Pokleika.com — Поклейка обоев в Москве   +7(499) 340-55-15
Моб.тел.: 8 (926) 856-55-15
график работы:
«Пн-Вс» с 8:00 до 20:00
- -   РЕАЛИЗОВАНО: более 350 проектов
 
ГЛАВНАЯ СТАТЬИ ЦЕНЫ ПОРТФОЛИО О КОМПАНИИ ПАРТНЁРАМ КОНТАКТЫ ОСТОРОЖНО ХАЛТУРА!
 
 

Эксплуатационные свойства и долговечность теплоизоляционных материалов

Статьи >> Эксплуатационные свойства и долговечность теплоизоляционных материалов

Приведен сравнительный анализ эксплуатационных свойств и долговечности минераловатных плит, беспрессового пенополистирола ПСБ-С и экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС®. Показаны преимущества пенополистирола ПЕНОПЛЭКС® над рассматриваемыми теплоизоляционными материалами.

Введение новых требований по теплозащите зданий (СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий», СТО 00044807-001- 2006 «Теплозащитные свойства ограждающих конструкций зданий») привело к широкому использованию различных теплоизоляционных материалов. На российском рынке представлен большой спектр этих материалов, отличающихся видом исходного сырья, структурой, формой и техническими характеристиками. При этом потребителям достаточно тяжело сориентироваться в существующем ассортименте. Сравнение утеплителей поможет максимально приблизиться к единственно верному решению при выборе эффективной теплоизоляции.

Рассмотрим такие распространенные теплоизоляционные материалы, как минеральная вата, беспрессовый и экструзионный пенополистирол. Сравнительные характеристики названных материалов приведены в таблице.

Минеральная вата представляет собой неорганический теплоизоляционный материал, получаемый из расплава горных пород или металлургических шлаков и состоящий из стекловидных волокон и различных неволокнистых включений в виде капель силикатного расплава и микроскопических обломков волокон.

Ее положение среди ведущих теплоизоляционных материалов обусловлено негорючестью, хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами (коэффициент теплопроводности 0,036-0,038 Вт/м•°С), малой гигроскопичностью, возможностью изоляции поверхностей с температурой от -200°С до +600°С. Однако применение минеральной ваты затруднено присущими ей специфическими недостатками.

Ввиду низкой прочности (0,018÷0,045 МПа) она должна быть защищена от механических воздействий. Под нагрузкой вата уплотняется и дает усадку, часть волокон ломается и превращается в пыль, что делает материал экологически небезопасным. Установлено, что при 80% относительной деформации теплопроводность минеральной ваты увеличивается на 30% [1].

По данным [2], потеря массы минераловатных плит применительно к вентилируемым фасадам за 25 условных лет эксплуатации может достигать 18,78% – для плит плотностью 74 кг/м3 и 3,32% – для плит плотностью 156 кг/м3.

В качестве основного критерия долговечности минераловатных плит в работе [3] принята сохранность во времени их теплоизоляционных свойств. Проведенные испытания показали, что действие эксплуатационных факторов в течение 16 условных лет привело к разрыхлению материала (толщина плиты увеличилась на 40%), снижению его прочности и двукратному увеличению теплопроводности.

Полученные в работе [4] результаты свидетельствуют о существенном изменении линейных размеров минераловатных плит в условиях эксплуатационных воздействий: происходит усадка по длине и ширине (после 25 условных лет эксплуатации при размерах плит 1000х500х50 мм швы между соседними плитами, при их плотности 74 кг/м3 могут рас- крыться на 20-40 мм, а при плотности 156 кг/м3 – на 5-10 мм), что приводит к существенному снижению теплозащитных свойств в связи с образованием «мостиков холода». Также происходит набухание плит по толщине, что сокращает воздушную прослойку в системе вентилируемого фасада и, как следствие, существенно ослабляет вентиляцию и процесс удаления влаги из утеплителя.

Начиная с середины XX столетия в качестве утеплителя активно используется пенополистирол, который и сегодня удерживает лидирующие позиции на рынке теплоизоляционных материалов, обладая рядом положительных характеристик, например: сохранением теплоизоляционных свойств в условиях несовершенной паро- и гидроизоляции, при циклических температурно-влажностных воздействиях; высокой химической стойкостью и экологичностью. Кроме того, при выпуске теплоизоляционного материала большое внимание уделяют улучшению характеристик огнестойкости, добавляя на стадии производства специальные добавки, подавляющие самостоятельное горение, возможное только при непосредственном контакте с огнем.

