РІВЕНЬ ВОЛОГОСТІ БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ

Контроль рівня вологості будівельних матеріалів є наріжним каменем у забезпеченні довговічності та функціональності будь-якої споруди. Волога, що проникає у конструкції, може суттєво змінювати фізико-механічні властивості матеріалів, ініціювати процеси деградації та створювати сприятливі умови для розвитку біологічних уражень. Для деревини, наприклад, оптимальний діапазон вологості становить 8-12%; перевищення цього порогу призводить до зміни геометрії елементів, зниження міцності, а при 20% і вище – до активного розвитку грибків та плісняви. Бетонні конструкції, у свою чергу, вимагають досягнення проєктної вологості перед нанесенням фінішних покриттів, інакше це загрожує відшаруванням, розтріскуванням та іншими дефектами.

Теплотехнічні характеристики будівельних огороджувальних конструкцій безпосередньо залежать від вологості. Вода має високу теплопровідність (близько 0.58 Вт/(м·К)), що значно перевищує теплопровідність більшості утеплювачів (наприклад, мінеральна вата ~0.035-0.045 Вт/(м·К)). Навіть незначне збільшення вологості утеплювача може призвести до значного зниження його ефективності, збільшуючи загальні тепловтрати будівлі та, як наслідок, експлуатаційні витрати на опалення та кондиціонування. ДБН В.2.6-31:2021 'Теплова ізоляція будівель' чітко регламентує вимоги до теплотехнічних показників конструкцій та опосередковано вимагає контролю вологості для досягнення проєктних значень опору теплопередачі R.

Крім того, вологість є ключовим фактором, що впливає на якість внутрішнього повітря (IAQ – Indoor Air Quality). Надмірна вологість сприяє розмноженню мікроорганізмів, виділенню летких органічних сполук (ЛОС) з деяких матеріалів та погіршенню санітарно-гігієнічних умов. Це може викликати алергічні реакції, респіраторні захворювання та загальне погіршення самопочуття мешканців. Тому, правильне керування вологістю на всіх етапах життєвого циклу будівлі, від проєктування надійного фундаменту до експлуатації, є критично важливим для створення здорового та довговічного середовища.

Гігроскопічність – це здатність матеріалу поглинати та віддавати вологу з навколишнього середовища. Ця властивість є вкрай важливою при виборі та застосуванні будівельних матеріалів. Залежно від хімічної структури та пористості, матеріали демонструють різний рівень гігроскопічності.

Деревина є класичним гігроскопічним матеріалом. Вона має клітинну структуру, здатну адсорбувати вологу з повітря та капілярно її поглинати. Зміна вологості деревини призводить до її набухання або усушки, що може викликати значні деформації та розтріскування, якщо не враховувати це при проєктуванні та монтажі. Наприклад, клеєний брус, завдяки своїй багатошаровій структурі та спеціальній обробці, має меншу гігроскопічність та кращу стабільність порівняно з цільним масивом.

Бетон та цементні розчини також є гігроскопічними. Вони поглинають вологу через пористу структуру, що може впливати на їхню міцність та довговічність, особливо в умовах циклічного заморожування-відтавання. Важливо контролювати вологість бетону перед укладанням підлогових покриттів, оскільки залишкова волога може призвести до відшарування стяжки або деформації фінішного шару. Наприклад, для укладання паркету вологість бетонної основи не повинна перевищувати 2-3%.

Утеплювачі демонструють різний ступінь гігроскопічності. Мінеральна вата (кам'яна або скловата) є волокнистим матеріалом і відносно гігроскопічна. При значному зволоженні її теплопровідність різко зростає, а фізико-механічні властивості погіршуються, що може призвести до осідання утеплювача та утворення містків холоду. Саме тому критично важливо забезпечувати її надійний захист від вологи за допомогою пароізоляційних та гідроізоляційних плівок. Екструдований пінополістирол (XPS), навпаки, має закриту комірчасту структуру, що робить його практично негігроскопічним, тому він ефективно зберігає свої теплоізоляційні властивості навіть у вологих умовах, наприклад, у конструкціях фундаментів або інверсійних покрівлях. Піноскло також є негігроскопічним матеріалом, ідеально підходячи для умов з високою вологістю. Правильний вибір утеплювача, враховуючи його гігроскопічні властивості, є ключовим для забезпечення довгострокової енергоефективності будівлі.

