Building Science Corporation (Polski)

EIFS i Sztukateria

systemy izolacji i wykończenia zewnętrznego (EIFS) to stosunkowo nowy system okładzin, który łączy wykończenie z warstwą izolacji zewnętrznej. Wykończenie składa się z polimerowego (organicznego) kruszywa i cementu wzmocnionego siatką szklaną. Sztukateria jest okładziną wykonaną z cementu nieorganicznego (cementu portlandzkiego i/lub wapna) spajanego piaskiem lub ziemią używaną od tysięcy lat. Chociaż te dwa okładziny mogą wyglądać tak samo, działają one zupełnie inaczej.,

problemy

EIFS stały się bardzo popularne w latach 80.i doświadczyły znacznej liczby poważnych awarii, prawie wszystkich związanych z penetracją deszczu. Wczesne EIFS stosowały podejście face-sealed (zdefiniowane później). Uszczelnione powierzchniowo systemy izolacji i wykończenia (EIFS) są z natury wadliwe i nie nadają się do stosowania jako system okładzin zewnętrznych, w których elementy wrażliwe na wilgoć są używane bez zapewnienia drenażu lub w miejscach i zespołach bez odpowiedniego suszenia. Większość EIFS z przeszłości były uszczelnione systemy, które z definicji nie było przewidziane do drenażu., Typowy system zawiera również materiały wrażliwe na wilgoć. W szczególności stosuje się następujące elementy wrażliwe na wilgoć: zewnętrzną płytę gipsową, płytę o wiórach zorientowanych (OSB) lub poszycie ze sklejki, metalowe lub drewniane kołki, izolację wnęki z włókna szklanego i wewnętrzne poszycie z płyty gipsowej (Rysunek 2).
osuszone EIF znacznie różnią się od systemów uszczelnionych czołowo tym, że z definicji mają przepis dotyczący drenażu (rys. 3). W przeciwieństwie do face-sealed perfect barrier systems, takie systemy mogą być z powodzeniem stosowane jako zewnętrzny system okładzin w zasadniczo wszystkich klimatach i ekspozycjach., DRENOWALNE EIF nie podlegają takim samym ograniczeniom stosowania, jak systemy uszczelnione twarzą lub systemy barierowe. W rzeczywistości drenowalne EIF są jednymi z najbardziej wytrzymałych i zaawansowanych dostępnych zespołów kontroli wilgotności.,

rysunek 2: uszczelniony montaż EIFS

wpływ klimatu

klimat zewnętrzny i wewnętrzny w wielu regionach Ameryki Północnej zapewnia ograniczony potencjał suszenia ze względu na wysoką wilgotność względną przez cały rok., Jest to szczególnie problem w klimacie gorącym i wilgotnym mieszanym. Ten ograniczony potencjał suszenia zapewnia niewystarczające suszenie dla EIFS, w których składniki wrażliwe na wilgoć są używane bez zapewnienia drenażu. Suszenie wewnętrzne jest zasadniczo eliminowane przez instalację wewnętrznych barier parowych lub nieprzepuszczalnych wykończeń wnętrz, takich jak wykładziny winylowe.

szkoda wilgoci jest w istocie kwestią stawki. Gdy szybkość zwilżania jest większa niż szybkość suszenia, następuje akumulacja., Gdy ilość nagromadzonej wilgoci przekracza bezpieczną lub tolerowaną zdolność magazynowania wilgoci materiału, następuje pogorszenie. Typowe uszkodzenia zawilgocenia w montażu EIFS to pogorszenie spowodowane pleśnią, grzybami rozkładu drewna i korozją prowadzącą do rozkładu, utraty wytrzymałości i odbarwień. Głównymi elementami, których dotyczy, są wewnętrzne i zewnętrzne poszycie gipsowe, metalowe lub drewniane kołki i izolacja wnęki z włókna szklanego. Mniej dotknięte są laminaty EIFS i uszczelniacze.,

szybkość zwilżania zespołu budowlanego jest funkcją ekspozycji, projektowania, budowy i eksploatacji / konserwacji. Szybkość suszenia budynku jest funkcją o tych samych parametrach.