Эксплуатационные свойства и долговечность теплоизоляционных материалов

Широкое распространение получили полистирольные пенопласты, произведенные по беспрессовой технологии, которая заключается в сплавлении между собой отдельных предварительно вспененных гранул вспенивающегося полистирола, полученных периодическим методом суспензионной полимеризации. Это объясняется достаточно большими запасами сырья, относительно простой технологией производства, хорошими физико-механическими характеристиками материала. Так, при сравнительно низкой плотности (15-50 кг/м3) его прочность на сжатие при 10% линейной деформации составляет 0,02-0,2 МПа, коэффициент теплопроводности находится в пределах 0,037-0,043 Вт/м•°К, а температурный диапазон эксплуатации – от -50 до +75°С. 

Такое сочетание физико-механических и теплофизических свойств материала позволяет применять его не только для изоляции стен, пола и кровли, но и в качестве несъемной опалубки при изготовлении монолитных конструкций. 

Однако особенность строения беспрессового пенополистирола сказывается на его свойствах. Относительно низкая прочность спекания гранул приводит к разрушению материала по межгранульным поверхностям в случае поперечного изгиба или растяжения. Также в пространство между гранулами может попадать влага, которая постепенно разрушает плиту. 

Свой вклад вносят и атмосферные воздействия.
В [5] в лабораторных условиях изучалось влияние систематически действующих физических факторов – отрицательных температур и влажности – на изменение водопоглощающей способности, сорбционных свойств и теплопроводности пенополистирольных плит. В результате исследований установлено, что образцы беспрессового пенополистирола после выдерживания в воде в течение двух суток увлажнились до 18,2%, через 40 дней влажность повысилась до 257,6%, а спустя 2 года составила 353,3%. Теплопроводность пенополистирольных плит, изготовленных беспрессовым методом, в результате температурно-влажностных воздействий увеличилась на 5%.

Результаты экспонирования образцов пенополистирола в условиях атмосферных воздействий в течение 5 лет показали его достаточную стойкость. Прочностные характеристики несколько понизились: предел прочности при сжатии – на 5-11%, при растяжении – на 17-25%, изменения структуры, потери веса, эрозии не обнаружено. Для пенопластов в незащищенном виде наблюдается изменение цвета поверхностного слоя и внутригранульная эрозия. Таким образом, пенополистирол нестоек к непосредственному атмосферному воздействию, но защищенный от дождя, ветра и ультрафиолета (условий, близких к эксплуатации) – сохраняет стабильность [5].

В [6] было проведено исследование долговечности беспрессового пенополистирола ПСБ-С М35 с позиций термофлуктуационной концепции прочности, которая основана на том, что процесс разрушения материала носит кинетический характер и осуществляется путем преодоления взаимодействующими частицами энергетического барьера в результате тепловых флуктуаций [7].

Термофлуктуационная концепция позволяет прогнозировать долговечность материалов, используя связь нагрузки, времени и температуры эксплуатации. Экспериментальные зависимости в координатах «время до разрушения от напряжения и температуры» представляют собой систему веерообразных прямых, сходящихся в точку-полюс (прямой и обратный пучок), или параллельных прямых.

При этом аналитические зависимости, связывающие эти параметры, имеют следующий вид [7]:

Эксплуатационные свойства и долговечность теплоизоляционных материалов

где τm – минимальная долговечность (период колебания кинетических единиц: атомов, молекул, сегментов), с; U0 – максимальная энергия активации процесса разрушения или размягчения, кДж/моль; γ, β – структурно-механические константы, кДж/(мольМПа); Tm – предельная температура существования твердого тела (разложения или размягчения), °К; R – универсальная газовая постоянная, кДж/(моль°К); τ – время до разрушения (долговечность), с; σ – напряжение при изгибе, МПа; Т– температура, °К; τm, τ*, T’m, U’0, U, γ – эмпирические константы.

Из полученных экспериментальных зависимостей были определены значения констант, входящих в указанные уравнения [5] , что позволяет прогнозировать долговечность материала в заданных условиях эксплуатации. Например, долговечность пенополистирола ПСБ-С М35, работающего при поперечном изгибе с напряжением 0,085 МПа и температурой 298°К, составит около 23 лет.

Активное развитие строительной индустрии требует новых, более прочных материалов, поэтому на смену пенополистиролу, изготовленному по беспрессовой технологии, приходит материал, изготовленный методом экструзии.

