Главное — не насколько растянется герметик, а сколько прослужит шов
Представьте два полиуретановых герметика. У первого производитель заявляет относительное удлинение при разрыве 800%, у второго — 400%. Какой выбрать?
Это не условность: у фасадных герметиков с одинаковой допустимой деформацией шва ±25 % производители указывают удлинение от 450 до 900 %.
На первый взгляд ответ очевиден: первый вдвое эластичнее, значит, лучше воспринимает деформации и дольше прослужит.
Но именно здесь строитель рискует совершить ошибку.
Удлинение при разрыве показывает, насколько сильно можно растянуть образец материала при определённых условиях испытания до его разрушения. А герметик в строительном шве работает иначе. Он годами растягивается и сжимается, подвергается нагреву и охлаждению, воздействию воды и солнечного излучения. Причём всё это время он должен сохранять не только целостность, но и сцепление с поверхностями строительной конструкции.
Материал может выдерживать очень большое однократное растяжение, но это само по себе не доказывает, что он будет успешно переносить многократные циклы изменения ширины шва в эксплуатации.
Поэтому главный вопрос при выборе герметика — не максимальное значение одной характеристики, а его пригодность для конкретных условий эксплуатации.
Насколько герметик растягивается в реальном шве
Возьмём панель длиной 6 м. За год её температура меняется примерно на 60 °C, а бетон при нагреве на 1 °C удлиняется на 0,01 мм на каждый метр. Значит, панель меняет длину на 6 × 0,01 × 60 ≈ 3,6 мм, и всё это изменение принимает шов. Для шва шириной 20 мм это около 18 %. Удлинение при разрыве даже у недорогих герметиков — больше 200 %. Запас по растяжению более чем десятикратный: в правильно сделанном шве герметик не рвётся оттого, что ему не хватило эластичности.
Герметик, бетон и адгезия: где происходит разрушение
Когда бетонные элементы расходятся, герметик сопротивляется деформации и передаёт напряжения на зоны сцепления с боковыми поверхностями шва. Если эти напряжения превышают возможности адгезионного соединения или прочность поверхностного слоя основания, герметик может оторваться от кромки; если предел достигнут в самом материале — возникнет когезионный разрыв. Возможен и третий сценарий: разрушение поверностного слоя бетона.
Сравним цифры. При раскрытии шва на 18 % герметик создает усилие на поверхность бетона порядка 0,1 МПа. Сцепление хорошего полиуретанового герметика с бетоном, по нашим испытаниям, — 1,5–1,7 МПа. Прочность поверхностного слоя бетона в заводских панелях — 2–3 МПа. Получается цепочка:
усилие от герметика ≈ 0,1 МПа < сцепление 1,5–1,7 МПа < бетон 2–3 МПа
Слабое звено здесь — сцепление. Если шов перегрузить, герметик оторвётся от кромки, а бетон останется цел.
Какого сцепления достаточно? Мы считаем, что адгезия герметика к бетону должна быть не меньше 1 МПа. Это примерно десятикратный запас над рабочим усилием, и он нужен: на морозе герметик становится жёстче и тянет кромку сильнее, за годы шов проходит тысячи циклов, а кромка с цементным молоком держит гораздо хуже чистого бетона. Ориентироваться нужно на минимальное значение из испытаний, а не на среднее: шов разрушится там, где сцепление слабее всего.
Адгезия — один из основных показателей строительного герметика, но само по себе численное значение без условий испытания может быть малоинформативным. Для корректного сравнения важно знать основание, способ его подготовки, применение праймера, метод испытания и характер разрушения. Поэтому формулировки «хорошая адгезия» или просто «выдержал испытание» полезны только вместе с описанием того, что именно и как проверялось.
В стандарте герметик испытывают в прямоугольном образце 12 × 12 мм без шнура, а в межпанельном стыке слой герметика лежит на шнуре и в середине его толщина — около 6 мм. Поэтому класс герметика — это результат лабораторного испытания материала, а не доказательство того, что конкретный шов прослужит долго.
