Этого вопроса в том или ином виде мы касаемся в каждой второй технической статье. Но совсем недавно на рынке монтажных герметиков вновь появились документы, в которых говорится о сопротивлении паропроницанию герметика. Поэтому мы решили актуализировать ранее написанную статью (https://clck.ru/sKNnU), используя более понятный пример.
ГОСТ 30971-2012 – основополагающий стандарт в монтаже окон – задает в п. А.2.2 требование по сопротивлению паропроницанию наружного слоя: «не более 0,25 Па∙кв. м∙ч/мг». В чем смысл этого требования?
Вода, попадая в монтажную пену, ухудшает ее теплоизоляционные свойства. Поэтому наружный слой делают гидроизоляционным. Но, если влага попала в пену, надо обеспечить возможность ее удаления из пены. Как оказалось, монтажная пена довольно быстро высыхает сама по себе*1: даже поздней осенью, когда и важна эта скорость высыхания, – за 6 суток. Поэтому, чтобы влага не скапливалась в пене, надо просто не препятствовать этому естественному высыханию. Соответственно, наружный слой делают паропроницаемым.
Казалось бы, все просто. Но ГОСТ устанавливает требование не на «паропроницаемость», а на «сопротивление паропроницанию». В чем состоит разница между этими показателями?
Рассмотрим некую газовую скважину и некий город – потребителя этого газа. Между ними есть труба, по которой течет газ. Представим, что скважина вырыта вплотную к городу – на расстоянии 1 метра. Длина трубы, разумеется, абсурдна, но так будет проще понять разницу. Чтобы газ потек по трубе, необходимо создать движущую силу – разницу давлений. Для длины трубы в 1 м достаточно будет совсем небольшой разницы давлений*2 – скажем, 10 Па.
Теперь представим, что скважина удалена от города на 1000 км. В этом случае давления в 10 Па определенно не хватит. Почему? Потому что молекулы газа трутся о стенки трубы. То есть возникает трение, а значит, и сопротивление. Назовем его сопротивлением газопротеканию. Перепад давления для течения газа по такой длинной трубе должен составить какое-то ощутимое значение - скажем, 100 атмосфер. Понятно, что чем длиннее труба, тем больше площадь поверхности трения*3 газа о трубу, а значит, тем больший перепад давления необходим. Также обратим внимание, что говорить о сопротивлении газопротеканию можно только в отношении какой-то конкретной трубы.
Какие выводы можно сделать из этого примера? Во-первых, необходимый перепад давления (ΔP) для течения газа прямо пропорционален длине трубы (L). Во-вторых, и сопротивление газопротеканию (СГ) трубы прямо пропорционально длине этой трубы (L):
Введем для трубы понятие трубной газопроницаемости (Г) – свойства, которое показывает, насколько легко течет газ по трубе из определенного материала при заданном давлении газа. То есть «трубная газопроницаемость» не будет свойством какой-то конкретной трубы (в отличие от сопротивления газопротеканию) – она не зависит от длины трубы, например. При этом если взять две трубы с одинаковыми размерами, но из разных материалов, то сопротивление газопротеканию будет больше у той трубы, которая сделана из материала с меньшей трубной газопроницаемостью. Таким образом, мы получаем, что сопротивление газопротеканию трубы (СГ) обратно пропорционально трубной газопроницаемости (Г):
Теперь поговорим о герметиках. Из-за особенности отверждения акриловых герметиков внутри них присутствуют микропоры, которые и обеспечивают основной путь для диффундирующих сквозь герметик молекул водяного пара*4. Эти микропоры представляют собой, по сути, трубки малого размера, поэтому наши рассуждения применимы и для герметика (только вместо сопротивления газопротеканию (СГ) трубы мы будем говорить о сопротивлении паропроницанию (СП) слоя герметика, вместо газопроницаемости (Г) – о паропроницаемости (П) герметика, а вместо длины трубки (L) – о толщине герметика (Т):
Соответственно, формулы приобретают уже знакомый нам вид:
То есть сопротивление паропроницанию слоя герметика тем меньше, чем меньше толщина слоя или чем больше паропроницаемость герметика.