Такой пенопласт обладает более высокими прочностными (0,2-0,7 МПа) и теплофизическими (0,03 Вт/м•°К) характеристиками за счет упорядоченной закрытопористой фазовой структуры, обеспечивающей повышенную прочность межмолекулярных связей. Кроме того, ему свойственна практически нулевая паропроницаемость и очень низкое водопоглощение (в 10 раз меньше, чем у беспрессового пенопласта и в 200 раз меньше, чем у минеральной ваты). Экструзионный пенополистирол ПЕНОПЛЭКС® не подвержен биологическому разложению в условиях окружающей среды и не представляет никакой опасности для экологии и здоровья людей, что подтверждено соответствующими заключениями и сертификатами.

Вместе с тем при эксплуатации данного материала необходимо учитывать диапазон его рабочих температур (от -50 до +75°С), подверженность действию широко употребляемых растворителей (ацетон, этилацетат, нефтяной толуол), возможность деструкции верхнего слоя при длительном воздействии интенсивного солнечного света.

Следует отметить, что в отличие от беспрессового для экструзионного пенополистирола влияние систематически действующих отрицательных температур и влажности практически не сказывается на изменении водопоглощающей способности, сорбционных свойствах и теплопроводности. Образцы экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС® плотностью 35 кг/м3 после 110 циклов замораживания и оттаивания в воде имеют водопоглощение по массе всего 25%. При этом их теплозащитные качества практически не изменились [5].

В работе [8] отмечается небольшое увеличение теплопроводности данного материала в течение 10-20 лет эксплуатации. Связано это с процессами диффузии тяжелых и менее теплопроводных газов вспенивающих агентов на более легкий и теплопроводный воздух. Также к снижению теплозащитных свойств экструзионного пенополистирола приводит действие прямых ионизирующих излучений, нагревание выше 70°С, воздействие несовместимых химических реагентов. Для обеспечения сохранности теплозащитных свойств необходимо защищать пенополистирол от указанных воздействий.

Результаты исследования долговечности экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС® 35 с позиции тер- мофлуктуационной концепции прочности показали, что данный материал является более долговечным в сравнении с ПСБ-С М35. Это объясняется упорядоченной и практически однородной закрытопористой структурой такого пенопласта, обеспечивающей его повышенную прочность. Подставив в уравнения (1)-(3) экспериментально определенные константы для ПЕНОПЛЭКС® 35 [5], получили, что его долговечность составит более 30 лет при напряжении 0,085 МПа и температуре 298°К.

В соответствии с заключением НИИСФ долговечность плит ПЕНОПЛЭКС® в ограждающих конструкциях зданий при температурно-влажностных воздействиях с учетом коэффициента запаса составляет не менее 50 лет [9].

Применение экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС ® не ограничивается только утеплением зданий и сооружений. Повышенные прочностные характеристики позволяют с успехом использовать его в качестве теплоизоляционных слоев в конструкциях взлетно-посадочных полос аэродромов, автомобильных и железных дорог, в т.ч. и на вечномерзлых и пучинистых грунтах, а также для теплоизоляции высоконагруженных полов, фундаментов, эксплуатируемых кровель, доступных автотранспорту. Прочность на сжатие при 10% деформации для плит ПЕНОПЛЭКС® 45 составляет не менее 0,5 МПа, т.е. при распределенной нагрузке до 50 тонн на 1 м2 материал не разрушается и его деформация по толщине составляет не более 10%. В некоторых случаях его используют как несущий элемент при возведении высоких насыпей и подходов к мостам на слабом основании. Также применяют этот материал при устройстве оснований фонтанов и чаш бассейнов. Дифференцированный подход к производству изделий из экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС® позволяет повысить эффективность применения теплоизоляции на конкретных конструктивных элементах.

Читать далее "ФОРМУЛА НОВОЙ АРХИТЕКТУРЫ — ДИНАМИКА ПРОСТРАНСТВА. Часть 1. Критический анализ пространственных концепций "

Статьи >> Эксплуатационные свойства и долговечность теплоизоляционных материалов


Используемые в работе марки обоев:

Thibaut Wallpape & Fabrics Since 1886 DESIGNERS GUILD Living Style SIRPI Moda made Italy MARBURG Wallcoverings CRISTIANA MASI PARATO GROUP OMEXCO Exclusive wallcovering

 
Яндекс.Метрика
Меню   Pokleika.com — Поклейка обоев в Москве Контакты
Главная страница Портфолио Адрес: г.Москва, 2-я Синичкина, 19
Статьи О компании Телефон: +7(499) 340-55-15
Цены на услуги Контакты E-Mail: Pokleika.com@yandex.ru
Партнёрам Халтура
© 2010 Поклейка обоев - Pokleika.com, все права защищены. Создание и продвижение сайта - Pokleika