Comprendere il cracking termico in muratura

Le unità di muratura non fanno eccezione. Il mattone di argilla presenta in genere un coefficiente di espansione termica (CTE) tra i 4 e i 6 × 10−6 in/argilla/°F (7-11 × 10−6 mm/mm/°C), mentre le unità di massoneria in calcestruzzo (CMU) variano da 5 a 7 × 10−6 in/°F (9-13 × 10−6 mm).

Considerare l'accumulo di stress fisico: quando una parete è riscaldata da radiazione solare diretta, la sua wythe esterna può diventare significativamente più caldo rispetto all'interno, causando la faccia esposta per espandere più del backup.

Queste crepe appaiono spesso come sottili fissure verticali a intervalli regolari lungo lunghe pareti diritte, agli angoli di aperture, o in giunti di testa sopra le finestre. Senza un corretto movimento alloggiamento, crepe si allargano nel tempo, permettendo la penetrazione dell'umidità che riduce la durata, accelera il congelamento-thaw deterioramento, e compromette il valore di isolamento. L'acqua che entra attraverso anche fessure di linea di capelli può causare efflorescence, corrosione di piedi di tintati in piedi ornati.

I fattori di rischio variano per orientamento, clima e scelta materiale. Le pareti a sud e ovest nei climi assolati assorbiranno l'energia più luminosa e possono sperimentare temperature superficiali di 50°F (28°C) o più sopra l'ambiente. La muratura a colori scuri assorbe più radiazioni solari rispetto alle superfici colorate, aumentando l'escursione termica.

Strategie di prevenzione chiave

La prevenzione delle crepe termiche richiede una strategia integrata che rispetta il movimento intrinseco dei materiali. Le seguenti cinque categorie: giunti di movimento, selezione dei materiali, progettazione strutturale, controllo ambientale e qualità costruttiva, formano un quadro completo per la muratura durevole.

Progettazione e installazione di giunti di movimento

Il metodo più diretto per evitare crepe termiche è quello di fornire giunti di movimento adeguatamente progettati che permettono alla parete di espandersi e contrarsi senza restrizioni. Per la muratura in mattoni di argilla, le articolazioni di espansione verticali sono lo strumento principale. Queste articolazioni morbide, riempite con una barra di retro compressa e sigillate con un sigillante elastomerico durevole, sono situate ad intervalli regolari e in qualsiasi punto in cui la geometria posteriore avrebbe altrimenti bloccare movimento pieno.

Per il calcolo delle articolazioni di mattoni, le articolazioni verticali devono essere posizionate in tutti gli angoli, gli offset e le intersezioni di parete; al massimo le distanze da centro a centro di 25 ft (7,6 m); e a rendimenti dove la lunghezza della parete oltre un angolo supera i 15 ft (4,6 m). La stessa fonte raccomanda che i giunti di espansione siano pieni.

"I giunti di espansione verticali devono essere situati in tutti gli angoli, gli offset e le intersezioni a parete; al massimo spaziatura di 25 piedi (7,6 m) sui centri; e a ritorni nella parete dove la lunghezza della parete che si estende oltre l'angolo supera i 15 piedi (4,6 m)." — Associazione Industria di Brick, Nota Tecnica 18A[F][F][F]][

Gli angoli di scaffalatura che sostengono il mattone ad ogni linea di pavimento devono essere dettagliati con un giunto morbido sotto l'angolo per consentire l'espansione verticale del laterizio sottostante. Il giunto deve essere lasciato aperto e riempito con sigillante; il mattone non deve essere saldato strettamente sotto l'angolo. Un gap di 1⁄2 in. a 3⁄4 in. (13 mm a 19 mm) è standard, con uno scivolone di poli

In concrete masonry walls, the analogous feature is the control joint—a weakened plane designed to attract cracking to a predetermined, caulked location. The National Concrete Masonry Association’s TEK 10-2B recommends maximum control joint spacing of 20 ft (6.1 m) on center, or 1.5 times the wall height (whichever is less). Joints must be placed at openings, changes in wall height or thickness, and intersections. Horizontal joint reinforcement in the mortar bed can be interrupted at the joint to allow movement, and the joint is then sealed with backer rod and high-performance sealant. For long walls where drying shrinkage is expected to exceed 0.03%, consider intermediate control joints every 12 ft to 15 ft (3.7 m to 4.6 m) during the first year after construction, then seal or retrofit after most shrinkage has occurred.

