Теплоизоляция

Теплоизоляционные материалы.
Газонаполненные пластмассы, пено- и поропласты.

Газонаполненные (ячеистые) пластмассы или пенопластами - это органические высокопористые материалы, получаемые из синтетических смол.

В зависимости от прочности и модуля упругости газонаполненные пластмассы подразделяются на жесткие, полужесткие и эластичные. По виду полимера пенопласты подразделяют на термопластичные и термореактивные. Термопластичные пенопласты - полимеры с линейной структурой (полистирол, поливинилхлорид, полиэтилен, полипропилен и др.). Термореактивные - полимеры с пространственной структурой (фенолформальдегидные, мочевиноформальдегидные, ненасыщенные полиэфиры, эпоксидные, полиуретановые и др.).

Благодаря технической направленности и экономической эффективности газонаполненные пластмассы применения в качестве строительной теплоизоляции. Благодаря низкой средней плотности, высоким тепло- и звукоизоляционным свойствам, повышенной удельной прочности, а также ряду ценных технологических и эксплуатационных свойств пенопласты выделяются из ряда других традиционных строительных материалов.

Но большинству газонаполненных пластмасс свойственны определенные недостатки, существенно ограничивающие возможность их применения: пониженные огнестойкость, теплостойкость и температуростойкость. Кроме того, процессы деструкции ("старения") этих материалов, и их биостойкость в процессе длительной эксплуатации до конца не изучены.

Одним из важнейших критериев качества пенопластов является соотношение числа открытых и закрытых пор в их структуре. Физико-механические свойства улучшаются с увеличением содержания закрытых ячеек.

Полистирольные и поливинилхлоридовые пенопласты и жесткие пенополиуретаны имеют замкнутую ячеистую структуру. Это определяет распространённость перечисленных пенопластов в качестве теплоизоляционных материалов в строительных конструкциях.

Пенополистирол

Пенополистирол используют в теплоизоляционных засыпках или в качестве лёгкого заполнителя в производстве теплоизоляционных штучных материалов с применением различных связующих . Его получают из стиропора путём вспучивания при нагревании под действием газообразователя. В результате образуются гранулы размером 5-15 мм. Большей же частью гранулы пенополистирола перерабатываются в изделия (плиты, блоки, скорлупы и др.) без применения каких-либо вяжущих.

Чтобы получить необходимый коэффициент теплоизоляции согласно СНИП II-3-79 “строительная теплотехника”, необходимо каждое из приведенных решений дополнительно утеплить полистиролом.
газобетонный блок 40см  пенополистирол 4см	пустотелый кирпич 38 см пенополистирол 7см	сплошной кирпич 38 см пенополистирол 10см	керамзитобетонный блок 40см пенополистирол 10см

По технологии производства изделия из пенополистирола делят на два класса, существенно отличающиеся своими свойствами.
Изделия первого класса формируют путём спекания гранул друг с другом при повышенных температурах. В качестве строительной теплоизоляции наиболее распространены плиты пенополистирольные(ППС) по ГОСТ 15588-86.

Изделия второго класса получают путем смешивания гранул полистирола при повышенных температурах с последующим введением вспенивающего агента и выдавливанием из экструдера. Эти изделия также широко применяются в строительстве и хорошо известны под названием экструдированный пенополистирол (ЭПС).

Плиты пенополистирольные (ППС)

Это изделия с низким водопоглощением, высокими теплоизоляционными свойствами и с высокой плотностью поверхностного слоя, их получают на современном технологическом оборудовании.

Пенополистирольные плиты характеризуется низкой теплопроводностью (0,027-0,040 Вт/м К) и плотностью (15 - 40 кг/м3). Прочность пенополистирола позволяет применять его в качестве конструктивного элемента, способного нести значительные нагрузки в течение длительного времени. Так прочность на сжатие при 10% линейной деформации составляет для различных марок 65-250 КПа. Пенополистирол отличается чрезвычайно малой гигроскопичностью (0,05...0,2%). Водопоглощение (не более 1,5% по объёму при погружении в воду на 7 дней) настолько мало, что позволяет пренебречь влиянием на теплопроводность. Диффузия водяного пара в пенополистироле практически отсутствует.

В последнее время чаще применяются трудновоспламеняемые и самозатухающие марки пенополистирола, которые в России имеют обозначение ППСБ-С. Такие пенополистиролы содержат специальные добавки антипирены, подавляющие самостоятельное горение, которое, в этом случае, наблюдается только в прямом контакте с открытым пламенем. При прекращении контакта с открытым пламенем, прекращается и горение пенополистирола. Капли, образующиеся от расплава, не могут служить источником дальнейшего распространения огня.

По поводу температурной стойкости пенополистирола необходимо сказать следующее: при температуре более 100°С материал начинает медленно размягчаться и усаживаться. Но в строительных конструкциях такие температуры практически не встречаются. В то же время производство вспенивающего полистирола не стоит на месте - уже появляются марки, предназначенные для рабочих температур в 110°С.

Пенополистирол не может долго противостоять воздействию ультрафиолетовых лучей. В результате длительного (около двух месяцев) солнечного облучения поверхность плит коричневеет и постепенно превращается в пыль. Перед отделкой пенополистирол должен быть тщательно очищен от этой пыли.

