Пенопласт полистирольный. Технические характеристики и виды

Пенопласт полистирольный – современный, экологически чистый материал, позволяющий не только обеспечить высокую теплоизоляцию, пожаробезопасность, но и принести приличную экономическую выгоду. Это один из самых дешевых утеплителей. Пенополистирол незаменим для утепления подземных частей здания, фундаментов, стен подвалов, цокольных этажей, где применение других видов теплоизоляции недопустимо вследствие капиллярного поднятия грунтовых вод. Также он широко применяется при утеплении стен, крыш и перекрытий. Обусловлено это его теплоизоляционными, влагостойкими качествами, а также легкостью и долговечностью. Пенополистирольные плиты удобны при транспортировке и монтаже, долговечны и надежны. Гарантированный срок их эксплуатации не менее 50 лет.

Что же представляет из себя полистирольный пенопласт? Это изоляционный материал преимущественно белого цвета, изготовленный путем термального вспучивания гранул полистирола при воздействии газообразователя. Полное название пенопласта, полученного таким образом (в отличие от, например, фенольных пенопластов или пенопластов на основе полиэфиров) — газонаполненный полистирольный пенопласта или пенополистирол. По внешнему виду полистирол представляет собой небольшие влагостойкие гранулы, спекшиеся между собой под воздействием высокой температуры. Размер гранул колеблется от 5 до 15 мм. и они неоднородны по структуре. Огромное количество тонкостенных микроячеек в материале многократно увеличивает общую площадь соприкосновения с воздухом. В результате этого плиты почти полностью состоят из воздуха (около 98%), что обусловливает их основные свойства.

Эксплуатационные свойства полистирольного пенопласта

Теплосберегающие и шумопоглащающие свойства

Тот факт, что пенопласт почти полностью состоит из воздуха и только на 2% из полистирола, обеспечивает высокую теплосберегающую способность плит. Это связано с тем, что воздух обладает одним из самых низких показателей теплопроводности. Поэтому теплопроводность полистирольного пенопласта находится в пределах от 0,037 до 0,043 Вт/мК. Для сравнения, аналогичный показатель для воздуха – 0,027 Вт/мК. Это значительно ниже, чем теплопроводность дерева (0,12 Вт/мК), кирпича (0,7 Вт/мК), керамзита (0,12 Вт/мК) и других строительных материалов. Низкая теплопроводность пенополистирольных плит обеспечивает высокий уровень энергосбережения. Достаточно всего 12 см полистирольного пенопласта там, где необходимая толщина стен из кирпича должна составлять 2 м. 10 см., а из дерева – 45 см. Это позволяет считать пенополистирол одним из самых эффективных средств теплоизоляции. Использование данных плит в строительстве позволяет в дальнейшем значительно сократить расходы на отопление. Высокие энергосберегающие свойства также обусловили применение такого материала для защиты трубопроводов от промерзания, при строительстве холодильных установок, холодильного оборудования, складских помещений.

Эффект звукоизоляции и шумопоглощения зависит от способности материала преобразовывать звуковую энергию в тепловую. Поэтому высокой звукоизоляционной способностью обладают, прежде всего, пористые материалы с низкой теплопроводностью, способные пропускать воздух. В связи с этим именно ячеистая структура полистирольного пенопласта обусловила его высокие звукоизоляционные и шумопоглотительные свойства. Так, например, для обеспечения высокой звукоизоляции достаточно пенополистирольной плиты, толщиной всего 2-3 см. С увеличением толщины слоя пенопласта шумопоглощающие и звукоизолирующие свойства возрастают.

