Технологии

Рассмотренные выше критерии воздействия (замораживание - оттаивание) не в полной мере отражают процессы, протекающие в теплоизоляционных материалах в стенах. Поэтому экспериментальные лабораторные данные по теплозащитным качествам пенополистирольных плит после замораживания существенно выше полученных в натурных условиях. Значит, в условиях эксплуатации существуют и факторы, оказывающие влияние на ускорение процесса естественной химической деструкции. Ими являются воздействие кислорода, содержащегося в воздухе, различные газы, образующиеся в помещении в результате деятельности человека или производственных процессов, несовместимых материалов, применяемых в наружных ограждениях или для ремонта. Теплопроводность пенополистирольных плит, изготовленных беспрессовым методом, в результате температурно-влажностных воздействий увеличилась на 5%, прессовым - на 2,8%. Образцы экструдированного пенополистирола теплозащитные качества практически не изменили (табл. 3). Полученные результаты нельзя автоматически распространять на всю продукцию, выпускаемую многочисленными заводами страны. Они могут существенно отличаться. Поэтому материалы каждого завода требуют отдельного рассмотрения.

Таблица 3

Изменение теплопроводности пенополистирольных плит, прошедших испытания на морозостойкость (110 циклов) и максимальное водопоглощение (2 года)

Чтобы представить последствия влияния химических факторов, было исследовано действие растворителей на пенополистирольные плиты. В качестве химических реагентов использовали бензин, ацетон, уайт-спирит и толуол, т. е. вещества, входящие в состав многих красок, применяемых в строительстве и ремонте. При воздействии указанных веществ в жидком состоянии наступило полное растворение образцов пенополистирола через 40-60 с. В парах (в эксикаторах) полное растворение произошло через 15 сут. Хорошо известно, что пенополистирол имеет низкую огнестойкость. Даже введение антипиренов не сохраняет этот материал от сгорания при пожаре. Но главная опасность для конструкций стен заключается не в низкой огнестойкости пенополистирола, а в его низкой теплостойкости. До возгорания при t = 80-90°С в пенополистироле начинают развиваться процессы термоокислительной деструкции с изменением объема и выделением вредных веществ. Происходящие локальные пожары в отдельных квартирах домов в результате распространения температурной волны уничтожают утеплитель в стенах рядом расположенных квартир. Проведенные исследования на бетонных, растворных и керамических образцах (30х30х20 см) с внутренними полостями, заполненными пенополистиролом (20х20х10 см) показали, что их выдерживание при температуре 100-110°С в течение 2 ч приводит практически к полной деструкции пенополистирола с уменьшением в объеме в 3-5 раз. При этом отобранный из полостей газ содержал вредные вещества. Обильное выделение вредных веществ началось при температуре 80°С, характеризующей начало процесса стеклования, и продолжалось до полного расплавления пенополистирола. Некоторая часть газов была поглощена бетоном, раствором, керамикой. После получения данных по их содержанию в окружающих строительных материалах и времени их естественного удаления можно будет судить о степени загрязнения наружных стен продуктами распада пенополистирола при нагревании в результате пожара.

Значительные изменения теплотехнических свойств плит происходят в результате нарушения технологического регламента при производстве строительных работ. Например, на втором году эксплуатации торгового подземного комплекса, построенного на Манежной площади в Москве, при вскрытии покрытия было обнаружено значительное разрушение материалов (рис.3). В конструктивном решении покрытия предусматривалось устройство гидроизоляционного ковра из гекопреновой мастики. Основой этой мастики являются битум и синтетический хлоропреновый каучук, растворенные в органических растворителях. Полученная гидроизоляционная мастика при нанесении на железобетонное покрытие активно выделяла летучие химические вещества. По этому гидроизоляционному слою без выдержки установленного срока были уложены пенополистирольные плиты. При вскрытии покрытия было обнаружено на большинстве пенополистирольных плит значительное число раковин и трещин. Основной причиной их разрушения следует считать активное выделение и воздействие на утеплитель летучих веществ из мастики. Несоблюдение сроков укладки теплоизоляционных плит привело к ускорению деструкционных процессов пенополистирола. В результате толщина плит изменилась с 77 до 14 мм. Т.е. отклонение от проектного значения, равного 80 мм, составило от 4 до 470%. При этом плотность пенополистирола в зоне самой тонкой части плиты увеличилась до 120 кг/м³, т.е. более чем в 4 раза, что вызвало изменение коэффициента теплопроводности материала в сухом состоянии с 0,03 до 0,07 Вт/(м2°С). Термическое сопротивление теплоизоляционного слоя покрытия в зоне чрезмерной деструкции пенополистирольных плит стало составлять 0,32 м^2oС/Вт, что отличает его от проектного значения, равного 2,7 м2oС/Вт, более чем в 8 раз.

