Характерные виды повреждения каменных облицовок

Элементы крепления наружных облицовок, растворы, мастики, клеи, металлический крепеж, а также адгезионный контактный слой подвергается значительным переменным климатическим воздействиям. Для повышения долговечности наружных облицовок необходим комплекс мер, начиная с правильного выбора породы облицовочного камня, применение эффективных клеящих композиций и нержавеющих металлов для крепежа, и кончая защитой облицовок и композиций от попадания влаги, организацией дренажа, наблюдением за состоянием облицовок и уходом.

Поиски причин низкого качества проведения работ, проектирования, изучение допущенных дефектов, а также рассмотрения примеров высокого качества работ, заслуживают самого пристального внимания со стороны строителей, проектировщиков.

Можно выделить несколько основных причин появления дефектов облицовок:
ошибки при выборе каменного материала (неравномерное строение, трещиноватость, присутствие растворимых веществ, легкая раскалываемость некоторых составных веществ, малая коррозионная устойчивость некоторых составных веществ, низкая цветостойкость, а также неуместное применение различных пород камня и т.д.);
ошибки при проектировании (отсутствие или неправильное размещение компенсационных швов, выбор способа крепления, не обеспечивающим долговечность облицовки в данных условиях, архитектурное оформление без учета климатических условий и т.д.);
ошибки при производстве облицовочных работ (перевозка плит без мер предосторожности против механических повреждений, установка облицовки до завершения усадочных процессов основания и т.д.).
1. Дефекты облицовки, обусловленные ошибками при выборе каменного материала

В современных условиях облицовка должна выдерживать всё возрастающее влияние атмосферной агрессии, вибрационных нагрузок на здания, противогололедных агентов и др.

Облицовочный камень воспринимает весь комплекс воздействий окружающей среды. В связи с этим к выбору каменного материала для облицовки необходимо отнестись весьма ответственно.

Особенно это касается различных вступающих элементов на фасадах зданий (карнизы, балконы, кронштейны, балясины, колонны, эркеры, различные обрамления). Все эти элементы подвергаются влиянию внешней среды и находятся в более сложных условиях, чем плоские поверхности. Они могут быть возведены из материалов неоднородных по своим свойствам - прочности, морозостойкости, неодинаково могут противостоять резким колеба­ниям температур и влажности.

Некоторые конструкции и материалы хорошо выдерживают испытание временем, другие подвергаются интенсивному разрушению. Даже одни и те же материалы могут вести себя по разному, в зависимости от степени влияния на них тех или иных факторов - увлажнения, выветривания, солнечной радиации и др.

Как показывает практика, ошибки в выборе материала обычно приводят к наиболее тяжелым последствиям.

Одним из основных общепризнанных просчетов в выборе природного каменного материала является повсеместное использование в наружных облицовках г. Москвы местных известняков.

Известняки характеризуются низкой морозостойкостью вследствие сильно развитой поровой структуры, очень часто известняковое сырье поступает на камнеобрабатывающие комбинаты из карьеров, использующих взрывы для его добычи.

Плиты из такого сырья являются крайне недолговечными вследствие техногенной нарушенности своей структуры (трещиноватость и др.). В случае их применения разрушение облицовки происходит в весьма короткое время.

Трещиноватость камня в виде микротрещин, часто невидимых невооруженным глазом, является иногда пороком камня геологического происхождения.

Среди явлений, изменяющих внешность камня, большое значение имеет покрытие камня плесенью, лишайником и мхом. Мшистость поверхности камня наблюдается особенно часто на известняках, содержащих питательные для растений вещества, на землистых отложениях, в раковинах и точечных углублениях выветрившегося или шероховатого камня (крупнозернистый гранит, ракушечник и др.).

Пористость каменного материала является причиной ухудшения внешнего вида облицовок, выполненных даже из таких долговечных материалов как различные граниты.

Известно, что граниты некоторых месторождений обладают большой водопоглощающей способностью, по этой причине при проектировании в облицовке фасадов и особенно цоколей зданий не рекомендуется использовать светлые виды гранитов с полированной фактурой имеющие коэффициент водопоглощения более 0,2%.

