Свойства пенопласта
Пенополистирол (пенопласт) — изоляционный материал белого цвета на 98% состоящий из воздуха, заключённого в миллиарды микроскопических тонкостенных клеток из вспенённого полистирола. Пенополистирол устойчив к воздействию влаги, устойчив к старению, не подвержен воздействию микроорганизмов. Как наиболее эффективные, изоляционные материалы из пенопласта (пенополистирола) вот уже 30 лет применяются для теплоизоляции кровли, стен, потолков и полов в жилых и административных зданиях. Лёгкость обработки при помощи ручной пилы или ножа, низкий объёмный вес, возможность склеивания с различными строительными материалами, простота механического крепления — несомненные достоинства пенополистирола. Изделия из пенополистирола биологически безопасны и используются для упаковки продуктов питания.
| Наименование показателя | Норма для плит марок | ||
|---|---|---|---|
| Марка ППС (ГОСТ 15588‑2014) ГОСТ 15588‑86 | 15 ПСБ‑С‑25 | 25 ПСБ‑С‑35 | 35 ПСБ‑С‑50 |
| Плотность, кг/куб.м | 11‑15 | 16‑25 | 25‑35 |
| Прочность на сжатие при 10% линейной деформации, МПа, не менее | 0,05 | 0,1 | 0,16 |
| Предел прочности при изгибе, МПа, не менее | 0,07 | 0,18 | 0,25 |
| Теплопроводность в сухом состоянии при 25±5°C, Вт/(м×К), не более | 0,037 | 0,035 | 0,033 |
| Влажность плит, %, не более | 1 | ||
| Время самостоятельного горения, сек, не более | 3 | ||
| Водопоглощение за 24 часа, %, не более | 1 | ||
Пенополистирол практически водонепроницаем. Количество вбираемой воды по отношению к весовому объёму пенополистирола за год колеблется в пределах 1,5‑3,5%. С другой стороны, воздухопроницаемость пенополистирола в значительной степени превышает его водопроницаемость. То есть стена «дышит». Температура окружающей среды не оказывает отрицательного влияния на физические и химические свойства пенополистирола. При температуре до 90°С пенополистирол не меняет своих свойств даже в течение длительного промежутка времени. Атмосферному влиянию внешние стены из пенополистирольных блоков практически не подвержены.
Цели изоляции на основе пенополистирола
- сокращение расходов на монтажные и строительные работы;
- экономия тепловой энергии на отопление;
- сокращение стоимости отопительного оборудования (за счёт уменьшения его количества);
- увеличение полезной площади здания за счёт уменьшения конструктивной толщины стен;
- повышение температурного комфорта помещения;
- повышение экологической безопасности строительного сооружения.
Пенополистирол обладает высокой теплоизоляционной способностью, намного превосходит известные традиционные строительные материалы, способен обеспечить долгую жизнь любого здания, независимо от климатических условий.
Необходимость и преимущества применения пенополистирола в строительстве
Существует мнение, что пенопласт является наиболее оптимальным в строительстве материалом. Учитывая все физико-химические свойства пенопласта и собственно самого пенополистирола можно выделить две группы характеристик: характеристики безопасности и эксплуатационно-технические. Рассмотрим эксплуатационно-технические свойства пенопласта:
- Одно из основных свойств пенопласта — это довольно низкий коэффициент теплопроводности, что позволяет широко применять его в различных строительных работах. За счёт равномерно распределённого воздуха внутри полимера, а, как известно, воздух плохо проводит тепло, плиты из пенополистирола хорошо подходят для выполнения основной и дополнительной защиты сооружений и помещений от промерзания стен при любых погодных условиях.
- Также пенопласт обладает звукоизоляционным и защитным от ветра свойствами — это позволяет применять его при необходимости.
- Следующее свойство — это долговечность. Соблюдая все основные условия монтажа и эксплуатации, пенополистирол не изменит начальные свойства и прослужит не один десяток лет. Пенопласт является химически нейтральным строительным материалом.
- Абсолютная влагостойкость пенополистироловых плит позволяет укладывать их в тех местах, где наиболее вероятно скопление или протекание жидкости. При этом пенопласт не меняет своей первоначальной формы, не происходит смещения и набухания материала.
- Простота в монтаже, крепеже и резке пенополистироловых листов и блоков значительно экономит средства и время застройщиков. Также следует учесть тот факт, что, работая с этим строительным материалом, нет необходимости в использовании специальной защитной одежды, оборудования и приспособлений для рабочих.
- Пенопласт устойчив к различным видам разрушающих действий воды, спирта, слабых кислот и щелочей, тем самым, продлевая срок службы плит и листов из пенополистирола.
Характеристики безопасности пенополистирола:
- Основным показателем безопасности пенополистирола является его пожароустойчивость. При взаимодействии пенопласта с огнём, оплавленные слои не дают возможности повторного возгорания и тления материала, что свойственно для привычной для нас древесины.
