Ремонт наружной поверхности керамическими плитками, мозаикой и облицовочным кирпичом

В последние 15 лет для наружной отделки зданий все больше применяют керамические плитки и мозаику. Облицовочный кирпич используют для отделки боковых поверхностей балок и железобетонных плит перекрытий. Таким образом архитекторы стремятся задекорировать на фасадах зданий конструкции железобетонных или стальных обетоннрованных каркасов.

3.16.1. Наружная облицовка керамическими плитками и мозаикой

Применение керамических плиток и мозаики для наружных отделочных работ имеет огромное преимущество, так как поверхность фактически самоочищается и ее загрязнение под воздействием атмосферных влияний сведено к минимуму. К сожалению, случается, что большие участки поверхностей, облицованных керамическими плитками или мозаикой, обрушаются вследствие потери сцепления с основанием.

В данном разделе керамические плитки и мозаика рассматриваются как один и тот же материал и в последующем будут называться «плитки». Ввиду того что поверхность бетона неровная, ее принято вначале выравнивать, наносить один или несколько слоев раствора, а затем на слое цементно-песчаного раствора или соответствующего адгезива крепить плитки.

Лучшим решением является проектирование бетонной смеси, выбор технических условий и приготовление бетона таким образом, чтобы допуски на готовой поверхности бетона позволяли крепить плитку нспосрсдственно к бетону без выравнивания или нанесения слоев раствора на его поверхность. Однако на практике это трудно осуществимо.

Керамические плитки и мозаика для наружных поверхностей зданий должны быть морозостойкими и, следовательно, полностью глазурованными. Толщина плиток 10—15 мм, толщина мозаики — примерно 6 мм. Толщина слоя раствора, на котором непосредственно крепится керамическая плитка, в значительной степени определяется тем, применяется ли цементно-песчаный раствор или адгезив на основе цемента. Толщина слоя адгезива на основе цемента равна примерно 3 мм. У больших по толщине керамических плиток, производимых в Великобритании, канавки на обратной их стороне глубже, чем у меньших, импортируемых главным образом из ФРГ.

Причины разрушений. Как отмечалось, разрушение наружных поверхностей, облицованных плитками, неизбежно происходит вследствие потери сцепления на одном или нескольких этапах работ. Эта потеря сцепления может быть незначительной, средней и большой. В последнем случае керамические плитки могут отваливаться от здания. Сечение облицованного плиткой бетонного элемента при обычном порядке выполнения работ схематически показано на рис. 3.17. Очень неровная поверхность бетона может потребовать выравнивания — нанесения местами дополнительного слоя раствора. Из схемы видно, что существует четыре плоскости или разделительные поверхности, по каждой нз которых может произойти потеря сцепления. На практике предельные расстояния от поверхности бетона до поверхности керамических плиток и мозаики равны:

В двух приведенных примерах вертикальная нагрузка для мозаики составляет примерно 42 кг/м², а для плитки — 78 кг/м². Такая нагрузка вызывает значительные сдвигающие напряжения по поверхности раздела между слоем раствора и бетонным основанием, и в меньшей степени между другими слоями. Как правило, по окончании работ все элементы находятся в полном порядке. Почему же впоследствии сцепление ослабевает настолько, что плитки начинают отваливаться? Существует много причин потери или уменьшения сцепления, и обычно их бывает трудно точно определить в каждом конкретном случае. В конечном итоге к разрушению приводит сочетание нескольких факторов. Ниже рассмотрены основные причины, вызывающие нарушение сцепления.

1. По поверхности раздела «бетон — слой раствора»:

• а) недостаточная подготовка поверхности бетона; считается, что для обеспечения сцепления механическая обработка поверхности бетона, в результате которой достигается обнажение крупного заполнителя, более надежна, чем применение вяжущих веществ. Однако если в дальнейшем появится более эффективные вяжущие, это положение может существенно измениться. Крупный заполнитель обнажают обработкой поверхности бетона пескоструйным аппаратом, зубаткой, околкой вручную или напорной струей воды (см. главу 5). Подготовленная поверхность должна быть чистой, свободной от пыли и каменной крошки и по возможности слегка увлажненной;
• б) нанесение первого слоя раствора слишком большой толщины; максимальная рекомендуемая толщина — 12 мм;
• в) недостаточное уплотнение при нанесении раствора;
• г) неудовлетворительный зерновой состав песка для раствора, а также присутствие нежелательных примесей — ила, глины и органических веществ. Частицы ила и глины можно обнаружить при сортировке, но, к сожалению, нельзя установить допустимые пределы загрязнения песка органическими примесями;
• д) неудовлетворительная защита и выдерживание раствора. Раствор следует защищать от сильного ветра, горячих солнечных лучей, сильного дождя и мороза, от слишком быстрого высыхания;
• е) коррозия арматуры бетона, вызывающая растрескивание и расслоение бетона после того, как он был облицован керамическими плитками.

