Алехин С.В. Президент «Фасадного Союза».
Тарельчатые дюбели предназначены для механического крепления теплоизоляционных строительных материалов и изделий к строительным основаниям зданий и сооружений различного назначения и применяются в первую очередь в фасадных системах – в системах фасадных теплоизоляционных композиционных (СФТК) и навесных фасадных системах (НФС), пригодность которых подтверждена в установленном порядке Техническим свидетельством, предусматривающим возможность применения тарельчатых дюбелей.
Полная версия статьи из журнала-справочника "Крепёж, клеи, инструмент и ...". Скачать в формате pdf.
Тарельчатые дюбели предназначены для механического крепления теплоизоляционных строительных материалов и изделий к строительным основаниям зданий и сооружений различного назначения и применяются в первую очередь в фасадных системах – в системах фасадных теплоизоляционных композиционных (СФТК) и навесных фасадных системах (НФС), пригодность которых подтверждена в установленном порядке Техническим свидетельством, предусматривающим возможность применения тарельчатых дюбелей.
Тарельчатые дюбели также применяются для крепления теплоизоляционных материалов и изделий на внутренних поверхностях ограждающих конструкций и для крепления теплоизоляционных материалов в конструкциях с повышенными требованиями по пожарной безопасности.
Если кратко сформулировать область применения – это крепление практически любых теплоизоляционных материалов к фактически любым основаниям. При этом должны соблюдаться требования, при обеспечении которых узел крепления будет обеспечен всеми необходимыми параметрами с точки зрения безопасности и надёжности, а также долговечности. В данной статье мы обсудим ряд требований от которых зависит в первую очередь теплотехническая неоднородность строительных конструкций.
Тарельчатые дюбели являются крепежными изделиями механического действия и устанавливаются в качестве крепежной конструкции в просверленное отверстие, в котором фиксируются при забивании или закручивании распорного элемента, или забивании самого дюбеля (дюбели без распорного элемента) за счет сил трения, возникающих в распорной зоне дюбеля после его установки в проектное положение.
Тарельчатые дюбели относятся к продукции, требования к которой полностью или частично отсутствуют в действующих нормативных документах, поэтому, в соответствии с постановлением Правительства Российской Федерации от 27 декабря 1997 г. № 1636 (в редакции постановления Правительства от 15 февраля 2017 г. №191) «О правилах пригодности новых материалов, изделий, конструкций и технологий для применения в строительстве» пригодность такой продукции для применения в строительстве на территории Российской Федерации подлежит подтверждению техническим свидетельством Минстроя России.
Мы внимательно следим за нормативной документацией и для того, чтобы автора не упрекнули в незнании ситуации упомянем, что в настоящее время в действие вошли два стандарта, которые определяют правила проведения испытаний (ГОСТ Р 58360-2019 Анкеры тарельчатые для крепления теплоизоляционного слоя в фасадных теплоизоляционных композиционных системах с наружными штукатурными слоями. Методы испытаний), а также стандарт на общие технические условия (ГОСТ Р 58359-2019 Анкеры тарельчатые для крепления теплоизоляционного слоя в фасадных теплоизоляционных композиционных системах с наружными штукатурными слоями. Технические условия).
Напомню, что данные стандарты, как и большинство других имеют статус добровольных и не обязывают производителей к каким-либо действиям. Тем более вносить изменения в производимую продукцию для соответствия показателям, отраженным в данных стандартах если продукция имеет стабильные показатели и применяется в фасадных системах на основании Технического свидетельства.
Но рынок диктует свои требования и 28 февраля 2019 года (а утверждение стандартов произошло 1 марта), в одном отдельном городе «дождей» на многих строительных площадках прозвучало «предупреждение об отмене технического свидетельства» и необходимости предоставить сертификат соответствия на тарельчатые анкеры (так эти изделия называются в указанных стандартах). Требование звучало угрожающе и речь шла о фактическом запрете применения продукции и возможном демонтаже, если сертификат не будет предоставлен.
