Каждый вентилируемый фасад состоит из нескольких функциональных компонентов-слоев: облицовка, воздушный зазор, подконструкция, утеплитель, основа (несущая стена). Крепежные изделия соединяют все компоненты фасада в единое целое. Их способность сопротивляться нагрузкам, механическим и климатическим, обеспечивает эффективность и долговечность работы фасада как единой конструкции.
Материалы крепежных изделий
Технические требования к крепежным изделиям являются важной частью общих исходных требований к конструкции навесного вентилируемого фасада. При проектировании фасада необходимо обеспечить, чтобы материалы всех крепежных изделий соответствовали заданному сроку его службы в конкретных условиях эксплуатации, в том числе, с учетом климатических условий и степени химического загрязнения окружающей атмосферы.
Ниже представлен обзор основных принципов и практики применения крепежных изделий в навесных вентилируемых фасадах в Великобритании. Он основан на руководящих материалах британской отраслевой ассоциации производителей навесных вентилируемых фасадов — MCRMA [1], а также данных производителя крепежа для навесных фасадов, британской фирмы EJOT [2].
В Великобритании крепежные изделия для навесных вентилируемых фасадов изготавливают из:
- коррозионностойких («нержавеющих») сталей
- алюминиевых сплавов
- пластмасса
Крепежные изделия, которые обеспечивают конструкционную прочность и долговечность фасада изготавливают из аустенитных коррозионностойких (нержавеющих) сталей, таких как марки 304 (А2) и 316 (А4). К ним относятся анкеры для крепления кронштейнов, самонарезающие винты для монтажа подконструкции, вытяжные заклепки, а также, частично, тарельчатые дюбели для крепления утеплителя.
Алюминиевые крепежные изделия — это обычно вытяжные заклепки. Для материала корпуса заклепки применяют алюминиево-магниевый сплав (серии 5ххх), а для сердечника — стали 304 или 316. Ширина головки (борта, фланца) заклепки может достигать 16 мм. Алюминиевые заклепки применяют, главным образом, для крепления элементов облицовки к подконструкции.
Полиамид, полиэтилен и другие пластмассы применяются в вентилируемых фасадах, как для крепления утеплителя, так и в виде пластмассовых дюбелей в составе анкерных креплений для установки кронштейнов.
Коррозионностойкие стали
Ржавеют ли нержавеющие стали?
Коррозионностойкие стали подразделяют на три основных группы:
- ферритные;
- мартенситные;
- аустенитные.
Нередко все коррозионностойкие стали называют «нержавеющими». Однако коррозионностойких сталей в мире насчитывается более 200. Все ли они по-настоящему нержавеющие?
Сталь становится «нержавеющей» при легировании хромом в количестве не менее 11-12 %. Содержание хрома до 17 % обеспечивает стойкость к коррозии только в сухих и нормальных условиях, свыше 17 % — уже в более агрессивных средах. Добавки никеля делают сталь более стойкой к кислотам. Дополнительное легирование молибденом еще более увеличивает стойкость к коррозии.
В отечественных стандартах основным термином является «коррозионностойкая сталь». Выражение «нержавеющая сталь» применяется только для пояснений. Вместе с тем, когда более короткое выражение «нержавеющие стали» не вносит путаницы, то его часто применяют для обозначения только аустенитных коррозионностойких сталей, таких как стали 304, 321 и 316.
Ферритные коррозионностойкие стали
- Содержат не менее 12 % хрома. Пример — сталь 12Х13 (аналог — ANSI 410)
- Более низкая пластичность, чем у аустенитных сталей
- Не подвергаются термическому упрочнению
- Склонны к охрупчиванию
Мартенситные коррозионностойкие стали
- Содержат не менее 11 % хрома. Пример — сталь 20Х13 (аналог — ANSI 420)
- Относительно низкая коррозионная стойкость
- Склонны к коррозии под напряжением
- Термически упрочняемые
- Довольно высокая теплопроводность (как у углеродистой стали)
- Магнитные
Аустенитные коррозионностойкие стали
- Содержат не менее 17 % хрома
- Содержат не менее 8 % никеля
- Могут содержать молибден для повышенной коррозионной стойкости
- Термически неупрочняемые
- Немагнитные
- Пониженная теплопроводность (на 25 % ниже, чем у мартенситных и углеродистых сталей)
- Самые известные марки: ANSI 304 и ANSI 316 (классы А2 и А4). Аналоги — стали 08Х18Н10 и 08Х17Н13М2
- Очень высокая коррозионная стойкость
Только аустенитные стали
Ни ферритные, ни мартенситные стали не применяются как материал крепежных изделий для навесных вентилируемых фасадов. В качестве высокопрочного крепежа в ответственных несущих компонентах навесных вентилируемых фасадов с длительным сроком службы применяют только крепеж из аустенитных сталей, обычно это стали 304, 321 или 316.
