Почему нельзя говорить о сопротивлении паропроницанию герметика?

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 себе¹: 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 – потребитель этого газа. Между ними есть труба, по которой течет газ.

Представим, что скважина стоит вплотную к городу – на расстоянии 1 метр. 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 давлений² – скажем, 10 Па.

Теперь разместим трубу на соответствующее реальной эксплуатации расстояние – например, 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 трения³ 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, сопротивление газопротеканию СГ трубы прямо пропорционально длине этой трубы L:

СГ ~ 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 численно обратно пропорционально трубной газопроницаемости Г:

СГ ~ 1/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 пара⁴. 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):

СП ~ 1/П ~ Т

Соответственно, формулы приобретают знакомый по предыдущей версии статьи вид:

СП = Т/П

Итак, мы увидели, что 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:

Рис. 1. Пример «неправильного» протокола

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 нанесению⁵). Кроме того, герметик часто наносят на поверхность подрезанной пены, а в ней стандарт 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 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 уже 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 мм⁶.

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.