głównym mechanizmem zwilżania dla zespołów EIFS jest deszcz. Podobnie jak wszystkie systemy okładzinowe, EIF są wrażliwe na częstotliwość i nasilenie deszczu. Ilość opadów osadzonych na powierzchni określa rodzaj podejścia niezbędnego do kontrolowania deszczu. Rysunek 4 to mapa rocznych opadów dla Ameryki Północnej., Ta mapa określa cztery obszary ekspozycji na deszcz na podstawie rocznych opadów na poziomej powierzchni: ekstremalne, wysokie, umiarkowane i niskie. Deszcz, który musi być kontrolowany przez ściany, to deszcz na pionowej powierzchni. Ilość deszczu faktycznie osadzającego się na ścianie może się znacznie różnić (dziesięciokrotnie) w danej strefie klimatycznej w zależności od wysokości, ekspozycji, nawisów i szczegółów powierzchni. Krótko mówiąc, klimat i architektura określa ilość ekspozycji na deszcz. Dla wszystkich z wyjątkiem najniższych ekspozycji (np.,, ściany jednopiętrowego budynku z okapem wokół ganku).

Fotografia 1: detale architektoniczne, takie jak zwisy, balkony i połączenia balustrad przyczyniają się do ilości deszczu osadzającego się na ścianie lub na jej powierzchni.

Rysunek 4: Mapa opadów w Ameryce Północnej

strategie kontroli deszczu

trzy szerokie typy strategii kontroli deszczu są dostępne dla obudów budynków (patrz również BSD-013: Kontrola deszczu w budynkach).,

• woda zarządzana:
  • magazynowanie lub zbiornik
  • osuszone
• doskonała bariera

podejście do zbiornika lub przechowywania jest tradycyjnie stosowane w ciężkich, masywnych, solidnych zespołach materiałów wrażliwych na wodę, takich jak kamień, cegła, mur i konstrukcje betonowe. Podejście osuszone jest tradycyjnie stosowane w lekkich, pustych, wrażliwych na wodę konstrukcjach, takich jak drewniana rama, ściana osłonowa i stalowe konstrukcje ramowe. Idealne podejście do barier zostało zastosowane do fabrycznych jednostek, ścian osłonowych i niektórych EIF.,

podejście do przechowywania zakłada, że część wody deszczowej przejdzie przez system okładzin do zespołu ściennego. Ogólnie rzecz biorąc, ta woda deszczowa jest przechowywana w masie zespołu ściany, aż do wyschnięcia przez dyfuzję, kapilarność i przepływ powietrza następuje na zewnątrz lub do wnętrza. Podejście barierowe opiera się na materiałach odpornych na wodę, znacznej pojemności zbiornika lub magazynu oraz równowadze potencjałów zwilżania z potencjałami suszenia. Historycznie rzecz biorąc jest to najstarsza technologia używana do kontroli deszczu.,

podejście osuszone zakłada również, że część wody deszczowej przejdzie przez okładzinę lub lico zespołu ściennego. Jednak większość tej wody deszczowej jest odprowadzana z powrotem na zewnątrz. Płaszczyzna drenażu jest zainstalowana za okładziną zewnętrzną, aby ułatwić ten drenaż. Ta płaszczyzna drenażu wymaga przestrzeni drenażowej( szczelina powietrzna), pęknięć i otworów płaczliwych do działania. Przestrzeń drenażowa, która może być tak mała, jak przestrzeń między dwoma arkuszami papieru budowlanego, umożliwia odprowadzanie wody deszczowej między płaszczyzną drenażu a okładziną zewnętrzną., Flashing zbiera odprowadzającą wodę i kieruje ją przez otwory płaczliwe Na Zewnątrz. Niewielka ilość wody deszczowej, która nie spływa na zewnątrz, wysycha przez dyfuzję, kapilarność i przepływ powietrza na zewnątrz lub do wnętrza, jak w podejściu do przechowywania.

idealne podejście barierowe zakłada, że pojedyncza warstwa będzie kontrolować przenikanie deszczu. Jeśli ta warstwa jest najbardziej zewnętrzną warstwą, podejście jest często oznaczone jako ” face-sealed.”Jeśli bariera jest umieszczona w zespole, nazywa się ją” ukrytą barierą.,”