И подчиняясь требованиям, а скорее хорошо организованному беспределу, большинство производителей тарельчатых дюбелей вынужденно приобрели за очень короткий период времени (один производитель справился буквально за несколько часов) бумажки под названием «сертификат соответствия». Надеюсь специалисты и обычные потребители понимают, что такая «процедура сертификации», с покупкой «за недорого» сертификатов за несколько часов, без проведения необходимых исследований и испытаний полностью дискредитирует как продукцию, так и саму систему.
Сейчас таким образом организованные системы добровольной сертификации напоминают гидру. Когда один орган закрывается, открываются несколько новых. Процесс настолько отлажен, что прикупить бумажку можно буквально за час, не вставая с кресла. По моей просьбе несколько компаний купили сертификаты. Стоимость колеблется от 15 тысяч рублей и выше. Главное платить деньги. Сотрудники моей компании умудрились получить на руки договор выжав из «специалистов» органа по сертификации всю необходимую информацию. И им согласились «выдать» сертификат непосредственно сразу после оплаты денег. Все это происходило в то время, пока я двигался из офиса на совещание в ФАУ ФЦС по вопросам «отмены» Технического свидетельства и «плавного» перехода на добровольную сертификацию. Приносит ли дополнительное качество и гарантирует ли такая система надежность и безопасность? Про долговечность я просто молчу. На любой «гвоздь» можно получить такую бумагу, и продавать их как «лучшие изделия для крепления» всех без ограничений теплоизоляционных материалов и не только, во всех без ограничений основаниях. Беда.
Вернемся к Техническим свидетельствам и требованиям при подтверждении пригодности тарельчатых дюбелей. Наличие технического свидетельства Минстроя России на тарельчатые дюбели является достаточным условием их применения в фасадных системах на зданиях и сооружениях различного назначения. А наличие «сертификатов соответствия» купленных по принципу, описанному выше позволяют значительно более жестко формулировать текущую ситуацию: институт технических свидетельств с подтверждением пригодности является необходимым инструментом, который позволяет говорить о том, что изделия или конструкции, которые прошли оценку по методам и требованиям ФАУ ФЦС являются безопасными и надежными изделиями.
И напомним, что наличие стандартов организаций или технических условий на продукцию не исключает необходимости подтверждения пригодности указанной продукции в строительстве с выдачей технического свидетельства Минстроя России на основании оценки результатов проведенных исследований и испытаний, подтверждающих возможность безопасного, надежного и долговечного применения тарельчатых дюбелей.
В основном, все тарельчатые дюбели, которые производятся на территории России или поставляются к нам из-за рубежа имеют характерные однотипные отличительные признаки. По состоянию на 2019 год на территории Российской Федерации не применяется продукция, производство которой усложнено различными технологическими требованиями, сложными нюансами, и стоимость которой невостребованно высока. Такая ситуация складывается из-за необходимости снижения стоимости строительства объектов, а также по причине отсутствия квалифицированных кадров и технического персонала, которые необходимы для реализации сложных технологических регламентов по установке инновационной продукции, а также общего понимания необходимости применения технологически новой и современной продукции.
Тарельчатые дюбели состоят из тарельчатого элемента, представляющего собой гильзу, имеющую рядовую и распорную зоны, соединенную с держателем, и распорного элемента (при наличии), имеющего головку и гвоздеобразное окончание. Распорные элементы тарельчатых дюбелей выпускаются с термоизолирующей головкой или без нее, а также с заглушками.
В настоящее время тарельчатые элементы дюбелей выпускаются из морозостойкого ударостойкого блок-сополимера полипропилена (PP), полиэтилена низкого давления (PE), или из углеродистой оцинкованной стали. Крайне редко применяется полиамид для изготовления тарельчатых элементов дюбелей. Распорные элементы, выполняются забивными или закручиваемыми, и в зависимости от назначения дюбелей изготавливаются из полиамида, армированного стекловолокном (PA), либо из углеродистой стали (УС) с гальваническим цинковым покрытием с термоголовкой или без нее. Ряд производителей выпускают тарельчатые дюбели с распорными элементами из стеклопластиковой композитной арматуры.
