В.С. ВАЛКОВОЙ, замдиректора департамента ТМ «Изоспан» ООО «Гекса – нетканые материалы»

На отечественном рынке не первый год наблюдается нарастание негативного отношения к ветрозащитным пленкам в связи с рядом серьезных пожаров. Несмотря на то что компаниями освоен выпуск негорючих материалов, а производители теплоизоляции внедрили технологии пропитки утеплителя специальными гидрофобными веществами, вопрос о принципиальной необходимости ветрозащитных пленок в составе ограждающих конструкций периодически всплывает и горячо обсуждается специалистами.

Основная функция ветрозащитной пленки – защита теплоизоляционного слоя от намокания в процессе монтажа и эксплуатации кровли или фасада.

Не так давно некие немецкие кровельщики столкнулись с вполне конкретной проблемой – потекла кровля на одном из объектов, намок утеплитель, и необходимо было решить вопрос: менять его полностью или же частично. Мнения экспертов разделились, несмотря на то что большинство опрошенных высказались в пользу полной замены изоляционного материала, звучали также и голоса тех, кто считал, что материал можно заменить лишь частично, или же вообще оставить «все как есть» и уповать на естественную сушку.

В результате в научно-исследовательском институте теплоизоляционных материалов в Мюнхене было заказано соответствующее исследование. Чтобы определить, какое влияние оказывает содержание влаги в минераловатном изоляционном материале в конструкциях теплой кровли на устойчивость утеплителя к нагрузкам при сжатии 10%, образцы были подвергнуты воздействию влаги (в различной степени) и испытаны в разных температурных условиях в рамках полномасштабного лабораторного исследования.

На нижней стороне изоляционного материала была задана постоянная температура в пределах 20^оС. На верхней стороне, перекрываемой кровельной поверхностью, был задан суточный ход температур по шкале времени 1:1, повторившийся 10 раз (1 цикл), при этом проводилась симуляция зимнего и летнего температурных циклов. Содержание влаги в минераловатном материале составило 50 масс. %, 5 масс. %, 1,5 масс. % и 0 масс. %. Сразу же после испытаний в условиях температурных перепадов образцы были испытаны на прочность при сжатии 10%, при этом были получены следующие данные:

• существует некоторое пороговое значение влажности, превышение которого приводит к необратимым изменениям структуры утеплителя;

• устойчивость влажного изоляционного материала к нагрузкам при сжатии 10% значительно уменьшается по сравнению с прочностными свойствами недавно изготовленной изоляционной продукции. При этом существенных различий между воздействием зимних и летних температур (по 10 дней) или в сочетании зимних и летних температур (в общей сложности 20 дней), отмечено не было. Прочность образцов с содержанием влаги 50 масс. % при сжатии 10% составила 50-52 кПа, с содержанием влаги 1,5 масс. % – около 56 кПа. Для сухих образцов были получены показатели 77 кПа (как после хранения при комнатной температуре в течение одного года, так и в результате воздействия зимних температур в измерительном приборе);

• повторное испытание образцов на прочность, подвергшихся процессу сушки при 70^оС после первого испытания на прочность, также вызвало еще большее уменьшение прочности материалов при сжатии 10%.

Следует ли придать утеплителю водоотталкивающие свойства?

Основные структурные и химические свойства минеральной ваты хорошо описаны в работах Герда-Рюдигера Клозе, а также Р. Кюнцеля. По приведенным в их работах данным, волокна обычного минераловатного утеплителя, не пропитанного водоотталкивающей добавкой, в ходе цикла намокания-высыхания лопаются. Это приводит к изменению плотности минераловатной плиты, ее геометрических размеров, прочностных свойств, а также осыпанию «чешуек» лопнувших волокон – эмиссии материала утеплителя. Ничего этого не происходит при обработке минераловатного материала специальными гидрофобизирующими пропитками (табл. 1).

