Пенополистирол - как высокоэффективный строительный материал

Пенополистирол - высокоэффективный строительный материал, обладающий уникальными теплофизическими свойствами

Пак Аврелий Александрович Пак А.А., кандидат технических наук,ст. научн. сотрудник ИХТРЭМС КНЦ РАН

Проблема использования пенополистирола (ППС) в строительных материалах и изделиях является одной из самых полемичных и обсуждаемых в современной строительной практике.

Многочисленным сторонникам ППС противостоят не уступающие им числом противники. В настоящей статье противопоставлены мнения обеих сторон и в этой же связи изложены особенности использования ППС в новом материале - полистиролгазобетоне (патенты РФ №2259272 №2286249).

Сначала приведем аргументы «против», высказываемые в основном представителями науки. Свое отрицательное отношение к применению ППС в строительстве достаточно аргументировано изложили в своих статьях доктора технических наук Б.С.Баталин и Л.Д.Евсеев [1,2]. Ученый указывают, что у ППС существуют три характерных отрицательных свойства, исходящих из его природы: это пожарная опасность, недолговечность и экологическая небезопасность. Утверждения рекламно-информационных изданий, посвященных ППС, о том, что современные виды ППС, содержащие антипиреновые добавки, не горят и самостоятельно затухают при удалении от источника огня, объективно не совсем правдивы: при соприкосновении с сильным пламенем они горят. Некоторые специалисты утверждают, что основным поражающим фактором пожаров являются летучие продукты горения. В среднем от ожогов гибнет только 18%, остальные же становятся жертвами отравления, паники и др. При горении полимерных материалов в первую очередь люди гибнут от отравления ядовитыми газами.

Также большую опасность представляет собой способность ППС окисляться кислородом воздуха, причем с повышением температуры скорость окисления только возрастает.

Применение ППС при теплоизоляции внутренней поверхности стены приводит к накоплению влаги между ограждающей конструкцией и утеплителем, к появлению плесневых грибов, а в дальнейшем к заболеванию проживающих в таких домах людей. Теплозащитные свойства ППС, расположенного с наружной поверхности стены, со временем сильно изменяются, что не учитывается проектировщиками. Из-за отсутствия официально утвержденной методики определения долговечности ППС срок службы конструкций с ППС колеблется в пределах от 15 дл 60-80 лет. На основании научных исследований и практического опыта выдвигаются различные предложения - от очень избирательного, в отдельных конструкциях, и до полного запрета применения ППС в строительстве.

Теперь рассмотрим аргументы сторонников ППС, наиболее полно изложенные в статье В. Андреева, И.Куприянова, В.Вейнгарта, В.Яхьяева и И.Анюховского - генеральных директоров предприятий, производящих и применяющих строительные изделия на основе ППС [3]. Авторы статьи начинают с предыстории создания в 1990 году совместного советско-американского предприятия «СП Радослав» по выпуску термоструктурных панелей из пенополистирола. Для адаптации панелей из ППС в отечественных проектах были выполнены исследования их физико-механических, теплотехнических, экологических, эпидемиологических, токсикологических и пожарных свойств. Эти работы были поручены ЦНИИЭП жилища, ЦНИИСФ, ЦНИИСК им. Кучеренко, ВНИИ ПО МВД, НИИ коррозии, ЦНИИ гигиены и санитарии им. Ф.Ф.Эрисмана.

После всех исследований и испытаний были составлены технические условия на изготовление и применение термоструктурных панелей и получены сертификаты соответствия, санитарно-гигиенические, экологические заключения, сертификат пожарной безопасности. Авторы статьи называют следующие основные причины негативного применения ППС:

- использование некачественного, часто нефракционированного сырья с большим содержанием мономера стирола. Российские ПС значительно уступают по качеству зарубежным из Германии, Франции, Китая, Кореи. Содержание свободного мономера в ПС, изготовленных за рубежом, не превышает 0,005%. В российских ПС это показатель - от 0,05 до 0,1%;

- использование некачественного ППС, производимого на оборудовании, не соответствующем мировым стандартам, с нарушением технологического регламента;

- применение ППС с нарушением условий, при которых он должен применяться в конструкциях. И тогда старение его следует отличать от преждевременного разрушения материала вследствие нарушения правил и технологии его применения.

