Основы эксплуатации наружных кирпичных стен гражданских зданий - часть 22

тые или закрытые поры), тип структуры материалов (аморфная или кристаллическая), характер аг-

рессивной среды, ее концентрация и др.

Влияние пористости на скорость химической коррозии материалов кладки определяется скоростью
подвода агрессивной среды к месту ее контакта с материалом. Разрушение пористых материалов при
открытых сообщающихся порах происходит не только на поверхности, но и внутри материала. В
замкнутых, не сообщающихся друг с другом порах (например, в глиняном кирпиче пластического
прессования) влияние агрессивных сред проявляется менее активно, чем при наличии открытых пор.

На интенсивность разрушений кирпичной кладки оказывает влияние химический состав воды и

способы ее попадания на конструкции стен. Например, чистая дождевая вода при интенсивном дожде
смывает со стен адсорбированные частицы и осевшие на поверхности кладки агрессивные вещества. В
то же время влага, выпадающая на наружных стенах в виде конденсата, вступает с агрессивными веще-
ствами во взаимодействие и образует растворы кислот  и щелочей,  активно способствующие разруше-
нию  материалов  кирпичной  кладки.  Чаще  всего  конденсат  на  наружных  поверхностях  образуется при
резких изменениях температур воздуха от низких значений до более высоких. При понижении темпера-
тур воздуха наружные поверхности стен из-за большой тепловой инерции кладки оказываются в опре-
деленный промежуток времени более холодными по сравнению с окружающим воздухом. При сопри-
косновении  с  холодными  стенами  теплый  воздух  начинает  отдавать  поверхности  стен  влагу,  которая
оседает на них в виде конденсата. Это явление наиболее часто происходит в осенне-весенние периоды
года.

Для исключения разрушения стен растворами солей и кислот рекомендуется наружные неоштука-

туренные поверхности стен зданий – памятников периодически очищают от агрессивных веществ, осе-
дающих на них в виде пыли, копоти и др. Удаление веществ с поверхности следует производить путем
их смывания водой без добавки в нее каких-либо моющих средств. При очистке неоштукатуренных
стен нельзя применять жесткие щетки и пескоструйные аппараты. При механической очистке происхо-
дит разрушение поверхностного слоя кирпичей. В кирпичах старой кладки поверхностный слой являет-
ся защитной коркой, предохраняющей кладку от интенсивного разрушения. После удаления корки рас-
смотренные выше процессы разрушения материалов кладки под воздействием влаги значительно уско-
ряются.

Достаточно часто атмосферная влага городов и промышленных зон содержит растворенные агрес-
сивные вещества, например, диоксид серы. Этот газ под воздействием кислорода окисляется в триок-
сид серы и образует с водой серную кислоту, активно разрушающую силикатные кирпичи. Агрес-
сивность атмосферных осадков повышает также ряд и других, растворяемых в воде газов, например,
сероводород, диоксид углерода, аммиак и др. Например, вода с диоксидом углерода в 30 раз больше
растворяют карбонат кальция, чем чистая вода. При эксплуатации кирпичных зданий в городах и
промышленных зонах с большим выбросом вредных веществ в атмосферу необходимо предусматри-
вать надежные меры защиты от атмосферного увлажнения и подбирать соответствующие материалы
для кладки наружных стен.

Коррозионная стойкость силикатных кирпичей определяется в основном свойством входящей в со-

став их материала извести, обладающей невысокой стойкостью к кислым агрессивным средам. В соле-
вых растворах силикатный кирпич главным образом разрушается за счет образования в порах материала
кристаллов, которые, разрастаясь, создают давления, достаточные для разрушения силикатного мате-
риала.

Глиняные кирпичи могут разрушаться под воздействием растворов органических и минеральных

кислот, а также многих солей. Стены из глиняного кирпича устойчивы при слабых воздействиях кислот
и кислых газов. Из всех сортов глиняного кирпича к агрессивным средам наиболее устойчивы пере-
жженные кирпичи – в старых зданиях это кирпичи «железняки», в современных конструкциях плотные
клинкерные кирпичи.

