Монтажные швы. Системы монтажа. Сертификация в оконной индустрии РФ

О компании САЗИ

Компания САЗИ – крупнейшее в своей отрасли российское предприятие, которое с 1993 года занимается производством герметизирующих и изолирующих материалов. Продукция нашей компании используется тысячами предприятий самых различных отраслей промышленности и хозяйства нашей страны. Нашими потребителями являются как ведущие заводы Роскосмоса, ВПК и электронной промышленности, так и, например, малые ремонтно-строительные фирмы, выполняющие заказы частных лиц.

В структуру Холдинга САЗИ в настоящее время входят три производственных предприятия, которые специализируются на разных видах продукции и имеют разную серийность выпуска – от массового производства герметиков для стеклопакетов до единичного изготовления материалов по оригинальным разработкам. Кроме этого, Компания САЗИ имеет собственный научно-исследовательский центр, персонал которого – это специалисты высшей квалификации, что, вкупе с постоянно обновляющимся парком современного оборудования и аппаратуры, позволяет нам решать самые сложные задачи наших потребителей и обеспечивать путь от постановки задачи на разработку до вывода продукта в серийное производство в очень короткое время. Так, среднее количество осваиваемых в производстве новых продуктов превышает десятки за год.

Наша компания является членом ведущих отраслевых ассоциаций и объединений строительной индустрии, в том числе НОПСМ («Национальное объединение производителей строительных материалов и строительной индустрии»), НОСИ («Национальное объединение участников строительной индустрии») и НОкС («Национальный Оконный Союз»). Кроме того, мы занимаемся большой работой в области технического регулирования: ПК САЗИ является активным членом Технического комитета 144 «Строительные материалы (изделия) и конструкции» и Технического комитета 041 «Стекло». Также мы работаем с ТК 393 «Услуги (работы) в сфере жилищно-коммунального хозяйства и формирования комфортной городской среды» и ТК 400 «Производство работ в строительстве. Типовые технологические и организационные процессы». Специалисты нашей компании разработали действующий национальный стандарт ГОСТ Р 59522—2021 «Герметики для организации деформационных швов ограждающих конструкций панельных зданий. Технические условия» и ГОСТ Р 70075—2022 «Герметики для организации монтажных швов узлов примыкания оконных блоков к стеновым проемам. Технические условия». Также мы участвовали в рабочих группах по разработке стандартов, действующих на территории Российской Федерации и стран СНГ: ГОСТ 30971—2002 и ГОСТ 30971—2012 «Швы монтажные узлов примыкания оконных блоков к стеновым проемам», ТКП 45—3.02-223-2010 «Заполнение оконных и дверных проемов. Правила проектирования и устройства», ДСТУ-Н Б В.2.6—146:2010 «Конструкции зданий и сооружений. Руководство по проектированию и устройству окон и дверей», СТО НОСТРОЙ 2.23.62—2012 «Конструкции ограждающие светопрозрачные. Окна. Часть 2. Правила производства монтажных работ, контроль и требования к результатам работ» и других.

Укрупненные номенклатурные группы продукции компании САЗИ выглядят следующим образом:

– герметики и компаунды (полисульфидные и силоксановые) для Росавиакосмоса, ВПК, электронной и электротехнической промышленности, точного машиностроения, а также других отраслей добывающей, перерабатывающей промышленности и энергетики;

– герметики полисульфидные для индустриальной, автоматической и механизированной, сборки стеклопакетов;

– герметики полисульфидные, полиуретановые, силоксановые и акриловые для строительства и ремонта;

– гидрофобизирующие кремнийорганические составы (гидрофобизаторы) для гидроизоляции объектов из пористых материалов;

– общестроительные и специальные герметики для монтажных швов светопрозрачных конструкций и для стыков в деревянном домостроении.