Sztukateria tradycyjna

sztukateria tradycyjna z powodzeniem wykorzystuje metody gospodarowania wodą, zarówno magazynową, jak i odwadniającą. Tradycyjna sztukateria wykonana na zewnątrz za pomocą stiuku na bazie cementu portlandzkiego jest klasycznym i udanym przykładem podejścia do magazynowania deszczu. Paroprzepuszczalna farba jest często stosowana na tynku, aby zmniejszyć absorpcję wody deszczowej, jednocześnie umożliwiając suszenie na zewnątrz. Wykończenia wnętrz są zazwyczaj paroprzepuszczalne i trzymane z dala od wewnętrznej powierzchni muru, aby promować suszenie do wnętrza., Woda deszczowa, która przedostaje się przez ścianę sztukaterii, jest nieszkodliwie przechowywana w murze, dopóki nie wyschnie do wnętrza lub na zewnątrz.

tradycyjna sztukateria z zastosowaniem metody osuszania (ryc. 5) jest wspólna dla drewnianych ram lub stalowych ścian stropowych pokrytych sklejką lub płytą gipsowo-kartonową. Dwie warstwy papieru budowlanego i metalowej tokarki są zainstalowane gontem nad poszyciem zewnętrznym. Stiuk na bazie cementu portlandzkiego jest następnie renderowany na metalowych listwach i papierach budowlanych. Papiery budowlane absorbują wodę, puchną i marszczą się., Po nałożeniu, papier budowlany suszy, kurczy się, a sztukateria wytworzy z papieru budowlanego odcięcia tworząc przestrzeń odwadniającą. Przestrzeń drenażowa jest połączona z wylewkami płaczliwymi lub obróbkami blacharskimi w celu uzupełnienia systemu. Woda, która dostaje się przez twarz sztukaterii, jest odprowadzana z powrotem na zewnątrz przez płaszczyznę odwadniającą i system płaczu lub migania.

tradycyjne systemy sztukaterii rozpoznają oczywiste – pęknięcia sztukaterii. Ponadto, ponieważ tradycyjne pęknięcia sztukaterii, tradycyjne systemy sztukaterii przeciekają. Ponieważ tradycyjne systemy sztukaterii przeciekają, należy rozwiązać problem przeciekającej wody deszczowej., Odbywa się to albo poprzez konstruowanie zespołów z materiałów wodoodpornych, takich jak mur i polegających na wysokim potencjale suszenia lub za pomocą gospodarki wodnej – płaszczyzn odwadniających, pomieszczeń odwadniających i systemów flashowania.

Rysunek 5: tradycyjny montaż sztukaterii bez odprowadzania wody

wiele innych tradycyjnych systemów okładzin również rozpoznaje oczywisty wyciek systemów okładzin., Nieszczelności Cegły, nieszczelności bocznicy drewnianej, nieszczelności bocznicy winylowej, nieszczelności kamienia, nieszczelności granitu, nieszczelności sztukaterii, nieszczelności bocznicy płyty pilśniowej, nieszczelności prefabrykatów betonowych, szczelności zespołów ścian osłonowych – wszystko przecieka. Ponieważ wszystko przecieka, zespoły są zbudowane z materiałów wodoodpornych lub są odprowadzane. Jest to podstawowa zasada projektowania i konstrukcji.

niskie budynki o niskiej ekspozycji (zwisy, proste kształty) budowane w klimatach o małym deszczu (np. mniej niż 20″ rocznie) i dużej zdolności suszenia (suche powietrze i słońce) od dawna budowane są z niewielką troską o kontrolę deszczu., Prawie wszystko można zbudować z dowolnego rodzaju materiału. W tych miejscach ściany nie są zbyt mokre i szybko wysychają. Szybkość zwilżania jest niska, podczas gdy szybkość suszenia jest wysoka-akumulacja rzadko występuje, a nawet materiały wrażliwe na wilgoć mogą być używane w podejściu do przechowywania, a ściany z nieudanymi idealnymi barierami rzadko wykazują problemy.