Пожароустойчивость

Полистирольный пенопласт обладает высокой пожароустойчивостью. Температура самовозгорания +491 ºС. Это в 2,1 раза выше, чем температура возгорания бумаги (+ 230 ºС), и в 1,8 раза выше, чем у древесины (+260 ºС). Несмотря на то что пенополистирольные плиты, как и многие другие строительные материалы, подвержены горению, тем не менее, горение они не поддерживают и при отсутствии огня затухают в течение 4 секунд. Другими словами, горение плит возможно только в открытом пламени, и после удаления материала из огня горение прекращается. Количество энергии, выделяемой при горении пенопласта, в 7-8 раз меньше энергии, выделяемой при горении древесины (соответственно 1000 МДж/м.куб. против 7000-8000 МДж/м.куб.). Количество энергии, выделяемой полистирольным пенопластом при горении здания, составляет менее 5% (по некоторым данным – 2%) от остальных веществ объекта, подверженных горению. Кроме того, существуют плиты, обогащенные антипиренами, способствующие самозатуханию. При соблюдении правил противопожарной безопасности полистирольный пенопласта менее опасен, чем другие широко распространенные строительные материалы.

Влагоустойчивость

Плиты полистирольного пенопласта устойчивы к влаге: они не растворяются, не впитывают воду и, вследствие этого, не деформируются (не разбухают). Тем не менее, вода при помощи механизма капиллярной диффузии может проникнуть в полости между гранулами. Однако ее количество весьма незначительно (1,5 – 3,5 % по отношению к весовому объему  плиты). Кроме того, тот же диффузионный механизм приводит и к выходу воды из пенопласта. При этом свойства пенополистирольных плит (прочность, физический вид, размеры, изоляционные способности) остаются неизменными. Были проведены исследования воздействия воды на полистирольный пенопласт в условиях повышенного гидростатического давления. Оказалось, что при небольшом повышении давления водопроницаемость плиты незначительно изменяется и с дальнейшим ростом давления остается практически неизменной. Однако следует помнить, что при давлении, близком к критическому, гранулы пенополистирола могут разрушаться, что ведет к росту водопоглощения. Чтобы избежать разрушения пенопласта, необходимо использовать специальные покрытия. Скорость проникновения паров воды в данные плиты составляет менее 1% от скорости перемещения пара в воздухе. Так же, как и вода, пар легко выходит из пенопласта. Избежать конденсации позволяет соблюдение правил проектирования. Устойчивость к воздействию влаги позволяет использовать плиты пенопласта для утепления фундамента зданий, когда необходим контакт утепляющего материала с грунтом.

Устойчивость к химическим и биологическим воздействиям

Пенополистирольные плиты обладают высокой устойчивостью к воздействию различных химических веществ. В частности, данный материал сохраняет свои свойства при длительном контакте с солевыми растворами (в том числе морской водой), мыльными растворами, отбеливающими веществами (растворы перекиси водорода, хлорная вода, гипохлорид), кислотами (кроме концентрированной азотной и уксусной), нашатырным спиртом, известью, битумом, клеящими водорастворимыми красками, гипсом, кремнийорганическим маслом и другими агрессивными средами. Будучи полностью синтетическим продуктом, пенополистирольные плиты не используются в пищу животными и микроорганизмами. Так, натурные исследования, проводившиеся в естественных условиях влажного субтропического климата (оптимальные условия для размножения микроорганизмов) в течение 18 месяцев, показали, что полистирольный пенопласта оказался непригодным для выживания бактерий и грибков. Однако нужно иметь в виду, что, в отличие, например, от железобетона, кирпича и других минеральных строительных материалов, плиты пенопласта гораздо сильнее подвержены воздействию грызунов и термитов. Этот факт следует учесть при эксплуатации и преградить доступ к пенопласту, используя специальные защитные материалы.