На стене, облицованной таким гранитом, после каждого попадания влаги будут наблюдаться темные пятна намокания, существенно ухудшающие внешний вид объекта. При действии на такой "намокший" гранит отрицательных температур с последующим омораживанием происходит отслаивание наружного слоя камня, при ремонте требующее дополнительных серьезных затрат на его переполировку.

С пористостью применяемого камня связаны также такие дефекты облицовки как запыление, загрязнение и закопчение. Эти дефекты неизбежны при использовании известняков, известняков-ракушечников и травертинов в наружных облицовках зданий, располагающихся в крупных промышленных центрах.

При выборе для облицовки различных окрашенных камней необходимо учитывать цветостойкость материала в данных конкретных условиях. Обесцвечивание, блеклость и изменение цвета камня, вследствие разных причин, наблюдается как на изверженных, так и на осадочных породах.

Одной из причин утраты своих декоративных качеств достаточно большого количества яркоокрашенных камней является их выцветание под действием солнечных лучей. Такими недостатками обладают черные, красные и зеленые мраморы, зеленые доломиты, змеевики, граниты и др. Поэтому применение этих камней в наружных облицовках зданий рекомендуется на поверхностях, находящихся в тени или испытывающих краткосрочные солнеч­ные воздействия.

Целый ряд каменных материалов (песчаники, граниты и др.), содержащих вкрапления железа, часто буреют вследствие его окисления.

Другой причиной изменения окраски цветных облицовочных камней является выветривание с поверхности материала его окрашенных составляющих. Например, яркорозовые граниты постепенно светлеют из-за выветривания содержащегося в них полевого шпата, определяющего окраску камня.

Причиной потемнения окраски осадочных камней является выщелачивание битуминозных веществ, содержащихся в породах некоторых месторождений. Выщелачивание производит грунтовая или дождевая вода, которая, проходя через цементный раствор или бетон кладки, становится щелочной.

Потеря связки, цементирующей зерна каменного материала, приводит также к осыпанию поверхности облицовки. В этом случае происходит отделение от нее при прикосновении рукой отдельных частиц. Такой вид дефектов свойственен, главным образом, песчаникам и некоторым видам известняков и гранитов.

У плотных известняков и доломитов крошение происходит неправильными, угловатыми осколками.

Ямчатость, т.е. раковины, каверны и впадины на поверхности мраморов, известняков и песчаников образуется при наличии в них включений кварца, полевого шпата и других минералов.

В некоторых случаях ямчатость приписывается абразивному действию ветров, особенно из пустынь, несущих мелкий песок.

Бывает обратное явление, когда на осыпавшейся поверхности песчаника или известняка выступают твердые пучки зерен, связанные более прочной связкой, чем остальные части. На гранитах выветривание также начинается против "жил", выходящих на поверхность камня. Поэтому отсутствие твердых или мягких, по сравнению со всей массой камня, включений в виде жил и пучков весьма важно для равномерности его выветривания.

Частая морщинистость или прорези каменной облицовки из осадочных пород объясняются выветриванием тонких глинистых прослоек, близко расположенных друг от друга. Эти прослойки быстрее впитывают дождевую воду и легче разрушаются. Выветривание глинистых прослоек, расположенных на больших промежутках, приводит к испещрению камня глубокими бороздами и разрушает камень в большей мере, чем морщинистость.

Предварительными испытаниями, осмотром камня в карьере, а также в сооружениях можно определить склонность камня к тому или иному виду выветривания, причем следует, конечно, предпочесть камни с возможно более равномерной слоистостью и однородностью состава.

В мраморной облицовке ступеней, лестничных площадок и полов в местах интенсивного движения, например, поблизости к поручням, происходит постепенное истирание камня и образование гладких выемок - "протиров". Если камень неравномерной твердости, то на этих протирах выступают твердые бугорки, подобно сучкам. Поэтому при выборе камня для ступеней необходимо руководствоваться способностью камня к истиранию.

При выборе камня для статически нагруженных облицовок необходимо иметь в виду, что в отношении восприятия напряжений не все камни работают одинаково. Осадочные породы, например, известняк, совершенно непригодны для свешивающихся частей.
2. Дефекты облицовки, обусловленные погрешностями в проектировании

Большое число дефектов каменной облицовки обусловлено чисто конструктивными ошибками, допущенными при конструировании объекта.

