Мосстрой-31

{tab=ПЕНОПОЛИСТИРОЛ}

Что такое пенополистирол.

{tab=СВОЙСТВА}

Физические свойства.

Важным свойством Пенополистирола является механическая прочность при воздействии коротких и продолжительных нагрузок. Под нагрузкой наблюдается вязко-упругая реакция, что их отличает от хрупко-твердых материалов. В соответствии со стандартом вместо измерения прочности при давлении производится измерение напряжения сжатия при 10%-ой деформации (см.график). Это значение лежит в зоне необратимой деформации и имеет значение только как параметр материала, так как механические свойства Пенополистирола зависят от его объемной плотности. В таблице приведены также и значения прочности при сдвиге, изгибе и растяжении. Эти параметры возрастают по мере увеличения объемной плотности. Целесообразно оценивать прочность Пенополистирола только в сочетании с объемной плотностью.

Теплоизоляционная способность.

Еще одним 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 теплопроводностью. 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 как показывает график при прочих постоянных условиях 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.

Водопоглащение.

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.
Как видно в таблице 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. Как то использования Пенополистирола в подземных и фундаментных сооружениях, в поверхностных и подъемных элементах.

Диффузия водяного пара.

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 (?S) определяется произведением коэффициента сопротивления диффузии водяного пара (?) на толщину слоя (S). Коэффициент сопротивления диффузии водяного пара (?) это безразмерная величина которая показывает, во сколько раз сопротивление материала превышает сопротивление воздушного слоя такой же толщины (для воздуха ?=1). Тяжелые марки Пенополистирола могут иметь различные значения коэффициента сопротивления диффузии водяного пара, лежащие в интервале от ?=20 до ?=100. При расчете точки росы следует применять наиболее не благоприятное для строительной конструкции значение.

Влияние температуры.

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.

Стабильность размеров.

Коэффициент термического расширения Пенополистирола лежит в интервале 5-10^-5 до 7-10^-5, что соответствует интервалу
изменения от 0,05 до 0,07 мм. На 1м и 1 градус Цельсия. Это означает, что при изменении температуры на 17 градусов С имеет
место изменение длины равное 1%, т.е. 1мм/м. В случаях применения при которых Пенополистирол находится под воздействием
значительных температурных колебаний, необходимо предусматривать особые конструктивные меры. Необходимо также
учитывать и уменьшение размеров (сжатие) Пенополистирола при низких температурах. Если принять за опорную температуру
20 градусов С и предположить что в режиме использования материал охлаждается до -20 градусов С, то в таком случае элемент
длиной в 40 см, укорачивается приблизительно на 1 мм. Это необходимо учитывать при проектировании.

Влияние излучений и атмосферных условий.

Излучения высоких энергий например, коротковолновое УФ-излучение, рентгеновское или у-излучение вызывают при длительном воздействии хрупкость структуры Пенополистирола. На практике имеет значение только воздействие ультрафиолетовое излучение. При длительном воздействии ультрафиолетовых лучей поверхность Пенополистирола желтеет и становиться хрупкой, что может привести к эрозии из-за дождя и ветра. Воздействие ультрафиолетовых лучей и эрозия надежно предотвращаются даже самыми простыми средствами, например, окраской и т.д.

Звукоизоляция.

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.

{tab=ПРИМЕНЕНИЕ}

Пенополистирол в конструкциях крыш

С точки зрения строительной физики крыши, все равно какой конструкции, являются элементами зданий, которые подвержены наибольшим нагрузкам. Жара и холод, сухость и влажность, нагрузка снегом и ветром действуют снаружи, влажность воздуха помещений изнутри. Эти нагрузки могут иметь место поочередно или одновременно. Это должно учитываться при конструировании и выборе строительных материалов, если крыша должна выполнять свою защитную функцию. Пластмассы играют при этом значительную роль в качестве изолирующих слоев, уплотнительных полотен, паронепроницаемых слоев, водосточных желобов, водосточных труб и прочих функциональных элементов.
Будь то плоская или наклонная крыша, для жилого дома или учреждения, для фабричного здания, мастерской или цехов, для сада на крыше или для подземного гаража, Пенополистирол всегда находят применение, поскольку они прекрасно изолируют и в качестве изолирующей системы представляют собой экономичное решение проблем.

