Облицовочные материалы применяются на завершающих этапах строительства зданий и сооружений для придания им эксплуатационных качеств и эстетического внешнего вида. На сегодняшний день существует большое количество видов облицовочных материалов, что, с одной стороны, расширяет возможности при проведении строительных работ, а с другой – затрудняет принятие окончательного решения по выбору того или иного материала на стадии проектирования. Для правильного выбора материала нужно учитывать его декоративный вид и эксплуатационные характеристики, чтобы соотнести эти параметры с дизайном и назначением облицовываемой поверхности.
Различают облицовочные материалы для внутренней и внешней отделки. Внутри здания облицовывают стены, полы, потолки, камины и т.д. При этом облицовочные материалы для внутренней отделки играют в первую очередь декоративную роль, а также защищают облицовываемые поверхности от влаги и обеспечивают комфортные условия для пребывания внутри помещения. Снаружи зданий облицовывают фасад и цоколь. Наружная облицовка нужна для защиты несущих стен от механических воздействий и факторов окружающей среды: атмосферных осадков, ветра, ультрафиолетового излучения и т.д. Поэтому материалы для наружной облицовки, особенно цокольные, по сравнению с материалами для внутренней облицовки должны обладать большей прочностью и меньшим водопоглощением, высокой морозостойкостью, а также обеспечивать защиту от возможных температурных, световых, ветровых, биологических (защита от микроорганизмов, насекомых, грызунов и т.д.) и других воздействий, чтобы предотвратить разрушение облицовываемых поверхностей. Такие характеристики, как негорючесть материала, экологическая безопасность, легкость монтажа и ремонта, доступная стоимость и небольшие затраты на обслуживание, являются общими требованиями к материалам для наружной и внутренней облицовки.
Цель данной работы заключается в рассмотрении характеристик современных материалов для наружной облицовки фасадов и цоколей зданий, особенностей их применения и эксплуатации, основных преимуществ и недостатков.
Облицовочные каменные материалы
Облицовочный камень – это широко применяемый материал, который может быть как природного (натуральный камень: гранит, габбро, базальт, туф, известняк, мрамор и т.д.), так и искусственного происхождения. Искусственный камень производится на основе бетона, глины, песка, гипса, каменной крошки и других природных минералов, для которых в качестве связующего используют в основном светопрозрачные ненасыщенные полиэфирные (в первую очередь акриловые) и эпоксидные смолы. Самым распространенным искусственным камнем является керамогранит, который производится на основе глины высокого качества с добавлением смесей перетертых горных пород и натуральных красителей [1]. К искусственным каменным материалам, применяемым для наружной облицовки, можно отнести бетонные и керамзитобетонные блоки, выполняемые с рельефной поверхностью, имитирующей необработанный камень, или декоративным слоем, имитирующим различные виды облицовки.
Искусственный и натуральный виды камня обладают большой долговечностью, высокими значениями стойкости к действию агрессивных сред и прочности, являются экологически безопасными материалами, характеризуются большим разнообразием цветовой гаммы и текстуры, хорошими эстетическими качествами. Кроме того, натуральный камень является негорючим материалом. Основными недостатками облицовочного камня являются высокая теплопроводность и большая масса, затрудняющая транспортировку, монтаж и повышающая нагрузку на фундамент, а также необходимость регулярного ухода. В связи с этим облицовочные каменные изделия используются в основном для облицовки цоколей, а для фасадов применяются только при небольшой этажности здания.
Существуют схожие с искусственным камнем разновидности полимерных композиционных изделий для наружной облицовки. Самым распространенным из них является полимерпесчаный материал, который широко используется в производстве цокольной плитки, обладает всеми преимуществами и недостатками искусственного камня, изготавливается на основе термопластичных связующих (в основном полиэтилена и полипропилена [2]) и кварцевого песка. Имеются разработки по получению изделий для наружной облицовки, сочетающих средние значения легкости и прочности с низкими значениями теплопроводности и водопоглощения, и получаемых на термопластичных связующих (поливинилхлорид, полистирол) с наполнителями на неорганической основе (кирпичный и стекольный бой) [3–5].