Конструкции из шлаковых кирпичей неустойчивы к действию агрессивных сред и малоустойчивы к

действию влажной среды и растворов щелочей. Слабоустойчивы эти кирпичи и к процессам переменно-
го увлажнения и замораживания.

4.6 Меры по защите кирпичных стен от влаги

При защите стен от увлажнения применяют в основном две группы способов. К первой относятся

конструктивные способы, включающие правильный выбор материалов кладки для разных участков
стен, правильное устройство различных выступов, козырьков, карнизов, водоотвода с крыши и др. Ко
второй относятся способы, связанные с устройством гидро-, паро- и теплоизоляционных защитных по-
крытий и преград.

Обе группы способов могут быть применены как на стадии проектирования зданий, так и во время их
эксплуатации.

На стадии проектирования кирпичных зданий в зависимости от температурно-влажностного режи-

ма помещений и параметров климата местности, а также степени агрессивности среды, должен быть
произведен соответствующий выбор вида кирпичей и раствора для кладки. Например, при воздействии
влаги с невысокой концентрацией кислот более предпочтительным является применение глиняных кир-
пичей, чем силикатных. Шлаковые кирпичи следует применять для эксплуатации только в сухих сре-
дах.

На стадии проектирования для стен, эксплуатируемых во влажных условиях, необходимо также

подбирать кирпичи и растворы исходя из их соответствия между собой по пористости. Для кладки из
пористых кирпичей необходимо применять менее плотные кладочные растворы. Как показано ранее,
это позволит уменьшить скорость разрушения растворных швов и наружных поверхностей кирпичей.

Цокольные и карнизные участки стен, выступающие за плоскость элементы, а также другие участки

стен, подвергающиеся повышенному воздействию атмосферной влаги, должны быть выполнены из
кирпичей повышенной морозостойкости. Поверхность выступающих элементов защищают от влаги пу-
тем устройства защитных покрытий и сливов из оцинкованной стали или гранитных плиток. От воздей-
ствия влаги, стекающей с крыши при таянии снега и дождевой влаги, должны надежно предохранять
карнизы крыш. Некоторые конструктивные решения по защите стен от увлажнения приведены на рис.
4.5.

Для помещений с влажным и мокрым режимами эксплуатации не рекомендуется применять конст-

рукции кирпичных стен с пустотами, засыпками, внутренними невентилируемыми воздушными про-
слойками. В пустотах, прослойках и засыпках может накапливаться большое количество конденсацион-
ной влаги, которая трудно удаляется из такой конструкции при сушке стен. Для таких помещений наи-
более пригодны сплошные стены из плотного глиняного кирпича, покрытые изнутри паронепроницае-

б)

а)

в)

г)

Рис. 4.5 Конструктивные элементы защиты стен от увлажнения:

а – разрез по стене; б – г – конструктивные решения карнизов; 1 – свес кровли;

2 – гидроизоляция пояска; 3 – подоконный слив; 4 – гидроизоляция

выступающего цоколя; 5 – цоколь; 6 – отмостка; 7 – горизонтальная

гидроизоляция; 8 – слив и желоб; 9 – ограждение кровли

мым слоем, например, зажелезненной цементной штукатуркой, покрашенной масляной краской по
сплошной шпаклевке.

При выборе конструктивного решения стены необходимо исходить всегда из принципа размещения