tradycyjna konstrukcja rozpoznaje jeszcze coś, co jest oczywiste – nie można polegać na doskonałym wykonaniu i doskonałych materiałach. Ludzie są niedoskonali, a materiały niedoskonali., Istnieją ograniczenia tego, czego można oczekiwać od osób w terenie i istnieje zróżnicowanie jakości materiałów – od uszczelniaczy do gatunku drewna, od gęstości poszycia piankowego do przepuszczalności farby.

uszczelnione powierzchniowo EIFY i połączenia uszczelniające

poleganie na perfekcyjnym wykonaniu i doskonałych materiałach, aby utrzymać deszcz w miejscu, w którym pada, jest podstawową wadą logiki. Jest to sprzeczne z doświadczeniem historycznym i z naturą ludzką., Dlatego EIF są z natury wadliwe i nie nadają się do stosowania jako zewnętrzne Systemy okładzin, w których elementy wrażliwe na wilgoć są używane bez zapewnienia drenażu lub w miejscach bez odpowiedniego suszenia. Odpowiednie suszenie nastąpi w miejscach o wysokim potencjale suszenia – miejscach, w których zasadniczo nie pada dużo deszczu.,

penetracja wody deszczowej występuje przede wszystkim w połączeniach i przejściach: między płytą EIFS a oknami, przez elementy balkonowe, przez balustrady, przez okna, przez drzwi Przesuwne, Przez wejścia serwisowe, przez interfejsy z innymi okładzinami oraz przez system dachowy, szczególnie na styku z parapetem. Woda może nawet przenikać przez duże pęknięcia w samej blaszce. To, że woda deszczowa dostaje się nie powinno być zaskoczeniem, ponieważ, ze wszystkich praktycznych celów, przenikanie wody deszczowej przez twarz jest niemożliwe do niezawodnego zapobieżenia wszędzie na całej okładzinie.,

Face-sealed perfect barrier systemy EIFS są zasadniczo wadliwe, ponieważ polegają na idealnym materiale uszczelniającym zainstalowanym w doskonały sposób na idealnie przygotowanych podłożach. Możliwe jest idealne zamontowanie uszczelniacza w jednym złączu – jeśli powierzchnie są czyste, suche, wolne od kurzu i odpowiedni uszczelniacz, zapewniony jest pręt nośny i szczelina. Załóżmy również dobrą pogodę, nie za zimno, nie za gorąco, nie pada deszcz, a instalator jest dobrze wyszkolony i zmotywowany jakością, a nie szybkością. Ale co powiesz na idealne zamontowanie uszczelniacza w 10 połączeniach?,

czy możliwe jest perfekcyjne zamontowanie uszczelniacza w 10 złączach pod rząd? Załóżmy, że doskonale przygotowane stawy: stawy, które są odpowiednio „zakręcone”, z prawidłową szczeliną. Jest to prawdopodobnie możliwe-sumienny, odpowiednio przeszkolony, nadzorowany technik mógłby zrobić 10 doskonałych stawów z rzędu.

a może 100 stawów? Przypomnijmy, że połączenia muszą być doskonale przygotowane i że przygotowanie to zależy od innych branż i techników: wykonawcy montażu okien oraz technika aplikacji Pianki i laminy., Myślę, że większość racjonalnych ludzi miałaby problem ze 100 doskonałymi stawami. Ale wymóg 100 doskonałych połączeń to nic – kropla w wiadrze na to, co jest wymagane. A może 1000 doskonałych stawów? Albo 10,000 doskonałych stawów? Teraz jesteśmy trochę oburzający. Jednak to jest to, co jest wymagane od EIF zbudowane z elementów wrażliwych na wilgoć bez zapewnienia drenażu lub odpowiedniego suszenia.

ale w temacie stawów dopiero zaczynamy. Jak dobrać uszczelniacz?, Cóż, materiał musi przylegać do laminatu, musi być odporny na światło ultrafioletowe; siła wiązania podkład do sztywnej izolacji (EPS) musi być większa niż Wiązanie uszczelniacza; a materiał musi być również przystępny cenowo. Czy taki szczeliwo istnieje? Niektóre są bliskie spełnienia tych wymagań, ale nie są one często używane. Przy okazji, wszystkie okna przeciekają. Więc nawet jeśli osiągnie się niemożliwe, woda przeniknie za doskonałym uszczelniaczem w penetracji, a tym samym zostanie uwięziona w zespole.

