О долговечности пенопласта

Человека, покупающего какую-нибудь вещь, всегда интересует её качество. Хорошее качество, как правило, определяет  долговечность покупки. Покупая  к примеру  одежду, он здраво оценивает срок её носки  –  от одного сезона до нескольких лет. Дальше она просто выйдет из моды, обветшает или её нужно будет подвергнуть ремонту. Выбирая отделочные материалы для ремонта человек также предполагает что они не вечны, да и когда-нибудь их просто захочется сменить. Но есть вещи, при покупке которых, нас интересует только их долговечность.  Думаю, вряд ли кто-нибудь  захочет купить в дом новую дрель или газонокосилку только потому, что старые  вышли из моды. Или, руководствуясь тем же принципом, поменять насос в собственной котельной. Более того, мы желаем чтобы такие вещи работали вечно! К сожалению это невозможно. Вместе с тем, даже полная поломка таких механизмов не сопряжена с большими трудностями их замены. Но есть материалы, поменять которые достаточно сложно, в случае утраты ими своих свойств и, как правило, сопряжено это будет с большими расходами.

Здесь мы поговорим с вами о долговечности утепления. В частности утепления неэкструдированным, вспененным  пенополистиролом, или как у нас принято называть –  пенопластом. Экструдированный пенополистирол в качестве стенового утепления мы не рассматриваем сейчас по ряду причин, о которых не будем упоминать в этой статье. О сроках эксплуатации минеральной плиты написано много, по пенопласту же, найти какие-то результаты серьёзных исследований сложно.

Строя дом, человек надеется на надёжность им возводимого. Ему хочется чтобы дети и внуки воспользовались творением его рук, и как можно дольше, без всяких лишних ремонтных работ.

В России дома теперь утепляют. И не потому что так стало принято, а потому что так нужно. На лицо и экономические выгоды и комфорт. Утепление, как правило, находится внутри, в слое. В монолитном строительстве для утепления, пенопласт укладывается между различными блоками, облицовочным кирпичом. В частном, малоэтажном домостроении на него, после соответствующей подготовки и укладки специальной армирующей сетки, кладут штукатурку, делая так называемый «мокрый» фасад. Строительство из сип-  или сэндвич-панелей предполагает закладку пенопласта ещё на этапе их производства, когда между листов OSB или окрашенной прокатной стали, фиксируют методом склейки слой листового пенополистирола. В общем-то, практически всегда, любой утеплитель находится под защитой, в слое. Минплита, к примеру, боится влаги, и после её попадания внутрь, становится бесполезной как утеплитель, поэтому должна быть надёжно укрыта от атмосферных осадков. На пенопласт же они влияют мало, но одним из немногих его недостатков является то, что он боится солнца, а если точнее – ультрафиолетового излучения.

В общем, понятно, что учитывая труднодоступность расположения  утеплителя, замена его в случае утраты им низкой теплопроводности и механической прочности, станет нелёгким делом, а иногда практически невозможным. К примеру, в случае со строительством из сип-  или сэндвич-панелей это по сути будет равносильно новому строительству.

Так сколько же "живёт" пенопласт?

Этим вопросом  один из авторов озадачился первый раз, когда присутствовал в  2004 году при сломе старого «вагончика» для временного проживания строителей. При срыве облицовочной доски, во внутристенном пространстве, пенополистирол находился по большей части в состоянии вспененной гранулы, никак не скреплённой друг с другом. О теплостойкости такого жилища можно даже не говорить.

Но данный пример никак не отражает долговечность пенополистирола как материала, а скорее говорит о недобросовестности некоторых производителей, нарушении ими технологического процесса, качестве исходного сырья, процента добавления вторичного сырья при изготовлении продукции и других факторов. При кажущейся простоте, производство пенопласта имеет много профессиональных тонкостей.

Здесь мы не будем говорить о правильном выборе марки пенопласта для конкретного вида утепления, и не будем обсуждать разных производителей. По умолчанию, мы будем вести речь о пенопласте, произведённом в соответствии со всеми требованиями  ГОСТа.

Пенопласт сравнительно новый материал в строительстве. От открытия в 1831 году французским физиком Бонастром материала, который он назвал стиролом, до начала промышленного производства пенополистирола в 1937году прошло почти сто лет. В СССР его производство по прессовому методу началось в 1939г. Но появлению вспененного пенополистирола, который мы сейчас называем «пенопласт», мы обязаны концерну «BASF» , запатентовавшему в 1949 году метод вспенивания полистирола. В 1951 году «BASF» начала промышленное производство теплоизоляционного материала под торговой маркой «Styropor», который выпускается, и по сей день. А в 1958 году производство беспрессового пенополистирола (ПСБ) было освоено и в СССР.

То есть история утепления домов пенополистиролом не насчитывает и ста лет.

