Full Text

Введение В практике отделки фасадов зданий хорошо зарекомендовали себя силикатные краски, что показано в исследованиях O. Figovsky, D. Beilin [1], В.И. Корнеева, В.В. Данилова [2]. Срок службы покрытий на основе силикатных красок составляет 5-6 лет. Однако покрытия на основе силикатных красок обладают низкой трещиностойкостью, что приводит к дополнительным затратам на ремонт. В связи с этим актуальным является разработка способов повышения стойкости силикатных покрытий. Анализ патентной и научно-технической литературы свидетельствует, что одним из способов повышения трещиностойкости силикатных покрытий является применение в качестве связующего полисиликатного раствора (P.G. Kudryavtsev [3], O. Figovsky, D. Beilin [4]). Полисиликаты характеризуются широким диапазоном степени полимеризации анионов и являются дисперсиями коллоидного кремнезёма в водном растворе силикатов щелочных металлов (F. Romm и др. [5]). Наличие кремнекислородных анионов кремнезема в полимерной форме в связующем растворе способствует повышению трещиностойкости силикатных покрытий (О.Л. Фиговский, Д.А. Бейлин, А.Н. Пономарев [6], O. Figovsky, Yu. Borisov, D. Beilin [7]). На сегодняшний день одной из самых популярных золь-силикатных красок является Histolith Sol-Silikat производства компании Caparol (Германия), краска KEIM Soldalit (фирма Германии Alligator), краска «Прочнинъ» (Санкт-Петербург, фирма «Фридлендеръ») [8-11]. Однако стоимость таких красок составляет от 1550 до 3000 руб. за 1 л. Анализ рынка лакокрасочных материалов (ЛКМ) свидетельствует, что удельный вес золь-силикатных красок в структуре лакокрасочных материалов невелик. На отечественном рынке лакокрасочных материалов в основном присутствуют зарубежные золь-силикатные краски, что вызывает дефицит таких красок и увеличивает стоимость выполнения отделочных работ. В.И. Логаниной и др. [12-14] разработана рецептура и технология производства золь-силикатной краски. Покрытия на основе золь-силикатной краски характеризуются высокими эксплуатационными свойствами. Прочность при растяжении пленок на основе золь-силикатной краски составляет Rp = 2,3 МПа, а на основе силикатной краски - 1,86 МПа. Покрытия на основе золь-силикатной краски характеризуются большей растяжимостью, составляющей 0,028 мм/мм, в то время как на основе силикатной краски - 0,023 мм/мм. Модуль упругости пленки на основе силикатной краски составляет Е = 0,130·104 МПа, а на основе золь-силикатной краски - 0,144·104 МПа. Золь-силикатная краска лучше смачивает поверхность растворной подложки. Покрытия характеризуются высоким качеством внешнего вида. Установлено, что для покрытий на основе золь-силикатной краски характерно более равномерное распределение шероховатости. Шероховатость поверхности покрытия на основе силикатной краски составляет Rа = 9,1 мкм, а на основе золь-силикатной краски - 6,2 мкм. Испытание эксплуатационной стойкости покрытий на основе золь-силикатной краски на попеременное замораживание / оттаивание показало, что марка по морозостойкости покрытий составляет F35, паропроницаемость покрытий (ГОСТ 33355-2015) - 155 г/(м2·сут), коэффициент паропроницаемости покрытий (ГОСТ 25898-2012) - 0,002 мг/(м·ч·Па). При сравнении свойств золь-силикатной краски и покрытий на ее основе с прототипами (в качестве прототипа выбрана золь-силикатная краска KEIM Sodsalit фирмы KeimFarben и Histolith Sol-Silikat, производимая компанией Caparol) установлено, что покрытия на основе предлагаемой золь-силикатной краски характеризуются большей когезионной прочностью, меньшим расходом краски на 1 м2. Для оценки возможности применения разработанной золь-силикатной краски для наружной отделки ограждающих конструкций различного типа следует оценить влажностный режим в стенах. Необходимость проведения данной оценки обоснована