2. По поверхностям раздела между первым и вторым слоями раствора, между слоем раствора и слоем, на котором непосредственно крепится керамическая плитка:

• а) недостаточное механическое сцепление из-за отсутствия глубокой насечки на поверхности раствора;
• б) нанесение жирной смеси раствора на более тощую. Каждый последующий слой, в том числе и слой непосредственно под плитку, должен быть не жирнее предыдущего. Необходимо, чтобы последующий слой раствора был тоньше предыдущего;
• в, г и д) — причины, аналогичные указанным выше.

3. По поверхности раздела между основанием под плитку и самими керамическими плитками:

• а) неполная заделка плиток в раствор, включая неполное заполнение раствором канавок на обратной стороне плиток;
• б) нанесение раствора слишком толстым слоем;
• в) использование слишком жирной смеси для слоя раствора, на котором крепится плитка.

4. Общие причины, относящиеся ко всем слоям: недостаточная свобода перемещения отдельных слоев, включая плитки, как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости; под действием нагрузки в бетоне, являющемся основанием для различных слоев, возникают прогибы и деформации ползучести. Кроме того, плитки и выравнивающие слои раствора, на которые они опираются, испытывают значительные температурные деформации, как кратковременные, так и длительные. Железобетонная конструкция также подвергается температурным деформациям, различным по величине и продолжительности. Цвет плиток, а также ориентация поверхности на север или юг могут оказывать значительное влияние на температуру поверхности в жаркие солнечные дни. Вследствие перепада температур между наружными и внутренними слоями в них возникают напряжения. Просочившаяся вода при замерзании также оказывает разрушающее воздействие. При этом горизонтальные поверхности гораздо больше уязвимы, чем вертикальные, так как швы между отдельными плитками при существующем способе облицовки не всегда водонепроницаемы.

Исследования, необходимые для оценки требуемого ремонта. Ознакомление с первичными техническими условиями и чертежами весьма полезно, но оно не дает достоверной информации о производстве работ на стройплощадке. Ничто не может заменить тщательного обследования на месте работ и для этого рекомендуется следующая методика.

1. Небольшие участки плитки и слои раствора следует аккуратно снять до бетонного основания. По мере удаления каждого слоя его следует помечать и сохранять в первоначальном состоянии для подробного обследования и анализа вне строительной площадки. Кроме того, может возникнуть необходимость во взятии небольшого количества кернов из тех участков, на которых не заметно или очень мало признаков повреждений.

2. Всю покрытую плитками поверхность следует тщательно обследовать визуально и простукиванием для определения трещин и участков с нарушенным сцеплением.

3. Следует установить местоположение всех температурных и деформационных швов, а также состояние герметика и его тип.

4. Размеры образцов, взятых из раствора или адгезива, должны допускать всестороннее обследование и в случае необходимости испытание образцов. Цель испытаний вне строительной площадки — получить дополнительную информацию для выяснения причин разрушения.

5. Если при удалении плиток и слоев раствора окажется, что в бетоне имеются трещины или расслоения его также необходимо обследовать методами, описанными в начале этой главы. Расходы на предлагаемое обследование велики, так как для его проведения требуются люльки и подмости.

Ремонтные работу, методы и технология. Каждый случай ремонта следует рассматривать индивидуально. Причины разрушения и методы ремонта различны, даже если основные причины потери сцепления и принципы ремонта остаются практически одинаковыми.

Определить, какое количество плитки следует полностью снять и сколько можно оставить, — задача трудная. Самое простое, но неэкономичное решение сводится к разборке до бетонного основания всей облицованной плитками поверхности, на которой заметна потеря сцепления, и проведение работы заново. В данной главе не приводятся рекомендации по выполнению таких работ, так как они подробно изложены в последнем пересмотренном издании норм СР 212, часть 2 «Облицовка плитками и мозаикой наружных поверхностей стен» и в Британском стандарте BS 5262 «Наружная отделка штукатуркой».

Ниже рассмотрены методы ремонта, связанные с удалением плиток на отдельных участках стен при максимально возможном их сохранении на остальных участках.

