Виды влаги и влагообмен в конструкциях здания

ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНЫЙ РЕЖИМ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Строительные материалы, а следовательно, и строительные конструкции являются капиллярно-пористыми телами. Между их тепловыми и влажностными характеристиками существует постоянная тесная связь. Поэтому при исследовании состояния сохранности и прогнозировании долговечности церковных зданий необходимо одновременное изучение их тепловых и влажностных характеристик. В связи с этим широкое распространение получил термин «температурно-влажностный режим» (это относится как к материалам, так и к строительным конструкциям). К сожалению, температурный режим конструкций церковных зданий, особенно неотапливаемых, довольно редко изучается одновременно с влажностным режимом.

Исследование температурно-влажностного режима строительных конструкций необходимо по целому ряду причин. Некоторые из них имеют непосредственное отношение к проблеме создания оптимальных условий для сохранения церковных зданий и их интерьера.

1) Повышение влажности ограждающих конструкций приводит к снижению их теплозащитных качеств и, как правило, к ухудшению микроклимата церковного здания.

2) Влажный строительный материал является благоприятной средой для развития в нем биологических образований (грибы, водоросли и т.д.), которые вызывают повреждения в интерьере.

3) Влажность конструкций связана с их морозостойкостью. Чем выше влажность, тем ниже морозостойкость, а следовательно, и долговечность конструкций здания.

Проблемы, связанные с тепло-влажностным режимом строительных конструкций, резко усложняются при наличии в храме настенной живописи, резного декора или лепнины.

Изучение характера повреждений различных элементов строительных конструкций позволило установить, что одной из важнейших причин процесса деструкции строительных материалов является влияние влажностных напряжений. Эти напряжения возникают в результате нестационарного воздействия двух видов: изменчивости климатических параметров воздушной среды и нестационарности потоков влаги через конструкции. Такие нестационарные процессы зависят от тепло- и влагопереноса.

Если основным средством длительного сохранения расположенных в интерьере отдельных предметов является оптимизация параметров микроклимата, то для обеспечения сохранности настенной живописи и строительных конструкций большое значение приобретает оптимизация процессов тепло- и влагопереноса через конструкции (особенно через ограждающие). Температурно-влажностный режим ограждающих конструкций определяется не только колебаниями климатических параметров внутреннего воздуха помещений, но также погодными и сезонными изменениями температуры и влажности, давления наружного воздуха, направлением и интенсивностью процессов переноса тепла и влаги в толще стен и т.п. Это в значительной степени усложняет задачу нормирования климатического режима помещений.

Основными причинами, вызывающими увлажнение любых строительных конструкций являются:

- строительная влага, то есть та влага, которая вносится в ограждение при возведении, реконструкции или капитальном ремонте здания;

- грунтовая влага, попадающая в толщу конструкций благодаря капиллярной структуре строительных материалов;

- влага атмосферных осадков, проникающая в ограждающие конструкции при косом дожде или вследствие несовершенства системы водоотвода;

- конденсационная влага, образующаяся на поверхности и в толще конструкций при определенных сочетаниях климатических параметров внутренней и наружной среды и теплового режима конструкций.

Строительная влага Появление ее возможно в следующих случаях при масштабной реконструкции здания, подразумевающей замену несущих или ограждающих конструкций, при оштукатуривании здания. В дальнейшем строительная влага, как правило, не оказывает влияния на влажностный режим ограждения лишь в том случае, если она будет удалена из него в течение 2-3 лет после окончания строительных работ Это обеспечивается обычно интенсивностью отопления здания и (или) вентиляцией. Но поскольку мы имеем дело с охраняемыми памятниками культовой архитектуры, прочностные характеристики которых снижены, а на стенах сохранились росписи, нужно в каждом конкретном случае решать вопрос о способе их просушивания.

Грунтовая влага Церковные здания нуждаются в эффективной защите от грунтовой влаги. В зависимости от ряда факторов высота подъема грунтовой влаги может достигать 2-2,5 м, а при некоторых условиях — и до 5-6 м Из-за многократных перестроек и ремонтов водоизолирующие слои в древних церковных зданиях часто бывают нарушены. Поэтому, чтобы предохранить строительные конструкции от увлажнения, в ограждениях или около них необходимо восстанавливать водозащитные слои, препятствующие доступу грунтовой влаги.

Из-за наросшего у стен здания культурного слоя окружающая храм территория имеет повышенную, по сравнению с начальным уровнем, нулевую отметку. Превышение может достигать 2-3 м Часто уровень грунта выше уровня пола в церковном здании. Планировка окружающей территории ниже начальной отметки в реставрационной практике применяется чрезвычайно редко, так как церковное здание вписывается в культурный ландшафт, изменение которого требует решения множества технологических, архитектурных и охранных проблем. Из-за этого приходится постоянно преодолевать трудности, связанные с технологией восстановления водозащитных слоев и ограничениями при производстве строительных работ на охраняемом памятнике культовой архитектуры и прилегающей к нему территории.

Влага атмосферных осадков может проникать в строительные конструкции здания при неисправных или непродуманных устройствах кровли и водоотводящей системы, а также при косых дождях.

