Ужесточение требований, предъявляемых к теплозащите зданий, обуславливает повсеместное использование в строительстве различных теплоизоляционных материалов. Одним из них является беспрессовый пенополистирол.

Одним из традиционных утеплителей является беспрессовый пенополистирол. В настоящее время в Европе более 60% всего производимого пенополистирола используется для целей теплоизоляции.

Пенополистирол, благодаря своим свойствам, обеспечивает необходимые теплотехнические характеристики строящихся или реконструируемых объектов. Материал на 98% состоит из воздуха - лучшего природного теплоизолятора. Пенополистирол устойчив к воздействию растворов кислот и щелочей, спиртов. Инертен по отношению к неорганическим строительным материалам - бетону, извести, цементу, песку и др. Разлагается органическими растворителями, смолами, битумными растворами.

Одним из основных преимуществ пенополистирола является способность нести относительно высокую механическую нагрузку при минимальной плотности. Это в значительной степени определяет возможности его использования в строительстве. В последнее время особое значение приобретает использование пенополистирола в качестве внутренней теплоизоляции при изготовлении трехслойных панелей для крупнопанельного домостроения, а также при монолитном строительстве.

Особо следует подчеркнуть возможность использования пенополистирола, который благодаря низкой средней плотности практически не изменяет нагрузку на несущие конструкции и фундамент, для реконструкции старых домов.

Пенополистирол наиболее экономичный, удобный в применении и обладающий высокими теплоизорирующими свойствами. При нормируемом значении сопротивления теплопередаче Rreq = 3,14 в  климатической зоне г. Москвы и Московской области пенополистирол имеет неоспоримые преимущества в теплоизоляции по сравнению с другими материалами для возведения стен.

Для того чтобы построить здание из однородного материала, отвечающее современным требованиям теплосопротивления, к примеру, из традиционной кирпичной кладки, даже из дырчатого кирпича, толщина стен должна быть не менее 1,6 метра.

Необходимая толщина стен зданий для выполнения требований действующих норм по теплосопротивлению

Из данной таблицы получается следующая диаграмма соответствия различных строительных материалов (по толщине относительно 100 мм пенополистирола) при одинаковом теплосопротивлении материала.

Соответствие различных строительных материалов (по толщине относительно 100 мм пенополистирола) при одинаковом теплосопротивлении материала

Преимущества использования пенополистирола в качестве энергосберегающего материала связаны не только с применением его в качестве дополнительной теплоизоляции к традиционным строительным материалам (кирпичной кладке, железобетону), но и возможностью с использованием пенополистирольной продукции возводить целые жилые дома. В данном случае речь идет о пенополистирольной опалубке и термоструктурных панелях.

Свойства пенополистирола

Свойства пенополистирола как строительного изоляционного материала строго определены Госстандартом, который включает классификацию разновидностей материала, определяет их назначение, требования, предъявляемые к материалу, а также исследовательские методы, используемые для проверки. Уполномоченные научно-исследовательские учреждения могут выдавать продуцентам пенополистирола сертификаты соответствия их продукции с польским Госстандартом. Действительный сертификат является для покупателя лучшей гарантией качества материала.

Технические требования к пенополистирольным плитам

Источник: ГОСТ 15588-86

Плиты пенополистирольные

 Источник: компания «ТехноНИКОЛЬ»

Теплопроводность пенополистирола

Важным физическим свойством пенополистирола являются отличные изолирующие свойства по отношению к теплу и холоду. Пенополистирол состоит из полистирола, отдельные ячейки имеют форму полиэдров (многогранников) размером от 2-8 мм. Эти ячейки полностью замкнуты. Пенополистирол приблизительно состоит из 98 процентов воздуха и только на 2 процента и полистирола. Решающим фактором, определяющим теплоизоляционные свойства, является замкнутый в ячейках воздух, который обладает очень высокими теплоизолирующими показателями. В противовес к другим пенопластам, содержащим иные газы, воздух не покидает ячеек, и теплоизолирующие свойства сохраняются на прежнем уровне. Теплоизоляционная способность материала определяется своей еплопроводностью.