многочисленными отечественными и зарубежными исследованиями, в которых отмечается важность проектирования наружных ограждающих конструкций с учетом влажностного режима внутри ограждений [15-22]. При этом важно отметить, что наружные штукатурные покрытия и фасадные краски из-за своей сравнительно низкой паропроницаемости оказывают значительное влияние на влажностный режим наружных ограждений [23-26]. Методика эксперимента Разрабатываемую краску сравнивали с красками четырех видов: - краска ВАК «Цоколь», характеризующаяся повышенной адгезией и водостойкостью, коэффициент паропроницаемости μ = 0,00026 мг/(м∙ч∙Па); - краска ВАК «Акрил 1» на основе акрилат-стирольных латексов, коэффициент паропроницаемости μ = 0,00038 мг/(м∙ч∙Па); - краска ВАК «Силикон 1», на основе силиконовой эмульсии, коэффициент паропроницаемости μ = 0,00070 мг/(м∙ч∙Па); - краска силиконовая, коэффициент паропроницаемости μ = 0,00180 мг/(м∙ч∙Па). Также определялся влажностный режим в ограждающих конструкциях, не окрашенных краской. Для оценки влажностного режима в наружных ограждениях определяли температуру начала конденсации tнк. Температура начала конденсации - температура наружного воздуха, при понижении до которой в стене возникают условия для начала образования конденсата [27-30]. В работе проводили оценку влажностного режима в стенах различной конструкций для условий г. Пензы. Средняя температура наружного воздуха в г. Пензе для декабря, января и февраля составляет tзима = -8,4 ºС. В дальнейшем в ходе исследований будем сравнивать температуры начала конденсации tнк в исследуемых ограждениях с данным значением. В том случае, если температура начала tнк в стене будет ниже температуры tзима или незначительно выше, в ограждении не будет возникать условий для образования конденсата в течение большей части зимнего периода. Следовательно, данную конструкцию стены можно рекомендовать использовать в условиях г. Пензы. Расчетные параметры внутреннего воздуха принимали равными: температура tв = 20,0 °С, относительная влажность внутреннего воздуха φв = 55 %. В работе исследовали влияние красок на влажностный режим в шести различных ограждающих конструкциях. Расчетные схемы исследуемых конструкций стен представлены на рис. 1. а б в Рис. 1. Расчетные схемы ограждающих конструкций: а - стена из газобетона; б - стена из кирпича с утеплителем; в - стена из керамзитобетона с утеплителем Fig. 1. Design schemes of enclosing structures: а - aerated concrete wall; б - brick wall with insulation; в - wall of expanded clay concrete with insulation Данные об используемых в конструкциях материалах, их расчетных коэффициентах теплопроводности и коэффициентах паропроницаемости сведены в табл. 1-3. Все исследуемые конструкции соответствуют требованиям «СП 50.13330.2012. Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003». Таблица 1 Характеристики используемых материалов в стенах из газобетона (см. рис. 1, а) Table 1 Characteristics of the materials used in aerated concrete walls Номер слоя Материал Толщина слоя δ, м Средняя плотность материала, кг/м3 Коэффициент теплопроводности λА, Вт/(м∙К) Коэффициент паропроницаемости µ, мг/(м∙ч∙Па) 1 Штукатурка цементно-шлаковая 0,01 1200 0,470 0,140 2 Газобетон D400 (вариант 1) 0,45 400 0,14 0,230 Газобетон D600 (вариант 2) 0,65 600 0,22 0,170 3 Щтукатурка цементно-вермикулитовая 0,02 600 0,13 0,25 4 Фасадная краска 0,0002 или 0,0006 В зависимости от вида краски Таблица 2 Характеристики используемых материалов в стенах из кирпича с утеплителем (см. рис. 1, б) Table 2 Characteristics of the materials used in walls made of bricks with insulation Номер слоя Материал Толщина слоя δ, м Средняя плотность материала, кг/м3 Коэффициент теплопроводности λА, Вт/(м∙К) Коэффициент паропроницаемости µ, мг/(м∙ч∙Па) 1 Штукатурка