При этом предполагается, что отдельные компоненты уже прошли испытания и подходят для местных условий, включая длительное пользование и атмосферное воздействие. Независимые лаборатории проводят испытания на устойчивость композитных материалов к проникновению воды и ветра. Они могут создать, смоделировать ожидаемые экстремальные погодные условия на строительном участке.
Однако эти испытания имеют свои ограничения, так как они не могут воссоздать длительные циклы износа под воздействием погодных условий и температурные максимумы, кроме того они редко применяются для испытания всей композитной ограждающей конструкции. Испытание ограждающих конструкций после воздействия атмосферных условий и циклов деформаций, особенно в стыках и по краям, обязательно для того, чтобы убедиться в эффективности обработки.
В лаборатории создается макет ограждающей конструкции или навесной стены с использованием определенных внешних элементов ограждающей конструкции. Они монтируются на стальном каркасе, предоставленном лабораторией, или же каркас строится специально для испытания. Такой каркас должен включать фартуки и соответствующие элементы стыков, если таковые используются на испытываемом участке. Испытания проводятся на минимальном участке высоты между полом и потолком.
Предпочтительно проводить испытания на площади, превышающий данный минимум, чтобы сделать возможным испытание наиболее эффективной и экономически целесообразной части всей ограждающей конструкции. Обычно площадь области для испытаний составляет 6—7,5 м в ширину на 9—12 м в высоту.
Особое внимание необходимо уделить стыкам между стеклом, металлом и каменной, кирпичной или бетонной поверхностью, а также стыкам между горизонтальными и вертикальными поверхностями и прочим изменениям плоскости, включая углы сооружений. Испытание обработки стыков обеспечит устойчивость к инфильтрации воды. К сожалению, испытание обработки стыков между подземными и надземными поверхностями обычно невыполнимо. Кроме того, конструкционные стальные опоры, используемые в модели ограждающей конструкции, часто дают отличающиеся результаты, если ограждающая конструкция монтируется на более жестком каркасе, например, из строительного бетона.
Область испытаний также ограничена инфильтрацией воды и воздуха. Испытания часто не включают анализ на погодоустойчивость, что искажает эффективность элемента ограждающей конструкции в ходе циклов деформации, таких как температурное расширение или сжатие.
Используемые в настоящее время более тонкие материалы облицовки подвержены нагрузкам при температурных деформациях и ветровой нагрузке. Тип обработки стыков и краев различается в зависимости от толщины материала и расчетной деформационной нагрузки на готовую ограждающую конструкцию. Поэтому проведение испытаний обязательно. Дешевле будет устранить недостатки конструкции и построить макет, чем ремонтировать или менять всю ограждающую конструкцию после завершения и испытания под воздействием естественных сил и атмосферных условий.
Испытания также позволят выявить проблемы, которые могут возникнуть при координации действий различных компаний, участвующих в строительстве ограждающей конструкции. Например, как, когда и кто должен устанавливать сквозной фартук, который располагается непрерывно в кладке, сборном железобетоне и стеклоблоке? Применим ли один и тот же тип обработки фартука во всех этих случаях? И т.д.
Ситуации, возникающие при испытаниях, требуют, чтобы одни и те же рабочие производили монтаж навесной стены на строительном участке и установку макета ограждающей конструкции. Тогда в случае возникновения проблем при испытаниях их можно будет разрешить, а полученный опыт перенести на строительный участок. Поэтому также важно, чтобы бригадир подрядчика присутствовал и участвовал в строительстве и испытании макета, что позволит обеспечить качество строительства ограждающей конструкции на месте.
Макеты, по сути, становятся партнерским или бригадным проектом, в котором участвуют все партнеры — архитектор, владелец, подрядчик и субподрядчик.
Партнеры взаимодействуют для успешного завершения испытаний макета и разрешения любых конфликтов и проблем, чтобы предотвратить их возникновение на строительном участке.
Одной из серьезных ошибок, которых следует избегать, является использование герметиков для заделки протечек во время испытаний. Обнаруженную протечку часто устраняют при помощи герметика. Это делается по периметрам окон, стыкам металлического каркаса и прочим стыкам. Использование герметика во время испытания прямо противоречит их истинной цели.
В случае протечки на участке, где герметик не использовался изначально, его не следует наносить до тех пор, пока причина протечки не будет определена. Герметики, по сравнению с остальными элементами ограждающей конструкции, имеют короткий срок службы и требуют более частого обслуживания, чем типовые элементы ограждающей конструкции из стекла, металла, кирпича, бетона или камня.
Герметики могут на время решить проблему во время испытаний, но будут неэффективны при действии погодных циклов, таких как температурные деформации композитной ограждающей конструкции. Даже если герметики и выполнят свою задачу в этом месте, если они не являются частью изначальной конструкции, то требования владельца к обслуживанию повышаются для ограждающих конструкций с герметиками с коротким сроком службы. Все такие попытки быстрого ремонта недопустимы, с учетом эффекта и стоимости испытаний, а также возможных долгосрочных эффектов использования герметиков как временной меры.
ASTM составило критерии оценки для выбора независимых испытательных лабораторий. Эти испытания включают стандарт ASTM Е-669-79, который содержит критерии оценки лабораторий, занимающихся испытаниями и оценкой элементов ограждающей конструкции здания, а также стандарт ASTM Е-548-84, который содержит общие критерии оценки организаций, проводящих испытания и контроль.
Испытание макета ограждающей конструкции состоит из испытаний на:
- инфильтрацию и утечку воздуха,
- статическое давление воды,
- динамическое давление воды.
Дополнительные испытания ограждающей конструкции могут включать испытания на:
- циклическое изменение температуры,
- смещение, вызываемое сейсмическим воздействием.