Термоизолирующие головки в основном выполняются из полиамида, армированного стекловолокном (PA). Термоизолирующие заглушки в основном выполняются из ударостойкого блок-сополимера полипропилена или полиамида. Сейчас все производители выпускающие тарельчатые дюбели с заглушками выпускают их интегрированными в шляпку тарельчатого элемента, таким образом, чтобы она не поставлялась отдельно, не терялась и позволяла выполнять ее основную функцию – герметичное закрытие распорного элемента.
Назначение тарельчатых дюбелей для применения в конструкциях фасадных систем (СФТК и НФС) с учетом требований по энергетической эффективности зданий и сооружений, теплотехнической неоднородности ограждающих конструкций, влияния на конструктив системы в целом, включая действующие на них нагрузки, зависит от следующих факторов:
- материала распорного элемента;
- диаметра распорного элемента из сталей;
- наличия или отсутствия термоголовки, или заглушки на распорном элементе из стали;
- высоты термоголовки (учитывая расположение стального распорного элемента в теле термоголовки);
- наличия герметичной воздушной камеры;
- расположения тарельчатого элемента дюбеля в толще теплоизоляционного материала и возможности его закрытия теплоизоляционной заглушкой.
Таблица. Области применения тарельчатых дюбелей.
Попробуем разобраться в нюансах предлагаемых решений тарельчатых дюбелей, их необходимости и влиянии на те или иные факторы.
Материал распорного элемента тарельчатого дюбеля влияет на теплотехническую неоднородность узла крепления, а толщина распорного элемента на значения по несущей способности, получаемые при испытаниях на срез и на вырыв, а также на коррозионную стойкость и пожарную безопасность.
Как уже говорилось выше, в настоящий момент распорные элементы тарельчатых дюбелей производятся из углеродистых сталей с оцинкованным покрытием и таким решениям необходимо обеспечить коррозионную стойкость узла крепления. Если оставлять открытым распорный элемент из оцинкованной стали в воздушном зазоре НФС или, что еще хуже использовать такие дюбели в СТФК (рисунки [3], [4], [5]), то результатом будет разрушение армированного и декоративных слоев в СТФК, недостаточная коррозионная стойкость в НФС и снижение теплотехнической однородности во всех системах. Поэтому необходимо изолировать распорные элементы из углеродистых сталей при помощи термоизолирующих головок или заглушек.
Применение заглушек в настоящий момент неоднозначно. Данное решение было предложено около десяти лет назад, как попытка вывести из обращения дюбели с распорными элементами без каких-либо изолирующих материалов и термозаглушек. Но, как показывает практика, применение заглушек непосредственно на строительных площадках упирается в отсутствие культуры строительства. Заглушки или не закрывают совсем, или закрывают очень плохо, на установленные в перекошенном состоянии тарельчатые дюбели, когда заглушки не выполняют свои функции. В свою очередь большое количество предлагаемых решений не имеет достаточной герметизации и не выполняет заявленную функцию.
При этом необходимо четко понимать, что расположение заглушки относительно распорного элемента, а также герметичность воздушной камеры, расположенной непосредственно под термоизолирующей заглушкой является принципиальным фактором, от которого зависит работоспособность дюбеля. Решения на рисунках [6] и [7], [8] являются принципиально разными по изолирующей способности и позволяют четко определять область применения таких изделий в фасадных системах. Отличие данных решений в расположении распорного элемента относительно заглушки, наличие [7] и [8] герметичной воздушной камеры, и отсутствие непосредственного контакта металла с заглушкой, а как следствие и с армированным слоем СФТК.