цементно-песчаная 0,01 1800 0,76 0,09 2 Кирпич глиняный 0,51 1800 0,70 0,11 3 Пенополистирол (вариант 1) 0,10 40 0,04 0,05 Маты минераловатные (вариант 2) 0,10 125 0,045 0,30 4 Штукатурка цементно-песчаная 0,01 1800 0,76 0,09 5 Фасадная краска 0,0002 или 0,0006 В зависимости от вида краски Таблица 3 Характеристики используемых материалов в стенах из керамзитобетона с утеплителем (см. рис. 1, в) Table 3 Characteristics of the materials used in expanded clay concrete walls with insulation Номер слоя Материал Толщина слоя δ, м Средняя плотность материала, кг/м3 Коэффициент теплопроводности λА, Вт/(м∙К) Коэффициент паропроницаемости µ, мг/(м∙ч∙Па) 1 Штукатурка цементно-песчаная 0,01 1800 0,76 0,09 2 Керамзитобетон 0,51 1200 0,44 0,11 3 Пенополистирол (вариант 1) 0,10 40 0,04 0,05 Маты минераловатные (вариант 2) 0,10 125 0,041 0,40 4 Штукатурка цементно-песчаная 0,01 1800 0,76 0,09 5 Фасадная краска 0,0002 или 0,0006 В зависимости от вида краски Результаты Зависимости температуры начала конденсации tн.к. в ограждающих конструкциях из газобетона от вида фасадной краски представлены на рис. 2. Установлено, что при использовании различных видов фасадных красок при толщине слоя краски 0,6 мм в ограждающей конструкции из газобетона марки D400 конденсация влаги начинается при температурах наружного воздуха от 8 ºC до -2 ºC (рис. 2, кривая 1). В ограждающей конструкции из газобетона марки D400 при толщине слоя краски 0,2 мм температуры начала конденсации выше и варьируются в пределах от 4,6 ºC до -8,7 ºС (рис. 2, кривая 2). Силикатную и разработанную золь-силикатную краски можно рекомендовать использовать при нанесении слоем толщиной 0,2 мм для стен из газобетона марки D400. При использовании силикатной и разработанной золь-силикатной краски при нанесении слоем толщиной 0,6 мм и других видов краски при толщине слоя 0,2 и 0,6 мм температуры начала конденсации tнк значительно выше средней температуры зимнего периода tзима для условий г. Пензы. Рис. 2. Зависимость температуры начала конденсации tнк в ограждающих конструкциях из газобетона от вида фасадной краски: 1 - D400, толщина краски 0,6 мм; 2 - D400, толщина краски 0,2 мм; 3 - D600, толщина краски 0,6 мм; 4 - D600, толщина краски 0,2 мм Fig. 1. Dependence of the temperature at which condensation starts tнк in aerated concrete shells on the type of façade paint: 1 - D400, paint thickness 0.6 mm; 2 - D400, paint thickness 0.2 mm; 3 - D600, paint thickness 0.6 mm; 4 - D600, paint thickness 0.2 mm В ограждающих конструкциях из газобетона марок D600 температура начала конденсации значительно ниже (рис. 2, кривые 3, 4). Разработанную золь-силикатную и силикатную краски можно рекомендовать использовать для отделки стен из газобетона марки D600. Также можно рекомендовать использовать краску ВАК «Силикон 1», но только при толщине слоя краски 0,2 мм. Зависимости температуры начала конденсации tнк в ограждающих конструкциях из керамзитобетона от вида фасадной краски представлены на рис. 3. Установлено, что материал утеплителя оказывает существенное влияние на температуру начала конденсации (рис. 3, кривые 1-4). При использовании пенополистирола температура начала конденсации ниже на 1,5-4,6 ºС по сравнению с температурой начала конденсации в ограждениях, в которых использована минеральная вата. Эта разница увеличивается с увеличением паропроницаемости краски. Рис. 3. Зависимость температуры начала конденсации tнк в ограждающих конструкциях из керамзитобетона от вида фасадной краски: 1 - утеплитель минеральная вата, толщина краски 0,6 мм; 2 - утеплитель минеральная вата, толщина краски 0,2 мм; 3 - утеплитель пенополистирол, толщина краски 0,6 мм; 4 - утеплитель пенополистирол, толщина краски 0,2 мм Fig. 3. Dependence of the temperature of the beginning of condensation tнк in keramzite-concrete