Строительный материал пенополистирол

16.07.2018

Сейчас можно без проблем найти много статей, посвященных этому строительному материалу. Кто-то называет его универсальным, другие - современным. Можно даже найти определение пенополистирола как материала будущего.

На практике же его применяют на территории Европы уже несколько десятков лет. За это время нашли различные варианты использования, разработали целый ряд специальных конструкций и изучили эксплуатационные свойства. Назвать данный материал новым можно только с точки зрения применения его в нашей стране, где его используют относительно недавно. А все громкие и красивые названия - это просто маркетинговые стратегии, которые применяют производители.

Сейчас этому материалу уделяют все больше внимания. Ведь его можно применять при строительстве новых и реконструкции старых зданий. В условиях повышенных требований к уровню теплоизоляции и экономии энергии он заметно выделятся среди привычных утеплителей за счет высоких теплоизоляционных и эксплуатационных свойств.

Но при этом пенополистирол весьма неохотно утверждают для реализации больших проектов. Он еще мало известен нашим застройщикам и имеет определенные темные пятна в репутации. Например, история с торговым центром «Охотный ряд», где первоначальной причиной аварии и разрушения строительных конструкций был назван пенополистирол. Лишь позднее в ходе дополнительных исследований удалось установить, что деструкция утеплителя возникла из-за покрытия его агрессивной краской. То есть причиной разрушения конструкций был не утеплитель, а несоблюдение строительных технологий.

Поэтому в этой статье будет рассказано о процессе получения полистирола, его свойствах, научных исследованиях и отчетах со строительных площадок. Все это в совокупности позволят получить реальное представление о данном материале без маркетинговых украшений.

Способ получения

Материалы данной группы, в том числе и хорошо известный пенополистирол КНАУФ, получают в результате реакции вспенивания полимерного полистирола. Процесс протекает при нагревании, но при этом температура реакции не должна превышать 100 °С.

Особенность реакции получения пенополистирола, пенополиэтилена и пенополивинилхлорида заключается в том, что идет только физический процесс, без химических преобразований. Для его интенсификации и формирования изделия нужной формы применяют прессы и вибростолы, но без добавления химических реагентов. А вот такие материалы, как пенополиуретан, - это уже результат химической реакции соединения двух и более элементов, которая и обеспечивает эффект вспенивания.

Результатом такой «чистой» реакции становится экологический безопасный материал, что подтверждено необходимыми санитарно-гигеническими сертификатами. Пенополистирол разрешен для использования в пищевой промышленности. Он может контактировать с различными продуктами питания, в том числе и молочными. Его применяют для изготовления упаковочных материалов и одноразовой посуды.

Окисление и разрушение

Т.к. пенополистирол - это результат полимеризации, логично предположить, что он должен быть подвержен окислению с протеканием обратного процесса, который сопровождается выделением стирола. Но такие утверждения не имеют практических доказательств. К тому же являются весьма сомнительными с точки зрения профессионалов химической промышленности.

На самом деле для возникновения обратного процесса, т.е. распада пенополистирола в результате окисления под воздействием кислорода, необходимо предварительно разогреть его до температуры более 320 °С. При более низких температурах, в том числе нормальном рабочем режиме для пенополистирола (от -40 до +70 °С) окисление не происходит.

Этот факт подтвержден исследованиями различных международных институтов. В частности, испытание панелей с утеплением из пенополистирола проводили в московском НИИ гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана. В результате было подготовило официальное заключение под № 03/ПМ8.

В нем сказано, что пробы воздуха в помещении с данным типом утеплителя не содержат никаких признаков стирола и являются полностью безопасными для человеческого организма. Такую же информацию распространил и Консорциум «Стирол». На основании двадцатилетних исследований было доказано, что пенополистирол не является канцерогенным или мутагенным веществом и не способен воздействовать на репродуктивную деятельность человеческого организма.

Плотность и теплопроводность

Основная характеристика для утеплителя - это его теплопроводность, которая характеризует способность материала передавать тепло от одной своей части к другой. Чем ниже теплопроводность вещества, тем выше его теплоизоляционные качества. Это позволяет сделать слой утеплителя более тонким, а значит, сэкономить на материале.

Также необходимо учитывать плотность. Ведь от нее напрямую зависит вес. В свою очередь, чем больше вес, тем выше затраты на транспортировку. Требуется более мощное крепление, растет нагрузка на фундамент здания.