Теплопроводность - это количество тепла (в ваттсекундах), которое при постоянном перепаде температур в 10 за одну секунду проходит через плоскопараллельный слой материала толщиной в 1м2 от более теплой стороны к более холодной. Измерение теплопроводности зависит от объемной плотности кг/м3 Пенополистирола. У Пенополистирола с Низкой объемной плотностью теплопроводность выше, она понижается с ростом объемной плотности, проходит свой минимум в диапазоне от 30 до 50 кг/м3 , а затем начинает постепенно возрастать.

Температура эксплуатации пенополистирола составляет от -200 до +85° С.

Водопоглощение пенополистирола

В отличие других материалов Пенополистирол не гигроскопичен. Даже находясь под водой, он поглощает незначительное количество влаги. Поскольку стенки ячеек непроницаемы для воды, она может просачиваться только по каналам между отдельными, связанными между друг другом ячейками. Водопоглощение измеряется стандартным методом. Пробными образцами являются квадраты с поверхностью 200х200 мм и соответствующей толщиной, погруженные полностью в воду.

Поглощение воды практически не зависит от объемной плотности. Оно достигается через 24 часа до 2-3% в пересчете на объем. Водопоглощение при выдерживании под водой играет лишь не значительную роль для большинства случаев применения материала и представляет интерес только в особых ситуациях.

Поскольку пенополистирол не растворяется  и не разбухает в воде, а также в силу не взаимосвязанной структуры содержащих воздух клеток, почти не впитывает воду. Вода в жидкой фазе может, в принципе, проникнуть в лабиринт между сплавленными гранулами, в основном, за счет капиллярного действия, но всегда может покинуть лабиринт, не оказывая длительных негативных воздействий на механическую прочность, размеры, физический вид или изоляционные свойства материала. К тому же, за счет повышения степени сплавления между гранулами посредством оптимизации режима формования, захват воды минимизируется.

Вода в паровой фазе в состоянии проникнуть, а пенополистирол, хотя при плотности 30 кг/м³ и выше, скорость перемещения составляет менее 1% по сравнению со скоростью перемещения воды через устойчивый слой воздуха аналогичной толщины. Пар, конечно, выйдет из пенополистирола с такой же скоростью и поэтому представляет трудности только при конденсации в жидкую фазу. На деле такие ситуации легко предотвратимы за счет выставления надлежащих спецификаций и контроля качества плит, а также соответствующего строительного проектирования.

При проектировании необходимо, чтобы непроницаемость для водяных паров снижалась по направлению необходимого потока. Следовательно, непроницаемость, в случае наружных стен, должна  снижаться изнутри наружу, чтобы внутренние поверхности оставались сухими. Поэтому помехи перемещения воды на стороне изоляционного слоя, из которого выходит пар, представляет собой неблагоприятное явление. Все это особо важно, поскольку вода, которая поступает и остается в изоляционном слое пенополистирола снижает эффективность теплоизоляции. Такое воздействие невелико: на каждый 1% по объему поглощенной воды теряется около 4% эффективности изоляции. Однако при грамотной работе проектировщика и строителя это явление также обратимо и позволяет сохранять теплофизические свойства материала и не накапливать влагу в конструкции.

Паропроницаемость пенополистирола

В отличие от воды водяной пар содержащийся в воздухе, может при определенном перепаде температур постепенно проникать в Пенополистирол и выпадать в виде воды при охлаждении. Сопротивление диффузии (m S) определяется произведением коэффициента сопротивления диффузии водяного пара (m) на толщину слоя (S). Коэффициент сопротивления диффузии водяного пара (m) это безразмерная величина которая показывает, во сколько раз сопротивление материала превышает сопротивление воздушного слоя такой же толщины (для воздуха m=1). Тяжелые марки Пенополистирола могут иметь различные значения коэффициента сопротивления диффузии водяного пара, лежащие в интервале от m=20 до m=100. При расчете точки росы следует применять наиболее не благоприятное для строительной конструкции значение.

Теплостойкость пенополистирола

При применении пенополистирол практически не имеет нижней границы. Объемное сжатие следует учитывать в тех случаях когда это необходимо по температурным условиям (например, при строительстве складов холодильников). При работе в условиях повышенных температур значение максимально допустимой температуры зависит от длительности температурного воздействия и от механической нагрузки на пенопласт.

В течение непродолжительных промежутков времени плиты из пенополистирола ПСБ-С выдерживают температуру 110 °С позволяя, например, кратковременный контакт с горячим битумом. В случаях постоянного воздействия повышенных температур рекомендуется не превышать 90 °С во избежание деформаций и усадки. Нижний предел температуры для пенополистирола составляет: -180 °С.  Удобен при сильных перепадах температур.