В отдельных случаях ошибкой можно назвать применение в наружных облицовках стандартного способа крепления с заливкой пазух цементным раствором.

Этот способ в условиях повышенной влажности, больших перепадов температур, вибрации и других факторов является недостаточно долговечным.

Одной из самых характерных ошибок является отсутствие компенсационных швов между деталями облицовки. Температурные швы, необходимые для компенсации теплового расширения облицовочных плит, в расчетном количестве должны быть обязательно предусмотрены в проекте.

Особенно это важно на поверхностях, особенно часто подверженных краткосрочным перепадам температуры. Так, например, облицовки многих зданий, расположенные на солнечной стороне, в течение дня могут многократно нагре­ваться и охлаждаться, и при отсутствии на них температурных швов облицовочный камень трескается.

Металлические решетки и другие металлические детали, заделанные в каменную облицовку, также могут иногда послужить причиной её расстройства, так как температурные деформации в течение длительного времени приводят к остаточному удлинению металла. В этом случае происходит выпучивание облицовочных плит. Посредством соответствующей конструкции крепления, допускающей температурные деформации металла, можно избежать указанного явления.

На облицовках необходимо повторять швы, выполненные на сборных конструкциях (сборный железобетон, стык кирпича и железобетона, кирпича и металла и т.п.), вплоть до разрезания в этом месте крепежной сетки. При невы­полнении этого условия по всей длине шва происходит растрескивание каменной облицовки.

При проектировании облицовки одной из задач по предотвращению её разрушения является разработка комплекса мер по отводу воды.

Конструктивные недостатки, вызывающие процессы разрушения облицовок: отсутствие накрывных плит цоколя, уклона для слива воды, набор цоколя, лестницы, из мелкоштучных элементов, отсутствие швов, компенсирующих осадку здания.

Также негативно действует на облицовку контакт с горизонтальной поверхностью и подсос воды от плохой гидроизоляции швов накрывных плит, особенно при установке плит без закреп, в том числе у заводской облицовки.

Все эти причины облегчают доступ воды в массив крепящего раствора и в область его контакта с облицовочной плитой, что при замораживании приводит к отрыву плиты от раствора и разрушению всей облицовки.

Явление "отморозки" каменных плит, вследствие описанных ошибок, очень часто встречается на улицах Москвы: в сквере у ЦУМа произошел массовый отрыв облицовочных плит вплоть до разрушения всей облицовки, на многих выходах из подземных переходов и на других объектах наблюдается отрыв облицовочных плит от общей плоскостью облицованной поверхности. Также этот дефект очень часто можно наблюдать в первых нижних рядах облицовки под окнами и другими архитектурными элементами.

Давление замерзающей воды никакие закрепы не выдерживают. Однако если ограничить смещение плит другим способом, замерзающая вода рвет материал.

Следующий пример подтверждает это: скопившаяся в нижней части ограждения вода разорвала гранитную плиту толщиной 30-80 мм. Плита была прижата к стене ступенями лестницы и не могла свободно перемещаться под давлением воды.

По-видимому, аналогичные причины разрушения облицовки и соответствующие меры конструктивного характера будут возникать постоянно. Кроме мер, предотвращающих затекание воды через стыки облицовки в крепящий раствор, очевидно, необходимо предусматривать меры, обеспечивающие сопротивление водонасыщению области контакта и крепящего раствора. Такие меры прямо связаны с установлением требований по водонепроницаемости крепящих растворов, обладающих морозостойкой структурой, и обеспечиванию контакта их с облицовочной плитой.

Смещение верхних плит фасада может быть также объяснено замерзающей в крепящем растворе воды. Характерно, что поверхности, на которых обнаруживается смещение плит, часто полностью открыты солнцу.

Ещё одним дефектом при плохой гидроизоляции швов облицовки является образование высолов. Высолы на облицованных поверхностях представляют собой отложения вымытых водой солей, входящих в состав вяжущих веществ.

Следует предполагать, что именно в местах образования высолов использованы добавки-электролиты - ускорители твердения раствора. Возможно также, что в местах высолов качество раствора хуже, и он фильтрует воду. Вымывание растворимых солей из цементного раствора, на который укладывались плиты цокольной площадки, на­столько интенсивно, что в стыках плит и на поверхности образуются наросты.