jak długo powinno trwać to połączenie?, Jak można stwierdzić, kiedy uszczelniacz w stawie wymaga wymiany lub jak można stwierdzić, kiedy staw wymaga rehabilitacji? Jak wymienić uszczelniacz w stawach? Jak przygotować powierzchnie do przyjęcia nowego uszczelniacza? Jeśli spróbujesz wyczyścić powierzchnie, ryzykujesz uszkodzenie zbrojenia. Myślisz, że perfekcyjne zamontowanie uszczelniacza za pierwszym razem było trudne – a może po 10 latach starzenia się budynku? Co teraz? W rzeczy samej.,

to jest nowe tysiąclecie, a argumenty wokół tych pytań nadal szaleją – nie ma konsensusu w branży EIFS – konsensus z pewnością nie istnieje wśród konsultantów zajmujących się renowacją budynków EIFS.

każdy system, który opiera się na doskonałych połączeniach, doskonale uszczelnionych, z doskonałymi oknami, jest zasadniczo, z natury wadliwy. System, jeśli jest zbudowany z materiałów wrażliwych na wilgoć w klimacie, w którym pada deszcz i ma wysoką wilgotność, jest przeznaczony do problemów.,

pęknięcia

tradycyjne pęknięcia sztukaterii spowodowane skurczem suszenia lub naprężeniami higrycznymi, kruchością spowodowaną starzeniem się i ruchem budynku. Laminaty EIFS robią to samo z zasadniczo tych samych powodów. Nie można zapobiec pękaniu tradycyjnej sztukaterii. To samo dotyczy laminatów EIFS. W obu przypadkach wielkość pęknięć jest kontrolowana do możliwych do opanowania poziomów.

gdyby skurcz suszenia lub naprężenia higryczne i termiczne nie były problemem w laminach EIFS, wzmocnienie siatki nie byłoby konieczne., Zadaniem wzmocnienia siatki jest rozłożenie naprężeń higrycznych na całej blasze, a nie umożliwienie odprężenia w jednym miejscu, takim jak duże pęknięcie. W najbardziej fundamentalnym sensie pęknięcie jest odprężenie. Gdy pękanie zaczyna się pojawiać, dodatkową funkcją wzmocnienia siatki jest promowanie mikropęknięć-wiele małych pęknięć, a nie mniej większych pęknięć, oraz ograniczenie propagacji pęknięć – krótkie pęknięcia, a nie długie., Wzmocnienie siatkowe zapewnia bardziej efektywny rozkład naprężeń higroskopijnych, skutecznie promuje mikropęknięcia i ogranicza propagację pęknięć.

Niestety zastosowanie siatki z włókna szklanego w środowisku alkalicznym prowadzi do pogorszenia jakości siatki z włókna szklanego. Aby to zrekompensować, siatka jest pokryta tworzywem sztucznym, a środowisko alkaliczne jest buforowane chemicznie. Jednak długotrwałe narażenie laminatu na wilgoć ostatecznie prowadzi do utraty wytrzymałości siatki z włókna szklanego. Ten mechanizm pogorszenia można tylko spowolnić, a nie zatrzymać lub zapobiec., Nie jest znane rozwiązanie tego problemu. Aby jeszcze bardziej skompensować ten problem, stosuje się wzmocnienie siatkowe i grubsze wzmocnienie siatkowe. Logika jest taka: jeśli ma być słabszy, uczyń go silniejszym, niż potrzebujesz na początku, aby później Nadal był wystarczająco silny. Wadą tej logiki jest definicja ” później.”Czy później oznacza 1 rok, 3 lata, 5 lat, 10 lat, 25 lat czy 50 lat? „Później” zależy również od ekspozycji. Dziesięć lat w Las Vegas bardzo różni się od 10 lat w Columbia, SC.,