Плоская крыша

Изоляция плоских крыш является важной областью применения Пенополистирола. Изолирующий материал прокладывается в зависимости от конструкции крыши свободно, приклеивается горячим или холодным способом или механически крепится к основанию. При этом изолирующие плиты и уплотнение прокладываются свободно и снабжаются нагрузкой (см.рис), (например армирующей сеткой) или крепятся специальными дюблями.

Покатая кровля

Во многих странах уже в процессе проектирования зданий учитывается использование подкрышного помещения в целях жилья. Также и для старых строений все чаще чердак используется в качестве дополнительного жилого помещения. Для этой цели кровельная поверхность в качестве наружной оболочки жилого помещения должна быть достаточно изолирована. Также и из-за солнечного облучения нужно выполнять изолирующий слой достаточно толстым.
Для изоляции крыш с уклоном пригоден Пенополистирол в качестве заполняющих изоляционных плит между стропилами, в качестве системы укладки на стропилы см.рис1, см.рис2, или в качестве изолирующих конструктивных композитных элементов. Подобные изолирующие системы позволяют рациональное выполнение и обеспечивают надежную тепловую изоляцию на длительное время.

Пенополистирол в конструкции стен

Для достижения оптимальной с точки зрения физики строительства наружной изоляции на внешнюю сторону несущей кирпичной кладки наносится изолирующий слой из Пенополистирола и потом защищается от погодных воздействий либо армированной специальной штукатуркой, либо вентилируемой снизу облицовочной оболочкой. В нашей стране широкое распространение получила изоляция наружных стен с помощью Пенополистирола марки ПСБ-С 25ф в форме плит и армированных тканью штукатурных покрытий (системы мокрых фасадов). При этом изоляционные плиты наклеиваются на кирпичную кладку посредством связующего раствора и после этого покрываются армированной тканью дисперсионной штукатуркой см.рис1. Армирование штукатурного слоя посредством выполненных стойкими к щелочи полотен из стекловолокна необходимо для компенсации обусловленных материалом и температурой напряжений в штукатурном слое, которые возникают вследствие колебаний температуры на изолированном фасаде. Изготовление легких стеновых элементов большой площади с покрытой штукатуркой наружной изоляцией получило особенно широкое распространение в Центральном регионе России. Несущая плита монтируется на раме и снабжается изоляцией и армированным тканью штукатурным слоем. Легко монтируемые строительные элементы создают впечатление массивных наружных стен см.рис2.
Другой системой теплоизоляции, которая также широко распространена, является применение фасонных деталей из Пенополистирола (Несъемная опалубка) для наружных стен зданий. Фасонные детали укладывают всухую и потом заполняются бетоном. Стены и потолки выполняются «за одно целое» при применении опалубочных элементов из Пенополистирола см.рис3.
В случае пустотелой кирпичной кладки изолирующий слой Пенополистирола помещается между несущей стеной и стойкой к погодным условиям облицовочной кирпичной кладкой. Имеющие замкнутые ячейки, снабженные вокруг ступенчатым фальцем плиты дают возможность отказаться от обычно принятой воздушной прослойки между изоляцией и облицовочной кладкой. Полое пространство обоих стенок может полностью использоваться для изоляции см.рис4.
Чтобы получить необходимый коэффициэнт теплоизоляции согласно СНИП II-3-79 «Строительная теплотехника» для Москвы и Московской области, необходимо каждое из приведенных ниже решений дополнительно утеплить полистиролом.