Экструдированный пенополистирол (ЭПС)

Экструдированный пенополистирол обладает такими характеристиками:

Теплопроводность материала - менее 0,03 Вт/м·К. Водопоглощение составляет менее 0,2 % в объёме. Низкое водопоглощение обеспечивает пренебрежимо малое изменение теплопроводности во влажных условиях, которое составляет не более 0,001-0,002 Вт/(м К). Это позволяет с успехом применять экструдированный пенополистирол без дополнительной гидроизоляции. Коэффициентпаропроницаемости также пренебрежимо мал (в зависимости от плотности материала - менее 0,02 мг/(м.ч.Па)).

Прочностные характеристики, напротив, очень высоки и зависят от толщины и плотности плит. Прочностьна сжатие при 10% линейной деформации (по ГОСТ 17177-94), например, в зависимости от плотности лежит в пределах 0,25...0,5 МПа.

Экструдированный пенополистирол химически стоек по отношению к большинству используемых в строительстве материалов (за исключением органических растворителей, безводных кислот и бензина). При выборе клеевых составов следует руководствоваться указаниями изготовителя относительно их пригодности для склеивания пенополистирола. Может приклеиваться горячим битумом.

Экструдированный пенополистирол морозостоек и хорошо сохраняет свои теплоизоляционные свойства. Изменение термического сопротивления после 1000 циклов замораживания-оттаивания не превышает 5%.

Благодаря добавлению антипиренов современные экструдированные пенополистиролы соответствуют пожарно-техническим характеристикам Г1 (по ГОСТ 30244-94 слабогорючий) и РП1 (по ГОСТ 51032 - 97 не распространения пламени по поверхности).
Области применения экструдированного пенополистирола: - изоляция "мостиков холода";
- изоляция фундамента, стен подвалов и подземных сооружений ;
- внутренняя теплоизоляция стен ;
- теплоизоляция фасадов зданий "мокрого" типа с последующим нанесением на теплоизоляционные плиты штукатурки или других - облицовочных материалов ;
- теплоизоляция зданий изнутри, с последующей отделкой сухой штукатуркой, гипсокартоном, деревянными панелями, и др. ;
- изготовление "сэндвич-панелей" ;
- теплоизоляция полов ;
- устройство теплоизоляции скатных крыш ;
- устройство эксплуатируемых крыш.

Полистиролбетон
Пенополистиролбетон (по ГОСТ Р 51263-99) - представляет собой разновидность лёгкого бетона, наполнителем которого являются вспененные гранулы полистирола, а связующим средством - портланд-цемент. Это композиционный материал.

По своему функциональному назначению пенополистиролбетон близок к ячеистым бетонам, но его отличает низкое водопоглощение (менее 4% в объёме), что обусловливает стабильность теплоизоляционных свойств.

Коэффициент теплопроводности зависит от плотности материала и для теплоизоляционных панелей (плотностью 150 кг/м³) составляет 0,055 Вт/м·К.

В последнее время появлись негорючие (НГ) разновидности пенополистиролбетона (например, симпролит-пенополистиролбетона) сняло многие ограничения.

Изделия из пенополистиролбетона могут иметь плотность в интервале 150...600 кг/м³. Плотность определяет все другие физико-механические свойства. Так, например, прочность на сжатие лежит, соответственно, в интервале 0,35...2,1 МПа, а паропроницаемость - в интервале 0,135...0,068 мг/(м·ч·Па).Их применяют в качестве теплоизоляционного материала в стенах, перегородках и покрытиях зданий различного назначения. Их используют также для возведения самонесущих стен и перегородок, заполнения каркасов при каркасно-монолитном домостроении.

Пенополиуретан (ППУ)
Пенополиуретан представляет собой теплоизоляционный пенопласт, получаемый из полиэфирной смолы и специальных добавок.
Пенополиуретан бывает жёсткий и мягкий (поролон). Жёсткий выпускают в виде плит и блоков, а мягкий - в виде полотнищ и лент. Средняя плотность и теплопроводность поролона - соответственно 30-70 кг/м³ и 0,03-0,04 Вт/м·К. Жёсткие плиты имеют среднюю плотность - 60-200 кг/м³ и теплопроводность - 0,035-0,06 Вт/м·К.

Низкая теплопроводность пенополиуретана обусловлен тем, что он представляет собой однородную ячеистую пластмассу, в ячейках которой находится воздух. Пенополиуретан не впитывает влагу, не гниёт и не плесневеет.
Пенополиуретан обладает незначительным водопоглощением и гигроскопичностью, его можно использовать при достаточно высоких температурах.

Пенополиуретан применяется в конструкциях стеновых и кровельных панелей типа "сэндвич".
Пенополиуретановые композиции в различных вариантах используют в изоляционных работах непосредственно на месте производства работ. Чтобы получить сплошную бесшовную теплоизоляцию пенополиуретан наносится методом набрызга.

Пенополиуретановые композиции могут заливаться также в зазоры между конструктивными элементами или, в пространство между изолируемой поверхностью и лёгкой металлической передвижной опалубкой. Чтобы твердеющий пенополиуретан не сцеплялся с опалубкой, её внутреннюю поверхность покрывают синтетической плёнкой.

Часто примененяются такие теплоизолирующие герметики, как монтажные пены.

Однокомпонентные монтажные пены (такие как МАКРОФЛЕКС, BOSTIK и другие) являются ячеистой полиуретановой пластмассой. Предварительно затаренные в баллоны композиции дают на выходе из ёмкости синтетическую пену, отличающуюся хорошей адгезией к дереву, металлу, кирпичу, бетону и т.д. Монтажные пены хорошо заполняют стыки в строительных конструкциях. Поверхности не требуют предварительной обработки, затвердение композиций происходит под воздействием химической реакции с окружающим воздухом или с содержащими влагу обрабатываемыми поверхностями.