Огнестойкость пенополистирола

  Все пенопласты ПСБ-С относится к группе сгораемых материалов и изготовлеваются из сырья, содержащего огнестойкий материал - антипирен, придающий материалу свойство самозатухания и соответствуют требованиям ГОСТа 15588-86. Температура эксплуатации пенополистирола составляет от -200 до +85° С.

Теплота сгорания пенополистирола составляет 40 МДж/кг, то есть

15 кг/м³ – приблизительно 600 МДж/кг
20 кг/м³ – приблизительно 800 МДж/кг
25 кг/м³ – приблизительно 1000 МДж/кг

Возгорание пенополистирола происходит в открытом пламени с выделением копоти и образованием горящих падающих капель. Однако материал с модифицированный огнегасящими добавками (антипиренами) ведет себя по-другому.

Данные о том, как ведет себя этот материал во время пожара, приведены сотрудниками ВНИИПО г. Москвы. Итак, сначала, находясь внутри строительной конструкции -  плавится, а затем дестругирует т.е. переходит в газообразное состояние. Энергетическая доля пенополистирола в процессе горения менее 2% от доли всех горючих веществ участвующих в процессе горения строительного объекта, т.е. менее существенен по сравнению с другими материалами. Поэтому при правильном применении материала, с выполнением всех существующих правил эксплуатации и требований пожарной безопасности, позволяют широко использовать его в строительстве. Вода при тушении пожаров элементов конструкций из пенополистирола – не ядовита.

Температура эксплуатации

Пенополистирол сохраняет свои свойства в широком диапазоне температур +80^оС до –180^оС. В течении непродолжительных промежутков времени пенополистирол выдерживает температуры до 110^оС, позволяя, например кратковременный контакт с горючим битумом. Тем не менее, максимально допустимая температура, которой материал может подвергаться в течении нескольких минут составляет 95^оС. В случаях постоянного подверждения высоким температурам, рекомендуется не превышать 80^оС, иначе это приведет к усадке и деформации. Нижний температурный предел, который выдерживает пенополистирол без особых изменений составляет –180^оС. Учитывая, что температурное расширение пенополистирола весьма незначительно следует отметить, что на практике он выдерживает все температуры, которые имеют место в типовом строительстве.

Экологичность пенополистирола

Заключение Московского НИИ Гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана № 03/ПМ8 подтверждает, что при исследовании рекомендованных для строительства конструкций с применением плит из пенополистирола, в пробах воздуха стирола не обнаружено. Во всем мире ПСБ-С разрешено применять как при строительстве, так и в контейнерах для пищевых продуктов.

Пенополистирол экологически безвреден и подходит для утепления всех видов конструкций и транспорта.

Звуконепроницаемость и ветрозащитное действие

При утеплении с помощью пенополистерольных плит ПСБ-С не нужна дополнительная ветрозащита. Кроме того, улучшается звукоизоляция конструкций.  По принципиальным соображениям, благодаря защищенной комбинированной изоляционной системе, может достигаться очень хорошая звукоизоляция от наружного шума. Выполнение посредством панелей из пенополистирола ведет к улучшению защиты на 2-4 Дб.

Стойкость пенополистирола к низким и высоким температурам

Нижняя температурная граница применения пенополистирола при строительстве практически отсутствует. Объемное сжатие следует учитывать в тех случаях, где это необходимо по температурным условиям, например, при строительстве складов-холодильников и т.п.

При работе в условиях повышенных температур значение максимально допустимой температуры зависит от длительности температурного воздействия (склеивания с помощью горячего битума) пенополистирол может в ряде случаев выдерживать и температуры, значительно превышающие +1000С. При более длительной температурной нагрузке, превышающей +1000С, вспененная структура начинает размягчаться и спекаться.

Постоянство размеров

Все материалы подвержены определенным изменениям размеров. Различают варианты изменения размеров как в связи с воздействием тепла, так и из-за дополнительной усадки.

1. Интервал изменения размеров соответствует от 0,05 до 0,07 мм на 1метр длины 10С. Это означает, что при изменении температуры приблизительно на 170С имеет место обратимое изменение длины, равное 0,1%, т.е. 1мм/м.

