Основы эксплуатации наружных кирпичных стен гражданских зданий - часть 21

ного кирпича и керамических блоков – 1,5 %; кладка из силикатного кирпича – 2,0 %; Е – парциальное 
давление водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации, оп-
ределяемое по формуле 

12

/

)

(

3

3

2

2

1

1

z

E

z

E

z

E

E

+

+

=

,                          (4.10) 

 
Е

1

, Е

2

, Е

3

 – парциальное давление водяного пара, Па, принимаемое по температуре наружного воздуха 

соответственно зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов. При определении парциального давле-
ния Е

3

 для летнего периода температуру в плоскости возможной конденсации во всех случаях следует 

принимать  не  ниже  средней  температуры  наружного  воздуха  летнего  периода,  парциальное  давление 
водяного  пара  внутреннего  воздуха  e

int

  –  не  ниже  среднего  парциального  давления  водяного  пара  на-

ружного воздуха за этот период; z

1

, z

2

, z

3

 – продолжительность, мес., зимнего, весеннее-осеннего и лет-

него периодов года, определяемая по табл. 3* СНиП 23-01–99* [12] с учетом следующих условий: а) к 
зимнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха ниже минус 5 

°С; 

б)  к  весенне-осеннему  периоду  относятся  месяцы  со  средними  температурами  наружного  воздуха  от 
минус 5 до плюс 5 

°С; в) к летнему периоду относятся месяцы со средними температурами воздуха вы-

ше полюс 5 

°С; η – коэффициент, определяемый по формуле 

 

e

vp

ext

R

z

e

E

/

)

(

0024

,

0

0

0

0

−

=

η

;                               (4.11) 

ext

e

0

– среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха, Па, периода месяцев с отрица-

тельными среднемесячными температурами, определяемыми согласно СП 23-101–2004 [22]. 

Расчет  влажностного  режима  при  нестационарных  условиях  диффузии  водяного  пара  производится, 

когда  необходимо  установить  точное  значение  влаги  в  конструкции.  Это  значение  почти  всегда  меньше, 
чем  значении,  рассчитанное  при  стационарных  условиях.  Расчеты  при  нестационарных  условиях  следует 
выполнять по методу К.Ф. Фокина [24]. 
 
 

4.5   Процессы разрушения кирпичных стен,  

связанные с увлажнением 

 

Влага оказывает большое влияние на физический износ кирпичных стен. Стены сложены из материа-
лов с пористо-капиллярной структурой. Поэтому при контакте с водой они интенсивно увлажняются. 

В зависимости от связи воды с материалом различают химически связанную, абсорбционно-
связанную, капиллярную и свободную влагу. Свободная влага заполняет крупные пустоты и поры 
материала и удерживается в них гидростатическими силами. Такая влага легко удаляется из кладки 
стены при высушивании. 

В крупных порах и пустотах влага содержит, как правило, растворенные соли и поэтому она замер-

зает при температурах более низких, чем 0 

°С. Влага, находящаяся в капиллярах, может замерзать при 

очень низких температурах. Это зависит от диаметра капилляров, например, при диаметре 10

–5

 см и менее 

вода замерзает при температуре ниже  –25 

°С. 

Влага по-разному влияет на процессы износа. В одних случаях она действует в качестве химически 

активной  агрессивной  среды,  растворяя  материал  конструкций.  Влага  может  действовать  так  же,  как 
поверхностно-активное вещество, способствующее процессу разрушения. 

Наличие в материалах кладки и на поверхности конструкций пор, пустот, капилляров, микротрещин 

способствует увеличению их удельной поверхности. Это повышает уровень контакта кладки со всеми 
видами влаги. При смачивании материала кладки происходят физические процессы, приводящие к по-
явлению напряжений. Попадая в имеющиеся в кирпичах микротрещины, молекулы воды, обладая ди-
польными моментами, определенным образом ориентируются. В результате этого адсорбированная вла-
га получает повышенную плотность и вязкость. Ее упругость становится равной упругости материала 
кирпичей.  Упругость  влаги  повышается  к  вершине  микротрещины  и  в  результате  увеличивается  рас-
клинивающее действие влаги. Схема расклинивающего действия адсорбированной влаги приведена на 
рис. 2.1 в главе 2. Рост внутренних напряжений из-за расклинивания микротрещин влагой приводит к 
значительному снижению прочности поверхностей слоев материалов, смоченных водой. Такие явления 

происходит при воздействии адсорбционно-связанной влаги. Расклинивающее действие этой влаги воз-
никает при толщине полимолекулярной пленки влаги около 3

⋅10

–5

 см. 