В настоящий момент изделия с забивными распорными элементами из углеродистых оцинкованных сталей и заглушками, расположенными в непосредственной близости от металла распорного элемента, применяются и в НФС, и в СФТК. Это продиктовано непониманием проблем, к которым приведут такие решения и экономностью, а вернее сказать осознанным удешевлением при строительстве фасадных систем. Данную ситуацию необходимо менять и применять тарельчатые дюбели соответствующие по областям применения конкретным системам теплоизоляции.
Герметичность воздушной камеры имеет принципиальное значение. При проведении исследований, подтверждающих безопасные условия применения тарельчатых дюбелей по методике ФАУ ФЦС все дюбели в различных предложенных решениях, проходят такие испытания. Многие дюбели в первоначально предложенных решениях «текут». Это один из инструментов, который позволяет найти ошибки и недочеты на стадии производства и позволяет внести необходимые изменения в конструктив, с целью улучшения продукции и уменьшения теплотехнической неоднородности дюбелей и соответственно рассматриваемых конструкций в целом.
Распорные элементы из стеклонаполненого полиамида [1] отлично себя ведут с точки зрения коррозионной стойкости, но являются проблемными при оценке пожарной опасности, и несущей способности. Рекомендовать такие изделия можно для применения в фасадных системах с теплоизоляционным слоем из пенополистирола и ограничениями по высоте, и, конечно, с учетом расчета несущей способности. Соответственно, в навесных фасадных системах применение таких дюбелей ограничено первым слоем теплоизоляции при двуслойном утеплении в НФС. У распорных элементов [2] из стеклопластиковой композитной арматуры отсутствуют проблемы коррозии, есть достаточная несущая способность и по результатам огневых испытаний такие дюбели ведут себя хорошо. При этом изделия из стеклопластиковой композитной арматуры выполняемые без термоголовок не стойки к ударам и «распушаются» при установке распорного элемента, что приводит к непроектной установке тарельчатых дюбелей и снижению несущей способности.
Высота термоизолирующей головки не единственный фактор, влияющий на теплопотери дюбелей. Обратим внимание, что в данном анализе на рисунках [9] и [10] приведены условные значения высоты расположения распорных элементов из сталей относительно термоизолирующей головки. Фактические значения необходимо определять по результатам исследований, которые позволят определить закономерность при всех соответствующих факторах относительно конкретных изделий. Максимальное значение высоты термоизолирующей головки сегодня продиктовано стоимость материала, из которого она выполняется.
Существуют решения тарельчатых дюбелей, в которых термоизолирующие головки заменены вставками из теплоизоляционных, но непрочных материалов. Например, предлагаются решения, когда термоизолирующие головки пытаются заменить на монтажную пену или вставки из пенополистирола. При таких решениях необходимо осознанно определять все факторы риска, тем более при оценке пожарной опасности фасадных систем.
Следующим фактором, который необходимо оценивать – это толщина распорного элемента. И тут возникает абсолютно понятная закономерность – чем больше диаметр распорного элемента дюбеля, тем выше потери, и выше несущая способность. Но, постоянно увеличивающаяся стоимость стали требует от производителя в «гонке за снижением стоимости» стремиться к уменьшению стоимости самих изделий, что приводит к уменьшению диаметров распорных элементов, а соответственно снижению теплопотерь и, как следствие, снижению несущей способности. Оценивать с точки зрения теплопотерь теплоизолирующие головки по признаку материала, из которого они производятся бессмысленно. Необходимо исследовать узел дюбеля в сборе, в непосредственном контакте с теплоизоляционным материалом с учетом его реальных характеристик.
И здесь возникает значительная масса вариаций, которые необходимо учитывать при назначении дюбелям значений точечных теплопотерь. Влияние будут оказывать и характеристики теплоизоляционного материала, и герметичность воздушной камеры, и расположение стального распорного элемента, и высота термоизолирующей головки или заглушки, и другие факторы. В настоящий момент, таких полномасштабных исследований не проводилось.