2. 
3. Изменение размеров из-за дополнительной усадки лежит в интервале от 0,3% до 0,5%. Уменьшение размеров в течение первых 14 дней протекает сравнительно быстро, затем все более и более замедляется и приближается к граничному значению, при специальных конструктивных мерах. Если в отдельных случаях оказывается желательным иметь более низкий уровень дополнительной усадки, то плиты должны перед употреблением соответственно вылеживаться.

Отношение пенополистирола к химическим средам

Пенополистирол обладает высокой стойкостью к различным веществам, включая морскую воду, солевые растворы, ангидрид, щелочи, разведенные и слабые кислоты, мыла, соли, удобрения, битум, силиконовые масла, спирты, клеящие, водорастворимые краски. Инертен по отношению к неорганическим строительным материалам - бетону, извести, цементу, гипсу, песку и др., но частично разлагается под действием органических растворителей, смол, битумных растворов.

Устойчивость пенополистирола к воздействию химических веществ

Отношение к химическим средам и биологическому воздействию доказывает, что пенополистирол (пенопласт) пригоден для различного рода деятельности, как на предприятии, так и в домашних целях (на дачах и участках).

Биологические свойства пенополистирола

Пенополистирол не может служить питательной средой для микроорганизмов. Он не плесневеет, не загнивает и не разлагается. Только в особых случаях, например при сильном загрязнении пенополистирола, на нем могут развиваться микроорганизмы. При этом пенополистирол выполняет роль подложки, не принимая абсолютно никакого участия в биологическом процессе.

Долговечность пенополистирола

Пенополистирольные плиты (по существу являясь пластиком) устойчивы к старению и при правильном применении сохраняет стабильные свойства форму и размеры длительное время, – т.е. является долговечным материалом. Сегодня, существуют данные натурных наблюдений и экспертное заключение, которые доказывают, что в материал, заложенный в конструкцию около 30 лет назад, не подвергся необратимым изменениям (размер плит, например, вследствие усадки или сжатия и т. д.). Надо отметить, что сама технология производства пенополистирола фирм BASF, разработанная более 50 лет назад  в 1950 году, поэтому и возраст натурных испытаний не велик, как и сама технология. Однако в лаборатории НИИСФ г.Москве были проведены исследования  на долговечность и необходимые испытания  пенополистирола на анализ характерных циклических изменений температуры наружного воздуха в годовом цикле для климатических условий средней полосы России. В климатической камере было смоделированы температурно-влажностные воздействия на фрагменты конструкций, в которых есть пенополистирол. Всего было проведено 80 циклов испытаний        образцов пенополистирольных плит. Получены следующие выводы, что пенополистирольные плиты успешно выдержали циклические испытания на температурно-влажностные воздействия в количестве 80 циклов, что может быть интерпретировано как соответствующее количество условных лет эксплуатации в многослойных ограждающих конструкций с амплитудой температурных воздействий ±  40^оС.

Легкость,  удобство при монтаже

Плиты из пенополистирола легко поддаются механической обработке, с помощью самых простых и общедоступных инструментов, их можно пилить на куски любой формы и размера.

Экономический эффект

• Сокращение расходов на материалы. Пенополистирольные плиты – один из теплоизоляционных материалов который имеет конкурентоспособную цену. Например. Себестоимость 1 м 2 жилой площади где использован пенополистирол меньше на 15%-20% по сравнению с применением других теплоизоляционных материалов.

• Сокращение сроков монтажа и строительства в целом - плиты легкие, не представляют трудностей в работе, не требуют специального оборудования, не загрязняют окружающую среду. Экономия условного топлива позволит снизить выбросы СО₂, что позволит уменьшить вклад России в развитие «парникового эффекта».

• Сокращение расходов на отопление (до 50%) за счет низкого уровня теплопроводности в результате равноплотности материала в объеме.

С анализом российского рынка вспенивающегося полистирола Вы можете познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок вспенивающегося полистирола в России».

Автор:

Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков
Тел.: (495) 918-13-12, (495) 911-58-70
E-mail: mail@akpr.ru
WWW: www.akpr.ru

Об авторе:
Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков оказывает три вида услуг, связанных с анализом рынков, технологий и проектов в промышленных отраслях - проведение маркетинговых исследований, разработка ТЭО и бизнес-планов инвестиционных проектов.
• Маркетинговые исследования
• Технико-экономическое обоснование
• Бизнес-планирование