Ottimizzazione della selezione dei materiali

La scelta di materiali con proprietà di movimento termico e umidità ben abbinate riduce al minimo le sollecitazioni interne prima che si sviluppino. I mattoni di argilla con bassa CTE e moderata espansione dell'umidità in modo irreversibile causano meno problemi rispetto a unità altamente espansive. Specificare mattoni testati per queste proprietà per ASTM C67 e C216, e richiedere dati del produttore sulla specifica CTE per il mattone in considerazione.

Il malta di tipo N, con il suo buon equilibrio di lavorabilità, forza di legame e flessibilità, è preferito per la maggior parte dei mattoni esposti sopra-grado. I tar con alto contenuto di calce impartiscono una maggiore estensibilitÃ, permettendo all'assemblaggio di muoversi leggermente senza crepe.

Per la muratura in calcestruzzo, selezionare aggregati con bassa CTE, come calcare o alcuni aggregati leggeri come ombreggiatura espansa o argilla. Ciò riduce il movimento della parete generale, soprattutto nelle regioni con sbalzi di temperatura estremi. Il grout e il cemento utilizzato nelle travi di legame dovrebbero corrispondere alle proprietà termiche dell'unità per evitare il movimento differenziale. Inoltre, specificare il blocco ASTM C90 per la consistenza in dimensioni e resistenza alla compressione, e la richiesta del produttore di dati di movimento di riferimento ASTM.

Il colore è una variabile di espansione inferiore. Il rosso scuro, il marrone o il mattone nero assorbe molto più radiazione solare rispetto a buff o unità bianche, che portano a temperature di superficie più elevate e una maggiore espansione. Le misure mostrano che una facciata in mattoni di colore scuro può raggiungere 160°F (71°C) su un pomeriggio estivo, mentre una facciata colorata leggera sullo stesso edificio rimane inferiore a 120°F (49°C)—una differenza di 40°F (22°C che traduce

Progettazione strutturale e pratiche di dettaglio

Oltre ai giunti di movimento, la configurazione strutturale globale può essere frenata o ospitare il movimento termico. Le pareti sottili, alte e non strizzate sono più suscettibili di inchinarsi sotto temperatura differenziale, che apre crepe orizzontali a metà altezza o linee di pavimento. Assicurare adeguati spessori di spessore per codice di costruzione e Portland Cement Association guida su cambiamento di volume di cemento.

Il rinforzo di rinforzo verticale e orizzontale regola le larghezze di crepa e mantiene la linea di capelli di fessure, limitando tipicamente le larghezze di crepa a meno di 0,01 pollici (0,25 mm) che impedisce l'ingresso di acqua.

In incroci critici (colonna muraria in cemento o in acciaio), installare un frantumatore di legame: carta da costruzione, lampeggiante autoadesivo, o un giunto di isolamento fabbricato come una striscia preformata in gomma o PVC. Questo piano di scivolamento impedisce materiali diversi da bloccarsi insieme e trasferire la resistenza a forma di restrizione.

Le aperture per finestre e porte sono comuni siti di apertura crepa perché il pannello parete sopra e sotto l'apertura si sposta in modo diverso dai pannelli ai lati. Posizionare un giunto verticale di movimento su un lato di ogni apertura principale, o inquadrare l'apertura con un giunto morbido alla testa per ospitare il movimento differenziale tra i pannelli. Il raccordo tra una parete parapet e il ponte del tetto richiede anche un giunto di espansione orizzontale, spesso combinato con il flash attraverso parete, per rilasciare movimento differenziale che provoca il parapet.

Gestione dell'esposizione ambientale

Ridurre le temperature estreme che una parete sperimenta è una strategia proattiva e conveniente. Sovrappeso, baldacchino, e cornici di proiezione ombra la facciata e temperatura superficiale di picco inferiore sui lati soleggiati. Un sporgenza di dimensioni adeguate che si estende 2 ft (0,6 m) può ridurre il guadagno di calore solare su una parete di fronte a sud del 30% al 50% durante i mesi estivi.