Одним з найбільш руйнівних аспектів підвищеної вологості будівельних матеріалів є її прямий вплив на теплотехнічні характеристики огороджувальних конструкцій, особливо на ефективність утеплювачів. Як вже зазначалося, вода має значно вищий коефіцієнт теплопровідності (λ ≈ 0.58 Вт/(м·К)) порівняно з повітрям (λ ≈ 0.026 Вт/(м·К)) та сухими теплоізоляційними матеріалами (λ ≈ 0.035-0.05 Вт/(м·К)). Коли волога проникає в пори та волокна утеплювача, вона заміщує повітря, що є основним ізолюючим середовищем, і тим самим різко збільшує загальну теплопровідність матеріалу.

Для більшості пористих та волокнистих утеплювачів (мінеральна вата, целюлозний утеплювач, пінополістирол з відкритою пористою структурою) підвищення вологості на 1% може призвести до збільшення коефіцієнта теплопровідності на 5-10%. Це означає, що утеплювач, розрахований на певний опір теплопередачі (R-value або U-factor), у вологому стані не зможе забезпечити проєктні показники. Наприклад, якщо мінеральна вата з λ = 0.040 Вт/(м·К) зволожиться на 5% за об'ємом, її ефективна теплопровідність може зрости до 0.050-0.060 Вт/(м·К), що призведе до збільшення тепловтрат стіни на 25-50%.

Українські норми, зокрема ДБН В.2.6-31:2021 'Теплова ізоляція будівель', встановлюють жорсткі вимоги до опору теплопередачі огороджувальних конструкцій. Для досягнення цих показників критично важливо використовувати утеплювачі, які будуть ефективними протягом всього терміну експлуатації. Це вимагає не лише вибору матеріалів з низькою розрахунковою теплопровідністю, але й забезпечення їхнього захисту від зволоження. ДБН передбачає врахування експлуатаційних умов (температурно-вологісного режиму) при визначенні розрахункових значень теплопровідності, які, як правило, на 10-20% вищі за показники сухого матеріалу. Для деяких матеріалів, таких як пінополістирол (EPS) або екструдований пінополістирол (XPS) з закритою пористою структурою, цей вплив є менш вираженим, але все одно не може бути повністю ігнорований у довгостроковій перспективі. Отже, адекватний захист утеплювача від вологи є невід'ємною частиною забезпечення відповідності будівлі стандартам енергоефективності та довговічності.

Коефіцієнт Sd (еквівалентна дифузійна товщина повітря) є ключовим показником паропроникності будівельних матеріалів, особливо мембран та плівок, що використовуються в огороджувальних конструкціях. Він визначає, наскільки матеріал перешкоджає дифузії водяної пари. Чим вище значення Sd, тим менш паропроникним є матеріал, тобто він чинить більший опір проходженню пари. Це критично важливо для правильного формування стінових та покрівельних 'пирогів'.

Згідно з принципами будівельної фізики, конструкція повинна 'дихати' назовні, тобто її паропроникність повинна збільшуватися від теплої сторони до холодної. Це дозволяє волозі, що все ж таки проникла в товщу стіни, вільно виходити назовні, запобігаючи її накопиченню та конденсації. Тому, з внутрішнього боку (теплої зони) застосовують пароізоляційні плівки з високим Sd (Sd ≥ 50 м), які мінімізують проникнення пари з приміщення в конструкцію. Типові значення для пароізоляційних плівок можуть сягати Sd 100-2000 м і більше, залежно від типу та призначення.