Предупреждение образования высолов достигается за счет:
защиты швов от увлажнения;
наличия водонепроницаемых швов;
выбора крепящего раствора, содержащего наименьшее количество воды и растворимых солей.

Следует обратить внимание на то, что образование высолов так же, как и смещение плит облицовки наблюдалось на юго-восточной (преимущественно) стороне, открытой солнцу.

Смещение, выпадение элементов облицовки, образование высолов - главнейшие виды повреждения облицовки, при которых она утрачивает эксплуатационные, эстетические свойства и даже может быть причиной травм человека.

Невнимание к качеству крепящего раствора, особенно в районах с суровым климатом, приводит к серьезным повреждениям облицовки.

Построенное и сданное в эксплуатацию здание железнодорожного вокзала в Тюмени облицовано плитами травертина. Через 2-3 года стали наблюдаться смещения и падения отдельных плиток. Наружная облицовка поте­ряла около 60 плиток, в то время как внутренняя облицовка полностью сохранилась. Большинство плиток потеряно с южного фасада здания, полностью открытого солнцу.

Причиной расстройства облицовки южного фасада следует признать многократное попеременное замораживание и оттаивание слоя облицовки, которое происходило в течение суток. Положение усугублялось тем, что в ходе производства работ горизонтальные торцы незаконченной облицовки не защищались от воздействия атмосферных осадков.

Основной причиной разрушения облицовки вокзала в Тюмени является отсутствие каких-либо требований к проектированию в суровых климатических условиях. Облицовка была запроектирована по элементарной технологии с применением оцинкованных монтажных закреп и пиронов. Раствор для заполнения пазух имел марку М100.

Марка раствора - это единственное требование, сформулированное в проекте производства работ. Требования к морозостойкости, определяющие долговечность раствора и облицовки, способы ее обеспечения не сфор­мулированы.

Таким образом при строительстве Тюменского железнодорожного вокзала проектировщики не имели научно-обоснованных требований по наружной облицовке природным камнем в суровых климатических условиях.

Разрывы и околы камня вызываются ржавлением незащищенных от коррозии железных скоб и деталей, заделанных в камень на растворе. Разрывное действие ржавеющих дюбелей и скоб на каменную облицовку связано с 6-8-кратным увеличением объема железа при ржавлении.

На многих старинных сооружениях можно увидеть повреждения против обнажившихся ржавых дюбелей и скоб при сравнительно хорошей общей сохранности облицовки.
3. Дефекты облицовок, обусловленные отклонениями от технологических норм

Специфика облицовочных работ заключается в том, что добросовестное и безукоризненное выполнение всех операций чрезвычайно важно для надежности и долговечности отделки.

Как известно, одним из определяющих факторов по долговечности облицовочного покрытия является прочность крепящего раствора, а его прочность напрямую зависит от времени схватывания. Воздействие в период твержения заливки периодических вибрационных и других нагрузок приводит к расслоению заливки с плитой. Например: после окончания работ по укладке напольных облицовочных плит, не дожидаясь, времени до окончания схватывания крепящего раствора, начали производиться работы по перемещению тяжелых грузов. В результате этого, большая часть плит, подвергшихся воздействию, сдвинулась и вышла из плоскости пола.

Причиной очень большого количества дефектов облицовки является невнимательное отношение рабочих к качеству крепящего раствора. Очень часто на стройках можно увидеть, как перед использованием слегка застывший раствор "освежают" добавлением воды. Качество раствора при этом кардинально ухудшается, и облицовка разрушается уже через несколько лет приходит в полную негодность.

Частым дефектом плитной облицовки является выступание (игра) или сбой (скос) кромок при общей выступающей поверхности плит. Это получается при припасовке (подрубке кромок или раскантовке по шву) друг другу плит с неровной поверхностью или сдвинувшихся с места во время установки.

Этот дефект является следствием небрежности в работе, плохой выверки (шаблоном по диагонали) поверхности плит, недостаточного крепления при заливке раствором.

Основным фактором, определяющим долговечность облицовки, при проведении облицовочных работ в зимнее время, является температурный режим. При несоблюдении его отслоение плит наблюдается уже через год.