Капиллярная влага за счет сил капиллярного давления воды может вызывать сложные напряжения в 

материале кладки. При этом в капиллярах образуются растягивающие напряжения, связанные с поверх-
ностным натяжением (см. рис. 4.4), 
 

θ

α

=

α

cos

)

/

2

(

r

P

,                                        (4.12) 

 
где 

α – поверхностное натяжение воды, Па; r – радиус капилляра, м; θ – угол смачивания, град. 

Видно, что такие напряжения способствуют снижению давления жидкости в капиллярах и появле-

нию напряжений сжатия и изгиба в материале вокруг капилляров. При полном смачивании материалов 
капиллярное давление может достигать величины 5,0

⋅10

6

 Па. 

Разрушению материалов кладки способствует одновременное воздействие с влагой отрицательных 

температур. Замерзающая в капиллярах и порах влага увеличивается в объеме, вызывая значительные 
напряжения в материале конструкции. 

 
 
 
 
 
 
 
 
Процесс  заполнения  капилляров  влагой  при  естественном  увлажнении  кладки  различен  для  круп-

ных и мелких капилляров. В мелких капиллярах влага поднимается на большую высоту, чем в крупных. 
Вода из крупных пор за счет разности давления капиллярного отсоса отсасывается в смежные мелкие 
поры и капилляры. При замерзании воды свободные крупные поры служат дополнительным объемом, 
обеспечивающим компенсацию расширения влаги в мелких порах и капиллярах. В этой связи крупнопорис-
тые кирпичи более морозостойки. 

При низких температурах материалов кладки и замерзании воды в порах и капиллярах могут возни-

кать большие напряжения, во много раз превосходящие прочность материала кирпичей. В наибольшей 
мере это проявляется в том случае, если поры полностью заполнены водой. 

Давление в порах при замерзании в них воды может быть вычислено по формуле 

л

л

в

в

/

)

(

dp

V

dp

V

T

KQdT

−

=

,                            (4.13) 

 
где Q = 3,35·10

5

 Дж/кг – скрытая теплота плавления льда; Т = 273 К – абсолютная температура плавле-

ния 

льда; 

V

в

 

= 

1·10

–3

 

м

3

/кг,  

V

л

 = 1,091·10

–3

 м

3

/кг – удельные объемы воды и льда; dp

в

, dp

л

 – давления в порах воды и льда, Па; dТ – 

разность температур, 

°С. 

При одинаковых давлениях воды и льда dp = dp

в

 = dp

л

 формула (4.13) имеет вид 

dp

V

V

T

QdT

)

(

/

)

(

л

в

−

=

.                                 (4.14) 

 

Зная численные значения величин, входящих в формулу (4.14), можно получить формулу для опре-

деления dp в виде 
 

dT

dp

⋅

⋅

−

=

7

10

348

,

1

.                                    (4.15) 

 

Из формулы (4.15) видно, что понижение температуры на 1 

°С приводит к росту давления в порах 

кладки  на  13,48  МПа.  При  понижении  температуры  на  20 

°С  давление  составит  соответственно  269 

МПа. 

В случае, если вода при замерзании льда и увеличении его объема свободно вытекает из пор, давле-

ние льда после замерзания и при дальнейшем понижении температуры может определяться как 
 

dT

dp

⋅

⋅

−

=

6

10

13

,

1

,                                       (4.16) 

 

P

α 

P

α 

P

 

P

 

Рис. 4.4   Схема образования 
капиллярного давления в 
материале

 

т.е. давление льда будет повышаться на 1,13 МПа при понижении его температуры на 1 

°С. При пони-

жении температуры льда на 20 

°С давление в порах может достигнуть 22,6 МПа. 

Таким образом, напряжения, возникающие в материале кладки при температурах ниже 0 

°С, могут 

разрушать  стенки  пор.  Процессы  разрушения  значительно  ускоряются  при  переменном  оттаивании  и 
замораживании кладки. Оттаивание и замерзание кладки чаще всего происходит под воздействием сол-
нечной радиации в весенний период года (см. пример главы 2). 

