Мифы современной стройки

Мифы современной стройки. Пенополистирол в качестве утеплителя
http://tool.ru/articles/7819/myth_stroy.html
Отечественный рынок ныне наполнен разнообразными строительными материалами, рассчитанными на любой вкус и широкий диапазон финансовых
возможностей заказчика. Однако у этого, безусловно, положительного явления есть и обратная сторона: далеко не всегда даже специалисты знают, в каких
случаях какие материалы следует использовать. Более того, сейчас в обиходе у строителей существует ряд мифов и легенд, созданных недобросовестными
операторами рынка. В первую очередь это относится к использованию в качестве утеплителя пенополистирола.
В последние годы создана и весьма широко используется довольно большая группа новых теплоизоляционных материалов из пластмасс. Сырьем для их
изготовления служат термопластичные (полистирольные, поливинилхлоридные, полиуретановые) и термореактивные (мочевиноформальдегидные) смолы,
газообразующие и вспенивающие вещества, наполнители, пластификаторы, красители и др. В строительстве наибольшее распространение в качестве теплои звукоизоляционных материалов получили пластмассы пористо-ячеистой структуры. Образование в пластмассах ячеек или полостей, заполненных газами или
воздухом, вызвано химическими, физическими или механическими процессами или их сочетанием.
В зависимости от структуры теплоизоляционные пластмассы могут быть разделены на две группы: пенопласты и поропласты. Пенопластами называют
ячеистые пластмассы с малой плотностью и наличием не сообщающихся между собой полостей или ячеек, заполненных газами или воздухом. Поропласты —
пористые пластмассы, структура которых характеризуется сообщающимися между собой полостями: пенополистирол, пенополивинилхлорид, пенополиуретан
и мипора.
Наиболее широкое распространение для современного индустриального строительства нашел пенополистирол — материал в виде белой твердой пены
с равномерной замкнутопористой структурой.
Плиты из пенополистирола применяют для утепления стыков крупнопанельных зданий, изоляции промышленных холодильников, а также в качестве
звукоизолирующих прокладок.
По способу получения различают два вида пенопласта из полистирола.
1.
Экструдированный пенополистирол (XEPS — extruded expanded polystyrene), изобретенный фирмой Dow Chemical Co. в 1940 году.
2.
Пенополистирол, полученный по методу горячего формования (MEPS — molded expanded polystyrene), который был изобретен фирмой
BASF в начале пятидесятых годов.
Экструдированный пенополистирол значительно дороже горячеформованного (около 200$ за куб.м), но и характеристики у него лучше. Применяется он
в основном при строительстве дорог в качестве теплоизолирующего материала, при изготовлении опалубки, которая должна выдерживать большие
механические нагрузки, в различных машиностроительных отраслях.
Горячеформованный пенополистирол (ГОСТ 15588–86) получил широкое распространение в строительной и упаковочной индустриях. Наиболее широкое
применение нашел пенополистирол нескольких марок, в частности, ПСБ, ПСБС, выпускаемый в виде плит различного размера и плотности.
Миф первый: очень высокие теплоизоляционные свойства
При принятии решения об использовании того или иного материала теплоизоляторы оценивают, в первую очередь, по соответствию главному назначению. Для
этих целей используется ряд показателей, из которых наиболее употребляемый — теплопроводность.
Большинство утеплителей из вспененных пластмасс, как правило, имеют коэффициент теплопроводности от 0.035 Вт/м.К до 0.048 Вт/м.К при температуре
25°С. Однако в последнее время отдельные производители все чаще заявляют, что у их материалов этот показатель достигает значений 0.020 Вт/м.К и даже
0.018 Вт/м.К, но они при этом, видимо, «забывают» указать, при каких условиях и какими методами получены такие исключительные результаты (как
известно, чем ниже температура исследований, тем лучше значения коэффициента теплопроводности).
Кроме этого, есть еще один фактор, который «апологеты» вспененных пластмасс предпочитают не вспоминать, — водопоглощение.
Например, гранулированный пенополистирол, изготовленный беспрессовым методом, увеличивает свое водопоглощение до 350% по массе. Однако и это еще
не предел. Зафиксированы случаи, когда плиты беспрессового пенополисторола при эксплуатации покрытия с поврежденным гидроизоляционным ковром
приобретают влажность до 900%. Понятно, что при таком количестве поглощенной воды ни о каком нормативном значении коэффициента теплопроводности
теплоизоляционного материала и речи быть не может.
Практически все представленные на рынке изделия из минераловатных и стекловолоконных материалов имеют приблизительно такие же значения
теплопроводности, отличие заключается в том, что верхняя граница значений этого показателя для минераловатных и стекловолоконных материалов несколько
выше (0.05–0.054 Вт/м.К), так как теплопроводность в значительной степени определяется плотностью материала и замкнутостью пор.