Испытание на инфильтрацию и утечку воздуха
Испытание на инфильтрацию или утечку воздуха позволяет определить области, через которые воздух будет входить или выходить из строения. Хотя это испытание обычно и используется для контроля внешних условий, но если воздух может пройти через ограждающую конструкцию, то также сможет и вода.
Ветровая нагрузка, равно как и различие давлений воздуха во внутренней и внешней области могут втягивать воду внутрь конструкции. Поэтому, чтобы быть водонепроницаемой, конструкция должна являться полностью погодоустойчивой. Полностью водонепроницаемое сооружение, следовательно, является также и абсолютно погодоустойчивым.
Испытание на инфильтрацию или утечку воздуха обычно проводят в соответствии с ASTM-283. Это испытание используется для измерения и выявления потока воздуха через внешние навесные стены, испытание использует положительное давление на поверхность ограждающей конструкции.
Для проведения испытания строится герметичная камера, охватывающая заднюю часть композитной ограждающей конструкции, проходящей полное испытание. Давление воздуха внутри камеры может быть понижено путем откачки воздуха и создания в ней вакуума.
Под действием более низкого давления воздух проникает извне внутрь, он проходит через любые дефектные участки ограждающей конструкции. Проникновение воздуха можно обнаружить при помощи измерения разности давления внутри камеры, однако точное местонахождение дефекта в этом случае сложно установить.
Испытание можно проводить и в обратном направлении, нагнетая в камеру воздух, чтобы повысить в ней давление. В ходе этого испытания отрицательное давление создается на внешней поверхности ограждающей конструкции. Метод испытания с положительным и отрицательным давлением схож с методом испытания внутренних и наружных гидроизоляционных систем.
В ходе этого испытания воздух, нагнетаемый внутрь камеры, можно смешать с искусственным дымом или красителями. Это поможет определить участки протечек, когда окрашенный воздух начнет выходить наружу через элементы ограждающей конструкции. Эти участки можно пометить и затем проверить более тщательно, для этого проводятся необходимые ремонтные работы с повторным испытанием этих участков на погодоустойчивость.
При испытании панелей кладочных макетов или навесных стен с дренажными отверстиями в кладке ожидается, что определенное количество воздуха будет проходить через ограждающую конструкцию через эти отверстия. Следует определить предельный уровень инфильтрации воздуха, а затем провести испытания, чтобы убедиться, что инфильтрация не превосходит эти пределы.
Испытание на статическое давление воды
При испытании на статическое давление используется та же аппаратура и методы, что и при испытании воздухом, с постоянной и равномерной подачей воды на поверхность ограждающей конструкции. Для испытаний обычно используется стандарт ASTM-E331. Вода подается через распылительные головки, находящиеся на равном расстоянии друг от друга, чтобы обеспечить равномерное распределение воды по всем элементам ограждающей конструкции.
Откачивая воздух из камеры и получая таким образом на поверхности ограждающей конструкции положительное давление, создаются условия для того, чтобы вода затягивалась внутрь ограждающей конструкции через имеющиеся дефекты. После этого места протечки помечают для дальнейшего осмотра и определения причины по результатам испытания.
Определенные участки, такие как дренажные отверстия, встроенные в кирпичные стены или каркас навесной стены, подвержены инфильтрации воды. Так как эти отверстия являются составной частью ограждающей конструкции, необходимо определить допустимый процент инфильтрации воды через эти участки. Результаты испытаний затем можно измерить, чтобы определить допустимость инфильтрации через эти участки.
Испытание на динамическое давление воды
В ходе испытания на динамическое давление на поверхность ограждающей конструкции действуют вода и ветер. Вода нагнетается из распылительных головок, расположенных на рамах на равном расстоянии друг от друга, для этого используются винтовые авиационные двигатели. Это испытание обычно воспроизводит наиболее суровые погодные условия, такие как воздействие ураганных и смерчевых ветров и дождя.
Вода загоняется вертикально и по бокам поверхности ограждающей конструкции, воспроизводя при этом условия, характерные для высотных сооружений.
Метод ветровой нагрузки с добавлением воды позволяет загнать воду в ограждающие конструкции, которые не выдерживают расчетных или ожидаемых ветровых нагрузок.
При этом стекло может отойти от средников или стекольных швов, в результате во внутреннюю область может проникнуть вода. Состояние конструкции при ветровой нагрузке также может меняться, создавая зазоры или пустоты или даже разрушая элементы ограждающей конструкции, пропуская воду.
Объемы воды и ветра, действующие на ограждающую конструкцию, могут изменяться в широком диапазоне, моделируя максимальные расчетные условия на конкретном строительном участке. Можно создать комбинацию таких жестких погодных условий, как ураганный ветер скоростью до 110 км/ч плюс ветер и дождь до 20—25 см/ч. Это обычно является предельным испытанием любой ограждающей конструкции.
Выводы по макетным испытаниям
Все три макетных испытания дают отличную возможность предварительной проверки предложенного проекта ограждающей конструкции. Если позволяют средства, то проводятся все три типа испытаний, чтобы точно определить участки возможных протечек. Как отмечалось ранее, места протечек не следует заделывать герметиком, который не является частью изначальной конструкции. Это лишает смысла само испытание и при строительстве протечки возникнут снова.
При испытании ограждающих конструкций, состоящих из кладочных стен, включающих в себя гидроизоляцию, фартуки и дренажные системы, вода всегда будет проникать внутрь ограждающей конструкции. Объем проникающей воды не должен превышать сдерживающую способность вспомогательной системы, чтобы выводить всю поступающую воду наружу.
Обратите внимание, что лабораторные макеты также могут использоваться для утверждения цвета и текстуры, сокращая количество макетов на объекте и снижая общие расходы на лабораторные испытания.