Что ещё важно
1. Модуль при растяжении
Модуль характеризует напряжение, возникающее при определённой деформации материала.
На практике жёсткость часто оценивают по твёрдости по Шору А: у низкомодульных герметиков она обычно около 20–25, у высокомодульных — 35–45. Но класс LM/HM по ГОСТ определяется модулем при растяжении, а не твёрдостью.
Для швов, в которых необходимо компенсировать существенные перемещения, низкий модуль часто является преимуществом: герметик способен изменять форму, создавая меньшую нагрузку на края соединения.
Однако в условиях значительных механических воздействий требования могут быть другими. Поэтому выбирать материал только по минимальному модулю тоже неправильно.
2. Упругое восстановление
После растяжения или сжатия герметик должен в достаточной степени возвращаться к первоначальной форме. При этом величина упругого восстановления оценивается отдельно от прочности и удлинения до разрыва.
Именно поэтому упругое восстановление — самостоятельный показатель, который нельзя подменять значением относительного удлинения при разрыве.
Для герметизации подвижных швов важно, как материал ведёт себя при повторяющихся деформациях, а не только при однократном испытании до разрушения.
3. Адгезия и когезия
Даже очень эластичный материал не обеспечит герметичность, если он оторвётся от поверхности бетона или разрушится внутри шва.
Адгезия характеризует сцепление с основанием, когезия — внутреннюю целостность материала. Разрушение бывает адгезионным (по границе контакта), когезионным (внутри герметика) или смешанным. В некоторых случаях разрушается слабый поверхностный слой самого бетона.
Поэтому оценивать нужно не абстрактное заявление о хорошей адгезии практически ко всем основаниям, а результаты испытаний и рекомендации производителя для конкретных материалов: бетона, металла, кирпича, дерева и других поверхностей.
Состояние основания, прочность и сохранность кромок, загрязнения, влажность, температура поверхности, совместимость смежных материалов и необходимость праймера могут оказаться важнее разницы между отдельными паспортными значениями прочности.
4. Долговечность и устойчивость к внешним воздействиям
Строительный шов подвергается воздействию температуры, влаги, солнечного излучения и механических деформаций.
Поэтому необходимо различать температуру нанесения, температуру эксплуатации, стойкость к атмосферным воздействиям и прогнозируемый срок службы.
Материал, который допускается наносить при отрицательной температуре, не обязательно быстро отверждается в таких условиях.
И наоборот, герметик, предназначенный для нанесения при положительных температурах, может сохранять работоспособность при существенно более низких температурах после полного отверждения.
Долговечность при этом нельзя определять только по температурному диапазону или значению удлинения. Лабораторные характеристики и прогнозируемый срок службы — разные категории: последний требует самостоятельного обоснования и учёта всей конструкции соединения.
Как круглый шнур формирует рабочий профиль
Уплотнительный круглый шнур из вспененного полиэтилена устанавливают в шов до нанесения герметика. Он ограничивает глубину заполнения, создаёт вогнутую тыльную поверхность рабочего сечения и препятствует приклеиванию герметика к дну шва. При правильной геометрии контакт с боковыми стенками получается более широким, а центральное сечение герметика — более тонким. Шнур подбирают больше ширины шва и устанавливают с поперечным обжатием 20–50 % от первоначального диаметра — так требуют технические рекомендации по герметизации стыков панельных домов (ТР 196-08).
Зарубежная практика (Американский институт бетона) и исследования показывают: чем шире и тоньше слой герметика, тем меньше он растягивается; вогнутый профиль на шнуре уводит напряжения от кромок в середину. Влажная и загрязнённая поверхность бетона заметно снижает сцепление.