Сравнение значений теплопроводности различных материалов дает возможность сделать вывод, что с точки зрения теплоизоляционных качеств свойства этих
групп материалов практически полностью адекватны.
Поэтому одним из главных аргументов апологетов утеплителей из вспененных материалов в пользу их применения является цена: вспененные пластмассы
существенно дешевле, чем минераловатные или стекловолоконные материалы.
Миф второй: долговечный материал
Долговечность — свойство технического объекта сохранять работоспособное состояние в течение определенного времени или вплоть до выполнения
определенного объема работы (Большой энциклопедический словарь).
Борьба за энергоэффективность явилась причиной более пристального изучения свойств многих теплоизоляционных материалов, в том числе
и пенополистирола.
Особенно глубокие исследования были проведены лабораторией профессора А.И. Ананьева в НИИ строительной физики (Москва). Поводом к проведению
исследований стали результаты вскрытия покрытия подземного торгового комплекса на Манежной площади в Москве, построенного несколько лет назад.
При вскрытии покрытия, находящегося в эксплуатации всего два года, было обнаружено значительное разрушение пенополистирольных плит, на большинстве
плит образовались значительные раковины и трещины. В результате деструкционных процессов толщина некоторых плит уменьшилась с 80 мм до 14 мм, при
этом плотность пенополистирола в зоне самой тонкой части увеличилась более чем в 4 раза — до 120 кг/куб.м. Приведенное сопротивление теплопередаче
теплоизоляционного слоя покрытия в зоне чрезмерной деструкции пенополистирольных плит стало составлять 0.32 м2.°С/Вт, что отличает его от проектного
значения, равного 2.7 м2.°С/Вт, более чем в 8 раз. Причина столь катастрофического состояния утеплителя заключалась, как показали результаты
исследований, в нарушении технологии производства работ и отсутствием учета ряда физических и химических особенностей при проектировании.
Этой же лабораторией были проведены исследования беспрессового пенополистирола, эксплуатировавшегося, так сказать, в более ординарных условиях —
наружных ограждающих конструкциях зданий. Результаты показали довольно существенное увеличение (до 0.047–0.05 Вт/м.°С) теплопроводности
утеплителя.
Высокую сходимость с результатами НИИСФ показывают исследования, проведенные Нижегородским государственным архитектурно-строительным
университетом. Полученные там данные показывают, что величина приведенного значения сопротивления теплопередаче наружных стен, утепленных
беспрессовым пенополистиролом, уменьшилась в среднем на 49–59%.
С этой точки зрения более эффективен экструзионный пенополистирол (ЭППС), который, как показывают результаты моделирования в ВНИИстройполимер,
выдерживает 50-летние циклические температурно-влажностные нагрузки,
но при условии применения в земляном полотне для утепления подвальных помещений. Косвенно эти данные подтверждают и результаты обследования,
выполненные Белорусским национальным техническим университетом. Обследованию были подвергнуты построенные в 1976 году сооружения,
в ограждающих конструкциях которых был использован экструзионный пенополистирол. Для лабораторных исследований были взяты контрольные образцы,
результаты изучения которых показали, что утеплитель находится в превосходном состоянии.
Миф третий: пенополистирол — экологичный материал
Ряд исследований, проведенных в последние годы, однозначно доказали весомое влияние микроклимата на жизнедеятельность человека, поэтому созданию
этого фактора, приемлемого для человека, в помещении уделяется много внимания.
В течение часа человек выделяет около 100 г влаги. Если это жилое помещение, то к этому количеству необходимо добавить влагу, появляющуюся при
приготовлении пищи, стирке и т.д., в результате чего влажность увеличивается многократно. Поэтому
для создания комфортного и здорового микроклимата наружные стены должны «дышать», что означает — обладать хорошей паропроницаемостью. Однако
паропроницаемость абсолютно всех вспененных утеплительных материалов, применяемых в строительстве, на порядок меньше, чем минераловатных
и стекловолоконных утеплителей.
Например, коэффициент паропроницания пенополиуретана и пенополистирола равен приблизительно 0.05 мг/м.ч.Па, в то время как у минераловатных
изделий — 0,4–0,6 мг/м.ч.Па. Поэтому, как показывают результаты исследований, проведенных франкфуртским Институтом строительной физики
и ганноверским Институтом строительной техники, применение в качестве утеплителя пенополистирольных плит уменьшает диффузию водяного пара через
наружные стены в среднем на 55–57%.
Высокую сходимость с приведенными выше исследованиями немецких ученых показывают и результаты эксперимента в России. Технический университет
Хельсинки проводил мониторинг параметров микроклимата в санкт-петербургских домах, утепленных пенополистиролом. В этих домах старые, традиционные
окна советского изготовления были заменены на новые, современные со стеклопакетами и вентиляционными клапанами, была восстановлена вентиляция,
установлена система управления температурой теплоносителя. Однако в первую же зиму относительная влажность воздуха в 70% квартир достигла 80% при
температуре воздуха 18°С, а такие условия являются весьма благоприятными для развития грибков.