Зовні (холодна зона) використовуються вітрозахисні та супердифузійні мембрани з низьким Sd (Sd < 0.3 м), які вільно пропускають пару з конструкції назовні, але при цьому забезпечують захист утеплювача від зовнішньої вологи (дощ, сніг) та вивітрювання. Наприклад, стандартні супердифузійні мембрани мають Sd в діапазоні 0.02-0.05 м. Важливо, щоб ці шари були укладені суцільним килимом, з перекриттям та герметизацією швів, щоб уникнути конвективного перенесення вологи повітрям.

Правильно спроєктована стратегія пароізоляції з урахуванням коефіцієнта Sd дозволяє: 1) Запобігти накопиченню вологи в утеплювачі та інших шарах конструкції. 2) Зберегти теплотехнічні властивості матеріалів. 3) Уникнути розвитку цвілі та грибка. 4) Забезпечити довговічність всієї будівлі. Невірно обрані матеріали або порушення технології монтажу пароізоляційних шарів може призвести до швидкого зволоження конструкції, зниження її функціональності та значних фінансових втрат на ремонт. Особливої уваги заслуговують деталі примикань та герметизації, де помилки можуть бути критичними.

Ефективний вологозахист будівлі досягається не лише правильним вибором матеріалів, але й бездоганним проєктуванням та виконанням критичних вузлів. Саме в зонах примикань та з'єднань найчастіше виникають проблеми з проникненням вологи та утворенням конденсату. Розглянемо детальніше основні критичні вузли.

Вузол 'стіна-дах':

Цей вузол є одним з найбільш вразливих. Тут сходяться різні матеріали (стіни, утеплювач стін, кроквяна система, покрівельний пиріг), кожен з яких має свої гігротермічні властивості. Ключовим завданням є забезпечення безперервності пароізоляційного контуру з внутрішнього боку та гідро-вітрозахисного контуру із зовнішнього. Пароізоляційна плівка зі стіни повинна герметично примикати до пароізоляції покрівлі, а також до елементів кроквяної системи за допомогою спеціальних стрічок та герметиків. Необхідно уникати провисань та щілин. Зовні, супердифузійна мембрана повинна бути укладена з перекриттям на стіну (якщо це вентильований фасад) або герметично приєднана до інших елементів зовнішнього контуру. Вентиляційний зазор під покрівлею також є критичним для відведення вологи.

Вузол 'стіна-фундамент/цоколь':

Цей вузол піддається впливу ґрунтової вологи, капілярного підйому та атмосферних опадів. Горизонтальна гідроізоляція, що перериває капілярний підйом від фундаменту до стіни, є обов'язковою. Вона повинна бути розташована на 15-30 см вище рівня ґрунту. Вертикальна гідроізоляція цоколя захищає від бічного проникнення вологи. Важливо також забезпечити правильне примикання зовнішнього утеплення стіни до цоколя, виключаючи містки холоду та конденсацію. Часто для цієї зони застосовують негігроскопічні утеплювачі, такі як XPS, з додатковим захистом від механічних пошкоджень.

Віконні та дверні прорізи:

Це місця з'єднання різних конструктивних елементів, що вимагають особливої уваги до герметизації. Монтаж вікон має виконуватися з дотриманням принципу 'зсередини щільніше, ніж зовні', тобто внутрішній шар (пароізоляційна стрічка) повинен бути більш герметичним, ніж зовнішній (паропроникна стрічка або ущільнювач). Це запобігає проникненню вологи з приміщення в монтажний шов та сприяє її виведенню назовні. Порушення цієї технології веде до зволоження монтажної піни, втрати її теплоізоляційних властивостей та утворення цвілі. Також необхідно передбачити відведення води з зовнішньої сторони вікон за допомогою відливів.