О проекте «Система монтажа САЗИ»

Большая часть книги посвящена материалам для защиты монтажной пены при установке окна – Стиз А, Стиз В, Стиз Д и Стиз PU. Эти материалы образуют систему, названную нами «Системой монтажа САЗИ».

За более чем 20-летнюю историю в проекте «Система монтажа САЗИ» было сделано многое. Мы правили и писали «с нуля» ГОСТ, изучали процессы, которые протекают в монтажном шве, внедряли новые рецептуры герметиков, которые лучше отвечают нагрузкам в окне, боролись с недостатками систем сертификации и т. д. В какой-то момент стало понятно, что мы определенно делаем нечто большее, чем обычный отдел сбыта в обычной производственной компании. Об этом «нечто большем» интересно рассказывать и, мы надеемся, интересно послушать – но как рассказать об этом за те 30—60 минут, которые в среднем длится встреча с Клиентом? Поэтому возникло желание собрать воедино наши основные наработки за все эти 20 лет. Так появилась идея написать книгу, которую Читатель держит в руках.

В книге мы постарались расположить главы так, чтобы начать с общего и закончить частным. Поэтому Раздел I мы посвятили материалам для монтажа окон «в целом». В Части 1 этого Раздела мы «поставим задачу»: поговорим о монтажном шве как таковом, о его особенностях, а также проведем сравнение между материалами, которые защищают монтажную пену. Далее, в Части 2 мы сосредоточимся на герметиках: расскажем про их свойства, про то, почему эти свойства именно такие, а также обсудим некоторые вопросы применения герметиков. В Разделе II мы затронем тему грамотного выбора материалов без непосредственных испытаний и будем обсуждать особенности систем сертификации, а также наши действия в части сертификации герметиков для монтажа, которые вытекают из этих особенностей. И завершим мы наш рассказ Разделом III, который, по сути, представляет собой список часто задаваемых вопросов.

Отдельно выражаем благодарность за помощь в подготовке материалов для книги Неклюдову Дмитрию и Губанову Глебу.

ПРЕДИСЛОВИЕ ОТ КУРЕНКОВОЙ А.Ю.

Новые технологии производства оконных блоков из ПВХ, клееной древесины, «теплого» алюминия, стеклопластика появились на российском рынке более 25 лет назад. Такие конструкции и устанавливаться в оконных проемах также стали по-новому. В конце прошлого века никаких нормативов не было, и при монтаж ограничивались только монтажной пеной, которая и сама являлась новым продуктом (вместо конопатки). На рубеже веков новые конструкции окон занимали малую долю на рынке, и при огромной рентабельности окон недостатки при монтаже исправлялись беспрекословно методом проб и ошибок.

Особенности эксплуатации пены в российских климатических условиях выяснялись постепенно, и требования к ее защите в монтажном шве возникли при анализе первых лет ее эксплуатации. Разработка ГОСТ 30971—2002 «Швы монтажные узлов примыканий оконных блоков к стеновым проемам. Общие технические условия» и исследования СибАДИ во многом определили требования к наружному и внутреннему слою монтажного шва. Все испытания проводились на продукции компании Illbruck, поэтому именно они и доминировали при проведении «монтажа по ГОСТ». Однако уже в 2005 году после внесения поправки к ГОСТ 30971—2002 наряду с лентами в монтажном шве стали применяться герметики.

В редакции ГОСТ 30971—2012 требования к герметикам были уже четко обозначены в стандарте как для наружного, так и для внутреннего слоев, а также внесены предпосылки для появления новых продуктов. К этому времени можно отнести и появление «Системы монтажа САЗИ». Компанию САЗИ в силу разносторонности выпускаемой продукции всегда отличает системный подход, то есть продукция должна обеспечивать определенные функции при эксплуатации, при этом обеспечивая совместимость и долговечность материалов.