I rivestimenti o vernici a luce colorata con alta riflettività solare possono ridurre la temperatura superficiale di 20°F (11°C) o più rispetto alla muratura non rivestita scura. I rivestimenti elastomerici e traspirabili adatti per la muratura forniscono anche impermeabilizzazione, impedendo l'umidità di entrare nella parete, permettendo all'umidità residua di sfuggire.

L'isolamento termico primario sul lato esterno del backup strutturale mantiene la rotazione della muratura più vicino alla temperatura dell'aria esterna durante tutto il giorno. I sistemi di isolamento e finitura esterni (EIFS) o i pannelli isolanti rigidi dietro l'impiallacciatura di mattoni nelle pareti della cavità entrambi servono questa funzione, mantenendo la muratura a una temperatura più stabile e riducendo il movimento termico netto.

Quando i blocchi di mattoni saturati dall'umidità, l'espansione del ghiaccio si estende sulla superficie e allarga le crepe termiche. Assicurare i dettagli di drenaggio: fori di weep alla base di ogni cavità, il flash della cavità che si estende almeno 2 in. (51 mm) oltre il volto della parete, i sill inclinati con un minimo 2% di pendenza, e una barriera continua ad acqua resistiva dietro la muratura.

Qualità delle costruzioni e lavorazione

I massoni di treno per capire perché le articolazioni sono posizionate dove sono e per tenerle libere di blocchi di mortaio. Inserisci una barra di protezione preformata, non assorbente per correggere la profondità—tipicamente un terzo a metà della larghezza di tenuta del giunto—prima di applicare sigillante; se il giunto è parzialmente riempito con sbucci di malto, la capacità di movimento è compromessa dal 50% o più.

La masoneria fresca è vulnerabile alle fessure termiche durante la cura. In tempo caldo e secco, il mortaio può perdere l'acqua troppo rapidamente, causando fessure di restringimento che diventano loci di crack termico. Coprire la parete con il fruscio bagnato, utilizzare nebbia che si frappone ad intervalli di 2-4 ore ed evitare la luce solare diretta durante la parte più calda del giorno, in genere tra 10 a.

Per le pareti di mattoni a argilla lunga, lasciare la muratura per curare per diversi giorni (o anche settimane per le altezze molto lunghe) prima di collegare i ringhi di tie finali o angoli di scaffale. Questo permette l'espansione iniziale dell'umidità e il ciclo termico precoce per verificarsi prima che il ripiegamento completo si applichi.

I massoni devono controllare le articolazioni e le articolazioni di espansione alla fine di ogni giornata di lavoro, rimuovendo qualsiasi malta che si è schiacciata nel gap utilizzando uno strumento di raking o aria compressa. Le liste di controllo di qualità che includono la verifica di posizioni comuni, larghezze e pulizia aiutano a incorporare le migliori pratiche nella cultura della costruzione.

Ispezione, manutenzione e riparazione

I gestori di strutture e i proprietari di case dovrebbero esaminare la muratura esposta dopo il tempo grave, soprattutto dopo una caduta improvvisa della temperatura dopo un periodo di sole, e almeno una volta all'anno, preferibilmente in primavera quando il danno termico dalle condizioni invernali diventa visibile.

Se le crepe ricompaiono poco dopo la sigillatura, entro uno o due anni, l'articolazione o la mancanza di uno, non è un movimento accomodante, e un ingegnere strutturale deve essere consultato. In alcuni casi, retrò ulteriori articolazioni di movimento da taglio di diamanti-lama può alleviare lo stress prima che si verifichi un deterioramento più grave.

Per le fessure più grandi che si estendono attraverso lo spessore della parete, utilizzare un mortaio di riparazione con simili proprietà di espansione termica alla muratura originale. Aprire la fessura in un V-groove almeno 1⁄4 in. (6.4 mm) largo e 1⁄4 in profondità, quindi riempire con sigillante flessibile piuttosto che materiale di patching rigido - riparazioni rigide quasi sempre crepano alla linea di legame entro uno a due anni.

Conclusioni

Per la maggior parte dei casi, i progetti di costruzione standard sono stati oggetto di una valutazione più approfondita delle loro prestazioni tecniche, mentre i progettisti di costruzione di edifici di tipo industriale sono in grado di fornire una maggiore qualità dei lavori.