Лицевые кирпичи
Керамический кирпич производится из смеси глинистого сырья с различными добавками и пигментами. Различают ангобированный, глазурованный и офактуренный лицевые кирпичи, а также клинкерный кирпич, изготавливаемый из специальных глин при высокой температуре обжига. Существует длинноформатная разновидность облицовочного керамического кирпича (керамический ригель). Все эти материалы обладают широкой цветовой гаммой и большой вариативностью размеров, высокими значениями прочности и морозостойкости, долговечностью, негорючестью, экологической безопасностью, хорошими звуко- и теплоизоляционными характеристиками. Недостатками облицовочного керамического кирпича являются большая масса, возможность появления высолов, снижение морозостойкости и долговечности при нарушении лицевого слоя, сложность с подбором тонов между кирпичами разных партий.
Силикатный кирпич состоит из кварцевого песка, воздушной извести, а также добавок и пигментов. Этот материал дешевле керамического кирпича, имеет широкую цветовую гамму, устойчив к низким температурам, атмосферным и химическим воздействиям. Это экологичный материал, обладает хорошей звукоизоляцией и прочностью. К его недостаткам относятся высокие значения теплопроводности и водопоглощения, большой вес изделий.
Гиперпрессованный кирпич состоит из цемента, известняка-ракушечника и подобных ему материалов. Этот материал получают сухим прессованием с последующим твердением, и внешне он напоминает керамику. К преимуществам гиперпрессованного кирпича относятся стойкость к низким температурам, точность размеров, прочность, широкая цветовая гамма, экологичность, устойчивость к химическим и атмосферным воздействиям. Недостатками этого материала являются большой вес, высокая теплопроводность, склонность к деформации в процессе эксплуатации, низкая цветостойкость и большое тепловое расширение.
Штукатурка для наружных работ
Фасадные штукатурки применяются в качестве внешнего облицовочного слоя в так называемых мокрых фасадах [6], получивших свое название благодаря использованию жидких или полужидких клеевых растворов для крепления слоя теплоизоляции (минеральной ваты или пенопласта) к наружной стене крепления армирующего слоя (наиболее часто применяется стеклосетка) поверх теплоизоляционного. При этом теплоизоляционный слой дополнительно крепится при помощи крепежных дюбелей.
Минеральная штукатурка является самой распространенной, так как имеет широкую цветовую гамму и отличается самой низкой стоимостью. Эта штукатурка отличается негорючестью, стойкостью к воздействию ультрафиолетовых лучей и развитию микроорганизмов.
Акриловая штукатурка немного дороже минеральной, но в то же время благодаря полимерной основе она отличается гибкостью и эластичностью, что препятствует появлению трещин, более долговечна в использовании, устойчива к низким температурам и влаге, но вместе с тем является огнеопасным материалом.
Силикатная штукатурка отличается стойкостью к ультрафиолетовым лучам, влаге и низким температурам. Она является одной из самых долговечных в использовании, но вместе с тем характеризуется ограниченной цветовой гаммой и высокой стоимостью.
Силиконовая штукатурка является самой дорогой из рассмотренных видов штукатурок. Эта штукатурка легко самоочищается, отличается высокой стойкостью к влаге, низким температурам и ультрафиолетовому излучению, является трудногорючим и долговечным (несколько десятков лет) материалом. Силиконовая штукатурка хорошо сочетается с любым теплоизоляционным материалом.
Самым главным недостатком любой фасадной штукатурки является сложность нанесения, связанная с необходимостью строгого соблюдения технологии приготовления и трудоемкостью при больших площадях поверхности.