Применение тарельчатых дюбелей из оцинкованных сталей без распорного элемента [11] продиктовано повышенными требованиями по пожарной безопасности. Основная область применения - это стоянки торговых комплектов с открытыми первыми этажами, когда необходимо выбирать что приносить в жертву. В данном случае безопаснее пожертвовать теплопроводностью конструкции в целом, но применять решения, относящиеся к негорючим строительным материалам для обеспечения огнезащиты. Конечно, необходимо оценивать возможности применения таких дюбелей и с точки зрения коррозионной стойкости, и применять защитные лакокрасочные материалы, которые не повлияют на огнезащитные свойства конструкции, но позволят обеспечить необходимую коррозионную стойкость.
Изделия без распорного элемента, полностью выполненные из полимерных материалов, с распорной зоной типа «ершик» [12], с низкой теплопроводность и низкой несущей способностью, продиктованной конструктивом распорного элемента, пришли к нам из европейских развитых стран. Там, такие изделия применяются в основном для крепления теплоизоляционных материалов в подземных частях зданий, как временное решение, когда после засыпки и балластировки котлована они становятся не нужны и не влияют на несущую способность.
Условно «кровельные» дюбели [13] и [14], которые «сползли» на фасадные конструкции с кровель и стали тарельчатыми, так же имею ограничения по областям применения. В предлагаемых решениях [13] толщина защитного покрытия на распорных элементах из углеродистых сталей декларируется более 45 мкм, что вполне вероятно и достаточно с точки зрения коррозионной стойкости (необходимо подтверждать исследованиями), тем более что воздушную камеру можно закрыть заглушкой [14] и выполнить достаточно герметичной, но необходимо обращать внимание у таких изделий не столько на значения, получаемые на вырыв по результатам испытаний, сколько на срез.
Глубоко утопленный распорный элемент таких дюбелей приводит к тому, что возможны повреждения тарельчатого элемента при воздействии высоких температур, например, при пожаре. В свою очередь распорный элемент таких изделий выполняется забивным и устанавливается методом «пристрелки» непосредственно в материал основания, что приведет к разрушениям отдельных видов защитного антикоррозионного покрытия на распорном элементе в момент установки. Использование данных решений требует дополнительных обязательных исследований и подтверждений возможности применения в конкретных областях.
Решения с утопленными тарельчатыми дюбелями относительно поверхности теплоизоляционного материала [15], [16], [17], со вставками из аналогичного материала сверху, получили широкое распространение в Европе. Возможность дополнительно утопить в процессе производства работ при применении специальных инструментов тарельчатый дюбель – хорошее решение для снижения теплопотерь. Но у нас такие дюбели фактически не используются, так как отсутствуют квалифицированные кадры непосредственно на строительных площадках. Так же необходимо обратить внимание, что данные решения удобны и безопасны при применении систем с последующим армированием, как например, в СФТК, и не применимы в навесных фасадных системах, так как вставке из теплоизоляционного материала не на чем держаться.
Все предлагаемые на отечественном рынке тарельчатых дюбелей решения, о которых шла речь в данном материале, с учетом требований и определенных областей применения в фасадных системах и конструкциях, сведены в таблицу и проиллюстрированы поясняющими рисунками с изотермами, которые дают представление о потерях на каждом конкретном изделии с учетом описанных выше факторов. Изотермы построены по принципу – одинаковые характеристики материала основания, одинаковые температуры воздуха внутри и снаружи, средние обобщенные характеристики материала тарельчатого элемента и усредненные значения по распорным элементам.
В приведенной таблице сгруппированы решения, которые позволяют определить область применения тарельчатых дюбелей, их место в фасадных системах, а также дать производителям и потребителям, в первую очередь разработчикам навесных фасадных систем и систем со штукатурными слоями, общие решения для понимания применения тарельчатых дюбелей и влияния теплопотерь на неоднородность конструкций.
Спасибо за помощь в подготовке материала
Горбунову Игорю «Центр фасадных систем»
Рыбакову Михаилу «Альтернатива»
Кострову Андрею «ПК Инженер»