1. Все плитки и слои раствора, в которых произошла значительная потеря сцепления и отслоение, следует удалить до прочного основания. Нецелесообразно снимать большие участки прочного, не потерявшего сцепления слоя раствора, в котором отслоение наблюдается лишь по поверхности раздела между ним и слоем раствора непосредственно под плиткой. Для принятия правильного решения об удалении или сохранении определенных участков требуется большой опыт. Хотя окончательное решение для некоторых участков приходится принимать на месте работ, основанием для него должно служить первоначальное обследование и проведение испытаний. Применение отбойных инструментов нежелательно, так как они могут вызвать значительную вибрацию, способную повредить ненарушенные участки. Для удаления используют пилы, а в некоторых случаях напорную струю воды.

2. Поверхность неповрежденного основания следует обработать механическим путем для хорошего сцепления с последующими слоями. Для раствора зерновой состав песка имеет исключительное значение; рекомендуется чистый остроугольный кварцевый песок. Поверхность основания должна быть чистой, свободной от пыли и мелкой каменной крошки. Раствор для слоя, наносимого непосредственно под плитку, следует изготовлять согласно указаниям поставщиков плиток.

3. До нанесения последующего слоя каждый слой раствора необходимо выдерживать не менее 3 сут. В холодную погоду этот срок приходится увеличивать. В течение этого периода раствор следует защищать от действия сильного ветра, жарких лучей солнца, сильных дождей и мороза. Слой раствора вследствие очень высокого отношения площади его поверхности к объему особенно подвержен воздействию низких температур. Для обеспечения механического сцепления с последующим слоем требуется глубокая обработка зубаткой.

4. До нанесения нового слоя необходимо проверить, есть ли в предыдущем слое пустоты. Если их много, приходится осторожно удалять весь участок. Небольшие участки, как правило, можно оставлять при условии их заливки маловязкой смолой (см. ниже). В тех случаях, когда общая толщина слоя раствора превышает 20 мм, следует использовать сетку из нержавеющей стали, прикрепленную к бетону штырями из такой же стали. Необходимо принимать меры предосторожности, исключающие контакт между различными металлами. В противном случае один металл будет корродировать при контакте с другим. Слой раствора непосредственно под плитку и мозаику следует укладывать не ранее чем через 14 сут после нанесения последнего выравнивающего слоя раствора.

5. Наиболее трудной операцией в процессе производства ремонта является восстановление полного сцепления на тех участках плитки, где произошла некоторая потеря сцепления. Потеря эта не столь значительна, чтобы можно было экономически обосновать необходимость удаления плитки. В этом случае считается, что бетонное основание не имеет никаких дефектов. Участки, где частично потеряно сцепление, могут иметь значительные площади, а потеря сцепления может наблюдаться на нескольких поверхностях раздела в различных местах таких участков. Очень важно установить, на какой толщине потеряно сцепление. Обычно применяемыми при ремонте методами являются инъектирование в пустоты полимера и использование анкеров, закрепляемых в отверстии смолой. Последние напоминают анкерные болты, используемые при строительстве туннелей. Для инъектирования служит смола, характеризуемая малой вязкостью, незначительной усадкой, низким модулем упругости, способностью сцепляться с влажным бетоном и раствором, достаточной «жизнеспособностью» в сочетании с быстрым отверждением, а также свойствами, позволяющими применять ее в возможно более широких интервалах температур. Если между выравнивающими слоями окажется вода, она будет препятствовать инъектированию смолы и ее следует удалить с помощью высверленных для дренирования отверстий или сжатым воздухом под небольшим давлением. Последний нужно применять очень осторожно. Начинать инъектирование принято от низа вертикальных и наклонных поверхностей, и идти снизу вверх. Здесь следует придерживаться тех же основных принципов, что и при инъектирования трещин в бетоне (см. ранее). Автор считает, что подача смолы самотеком к точкам инъектирования более предпочтительна, чем ее пневматическая подача под небольшим давлением.

Ввиду значительных практических трудностей, связанных с тщательным заполнением всех пустот, инъектирование смолы следует дополнять механическими средствами крепленая — анкерами из нержавеющей стали или цветных металлов, запатентованными отдельными фирмами. Одна запатентованная система состоит из стеклянной трубки, наполненной смолой, которая вставляется в заранее просверленное отверстие. Затем в это отверстие ввинчивается болт из нержавеющей стали, который разбивает стекло и высвобождает смолу. В течение нескольких минут при контакте с воздухом смола отверждается и плотно закрепляет болт в отверстии. Расстояние между анкерами зависит от условий на стройплощадке, но, вероятно, оно будет в пределах 450—600 м в обоих направлениях.