Сайдинг
Сайдинг – это один из самых популярных на сегодня облицовочных материалов, представляющий собой тонкую панель с пробитым краем и креплением-замком. Сайдинг монтируется на стальной, алюминиевый или деревянный каркас (обрешетку) и используется как для облицовки цоколей, так и для создания вентилируемых фасадов, в которых между облицовочным слоем и слоем теплоизоляции или стеной остается зазор, в котором свободно циркулирует воздух, что препятствует накоплению конденсата и влаги на облицовываемой поверхности и перегреву этой поверхности. Разновидностью сайдинга является блок-хаус, отличающийся полукруглой лицевой стороной, имитирующей поверхность бревна [7].
Металлический сайдинг – самый распространенный фасадный и цокольный материал. Он производится из стали с полимерным или цинковым покрытием либо из алюминия, что позволяет снизить его массу. Такой сайдинг имеет широкий цветовой спектр, долговечность более 50 лет, характеризуется атмосферостойкостью, морозостойкостью, влагостойкостью и негорючестью. Его недостатками являются сравнительно большая масса, склонность к коррозии при нарушении покрытия, необратимая деформация под изгибающей нагрузкой и достаточно высокая стоимость. Разновидностями металлических облицовочных материалов являются профилированный лист (профлист, профнастил), который является листовым материалом с волнообразной, трапециевидной и др. формами для придания жесткости и прочности, а также линеарные панели, которые имеют загнутые (закрытые) или открытые торцы [8; 9], и фасадные кассеты (металлокассеты), которые имеют загнутые торцы и имеют различную форму: прямоугольную, треугольную трапециевидную, П-образную и др.
Виниловый (пластиковый или поливинилхлоридный) сайдинг, как следует из названия, производят из поливинилхлорида (ПВХ). Данный вид сайдинга долговечный (более 40 лет), легкий, трудногорючий, но плохо переносит высокие и низкие температуры. Виниловый сайдинг подразделяется на цокольный, стеновой и вспомогательный, который служит для скрытия стыков профильных соединений. Нередко цокольный сайдинг выделяют в отдельный вид из-за специфики применения и более высоких показателей прочности, стойкости к низким температурам и ветровым нагрузкам, атмосферостойкости и влагостойкости.
Акриловый сайдинг изготавливается из акрил-стирола, является морозостойким, экологичным, легко устанавливается и моется от загрязнений. Его недостатками являются высокая стоимость и недолговечность при некачественном материале.
Цементный (фиброцементный) сайдинг производится из цемента, кварцевого песка и дополнительно армируется целлюлозными, синтетическими или стеклянными волокнами (фиброй) [9–11]. Фиброцементный сайдинг устанавливается «внахлест», является прочным, экологичным, пожаробезопасным, долговечным, светостойким, тепло- и звукоизоляционным. Но наряду с этим у него высокое водопоглощение (до 10 %), низкая влагостойкость, большие масса и хрупкость. На основе фиброцемента также изготавливают фасадные панели, которые отличаются от сайдинга увеличенными размерами.
Сайдинг из древесно-полимерного композита (ДПК) производится на основе полимерного связующего, в качестве которого наиболее часто применяют полипропилен, полиэтилен и ПВХ, и древесного наполнителя [2]. Этот материал позволяет получить изделия, имитирующие натуральное дерево. Преимуществами сайдинга из ДПК являются легкость, атмосферостойкость, долговечность (до 30 лет) и низкая теплопроводность [10]. Недостатками такого сайдинга являются низкая абразивостойкость, высокое тепловое расширение, низкая влагостойкость при высоких температурах и достаточно высокая стоимость.
Деревянный сайдинг (фальшбрус) достаточно широко применяется при отделке частных домов. Также существует несколько других разновидностей деревянных облицовочных материалов: доска со скругленными или скошенными краями (планкен) и деревянные пластинки (дранка, шиндель и др.). Эти материалы отличаются низкой теплопроводностью и экологической безопасностью, но являются горючими, требуют постоянного ухода, характеризуются низкими значениями водостойкости и биостойкости при средних значениях прочности и атмосферостойкости. Повысить водостойкость и биостойкость позволяет использование термодревесины, которая при производстве обрабатывается в безвоздушной среде при температуре около 180 °С, но в этом случаем повышается стоимость материала.