Особо не афишируя, компания проводит постоянные испытания своей продукции, реагируя на изменения рынка и особенности стен, профиля и так далее. Книга Павла и Сергея Гладковых «Монтажные швы. Системы монтажа. Сертификация в оконной индустрии РФ» – это тоже системный продукт, некая ретроспектива тех исследований, которые проводились в последние годы, их анализ и обоснование технических показателей продукции, которые обеспечат долговечность. Стройка не заканчивается после 5 лет эксплуатации, указанных в Градостроительном Кодексе, никому не интересно платить громадные деньги за квартиру и потом вкладываться в постоянный ремонт, поэтому продукт должен работать десятки лет.

Анализ же жалоб дольщиков показывает, что более 60% жалоб все еще приходится на монтаж оконных блоков, поэтому надеюсь, что правильный, научно обоснованный подход к монтажу оконных блоков позволит после прочтения книги снизить процент брака и повысить долговечность при комплексном подходе к монтажу.

Глава 1. Герметизация окон

Установка оконного блока – это ответственный процесс, поэтому на территории РФ введен стандарт, который касается этого вопроса – ГОСТ 30971. Одним из положений данного стандарта является концепция трехслойного (реже – четырехслойного) монтажного шва – шва между оконным блоком и стеной (рис. 1). Создание этого шва обеспечивает «герметизацию» окна в привычном понимании этого слова.

Рисунок 1. Схема монтажного шва узла примыкания оконного блока к стеновому проему

Сам по себе монтажный шов возникает из-за того, что нельзя устанавливать оконный блок вплотную со стеной: из-за различных коэффициентов теплового расширения температурные деформации окна и стены также будут отличаться. Следовательно, если установить оконный блок вплотную со стеной, то он разрушится во время эксплуатации. Поэтому между оконным блоком и стеной оставляют зазор, который называют монтажным.

Так как часто возникает путаница, объясним значение используемых терминов:

– оконная рама – несущая конструкция для оконных элементов;

– стеклопакет – светопрозрачная конструкция строительного назначения из двух и более стекол;

– оконный блок – сборная конструкция, состоит из оконной рамы и стеклопакета;

– окно – предназначенный для естественного освещения элемент конструкции, состоящий из оконного проема с откосами, оконного блока, системы уплотнения монтажных швов, подоконной доски, деталей слива и облицовок.

Помещение необходимо защищать от холода, ветра и атмосферных осадков, поэтому монтажный зазор заполняют теплоизоляционным материалом. В современных окнах для этого используют монтажную пену – материал, отличающийся простотой в обращении при высоких теплоизоляционных характеристиках. Основной недостаток монтажной пены – это малый срок службы при эксплуатации без дополнительной защиты: под воздействием влаги и солнечного света она теряет свои свойства в течение 2—3 лет.

Что именно происходит с пеной под воздействием воды и солнечного света? Ультрафиолет разрушает химические связи в молекулах пенополиуретана (это полимерная основа монтажной пены), что приводит к медленному сгоранию и снижает относительное удлинение пены на разрыв, что подробнее будет рассмотрено в Главе 2. Вода же, попадая в пену, увеличивает ее теплопроводность, то есть ее способность передавать через себя тепло или холод, что приводит к потере ее теплозащитных свойств. Как именно вода попадает в пену, мы рассмотрим далее в тексте книги.

Из вышесказанного следует, что монтажную пену надо защищать со стороны улицы от воздействия воды и УФ-излучения. Однако если влага проникла в пену, то необходимо обеспечить ей беспрепятственный выход. Поэтому наружный защитный слой выполняют паропроницаемым, то есть хорошо пропускающим водяной пар.

Надо ли защищать пену изнутри? Да, надо. Дело в том, что в осенне-весенний период абсолютная влажность на улице ниже, чем в помещении. Так как любая замкнутая система всегда стремится к равновесию, возникнет поток влажного воздуха изнутри наружу. Влажный воздух будет проходить через стену и монтажную пену. Чем это опасно? При сохранении потока влажного воздуха и условий для конденсации влаги пена будет постепенно намокать. Таким образом, монтажную пену следует защищать со стороны помещения от доступа жидкой и парообразной влаги.

