В первой версии ГОСТ 30971 от 2002 года появились требования к оконному шву, материалам и комплектующим для монтажа. Соответственно, в документ были введены нормы для группы строительной продукции, применяемой для создания наружного и внутреннего слоев монтажного шва. Так в требованиях появился коэффициент паропроницаемости для материалов наружного применения, рекомендуемое значение которого составило не менее 0,15 мг/(м∙ч∙Па).
В ГОСТ 30971 издании 2012 года используется другой термин – "сопротивление паропроницанию слоя". Сопротивление паропроницанию герметика СП – это отношение толщины слоя Т к паропроницаемости материала П. Поскольку ГОСТ 30971 ограничил сопротивление паропроницанию наружного слоя значением 0,25 Па∙кв.м∙ч/мг, потребовалось установить максимальную толщину слоя герметика, для которой выполняется данное условие.
Суммарно толщина слоя складывалась из значений, полученных из следующих умозаключений:
- минимальная толщина слоя, исходя из особенностей области применения материала;
- технологический допуск в соответствии с возможными отклонениями толщины в ходе нанесения материала;
- геометрия опорной поверхности.
Минимальная толщина
Наружный слой монтажного шва формируется с помощью нанесения Стиз А или других акриловых герметиков на утеплитель (ленты не рассматриваем, так как они изначально обладают толщиной, заданной производителем). Из-за деформационных подвижек в процессе эксплуатации в монтажной пене, которая чаще всего используется в качестве утеплителя, образуются трещины (чаще - отслаивания, о которых мы писали в одном из первых постов). Эти трещины/отслаивания являются концентраторами напряжений для уложенного сверху герметика и приводят к его растрескиванию. Однако при достижении определенной толщины трещины перестают возникать.
Лабораторные исследования и практический опыт показали, что минимальная толщина, при которой герметик не трескается, составляет 3 мм после усадки. В последней версии ГОСТ 30971-2012 было внесено это значение: "Минимальная толщина слоя после усадки должна быть не менее той, на которой были проведены испытания герметика на долговечность. В случае отсутствия данных по толщине образцов на испытаниях на долговечность ее необходимо принять равной 3 мм".
Вообще говоря, если трещина имеет значительный размер, например, 10 мм, то толщины 3 мм герметика будет недостаточно. Но такие трещины в монтажной пене образоваться не могут из-за ограниченной деформации самого оконного блока.
Технологический допуск
Ранее в ходе осмотров наружного слоя, выполненного с помощью герметика Стиз А, представители нашей компании обращали внимание на отклонения по толщине, которые возникают у монтажников в реальных условиях на строительных объектах. Из-за особенностей монтажного узла не всегда удобно точно наносить материал, поэтому для увеличения вероятности попадания в размер был выбран технологический допуск по толщине в 1,5 мм.
Данная величина относится только к акриловым герметикам для монтажа окон. В полиуретанах допуск может быть больше, так как не учитывается усадка таких герметиков (ее нет).
Геометрия опорной поверхности
После удаления лишнего количества монтажной пены на ней становятся заметны поры различной величины. В процессе нанесения герметик заполняет их. Это дополнительное количество материала приводит к увеличению сопротивления паропроницанию, так как парообразной влаге требуется пройти большее расстояние сквозь слой герметика.
Для учета данного явления при определении максимальной толщины слоя герметика был проведен специальный расчет. В расчете использовались следующие модели (рис.1):
- слой с выпуклостями в местах расположения пор;
- плоский слой, учитывающий наличие пор в монтажной пене.
Толщина исходного слоя после усадки (примерно 20 %) с учетом допуска составляет 3 + 1,5 = 4,5 мм. Толщина плоского слоя состоит из толщины исходного слоя и толщины слоя в порах и называется эквивалентной.
Сопротивление паропроницанию обратно пропорционально потоку влаги, проходящей через образец при определенном перепаде парциальных давлений пара. Плоский слой имеет такое же сопротивление паропроницанию, как и исходный слой с выпуклостями. Соответственно, расчет проводился из условия равенства суммарных потоков пара через слой герметика исходной и эквивалентной толщины.
В процессе такого расчета мы получили, что, исходя из принятой модели распределения пор, эквивалентная толщина равна 5 мм, что на 0,5 мм больше максимальной толщины нанесения исходного слоя после усадки.
Получается, что разница в толщине, приходящаяся на поры, составляет 0,5 мм, которые необходимо «прибавить» к максимально допустимой толщине при проведении исследований по определению сопротивления паропроницанию.
В результате установлено, что герметик для наружного слоя должен иметь такую паропроницаемость, чтобы слой толщиной, складывающейся из 3 мм, 1,5 мм и 0,5 мм и равной, соответственно, 5 мм, удовлетворял ГОСТ 30971 по сопротивлению паропроницанию. Однако такая толщина используется только при определении сопротивления паропроницанию: герметик же наносят толщиной 3,5-5,5 мм, что после усадки составляет 3-4,5 мм.
Обоснование принятой толщины слоя герметика
Для обоснования использования подобной модели образца пены и распределения пор в нем сравним ее с реальными монтажными пенами. Монтажные пены делятся на профессиональные и бытовые, для монтажа оконных блоков применяют профессиональные. Эти пены более технологичны в работе, имеют маленькие поры, больший «выход» из баллона, меньшие усадку и вторичное расширение.
Для оценки работоспособности модели было проведено ее сравнение с данными, полученными на основе образцов бытовой пены. В данном случае, если требования модели окажутся «жестче», то результаты, полученные таким образом, можно использовать и для профессиональных пен.
Для проведения эксперимента изготовили бумажный макет и специальные образцы пены диаметром 90 мм в соответствии с расчетной моделью. По фотографиям ниже (рис. 2-6) можно заметить, что макет, использованный в расчетной модели, имеет более высокую плотность распределения и большие диаметры пор. Даже в сравнении с бытовыми монтажными пены, основные характеристики которых хуже, чем у профессиональных, данная модель описывает избыточные условия. Таким образом, расчет на основе приведенной модели имеет обоснование.
