуемую толщину дополнительного уте-
плителя стены, при котором будет исключено выпадение конденсата.

Решение. Так как климат местности сухой, а влажностный режим помещения согласно табл. 2.2 при

int

= 22

°C и ϕ

int

= 65 % – влажный, условия эксплуатации стены Б. При таких условиях расчетные ко-

эффициенты теплопроводности согласно табл. П2 равны: для кладки

кл

= 0,76 Вт/(м

⋅°С), для штукатур-

ки

шт

= 0,93 Вт/(м

⋅°С). Коэффициенты теплоотдачи стен равны: на внутренней поверхности α

= 8,7

Вт/(м

⋅°С), на наружной поверхности α

= 23 Вт/(м

⋅°С).

Сопротивление теплопередаче стены равно

шт

кл

⋅°С/Вт.

Температура внутренней поверхности стены в соответствии с формулой (3.36) равна

))

(

⋅

−

°С.

Максимальная упругость водяного пара при температуре t

int

= 22

°C по табл. П4 составляет Е

tint

2644 Па.

Действительная упругость водяного пара воздуха согласно формуле (4.1) равна

е = 65

⋅2644/100 = 1719 Па.

Максимальная упругость водяного пара воздуха, соответствующая температуре

= 14,4

°С по

табл. П4, равна Е

τsi

= 1640 Па.

int

Так как действительная упругость водяного пара е = 1719 Па больше максимальной упругости Е

τsi

1640 Па, соответствующей температуре поверхности

= 14,4

°С, на поверхности будет выпадать кон-

денсат.

Для прекращения выпадения конденсата стену следует утеплить.
Определяем температуру поверхности стены, при которой прекращается конденсация пара. Она со-

ответствует температуре с максимальной упругостью водяного пара равной действительной упругости
водяного пара е = 1719 Па. По табл. П4 имеем

τ′

°C.

С использованием формулы (3.36) определяем сопротивление теплопередаче стены, при котором на

поверхности будет обеспечиваться температура

τ′

°С:

)

(

))

(

−

⋅

−

′

⋅°С/Вт.

Величина требуемого дополнительного сопротивления равна

−

′

∆

⋅°С/Вт.

В качестве дополнительного утепления можно принять листы гипсовой штукатурки с коэффициентом

теплопроводности

гш

= 0,23 Вт/(м

⋅°С). Толщина штукатурки должна быть не менее

гш

∆Rλ

гш

= 0,09

⋅0,23 = 0,02 м.

При размещении у наружных стен помещений с влажным и мокрым режимом (например, ванных

комнат), в которых влажность может достигать величин, близких к 100 %, на стенах будет постоянно
выпадать конденсат. Предотвратить его появление в этом случае не представляется возможным. В таких
ситуациях для исключения замачивания кладки необходимо устраивать на поверхностях стен защиту из
паронепроницаемой штукатурки или керамической плитки, укладываемой на цементном растворе с до-
бавкой жидкого стекла. В ряде случаев для защиты стен бывает достаточным нанесение на штукатурку
слоя масляной краски.

В настоящее время в кирпичных зданиях старинной постройки часто размещаются заведения с од-

новременным пребыванием в них в течение некоторого времени большого количества людей (напри-
мер, бары, кафе, дискотеки и др.). В этих случаях в воздух помещения выделяется большое количество
влаги и возможно кратковременное выпадение конденсата на стенах

На стенах, покрытых плотными защитными водонепроницаемыми слоями (например, масляной

краской), при конденсации влаги сразу же появляются капли росы, вызывающие негативные ощущения
у посетителей. В этом случае более приемлемым является устройство на стенах санирующей штука-
турки. Санирующая штукатурка имеет пористую структуру, впитывающую в себя достаточное количе-
ство  влаги  без  видимых  признаков  увлажнения.  Когда  условия  для  конденсации  влаги  исчезают  (на-
пример, в нерабочее время), штукатурка легко отдает накопленную влагу обратно в воздух помещения.
Следует  отметить,  что  использование  такой  штукатурки  возможно  только  при  ограниченном  времени
конденсации.  В  случае  продолжительной  конденсации  влаги  штукатурка  становится  сырой  и  для  ее
сушки требуется большие промежутки времени. В такой ситуации возможно прохождение накопленной
в штукатурке влаги вглубь ограждения. Для исключения последнего санирующую штукатурку следует
устраивать по плотной подоснове, например, из плотного слоя цементно-песчаной штукатурки.

4.3 Сорбционное увлажнение кладки кирпичных стен

Строительные материалы, в том числе кирпичи и раствор кладки, поглощают влагу из окружающе-

го воздуха, находящуюся в нем в виде водяного пара. Поглощение водяного пара материалом происхо-
дит за счет поглощения пара поверхностью его пор в результате прилипания молекул воды к стенкам
пор, а также за счет растворения молекул воды в твердом теле материала. Это явление носит название
сорбции.

В отличие от процесса конденсации процесс сорбции не требует разности температур материала и

воздуха и в этой связи может происходить при любых температурных условиях.

Величина сорбционного увлажнения материала зависит от относительной влажности воздуха и

температуры среды. Установлено, что с понижением температуры сорбционная влажность возрастает. В
то же время для материалов кирпичной кладки влияние температуры на сорбционное увлажнение не-

значительно. Зависимость между объемной влажностью глиняного обыкновенного кирпича и относи-
тельной влажностью воздуха (изотермы сорбции водяного пара) для различных температур воздуха по
данным А.У. Франчука [25] приведены на рис. 4.1.

