» » Герметизация стыков в конструкциях стен


Герметизация стыков в конструкциях стен

19.04.2016

Стыки — наиболее уязвимые места в конструкциях панельных стен. От надежности их герметизации зависят не только теплоизолирующие качества конструкции, но и ее долговечность. Материалы, предназначенные для заделки стыков, должны воспринимать без разрушения многократные знакопеременные усилия в заданном интервале температур.
Температурные воздействия, вызывающие знакопеременные деформации стыка, носят как длительный, так и кратковременный характер. Годовые, месячные, суточные деформации развиваются по гармоническому закону с определенной амплитудой, частотой и скоростью распространения.
Для уплотнения стыков между железобетонными и экструзионными асбестоцементными панелями применяют обычно эластичные пористые резиновые прокладки, представляющие собой погонажные изделия длиной 3000 мм в виде жгутов диаметром 30, 35 или 40 мм, изготовляемые из резиновой смеси на основе полихлоропренового каучука. Их плотность 250— 300 кг/м3, они надежно работают в температурном интервале от -40 до 70 °С. Стык дополнительно герметизируется с обеих сторон вулканизирующимися составами на основе тиокола или силикона. Практика использования для этих целей нетвердеющих мастик на основе полиизобутиленового, этиленпропиленового, изопренового и бутилового каучуков свидетельствует о том, что такие составы не обладают достаточной долговечностью и требуют защиты от ультрафиолетового облучения.
Наиболее сложной является работа стыка в конструкциях легких металлических стен из «сандвич»-панелей в связи с их высокой деформацией под воздействием ветровой и температурной нагрузок. Поэтому легкие конструкции стен требуют использования более эффективных уплотняющих и герметизирующих материалов, чем стены из железобетонных панелей. Кроме того, специфичность конструктивных решений стыковых соединений металлических стен предопределяет необходимость применения для их заделки материалов с высокой степенью водо- и воздухонепроницаемости, а также долговечности, поскольку в процессе эксплуатации практически исключается возможность их ремонта.
За рубежом для этих целей используют в основном материалы на основе эластичных пенопластов — пенополиуретана и пенополиэтилена. В ФРГ, Франции, Австрии применяют уплотнители из эластичного поливинилхлорида, в Англии, США и ФРГ кроме таких уплотнителей еще и прокладки из различных синтетических каучуков — полиизобутилена, бутилкаучука и хлоропрена. На практике чаще всего применяют эластичные пенополиуретаны, для получения которых в качестве одного из основных компонентов используют простые и сложные полиэфиры. Пенополиэтиленовые прокладки для улучшения эксплуатационных свойств пропитывают различными гидрофобизирующими составами. Так, фирма «Филдкрафтс» (США) выпускает пенополиуретан, пропитанный полиизобутиленом. В Японии для уплотнения стыков используют эластичный пенополиуретан, пропитанный композициями на основе специальных видов полипропилена с бутилкаучуком. Фирма «Соматерм» (Италия) рекомендует для этих целей пенополиуретан, пропитанный акриловыми смолами. Прокладки «Комприбанд» из морозостойкого пенополиуретана, пропитанного битумной композицией с добавкой древесной смолы, выпускают фирмы «Асбитон» (Голландия) и «Метекно» (Италия). Они отличаются стабильностью свойств в интервале температур от -40 до 100°С, обеспечивают требуемую водо- и воздухонепроницаемость стыка. К тому же такие прокладки очень удобны в работе при монтаже металлических панелей. Их отличительная особенность — восстановление формы в течение 15—20 мин после обжатия, что позволяет не стягивать панели между собой при монтаже, а только прокатать прокладку роликом перед установкой панели в проектное положение. После стыкования панелей прокладка восстанавливает свои первоначальные размеры, плотно заполняя стык.
Надежность работы стыкового соединения стеновых панелей в значительной степени определяется его конструкцией. Исследования, проведенные ЦНИИПромзданий, показали, что при уплотнении стыков одними и теми же прокладками при одинаковых их толщине, степени обжатия и способе закрепления сопротивление воздухопроницанию несимметричного шпунтового стыка в 2—2,5 раза выше, чем симметричного. Наиболее значимый фактор, влияющий на воздухопроницаемость стыка,— степень обжатия прокладки. При изменении степени обжатия с 50 до 34% сопротивление воздухопроницанию снижается в 3—5 раз. Немаловажное значение имеет также толщина прокладки. При ее уменьшении с 20 до 10 мм сопротивление воздухопроницанию стыка падает в 1,5—2,3 раза.
Установлено также, что воздухопроницаемость стыков металлических стен из «сандвич»-панелей возрастает с понижением температуры. Это объясняется повышенной величиной раскрытия стыка и снижением эластичности прокладок. Поэтому целесообразно обеспечить адгезионную связь уплотнителя с материалом панели путем использования самоклеящихся прокладок с клеевым слоем. Исследованиями прочности сцепления пенополиуретановых прокладок с жестким пенополиуретаном «сандвич»-панелей установлено, что в уплотнителях из пенополиуретана на простых полиэфирах при температуре +20 °C разрыв происходит по прокладке, а при низких температурах имеет место отрыв прокладки от утеплителя панели. Деформативность уплотнителей из пенополиуретана на сложных полиэфирах при отрицательных температурах снижается более чем в 2 раза и они разрываются, а прокладка из пенополиуретана на основе простых полиэфиров выдерживает воздействие низких температур.
В России в связи с дефицитностью пенополиуретана на простых полиэфирах для уплотнения межпанельных стыков металлических стен из «сандвич»-панелей применяли непропитанные эластичные пенополиуретановые прокладки на сложных полиэфирах. Опыт их эксплуатации показал, что через 3—5 лет такая прокладка из-за низкой морозостойкости превращается в порошок, и стык теряет требуемые свойства. НПО «Строй-полимер» разработана уплотнительная прокладка «БИСТ» — лента сечением 50X15 мм из пенополиуретана на сложных полиэфирах, пропитанная на 70—85% полимерно-битумным составом, содержащих дивинилстирольный термоэластопласт ДСГ-30, битум БНК-2 и воск нефтяной В-50. Состав не мигрирует из пор, хотя сама прокладка обладает определенной клейкостью.
Так же как и прокладки «Комприбанд» они обеспечивают хорошее уплотнение стыка вследствие замедленного восстановления своей формы и размеров после деформации. Однако область их применения ограничена условиями ведения монтажных работ при температуре наружного воздуха не ниже —10°С, так как при более низких температурах из-за недостаточной морозостойкости прокладка становится хрупкой и ломается.
ЦНИИПромзданий совместно с НИИР Минхимпрома России в результате комплекса работ по созданию эффективных уплотнителей для стыков стен из «сандвич»-панелей на базе латексной пенорезины разработаны прокладки из безосновной латексной резины и с основой из нетканого полотна — прокламелина. Основа из прокламелина оказывает благоприятное влияние на прочностные свойства пенорезины. При меньшей плотности прочность при разрыве и относительное удлинение у нее такие же, как и пенорезины с плотностью 150 кг/м3. Однако наличие прокламелина способствует увеличению сопротивления сжатию при 50%-й деформации, которое в 2 раза выше, чем у безосновной пенорезины.
Герметизация стыков в конструкциях стен
Герметизация стыков в конструкциях стен