envelopes on the type of façade paint: 1 - mineral wool insulation, paint thickness 0.6 mm; 2 - mineral wool insulation, paint thickness 0.2 mm; 3 - polystyrene foam insulation, paint thickness 0.6 mm; 4 - polystyrene foam insulation, paint thickness 0.2 mm Обсуждение Золь-силикатную и силикатную краски при толщине слоя краски 0,2 мм можно рекомендовать использовать для окраски стен из керамзитобетона независимо от вида используемого утеплителя. При толщине слоя краски 0,6 мм данные краски можно рекомендовать использовать для окраски стен из керамзитобетона при использовании в качестве утеплителя пенополистирола. Краску марки ВАК «Силикон 1» можно рекомендовать использовать для окраски стен из керамзитобетона при использовании в качестве утеплителя пенополистирола при нанесении слоем толщиной 0,2 мм. При использовании других видов красок температура начала конденсации tнк выше -5 ºС, поэтому при их использовании в зимний период в ограждении высокая вероятность образования значительного количества конденсата. Зависимости температуры начала конденсации tнк в ограждающих конструкциях из керамзитобетона от вида фасадной краски представлены на рис. 4. Температура начала конденсации в ограждениях из кирпича ниже температуры начала конденсации в ограждениях из керамзитобетона при использовании одинаковых фасадных красок. Это связано с большей по сравнению с керамзитобетоном теплопроводностью кирпича. Также можно отметить, что вид используемого утеплителя в ограждающих конструкциях из кирпича менее значительно влияет на температуру начала конденсации по сравнению с ограждениями из керамзитобетона. При использовании пенополистирола температура начала конденсации ниже на 1,4-3,1 ºС по сравнению с температурой начала конденсации в ограждениях, в которых использована минеральная вата. Рис. 4. Зависимость температуры начала конденсации tнк в ограждающих конструкциях из кирпича от вида фасадной краски: 1 - утеплитель минеральная вата, толщина краски 0,6 мм; 2 - утеплитель минеральная вата, толщина краски 0,2 мм; 3 - утеплитель пенополистирол, толщина краски 0,6 мм; 4 - утеплитель пенополистирол, толщина краски 0,2 мм Fig. 4. Dependence of the temperature at the beginning of condensation tнк in brick envelopes on the type of façade paint: 1 - mineral wool insulation, paint thickness 0.6 mm; 2 - mineral wool insulation, paint thickness 0.2 mm; 3 - polystyrene foam insulation, paint thickness 0.6 mm; 4 - polystyrene foam insulation, paint thickness 0.2 mm Золь-силикатную и силикатную краски можно рекомендовать использовать для покраски стен из кирпича независимо от вида используемого утеплителя. Краску ВАК «Силикон 1» можно рекомендовать использовать только при нанесении слоем толщиной 0,2 мм. Выводы Получены закономерности, отражающие зависимость влажностного режима в стенах различной конструкции от паропроницаемости фасадных красок, наносимых слоями толщиной 0,2 и 0,6 мм. Проведена оценка влияния покрытий на основе разработанной золь-силикатной краски на изменение влажностного режима в стенах различной конструкции. Установлено, что при использовании золь-силикатной краски в ограждающих конструкциях снижается температура начала конденсации tнк и вероятность выпадения конденсата по сравнению с акриловыми, силикатными и силиконовыми красками. Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Вклад авторов. Все авторы сделали равный вклад в подготовку публикации.

About the authors

V. I Loganina

Penza State University of Architecture and Construction

M. V Frolov

Penza State University of Architecture and Construction

E. B Mazhitov

West Kazakhstan Agrarian Technical University named after Zhangir Khan

References

Statistics

Views

Abstract - 958

PDF (Russian) - 242

Refbacks

• There are currently no refbacks.