Облицовочные панели
Панели, как и сайдинг, представляют собой группу наиболее распространенных и популярных облицовочных материалов, но отличаются большими размерами, в большинстве случаев большей толщиной и нередко содержат слой утеплителя. Панели также крепятся на обрешетку, применяются для облицовки цоколей и устройства вентилируемых фасадов.
Сэндвич-панели – это облицовочные материалы, применяемые в вентилируемых фасадах и состоящие из двух листов твердого материала (металл, ПВХ или магнезированная плита) и слоя утеплителя между ними. Теплоизоляционный слой может быть выполнен из пенополиуретана (ППУ), пенополистирола (ППС) или минеральной ваты. Сэндвич-панели являются достаточно экологичным и долговечным материалом, характеризуются низкой теплопроводностью, морозостойкостью, атмосферостойкостью, устойчивостью к агрессивным средам, легкостью и быстротой монтажа. Недостатком этого материала является плохая устойчивость к механическим повреждениям и снижение характеристик при повреждении наружных слоев.
Термопанели – это облицовочный материал, который наряду с сэндвич-панелями используется и в качестве утеплителя, и для фасадной облицовки одновременно. Классической термопанелью считается панель с клинкерной наружной частью, но внешний слой может быть также металлическим, полимерпесчаным, керамогранитным, полимерным или выполнен из глазурованной керамической плитки. Теплоизоляционный слой аналогичен сэндвич-панелям. К преимуществам этого материала можно отнести низкую теплопроводность, легкость монтажа, хорошую звукоизоляцию, небольшой вес, стойкость к низким температурам и атмосферному воздействию. Недостатками термопанелей являются низкая паропроницаемость, низкая ударная прочность и высокая стоимость.
Алюминиевые композитные панели (АКП или алюкобонд) – это облицовочный материал в виде двух алюминиевых листов, между которыми располагается средний слой из полимерной композиции на основе полиолефинов. АКП отличаются легкостью, прочностью, гибкостью, морозостойкостью, влагостойкостью, разнообразием цветовой гаммы и долговечностью (до 50 лет) [1; 9]. Недостатками данного материала являются горючесть, низкая абразивостойкость и высокая стоимость.
Ламинат высокого давления – это композитный материал, состоящий из целлюлозных волокон, нескольких слоев крафт-бумаги и реактопластичного связующего. Данный материал отличается широкой гаммой цветов и текстур, легкостью, экологичностью, влагостойкостью, атмосферостойкостью и ударопрочностью. Недостатками данного материала являются горючесть, низкая стойкость к ветровым нагрузкам и высокая стоимость.
Керамические панели – это современный облицовочный строительный материал, используемый для отделки навесных фасадов с вентиляцией. Этот материал обладает всеми преимуществами и недостатками облицовочного керамического кирпича. Существуют разновидности керамических панелей, имеющие свои особенности. Самой водостойкой и плотной панелью является экструдированная керамическая панель, называемая также терракотовой. Такие панели изготавливаются из смеси кварцевого песка и глины с использованием минеральных добавок. Наличие эмали или глазури повышает показатели влагостойкости, прочности и расширяет цветовую гамму керамических панелей. Низкой стоимостью отличаются панели монокоттура, производимая из белой глины, и котто, получаемая из красной глины. Монокоттура устойчива к низким температурам и влаге. Котто обладает пористой поверхностью в коричневых оттенках и устойчивостью к низким температурам. Клинкерная плитка производится из высокопластичной глины с последующим обжигом при температурах около 1200 °С. Клинкерная плитка обладает долговечностью, высокими значениями морозостойкости и прочности, низким водопоглощением, широкой цветовой гаммой, а также химической стойкостью и атмосферостойкостью [7]. Этот материал хорошо подходит для облицовки цоколей. Существуют разработки по получению облицовочной керамики на основе глин малой пластичности, эксплуатационные характеристики которых могут быть повышены за счет введения флюсующе-упрочняющих и порообразующих добавок, которые также позволяют получить закрытопористый материал с эффектом самоглазурования [12–14].