со стороны помещения слоев из более плотных материалов, а с наружной стороны слоев с большей па-
ропроницаемостью. Таким образом, кирпичные стены с внутренней стороны  следует штукатурить це-
ментно-песчаными растворами с небольшим добавлением извести для придания раствору пластичности,
а  с  наружной  стороны  известковыми  растворами  с  добавлением  небольшого  количества  цемента  для
повышения прочности штукатурки. В качестве наружных штукатурок в настоящее время используются
специальные прочные фасадные штукатурки, имеющие достаточное количество микропор для удаления
влаги из ограждения. Паропроницаемость наружных слоев стен всегда должна быть выше паропрони-
цаемости  внутренних  слоев,  соприкасающихся  с  воздухом  помещения.  В  соответствии  с  указанным
выше принципом рекомендуется дополнительные теплоизоляционные слои, состоящие из пористых ма-
териалов, размещать с наружной стороны стен. В случае необходимости их размещения с внутренней
стороны они должны быть надежно изолированы от диффундирующей из помещения влаги пароизоля-
ционными слоями. Более подробно принципы дополнительного утепления стен с учетом требований по
ограничению накопления влаги в ограждении рассмотрены в главе 6.

При выборе штукатурки для наружных поверхностей стен необходимо подбирать ее состав таким

образом, чтобы линейные температурные расширения штукатурки и кладки были примерно одинако-
выми. При таких условиях не будет происходить образование трещин в штукатурке зимой и ее отрыв от
кладки при летних температурах и, следовательно, будет ограничено попадание атмосферной влаги в
конструкцию стен.

Для защиты от проникновения в стены капиллярной влаги, поступающей при отсутствии гидроизо-

ляции из тела фундаментов, необходимо устраивать во время эксплуатации надежные горизонтальные
гидроизоляционные слои.

Для этой цели можно выполнять рулонную гидроизоляцию путем последовательной пробивки в

стенах горизонтальных штраб и укладки в них рулонных гидроизоляционных материалов на битумной
мастике. Оставшееся пространство штраб должно заполняться раствором на расширяющемся цементе.

Достаточно эффективным, но менее трудоемким способом является устройство горизонтальных

гидроизоляционных слоев путем прорезания фрезой в кладке щели, выдувания из нее разрушенного ма-
териала и последующего заполнения щели цементным водонепроницаемым раствором на расширяю-
щемся цементе с использованием добавок, улучшающих гидроизоляционные свойства раствора.

В последнее время для устройства горизонтальной гидроизоляции в старых кирпичных зданиях

широко начинают применяться методы инъецирования в кладку стен различных растворов, создающих
водонепроницаемые слои. Количество и места размещения скважин зависит от толщины стены, материалов
кладки и вида инъецируемого в нее раствора.

Для защиты неоштукатуренных наружных поверхностей стен от действия атмосферной влаги на

стены наносят тонкие водоотталкивающие покрытия, т.е. производят гидрофобизацию поверхностей.
При устройстве таких покрытий не происходит смачивания поверхностей атмосферной влагой и исклю-
чается ее проникновение вглубь конструкции даже при наличии ветрового давления на стену.

Важной задачей при восстановлении нормального влажностного режима ограждений является сушка
кладки стен. Для этой цели используются способы удаления влаги из толщи кладки испарением, разло-
жением воды, адсорбцией, электроосмосом и др. В любом случае процесс удаления влаги достаточно
трудоемок и продолжителен во времени.

При удалении влаги испарением применяют конвективную, контактную и радиационную сушки.
При конвективной сушке происходит теплообмен между поверхностью стены и воздухом в резуль-

тате непосредственного соприкосновения воздуха с материалом стены, а также за счет конвекции. Кон-
вективная сушка может быть естественной, происходящей при естественном гравитационном движении
воздуха, и вынужденной – при механическом перемешивании воздуха. Интенсивность конвективного
теплообмена зависит от толщины ламинарного слоя воздуха у поверхности стены. Так как его толщина
обратно пропорциональна скорости движения воздуха, для увеличения теплообмена при вынужденной
сушке, поверхность обдувается дутьевыми вентиляционными установками.

Радиационная сушка происходит при облучении поверхностей инфракрасными обогревателями. Из-
лучаемая обогревателем тепловая энергия, распространяясь в пространстве в виде электромагнитных
волн, падает на стены. Инфракрасные лучи поглощаются материалом кладки, и их энергия из элек-
тромагнитной снова переходит в тепловую. Количество получаемого стеной тепла зависит от темпе-
ратуры нагревателя и материала стены, а также степени черноты нагреваемой конструкции (см. главу
3).