К материалам на основе полистирола, который является заполимеризованным стиролом, особенно много претензий в связи с выделением вредных веществ.
Дело в том, что, во-первых, на все 100% полимеризация происходит только теоретически. На самом деле этого у полистирола никогда не бывает, процесс
полимеризации идет не до конца, на 97–98%; во-вторых, процесс полимеризации обратим, поэтому полимеры постоянно разлагаются под влиянием света,
кислорода, озона, воды, механических и ионизирующих воздействий, и особенно под влиянием теплоты. Образовывающийся таким образом свободный стирол
проникает в помещения, и люди длительное время живут в обстановке, когда в жилой атмосфере есть стирол (пусть концентрации и ниже ПДК). От этих
микродоз стирола страдает сердце, особые проблемы возникают у женщин. Стирол оказывает сильное воздействие на печень, вызывая среди прочего
и токсический гепатит. Кроме стирола, выделяются и другие вещества, включая фенол, формальдегид, этилбензол и так далее.
Говоря о таком параметре, как ПДК необходимо упомянуть, что существуют две концепции оценки влияния вредных веществ на организм человека —
пороговая и линейная.
В пороговой концепции утверждается, что снижать концентрации вредных веществ нужно до некоторого уровня (порога), определяемого значением
предельно-допустимой концентрации (ПДК). Из этого положения следует вывод: малые концентрации (ниже уровня ПДК) вредных веществ безвредны.
В нашей стране (как, впрочем, и в других странах бывшего СССР) принята именно пороговая концепция.
В линейной концепции предполагается, что вредное влияние на человека пропорционально (линейно) зависит от суммарного количества поглощенного
вещества, то есть от произведения его концентрации на время. Отсюда вывод: малые концентрации при длительном потреблении вредны. Этой концепции
фактически придерживается ряд стран: США, ФРГ, Канада, Бельгия, Япония и некоторые другие страны.
Переход к линейной концепции вынудит пересмотреть очень многие нормативы. Например, величина ПДК на сернистый ангидрид должна быть уменьшена
в 6,2 раза, а на стирол — в 594 (!) раза. Столь низкое требуемое значение ПДК на стирол в помещении вызвано особыми свойствами стирола. Это вещество
относится к конденсированным ароматическим соединениям, имеющим в своей молекуле одно или несколько бензольных ядер, и, подобно аналогичным
веществам (бензол, бензпирен, бензантрацен), имеет повышенные коммулятивные свойства: накапливается в печени и не выводится наружу.
Выводы исследователей весьма категоричны. Они считают, что, во-первых, необходимо пересмотреть нормы ПДК, которые для жилищного строительства
должны быть уменьшены в десятки и сотни раз в соответствии с их коммулятивными свойствами. Во-вторых, по мнению ученых, среди веществ,
содержащихся в строительных материалах, наибольшей степенью коммулятивности обладает стирол, что требует уменьшения ПДК при использовании его
в жилищном строительстве до таких минимальных значений, что это равносильно полному запрещению применения продуктов полимеризации стирола
в жилищном строительстве.
Вместо заключения
В последнее время у нас стало модным кивать на опыт западных стран. Что ж, во многих вопросах они действительно проделали гораздо больший путь и на
«грабли» уже наступили. В данном случае под «граблями» подразумевается то, что в ряде стран уже обнаружили пагубность утепления пенополистиролом
и сейчас проводят исследования на тему, как от этих последствий избавиться. Особенно активно в этом направлении работают ученые из Института жилья
и окружающей среды (г. Дармштадт, ФРГ), однако, по имеющимся сведениям, впечатляющих результатов немецкие исследователи еще не получили.
В так называемых высокоразвитых странах уже давно осознали, что широко распространенные вспененные пластмассы, изготовленные, так сказать,
традиционным способом обладают массой недостатков, поэтому в последние годы активно разрабатывают заменители этой группе материалов.
Но так как процесс замены материалов по уже «обкатанной» технологии довольно сложный, длительный и мучительный, то вся эта масса продуктов буквально
«хлынула» на рынки постсоветских государств. Этот массовый «выброс» сопровождается активной информационной (точнее — дезинформационной)
поддержкой.
Однако не следует впадать в другую крайность и делать однозначный вывод о том, что вспененные пластмассы более не пригодны для использования
в качестве утеплителей. Рассматривать данную проблему необходимо системно, учитывая при этом еще ряд немаловажных факторов. Только многомерный,
многопараметрический сравнительный анализ позволит сделать заключение о соответствии декларируемой универсальности вспененных пластмасс
действительности и целесообразности их применения в ряде случаев.
Вячеслав Козачук
Зам. глав. редактора журнала «Будмайстер», Киев
Материалы предоставлены автором, e-mail: kozachuk@mig.kiev.ua