Таблица 1. Влагопоглощаемость изоляционных материалов из минеральной ваты (Kunzel, 1988)

№	Тип испытания	Схематическое расположение	Показатели
№	Тип испытания	Схематическое расположение	Минераловатная плита без водоотталкивающих свойств	Минераловатная плита с водоотталкивающими свойствами
1	Влагопоглощаемость по стандарту DIN 52 617 перпендикулярно минераловатной плите (24 ч)		1,3 кг/м³h^0,5	0,007 кг/м³h^0,5
2	Влагопоглощаемость по стандарту DIN 52 617 параллельно минераловатной плите (24 ч)		1,3 кг/м³h^0,5	0,01 кг/м³h^0,5
3	Влагопоглощаемость при давлении 30 мм перпендикулярно минераловатной плите (24 ч)		5,0 кг/м³h^0,5	0,015 кг/м³h^0,5
4	Влагопоглощаемость при давлении 30 мм параллельно минераловатной плите (24 ч)		5,5 кг/м³h^0,5	0,03 кг/м³h^0,5
5	Влагопоглощаемость при погружении минераловатной плиты под воду (24 ч)		87 Vol-%	1,0 Vol-%
6	Влагопоглощаемость при погружении минераловатной плиты под воду и оказании давления 550 mb (24 ч)		88 Vol-%	40 Vol-%

Таблица 2. Максимальная сорбционная влажность образцов утеплителя в зависимости от времени эксплуатации

Материал	Плотность, кг/куб. м	Время эксплуатации, лет	Максимальная сорбционная влажность, %
Материал	Плотность, кг/куб. м	Время эксплуатации, лет	У наружной поверхности	В толще утеплителя
Минераловатный утеплитель	70	14	4,02	2,83
Минераловатный утеплитель	70	12	3,71	2,58
Минераловатный утеплитель	100	5	1,92	1,40

Минераловатные изоляционные материалы с водоотталкивающими свойствами в испытаниях при нормальных условиях (погружение в воду полностью, погружение на 30 мм, хранение под водой) почти не впитывают влагу (не более 1 объем. % для материалов плотностью от 160 кг/м³). Только хранение под водой и дополнительная большая нагрузка (40 объем. % для материалов той же плотности) приводят к скоплению значительного количества влаги.

Отечественные стандарты, регламентирующие содержание влаги в толще утеплителя

В России действует ГОСТ EN 1609-2011 «Изделия теплоизоляционные, применяемые в строительстве. Методы определения водопоглощения при кратковременном частичном погружении». Регламентированные им методы позволяют определить водопоглощение изделий, подвергаемых воздействию дождя продолжительностью 24 часа при проведении строительных работ.

По ГОСТ Р ЕН 1609, водопоглощение при кратковременном и частичном погружении не должно превышать 1,0 кг/м². Как видно из табл. 1, плиты, не обладающие водоотталкивающими свойствами, имеют намного большее водопоглощение даже при минимальном воздействии воды.

Что касается максимальной сорбционной влажности утеплителя, то в ТУ производителей теплоизоляционных материалов эта величина равна 1% и 2% при влажности окружающего воздуха 80% и 97% соответственно. Однако из статьи Н.П. Умняковой, канд. тех. наук, НИИСФ РАН (Москва), опубликованной в журнале «Жилищное строительство», следует, что максимальная сорбционная влажность минераловатного утеплителя достаточно высока и превышает значения, установленные ГОСТ EN 1609-2011. Тем не менее полученные данные практически совпадают с показателями, приведенными в актуализированной редакции СП 50.13330.2012 «СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий» для минераловатных утеплителей на основе каменного волокна: содержание влаги в материале для условий А составляет 2%, условий В – 5%. Это говорит о том, что значения максимальной сорбционной влажности утеплителя, приведенные в ГОСТ EN 1609-2011, скорее всего, неоправданно занижены.

В статье также приведены данные по сорбции водяного пара минераловатного утеплителя, находившегося в эксплуатации в конструкциях НВФ в течение 5-14 лет. Установлено, что для минеральноватного утеплителя из каменных волокон, эксплуатируемого в конструкции вентфасадов, сорбционная влажность выше, чем у подобных аналогов, не находившихся в эксплуатации. Автором проведены экспериментальные исследования по методике, приведенной в ГОСТ 24816-31 «Материалы строительные. Метод определения сорбционной влажности». Для оценки сорбционной влажности образцы помещались в боксы, а затем устанавливались в специальную климатическую камеру КСХИ-0,15, где при температуре +20 и искусственно созданной относительной влажности воздуха 40, 60, 90 и 97% происходило определение сорбционной влажности этих образцов путем взвешивания до постоянного веса. Из анализа изотерм сорбции водяного пара видно, что сорбционная влажность минераловатного утеплителя на поверхности, обращенная к вентилируемой воздушной прослойке и в его толще, отличаются друг от друга.