Атмосферная влага, просачиваясь через кладку и штукатурку, вымывает растворенные в них соли и выходит на поверхность конструкции. Особенно опасен этот процесс для настенной живописи на внутренней поверхности стен Происходит разрушение штукатурки и красочного слоя. Еслина внутренней поверхности стены находится фреска, то соли оседают на ней в виде сплошных или игольчатых высолов. При прохождении влаги через слой темперной или клеевой живописи вымывается связующее, а оседающие на поверхности штукатурки соли постепенно разрушают и вытесняют распылённый, лишенный связующего красочный слой. Если живопись масляная, вымываемые водой соли выходят по трещинам на поверхность росписи и, расширяясь, вызывают отслоение красочного слоя вместе с грунтом от поверхности штукатурки.

В результате многократных перестроек и переделок церковных зданий искажалась первоначальные типы кровельных покрытий и системы водостоков. При их восстановлении также приходится сталкиваться с многочисленными трудностями, связанными с ограничениями при производстве восстановительных работ В частности, приходится делать выбор между восстановлением в первоначальном виде водометов и использованием более эффективных, но менее исторически оправданных средств защиты — систем с водосточными трубами. В городах, где за последние десятилетия резко ухудшилась экологическая ситуация, предпочтение следует отдавать последнему варианту — использованию водосточных труб.

Для предохранения ограждающих конструкций от увлажнения косыми дождями в строительной практике принято защищать наружную поверхность отделочными материалами, слабо впитывающими влагу. В практике архитектурной реставрации церковных зданий этот способ используется весьма ограничено, что обусловлено двумя причинами:

- трудно подобрать материал, совместимый со свойствами материалов здания и не искажающий его художественный облик,

- наружные водозащитные покрытия имеют, как правило, низкую воздухо- и паропроницаемость, что в сочетании с неблагоприятным тепло-влажностным режимом ограждающих конструкций с неизбежностью приводит к резкому ухудшению состояния их сохранности.

Особые проблемы возникают при защите от атмосферной влаги церковных зданий с каменной резьбой на фасадах. Рельеф резьбы задерживает влагу на поверхности материала, что усиливает ее разрушительное действие, особенно при низких наружных температурах, когда вода замерзает.

В современных городских условиях из-за химической агрессивности атмосферных осадков задача защиты материалов здания от атмосферной влаги становится особенно актуальной

Гигроскопическая влага содержится в толще конструкций вследствие гигроскопичности строительных материалов Как известно, гигроскопичность — это свойство материалов поглощать (сорбировать) влагу из воздуха Значительное содержание некоторых видов солей в материалах конструкций резко увеличивает их гигроскопичность Это может служить единственной причиной неблагоприятного влажностпого режима строительных конструкций

Конденсационная влага. Процесс конденсации влаги из воздуха тесно связан с температурно-влажностным режимом внутренней воздушной среды и методами климатизации, а также с качеством теплозащиты ограждающих конструкций зданий. В неотапливаемых храмах при нерациональном режиме эксплуатации конденсация влаги часто является единственной причиной повышения влажности конструкций. Влага из воздуха может конденсироваться как на внутренней поверхности, так и в толще ограждений.

На внутренней поверхности влага из воздуха конденсируется тогда, когда температура поверхности окажется ниже температуры точки росы внутреннего воздуха. Влага начинает впитываться материалом ограждения, постепенно повышая его влажность. При этом на поверхности создаются условия, благоприятствующие биопоражениям материалов. Если поверхность конструкций не пористая (например, покрыта масляной живописью), то, конденсируясь на ней, влага воздуха начинает капать со сводов и стекает вниз по вертикальным конструкциям. В результате происходит увлажнение всей поверхности конструкций, на полу образуются лужи. Красочный слой в таких случаях разрушается весьма интенсивно. На тонкостенных сводах и барабанах часто выпадает конденсат.

При быстром повышении температуры наружного воздуха зимой, после сильных морозов, конденсация влаги происходит иногда и на наружной поверхности частей здания. Влага из воздуха, конденсируясь, образует иней, который часто можно видеть на массивных стенах неотапливаемых церковных зданий.

Распространённой причиной конденсационного увлажнения является применение при реставрации гигроскопичных материалов, например гипса. Поглощая влагу более интенсивно, чем окружающие его материалы, гипс способствует увлажнению соседних участков конструкций. Особенно неблагоприятно воздействие гипса на участки с настенной живописью.

Следует помнить, что различные виды увлажнения тесно взаимосвязаны, и изменение интенсивности одного из них может весьма значительно влиять на другие. Например, если в стенах массивные каменные блоки чередуются с кладкой из кирпича или плинфы и при этом здание не отапливается, в течение годового цикла постоянно возникают следующие явления:

- на внутренней поверхности каменного блока, имеющего высокую теплопроводность, образуется конденсат, а поскольку высокая теплопроводность камня связана с высокой плотностью и низкой гигроскопичностью, конденсат может выпадать в таком количестве, что появляются лужи у стен внутри здания;

- поскольку охлаждение камня в таких случаях часто связано с дождем, ветром и испарением влаги с наружной поверхности стен (то есть с охлаждением наружной поверхности каменного блока), появление луж создает впечатление, что в помещение через дефекты в стене проникают атмосферные осадки.

Другой пример взаимосвязи различных видов увлажнений:

- капиллярный подсос влаги повышает теплопроводность стен;

- вследствие повышенной теплопроводности происходит усиленное охлаждение внутренней поверхности;

- охлаждение внутренней поверхности стен приводит к увеличению количества конденсата.

Дата добавления: 2015-06-28