Критерии для выбора тарельчатого дюбеля

Критерии для выбора тарельчатого дюбеля

Утепление фасадов зданий посредством различных фасадных систем прочно вошло в практику отечественного строительства. При всём разнообразии набора конструктивных элементов, входящих в те или иные фасадные системы, все известные на сегодняшний день фасадные системы содержат крепёжные элементы – тарельчатые дюбели, предназначенные для надёжного крепления теплоизолирующего слоя к утепляемой стене (рисунки 1 и 2).

Рисунок 1. Дюбель, используемый для крепления теплоизоляции, состоящий из распорного элемента (РЭ) и установленных на нём анкерного (АЭ) элемента (гильзы) и тарельчатого элемента (ТЭ) с заглушкой.
	ТЭ + АЭ
	РЭ
Рисунок 2. Дюбель, используемый для крепления теплоизоляции, состоящий из распорного элемента, объединённого анкерного элемента и тарельчатого элемента.

Типичный дюбель, используемый для крепления теплоизоляции к стене, состоит из полой пластмассовой гильзы с тарельчатым держателем и распорного элемента и удерживается в стене силой трения между анкерной зоной гильзы и материалом стены. Поэтому начинать выбор дюбеля следует с изучения сведений о материале, из которого изготовлена гильза. Сила трения, удерживающая гильзу в стене, зависит от натяга, определяемого разностями: диаметра отверстия в стене, наружного диаметра гильзы, диаметра отверстия в анкерной зоне гильзы и диаметра распорного элемента. Очевидно, что при таком способе создания удерживающего усилия долговременная прочность закрепления дюбеля в стене зависит от того, как долго материал гильзы будет сохранять созданные в нём напряжения от распора, т.е. от характеристики материала, именуемой «ползучестью». Так, например, широко распространённые и привлекательные для потребителей из-за относительной дешевизны пластмассы (полиэтилены и полипропилены) нельзя применять для изготовления гильз дюбелей вследствие относительно высокой ползучести этих материалов, приводящей к релаксации напряжений [1]. Вследствие этого натяг, созданный при забивании (закручивании) распорного элемента в гильзу дюбеля, изготовленного из полиэтилена или полипропилена, через относительно короткий промежуток времени исчезнет, а прочность закрепления такого дюбеля в утепляемой стене будет ничтожной, практически нулевой. Лучшими (по критерию «цена-качество») материалами для изготовления гильз тарельчатых пластмассовых дюбелей, используемых для крепления теплоизоляции в фасадных системах, являются полиамиды, имеющие повышенные в сравнении с полиэтиленами и полипропиленами характеристики прочности и ползучести (рис. 3) [1].

	ПЭВП – полиэтилен высокой плотности; ПП – полипропилен; ПА 6 – полиамид 6; ПА 66 – полиамид 66; ПБТФ – полибутилентерефталат; ПФ – полиформальдегид; ПСФ – полисульфон; ПЭС – полиэфирсульфон; ПК – поликарбонат; ПФО – полифенилоксид; СФ – сополимеры формальдегида
Рисунок 3. Зависимость деформации ε от напряжения σ при 23 °С и продолжительности действия напряжения 1000 ч.

Самым опасным заблуждением для рядового потребителя при выборе дюбеля, изготовленного из того или иного материала, является то, что первоначальные прочности закрепления в стене дюбеля из полипропилена и полиамида приблизительно равны (у полиэтилена же примерно в 2 раза ниже), поэтому потребитель, естественно, склонен к выбору дюбелей, изготовленных из более дешёвых материалов. Однако, по истечению некоторого (короткого в сравнении с расчётным сроком службы системы утепления) промежутка времени, разница в прочности закрепления будет поразительной: дюбели из полиэтилена и полипропилена можно будет извлекать из стены минимальным усилием руки. Но дюбели к тому времени будут уже закрыты слоем штукатурки (в системах с тонким штукатурным слоем) или облицовочным материалом (в системах с вентилируемым зазором), и проверить прочность закрепления дюбеля без сложных процессов вскрытия будет невозможно. Дефект же неизбежно проявится в процессе эксплуатации и повлечёт, в лучшем случае, необходимость срочного капитального ремонта фасадной системы.

Кроме того, полипропилен при температурах ниже +10° становится хрупким, и дюбель, изготовленный из этого материала, может разрушаться даже в процессе установки.

К распорному элементу (РЭ) также предъявляют ряд требований.

Во-первых, он должен иметь минимальную теплопроводность, чтобы избежать явлений «мостиков холода» и конденсации влаги. Мостики холода влияют на эффективность утепления, а конденсирующаяся на распорном элементе влага вызовет повреждение штукатурного слоя (в системах утепления со штукатурным слоем), кроме того, увлажнение теплоизолирующего материала от сконденсировавшейся влаги в свою очередь снизит эффективность теплоизоляции [2].

Во-вторых, РЭ должен иметь высокую коррозионную стойкость; он должен противостоять агрессивному коррозионному воздействию окружающей среды в течение всего срока службы фасадной системы. Коррозия РЭ влечёт за собой два неприятных явления: уменьшение эффективного поперечного сечения, а значит снижение прочности РЭ, а также появление на поверхности РЭ, вследствие химических реакций при коррозии, солей, цвет которых, как правило, не совпадает с цветом штукатурного слоя. Растворившись в воде (сконденсировавшейся влаге), соли, проступая на штукатурном слое, могут портить его внешний вид или даже разрушать, вступая в химическую реакцию с веществами, составляющими штукатурный слой.

