Расчет долговечности пенополистирольных плит в наружных ограждающих конструкциях зданий. Часть 1

Рис. 1. Внешний вид пенополистирольных плит через два года эксплуатации покрытия подземного торгового комплекса на Манежной площади в г. Москве    Роль наружных ограждающих конструкций в энергосбережении при эксплуатации зданий и сооружений следует рассматривать во взаимосвязи с их долговечностью. Необходимость комплексного подхода возросла с повышением требований к тепловой защите. Для большинства регионов страны новые нормы СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника» можно выполнить только с применением эффективных утеплителей. Наибольшее распространение в сложившихся условиях получил пенополистирол. Этому способствуют меньшие энергозатраты на его производство, низкая теплопроводность и более высокое сопротивление воздухопроницаемости по сравнению с другими эффективными утеплителями. Но он имеет ряд физических и химических особенностей, которые не всегда учитываются проектировщиками, строителями и эксплуатационными службами. Подтверждением является покрытие торгового подземного комплекса, построенного на Манежной площади в г. Москве. При вскрытии покрытия на втором году эксплуатации было обнаружено значительное разрушение экструдированных пенополистирольных плит и гидроизоляционного ковра. На большинстве плит обнаружено значительное число раковин и трещин (рис. 1). Одновременно произошло ослабление гидроизоляционных свойств покрытия, что привело к протечкам. Несоблюдение сроков для укладки теплоизоляционных плит на гидроизоляционный ковер привело к ускорению естественного процесса деструкции пенополистирола. В результате толщина некоторых плит изменилась с 80 до 14 мм. 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/(м оС). Термическое сопротивление теплоизоляционного слоя покрытия в зоне чрезмерной деструкции пенополистирольных плит стало составлять 0,32 м2 оС/Вт, что отличает его от проектного значения, равного 2,7 м2 оС/Вт, более чем в 8 раз.
  Зафиксированы случаи, когда плиты беспрессового пенополистирола при эксплуатации в покрытии с повреждённым гидроизоляционном ковром приобретают влажность по массе до 900%. Ускоренное разрушение беспрессового пенополистирола происходит, как правило, в тех случиях, когда он имеет сильно развитую рыхлую надъячеистую структуру. Естественная деструкция пенополистирола может усиливаться в результате контакта с красками и клеями, содержащими летучие химические растворители. При воздействии растворителей (ацетон, уайт-спирит, толуол), входящих во многие строительные краски, через 40–60 с. наступает полное растворение образцов. В парах реагентов полное растворение пенополистирола происходит через 15 суток.
  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=80–90оС 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 100–110оС 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 80оС, 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.
  Если базироваться на случайных отрицательных эксплуатационных и технологических факторах, то можно сделать вывод об отсутствии корреляционной зависимости между теплопроводностью пенополистирольных плит, теплозащитными качествами ограждающих конструкций, утепленных этим материалом, и сроком их эксплуатации. Перечисленные случаи относятся к экстремальным, обусловленным спецификой этого материала. Несмотря на это их необходимо предвидеть при проектировании и возведении ограждающих конструкций. При прогнозировании срока службы пенополистирольных плит целесообразно эти факторы учитывать в виде обобщенного критерия при испытаниях. При проектировании следует вводить коэффициенты, характеризующие надежность панели или стены в соответствующих условиях эксплуатации. Рис. 2. Зависимость прочности на сжатие пенополистирольных плит (ПСБ) от плотности
  При отсутствии нарушений технологического регламента на заводе, при производстве строительных работ, ремонте стен, панелей и покрытий пенополистирольные плиты в наружных ограждающих конструкциях зданий и сооружений по внешнему виду практически не отличаются от нового материала, несмотря на длительный срок эксплуатации (30–40 лет). Прочность образцов, отобранных из стен эксплуатируемых зданий, построенных до 1990 г., несколько ниже, чем образцов, взятых непосредственно с завода (рис. 2). При этом очень трудно оценить, как изменилась плотность побывавших в эксплуатации образцов в связи с отсутствием первичных данных, соответствующих времени ввода зданий в эксплуатацию. Необходимо отметить на рисунке интервал зависимости прочности от увеличения g выше 40 кг/м3. В этой области отмечается меньшее снижение прочности в зависимости от срока эксплуатации. Теплопроводность (l) беспрессового пенополистирола плотностью 25 –40 кг/м3 уже через 10 лет имеет тенденцию к увеличению. Через 30 лет эксплуатации значение l при влажности 8–10% составило 0,047–0,050 Вт/(м оС),а после 40 лет повысилось до 0,053– 0,055 Вт/(м оС). Сравнение экспериментальных данных с расчетными значениями действовавших СНиП II-А.7-62 и СНиП II-А.7-71 «Строительная теплотехника» показывает, что через 30 лет эксплуатационные значения теплопроводности почти не выходят за пределы требуемых значений l=0,052 Вт/(м оС) с учетом повышающего коэффициента, равного 1,2. Необходимо пояснить, что в то время нормами устанавливалось расчетное значение l для g= 35 кг/м3, равным 0,043 Вт/(м оС), вместе с тем в примечании № 2 к табл. 1 предлагалось проектировщикам его увеличивать на 20%. Этим коэффициентом учитывалось влияние усадки, уплотнения и других факторов на снижение теплозащитных качеств в процессе длительной эксплуатации. В редакции СНиП по строительной теплотехнике 1982 г. коэффициент 1,2 был введен в расчетные табличные значения l пенополистирола. И требуемое расчетное значение l для условий эксплуатации Б стало составлять 0,05 Вт/(м оС) при g 40 кг/м3. Превышение нормативного значения l пенополистирола наблюдается после 35 лет эксплуатации зданий. Для того чтобы продлить до 50 лет безремонтный срок эксплуатации беспрессовых пенополистирольных плит, целесообразно расчетные значения коэффициентов теплопроводности дополнительно увеличить на 15–20%. Но уплотнение и усадка не являются основными факторами снижения теплозащитных качеств наружных стен. Большее влияние оказывает уменьшение толщины теплоизоляционного слоя в результате уплотнения пенополистирола. Так, например, увеличение коэффициента теплопроводности пенополистирола на 20% снизило термическое сопротивление теплоизоляционного слоя на 16% в панелях обследованных зданий. А происходящее при этом снижение толщины теплоизоляционного слоя на 20% дополнительно понизило термическое сопротивление на 25%. Поэтому, как правило, наружные стеновые панели, в которых в качестве утеплителя применялся беспрессовый пенополистирол плотностью 20–40 кг/м3 («мягкий»), в результате уплотнения при изготовлении с применением вибрирования и усадки в эксплуатации имеют теплозащитные качества существенно ниже проектных значений.
   Повышение l могло быть вызвано и нарушением регламента тепловой обработки трехслойных панелей на ДСК, приводящего к ускорению естественной деструкции пенополистирола. Нельзя исключить и влияние вида порофора, применяемого для вспенивания полистирола, газов, образующихся при этом, с l, в 1,5–2,5 раза меньшим l воздуха. Газ со временем улетучивается и освобожденный объем восполняется воздухом, что приводит к повышению теплопроводности пенополистирола. Поэтому до испытаний с целью установления срока службы пенополистирольных плит, необходимо удалить газы, что приведет образцы в равные условия.
  Таким образом, пенополистирольные материалы при работе в наружных ограждениях представляют эффективную теплоизоляцию, подверженную изменению в результате воздействия ряда факторов. 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 низкотеплопроводного 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 нарузки 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, может сильно ускоряться. Чтобы продлить безремонтный срок эксплуатации беспрессовых пенополистирольных плит в наружных ограждающих конструкциях 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.