Niestety większe wzmocnienie siatkowe prowadzi do grubszej laminy, co zmniejsza elastyczność systemu. Aby zrekompensować ten problem, elastyczność systemu zwiększa się poprzez zwiększenie zawartości akrylu. Jednak wraz ze wzrostem zawartości akrylu zmniejsza się przepuszczalność laminatu, a zwiększa się wrażliwość laminatu na światło ultrafioletowe (promieniowanie słoneczne). Zmniejszenie przepuszczalności prowadzi oczywiście do zmniejszenia wysychania na zewnątrz.,

ekspozycja na światło ultrafioletowe prowadzi do kruchości i zmniejszenia elastyczności układu. Zawartość akrylu zakłóca również uwodnienie i sprawia, że laminat jest bardziej wrażliwy na karbonację-reakcję z dwutlenkiem węgla atmosferycznego-co prowadzi do kruchości i zmniejszenia elastyczności.

krótko mówiąc, w miarę starzenia się systemu, blaszka staje się bardziej krucha i podlega pękaniu. Niektóre laminaty EIFS pękają wcześniej niż inne, ale wszystkie ostatecznie pękają. Pęknięcia są spowodowane naprężeniami higrycznymi i termicznymi, kruchością spowodowaną starzeniem się i ruchem budynku., Pęknięcia w laminatach EIFS często występują początkowo przy odsłonięciach i przy otworach okiennych. Naprężenia higryczne i naprężenia ruchu budynku zazwyczaj koncentrują się w miejscach, w których występuje zmiana grubości, zmiana kierunku lub zakończenie, takie jak otwarcie.

ruchy

uwzględnienie naprężeń higroskopijnych i kruchości spowodowanej starzeniem się to jedno., Ruch budowlany to zupełnie inna-i poważniejsza sprawa. Wszystkie budynki się poruszają. Wysokie i duże budynki poruszają się bardziej niż krótkie i małe budynki. Ponieważ wszystkie budynki poruszają się, konieczne są połączenia kontrolne. Jeśli połączenia kontrolne nie są przewidziane, budynek zapewnia własne w postaci pęknięć.

rama drewniana kurczy się w kierunku poprzecznego ziarna podczas suszenia początkowej wilgoci budowlanej i nadal rozszerza się i kurczy w odpowiedzi na zmiany lokalnej wilgotności względnej., Ziarno krzyżowe jest często skoncentrowane na belkach obręczy, górnych i dolnych płytach oraz wokół ciężkiego obramowania przy otworach. Jeżeli EIFS jest przyklejony do budynku z drewnianą ramą, ruchy te muszą być przewidywane i uwzględniane. Typowy skurcz jest w kolejności od 1/2 „do 3/4” na kondygnację w pobliżu belki obręczy.

konstrukcje stalowe doświadczają najwięcej ruchu przy belkach o dużej rozpiętości., Wielu inżynierów projektuje belki, które umożliwiają ugięcie 1/360 rozpiętości: to jest belka stalowa o rozpiętości 30 stóp powinna odchylać się nawet o 1″ w midspan.

wysokie betonowe budynki szkieletowe podlegają skróceniu ramy ze względu na mechanizm pełzania betonu, podstawową cechę betonu doświadczającego obciążenia przez dłuższy czas. Ciężar wysokiego betonowego budynku powoduje skrócenie kolumn przez pęcznienie. Aby to uwzględnić, połączenia sterujące są zazwyczaj dostarczane przez system okładzin na każdym piętrze.,

podsumowanie

EIFS może zapewnić atrakcyjną lekką i energooszczędną okładzinę budynku. Jednak doświadczenie wyraźnie pokazało, że woda deszczowa musi być zarządzana, a szczelne podejścia do idealnej bariery (poleganie na odsłoniętych uszczelniaczach) nie mogą zapewnić akceptowalnej kontroli deszczu lub trwałości. Aby umożliwić suszenie przypadkowej wilgoci, zespoły takie nie powinny również zawierać wewnętrznych barier parowych lub nieprzepuszczalnego wykończenia wnętrza., Ważnym wyjątkiem od tego ostatniego wymogu jest sytuacja, w której płaszczyzna drenażu jest również nieprzepuszczalną dla pary membraną bariery powietrznej, a Wewnętrzne wnęki ramy są nieizolowane (rys. 6).

Rysunek 6: drenażowy zespół EIFS z membraną