Утепление полов

В некоторых странах шумозащита при строительстве играет даже сегодня второстепенную роль, однако сейчас везде, особенно в густонаселенных районах, шумовая нагрузка стала настолько большой, что защита от шума становится все важнее. Наряду с ограничением пропускания звука через внешние строительные элементы большое значение имеет изоляция от ударного шума. Чтобы достигнуть эффективной изоляции от ударного шума, необходимо предотвратить то, чтобы звук, возникающий при хождении по полу, передавался на другие строительные элементы. Например, на бетонный пол можно положить толстый ковер. Однако это является временным решением, так как ковер изнашивается или может быть удален. Другая возможность заключается в повышении веса потолка и вместе с этим в снижении проникновения звука. Однако это возможно только в ограниченном объеме из-за экономических и технических причин. Все эти соображения приводят в конце концов к развитию так называемого «плавающего бесшовного пола», применяемого прежде всего в Европе.
Плавающий бесшовный пол является изготовленным на эластичном изолирующем слое бесшовным полом (например цементным полом), который своим нижним слое действует как система пружин — масса и может свободно колебаться. Этим предотвращается проникновение звука в конструкцию потолка.
Для изоляции от ударного шума применяются специальные Пенополистирольные плиты, которые становятся эластичными благодаря особой дополнительной обработки. Подобные плиты имеют малую динамическую жесткость (по сравнению с воздушной подушкой) и являются однако достаточно прочными на сжатие, чтобы выдерживать продолжительную нагрузку пола.

Земляные и фундаментные сооружения

Особенно в северных странах с суровой зимой и глубокой мерзлотой очень хорошо пригоден Пенополистирол тяжелых марок в качестве изолирующего материала для защиты фундаментов и проложенных в почве трубопроводов см.рис1.
Особые свойства Пенополистирола с замкнутыми ячейками, как например стабильность и долговечность, невосприимчивость к воздействию влаги и почвенным организмам, а также хорошая теплоизоляция приводят к применению пенопластовых плит в качестве морозозащитного слоя при строительстве дорог и железных дорог. Имеющийся начиная с 1968 года практический опыт прежде всего в скандинавских странах явился основанием для нового метода строительства, который был развит начиная с1972 года в Норвегии и применяется уже в других странах: использование блоков из Пенополистирола в качестве распределяющей нагрузки подложки на въездах на дороги и мосты в местности с плохо несущими свойствами грунта. В таких областях в течение лет имеется сильное оседание конструкций проезжей части, которое влечет за собой очень дорогостоящие меры по ремонту. Решением проблем стали Пенополистирольные блоки, которые при объемной плотности в минимум 20 кг/м3 имеют требующуюся для такого применения стойкость. Высокая прочность на изгиб и при сдвиге легких пенопластовых блоков обеспечивает хорошее распределение давления на болотистом грунте. Малый вес такого основания надежно препятствует осадку доро-жной конструкции. Блоки Пенополистирола предохраняются от скольжения посредством зубчатых пластинок и укладываются друг на друга на высоту до 10 метров. После этого накладывается бетонный слой толщиной в 10 см с армированием из стальной ткани и потом наносится битумное покрытие.
Вследствие положительного опыта с таким методом строительства в скандинавских странах он применяется во многих других странах, например в Нидерландах см.рис2 и в Северной Америке.

Более полную информацию о применении Пенополистирола в качестве утеплителя строительных конструкций, вы можете узнать, посмотрев альбом технических решений.

{tab=ДОЛГОВЕЧНОСТЬ}

Изменение состояния

Изменение состояния Пенополистирола по прошествии времени, проверенное на практике в строительстве.
Пенополистирол со временем не разрушаются и при использовании в соответствии с особенностями материала не подвержен старению. Применительно к материалу, используемому в любой отрасли строительства, это было установлено с помощью многолетних наблюдений и исследований независимыми экспертами и научными институтами. Для начала следует объяснить некоторые понятия:

О старении материала говорят в том случае, когда, не смотря на использование в соответствии с его особенностями,то есть при соблюдении всех ограничений в его использовании, материал изменяет свои свойства в результате естественного воздействии на него окружающей среды. Особого внимания заслуживают, конечно, только временные рамки и употребление, характерные для строительного дела. В целом, старение выражается в том, что материал становится ломким и даже
разрушается.
Причиной тому служит воздействие окружающей среды, такие, как влияние воздуха (кислорода), воды, тепла, света, особенно солнечного ультрафиолетового излучения. Некоторые материалы могут разрушатся под воздействием ультрафиолета, если они не были изготовлены соответствующим образом или не были защищены от него позже. Теплоизоляционные материалы обычно защищены тем, что они встроены и прикрыты другими материалами.
Старение материала и его последствия следует отличать от преждевременного нарушения или даже разрушения материала вследствие применения, несоответствующего особенностям материала.