Во всех передовых странах пенополистирол признан как высокоэффективный строительный материал, обладающий уникальными теплофизическими свойствами - низким коэффициентом теплопроводности (близким к теплопроводности воздуха), малой средней плотностью (15-50 кг/м³), незначительным водопоглощением (1-2%), хорошими санитарно-гигиеническими и экологическим свойствами и имеет гарантированную долговечность более 60 лет. Но это при условии соблюдения всех требований к сырью и технологии производства.

Следует отметить, что в любом здании содержатся не менее, чем ППС, горючие и отравляющие материалы (линолеум, синтетические обои, пластиковые облицовочные материалы, наконец, дерево, мебель и т.д.), причем, как правило, никак не защищенные негорючим материалом и открытые действию огня.

В ЦНИИ ГС им. Ф.Ф.Эрисмана проводились также исследования воздушной среды в жилых домах из пенополистирольных панелей «Радослав», обшитых с внутренней стороны листами сухой штукатурки в п. Виноградово Московской области. В итоге токсикологические вещества - стирол, бензол, толуол, этилбензол, кумол, ксилол, винилхлорид, демитиламид, формальдегид, фенол, аммиак - не были обнаружены.

Полистирольный пенопласт обладает высокой пожароустойчивостью. Температура самовозгорания ППС +491ºС. Это в 2,1 раза выше, чем температура возгорания бумаги (+ 230ºС), и в 1,8 раза выше, чем у древесины (+260ºС). Количество энергии, выделяемой при горении пенополистирольных плит, в 7-8 раз меньше энергии, выделяемой при горении древесины (соответственно 1000 МДж/м³ против 7000-8000 МДж/м³). Поэтому в случае пожара горящий пенопласт намного меньше повышает температуру, чем например, горящее дерево.

Количество энергии, выделяемой полистирольным пенопластом при горении здания, составляет менее 5% (по некоторым данным - 2%) от остальных веществ объекта, подверженных горению. За рубежом здания, построенные с пенополистирольными изделиями, страхуют наравне с постройками из других традиционных материалов.

Теперь относительно разрабатываемых нами композиционных изделий из полистиролгазобетона (ПГБ). Особенность предложенной технологии заключается в послойной укладке в форму с жестко закрывающейся крышкой газобетонной смеси и частично вспененного полистирола с последующей тепловлажностной обработкой отформованных изделий в пропарочной камере. Во время пропаривания происходят самопроизвольно в разной последовательности четыре процесса: вспучивание газобетонной смеси; вспенивание полистирола; прижатие конструктивных слоев; ускорение твердения газобетонной смеси. Эксперименты показали, что в зависимости от толщины газобетонного слоя можно получать ПГБ различной плотности: от особо легких плотностью 100-300 кг/м³ до конструкционно-теплоизоляционных - плотностью 500-1000 кг/м³. Благодаря бесшовному соединению конструктивных слоев, можно изготавливать двух- и трехслойные изделия с улучшенными эксплуатационными характеристиками: коэффициент конструктивного качества Асж = 120-160, теплопроводность 0,06-0,08 Вт/м ·°С, морозостойкость -до 100 циклов.

При возведении стены из трехслойных ПГБ-блоков «проблемный» пенополистирольный слой защищен с внутренней и наружной поверхностей стены от непосредственного воздействия огня, ультрафиолетовых лучей и окисления газобетонными слоями, что предопределяет долговечность и пожаробезопасность блока. При кладке стены из двухслойных блоков полистирольный слой защищается фасадными облицовочными материалами либо два блока стыкуются друг с другом на клею пенополистирольными слоями.

В результате вышеизложенного можно констатировать, что, учитывая высокие теплофизические и другие эксплуатационные свойства ППС, широкое многолетнее использование (не только в строительстве), так просто отказаться от ППС невозможно. Ведь альтернативных, равноценных заменителей ППС с такими же эксплуатационными свойствами трудно найти, и они ничуть не безвреднее. Необходимо грамотно использовать его положительные качества и максимально защититься от отрицательных последствий.

Литература

1. Баталин Б.С., Евсеев Л.Д. Эксплуатационные свойства пенополистирола вызывают опасения /Строительные материалы.- 2009, №10.- С. 55-58.
2. Баталин Б.С., Евсеев Л.Д. Хвала и критика пенополистирола. Где же правда? /Строительная газета, №114 (10077) от 9 апреля 2010 г.
3. Андреев В., Куприянов И., Вейнгарт В., Яхьяев В., Анюховский И. Чтобы строить - надо знать! Чтобы знать - надо учиться! /Строительная газета.- №19 (10082) 14 мая 2010 г.

Содержание журнала "СЕВЕР промышленный" № 3 2011