При задании технических требований к крепежным изделиям мало указания на то, что сталь должна быть коррозионостойкой. Необходимо указать конкретную марку или класс: например, 304 или 316, А2 или А4, 08Х18Н10 или 08Х17Н13М2.
Где и какой крепеж
Все крепежные изделия навесного вентилируемого фасада подразделяются на четыре основных области применения.
- установка кронштейнов к основе (несущей стене);
- монтаж подконструкции (несущего каркаса);
- крепление утеплителя;
- крепление элементов облицовки.
Крепление кронштейнов
Выбор типа крепежа для крепления кронштейнов к основе (несущей стене), конечно, зависит от ее механических характеристик. Это может быть кладка, кирпичная или каменная, различные по классу прочности виды бетона, стальной каркас, композитные плиты и другие материалы.
Крепление к бетону и кладке
Для установки кронштейна на плотные полнотелые материалы (кирпич, бетон, природный камень) типичным является комплект анкерного крепежа, который включает винт из стали 304 или 316. В более сложных случаях, например, для пустотелого кирпича или газобетона, применяются другие типы анкерных креплений, такие как анкерные болты с распорной втулкой и химические (клеевые) анкеры, а также самонарезающие винты.
Крепление к стальным конструкциям
Для крепления кронштейнов к стальным конструкциям чаще всего применяют самосверлящие винты. Самосверлящие винты — это обычно биметаллические винты, которые состоят из собственно винта (нержавеющие стали) и сверлящего наконечника (углеродистая сталь). Для более толстой стали применяют самонарезающие винты.
Монтаж подконструкции
Подавляющее большинство подконструкций навесных вентилированных фасадов в Великобритании являются алюминиевыми. Применяют различный алюминий — от марки алюминия 1050 до среднепрочного алюминиевого сплава 6063 в состоянии Т6.
Для крепления элементов алюминиевых подконструкций обычно применяются самосверлящие винты из аустенитных сталей 304 (А2) или 316 (А4). Форма головки винта может быть различной, от шестигранника с фланцем до плоской головки, в зависимости от особенностей фасадной системы.
Крепление утеплителя
Обычно считается, что крепление теплоизоляционных плит не является несущим. Однако утеплитель подвергается ветровым нагрузкам в ходе строительства фасада, а также воздействию потока воздуха в воздушном зазоре. Кроме того, к нему предъявляются прочностные требования и с точки зрения пожарной безопасности.
Так, британские нормы требуют, чтобы наряду с пластмассовыми тарельчатыми дюбелями, на каждом квадратном метре был хотя бы один металлический тарельчатый дюбель. Обычно на теплоизоляционную плиту с размерами 1200×2400 мм приходится минимум 9 дюбелей — по 3 пластиковых вдоль каждой длинной стороны и 3 металлических посередине. Дюбели должны располагаться не ближе 50 мм и не дальше 150 мм от краев и углов.
Минимальная ширина тарелки дюбеля зависит от типа теплоизоляционного материала: она составляет 25-40 мм для более жесткого утеплителя, например, пенополиуретана, тогда как для более мягкой минеральной ваты может потребоваться ширина тарелки 70-90 мм.
Крепление облицовки
Фасадные системы применяют большое количество различных видов облицовки. Многие фасадные системы имеют свои крепежные приспособления для крепления элементов облицовки, например, в виде крючков, скоб или специальных профилей. Однако немало систем применяют для установки панелей облицовки механическое крепление с помощью вытяжных (слепых) заклепок, а также самосверлящих или самонарезающих винтов (саморезов) (рисунок 7). Корпус заклепки обычно изготавливают из алюминиево-магниевых сплавов, сердечник заклепки и саморезы — стали 304 или 316.