На физический износ кирпичной кладки определенное влияние оказывают процессы попеременного 

увлажнения и высыхания материала. Такие процессы происходят как при положительных, так и отрица-
тельных температурах среды. При достаточно сухом воздухе из материала кладки происходит последо-
вательно испарение свободной, капиллярной и затем адсорбированно-связанной воды. Вода сначала ис-
паряется из крупных пор, а затем из более мелких. После испарения воды из капилляров и микротрещин 
на материал кладки перестают действовать рассмотренные выше расклинивающие и сжимающие силы. 
В нем начинают происходит явления усадки, приводящие к появлению напряжений противоположного 
знака. В случае повышения влажности воздуха материал снова увлажняется, и трещины соответственно 
раскрываются. Скорость разрушения материала кладки при таких знакопеременных напряжениях зави-
сит от скорости и степени увлажнения и сушки материалов. 

Причиной разрушений материалов кладки иногда служит появления осмотического давления в по-

рах, вызываемого разностью концентраций растворов солей в воде разных пор и капилляров. Как пра-
вило, стенки пор и капилляров проницаемы для воды и не проницаемы для растворенного в воде веще-
ства. Вода, стремясь выровнять концентрацию растворов в соседних порах, проходит из пор с меньшей 
концентрацией  в  поры  с  большей  концентрацией  и  начинает  создавать  в  них  осмотическое  давление. 
Величина осмотического давления может достигать величины 15 МПа и более [15]. 

Скорость и характер разрушения материалов кладки во многом зависят от структуры пор материа-

ла. В частности, в кирпичах структура пор во многом определяется технологией их изготовления. На-
пример, кирпичи сухого прессования имеют сеть капилляров и пор, сообщающихся между собой и от-
крытых  на  поверхности.  Материал  таких  кирпичей  быстро  насыщается  влагой,  приводящей  к  ускоре-
нию процессов физической коррозии. Наоборот, кирпичи пластического формования имеют закрытые по-
ры и вследствие этого медленнее насыщаются влагой. 

Как правило, процессы насыщения и удаления влаги материалами кладки происходят с разной ско-
ростью. Насыщение кладки влагой в условиях естественной среды идет значительно быстрее, чем ее 
сушка. Поэтому при эксплуатации кирпичных стен следует стремиться ограничивать период влаго-
накопления и наоборот увеличивать период сушки стен. Поверхности наружных кирпичных стен 
должны быть достаточно открытыми для контакта с внешней окружающей средой с целью обеспече-
ния хорошей естественной вентиляции их в период летней сушки. 

Кладка кирпичных стен состоит из материалов, имеющих разную пористость. Цементно-песчаный 

раствор кладки имеет большую плотность, чем кирпичи и, следовательно, пористость кирпичей значи-
тельной  больше  пористости  цементно-песчаного  раствора.  При  эксплуатации  во  влажных  кирпичных 
стенах,  сложенных  на  плотных  растворах,  идет  быстрое  разрушение  растворных  швов  и  повреждение 
тела кирпичей в местах примыкания к этим швам. Связано это с тем, что кирпич как материал с более 
крупными порами быстрее впитывает и отдает влагу плотному раствору, имеющему мелкие поры. Как 
правило, количество влаги на границе контакта кирпичей и раствора оказывается достаточным для того, 
чтобы заполнить все поры раствора водой. Зимой эта вода и избыточная вода, накапливающаяся в порах 
кирпичей на границе контакта кирпичей и растворных швов, замерзает, вызывая большие напряжения в 
мелкопористом  материале  раствора.  Раствор  в  результате  этого  быстро  разрушается  и  выветривается. 
Кирпичи кладки у наружной поверхности при замерзании воды, находящейся в растворных швах и ка-
пиллярах  кирпичей  вблизи  швов,  оказываются  сдавленными  «обоймой».  Под  этим  давлением  от  по-
верхностей кирпичей начинают откалываться лещадки. Такие разрушения наиболее заметны на тычко-
вых рядах кирпичей. Как показано ранее в главе 1, явление разрушения кирпичей «обоймой» ярко про-
является  в  кладке  стен,  сложенных  в  начале  XX  в.  из  слабых  кирпичей  «алого»  сорта  на  цементно-
песчаном растворе. С этих позиций большей долговечностью обладают кладки, сложенные на раство-
рах,  близких  по  плотности  кирпичам,  например,  кладки  на  известковых  и  известково-цементных  рас-
творах. 

