Капилярно активные строительные материалы

ing. Michálka Pavel, Главный технолог SATSYS TECHNOLOGY  a.s.

Санирующие теплоизоляционные штукатурки ThermoUM,ThermoSAN, ThermoIN, Thermoum Xtra относятся к  группе капиллярно активным строительным материалам. Срок службы и эффективность в разы выше, чем у традиционных санирующих штукатурок.

Пример разницы в насыщении водой материалов с капиллярными свойствами (красная кривая) и без капиллярных свойств (черная кривая) во времени.

Внутреннее утепление – теория и практика
Многие считают внутренне утепление рисковым. «Перемещение точки росы в конструкцию» вызывает опасения насчет возникновения дефектов конструкции. Расчеты, выполняемые в соответствии со стандартом, данные опасения еще усиливают.

С другой стороны, среди строительных физиков достаточно известно, что расчеты, выполняемые в соответствии со стандартом, не дают представление о действительных процессах, происходящих в конструкции здании. При правильно выполненном внутреннем утеплении в холодное время года система утепления стен, контактно закрепленная к строительной конструкции, работает в режиме влажности порядка 0,5% вес. Для сравнения, в штукатурке содержание воды составляет  4%-6% вес., и данное состояние является нормальным.

Широко используемый в настоящее время теоретический метод расчета  количества конденсата (баланс влажности по Глазеру) показывает, что при внутреннем утеплении в конструкции накопляется такое количество конденсата, что лучше внутреннее утепление не применять вообще, или использовать парозащиту. Метод Глазера является методом статическим, не учитывает элементы динамических процессов, происходящих в конструкции при переносе влажности, то есть так называемые капиллярные свойства материала.

У капиллярно активных материалов в настоящее время моделирование и расчет баланса влажности возможны лишь с помощью программ COND, DEPLHIN и WUFI. Только данные программы имеют алгоритмы, учитывающие свойства капиллярно активных материалов. Широко используемые в настоящее время в Чешской Республике программы TEPLO и PROTECH в состоянии правильно рассчитать тепловой баланс внутреннего утепления, но при расчете баланса влажности по методу Глазера не принимается во внимание капиллярную активность материала. Поэтому у капиллярно активных материалов необходимо тепловой баланс, рассчитанный с помощью программ TEPLO и PROTECH, дополнить расчетом баланса влажности с помощью программы COND, DEPLHIN или WUFI.

В 80-х годах прошлого века Курт Кессель, выполнив целый ряд лабораторных опытов, создал базу для новых комплексных расчетных программ, в результате чего проблематика переноса влажности рассматривается как комплексный и динамический процесс, проходящий в конструкции сооружения.

Петр Гаупель из Технического университета в Дрездене приблизительно в то же время работал на подобном проекте, как и целый ряд других ученых в иных европейских странах. Все в то время новые методы имели следующие общие черты:

• Методика расчета не является процессом стационарным, используются реальные данные в динамически изменяющемся временном контексте.
• Кроме диффузии водяного пара учитывается способность материалов временно сохранить влажность и транспортировать влажность благодаря капиллярам и капиллярному накоплению воды в материале.
• Способность получить в любой момент времени данные, описывающие профиль температуры и влажности в различных сечениях конструкции (стены), в течение нескольких годовых циклов.

Расчеты, выполняемые по методу Глазера, на практике дают правильные результаты там, где применяются негигроскопичные материалы (т.е. материалы, не впитывающих воду), и в случаях, когда речь идет лишь о простом определении диффузного баланса. В этих случаях применение стандарта является оправданным.

Упрощенно можно сказать, что транспорт жидкой воды в гигроскопичных материалах осуществляется через поры материала двумя основными способами:

- Капиллярное поглощение в заполненных водой порах (сила представляет собой поверхностное капиллярное напряжение воды)
- Движение воды в форме влажной пленки на поверхности больших пор в материале (сила определяется разницей относительной влажности с обеих сторон поры)

Капиллярное поглощение на практике встречается намного чаще, чем диффузионное движение водного пара. И в «сухих» материалах определенное количество пор заполнено водой. Отдельные поры создают «сеть», которая позволяет транспортировку дополнительно образующейся воды (например, при образовании конденсата) по принципу поглощения воды и дополнительной транспортировки воды – динамический процесс.

Движение воды в форме влажной пленки на поверхности минеральных материалов было научно описано как действительная транспортировка воды в 90-х годах прошлого века в Институте строительной физики Фраунгофера. В данном процессе имеет значение и остаточная вода в углах пор. Что касается количества влажности, транспортируемой в форме влажной пленки, оно тождественно количеству влажности, транспортируемой диффузией водяного пара.

Физические процессы в капиллярно активных материалах подробно объясняет теория энтальпии.

График  изменения объема влажности в центре кладки строительной конструкции у материалов без капиллярных свойств.

График  изменения объема влажности в центре кладки строительной конструкции у капиллярно активных материалов. 

Из сравнения графиков видно, что капиллярно активные материалы значительно лучше «справляются с проблемой повышенной влажности стен».

Результаты более чем 25 летних исследований транспортировки влажности при внутреннем утеплении можно обобщить следующим образом:

- Внутреннее утепление имеет лучший баланс влажности, чем можно было бы ожидать, исходя из расчетов, основанных на методе Глазера. Главной причиной является свойство материалов (штукатурки, кладку, тепловой изоляции и т.д.) распределить локально возникающую влажность и транспортировать влажность на поверхности, с которых влажность может испаряться. 
- Проблемы с влажностью и конденсацией поддаются компьютерному моделированию, что позволяет уменьшить или устранить их неблагоприятные последствия. 
- Все пути транспортировки влажности можно, исходя из динамического принципа, рассчитать. 
- Нежелательное воздействие тепловых мостиков можно устранить. 
- Актуальные научные познания в данной области свидетельствуют о необходимости уделять особое внимание рискам, связанным с проникновением влажности в строительную конструкцию через места, где целостность фасада нарушена, рискам, связанным с воздухообменом за изоляционным материалов, в зависимости от потенциального высыхания конструкции и капиллярно активным теплоизолирующим