Основной критерий оценки эксплуатационных свойств уплотнителей — воздухопроницаемость стыков. Срок службы уплотнителя характеризует количество условно-годовых циклов, в течение которых сопротивление воздухопроницанию стыка снижается до нормируемого значения или в 2 раза по сравнению с первоначальным. Исследования показали, что сопротивление воздухопроницанию стыка в значительной мере зависит от наличия клеевого слоя на поверхности прокладки. При наличии его не только в 1,5—3 раза повышается сопротивление воздухопроницанию, но эти значения при длительном воздействии температур (от -40 до 70°С), повышенной влажности (80—90%), знакопеременных деформациях и других внешних факторах остаются выше, чем у непроклеенных прокладок. Следовательно, наличие клеевых слоев на поверхности прокладок — важный фактор, определяющий их долговечность. Установлено, что двухстороннее проклеивание целесообразно только для несимметричного стыка, при этом превышение значения сопротивления воздухопроницанию составляет 20% по сравнению с односторонним проклеиванием.
Математическая обработка результатов исследований позволила получить зависимость сопротивления воздухопроницаемости стыков от срока эксплуатации и вида уплотнительной прокладки
Герметизация стыков в конструкциях стен

При использовании прокладок из пенорезины требуемое сопротивление воздухопроницанию стыков и их эксплуатационная надежность могут быть обеспечены в течение 25 лет (табл. 22).
На долговечность стыка, кроме климатических воздействий, оказывают влияние и циклические деформации. Исследования показали, что в первые 10—12 лет эксплуатации имеет место повышение сопротивления воздухопроницанию, что обусловлено дополнительным обжатием прокладки в стыке. В последующем происходят разрушение структуры материала уплотнителя и существенное снижение этого показателя. Если за начальный отсчет принять повышенные значения сопротивления воздухопроницанию стыка через 10—12 лет, то снижение уровня этого параметра для стыка, уплотненного прокладкой из непроклеенной пенорезины, составляет 40%, а проклеенной — 20% (рис. 18). Можно констатировать, что в среднем на 30% снижение сопротивления воздухопроницанию вызывается циклическими деформациями стыков.
Герметизация стыков в конструкциях стен
Герметизация стыков в конструкциях стен