Также в ряде случаев необходимо предотвратить попадание влаги из мокрой стены в пену. Например, если стена изготовлена с использованием мокрого процесса (в домостроительном комбинате). Кроме того, подобное имеет смысл, если стена сделана из газобетона. Подробнее этот вопрос будет рассмотрен в Главе 16. В итоге получается трех- или четырехслойный монтажный шов:

– центральный слой – это главный слой, который выполняет тепло- и шумоизоляционную функции. Обычно выполняется из монтажной пены;

– наружный слой – защищает пену от дождевой/талой воды и УФ- излучения со стороны улицы. Выпускает парообразную влагу из пены на улицу. В линейке материалов компании САЗИ этот слой выполняют из герметика Стиз А;

– внутренний слой – защищает пену от жидкой и парообразной влаги со стороны помещения. В линейке материалов компании САЗИ этот слой выполняют из герметика Стиз В или Стиз PU;

– дополнительный слой – защищает пену от попадания парообразной влаги из стены. В линейке материалов компании САЗИ этот слой выполняют из полиакрилового состава Стиз Д.

Все эти три (или четыре) слоя, при условии выполнения требований ГОСТ, образуют долговечный монтажный шов, который надежно защищает помещение от холода, ветра и атмосферных осадков со стороны улицы.

Глава 2. Существующие несовершенства монтажного шва

ПВХ-окна в России устанавливают уже более 20 лет. Это более чем достаточное время, чтобы научиться их делать. И действительно, для каждого элемента окна: стеклопакета, оконного профиля и фурнитуры – разработано множество инновационных решений. Окна делают почти любой формы, цвета и размера. Но есть один элемент в окне, который при этом еще остается проблемным. Это монтажный шов.

По статистике некоторых лидеров мнений оконного рынка более 50% окон в новостройках заменяются в течение первых 2—3 лет эксплуатации. Основная причина – жильцам холодно зимой. В новостройках в большинстве своем используются окна экономкласса, с дешевыми уплотняющими прокладками и дешевой фурнитурой. Но минимальные требования по теплоизоляционным свойствам такие окна выполняют, поэтому нельзя утверждать, что причина холодных окон в новостройках – только лишь качество сборки окна или «дешевость» входящих в состав окна элементов. Часть причин однозначно лежит в монтаже оконной конструкции. Но это обычно остается незамеченным, так как сам факт последующей замены окна меняет качество монтажа в лучшую сторону.

Во вторичном жилье холодные окна встречаются реже: все-таки на себе экономить не хочется, поэтому доля окон экономкласса во вторичном жилье меньше, чем в новостройках. Среди рекламаций оконных компаний, которые они получают от «частников», одним из лидеров является всем известное «мне дует». Для исправления этого недостатка проверяют работу фурнитуры, уплотнителей или ждут включения центрального отопления, чтобы теплый воздух от батареи отсек поток холодного воздуха от окна. Но все это не поможет, если истинная причина состоит в монтаже, вернее – во внутреннем противоречии между необычайной технологичностью (удобством применения) монтажной пены и ее качеством.

Главным элементом монтажного шва является центральный слой, который практически всегда выполняется из монтажной пены. Часто говорят о том, что пену надо защищать от попадания воды и солнечного света. Но основной недостаток монтажной пены в подобном применении – это ее низкое относительное удлинение. Наши исследования показывают, что среднее относительное удлинение пены составляет 7,5 ÷ 8,5%. То есть если в монтажном шве деформация составляет более 8,5%, то в пене образуются трещины. А средняя деформация в монтажном шве составляет как раз-таки больше – около 10%, поэтому пена будет разрушаться. Но всегда ли? Что если применена очень хорошая пена (у лучших из испытанных нами пен значение относительного удлинения составляло 13%)? Даже в этом случае разрывы все равно произойдут и произойдут, скорее всего, в первый же сезон. К ним приведут статистические деформации из-за суточных изменений линейных размеров оконного профиля.