При контактной сушке теплообмен происходит при непосредственном контакте нагретого и холод-

ного осушаемого тела. Количество переходящего тепла зависит от разности температур нагревателя и сте-
ны.

Как видно, процессы сушки различаются способами подвода тепла. Однако независимо от способа

при нагревании стены парциальное давление паров влаги, содержащейся в конструкции, возрастает и,
когда оно превысит парциальное давление в воздухе е

> е

, начнется процесс сушки. Сушка продолжа-

ется до тех пор пока давление паров влаги в конструкции не сравняется с давлением паров влаги в воз-
духе. Такое условие соответствует состоянию равновесной влажности материала стены.

Равновесная влажность определяется характером связи влаги с материалом. Согласно теории П.А.

Ребиндера вода с материалом может иметь любую из трех форм связи: химическую, физико-
химическую и физико-механическую.

Химическая связь влаги с материалом обуславливается строго определенным молекулярным соот-

ношением, и такая влага в процессе сушки испарением не может быть удалена. Однако, ее количество в
кладке очень незначительно и она не влияет в целом на влажностный режим ограждения. Адсорбцион-
ная влага имеет менее прочную физико-химическую связь с материалом и при сушке испарением может
быть частично удалена. Капиллярная вода и вода от смачивания имеют с материалом физико-
химическую связь и довольно легко удаляются из конструкции. Наиболее свободно удаляется из конст-
рукции структурно-свободная вода, попадающая в кладку при строительстве. Поэтому сушка испарени-
ем наиболее эффективна в начале эксплуатации стен.

Равновесная влажность материала во многом определяется влажностью окружающего воздуха и для

каждого материала она имеет свою зависимость (см. рис. 4.6). По кривой равновесной влажности можно
определять конечную влажность высушиваемого материала при конкретной относительной влажности
воздушной среды.

Как видно из рис. 4.6, для удаления влаги из материала кладки осушением следует понижать отно-

сительную влажность воздуха помещения. Для этой цели может быть использован метод сорбции, за-
ключающийся в снижении влажности воздуха помещения твердыми или жидкими сорбентами. При ис-
пользовании сорбентов в осушенном воздухе понижается давление водяных паров и в результате этого
происходит сушка стен. В качестве сорбентов могут быть использованы твердые вещества (силикагель,
алюмогель, активные бокситы и др.) и жидкости (хлорид кальция, хлорид лития и др.). В качестве сор-
бентов  применяются  также  волокнистые  материалы,  пропитанные  гигроскопическими  солями.  Для
сорбционного  осушения  используются  специальные  установки,  размещаемые  в  помещениях  с  осуши-
ваемыми  стенами.  Наибольший  эффект  достигается  при  комплексном  использовании  методов  испаре-
ния и сорбции при активном обдувании осушиваемых поверхностей.

Для нижней части стен, где идет большой подсос капиллярной влаги при осушении конструкций

можно использовать метод электроосмоса. Суть метода заключается в создании электрического поля в
нижней части стен, способствующего при разности потенциалов в разных точках стен перемещению
влаги по порам кладки от положительного потенциала (в стене) к отрицательному (в грунте). В практи-
ке имеется много схем размещения электродов и создания разности потенциалов [26]. Метод электро-
осмоса может эффективно применяться в качестве профилактической меры по защите от капиллярной
влаги в стенах с ненадежной горизонтальной гидроизоляцией.

5 ВОЗДУШНЫЙ РЕЖИМ КИРПИЧНЫХ СТЕН

ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ

В процессе эксплуатации зданий на внутренней и наружной поверхностях стен всегда создается раз-
ность давлений. В результате через стены идет поток воздуха в направлении от большего давления к
меньшему, то есть происходит фильтрация воздуха. Фильтрация воздуха в наружных стенах приво-

ω,%

0 20 40 60 80

, %

Рис. 4.6 Зависимость равновесного влагосодержания материала
от относительной влажности воздуха помещения

содержание .. 20 21 22 23 ..