Под воздействием влаги и кислорода воздуха природные органические вещества могут разрушаться. Это резина, древесина,
кожа, текстильные материалы. Синтетические вещества (пластмасса) ведут себя иначе. Пенополистирол не подвержен гниению.

Материалы, постоянно подвергающиеся механическому воздействию, могут отказать вследствие постоянной смены нагрузок.
Это называется усталостью материала. С помощью опытов в течении времени можно установить, насколько жизнеспособен
материал при данных нагрузках и достаточно ли безопасен материал в эксплуатации.
Опыты с плитами Пенополистирола, а также практический опыт показывают, что при обычном их применении в строительном
деле (например, как пластины для изоляции от шума) усталость материала не наступает.

Ограничения в применении материала определяют его химические и физические особенности. При этом большую роль играет устойчивость материала при механическом воздействии, термической нагрузке и его стойкость к химическому воздействию. Строительные растворы цемента, извести, гипса, ангидрита, а также растворы с пластиковой дисперсией не оказывают отрицательного воздействия на Пенополистирол. Поэтому его можно использовать со всеми видами строительных растворов, штукатурок, бесшовных цементных полов (кроме горячего асфальта).Однако Пенополистирол необходимо защищать от прямого воздействия солнечных лучей. Полости, как, например, за обшивкой стен, где могут применятся материалы из Пенополистирола, должны быть защищены от проникновения туда мышей и других грызунов. Пенополистирол нельзя подвергать длительному воздействию температур выше 95°С. Он не должн соприкасаться с некоторыми видами растворителей. Пенополистирол может пострадать от битума на основе растворителя, от некоторых лаков, покрытий и их паров, олиф и продуктов, содержащих смолы (не от битума). Горячий битум часто используется в строительстве в качестве клея (крыши). Несмотря на то, что его температура может быть выше 100°С, на теплоизолязионныи материал он практически не оказывает никакого воздействия.

Доказательство стойкости

Материал предоставлен компанией БАСФ

Результаты одних только лабораторных исследований не дают окончательного ответа на вопрос об изменении состояния материала по прошествии времени на практике, в которой многие факторы, влияющие на материал, зачастую не установленные в ходе лабораторных опытов, действуют одновременно. Поэтому компания БАСФ в течение многих лет проводит попытки технических исследований в масштабе и условиях практического применения.
Подобные исследования проводятся и относительно применения стиропора в строительстве. В рамках строительной деятельности в БАСФ предметом наблюдений была первоначально теплоизоляция плоских крыш. Несмотря на большие нагрузки, состояние теплоизоляционного материала ни одной из крыш не вызвало нареканий: не было замечено ни разрушений, ни старения материала.
Результат экспертизы о состоянии теплоизоляционного материала плоской крыши после эксплуатации более 31 года.
Самое раннее применение Пенополистирола — использование его в качестве теплоизоляции плоской крыши одного из промышленных зданий акционерного общества БАСФ. Плиты были положены в 1955 году, и 20 июня 1986 года по указанию Промышленного союза по производству твердого пенопласта в Гейдельберге в присутствии компетентных специалистов были извлечены и исследованы (см. рис1).
Визуальный осмотр показал: швы между отдельными плитами теплоизоляции были плотно закрыты. Не было зафиксировано изменения объема материала вследствие усадки или испарения, также как и деформации под воздействием температуры. Состояние плит Пенополистирола после визуального осмотра можно было определить без ограничений как очень хорошее (см. рис2).
Несколько фрагментов теплоизоляционной плиты были отправлены в исследовательский институт теплозащиты в Мюнхене для исследования их теплопроводности содержания влаги.