Проєктування цих вузлів потребує глибокого розуміння будівельної фізики, тепло- та вологопереносу, а також використання якісних матеріалів та деталізації. Тільки комплексний підхід може гарантувати довговічний та надійний захист будівлі від вологи. Звернення до досвідчених архітекторів та інженерів є запорукою коректності проєктних рішень.

Точне визначення рівня вологості будівельних матеріалів на всіх етапах будівництва є абсолютно необхідним для забезпечення якості та відповідності нормативним вимогам. Існують різні методи вимірювання, кожен з яких має свої переваги та обмеження.

Вагово-сушильний метод (карбідний):

Цей метод є одним з найбільш точних, його часто використовують як референсний. Він базується на визначенні втрати маси зразка матеріалу після його повного висушування в сушильній шафі при певній температурі (зазвичай 105°C) до постійної маси. Відсоток вологості розраховується як відношення маси втраченої води до маси сухого матеріалу. Незважаючи на високу точність, цей метод є руйнівним (вимагає відбору зразка) та займає значний час (від кількох годин до доби).

Диелькометричний метод:

Цей метод є неруйнівним і ґрунтується на вимірюванні електричних властивостей матеріалу (діелектричної проникності або опору), які змінюються залежно від вмісту вологи. Для цього використовуються спеціальні електронні вологоміри. Вони дозволяють швидко отримати показання, але їхня точність може залежати від щільності, температури матеріалу та наявності солей. Тому, для різних матеріалів (деревина, бетон, штукатурка) необхідна відповідна калібровка приладу. Це ідеальний метод для швидкого контролю великих площ.

Гігрометри (поверхневі та зондові):

Використовуються для вимірювання відносної вологості повітря в порожнинах конструкцій або для визначення рівноважної вологості матеріалу. Зондові гігрометри, які вводяться в попередньо просвердлені отвори, дозволяють виміряти вологість на певній глибині, що є особливо корисним для товстих стін або стяжок. Поверхневі гігрометри можуть дати загальне уявлення про вологість поверхні.

Стандарти ДБН, наприклад, ДБН В.2.6-216:2016 'Конструкції будівель і споруд. Бетонні та залізобетонні конструкції', містять вимоги до вологості бетону перед нанесенням покриттів. Для деревини існують стандарти, що регламентують відсоток вологості залежно від її призначення (наприклад, пиломатеріали для внутрішніх робіт 8-12%, для зовнішніх – 15-20%). Регулярний контроль вологості за допомогою комбінації цих методів дозволяє своєчасно виявити проблеми, скоригувати технологічні процеси та забезпечити відповідність якості будівельних робіт.

Ігнорування або недооцінка критичного рівня вологості будівельних матеріалів на будь-якому етапі проєктування чи будівництва призводить до цілої низки негативних наслідків, які можуть мати як короткостроковий, так і довгостроковий характер, впливаючи на функціональність, довговічність та навіть безпеку будівлі.

Короткострокові наслідки:

• **Зниження адгезії:** Надмірна вологість основи (наприклад, бетону або штукатурки) перешкоджає правильному схоплюванню фарб, шпаклівок, клеїв для підлогових покриттів, що призводить до відшарування, здуття або розтріскування фінішних шарів.
• **Деформація матеріалів:** Дерев'яні елементи можуть набухати, жолобитися або розтріскуватися, змінюючи геометрію конструкцій та викликаючи скрипи або нерівності.
• **Зниження міцності:** Деякі матеріали, особливо дерево, втрачають свою несучу здатність при значному зволоженні, що може становити загрозу для структурної цілісності.