По этим же рекомендациям для межпанельного шва шириной 20 мм берут шнур диаметром 30 мм, а слой герметика в самом тонком месте — около 6 мм. Для напольных швов, где герметик испытывает нагрузку сверху, глубину назначают ближе к ширине: ряд производителей рекомендует около 0,8–1 от ширины. Это не универсальная формула. Конкретные размеры следует назначать по документации применяемого герметика, расчётным перемещениям и условиям эксплуатации.
Почему правильный герметик может не сработать
Даже правильно подобранный герметик может не сработать, если нарушена геометрия шва или неправильно подготовлено основание.
Особенно важно не заполнять шов герметиком на чрезмерную глубину. Слишком толстый слой сильнее сопротивляется раскрытию и сжатию шва: напряжения у кромок растут, а вместе с ними и риск отрыва. Кроме того, однокомпонентный герметик в толстом слое дольше отверждается на всю глубину, а расход увеличивается без пользы. Для фасадных и напольных соединений требуемая глубина различается: в полу герметик испытывает дополнительную нагрузку от движения людей и техники, поэтому слишком тонкое сечение может продавливаться. Подходящую глубину задают уплотнительным шнуром.
Другая проблема — сцепление герметика с дном шва: оно создаёт нежелательную трёхстороннюю адгезию и затрудняет деформацию рабочего сечения.
Если круглый шнур невозможно установить, в предусмотренных технологией случаях используют разделительную ленту.
Не менее важна подготовка бетонных кромок. Пыль, масло, цементное молоко, слабый поверхностный слой, загрязнения и остатки старых материалов ухудшают сцепление.
В зависимости от основания и технических требований к конкретному герметику применяют специальный праймер. Он улучшает условия формирования адгезионного соединения, но не заменяет очистку и удаление непрочного бетона.
Геометрия шва, состояние основания и необходимость праймирования должны учитываться совместно: прочный герметик не компенсирует слабое сцепление с кромками.
Не стоит герметизировать швы в жару: в это время шов самый узкий, а зимой он раскроется сильнее всего, и герметик может оторваться или порваться. Американский институт бетона рекомендует наносить герметик при температуре от +4 до +32 °C.
Какие бывают строительные герметики
На строительном рынке представлены акриловые, силиконовые, полиуретановые, полисульфидные, силан-модифицированные и другие герметизирующие материалы.
Каждая группа имеет собственные преимущества и ограничения.
Акриловые герметики обычно применяют для заполнения малоподвижных стыков, трещин и соединений, особенно внутри помещений. Их преимущества — удобство нанесения, окрашиваемость, сравнительно невысокая стоимость и возможность удалить свежий материал водой до отверждения. При этом существуют специальные акриловые составы для наружных работ, поэтому считать всю группу исключительно интерьерной неправильно.
Силиконовые герметики отличаются высокой стойкостью к ультрафиолету и атмосферным воздействиям. Среди них имеются специальные составы для фасадов, остекления и деформационных швов. Распространённое мнение, что силиконы в принципе не выдерживают многократного растяжения и сжатия, неверно: правильно подобранные составы успешно работают в подвижных соединениях. Ограничения зависят от конкретной химии отверждения и могут быть связаны с окрашиваемостью, совместимостью с отдельными основаниями и покрытиями, а также с особенностями последующего ремонта. Ацетатные силиконы, отверждающиеся с выделением уксусной кислоты, как правило, не применяют на бетоне и других щелочных цементных основаниях — для них используют нейтральные силиконовые системы.
При герметизации натурального камня нужно учитывать риск появления потемнений и жироподобных пятен вокруг шва: отдельные составы способны вызывать миграцию компонентов в пористую структуру камня. Для таких оснований выбирают герметики, совместимость которых с натуральным камнем подтверждена производителем.
Полисульфидные герметики применяются там, где необходимы определённые показатели химической стойкости, газонепроницаемости и сопротивления эксплуатационным воздействиям. Их свойства существенно зависят от рецептуры и назначения конкретного продукта. Это основная группа двухкомпонентных герметиков на рынке; их часто называют тиоколовыми.