Важно отметить, что как сопротивление газопротеканию относится к конкретной трубе, а не к материалу трубы, так и сопротивление паропроницанию – к конкретному слою герметика, а не к материалу герметика. Также и паропроницаемость – это свойство герметика (аналогично: трубная газопроницаемость – свойство материала трубы).
Другими словами, нельзя говорить о сопротивлении газопротеканию какого-нибудь сплава, из которого делают газовую трубу. И аналогично нельзя говорить о сопротивлении паропроницанию герметика.
Казалось бы, логично. И все же до сих пор появляются протоколы, в которых фигурирует именно «сопротивление паропроницанию герметика»! Пример из недавно найденного протокола приведен на рис. 1:
Как можно увидеть, в протоколе испытаний герметика, предлагаемого для монтажа оконных блоков, указания по толщине отсутствуют. Но что, если толщина, на которой были проведены испытания, слишком мала?
Например, близка к 3 мм. Это все меняет. Ведь тогда у производителя возникает понятное желание скрыть значение толщины.
В самом деле, погрешность толщины слоя герметика при изготовлении шва в условиях работы на строительном объекте достигает 1,5 мм (другими словами, это допуск по нанесению*5). Кроме того, герметик часто наносят на поверхность подрезанной пены, а в ней ГОСТ 30971 допускает поры диаметром до 6 мм, которые при нанесении герметика практически полностью им заполняются. Поправка на образующийся рельеф слоя в пересчете на плоский слой увеличивает его эффективную толщину на 0,5 мм.
Итого получаются дополнительные 2 мм, которые надо вычесть из толщины образцов для испытания на паропроницаемость. Получается чуть больше чем 1 мм – именно такая минимальная толщина слоя будет получаться на объекте, если принять, что толщина образцов «близка к 3 мм».
Но слой герметика такой толщины неработоспособен сам по себе, а тем более с учетом того, что в пене образуются трещины, которые действуют как концентраторы напряжений для уложенного поверх слоя герметика. Поэтому минимально допустимая по ГОСТ 30971 толщина слоя герметика – 3 мм*6.
Так что, возвращаясь к приведенному протоколу, дело не только в том, что показатель «сопротивление паропроницанию герметика» не имеет смысла. Здесь еще, возможно, есть скрытые мотивы недобросовестного производителя.
_________________
*1 Не полностью, а до 13 % по массе. Меньше этого значения влагонакопления разница в температуре внутреннего откоса между сухой и мокрой пеной несущественна. Подробнее – журнал «Архитектура и Строительство» №1 2017 год.
*2 Возможно, перепады давлений, выбранные в статье, недостаточны или, наоборот, избыточны, но сейчас нас интересуют не точные значения, а сам принцип.
*3 Иначе говоря, площадь «контакта» газа и трубы.
*4 Для герметиков на основе других полимеров или даже для лент ПСУЛ приведенное далее умозаключение тоже применимо. Если молекулы пара внутри герметика диффундируют между упорядоченными атомами или молекулами, то последние будут «сопротивляться» этому движению, а значит, также будет возникать своеобразное «трение» о «стенки». В случае лент ПСУЛ стенками служат ячейки поролона.
*5 Если монтажник хочет нанести слой толщиной 3 мм, то он попадет в диапазон 2,25÷3,75 мм.
*6 Вернее, эти 3 мм – минимальная толщина в случае отсутствия указаний по толщине слоя герметика в испытаниях на долговечность. Указания в протоколе на долговечность в примере на рис. 1 отсутствовали ввиду отсутствия самого протокола на долговечность.
Материал подготовлен компанией САЗИ
Все материалы рубрики «Строительство»
12.08.2022