Стеклянные панели – это еще один материал для отделки навесных фасадов с вентиляцией, изготавливаемый из ударопрочных, ламинированных, армированных стальной сеткой или закаленных стекол. Стекло может быть матовым, зеркальным, непрозрачным, прозрачным, цветным или окрашенным, прямым или изогнутым [15], может обладать переменными свойствами: темнеть или менять прозрачность в зависимости от освещения и температуры [16]. Стеклянные панели отличаются легкостью, прочностью, а при наличии покрытий и специальных слоев приобретают защиту от ультрафиолетового излучения, теплоизоляционные и звукоизоляционные свойства. Основным недостатком таких панелей является хрупкость.
Листовые и рулонные облицовочные материалы
Цементная плита (аквапанель) – это листовой облицовочный материал, который состоит из мелкозернистого керамзитобетона, армированного стеклосеткой [17]. Такой материал достаточно широко используют для облицовки фасадов каркасных домов. Аквапанель обладает экологичностью, влагостойкостью, гибкостью, высокой прочностью и долговечностью. Основным недостатком аквапанелей является достаточно высокая цена.
Фасадный гипсокартонный лист (ГКЛ) – это листовой отделочный материал, состоящий из двух слоев специального влагостойкого картона с гидрофобной пропиткой и сердечника из гипса с армирующими наполнителями: стекловолокном, металлической сеткой и др. При монтаже фасадные ГКЛ приклеивают в два слоя при помощи мастик и проводят финишную обработку шпатлевкой и краской на силиконовой основе. Фасадный ГКЛ является экологичным, тепло- и звукоизоляционным материалом, обладает огнестойкостью, отличается легкостью монтажа и низкой стоимостью. Однако этот материал характеризуется хрупкостью, сравнительно низкими значениями водостойкости и прочности.
Стекломагниевый лист (СМЛ) – это листовой отделочный материал, который состоит из магнезиального вяжущего, включающего оксид магния и хлорид магния, а также наполнители: перлит, мелкодисперсную древесную стружку и стеклотканевой сетки [17]. Этот материал обладает высокой прочностью, легкостью, гибкостью, высокой влагостойкостью, низким водопоглощением, морозостойкостью, огнестойкостью (не горит до 1200 °С), химической и биологической стойкостью. СМЛ отличается экологической безопасностью, долговечностью и не нуждается в финишной отделке. При использовании некачественных сырьевых материалов и низком содержании оксида магния при намокании выделяется хлорид магния, вызывающий коррозию металла, снижается водостойкость и морозостойкость материала.
Гибкая керамика – это инновационный отделочный материал с возможностью облицовки нелинейных поверхностей. Различают два исполнения этого материала: в виде керамических блоков, скрепленных металлической проволокой в рулоны или гибкие листы (Flexbrick), и в виде измельченной модифицированной глины, нанесенной с добавлением полимерного связующего на основу из стеклосетки с последующим запеканием и добавлением эластичного защитного слоя (Ccflex) [10]. Flexbrick обладает всеми преимуществами и недостатками керамической облицовки. Ccflex является легким, прочным, долговечным (до 20 лет), экологичным, огнестойким, биостойким, морозостойким материалом малой толщины и имитирует облицовку керамическими изделиями.
Гибкий камень – это рулонный материал для наружной отделки в виде тончайшего среза натурального камня (в основном песчаника), наклеенного на стеклохолст [10]. Данный материал отличается легкостью, возможностью облицовки нелинейных поверхностей, малой толщиной и возможностью имитации натурального камня. Основными недостатками данного материала являются невысокая прочность и достаточно высокая стоимость.