- Экологичность материала. Исходным продуктом для изготовления пенопласта является стирол, состоящий из водорода и углерода. Поэтому при возгорании пенополистирола выделяются те же вещества, что и при горении древесины или угля. На сегодняшний день пенопласт является наиболее проверенным и чистым материалом, его используют в изготовлении детских игрушек, для хранения и транспортировки продуктов питания.
- Температурная выносливость. На данный момент не установлен минимальный температурный порог, при котором применение пенополистирола противопоказано. Максимальная температура приблизительно ограничена значением в +100°С. Но необходимо учесть, что такие температурные значения в строительстве не встречаются, и поэтому этой величиной можно пренебречь.
- Устойчивость к микробиологическим факторам. Плиты из пенопласта не содержат в себе питательных веществ для жизни микроорганизмов, поэтому не возникает развитие и рост различных грибов и бактерий. Данное свойство гарантирует чистоту в работе и эксплуатации пенополистирола.
С введением новых строительных нормативов по теплозащите зданий в России возникает необходимость перехода строительной отрасли на новые принципы решения задач. При этом архитекторы и проектировщики всё чаще обращаются к новым материалам и конструкциям, способным эффективно обеспечивать заданные требования. Пенополистирол — один из этих материалов. Теплоизоляционные свойства пенополистирола в сравнении с другими материалами, показаны в следующей таблице и говорят сами за себя. По действующим российским строительным нормам толщина стен, одинаково препятствующих теплопотерям в здании, должна быть примерно:
- железобетон — 4,20 м;
- кирпич — 2,10 м;
- керамзитобетон — 0,90 м;
- дерево — 0,45 м;
- минеральная вата — 0,18 м;
- пенополистирол — 0,12 м.
| Материал | Плотность кг/м³ | Теплопроводность (Вт/м×0°C) |
|---|---|---|
| Теплоизоляционные материалы | ||
| Минераловата | ||
| Плиты | 200 | 0,08 |
| Плиты | 125 | 0,07 |
| Пенополистирол (пенопласт) | ||
| Марка ППС10 ПСБ‑С‑15 | до 15 | 0,043 |
| Марка ППС14 ПСБ‑С‑25 | 15,1-25 | 0,041 |
| Марка ППС25 ПСБ‑С‑35 | 15,1-35 | 0,038 |
| Марка ППС35 ПСБ‑С‑50 | 15,1-50 | 0,041 |
| Пеноплекс ® (экструзионный вспененный полистирол) | ||
| Марка 35 | 33,0-38,0 | 0,030 |
| Марка 45 | 38,1-45,0 | 0,032 |
| Бетоны и растворы | ||
| Железобетон | 2500 | 2,04 |
| Бетон | 2500 | 1,30 |
| Цементо-песчаная смесь | 1800 | 0,93 |
| Керамзитобетон | 1200 | 0,58 |
| Пенобетон | 100 | 0,37 |
| Гипсокартон | 800 | 0,21 |
| Газосиликат | 500 | 0,12 |
| Кирпичная кладка на цементно-песчаном растворе | ||
| Керамический кирпич | ||
| Сплошной | 1800 | 0,81 |
| Пустотный | 1600 | 0,64 |
| Пустотный | 1400 | 0,58 |
| Пустотный | 1200 | 0,52 |
| Селикатный кирпич | ||
| Сплошной | 1800 | 0,87 |
| 14 пустот | 1400 | 0,76 |
| Глинянный кирпич | ||
| Обыкновенный | 0,56 | |
| Дерево и другие органические материалы | ||
| Сосна и ель, поперек волокон | 500 | 0,18 |
| Марка | ППС10ПСБ‑С‑15 | ППС12ПСБ‑С‑25 Лайт | ППС14ПСБ‑С‑25 | ППС16ФПСБ‑С‑25Ф | ППС20ПСБ‑С‑35 Лайт | ППС25ПСБ‑С‑35 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Плотность, кг/м³, не менее | 10 | 12 | 14 | 16 | 20 | 25 |
| Прочность на сжатие при 10% линейной деформации, кПа, не менее | 40 | 60 | 80 | 100 | 120 | 160 |
| Предел прочности при изгибе, кПа, не менее | 60 | 100 | 150 | 180 | 200 | 250 |
| Теплопроводность плит в сухом состоянии при температуре 25±5°С (298±1 К), Вт/мК, не более | 0,044 | 0,042 | 0,040 | 0,038 | 0,038 | 0,036 |
| Влажность плит, % по массе, не более | 5,0 | 5,0 | 3,0 | 2,0 | 2,0 | 2,0 |
| Водопоглощение за 24 часа, % по объёму, не более | 4,0 | 4,0 | 3,0 | 2,0 | 2,0 | 2,0 |
| Время самостоятельного горения, с, не более | 4 | 4 | 4 | 1 | 4 | 4 |
Расчет теплоизоляции пенопластом
Требуемая толщина теплоизоляции определяется в зависимости от климатических условий эксплуатации и назначения здания, кроме того следует учитывать мероприятия по защите от конденсации влаги и энергосбережение.
| Толщина теплоизоляции, мм | Сопротивление теплопередаче, м²×°С/Вт | Коэффициент теплопередачи, Вт/м²×°С |
|---|---|---|
| 40 | 1,00 | 0,83 |
| 50 | 1,25 | 0,68 |
| 60 | 1,50 | 0,58 |
| 70 | 1,75 | 0,51 |
| 80 | 2,00 | 0,45 |
| 100 | 2,50 | 0,37 |
| 120 | 3,00 | 0,31 |
| 130 | 3,25 | 0,39 |
| 140 | 3,50 | 0,27 |
Например для обеспечения минимальной теплоизоляции промышленных помещений при отоплении 2000°С/сутки толщина пенополистирола составляет: для крыши — 80 мм, для стен — 60 мм.