Довгострокові наслідки:

• **Розвиток цвілі та грибка:** Волога є основним фактором для росту мікроорганізмів, які не тільки руйнують будівельні матеріали, а й становлять серйозну загрозу для здоров'я мешканців (алергії, астма, респіраторні захворювання).
• **Зниження енергоефективності:** Як було зазначено, зволожені утеплювачі втрачають свою ефективність, що призводить до збільшення тепловтрат, зростання витрат на опалення та кондиціонування.
• **Руйнування конструкцій:** Постійний вплив вологи сприяє корозії металевих елементів, розморожуванню-заморожуванню, що руйнує пористі матеріали (бетон, цегла) та прискорює деградацію деревини, скорочуючи термін служби будівлі.
• **Юридичні та фінансові наслідки:** Проблеми з вологістю часто стають причиною судових позовів, вимог щодо гарантійного ремонту та значних непередбачених витрат.

Превентивні заходи:

Для запобігання цим проблемам необхідно впроваджувати комплексні превентивні заходи: 1) Використання матеріалів з відповідною гігроскопічністю для конкретних умов експлуатації. 2) Ретельне проєктування паро- та гідроізоляційних шарів з урахуванням коефіцієнта Sd та температурно-вологісних режимів. 3) Якісне виконання всіх будівельних робіт, дотримання технології монтажу та герметизації вузлів. 4) Забезпечення ефективної системи вентиляції для відведення надлишкової внутрішньої вологи. 5) Регулярний контроль вологості матеріалів на всіх етапах будівництва та експлуатації. Тільки такий підхід забезпечить довговічність, безпеку та енергоефективність вашої будівлі.

Відповідність будівельних конструкцій нормам України є обов'язковою передумовою їхньої безпечної та довговічної експлуатації. У контексті рівня вологості матеріалів, ключовим регуляторним документом є ДБН В.2.6-31:2021 'Теплова ізоляція будівель', який визначає вимоги до теплозахисту та опору теплопередачі огороджувальних конструкцій. Хоча цей стандарт безпосередньо не вказує допустимий відсоток вологості для кожного матеріалу, він вимагає врахування експлуатаційних умов (що включають вологість) при розрахунку теплотехнічних параметрів.

Згідно з ДБН, розрахункові значення коефіцієнтів теплопровідності матеріалів приймаються для умов експлуатації 'А' або 'Б', які враховують різну відносну вологість повітря та вміст вологи у матеріалах. Для більшості регіонів України застосовуються умови 'Б', що передбачають вищу вологість та, відповідно, вищі значення розрахункової теплопровідності. Це означає, що проєктувальник повинен закладати у розрахунок коефіцієнти теплопровідності, які вже враховують певне зволоження матеріалу в реальних умовах. Наприклад, для мінеральної вати коефіцієнт теплопровідності в умовах 'Б' може бути на 15-20% вищим, ніж у сухому стані.

Крім того, існують окремі стандарти, що регламентують вологість конкретних матеріалів або процесів. Наприклад, для деревини ДСТУ Б В.2.6-170:2011 'Конструкції будівель і споруд. Вироби дерев'яні клеєні' визначає допустиму вологість клеєного брусу на рівні 8-12% для забезпечення його стабільності та міцності. Для бетонних стяжок перед укладанням підлогових покриттів, виробники матеріалів (клеїв, паркету) часто посилаються на норми EN або ASTM, де допустимий вміст вологи складає 2-3% (за вагою) для цементних стяжок або до 0.5% для ангідридних, виміряний методом карбідної проби або з використанням електронних вологомірів з відповідною калібровкою. Проєкти модульних будинків у стилі хай-тек, що передбачають швидкий монтаж, потребують особливо жорсткого контролю вологості на етапі виробництва модулів.

Аудит відповідності включає перевірку проєктної документації на предмет коректності застосованих розрахункових коефіцієнтів теплопровідності, наявності та правильності проєктування паро- та гідроізоляційних шарів, а також фактичний контроль вологості матеріалів на будівельному майданчику перед монтажем та під час виконання робіт. Тільки системний підхід та суворе дотримання всіх нормативних вимог гарантують, що будівля буде відповідати заявленим характеристикам та прослужить довгі роки без проблем, пов'язаних з вологою.