6. В связи с тем что мероприятия, описанные в п. 5, почти незаметны на глаз после окончания работ, у владельца здания может возникнуть недоверие к использованному методу ремонта. Поэтому кроме инъектирования смолы можно применять более заметные на глаз методы производства работ. Ниже рассмотрен метод, предложенный автором для ремонта здания за рубежом, который дал удовлетворительные результаты. Метод заключался в использовании лент анодированного алюминия (можно .и нержавеющей стали). Ленты могут быть широкими и узкими, устанавливаться вертикально или горизонтально или в сочетании в зависимости от требуемой площади изоляции. Такие ленты очень хорошо смотрятся, особенно на темном фоне (так было в данном случае). Архитектор и заказчик согласились на их применение, так как они придавали зданию архитектурную выразительность. На внешних углах и нижних кромках выступающих балок и плит ленты изгибались в виде уголков. Ленты крепились к поверхности мозаики болтами из нержавеющей стали, заделанными в бетонное основание.

Швы в облицовках из керамических плиток и мозаики. Необходимость и причины создания швов, обеспечивающих подвижку в слое плиток, кратко рассмотрены в начале этого раздела. В связи с этим при проведении ремонтных работ по восстановлению облицовки из плиток в значительном объеме необходимо уделять очень большое внимание всем швам, обеспечивающим подвижку. Иногда такие швы вообще отсутствуют и это, безусловно, способствует разрушению облицовки. Швы рекомендуется доводить до бетонного основания. Максимальная ширина шва — 10 мм. При устройстве швов следует соблюдать правила, изложенные в главе 1 (материалы для подложки или заполнения шва и его изоляции).

Приемочные испытания. Для определения прочности сцепления между отдельными слоями некоторые архитекторы предпочитают проводить испытания на отрыв. Иногда такие испытания проводят для того, чтобы решить, какие участки, облицованные плиткой, следует удалить и какие оставить. Автору неизвестны данные, основанные на научных изысканиях или контрольных полевых испытаниях, из которых можно было бы выбрать минимальные напряжения, вызывающие потерю сцепления между отдельными слоями. Опыт показывает, что в результате таких испытаний получают большой разброс данных о покрывающем слое, который по всем практическим соображениям всегда имеет хорошее сцепление. Сцепление никогда не бывает равномерным, и участки с хорошим сцеплением служат подкрепляющими для соседних участков с более слабым сцеплением. Испытания на отрыв одного слоя от другого включают много факторов, которым на данном этапе невозможно дать количественную оценку. Автор считает нецелесообразным включение в технические условия минимальных значений напряжений, вызывающих потерю сцепления.

3.16.2. Облицовочный кирпич

Облицовочный кирпич или кирпичная облицовка, как его иногда называют, это относительно тонкий глиняный кирпич, применяемый для облицовки наружных вертикальных поверхностей железобетонных балок и кромок плит перекрытий. На практике трудно обеспечить удовлетворительное и постоянное сцепление между различными выравнивающими слоями на всю толщину, начиная от бетонного основания до облицовочного кирпича. В некоторых случаях облицовочный кирпич прикрепляют непосредственно к бетону, в других приходится предварительно наносить один или несколько слоев раствора, чтобы лицевые грани облицовочного кирпича находились в одной плоскости с поверхностью фасада.

В предыдущем разделе, посвященном наружной отделке керамическими плитками и мозаикой, было подробно рассмотрено сцепление между различными выравнивающими слоями. Вышеизложенная информация целиком относится и к данному случаю, хотя плитками, как правило, покрывают большие участки, а облицовочным кирпичом только длинные узкие полосы. По вопросам использования облицовочного кирпича опубликован ряд исчерпывающих документов. В научно-техническом отчете № 4 Ассоциации по исследованию и разработке кирпича значительное внимание уделено показателям усадки и ползучести железобетонного каркаса, но весьма мало — длительному расширению самого кирпича. Тем не менее, все рекомендации Ассоциации по креплению облицовочного кирпича, в которых учитываются наличие температурных швов в основании панели и гидроизоляции наверху, применимы в данном случае.

