Мероприятия по повышению долговечности ограждающих конструкций относительно влияния паропроницаемости и конденсации влаги воздуха

Кузьменко Юлия Евгеньевна ORCID: 0000-0002-6892-1055 Научный сотрудник, Сибирский федеральный университет 660041, Россия, Красноярский край, г. Красноярск, ул. Пр. Свободный, 79 Kuz'menko Yuliya Evgen'evna Researcher, Siberian Federal University 660041, Russia, Krasnoyarskii krai, g. Krasnoyarsk, ul. Pr. Svobodnyi, 79 yul.kuzmenko@mail.ru Другие публикации этого автора

Конденсация влаги воздуха в конструкциях и их последующее увлажнение является основным фактором, существенно влияющим на срок эксплуатации. Именно ограждающие конструкции представляют собой одну из наиболее важных составляющих любого здания и сооружения. На сегодняшний день уже давно известно, что вместе с увеличением влажности материалов наблюдается снижение теплозащиты наружных стен и значительно ускоряются коррозионные процессы. Совокупность данных факторов непременно приводит к снижению долговечности используемых материалов. Необходимо отметить, что данная проблема наиболее актуальна в современных многослойных стенах ^[1].

Повышенная влажность ограждающих конструкций оказывает негативное влияние на процесс эксплуатации здания и сооружения. Подверженная температурным перепадам и низкой защищенности от воздействия влаги конструкция прослужит значительно меньше относительно конструкции, слои которой имеют нормируемый влажностный режим. Как известно, вода при замерзании увеличивает свой объем. Исходя из этого, при нахождении в утеплителе воды при замерзании будут расширяться поры, что в конечном итоге непременно приведет к увеличению конвективного переноса тепла и, как следствие, уменьшению сопротивления теплоотдаче утеплителя.

Таким образом, задача защиты от влаги приобретает все большую актуальность в современной сфере архитектуры и строительства. Это обуславливается ухудшением эксплуатационных и снижению теплозащитных показателей во время переувлажнения конструкции. Также важно отметить, что накопление влаги в ограждающих конструкциях способствует ухудшению микроклимата во внутренних помещениях, росту плесневых грибов и иных продуктов, выступающих источником аллергических заболеваний. Помимо этого, отмечается быстрое разрушение материалов от коррозии, недостаточная морозостойкость и влагостойкость. Исходя из этого, задача повышения долговечности ограждающих конструкций путем снижения влияния паропроницаемости и конденсации влаги воздуха имеет высокую степень актуальности и необходимость своего решения ^[2].

На сегодняшний день выделяется множество методов и средств борьбы с обозначенной проблемой. В частности, особая роль в решении данного вопроса принадлежит методологическому аспекту, раскрывающему вопросу корректного расчета, планирования и проектирования конструкций с учетом защиты от влаги. Первоочередным аспектом в повышении долговечности конструкций является необходимость использовать нормы проектирования ограждающих конструкций.

Оценка соответствия нормам относительно рассматриваемых показателей сводится к сопоставлению сопротивления паровому проницанию ограждающей конструкции к нормируемому . При этом должно быть не менее нормируемого значения. Следовательно, необходимо выполнение следующего равенства:

(1)

При этом нормируемое сопротивление паровой проницаемости необходимо определить на основе двух условий. Первое из них основывается на условиях недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции в течение годового периода эксплуатации. Таким образом, накопившаяся в зимний период влага должна полностью уйти в течение летнего периода:

(2)

Вторым условием является то, что количество накопленной влаги должно быть менее значения, предусмотренного СНиПом к концу периода накопления влаги:

(3)

Выполнение верных и качественных расчетов позволяет получить наиболее точные значения, необходимые для реализации мероприятий по защите от влаги ограждающих конструкций. На основе расчета значений представляется возможным нахождение наиболее оптимальных показателей, необходимых для определения предельных состояний и перерывов для технического обслуживания и ремонтов конструкций. При неэффективном определении предельного состояния ремонтируемых изделий наблюдаются частые отказы и повышение затрат на ремонтные работы. Исходя из этого, выполнение верных и качественных расчетов является основным инструментом достижения долговечности ограждающих конструкций ^[3].