Значительному  увлажнению  кирпичных  стен  и  последующему  их  разрушению  способствует  уст-

ройство на фасадах наружных стен плотных слоев из штукатурок или облицовок. В период влагонакоп-
ления  влага  переносится  от  внутренней  поверхности  к  наружным  слоям  и  летом  в  период  сушки  она 
уходит  из  стен  наружу.  Наличие  плотной  штукатурки,  например,  из  цементно-песчаного  раствора,  не 

дает во время сушки возможности полностью уходить из ограждения влаге, накопленной в нем зимой. 
Это  приводит  к  скоплению  влаги  между  штукатурным  слоем  и  наружной  гранью  кирпичной  кладки. 
Зимой  при  отрицательных  температурах,  когда  влага  замерзает,  создаются  большие  напряжения,  раз-
рушающие штукатурку и поверхностный слой кладки.  

Аналогичные процессы разрушения проявляются и при облицовках цокольных участков стен ста-

рых  кирпичных  зданий  плотными  каменными,  керамическими  и другими  плитами,  закрепляемыми  на 
стене на цементно-песчаном растворах.  

Как сказано ранее, в стенах старых зданий отсутствует горизонтальная гидроизоляция и в результа-

те этого нижняя часть стен активно увлажняется капиллярной влагой. Удаление капиллярной влаги из 
стен происходит в летний период во время естественной сушки стен. Большинство влаги в этом случае 
уходит из стен через наружную поверхность. При устройстве плотной облицовки часть влаги начинает 
уходить через внутреннюю поверхность стены, приводя к повышению влажности этой поверхности и к 
увеличению  влажности  внутреннего  воздуха.  На  поверхностях  стен  образуются  грибки  и  плесень, 
ухудшается санитарное состояние помещений. Другая часть влаги накапливается у поверхности обли-
цовки  и,  замерзая  при  низких  температурах,  разрушает  кладку  и  раствор  крепления  плит.  Устройство 
таких облицовок приводит к быстрому разрушению нижней части кирпичных стен старой постройки, не 
имеющих горизонтальной гидроизоляции. Обследование стен исторических зданий г. Тамбова показа-
ло, что в цокольных частях стен, облицованных плотными плитами пять и более лет назад, кладка силь-
но  увлажнена,  прочность  ее  снижена,  повсеместно  имеются  повреждения  тела  кладки.  Дальнейшая  экс-
плуатация кладки при таких условиях приведет к полному разрушению нижней части стен. 

Плотные цементно-песчаные штукатурки и облицовки имеют большие линейные температурные 

расширения, чем кладка, например, для цементной штукатурки эти расширения в два раза больше по 

сравнению с кладкой из глиняного кирпича. Такая разность линейных деформаций создает дополни-

тельные напряжения на границе кладки и раствора и приводит к появлению трещин между штука-

туркой и кладкой. Трещины появляются также и в штукатурке. Наличие трещин способствует допол-

нительному увлажнению поверхностных слоев кладки стен. Поэтому для наружной штукатурки стен 

следует подбирать штукатурные растворы с коэффициентами линейного расширения, близкими к 

этим коэффициентам для кладки. Например, штукатурка из известкового раствора достаточно устой-

чива при знакопеременных температурах, так как коэффициент ее линейного температурного расши-

рения совпадает с таким коэффициентом для кладки из глиняного кирпича, сложенной на известко-

вом растворе. Следует отметить, что известковый раствор и кладка из красного кирпича также имеют 

почти равные коэффициенты паропроницаемости: 

µ = 14…16 г/(м · ч · Па) для кладки и µ = 16…18 

г/(м · ч · Па) для известкового раствора. Такое соответствие создает благоприятные условия для ми-

грации влаги из кладки стен наружу. 

Выше рассмотрены в основном физические процессы разрушения кладки, связанные с ее увлажне-

нием. Кроме этого материалы кладки могут подвергаться химической коррозии. 

Скорость химической коррозии материалов кладки зависит от целого ряда факторов. К основным из 

них относятся химический и минералогический составы материалов, характер их пористости (откры-