Уплотнители из латексной пенорезины все более широко применяют в практике отечественного строительства. Их выпускают без клеевого слоя и с клеевым слоем (самоклеящиеся). Последние имеют с липкой стороны прослойку из антиадгезионной бумаги или полиэтиленовой пленки. Размер прокладок определяется типом стыка (табл. 23).
Высокое качество герметизации межпанельных стыков, заполненных эластичными пенопластами, достигается дополнительным использованием герметизирующих мастик. В зависимости от механизма отверждения они подразделяются на отверждающиеся под действием влаги воздуха (однокомпонентные на основе полиуретанов и кремнийорганических соединений), отверждающиеся в присутствии катализатора (полисульфиды и полимеркантены), отверждающиеся в процессу химической реакции (двухкомпонентные на основе полиуретанов, полихлоропрена, эпоксидных смол), отверждающиеся при изменении температур (пластизоли, битумно-каучуковые композиции), отверждающиеся в результате испарения растворителя — высыхающие (растворы синтетических каучуков), и наконец, постоянно сохраняющие эластичность — нетвердеющие (на основе полиизобутилена, бутил-каучука и этиленпропиленовых каучуков). За рубежом для герметизации стыков чаще применяют вулканизирующиеся однокомпонентные герметики на основе полисульфидных каучуков (тиоколы), силоксановых и фторсилоксановых каучуков. Эти материалы отличают химическая стойкость, гидрофобность, атмосферостойкость, высокие эластические свойства в широком диапазоне температур, а также технологичность нанесения. Долговечность их оценивается в 20 лет и более. Используемые в отечественном строительстве тиоколовые герметики АМ-0,5, УТ-32 и другие являются двух- и трехкомпонентными. Кроме тиоколовых, в России применяется также однокомпонентный кремнийорганический герметик «Эластосил 11-06» (табл. 24).
Нетвердеющие герметики в основном используют для герметизации стыков в стенах из железобетонных панелей. Они более дешевые, поскольку в них используются каучуки общего назначения с содержанием полимера 2—15%, но обладают меньшей теплостойкостью и адгезионной способностью (табл. 25).
Герметизация стыков в конструкциях стен
Герметизация стыков в конструкциях стен
Герметизация стыков в конструкциях стен

Разновидность нетвердеющих герметиков — самоклеящиеся ленты из профилированных эластопластичных материалов на основе синтетических каучуков и термопластов (табл. 26). Они используются для герметизации стыков стен из железобетонных к экструзионных асбестоцементных панелей.
Исследованиями установлено, что тиоколовые составы увеличивают прочность сцепления с металлом, в том числе и окрашенным, при низких температурах. В нетвердеющих мастиках в этих условиях наблюдается хрупкое разрушение, а на прочность сцепления кремнийорганического герметика «Эластосил 11-06» температура практически не оказывает влияния (рис. 19).
Двухстадийный способ заделки стыков в панельных конструкциях стен с использованием уплотняющих прокладок и последующей герметизации их мастиками, хотя и характеризуется достаточно высокой надежностью, но зависит от погодных условий, относительно трудоемок и дорог. Так, средняя стоимость герметизации 1 м стыка наиболее дешевой тиоколовой мастикой АМ-0,5 3 руб. Нетвердеющие мастики, как уже отмечалось, хотя и более дешевые, но имеют значительно меньший срок службы, чем вулканизирующиеся. По имеющимся данным, срок службы незащищенных нетвердеющих составов типа «Бутепрол» не превышает 3 лет.
К наиболее эффективным способам герметизации стыков относится способ изоляции их заливочными полимерными композициями, которые при введении в стык вспениваются, заполняя все пустоты, выполняя одновременно функции утеплителя и герметика.
ВНИИСС Минхимпрома России разработаны однокомпонентный заливочный пенополиуретан (ППУ) «Вилан-405» и двухкомпонентный «ППУ-350Н». Комплексные исследования показали, что эти составы обладают высокой долговечностью, по расчетным данным не менее 35 лет.
Герметизация стыков в конструкциях стен

Характерная способность пастообразного ППУ «Вилан-405» — его прочность возрастает с увеличением влажности, что обусловлено особенностью структуры полимера «Вилан-405», для которого вода выполняет роль отвердителя. В связи с этим такой состав может наноситься на влажную поверхность без ухудшения эксплуатационных качеств. ППУ-350Н — маловлагоемкий материал, его влажность обычно 1,5—2%. Указанные составы являются стойкими и по отношению к ультрафиолетовому облучению. Исследования воздухопроницаемости стыков, загерметизированных вспенивающимися заливочными полимерными композициями, подверженных воздействию знакопеременных температур и циклических деформаций, имитирующих 40-летний срок эксплуатации, проведенные НИИСФ, показали, что их воздухопроницаемость не превышает значений, нормируемых СНиП. При этом прочность исследуемых материалов после 1000 циклов деформаций снижается примерно в 3 раза, относительное удлинение возрастает в 1,5 раза, а адгезия к бетону не изменяется. Эффективность герметизации стыков в стенах из железобетонных панелей вспенивающимися заливочными полимерными композициями в сравнении с традиционными способами оценивается снижением трудозатрат примерно в 2 раза и стоимости на 15—20%.