Получается, что наиболее эффективным является тот утеплитель, который одновременно имеет низкую теплопроводность и плотность. Для наглядности приведем данные по наиболее распространенным в строительстве теплоизоляторам:

• дерево: плотность - 368 кг/м3; теплопроводность - 0,058 вт/мК;
• шлаковата: плотность - 35 кг/м3; теплопроводность - 0,048 вт/мК;
• древесноволокнистая плита: плотность - 208 кг/м3; теплопроводность - 0,045 вт/мК;
• пробка: плотность - 112 кг/м3; теплопроводность - 0,039 вт/мК.

При этом в зависимости от материала и способа получения пенополистирол имеет плотность порядка 13-160 кг/м3, а теплопроводность изменяется в диапазоне от 0,028 до 0,045 вт/мК. Беспрессовый пенополистирол КНАУФ имеет плотность порядка 13-48 кг/м3, экструдированный - 21-40 кг/м3 и листовой - 40-160 кг/м3.

Эти данные наглядно демонстрируют, что пенополистирол является конкурентоспособным утеплителем и по своим свойствам находится наравне со шлаковатой, которую обыгрывает по защите от влаги, простоте монтажа, экологичности и способу получения.

Отчет по эксплуатации

Оценивать эксплуатационные характеристики пенополистирола лучше всего по данным европейских застройщиков, которые взяли это материал на вооружение раньше нас на несколько десятилетий. Например, Институт строительной физики Фраунгофера (г. Хольцкирхен, Германия) приводит статистические данные, согласно которым в этой стране устройство фасадных конструкций с пенополистиролом началось в 1960 году и на текущий момент уже обустроено более 500 миллионов квадратных метров.

В целом ежегодно в Германии проводится устройство порядка 30 миллионов квадратных метров фасадных конструкций по технологии «мокрый фасад». За прошедшее время не было зарегистрировано негативных отзывов как о данной технологии, так и о самом утеплителе. «Мокрый фасад» обеспечивает надежную теплоизоляцию, устойчив при дождях, снегопадах и шквальном ветре. Естественно, при условии соблюдения технологии монтажа и использования качественных материалов.

Для объективной оценки необходимо оценить и наблюдения, проведенные над установленным пенополистиролом на территории России. Ведь некоторые отечественные эксперты утверждают, что такой утеплитель не выдержит нашего климата и быстро разрушится под воздействием окружающей среды.

Специально для них есть данные, собранные компанией «Пластбау». Эксперты этой фирмы в течение 12 лет наблюдали за недостроенным домом в Казани, где были установлены плиты из пенополистирола толщиной 100 мм. Все это время они находились без отопления и защитного слоя, то есть подвергались непосредственному воздействию окружающей среды.

На открытой стороне материала образовался желтый слой, который свидетельствовал о начале разрушительных процессов. Но при детальном изучении этих плит оказалось, что толщина поврежденного слоя не превышает 20 микрон, а под ним находится 100-процентный пенополистирол, который полностью сохранил свои теплоизоляционные свойства.

Это подтверждают и данные других исследователей, которые провели анализ сэндвич-панелей после 40 лет их эксплуатации. Слой пенополистирола в этих панелях сохранил свои качества на 85-90% от исходных.

Выводы

Анализируя приведенные выше данные, можно сделать следующие выводы касательно свойств пенополистирола и целесообразности его применения в качестве утеплителя для различных систем. Во-первых, пенополистирол надежно защищен от воздействия окружающей среды. Даже при нарушении технологии его укладки и образования прямого доступа влаги к материалу он сохраняет рабочие параметры. При этом накопленная влага не проходит вглубь материала и не вызывает его полного разрушения, как, например, в случае использования минеральной ваты.

Во-вторых, пенополистирол может эксплуатироваться в большом температурном диапазоне. Даже при понижении температуры до -40 °С и ниже наблюдается лишь незначительное падание теплоизоляционных характеристик.

Максимально допустимая температура эксплуатации равна +60 °С. При дальнейшем ее повышении материал может начать размягчаться, что приводит к падению характеристик. На практике для такого отрицательного результата необходимо достаточно долгое действие высокой температуры, чего практически никогда не случается в наших климатических условиях.

В-третьих, пенополистирол обладает хорошей защитой от различных агрессивных сред, как кислотных, так и щелочных. По технике безопасности необходимо избегать применения этого утеплителя только с красками на основе растворителя и хлорированными углеводородами.

В-четвертых, данный материал обладает отличными теплоизоляционными и эксплуатационными свойствами.

Перейти в раздел: Теплозвукоизоляция → Изделия из пенополистирола