WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 |

Проблемы применения пенополистирола при тепловой модернизации жилых многоэтажных зданий

По материалам Международной научной конференции "Технология строительства и реконструкции: проблемы и решения" TCR2004, состоявшейся 2526 октября 2004 г. в Минске в БНТУ.

Вопросы, связанные с использованием плит из полистирольного пенопласта (пенополистирольных плит) при утеплении зданий, приобрели в Беларуси особую актуальность после появления двух документов: постановления Совета Министров №45 от 17 января 2003 г. "О мерах по повышению эффективности эксплуатации жилищного фонда, объектов коммунального и социальнокультурного назначения и защите прав потребителей коммунальных услуг" и Изменения №1 к пособию "Проектирование и устройство тепловой изоляции ограждающих конструкций зданий и сооружений" (П32000 к СНиП 3.03.0187), в соответствии с которым легкие штукатурные системы утепления с пенополистиролом (пример на рис. 1) допускается применять даже в зданиях высотой до 12 этажей включительно (в том числе с мансардами) в Минске и областных центрах страны. Согласно постановлению Совмина с 2004 по 2016 гг. в Беларуси должна быть проведена тепловая модернизация около 2000 полносборных жилых домов, построенных по типовым проектам первых массовых серий. Если в данном документе сформулированы общие задания по утеплению многоэтажного жилья, то в Изменении №1 определен один из конструктивнотехнологических способов его реализации. Это использование в составе популярных в Беларуси легких штукатурных систем утепления плит пенополистирольных. Такие и им подобные плиты производятся на белорусских предприятиях и продаются по ценам примерно в 56 раз ниже, чем на высококачественные плиты утеплителя из минеральной ваты. В развитие темы в ноябре 2003 г. появилось письмо Министерства архитектуры и строительства, в котором для тепловой модернизации жилого фонда рекомендуется использовать системы утепления с теплоизоляцией из пенополистирольных плит. Поскольку в Изменении №1 записано, что каждая из вновь разрабатываемых систем утепления с применением горючих утеплителей подлежит обязательным огневым испытаниям и должна быть согласована с органами государственного пожарного надзора Министерства по чрезвычайным ситуациям, в маеноябре 2003 г. были утверждены три заключения об области и условиях применения трех фирменных легких штукатурных систем утепления с утеплителем из пенополистирольных плит отечественного производства — это системы "ПралескаТермо", "Радекс" и "Термошуба". Однако применение пенополистирола в качестве теплоизоляционного материала сопряжено с рядом серьезных проблем. Причем часть из них в достаточной степени устранить или компенсировать практически невозможно — главным образом ввиду неотъемлемых свойств этого полимерного материала. Кроме того, экономические выгоды, которые, на первый взгляд, сулит включение пенополистирола в состав систем утепления, во многих случаях или сомнительны, или отсутствуют вовсе. В связи с этим, выбирая пенополистирол для системы утепления и решая соответствующие проектные задачи, необходимо в полной мере учитывать его специфические особенности.

Рис. 1. Устройство легкой штукатурной системы утепления на основе плит из беспрессового пенополистирола; 5этажный крупнопанельный жилой дом; г. Минск; сентябрь 2004 г.