Сорбционная влажность материалов может быть выражена в виде весовой или объемной влажно-

сти. Объемная влажность более удобна для сравнения сорбционной способности материалов с различной

объемной плотностью. Данные объемной сорбционной влажности различных видов кирпичей, полученные

А.У. Франчуком [25], даны в табл. П5. В случае необходимости пересчет данных табл. П5 в весовую

влажность можно производить по формуле (3.12).

Для разных кирпичей кладки в соответствии с природой их материалов и особенностями пористой струк-

туры сорбционное влагосодержание может быть различным. На рис. 4.2 даны изотермы сорбции влаги
глиняного, силикатного и трепельного кирпичей при температуре 20

°С. Видно, что наименее выраженные

сорбционные свойства имеет глиняный кирпич. Максимальная весовая влажность его не превышает 0,6 %.

В то же время трепельный кирпич может иметь максимальную весовую влажность 7,1 %. Видно также, что

изотермы сорбции указанных кирпичей имеют разный характер.

В общем случае процесс сорбции водяного пара в материале имеет три стадии. При первой стадии

на стенках пор и капилляров образуется мономолекулярный слой влаги. Как правило, на изотермах

сорбции это соответствует первой выпуклой части кривой. На второй стадии сорбции на стенках обра-

зуется полимолекулярный слой влаги. Влага находится в связанном сжатом состоянии. При третьей

стадии дополнительно происходит процесс капиллярной конденсации, способствующий максимальному

заполнению пор материала сорбционной влагой. Наиболее заметно указанные стадии проявляются в мате-

риалах, обладающих повышенной сорбционной способностью, например, в древесине.

В нашем случае видно, что в кривых сорбции глиняного и силикатного кирпича нет четкого различия

30 40 50 60 70 80 90

ϕ, %

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

, %

Рис. 4.1 Изотермы сорбции водяного пара глиняного обыкновенного
кирпича для различных температур воздуха по данным А.У. Франчука [25]

40 50 60 70 80 90

ϕ,%

w,%

Рис. 4.2 Изотермы сорбции влаги глиняного (1), силикатного (2) и

трепельного (3) кирпичей при температуре 20

°С

стадий накопления влаги. Для трепельного кирпича наличие стадий более заметно. Особенно ясно
проявляется третья стадия, связанная с капиллярной конденсацией влаги в материале. Очевидно, что
различия в кривых сорбции связаны с различием в структурах пор материалов. Более подробно с фи-
зическими процессами сорбции можно ознакомится в [12, 24].

Изотермы сорбции показывают, что определенной влажности материала соответствует определен-

ная относительная влажность воздуха в его порах. Следовательно, изменение относительной влажности
воздуха в порах материала зависит от изменения его влагосодержания. Влагосодержание в этом смысле
может характеризоваться удельной пароемкостью материала, т.е. количеством водяного пара, кото-
рое необходимо ввести в единицу массы материала для повышения упругости пара в его порах на еди-
ницу. Величина удельной пароемкости не постоянна, а зависит от температуры и относительной влаж-
ности воздуха в порах.

Следует отметить, что кирпичи кладки имеют разную сорбционную способность. Например, шлако-
вые и подобные им кирпичи относятся к активносорбирующим материалам, а красный и силикатный
кирпичи относятся к инертносорбирующим. Кладки стен из инертносорбирующих кирпичей почти
не изменяют влажностного режима помещений. Однако при длительном и избыточном выделении
пара в поверхностном слое со стороны помещений может скопиться влага. Стены, имеющие повы-
шенную начальную влажность, всасывают влагу интенсивнее, чем сухие. Достаточно большой ско-
ростью всасывания обладает глиняный кирпич, вдвое меньшей – силикатный кирпич.

4.4 Конденсация и перемещения влаги внутри кирпичных стен

Увлажнение толщи кирпичных стен может происходить вследствие сорбции и конденсации водя-

ных паров внутри ограждения. В большинстве случаев конденсация является основной причиной по-
вышения влажности кирпичных стен.

В зимних условиях на разных поверхностях стены образуются разные величины парциальных дав-

лений водяного пара. Разность величин парциальных давлений на поверхностях стены вызывает поток
водяного пара через стену к наружной поверхности. Это явление носит название диффузии водяного
пара через ограждение. В зимнее время пар диффундирует из помещения через ограждение наружу. В
летнее время при более холодном воздухе помещения пар может уходить из стены в помещение.

Одновременно с диффузией водяного пара через ограждение в обратном направлении от наружной

поверхности стены диффундирует воздух. Причина диффузии воздуха – разность парциальных дав-

лений газов, составляющих воздушную атмосферу. Зимой эти парциальные давления являются более

высокими с наружной стороны стены из-за меньшего парциального давления водяного пара наруж-

ного воздуха. В этом заключается различие между явлением диффузии воздуха и явлением воздухо-

проницаемости (см. главу 5). Диффузия воздуха есть чисто молекулярное явление взаимной замены

молекул одного газа молекулами другого газа с другим парциальным давлением.

Количество проходящего через ограждение водяного пара может быть определено по формуле

−

ext

)

(

int

, (4.2)

где W – количество диффундирующего пара, мг; e

int

, e

ext

– упругости (парциальные давления) водяного

пара с внутренней и наружной сторон ограждения, Па;

µ – коэффициент паропроницаемости материала

стены, мг/(м ч · Па); F – площадь стены, м; z – время, ч; δ – толщина стены, м.

Формула (4.2) справедлива при отсутствии процесса конденсации водяного пара в стене.
Важное значение для диффузии водяного пара имеет коэффициент паропроницаемости материала

µ.

Коэффициент паропроницаемости

µ зависит от свойств материала и отражает его способности прово-

дить диффундирующий водяной пар. Коэффициент

µ определяет количество водяного пара, которое

int

содержание .. 17 18 19 20 ..