В-третьих, РЭ должен обладать достаточной прочностью на растяжение, изгиб и поперечный срез. А некоторые специалисты в области проектирования фасадных систем считают, что идеальный РЭ должен обладать максимальной деформативностью при изгибе [3]. Т. о. РЭ должен быть изготовлен из материала, имеющего высокую прочность, но малое значение модуля упругости.

Совокупности всех этих требований идеально удовлетворяют стеклопластиковые распорные элементы. Например, сравним характеристики стеклопластикового РЭ, применяемого в дюбелях, выпускаемых Бийским заводом стеклопластиков, с характеристиками воображаемого стального распорного элемента, который мог бы войти в состав тарельчатого дюбеля, аналогичного дюбелю, известному под маркой «Бийск», но отличающегося материалом, из которого изготовлен РЭ (см. таблицу).

Как видно из таблицы, по прочностным характеристикам стеклопластиковый РЭ превосходит РЭ из широко распространённой стали 20, а модуль упругости стеклопластика примерно в 4 раза ниже, чем у стали. Высокая коррозионная стойкость стеклопластиков корректно и убедительно доказана и хорошо известна [8,9,11], в то время как коррозионная стойкость стального крепежа вызывает в настоящее время много вопросов [12]. Теплопроводность стеклопластика в 100 раз ниже теплопроводности стали, поэтому тепловые расчёты систем утепления фасадов, проведённые НИИСтройфизики [13], показали, что использование дюбелей со стеклопластиковыми РЭ практически не вносит возмущений в температурное поле системы тепловой защиты (коэффициент тепловой однородности составляет 0,998 при размещении 10 дюбелей на 1 м² утепляемой стены). Использование дюбелей со стальным РЭ значительно снижает тепловое сопротивление системы (коэффициент тепловой однородности составляет 0,897 при размещении 5 дюбелей на 1 м² утепляемой стены и 0,816 при размещении 10 дюбелей на 1 м² утепляемой стены). Вследствие этого использование в системе утепления дюбелей с РЭ из стеклопластика позволяет применить утеплители не менее чем на 12% меньшей толщины по сравнению с системой утепления, в которой использованы дюбели со стальными РЭ и таким же значением нормируемого сопротивления теплопередаче [14].

Т. о. крепёжные элементы фасадных систем утепления – тарельчатые строительные дюбели с гильзой, изготавливаемой из полиамидов, и с распорным элементом из стеклопластика в наибольшей степени удовлетворяют требованиям надёжности по критериям прочности, долговечности, теплопроводности, коррозионной стойкости.

ЛИТЕРАТУРА
1. Калинчев Э.Л., Саковцева М.Б. Выбор пластмасс для изготовления и эксплуатации изделий. Справочное пособие. Л.: Химия. Ленинградское отделение, 1987. 415 с.
2. Лобов О.И., Ананьев А.И., Кувшинов Ю.Я. Анализ требований СНиП II-3-79*, СНиП 23-02-2003 и ТСН с точки зрения Закона «О техническом регулировании» //Строительный эксперт № 5, 2004.
3. Колесников Р.В. Механическое крепление многослойных теплоизоляционных систем.//СтройПРОФИль. № 10 (14) 2001.
4. ТУ 2296-001-20994511-06 Арматура стеклопластиковая. Технические условия.
5. ТУ 2296-006-20994511-07 Дюбели тарельчатые строительные стеновые забивные «БИЙСК». Технические условия.
6. ТО-2166-08. Дюбели тарельчатые строительные стеновые забивные «БИЙСК» типа ДС-1 и ДС-2. Техническая оценка пригодности продукции для применения в строительстве. ФГУ «ФЦС» Росстроя.
7. Марочник сталей и сплавов./А.С. Зубченко, М.М. Колосков, Ю. В Каширский и др. Под общей ред. А.С. Зубченко – М.: Машиностроение, 2003. 784 с.
8. Блазнов А.Н., Волков Ю.П., Луговой А.Н., Савин В.Ф. О химической стойкости стеклопла-стиковой арматуры//Проектирование и строительство в Сибири. – 2003. - № 3(15). – с. 34-37.
9. Волков Ю.П., Луговой А.Н., Савин В.Ф. Результаты сравнительных испытаний стойкости в агрессивных средах гибких связей из стеклопластика и базальтопластика//Проектирование и строительство в Сибири. – 2004. - № 3. – с. 34-36.
10. Волков Ю.П., Луговой А.Н., Савин В.Ф. Стойкость стеклопластиковой арматуры к воздействию агрессивной среды бетона.//Доклад на Международной конференции «Проблемы долговечности зданий и сооружений в современном строительстве» г. Санкт-Петербург, 2007.
11. Акулов Г.В, Андрейчук В.И., Устинов В.П, Устинов Б.В. Комплексная сравнительная оценка гибких связей их полимерных композиционных материалов.//Доклады VI Всероссийской научно-практической конференции «Техника и технология производства теплоизоляционных материалов из минерального сырья» М. ФГУП «ЦНИИХМ» 2006
12. Орлов В.И. Коррозия узлов крепления, или короткая жизнь оцинкованного крепежа. //СтройПРОФИЛЬ. – 2008 - № 2(64)
13. Научно-технический отчёт по теме «Расчёт приведённого сопротивления теплопередаче и коэффициента теплотехнической однородности фасадной системы с тонким штукатурным слоем при креплении утеплителя стеновыми дюбелями «БИЙСК». – М. НИИСФ, 2008.
14. СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий.