Принципиальные замечания по нормированию клеевых и штукатурных составов для СФТК

В [1,2] была приведена аргументацию автора о том, что для только приклеенной СФТК, как и в случае применения плиты пенополистирольной (далее ППС), так и минераловатной (МВП), прочность при растяжении в направлении перпендикулярном к лицевой поверхности плиты является краеугольным камнем нормирования надежности эксплуатации СФТК, как сложной многослойной строительной системы.

Так, как автор многократно присутствовал при испытаниях минеральных клеевых составов различных производителей для СФТК, то рассмотрим принципиальные замечания, касающимся прочности сцепления минерального клеевого состава с ППС согласно ГОСТ Р 54359-2011 [3].

Вначале обратимся к п.4.6.5 ГОСТ Р 54359-2011:

«Прочность сцепления (адгезия) затвердевшего состава с пенополистиролом в проектном возрасте должна быть для клеевых составов не менее 0,1 МПа, для базовых штукатурных составов — не менее 0,12 МПа...»

Требование прочности сцепления с ППС не менее 0,1 МПа вполне разумно, так как согласно таблице 4.3.3 ГОСТ 15588-2014 [4] для ППС 16Ф минимальный предел прочности при растяжении в направлении перпендикулярном лицевой поверхности плиты составляет не менее 0,1 МПа.

Однако, следующее требование для базовых штукатурных составов — не менее 0,12 МПа, не имеет под собой никакого здравого смысла, в связи с тем, что речь идет об одной и той же ППС. Это, очевидно, вытекает из того, что с одной стороны с помощью клеевого состава ППС приклеивается к ограждению, а с другой стороны, на ту же самую плиту наносится базовый штукатурный состав.

В новой редакции ГОСТ Р 54359-2017, выпущенного взамен ГОСТ Р 54359-2011 и который вступает в действие с 01.09.2018 г., данное разночтение было исправлено и минимальная прочность сцепления с бетоном для ППС как для минерального клеевого, так и для базового составов, была сведена к одному значению равному 0,1 МПа.

Далее рассмотрим Примечание к п. 4.6.5 ГОСТ Р 54359-2017:

«Примечание — При проведении испытаний в качестве основания применяют плиты пенополистирола марки ППС 16Ф по ГОСТ 15588. Поверхность отрыва должна проходить по телу пенополистирола. На поверхности каждого образца после испытаний должны присутствовать следы пенополистирола, площадь которых должна быть не менее 80% площади образца для клеевых составов и 95% — для базовых штукатурных составов».

В п. 7.9.3 ГОСТ Р 54359-2017 приведены два рисунка (см. рис. 1 и рис. 2).

Рис. 1. Поверхность образца со следами пенополистирола при характере отрыва АТ-3. (Скан рисунка 2 из ГОСТ Р 54359-2017 - прим. автора).

Рис. 2. Основные характерные виды отрыва при определении прочности сцепления с основанием. (Скан рисунка 3 из ГОСТ Р 54359-2017 - прим. автора).

Наконец, в следующих п.п. 7.9.4.1-7.9.4.3 ГОСТ Р 54359-2017 определены критерии оценки результатов испытаний:

«7.9.4.1 Клеевые и базовые штукатурные составы, показавшие на двух и более образцах характер отрыва АТ-1 и АТ-2, считают не выдержавшими испытания.

7.9.4.2 Клеевые и базовые штукатурные составы, показавшие характер

отрыва АТ-3, считают не выдержавшими испытания, если на двух и более образцах площадь пенополистирола, который остался на поверхности образца (см. рисунок 2), составляет менее 80% для клеевого состава или 95% — для базового штукатурного состава.

7.9.4.3 Прочность сцепления образца с пенополистиролом определяют, как максимальную силу, приложенную перпендикулярно к поверхности образца через стальной штамп, при которой происходит, отрыв образца от основания (с характером отрыва АТ-3), отнесенную к площади контакта поверхности образца с основанием.»

Прежде, чем сформулировать замечания по п.п. 7.9.4.1 — 7.9.4.3, попробуем ответить на следующие вопросы.

Вопрос 1. Откуда появился рисунок 3?

Он соответствует рисунку 4 п. 7.6 ГОСТ 31356-2007[6]. Очевидно, что рис. 2 полностью идентичен рис. 3.

Рис. 3. Варианты отрыва образца от основания. (Скан рисунка 4 из ГОСТ 31356-2007 - прим. автора).

Вопрос 2. В чем разница между рис. 2 и 3?

Разница в материале основаниях, на рис. 2 это ППС 16Ф, а на рис. 3 — бетонная плита. Это важно, поэтому остановимся на этом более подробно.

В разделе 6 ГОСТ 31356-2007 в п.п. 6.4.1 — 6.4.7 прописаны требования по изготовлению эталонной бетонной плиты для испытаний, причем особо следует отметить, что прочность на отрыв штампа от поверхности бетонной плиты должна быть не менее 2,5 МПа.

Изучение протоколов испытаний и визуальное наблюдение за испытаниями минеральных/полимерных клеевых составов немецкого, чешского, польского и российского производства по определению прочности сцепления с бетоном позволяют автору сделать следующий вывод.

Ни один клеевой состав для СФТК как минеральный, так и полимерный, фактически не достигают характера отрыва по бетону АТ-3. Таким образом, можно утверждать, что прочность на отрыв для бетонной плиты нормирована, в случае клеевых составов для СФТК, по верхнему максимальному и не достижимому уровню не менее 2,5 МПа.

Однако для ППС, которая используется в качестве эталонного основания для испытаний согласно ГОСТ Р 54359-2017, ситуация иная. ГОСТ 15588-2014 фактически определяет минимальную прочность при растяжении для марки ППС 16Ф, не менее 100 кПа, как основания для испытаний.

На Интернет-сайте www.eumeps.org, который принадлежит Европейской ассоциации производителей пенополистирола (EUMEPS), зарегистрированной в Бельгии, можно найти электронную версию от 19/10/16 книги EPS White Book [7].

В п.3.8 приведена интересная эмпирическая формула, связывающая между собой прочность при растяжении σ_mt EPS (ППС) в направлении перпендикулярном к лицевой поверхности плиты и плотность EPS (ППС)

Если принять на веру эту формулу и согласно ГОСТ 15588-2014 определить объемный вес ППС 16Ф в качестве основания для испытаний равным 16 кг/м³, то его возможная прочность при растяжении может достигать 14,84 · 16 — 72,5 = 165 кПа.

Неопределенность в количественном значении реальной прочности при растяжении ППС 16Ф в качестве основания для сертификационных испытаний может привести к неоднозначной трактовке п. 4.6.5 ГОСТ Р 54359-2017, когда прочность сцепления клеевого состава при испытаниях существенно превысит минимальную допустимую прочность при растяжении ППС 16Ф равную 0,1 МПа согласно ГОСТ 15588-2014, но при этом характер отрыва будет АТ-1 или АТ-2 с невыполненным требованием по площади пенополистирола, который должен остаться на образце затвердевшего клеевого состава (см. Примечание п.4.6.5 ГОСТ Р 54359-2017).

Во всяком случае, это замечание, несомненно, требует осмысления.

Например, по мнению автора, если прочность на растяжение для пенополистирола как основания для испытаний не определена конкретной цифрой, а есть только гарантированное со стороны производителя превышение минимального значения 0,1 МПа, то возможно (?) нормирование прочности сцепления клеевого состава с ППС следует ограничить только одним критерием, а именно, прочность сцепления с ППС 16Ф должна быть не менее 0,1 МПа.

А в случае применения двух критериев оценки, прочность сцепления и характер отрыва, образцы ППС 16Ф должны иметь фиксированную прочность при растяжении равную 0,1 МПа с неким разумным допуском на отклонение.

Как автор уже отмечал выше, эти предположения требуют оценки компетентных специалистов.

В заключение отметим, что в п.6.1.4 «Надежность эксплуатации» ETAG 004[8] для оценки прочности сцепления клеевого состава с эластифицированным EPS (ППС) в WDVS (аналог СФТК) с прочностью при растяжении не менее 0,8 МПа такой критерий как характер отрыва отсутствует и нормируется только количественное значение прочности сцепления:

«6.1.4.1.3 Минимальная прочность сцепления при растяжении между клеевым составом и утеплителем

Минимальное значение прочности сцепления клеевого состава с утеплителем должно быть в сухом состоянии не менее 0,08 МПа...»

Перейдем теперь к ГОСТ Р 55818-2013 [9].

Вначале рассмотрим, как в нем нормируется стойкость к статическому воздействию различных жидкостей на полимерные штукатурные составы. Отметим, что текст приведенных ниже п.п. 4.5.10, 7.3.9, 7.3.9.2 и 7.3.9.3 во 2-редакции остался без изменений.

«4.5.10 Стойкость затвердевших составов к статическому воздействию жидкостей должна быть не менее 96 ч (дистиллированная вода, 3 %-ный раствор соляной кислоты, 3 %-ный раствор гидроокиси натрия и 3 %-ный раствор хлористого натрия).»

Далее обратим внимание на п.п. 7.3.9, 7.3.9.2 и 7.3.9.3, определяющие методику и оценку результатов испытаний:

«7.3.9 Стойкость к статическому воздействию жидкостей определяют по методу Б ГОСТ 9.403 со следующими дополнениями.

7.3.9.2 На отдельные участки образца на 48 ч помещают тампоны, смоченные жидкостями: дистиллированной водой, 3 %-ным раствором соляной кислоты, 3 %-ным раствором гидроокиси натрия и 3 %-ным раствором хлористого натрия.

7.3.9.3 Декоративный состав считают стойким к статическому воздействию жидкостей, если после испытаний ни на одном из образцов не наблюдалось изменения цвета, внешнего вида и отслоения от подложки.»

Сразу обратим внимание на несоответствие длительности испытаний согласно п.п. 4.5.9 (96 часов) и 7.3.9.2 (48 часов).

Испытания полимерных штукатурных составов на стойкость к статическому воздействию жидкостей в соответствии ГОСТ 9.403-80 [10] в 90-е годы прошлого века впервые были проведены в московском ИЦ «Энлаком» (НИИМосстрой). Определялись стойкость к статическому воздействию воды за 24 часа по методу А (погружения образца в воду на 2/3 высоты или полностью) и стойкость к статическому воздействию 5% раствора щелочи по методу Б (наложение на образцы тампонов, смоченных раствором щелочи).

Впоследствии некоторые отечественные производители полимерных штукатурных составов оценку стойкости к статическому воздействию воды ограничили 8 часами погружения, внеся это требование в свои ТУ на производство.

Прежде, чем привести в качестве практического примера результаты сертификационных испытаний согласно ГОСТ Р 55818-2013 на стойкость к статическому воздействию жидкостей полимерных штукатурных составов в аккредитованной лаборатории, обратимся к немецкому стандарту DIN 52617 [11], вступившему в действие в мае 1987 года. В нем уже тогда были размещены следующие весьма показательные графики (см. рис. 4 и рис. 5).

Рис. 4. Схематическое изображение зависимости водопоглощения через единицу площади поверхности от t, характерной для минеральных материалов. Коэффициент водопоглощения определяют из штриховой прямой по уравнению (2). Начальный участок может отличаться от прямой линии, что обусловлено разной глубиной погружения, смачиванием водой образца в соответствии со структурой поверхности. (Скан Bild 1 из DIN 52617 - прим. автора).

Рис. 5. Схематическое изображение зависимости водопоглощения через единицу площади поверхности от t для штукатурок с органической связующей основой. Вследствие набухания или других явлений переноса характер зависимости может иметь отклонения от прямой линии. Если в течение 24 на обратной стороне образца увлажнения не заметно, коэффициент водопоглощения определяют по уравнению (3) из 24-часового значения W24. (Скан Bild 3 из DIN 52617 - прим. автора).

В рамках данной статьи, прежде всего, важен вывод из DIN 52617 о том, что в случае применения в полимерных штукатурных составах гидрофильной связующей основы возможно ее набухание за счет водопоглощения.

Как это выглядит на практике?

Ниже представлены некоторые результаты испытаний в аккредитованной и независимой лаборатории 10 образцов полимерных штукатурных составов на разной связующей основе и при разном ее процентном содержании с целью выбора оптимальной рецептуры, согласно методике, п.7.3.9 ГОСТ Р 55818-2013 по методу Б ГОСТ 9.403-80. Дополнительно эти же составы параллельно были испытаны и по методу А ГОСТ 9.403-80 при полном погружении в дистиллированную воду в течение те же 96 часов.

Было выявлено следующее.

Все образцы полимерных штукатурных составов, у которых после 8 часов погружения в воду было частичное отслоение/набухание (фото 2) или набухание без отслоения (фото 3) после 24 часов погружения полностью отошли от стеклянной подложки. Те образцы, которые после 8 часов погружения не имели изменений, также оказались без изменений и после 96 часов погружения в воду, что говорит о гидрофобности связующей основы.

Испытания по методу Б ГОСТ 9.403-80 на стойкость к статическому воздействию с помощью воды, 3%-ных растворов HCl, NaOH и NaCl не выявили каких-либо изменений на всех 10 образцах за 96 часов наблюдений (фото 4, 5)!

Таким образом, по мнению автора, такие испытания по методу Б являются абсолютно неинформативными и не могут выявить степень гидрофильности полимерной (органической) связующей основы, что в условиях практической эксплуатации при воздействии интенсивной дождевой нагрузки с высокой вероятностью может привести к отказу финишных полимерных штукатурных составов.

Фото 1. Отслоение некоторых образцов полимерных штукатурных составов от стеклянной пластины после 8 часов полного погружения в воду (красные стрелки). Гидрофильная связующая основа. Образцы без изменений (синие стрелки). Гидрофобная связующая основа.

Фото 2. Набухание образца полимерного штукатурного состава после 8 часов погружения в воду.

Фото 3. Образец полимерного штукатурного состава без изменений после 8 часов погружения в воду.

Фото 4. Отсутствие каких-либо изменений под тампоном, смоченного водой, на образце полимерного штукатурного состава после 96 часов.

Фото 4. Испытания по методу Б ГОСТ 9.403-80 образцов полимерных штукатурных составов на стойкость к статическому воздействию 3%-ных растворов HCl, NaOH и NaCl. Испытания не выявили каких-либо изменений на всех образцах за 96 часов.

Однако это только одна сторона медали. Если говорить о другой стороне, то следует вначале обратиться к п. 4.5.4 ГОСТ Р 55818-2013:

«4.5.4 Затвердевшие составы должны иметь марку по морозостойкости контактной зоны не ниже F75»

Далее перейдем к методике испытаний согласно п.7.3.3:

«7.3.3 Морозостойкость контактной зоны определяют по ГОСТ 31356-2007, раздел 8, со следующими дополнениями.»

Наконец, в п.8.4.2 раздела 8 ГОСТ 31356-2007 читаем:

«8.4.2 Контрольные образцы перед определением прочности сцепления с основанием, а основные образцы перед замораживанием насыщают водой температурой 18 °С — 20 °С в течение 48 ч по 7.8.»

Причем, следует обратить внимание на то, что испытания на морозостойкость контактной зоны, которые более длительные, в ГОСТ Р 55818-2013 внесены по тексту впереди испытаний на статическое воздействие жидкостей по методу Б ГОСТ 9.403-80.

Очевидно, что полимерные штукатурные составы с гидрофильными полимерами не смогут пройти испытания по морозостойкости контактной зоны, а выявить это по методу Б ГОСТ 9.403-80 не представляется возможным.

Справедливости ради отметим, что в новой редакции стандарта ГОСТ Р 55818-2018 в п.7.3.7.2 стойкость к воздействию дистиллированной воды требуется определять в течении 48 ч по методу А, что согласуется с п.8.4.2 ГОСТ 31356-2007.

Теперь обратимся к п.4.5.8 и 7.3.7 ГОСТ Р 55818-2013:

«4.5.8 Смываемость затвердевших составов должна быть не более 2,0 г/м2 .

7.3.7 Смываемость затвердевших составов определяют по подразделу 9.5 ГОСТ Р 52020.»

Фасадные полимерные штукатурные составы впервые начали применяться в Европе в 60-е годы прошлого века, когда были смешены между собой фасадные акриловые краски и мраморная или кварцевая крошка для минеральных штукатурных составов.

ИЦ «Энлаком», о котором упоминалось выше, при испытании зернистых полимерных штукатурных составов на смываемость в 90-е годы прошлого века первым в России использовал методику испытаний на смываемость для красок согласно п.3.8 ГОСТ 20833-75[12], которая соответствует методике в действующем ГОСТ 52020-2003 [13].

В таблице 1 ГОСТ 52020-2003 требование к смываемости воднодисперсионных красок(!) установлено на уровне не более 3,5 г/м², что не противоречит многочисленным результатам испытаний полимерных зернистых штукатурных составов на смываемость.

Также отметим, что в п.4.4.3 2-й редакции новой версии ГОСТ Р 55518-2013 допустимый размер зерна увеличен до 5 мм, против 3 мм в ГОСТ Р 55818-2013.

А теперь вопрос. Из каких соображений это требование было резко снижено до 2,0 г/м², что привело к тому, что полимерные штукатурные составы с крупным зерном в 3 мм перестали удовлетворять нормативным требованиям?

Теперь сравним требования к отдельным показателям ГОСТ Р 55818-2013 с требованиями ГОСТ Р 56707-2015 [14].

В [15] автор приводил свои соображения по поводу того, что попытка привязать в ГОСТ Р 56707-2015 отдельные показатели для материалов к уровням ответственности зданий и сооружений согласно Федеральному закону № 384-ФЗ [16], привела к появлению абсолютно невостребованных показателей.

Так, в п.4.5.2 ГОСТ Р 55818-2013, с одной стороны, приведены пять классов прочности сцепления (адгезии) полимерных штукатурных составов с бетонным основанием (см. таблицу 1).

Таблица 1.

С другой стороны, согласно 384-ФЗ для зданий и сооружений установлены три уровня ответственности: повышенный, нормальный и пониженный. Это вынудило авторов ГОСТ Р 56707-2015 выбрать три показателя из пяти, а именно, соответствующие классам А_ab6, А_ab5 и А_ab4.

Наличие класса А_ab3, в отличие от класса А_ab7, неверно с формальной точки зрения и вредно фактически. Например, полимерный штукатурный состав с прочностью сцепления с бетоном равной 0,7 МПа после испытаний имеет право на сертификат соответствия по ГОСТ Р 55818-2013 как материал для СФТК, однако согласно ГОСТ Р 56707-2015 он не может применяться в СФТК. Данный факт, с точки зрения автора, говорит, как минимум, об отсутствии гармонизации между ГОСТ Р 55818-2013 и ГОСТ Р 56707-2015.

Следует отметить, что такие невостребованные показатели по аналогичной причине для прочности сцепления с бетоном, прочности на сжатие и прочности на растяжении при изгибе можно найти и в стандартах ГОСТ Р 54358-2011 [17] и ГОСТ Р 54359-2011 для СФТК.

Обратимся к таким важным характеристикам как водопоглощение и паропроницаемость клеевых и штукатурных составов, причем опять в сравнении с ГОСТ Р 56707-2015.

Вопрос. Почему нормирование клеевых и штукатурных составов основано на водопоглощении по массе, а в ГОСТ 56707-2015 нормирование СФТК увязано водопоглощением при капиллярном всасывании кг/м² за 24 часа?

В ГОСТ 55818-2013 для полимерных штукатурных составов были введены три класса по паропроницаемости (см. таблицу 2).

Таблица 2.

Однако в таблице 7 ГОСТ 56707-2015 минимальная паропроницаемость была установлена на уровне не менее 0,035 мг/(м·ч·Па), что соответствует требованию для минеральных клеевых и штукатурных составов и с чем автор принципиально не согласен. Многолетний опыт автора по применению и сертификационным испытаниям как европейских, так и российских полимерных штукатурных составов для СФТК, показал, что паропроницаемость полимерных составов всегда ниже паропроницаемости минеральных составов.

В разделе «Влагоперенос» [15] автор подробно останавливался на этом вопросе.

ИСТОЧНИКИ:

1. Александров А.В., АНАЛИЗ ГОСТ Р 56707-2015 «Системы фасадные теплоизоляционные композиционные с наружными штукатурными слоями. Общие технические условия», Интернет-портал Фасадного союза www.faсade-union.ru, 2018.
2. Александров А.В., АНАЛИЗ СП 293.1325800.2017 «Системы фасадные теплоизоляционные композиционные с наружными штукатурными слоями. Правила проектирования и производства работ»
3. ГОСТ Р 54359-2011 «Составы клеевые, базовые штукатурные, выравнивающие шпаклевочные на цементном вяжущем для фасадных теплоизоляционных композиционных систем с наружными штукатурными слоями. Технические условия».
4. ГОСТ 15588-2014 «Плиты пенополистирольные теплоизоляционные. Технические условия».
5. ГОСТ Р 55936-2014 «Составы клеевые, базовые штукатурные и выравнивающие шпаклевочные на полимерной основе для фасадных теплоизоляционных композиционных систем с наружными штукатурными слоями. Технические условия».
6. ГОСТ 31356-2007 «Смеси сухие строительные на цементном вяжущем. Методы испытаний».
7. EPS White Book, EUMEPS Background Information on standardization of EPS, Version 19/10/16.
8. ETAG 004 — Leitlinie für Europäische Technische Zulassungen für Außenseitige Wärmedämm-Verbundsysteme mit Putzschicht.
9. ГОСТ Р 55818-2013 «Составы декоративные штукатурные на полимерной основе для фасадных теплоизоляционных композиционных систем с наружными штукатурными слоями. Технические условия».
10. ГОСТ 9.403-80 «ПОКРЫТИЯ ЛАКОКРАСОЧНЫЕ. Методы испытаний на стойкость к статическому воздействию жидкостей».
11. DIN 52617 Bestimmung des Wasseraufnahmekoeffizienten von Baustoffen, Mai 1987.
12. ГОСТ 20833-75 «КРАСКИ ВОДНО-ДИСПЕРСИОННЫЕ. Технические условия».
13. ГОСТ 52020-2003 «МАТЕРИАЛЫ ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ВОДНО-ДИСПЕРСИОННЫЕ. Общие технические условия».
14. ГОСТ Р 56707-2015 «СИСТЕМЫ ФАСАДНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ С НАРУЖНЫМИ ШТУКАТУРНЫМИ СЛОЯМИ. Общие технические условия».
15. Александров А.В. АНАЛИЗ ГОСТ Р 56707-2015 «Системы фасадные теплоизоляционные композиционные с наружными штукатурными слоями. Общие технические условия», журнал Лучшие Фасады, Интернет-портал www.fasad-rus.ru, 2018.
16. Федеральный закон № 384-ФЗ от 30.12.2009 г. «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».
17. ГОСТ Р 54358-2011 «Составы декоративные штукатурные на цементном вяжущем для фасадных теплоизоляционных композиционных систем с наружными штукатурными слоями. Технические условия».