Результаты:

1) Теплопроводность (измерения проводились в соответствии с ДИН 52 612) составила при кажущейся плотности 17,4кг/м3 0,0345W/(mk), тем самым соответствуя требованиям DIN 4108 «Теплозащита и надземное строительство». При этом использованное численное значение составило 0,040 W/(mk) ( Доклад об испытаниях от 16.10.1986)

2) Содержание влаги в соответствии с объемом материала составило 0,02% при кажущейся плотности 20кг/м3.
Прочие результаты исследований также доказывают, что плиты пенопласта из стиропора по прошествии 31 года сохранили все свои функции и соответствуют стандартам ДИН 18 164 ч.1 «Пенопласты как теплоизоляционный материал в строительном деле».

Испытания институтов

Испытания официально признанных, авторитетных исследовательских институтов.
Практический опыт, полученный в процессе работы на БАСФ, был дополнен исследованиями и вычислениями на других строительных объектах, где плиты из твердого пенопласта стали использовать еще раньше. Исследовательские институты, которым была поручена эта работа, во всех случаях подтвердили, что даже по прошествии двух десятилетий плиты пенопласта из Пенополистирола по своим внешним характеристикам и свойствам материала продолжали соответствовать немецкому стандарту ДИН 18164, ч. 1 (см. рис1). Во всех исследованных жилых и промышленных постройках процент влажности теплоизоляционного материала был ниже, чем допустимый на практике предел влажности (0,1%).
Особый интерес представляет обширное исследование института строительных технологий товарищества Фрауенхоф, занимавшегося наружным изоляционным материалом из стиропора. В их распоряжении находились рекомендательные списки изготовителей. Из этих списков исследовательским институтом было выбрано 96 зданий для оценки изменения состояния материала по прошествии времени.
Критериями выбора служили разница условий нагрузки на теплоизоляцию, обусловленная географическим положением, высотой расположения, типом здания и сроками эксплуатации. На время исследований (1974-76 г) наружные системы теплоизоляции (сроки эксплуатации некоторых из них составили 16 лет, в среднем материал использовался в течение — 3,4 лет) практически не обнаружили никаких повреждений. Из 93 исследованных зданий только в трех были найдены отклонения от нормы, но их нельзя было назвать систематическими, так как они все были связаны с ошибками, допущенными в процессе переработки материала. Во всех других случаях плиты пенопласта из стиропора были устойчивы и сохраняли все свои функции. Во взятых пробах материала был обнаружен очень маленький процент влажности — 0,05%.
Тем же институтом в 1983 году были проведены дальнейшие исследования на тех же строительных объектах с целью дополнить уже имеющиеся результаты новыми фактами и сделать выводы относительно старения материала наружной системы изоляции из Пенополистирола (см. рис2).
В этих исследованиях оценивалось влияние на теплоизоляционный материал и армированную искусственной смолой штукатурку 8 лет, прошедших с момента прежних исследований. В итоговом докладе исследовательского института установлено: «только в 20% проверенных зданиях были проведены ремонтные работы, причем во всех случаях практически без исключения ремонт был проведен по эстетическим соображениям. Учитывая сроки эксплуатации до ремонта (покраски) — 11 лет, следует исходить из того, что сроки сопоставимы со сроками при использовании минеральной штукатурки и покраски, в соответствии с указанным профессором Кюнцелем временем 10-25 лет)
«….Измерения влажности Пенополистирольных теплоизоляционных материалов показали некритическое значение макс. 0,06%. Таким образом, установлено, что данная раньше оценка системам теплоизоляции из Пенополистирола и искусственных смол как практичных и проверенных средств с повышенными теплоизоляционными возможностями подтверждается и по прошествии еще восьми лет …наиболее убедительно демонстрирует особые качества твердого пенопласта, такие как устойчивость, долговечность материала, невосприимчивость к влаге и микроорганизмам, а также биологическая нейтральность (не загрязнет грунтовые воды).».

Фундаментальное строительство

{/tabs}