Безопасность
Материал производится, используется и утилизируется без ущерба для окружающей среды и здоровья людей. Пенополистирол — это на 100% многократно используемый, наиболее чистый и безопасный теплоизоляционный материал. Он используется и в качестве упаковочного материала для продуктов питания, в игрушках и т.п.
Хорошее тепловое сопротивление
Пенополистирол на 98% состоит из неподвижного воздуха, заключенного в его закрытой ячеистой структуре. Статический воздух, как известно, является самым лучшим природным теплоизолятором. Содержание полистиролового пластика в материале составляет всего 2% — такая комбинация и обеспечивает пенополистирольным плитам амечательные теплоизолирующие свойства. Причём теплоизолирующие свойства пенополистирол сохраняет как и во влажных условиях, так и при низких температурах.
Звуконепроницаемость и ветрозащитное действие
При утеплении с помощью пенополистирольных плит не нужна дополнительная ветрозащита. Кроме того, улучшается звукоизоляция конструкций.
Влагостойкость
Теплоизоляционные плиты не гигроскопичны. Влагопоглощаемость пенополистирола существенно ниже, чем у минеральной ваты. Даже при длительном погружении в воду теплоизоляционные плиты впитывают всего несколько процентов воды от своего объёмного веса — это позволяет использовать их для утепления фундаментов при прямом контакте утеплителя с грунтом.
Высокая стойкость к нагрузкам
Кратковременная и долговременная стойкость к нагрузкам является одним из важнейших свойств пенополистирола. И она значительно выше, чем у минеральной ваты.
Сохранение стабильных размеров
Утеплитель ППС остаётся стабильным в строительной конструкции, причём в течение всего срока эксплуатации строения: не садится, не уменьшается в размерах и не сдвигается в конструкции.
Долговечность
В течение всего срока жизни строения качество свойств утеплителя ППС не ухудшается. Минимальная влагопоглощаемость материала обеспечивает сохранение стойкости к нагрузкам и теплоизолирующую способность во влажных условиях. Пенополистирол не образует на своей поверхности питательной среды для роста микроорганизмов, не гниет, не плесневеет и не преет, является химически стойким.
Удобство использования
Благодаря малому весу пенополистирольные плиты удобны и легки в обращении, их легко можно нарезать на куски нужных размеров с помощью обычных инструментов. Для строителя крайне важным является тот факт, что используя в работе пенополистирол, не требуется применять средств защиты: он не ядовит, не имеет запаха, не выделяет пыль при обработке, не вызывает раздражения кожи.
Трудновоспламеняемость
Все теплоизоляционные материалы ППС изготовлены из сырья, содержащего огнестойкий материал — антипирен, и соответствуют требованиям ГОСТа 15588‑86. Температура эксплуатации пенополистирола составляет от -200°С до +85°С.
Устойчивость к воздействию среды
Пенополистирол имеет свойство высокой устойчивости к различным химическим веществам, а именно, это солевые растворы, щёлочи, ангидрид, мыла, разведенные и слабые кислоты, морская вода, соли, битум, удобрения, водорастворимые краски, спирты, силиконовые масла. Не вступает во взаимодействие с такими строительными материалами, как известь, бетон, гипс, цемент, песок и др. Но под влиянием органических растворителей, битумных растворов, смол пенополистирол частично распадается. Пенополистирол не набухает и не растворяется в воде, стоек к гниению, не впитывает влагу, долговечен. Пенопласт не усваивается микроорганизмами и животными, не является питательной средой для различных бактерий и грибков. Следует отметить тот факт, что в отличие от кирпича и железобетона пенопласт подвергается воздействию термитов и грызунов, поэтому при монтаже необходимо применять защитные средства и намеренно преграждать доступ к пенопласту. По отношению к биологическому действию и химической среде пенопласт пригоден для разного вида деятельности, как на промышленном предприятии, так и на участках, дачах, в домашних целях. При кратковременном контакте пенополистироловые плиты способны выдерживать температуру свыше 100C°, позволяя при этом, например, одновременно работать с пенопластом и горячим битумом. Устойчивость пенопласта в первую очередь определяется его пористой структурой. Свойства пенополистирола часто зависят от соотношения закрытых и открытых пор, составляющих структуру пенопласта. Устойчивость материала напрямую определяется количеством закрытых пор, и чем их больше, тем выше этот показатель. В зависимости от марки и вида пенополистирола количество открытых и закрытых пор отличается.