Рисунок 2. Распределение изотерм в монтажном шве до образования трещины

Получается, что в монтажной пене в процессе эксплуатации окна будут возникать трещины, и воспрепятствовать этому никак нельзя. При этом после завершения отделочных работ монтажная пена скрыта от обследования откосом и наружным слоем монтажного шва – оценить ее состояние в процессе эксплуатации не представляется возможным без разрушения отделки. Поэтому разумным поведением будет учесть появление трещин, уменьшая вредный эффект от них.

А вредный эффект есть! Дело в том, что в образующиеся трещины1 попадает холодный воздух, беспрепятственно достигая внутреннего откоса. В итоге изотермы смещаются внутрь помещения, как это продемонстрировано на рис. 2 и 3, ведь, по сути, часть теплоизоляционного слоя теперь отсутствует. Температура на поверхности откоса снижается.

Рисунок 3. Распределение изотерм в монтажном шве после образования трещины. Температура на внутренней поверхности монтажного шва снизилась

Снижение температуры на поверхности откоса имеет три следствия.

Во-первых, холодный откос охлаждает воздух вокруг себя. Поэтому на прогрев помещения теперь, после образования трещины в пене, нужно затратить больше энергии. То есть монтажный шов с трещинами в пене менее энергоэффективен, чем без трещин.

Во-вторых, если температура на откосе снизится до точки росы, то на его поверхности будет выпадать конденсат. И оконная компания получит недовольного клиента со всеми вытекающими: претензия, потеря повторного клиента в лице этого клиента и потеря повторных клиентов в лице всех тех, кому этот клиент расскажет, что «компания такая-то поставила мне холодные окна». В совсем запущенных случаях температура может снизиться до 0 °С. Тогда конденсат еще и замерзнет. Клиент будет еще более недовольным.

В-третьих, снижается комфортность в помещении. Поверхность откоса (а также оконная рама и стеклопакет) зимой всегда холоднее воздуха в помещении – в среднем на 8 ÷ 10 °С. Поэтому возникает поток холодного воздуха от окна, который, как и продувание, ощущается как сквозняк: клиент жалуется, что ему «дует». Обычно такая претензия исчезает сама собой после включения центрального отопления: тепловая завеса от батареи отсекает поток холодного воздуха (если, конечно, подоконник не перекрывает батарею). Но если перепад между значениями температур откоса и воздуха в помещении будет больше обычных 8—10 °С, то батарея может и не «справиться» с таким потоком. К тому же длина батареи в среднем все-таки меньше длины окна, и тепловая завеса слабо воздействует на поток холодного воздуха от краевых зон окна. А ведь именно в них находится вертикальная часть монтажного шва. Выход, впрочем, есть.

Необходимо обеспечить препятствие для попадания холодного воздуха в монтажную пену. Для этого воздухопроницаемость наружного слоя надо ограничить: холодный воздух с улицы не будет попадать в трещину и не будет участвовать в конвективном переносе (не будет уносить тепло с откоса во внешнее пространство).

А какие материалы могут обеспечить требуемую воздухонепроницаемость? Популярным способом защиты монтажной пены от солнечного света и воды является использование ленточной системы монтажа – лент ПСУЛ (рис. 4) и диффузионных лент.

Рисунок 4. Внешний вид паропроницаемой саморасширяющейся уплотнительной ленты (ПСУЛ

Но они изготавливаются на основе поролона и материала мембранного типа, поэтому легко пропускают сквозь себя воздух. Убедиться в этом просто: достаточно подуть сквозь них – получится. Поэтому в случае возникновения трещин в монтажной пене ленты не спасут от описанных выше последствий.