Пенополистирол производят в основном прессовым (ПС), беспрессовым (ПСБ) и экструзионным способом. Сырьем для изготовления пенополистирола типа ПС служит эмульсионный полистирол марки Б (в виде порошка) и порофоры, а для изготовления пенополистирола типа ПСБ и экструзионного пенополистирола — суспензионный полистирол, состоящий из отдельных гранул. Прессовый способ заключается в смешивании порошкообразного полистирола с газообразователями и другими компонентами, прессовании полученной массы в прессформе при повышенной температуре и повышенном давлении, а также вспенивании данной заготовки без прессформы при нагревании паром, водой или горячим воздухом. Беспрессовый способ включает в себя смешивание гранул полистирола с газообразователем, отвердителем и другими компонентами, тепловую обработку смеси в формах для размягчения полимера и разложения газообразователя, вспенивание полученной массы и ее отверждение. Экструзионный способ заключается в смешивании гранул полистирола при повышенной температуре и повышенном давлении с введением вспенивающего агента и последующим выдавливанием из экструдера. После изготовления плит в ячейках материала происходит относительно быстрое замещение остатков вспенивателя окружающим воздухом. Пенополистиролы имеют преимущественно закрытые поры. Эти материалы обладают стойкостью к действию пресной и морской воды, кислот, щелочей, спиртов, но нестойки к действию органических растворителей — бензола, бензина и других нефтепродуктов. Экструзионные пенополистиролы отличаются небольшим размером пор (0,10,2 мм) и почти полным отсутствием пустот, способных поглощать влагу. Поэтому этим материалам присуща исключительно малая гигроскопичность и высокая прочность. Кроме того, во влажной среде их теплотехнические и физические свойства изменяются незначительно. Пенополистиролы первых двух типов сильно деформируются при сжатии. Поэтому различают предел прочности при сжатии у жесткого пенополистирола (типы ПС1 и ПС4) и предел прочности при 10процентном сжатии у деформирующегося пенополистирола (типы ПСБ и ПСБС). При добавлении к пенополистиролам антипиренов получаются трудногорючие материалы (пример — тип ПСБС), что, тем не менее, делает их пожаробезопасными лишь в некоторой степени. В нашем случае наибольшего внимания заслуживает самый дешевый и простой в изготовлении беспрессовый пенополистирол, выпуск которого хорошо освоен на белорусских предприятиях.

Вообще пенопласты, в том числе пенополистирол, — это дисперсные полимерные системы. Известно, что возможность химической реакции определяется так называемой энергией Гиббса. Для любых реакций органических соединений с кислородом значение этой энергии отрицательно. Значит, если органическое соединение (в том числе пенополистирол) находится на воздухе, оно неизбежно окисляется кислородом и в результате разрушается. Поскольку пенополистирол имеет максимально возможную поверхность контакта с кислородом воздуха, то окисляется он гораздо быстрее, чем исходный полимер (полистирол). Очевидно, что пенопласты (в том числе пенополистирол), будучи в немалой мере воздухопроницаемыми материалами, сохраняют свои характеристики в допустимых пределах относительно непродолжительное время. При этом продукты их окисления, которое происходит и при комнатной температуре, загрязняют окружающую среду. С повышением же температуры скорость окисления возрастает. А тот факт, что пенопласты определенных видов не горят или самостоятельно затухают, отнюдь не свидетельствует об их пожарной безопасности. Поэтому при классифицировании строительных материалов на пожарную опасность главное заключается в учете убыли их массы при нагревании на воздухе. В связи с этим все пенопласты (в том числе пенополистирол) являются пожароопасными материалами. О принципиальной неизбежности деструкции пенопластов в реальных условиях эксплуатации говорится в классическом источнике /1/. Наиболее полно окислительная деструкция полимеров описана в монографиях /2/ и /3/. Частные вопросы долговечности этих материалов рассмотрены в работах А.И. Ананьева, О.И. Лобова, Н.Н. Павлова, Ю.Д. Ясина и других специалистов. В работе /4/ подробно рассмотрены особенности пенополистирола как материала и элемента ограждающих конструкций. Доказано, что стабильность его долговременных теплофизических характеристик в значительной мере зависит от технологии его изготовления и совместимости с другими строительными материалами. Естественную деструкцию пенополистирола ускоряет воздействие множества случайных эксплуатационных факторов. Определено, что прочность образцов пенополистирола, отобранных из наружных стен эксплуатируемых зданий, ниже, чем заводских образцов. Примерно через 20 лет эксплуатации здания происходит заметное увеличение, а через 30 лет — резкий скачок теплопроводности пенополистирольных плит. Отмечены случаи, когда коэффициент теплопроводности пенополистирола за 710 лет эксплуатации ограждающей конструкции увеличивался в 23 раза. Реакция всех образцов пенополистирольных плит, изготовленных беспрессовым и экструзионным методами, с бензином, ацетоном и толуолом начиналась мгновенно и продолжалась не дольше 1 минуты до практически полного исчезновения пенополистирола. При действии уайтспирита образцы деформировались с уменьшением размеров. Причем большие деформации были отмечены в случаях образцов из плит, изготовленных беспрессовым методом. Значительно ускоряет естественную деструкцию пенополистирола и его низкая теплостойкость, равная 80°110°С (по другим данным заметная термическая деструкция начинается с 50°60°С). Выдержка бетонных, растворных и керамических образцов размером 30х20х20 см с внутренними полостями размером 20х20х10 мм, которые были заполнены пенополистиролом, при температуре 100°110°С в течение двух часов привела к почти полной деструкции пенополистирола с уменьшением объема образцов в 35 раз. Водопоглощение образцов беспрессового пенополистирола плотностью 17 кг/м3 (соответствует марке 25 типа ПСБ или ПСБС) на 110м цикле замораживанияоттаивания увеличилось примерно до 350% по массе. Причем беспрессовый пенополистирол интенсивнее всего набирает влагу. Естественную деструкцию пенополистирола могут заметно ускорять случайные технологические и эксплуатационные факторы. А при ускорении окислительного процесса пенополистирола в нем образуются новые функциональные группы, способствующие активному протеканию разнообразных вредных химических реакций. В таких случаях происходит резкое ухудшение физикомеханических характеристик не только пенополистирольных плит, но и смежных конструктивных элементов или слоев из других материалов. В Институте термоизоляции (Вильнюс, Литва) выяснили, что сорбционное увлажнение пенополистирола резко увеличивается (а минеральной ваты — нет) при относительной влажности воздуха, близкой к 90% (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость сорбционного увлажнения пенополистирольных плит (1) и плит из минеральной ваты (2) от относительной влажности воздуха.