Как видно, задача повышения долговечности ограждающих конструкций напрямую зависит относительно большого числа вычислений. Инновационным направлением развития данного вопроса является интеграция в технологический процесс цифровых и информационных технологий. Именно на основе данных решений представляется возможным автоматизировать процессы расчета и свести к минимуму число потенциальных ошибок.

При решении задачи повышения долговечности используемых конструкций актуализируется подзадача графического отслеживания износа, идея которой была предложения автором Куприяновой В.Н. и Иванцовым А.И. в работе по исследованию долговечности многослойных ограждающих конструкций (рис. 1) ^[4]. При этом количественной мерой долговечности необходимо брать календарное время службы до достижения предельного состояния.

Рис. 1. Зависимость износа от времени эксплуатации

Характер кривых 1, 2, 3 на рис. 1 определяется механическими, физическими, химическими или биологическими процессами старения материалов. Наряду с этим, необходимо определять и следующие количественные показатели долговечности ограждающих конструкций (рис. 2):

Рис. 2. Количественные показатели долговечности ограждающих

конструкций

Учитывая известную динамику изменения эксплуатационных свойств материалов в конструкции можно определить ее срок службы согласно составленной схеме зависимости износа. Из подобного рисунка также видна зависимость износа и срока службы от кривой старения. На основе данной информации представляется возможным обеспечение заданного срока службы конструкции на основе отслеживания кривой и принятии соответствующих мер при приближении планового ремонта. Важно отметить, что для реализации мер повышения долговечности ограждающих конструкций необходимо понимать основные свойства функциональных слоев для каждого от дельного вида ограждения (рис. 3):

Рис. 3. Свойства функциональных слоев ограждения

Представленная выше информация позволяет составить перечень первоочередных задач, направленных на определение долговечности и срока службы многослойных ограждающих конструкций. Данные задачи напрямую связаны с установкой перечня параметров эксплуатационных воздействий, закономерности процессов старения материалов, испытаний материалов по режимам, прогнозирование и множество иного. На рис. 4 представлена детальная схема, раскрывающая основные мероприятия, необходимые с целью определения параметров и разработки наиболее долговечных конструктивных решений ^[5].

Рис. 4. Мероприятия по разработке ограждающих конструкций

Требования для учета во время испытаний, содержатся в современной технической документации. Важно отметить, что основной недостаток данных документов заключается в отсутствии возможности эффективного определения оценки по накоплению влаги в ограждающих конструкциях отдельно по месяцам в годовом цикле. Это, в свою очередь, значительно затрудняет производимый детальный анализ ^[6].

Исходя из этого, требуется совершенствование нормативной базы, что позволит увеличить качество проектирования зданий и приведет к повышению долговечности ограждающих конструкций. На сегодняшний день уже предпринимаются попытки разработки предложений, направленных с целью корректировки разделов о защите от переувлажнения ограждающих конструкций. Одним из решений в данной ситуации является разработка экспресс-метода по выполнению анализа динамики накопления влаги в ограждающей конструкции. При этом расчет влажностного режима должен производиться в следующей последовательности (рис. 6):

Рис. 6. Предложение экспресс-метода анализа динамики

накопления влаги

Экспресс-анализ влагозащитных свойств ограждающих конструкций позволяет ответить на следующие ключевые вопросы: факт того, будет ли в ограждении накапливаться влага; возможно ли переувлажнение материалов в ограждающей конструкции. Именно ответы на данные вопросы дают возможность обосновать выбор конструктивного решения, отвечающего каждому требуемому влагозащитному свойству ^[7].

Таким образом, основной целью представленной статьи являлось выполнение анализа по вопросу повышения долговечности ограждающих конструкций путем снижения влияния паропроницаемости и конденсации влаги воздуха. Автором обоснована актуальность рассматриваемого вопроса, а также произведен комплексный анализ по отдельным аспектам данного направления исследования.

В результате работы определены основные мероприятия, реализация которых необходима для повышения влагозащитных свойств конструкции на этапе проектирования и дальнейшей эксплуатации. В заключение необходимо отметить, что рассматриваемые вопросы имеют колоссальное значение в современной сфере строительства. Именно реализация описанных мероприятий будет способствовать снижению экономических издержек и оптимизации использования ресурсов строительных компаний ^[8].