Пенополистирольные материалы при работе в наружных ограждениях представляют эффективную теплоизоляцию, подверженную изменению в результате воздействия ряда факторов. При этом факторы, вызывающие эти изменения, можно разделить на три группы. К первой группе следует отнести технологические, влияющие на качество пенополистирола, отрицательное проявление которых может быть зафиксировано в условиях эксплуатации. Например, к беспрессовым пенополистиролам можно отнести неполное соединение гранул между собой, что увеличивает надъячеистую более рыхлую структуру. Для всех пенополистиролов следует отметить время естественного удаления низко теплопроводного газа из пор и заполнения пор воздухом. Ко второй группе целесообразно отнести воздействия, возникающие в результате изготовления панелей или возведения стен. К ним относятся физические нагрузки и вибрирование, температурные воздействия при прогреве панелей, случайные воздействия красок и других материалов, содержащих летучие реагенты, несовместимые с пенополистиролом. Они неизбежны и будут возникать из-за незнания специфических свойств пенополистирола. К третьей группе следует отнести эксплуатационные систематические воздействия, обусловленные внутренним эксплуатационным режимом помещений и изменчивостью наружного климата. Т.е. на естественную деструкцию пенополистирола накладываются дополнительно влияние технологических и эксплуатационных случайных факторов. Поэтому естественный процесс старения пенополистирола, медленно происходящий во времени, сильно ускоряется. Зависимость теплотехнических свойств пенополистирола от воздействия неконтролируемых случайных эксплутационных факторов может проявляться при ремонте квартир, фасадов зданий, неосторожного обращения жильцов с бытовыми веществами и приборами. Все перечисленные факторы необходимо учитывать при проектировании наружных ограждающих конструкций с применением пенополистирола. Особое внимание следует уделять совместимости его с другими материалами. Необходимо избегать контакта пенополистирольных плит с не затвердевшей битумной гидроизоляцией, клеями и красками на основе агрессивных растворителей. Эти случайные воздействия в условиях эксплуатации нельзя полностью предотвратить, поэтому их необходимо ввести в виде обобщенного критерия в методику испытаний.

Таким образом, через 30 лет эксплуатации теплопроводность беспрессовых пенополистирольных плит в стенах находится в пределах расчетных значений Y, заложенных с 20% запасом в СНиП 11-3-79 "Строительная теплотехника". На 35-40 году эксплуатации теплопроводность пенополистирольных плит возрастает. Для повышения безремонтного срока целесообразно расчетные значения коэффициентов теплопроводности дополнительно увеличить на 15-20%. С целью сохранения проектного уровня толщин теплоизоляционного слоя наружных стеновых панелей, изготавливаемых с применением вибрирования, следует применять более прочный экструдированный пенополистирол. При проектировании наружных стен необходимо использовать конструктивные решения, обеспечивающие доступ к теплоизоляционному слою для проведения восстановительных работ.

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

А.И. АНАНЬЕВ, доктор техн. наук, зав. лай. НИИСФ,
О.И. ЛОБОВ, доктор техн. наук. Председатель правления РОИС,
ВЛ. МОЖАЕВ, ген. директор ассоциации "Росстройматериалы",
П.А. ВЯЗОВЧЕНКО, директор Верхиеволжского института повышения квалификации (г. Тверь)

www.newchemistry.ru