А.И. АНАНЬЕВ, доктор техн.наук, зав. лаб. НИИСФ;
О.И. ЛОБОВ, доктор техн. наук председатель правления РОИС;
В.П. МОЖАЕВ, ген. директор ассоциации «Росстройматериалы»;
П.А. ВЯЗОВЧЕНКО, директор Верхневолжского института повышения квалификации (г. Тверь)



Для вас, снабженцы!
Поиск по сайту

Везде   В статьях   В материалах  
Если поиск не дал результата, попробуйте изменить текст запроса.
Примеры поиска по запросу "Потолки Armstrong": "Потолки Armstrong", "Потолок Armstrong", "Потол Arms", "Потолки Армстронг", и т. п.
Полезное для строителей...
Читайте также у нас на сайте:


Информация для строителей.

Новости строительной индустрии

Транспортный коллапс взвинтил цены на цемент

  Компания «СМПро» опубликовала статистику по росту цен на цемент, согласно которой с начала 2011 г. цены на российский цемент выросли на 35%. В частности, по итогам сентября средние цены от ...

Россия прирастет дорогами

Как недавно заявил премьер-министр Российской Федерации Владимир Владимирович Путин, в ближайшие 3 года на автомобильные дороги страны будет потрачено 1,3 трлн руб. Из этих денег 678 млрд руб. планиру ...

«ОБЪЕДИНЕНИЕ 45-М» поставит бетон для реконструкции здания университета им. Плеханова

   Московское предприятие группы ЛСР ООО «Объединение 45-М» стало основным поставщиком бетона для реконструкции старейшего корпуса РЭУ им. Плеханова. Предприятие поставит около 5 тыс. ...

Kerneos объявляет о запуске новых продуктов

  Компания Kerneos, входящая в группу компаний Materis, выводит на рынок продукты, предлагающие новые технические решения для производителей готовых к использованию строительных смесей:< ...

Ярославская область: переселение граждан из аварийного жилья

  Фондом содействия реформированию жилищно-коммунального хозяйства принята к заявка Ярославской области на предоставление финансовой поддержки для переселения граждан из аварийного жилищно ...

«Бецема»: в Красногорске выпустили «Истру»

  В рамках выставки СТТ-2011 машиностроительный завод "Бецема" совместно со своим партнером "Мерседес Бенц Тракс Восток" организовали Дни "Бецемы". Журналисты ...

Лифтовая отрасль в России: быть или не быть?

В Москве состоялся I съезд Национального союза лифтовых саморегулируемых организаций (НСЛ СРО), на котором специалисты пришли к выводу о необходимости перехода к обязательному саморегулированию и заро ...

В Думе решили обязать использовать новые материалы при ремонте дорог

На заседании Госдумы России представителями комитета по транспорту принято решение о внесении поправок в действующий техрегламент строительства дорог. В частности, в них предлагается сделать обязатель ...
 
 Архив строительных новостей

 Архив строительных новостей (продолжение)

Строителям на заметку.

Новости сайта

Строительные материалы в Интернете