Теоретические вопросы термического разложения полимерных материалов подробно рассмотрены, в частности, в монографии /5/. На практике проблема пожарной опасности пенопластов, в том числе пенополистирола, обычно рассматривается с двух точек зрения: опасности собственно горения материала и опасности продуктов его термического разложения и окисления. Исследования Российского научноисследовательского центра пожарной безопасности Всероссийского НИИ противопожарной обороны МЧС РФ однозначно говорят о высокой пожарной опасности полимерных материалов. Так, в отчете этого Центра об испытаниях на пожарную опасность полистирольного пенопласта указано, что значение показателя токсичности его образцов близко к граничному значению для класса высокоопасных материалов. Кроме того, пенополистирол имеет очень высокую дымообразующую способность. Причем продукты его горения отравляют окружающую среду даже на большом расстоянии от места пожара. Огневые испытания штукатурных систем утепления с различной толщиной слоя теплоизоляции из пенополистирола (5 и 20 см), проведенные в Польше, показали, что после схожей начальной стадии примерно на 8й минуте испытаний наступало ускоренное сгорание пенополистирола толщиной 20 см, и он интенсивно выпаривался под слоем растрескивавшейся штукатурки. Причем горение происходило даже без доступа кислорода. Оно было столь интенсивным, что испытания прекращали уже на 15й минуте. Заключения по областям и условиям применения трех белорусских легких штукатурных систем утепления с пенополистиролом "ПралескаТермо", "Радекс" и "Термошуба" были выданы после огневых испытаний на полигоне в поселке Светлая Роща Борисовского района Минской области. Но испытания двух последних систем утепления (протоколы испытаний датированы 30 декабря 2002 г.) правильнее рассматривать лишь в качестве необходимых для разработки норм научнотехнических экспериментов, в ходе которых была апробирована новая методика огневых испытаний. Что касается официальных испытаний, то их следует проводить согласно утвержденным и введенным с 1 января 2003 г. в действие нормам пожарной безопасности Республики Беларусь "Система утепления ограждающих конструкций. Метод огневых испытаний. НПБ 362002".

Не позволяют в полной мере доверять результатам и официальной трактовке трех проведенных испытаний и такие моменты:

— методика испытаний не прошла метрологическую экспертизу в Госстандарте Беларуси;

Pages:     || 2 | 3 |




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.