Силан-модифицированные герметики, которые часто относят к гибридным системам, сочетают эксплуатационные преимущества, характерные для разных классов полимерных материалов. Они широко применяются для строительной герметизации и склеивания, однако внутри этой группы существуют материалы с существенно различающимися механическими характеристиками.
При этом терминология на рынке довольно запутана. Наряду с классическими MS-полимерами на основе силан-терминированных полиэфиров существуют силан-терминированные полиуретаны (SPUR). Поэтому обозначения «гибридный», «MS», «STP» и «полиуретан-гибридный» нельзя считать взаимозаменяемыми: химическая основа и механические характеристики конкретных продуктов могут существенно различаться.
Полиуретановые герметики занимают важное место в строительстве благодаря сочетанию эластичности, прочности, адгезионных свойств и возможности подбора материалов с различной жёсткостью.
Но утверждать, что полиуретаны во всём превосходят остальные группы, было бы неправильно. В одних условиях они действительно оказываются удачным выбором, в других предпочтительнее силиконовый, гибридный или специальный химически стойкий материал.
Типичные значения по техническим описаниям производителей:
| Группа | Типичный класс |
Удлинение при разрыве |
Модуль при 100 %, Н/мм² |
Твёрдость по Шору А |
Упругое восстановление |
Температура эксплуатации |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Акриловые (дисперсионные) | 12,5E | не указывают | — | — | > 40 % | −20…+80 °C |
| Силиконовые (фасадные) | 25LM | ≥ 800 % | 0,27–0,40 | 20–23 | > 80–90 % | −60…+120/180 °C |
| Полиуретановые 1К низкомодульные (фасад) | 25LM | ≈ 700 % | ≈ 0,35 | ≈ 25 | > 80 % | −40…+77 °C |
| Полиуретановые 1К высокомодульные (пол) | 25HM / ±20 % | 600–700 % | 0,6–0,8 | 37–45 | 80–90 % | −40…+70/90 °C |
| Полисульфидные 2К | ±25 % | ≥ 450 % | — | 18–25 | > 75 % | −40…+80/90 °C |
| Гибридные (STP/MS) | 25LM | 550–900 % | 0,30–0,36 | ≈ 25 | 70–95 % | −40…+90 °C |
В таблице приведены типичные характеристики герметиков по техническим описаниям производителей. Адгезия к бетону — важнейшая характеристика строительного герметика, но производители не всегда указывают её численное значение. При выборе герметика необходимо учитывать не только прочность сцепления с основанием, но и способность сохранять адгезию при многократных деформациях шва.
Почему полиуретановые герметики получили широкое применение
После полимеризации эластичный полиуретановый герметик образует резиноподобный материал, способный воспринимать перемещения соединяемых элементов.
Это особенно важно в межпанельных и межблочных швах, фасадных соединениях, примыканиях различных строительных материалов и других конструкциях, где возможны изменения размеров под действием температуры, влажности, усадки и эксплуатационных нагрузок.
В отличие от жёсткого заполнителя, правильно подобранный эластичный герметик не должен препятствовать естественным перемещениям конструкций.
При этом прочность тоже имеет значение. Герметик должен сохранять собственную целостность и сцепление с краями шва.
Для подвижных строительных швов низкомодульные полиуретановые герметики могут быть предпочтительны, поскольку при заданной деформации развивают меньшие напряжения и, соответственно, снижают нагрузку на зоны сцепления с основанием. Однако в швах, подвергающихся истиранию, давлению и другим механическим воздействиям, выбор герметика должен учитывать не только его модуль, но и прочность, конструкцию шва и условия эксплуатации.
Однокомпонентные полиуретаны или двухкомпонентные тиоколы: что лучше?
Полиуретановые герметики выпускаются в одно- и двухкомпонентном исполнении, но двухкомпонентные полиуретаны — большая редкость: в строительстве они почти не встречаются.
Однокомпонентные материалы поставляются готовыми к нанесению. Многие такие составы отверждаются при взаимодействии с влагой окружающего воздуха.