Фасадные обои – это группа рулонных облицовочных материалов, являющихся альтернативой фасадной штукатурке. Различают флизелиновые обои с целлюлозным наполнителем, отличающиеся эластичностью и возможностью перекраски, обои на основе минеральных или стеклянных волокон, обладающие хорошей паропропускаемостью, и обои из гибкого камня, представляющие собой композитное покрытие из крошки натурального камня (в основном мрамора) на полимерном связующем (как правило, используется акриловая смола). Все виды фасадных обоев отличаются долговечностью, атмосферостойкостью, легкостью монтажа [7], разнообразием цветовой гаммы и текстуры с имитацией различных облицовочных материалов.
Строительные мембраны – это рулонные или модульные облицовочные материалы, которые могут быть текстильными (в основном из полиэфирной ткани, покрытой ПВХ, или из стеклоткани, покрытой политетрафторэтиленом или силиконом) или пленочными (из этилен-тетрафторэтилена или этилен-хлортрифторэтилена) [18; 19]. Строительные мембраны отличаются легкостью, стойкостью к ветровым нагрузкам, огнестойкостью, химической стойкостью, влагонепроницаемостью, большим разнообразием форм, размеров и цветов. В настоящее время строительные мембраны применяются для создания единоплотных мембранных фасадов, закрывающих фасад целиком, фасадов на основе готовых модулей, а также для гидроизоляции фасадов с открытыми щелями.
Заключение
В настоящее время на строительном рынке представлено большое разнообразие материалов для наружной облицовки, что позволяет оформить фасады и цоколи практически под любые дизайн, условия эксплуатации и финансовые возможности. Продолжаются разработки по созданию новых облицовочных материалов и по модификации существующих. Например, нанесение фотогальванической пленки на стеклянные панели позволяет им вырабатывать электроэнергию под действием солнечного света (солнечные фасады) [20]. Введение фазопереходных веществ (парафинов, жирных кислот, гидратов солей), в т.ч. в микрокапсулированном виде, в керамику, цемент, полимерные и гипсовые материалы позволяет изделиям аккумулировать тепло при нагреве и отдавать при охлаждении (при переходе добавок из твердого состояния в жидкое и обратно), что повышает энергоэффективность облицовываемой поверхности [21; 22]. Введение специальных добавок, например TiO2, в фасадные краски и штукатурки [23], нанесение специальных гидрофобных слоев на основе силана на стеклянные панели [24] или создание слоя глазури, содержащей, например, TiO2 и Li2O, на керамических изделиях [12] позволяет получить самоочищающийся от загрязнений под действием дождя и снега фасад. В архитектуре больших городов при облицовке фасадов широко применяются светодиодные панели и стеклянные панели с внедренными светодиодными системами, позволяющие создавать так называемые медиафасады для дизайнерского освещения или трансляции наружной рекламы [25; 26]. Всё более актуальной и распространенной в странах с теплым климатом становится отделка фасадов зелеными стенами (зелеными фасадами), состоящими из сетчатых или каркасных конструкций, на которых произрастают вьющиеся растения, и живыми стенами, представляющими собой контейнеры или текстильные карманы с субстратом, на котором произрастают травянистые растения, с оросительной системой [27; 28]. Применение зеленых и живых стен создает затенение и испарительное охлаждение, увеличивает содержание кислорода и улучшает экологическую обстановку [28].
При этом наибольшее значение при выборе конкретного материала имеют его физико-механические характеристики, особенности монтажа и эксплуатации. В случае правильного и обоснованного выбора облицовочного материала наружные поверхности фасада и цоколя, а также слой теплоизоляции в многослойных стенах будут надежно защищены от внешних воздействий, что предотвращает их разрушение и повышает долговечность зданий и сооружений.
Библиографическая ссылка
Павлычева Е.А., Пикалов Е.С. ХАРАКТЕРИСТИКА СОВРЕМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОБЛИЦОВКИ ФАСАДОВ И ЦОКОЛЕЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2020. – № 4. – С. 55-61;URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=13055 (дата обращения: 23.11.2024).