Натурные испытания для определения влагопоглощения

Методы, описываемые в ГОСТ EN 1609-2011, довольно просты и могут с допустимой достоверностью воспроизводиться в «офисных» условиях.

Два образца обычного минераловатного утеплителя с заявленными характеристиками, позволяющими его эксплуатацию без ветрозащитной мембраны, с гидроветрозащитной мембраной и без нее, были опущены в емкость с водой. Значения водопоглощения были рассчитаны после 3 часов воздействия воды, 24 часов, а также после оттаивания предварительно намокшего замороженного образца и выдерживания его в воде в течение опять-таки 24 часов (табл. 3).

Таблица 3. Результаты натурных испытаний и сравнение их с нормативными значениями водопоглощения

Водопоглощение	без гидро- ветрозащиты		с гидро- ветрозащитой
Водопоглощение	кг/м²	%	кг/м²	%
СНИП 23-02-2003		3
из ТУ по ГОСТ EN 1609-2011 (1 м³ толщ. 10 см)	1	16,6
Офисный аналог ГОСТ EN 1609-2011 через 3 часа	1,2	18,7	0	0
Офисный аналог ГОСТ EN 1609-2011 через 24 часа	6,9	115,6	0	0
Офисный аналог ГОСТ EN 1609-2011 после заморозки через 24 часа	12,8	214,6

Мы видим, что реальные значения водопоглощения в отсутствие гидроветрозащитой мембраны значительно превышают требования СНиП 23-02-2003 и ГОСТ EN 1609-2011.

Если сравнить полученные данные с данными, приведенными в статье Р. Кюнцеля, то мы увидим, что утеплитель (с заявленными характеристиками, позволяющими его эксплуатацию без ветрозащитной мембраны), только защищенный гидроветрозащитной пленкой, по своим свойствам не уступает гидрофобизированному образцу из статьи Р. Кюнцеля (табл. 1).

Можно сделать вывод о том, что обработка минераловатных материалов гидрофобизирующими пропитками и защита необработанных материалов гидроветрозащитными пленками имеют одинаковую эффективность. Однако следует учесть, что обработка гидрофобизирующими пропитками значительно усложняет и удорожает процесс производства утеплителя. Этот способ защиты экономически менее выгоден, нежели использование качественных ветрозащитных пленок. Кроме того, использование ветрозащитных пленок решает ряд других важных проблем: это и защита материала от механического повреждения в процессе монтажа, и предотвращение эмиссии волокон внутрь жилых помещений.

При таком подходе чаша весов сдвигается в пользу использования ветрозащитных пленок со всеми типами базальтовых и стекловолокнистых утеплителей.

И напоследок: а само не высохнет?

На примере СП 17.13330.2017 «Кровли».

Таблица 4.

Показатели	Апрель	Май	Июнь	Июль	Август	Сентябрь	Октябрь
tн, оС	4,4	11,9	16,0	18,1	16,3	10,7	4,3
φн, %	66	58	59	63	68	73	78
eн, Па	552	813	1066	1293	1266	933	653
В1, г/м³	4,3	6,2	8,0	9,6	9,5	7,1	5,1
Jрад,Вт/м²	232	322	343	333	261	174	84
tck, ^оС	10,5	20,3	24,9	26,8	23,1	15,2	6,5
Ек,Па	1321	2381	3093	3421	2792	1761	1029
В2, г/м³	10,1	17,6	25,6	24,8	20,5	13,2	8,0
q, г/м²	227	463	573	632	432	239	118
Σq=2684 г/м²

В СП 17.13330.2017 «Кровли» приводится расчет времени сушки утеплителя.

– при ωПЕН=30% Т=(7,2+4,8)/2,684 ≈4,5 летнего сезона;
– при ωПЕН=22% Т=(4+4,8)/2,684 ≈3,3 летнего сезона.

Эти результаты убедительно доказывают, что чудес не бывает: намокший утеплитель вряд ли успеет высохнуть естественным путем. А значит, неприятные последствия будут нарастать при каждом эпизоде намокания-высыхания.

P.S. Статья была представлена на конкурс публикаций о современном состоянии и проблемах отрасли кровельных материалов и конструкций. Конкурс проводился Национальным кровельным союзом.