Их главное технологическое преимущество — отсутствие необходимости дозировать и смешивать компоненты непосредственно на объекте. Это сокращает подготовительные операции и исключает ошибки, связанные с неправильным соотношением компонентов.
Однако скорость отверждения зависит от условий окружающей среды и толщины нанесённого материала. При низкой температуре процесс может значительно замедляться. Поэтому образование поверхностной плёнки ещё не означает полного отверждения герметика на всю глубину.
Двухкомпонентные тиоколовые (полисульфидные) герметики требуют точного дозирования и тщательного смешивания компонентов, а готовая смесь имеет ограниченное время использования. Это повышает требования к организации работ. Вместе с тем их отверждение в меньшей степени зависит от поступления влаги из воздуха, что может быть преимуществом при больших сечениях шва, низкой влажности или необходимости получить более предсказуемую скорость набора свойств. Необходимость специального оборудования зависит от фасовки и технологии нанесения конкретного продукта.
Сегодня полиуретановые герметики заняли бо́льшую часть рынка герметизации швов, и главная причина — удобство.
Рабберфлекс ПРО ПУ-25: материал для подвижных строительных швов
Рабберфлекс ПРО ПУ-25 — однокомпонентный полиуретановый герметик для межпанельных и межблочных швов, стыков и примыканий строительных конструкций. Марка присутствует на рынке с 1998 года и является одной из самых старых торговых марок на рынке герметиков.
Место производства со временем менялось, однако каждая партия герметика проходит контроль технических характеристик; тем самым проверяется и стабильность производства. На сегодняшнем рынке это один из немногих герметиков, у которых проверяется каждая партия перед продажей в России.
Почему самый дорогой герметик не обязательно лучший
Вернёмся к вопросу цены.
Стоимость герметика складывается из многих составляющих: сырья, рецептуры, производства, контроля качества, испытаний, логистики, продвижения и коммерческой политики поставщика.
Поэтому высокая цена сама по себе не доказывает высокую долговечность материала. Но и низкая цена не является свидетельством плохого качества.
Столь же ошибочно считать, что два герметика с одинаковой прочностью при разрыве будут одинаково работать в шве.
Для заказчика гораздо важнее общая стоимость выполненного решения, включая расход, подготовку основания, трудозатраты, риски брака и необходимость последующего ремонта.
Экономия на закупке герметика может оказаться незначительной по сравнению со стоимостью повторной герметизации фасада, особенно если для выполнения работ требуются промышленные альпинисты, строительные леса или подъёмное оборудование.
Но и переплачивать за характеристики, которые не нужны в конкретных условиях, нет смысла.
Разумный выбор — материал, техническая пригодность которого подтверждена для заданной конструкции и условий эксплуатации, а стоимость применения экономически обоснована.
Как выбрать полиуретановый герметик: практический вывод
Прежде чем сравнивать цены, необходимо ответить на несколько вопросов:
- 1. Какие поверхности предстоит соединить и в каком состоянии они находятся?
- 2. Каковы ширина шва и ожидаемые перемещения конструкции?
- 3. Какой класс подвижности необходим и чем он подтверждён?
- 4. В каких температурных условиях будет выполняться нанесение и эксплуатироваться соединение?
- 5. Как обеспечиваются правильная геометрия шва, подготовка основания и контроль качества?
- 6. Какие документы подтверждают применимость и долговечность конкретного материала?
Полиуретановый герметик — эффективное решение для многих строительных задач, но универсального герметика, одинаково подходящего для любого шва, не существует.
Рабберфлекс ПРО ПУ-25 — пример материала, который следует оценивать не по одному максимальному числу в технической таблице, а по совокупности свойств и соответствию конкретной инженерной задаче.
Главный принцип прост: выбирать нужно не самый прочный, не самый эластичный и не самый дорогой герметик, а тот, который способен обеспечить требуемую герметичность конкретного соединения в течение предусмотренного срока эксплуатации.