А вот подуть сквозь слой герметика не получится. Герметики при соблюдении требований по толщине слоя нанесения за счет своей плотной структуры практически не пропускают сквозь себя воздух (а инфильтрация воздуха не обеспечивает передачу тепла переносом воздушных масс). Поэтому герметики надежно защищают помещение от таких «продуваний». Следовательно, можно с уверенностью утверждать: герметики, в отличие от лент, снижают для оконной компании вероятность столкнуться с рекламациями. И наше представление многократно подтверждено и продолжает подтверждаться практикой: часто нанесение герметика поверх лент в продуваемом окне решает проблему, как это было, например, в квартире на рис. 5, 6. При этом, хотя с точки зрения воздухонепроницаемости все герметики превосходят ленты, не все они «одинаково полезны» – герметики отличаются между собой долговечностью и паропроницаемостью.

Рисунок 5. Внешний вид монтажного шва окна, на которое жаловался Клиент, до нанесения герметика Стиз А

Рисунок 6. Внешний вид этого окна после завершения работ. Проблема «продуваний» исчезла

Глава 3. Особенности воздействия ветровой нагрузки на монтажный шов

ГОСТ 30971 задает ряд требований к монтажному шву, обеспечение которых гарантирует выполнение его основной функции – теплозащиты монтажного зазора. В список требований входит воздухопроницаемость: монтажный шов с минимально допускаемым по ГОСТ классом по этому параметру не должен пропускать более одного кубометра воздуха за один час на единице длины и перепаде давления в 100 Па. Смысл введения этого параметра – предотвращение пропускания (продувания) воздуха сквозь шов и изменения параметров микроклимата в помещении.

Монтажный шов согласно ГОСТ 30971 состоит из трех слоев, и каждое требование к монтажному шву обеспечивается как минимум одним из этих слоев. Например, за теплозащиту отвечает центральный слой, за пароизоляцию со стороны помещения – внутренний слой и т. д.

Какой же из слоев выполняет функцию защиты от продувания с наружной стороны шва? Ответ на этот вопрос, несмотря на кажущуюся его очевидность, не только не банален, но и оказывается принципиальным для понимания структуры и надежности шва в эксплуатации. Каждому, кто видел своими глазами монтажную пену, понятно, что она в смысле воздухопроницаемости самодостаточна: никакой «ветер» ее не продует. Но из этого не следует, что центральный слой монтажного шва также достаточен для защиты шва от продувания: как мы обсудили в предыдущей главе обычная пена в обычном монтажном шве практически должна трескаться. Но основной проблемой в данном случае будет даже не сама трещина в слое пены, а то, что эту трещину невозможно увидеть, ведь пена в шве закрыта со всех сторон от наблюдения во время эксплуатации.

Поэтому, если функция ветрозащиты лежит на центральном слое, то диагностика этого дефекта оказывается очень затруднительной. Из сказанного следует вывод, что с точки зрения защиты стыка между рамой и проемом от ветровой нагрузки использование как несущего эту функцию центрального слоя приводит к недостаточной надежности такого монтажного шва.

Но, по нашему представлению, все изменится, если «поручить» эту функцию наружному слою. Главным в данном случае является именно повышение надежности всего шва в условиях эксплуатации, поскольку наружный слой является значительно более доступным как для диагностики, так и для ремонта, чем центральный слой. Эта концепция монтажного шва, естественно, и была использована нами при разработке герметика Стиз А для выполнения наружного слоя монтажного шва.

В то же время наружный слой может выполняться не только с применением эластичных паропроницаемых герметиков, но и с помощью ленточных материалов – предварительно сжатых уплотнительных (ПСУЛ) и диффузионных лент. Мы провели исследование с целью определить, реализуется ли наша концепция монтажного шва при использовании этих материалов. Так как проверка носила качественный характер – производилась принципиальная оценка такой возможности, то марки проверявшихся лент мы не указываем. Сравнение выполнялось путем фиксации скорости падения давления в воздушной камере, которая была закрыта с одной из сторон испытуемым материалом2.