Совет Большого Лондона в своих бюллетенях (которые, как он особо подчеркивает, лишь предварительно выражает мнения) дает очень полезное практическое руководство а отношении материалов, применяемых для крепления облицовочного кирпича. Опыт показывает, что применение раствора и адгезивов на основе эпоксидной смолы, адгезивов на основе полиэфирной смолы и цементно-песчаного раствора, содержащего бутадиен-стирольный латекс, дает хорошие результаты. Работа и испытания, проводимые советом Большого Лондона, свидетельствуют о том, что при применении упомянутых материалов можно достигнуть хорошего сцепления между бетоном и облицовочным кирпичом, и, следовательно, постоянную опору в виде металлического кронштейна можно исключить.

Существует три метода крепления облицовочного кирпича к железобетону. Имеются, безусловно, и другие более сложные методы, но автор полагает, что чем проще метод, тем лучше.

Метод 1. Каждый кирпич прикрепляется к бетону с помощью прочного болта из нержавеющей стали или цветного металла (орудийная или фосфористая бронза). Это дорогостоящая операция, и такие особые меры предосторожности можно обосновать лишь в отдельных случаях. По верху кирпичной облицовки панели следует устроить слив, а также вертикальные и горизонтальный температурный шов, как указано ниже в пп. 2 и 3. Для слоя, на который непосредственно укладывается облицовочный кирпич, можно применять обычный раствор. Никакой специальной подготовки поверхности бетона, кроме обычной очистки и обработки щеткой, не требуется.

Метод 2. Этот метод показан на рис. 3.18. Облицовочный кирпич крепится с помощью слоя раствора непосредственно к железобетонному основанию (балке или плите перекрытия) без всяких промежуточных слоев. При условии достаточно точной отделки поверхности бетона, обеспечивающей укладку облицовочного кирпича заподлицо с наружной поверхностью здания, это, вероятно, даст наиболее удовлетворительное решение. Поверхность бетона следует обработать пескоструйным аппаратом, окалыванием вручную или с напорной струей воды так, чтобы слегка обнажить крупный заполнитель. До нанесения слоя раствора необходимо удалить всю каменную крошку и пыль. Если есть металлические крепления (нержавеющая сталь, орудийная и фосфористая бронза), можно использовать обычный раствор для каменной кладки, в который для повышения морозостойкости вводят воздухововлекающую добавку. Если проектировщик принимает решение исключить металлические крепежные детали, то в этом случае следует, по мнению автора, применять раствор на основе эпоксидной смолы или цементно-песчаный раствор с добавлением бутадиен-стирольного латекса в воду затворения. Латексную эмульсию обычно применяют в количестве 10 л на 50 кг цемента. Если латекс, как вяжущее, применяют в литом цементном растворе, то норма, как правило, 25 кг эмульсии на 50 кг цемента. Однако в любом случае следует строго выполнять указания поставщиков.

При отделке бетонной поверхности облицовочным кирпичом необходимо отметить два основных момента: устройство слива над панелью за лицевой гранью кирпича и температурного шва в основании этой панели. Температурный шов может быть такой же ширины, как и другие нормальные горизонтальные швы кирпичной кладки, т. е. 10 мм. Однако при использовании металлических креплений ширина шва уменьшается, и некоторые специалисты, в том числе и Ассоциации по исследованию и разработке кирпича, возражают против этого и предлагают для таких условий шов делать более широкий. В дополнение к горизонтальному температурному шву с каждой стороны облицованной кирпичом панели следует устроить по вертикальному температурному шву. Иногда такие панели проходят по всему фасаду протяженного в плане здания. В этом случае автор считает целесообразным устраивать промежуточные температурные швы о шагом 15 м. Однако необходимость таких промежуточных швов еще требует подтверждения. Раствор на основе эпоксидной смолы наносят отдельными слоями при общей толщине не более 5 мм ввиду того, что его когезионная способность гораздо ниже, чем у цементно-песчаного раствора. Так как хорошее механическое сцепление важно и в этом случае, поверхность бетона обрабатывают рассмотренным ранее способом. Раствор на основе эпоксидной смолы следует наносить непосредственно на бетон.

Метод 3. Согласно этому методу на бетон наносят один или несколько слоев раствора, необходимых для выравнивания поверхности кладки из облицовочного кирпича заподлицо с поверхностью фасада. Если общая толщина слоев раствора, включая выравнивание, превышает 20 мм, то рекомендуется устанавливать сетку из нержавеющей стали (рис. 3.19). Раствор следует наносить в соответствии с Британским стандартом BS 5262 «Наружная отделка штукатуркой» В растворе рекомендуется использовать эмульсию на основе бутадиен-стирольного каучука.