В лабораторных условиях, методом различных испытаний мы можем конечно сделать выводы о долговечности материала. Но человеку всегда хочется потрогать руками, в каком состоянии этот лист пенопласта будет скажем, через 10,20,30 лет? Это можно понять, если извлечь этот лист из какой-нибудь старой, утеплённой конструкции. Что опять же и сделал концерн «BASF». В 1986 сотрудники концерна извлекли из плоской кровли их производственного здания в Людвигсхафене, установленной 31 год назад, листы размером 20х20см. Исследовал их Мюнхенский исследовательский институт, теплоизоляции, дав заключение за номером 411/86 от 07.11.86 года, из которого следует что:

- за 31 год не произошло необратимого изменения размеров плит, например, вследствие усадки или сжатия.

- плиты не имели признаков, свидетельствовавших о каких-либо изменениях, произошедших с момента установки.

- на краях плит не наблюдалось деформации, осаживания или изменения длины.

          

Рис.1. Извлечение фрагмента листа из плоской кровли.               Рис.2. Извлечённый фрагмент листа.

По результатам контрольного осмотра состояние плит из пенополистирола без каких-либо ограничений можно признать очень хорошим.

Плиты из пенополистирола, используемые в качестве теплоизоляционного слоя в непроветриваемых плоских кровлях, полностью сохранили свои потребительские свойства через 31 год после установки. При этом следует учитывать, что гидроизоляционный слой, уложенный поверх теплоизоляционного, не был защищен ни гравийной засыпкой, ни настилом из плит, в результате чего теплоизоляционный слой подвергался дополнительным термическим нагрузкам.

Из вышеизложенного делаем вывод: на 31 год хватит точно!

Но 31 год не срок, тем более для наших граждан, привыкших в последнее время строить основательно и надолго не только шахты для пуска ракет, но и собственные жилища. Да и потом, Германия не Россия, там  климат мягче и нет таких высоких перепадов температур как у нас. Где наши, так сказать, отечественные исследования материала?

Вот они.

В лаборатории НИИСФ (Научно-исследовательский институт строительной физики)

испытали пенополистирол Styropor (фирменное название пенополистирола), вспененный и сблокованый  из сырьевых гранул  концерна  «BASF», на долговечность.

Там справедливо рассудили, что для материала наиболее опасными являются периоды переходов температуры воздуха через нулевое значение, поскольку при таких переходах происходят изменения фазового состояния влаги в порах материалов конструкций. Это приводит к изменению физико-механических и теплофизических характеристик пенопласта.

Рассматривались климатические условия средней полосы России. Большинство колебаний температуры, переходящих нулевое значение, происходит, как правило, в осенний и весенний периоды. На основе метеорологических данных определили амплитуду колебаний температуры в эти переходные периоды, среднее годовое значение таких периодов. Были проанализированы данные температуры с характеристиками непрерывной её продолжительности выше или ниже нулевого значения, скорость её колебания.  Рассчитали, какое количество циклов воздействий на образцы фрагментов  конструкций в климатической камере с последующей выдержкой их в воде эквивалентны одному году эксплуатации слоя теплоизоляции в конструкциях в условиях средней полосы России. Приводим ниже суточный цикл воздействий на материал по результатам этого расчта.

Начало суточного цикла воздействий – понижение температуры до минус 40⁰C со скоростью около 60 град/час; выдержка при температуре минус 40⁰C в течение 1 часа;

подъём температуры от минус 40⁰C до плюс 40⁰C со скоростью 53 град/час; выдержка при температуре  плюс 40⁰C в течение 1 часа; понижение температуры до минус 40⁰C со скоростью около 50 град/час; выдержка при температуре минус 40⁰C в течение 1 часа; подъём температуры от минус 40⁰C до плюс 20⁰C со скоростью 60 град/час. После окончания цикла образцы выдерживались в воде в течение 16 часов.

Всего было проведено 80 таких циклов испытаний образцов пенополистирольных плит плотностью 19кг/м3.

По завершении испытаний фрагментов плит были определены физико-механические

характеристики образцов и сравнение этих данных с характеристиками контрольных образцов, не подвергавшихся температурно-влажностным воздействиям.

Сопоставительный анализ полученных данных позволяет сделать следующие выводы:

• Теплопроводность образцов после 80 циклов испытаний увеличилась на 2,5% по сравнению с контрольными, что находится в пределах погрешности измерений;
• Водопоглощение по объёму увеличилось на 6,3%;
• Снижение прочности на сжатие при 10% деформации образцов после 80 циклов испытаний по сравнению с контрольными составило 8,3%;
• Показатель прочности при статическом изгибе снизился на 4%;
• Изменения формы образцов плит, прошедших циклические испытания, не отмечено.

Таким образом, пенополистирольные плиты успешно выдержали циклические испытания на температурно-влажностные воздействия в количестве 80 циклов, что может быть интерпретировано как соответствующее количество условных лет эксплуатации в многослойных  ограждающих конструкциях с амплитудой температурных воздействий ±40⁰C.

Потеря за 80 лет эксплуатации всего 2,5% процентов своего основного свойства – низкой теплопроводности, по нашему мнению, является прекрасной рекомендацией пенопласта  для самого требовательного к срокам эксплуатации потребителя.

Так что, утепляя свои дома пенопластом,  вы безусловно, надолго  утепляете их и для будущих поколений.

Желаем долгих лет тепла вашему дому!