Долговечность и прочность

Поскольку пенопласт полистирольный – это пластик, то он способен при правильной эксплуатации сохранять свои физические свойства длительное время. Чтобы доказать или опровергнуть это утверждение, проводились натурные и лабораторные исследования пенопласта. Объектом натурных исследований выступала строительная конструкция, возраст которой составлял 30 лет. Это достаточный срок, учитывая, что рассматриваемый нами синтетический материал был открыт в 1950 году. Изучение пенополистирольных плит, лежащих в основе этой конструкции, показало, что пенопласта не подвергся необратимым изменениям: сохранил свою форму, механические и теплофизические свойства. В ходе лабораторных испытаний плит были смоделированы климатические условия, с учетом циклических годовых колебаний температуры воздуха. Всего было проведено 80 циклов, что соответствует 80 годам. Исследования полистирольного пенопласта показали, что при амплитуде температуры ±40 ºС свойства материала остаются неизменными. В ходе испытаний  плиты подвергались также воздействию различных температур. Было установлено, что нижний предел для пенопласта составляет -180 ºС, а верхний +80 ºС. Однако максимально допустимой температурой, которой в течение непродолжительного времени (несколько минут) может подвергаться пенопласта, считается температура +95 ºС. Это делает возможным контакт плит, например, с горячим битумом. При более длительном воздействии температуры, превышающей +80 ºС, полистирольный пенопласта разрушается.

Плотность пенополистирольных плит невысока – 0,015-0,05 г/см3 (для сравнения плотность воды – 1,0 г/см3). Однако при этом пенопласта имеет достаточно высокую прочность на сжатие и растяжение. Это позволяет использовать плиты как строительный материал, способный длительное время нести высокую равномерную механическую нагрузку, не подвергаясь деформации. Примером может служить использование полистирольного пенопласта в ремонте и строительстве взлетно-посадочных полос. При этом прочность плит зависит от толщины плиты и правильности укладки. Пенополистирольные плиты обладают некоторыми несущими свойствами, поэтому при строительстве жилых домов или промышленных помещений риск «провисания» пенопласта (например, внутри стены) невелик, если соблюдены все правила, регламентированные стандартами.

Виды полистирольного пенопласта

Беспрессовый пенополистирол ПСБ

Беспрессовый пенополистирол ПСБ  более распространеный вариант. Беспрессовый пенопласт изготавливается разной плотности — от 15 до 50 кг/м³. Прочность материала определяет его стоимость, физические характеристики и сферу применения. Наиболее популярными и востребованными марками ПСБ являются: ПСБ-С 15У плотностью до 10 кг/м³, ПСБ-С 15 плотностью от 10,1 до 13 кг/м³, ПСБ-С 25, имеющий плотность в диапазоне от 15,1 до 17 кг/м³, ПСБ-С 25Ф плотностью в диапазоне от 18 до 19 кг/м³; ПСБ-С 35, имеющий плотность от 25,1 до 27 кг/м³, ПСБ-С 50 плотностью от 35,1 до 37 кг/м³.

Беспрессовый пенополистирол широко используется при утеплении фундаментов зданий, квартир, балконов, крыш, кровель, вагонов, контейнеров и др. Также ПСБ нашел свое применение в гидроизоляции и теплоизоляции подземных стоянок для автомобилей и подземных коммуникаций. Данный вид пенополистирола также отлично подходит для предотвращения промерзания земли. Его широко используют при отводе стоков, укреплении откосов, при строительстве спортивных площадок и бассейнов.

Прессовый пенополистирол ПС

Прессовый пенополистирол ПС производится прессовым методом на основе газообразователей и латексных марок поливинилхлорида. Он имеет замкнуто-ячеистую структуру, обладает хорошими электрическими показателями, малым водопоглощением, отличными теплоизоляционными и звукоизоляционными свойствами.

Прессовый пенополистирол применяется как теплоизоляционный и звукоизоляционный материал для изоляции специальной тары, холодильников и термосов, кузовов автомобильного транспорта и вагонов, а также в судостроительной промышленности для уменьшения массы корпуса судна. В связи с тем, что прессовый пенопласт также обладает отличными электроизоляционными свойствами, он нашел свое применение при изготовлении различных изделий в радио- и электропромышленности.

Экструдированный пенополистирол ЭПС

Данный вид имеет мелкоячеистую однородную структуру, состоящую из практически полностью закрытых ячеек. Данный материал является лучшим видом полистирольных пластмасс. ЭПС изготавливают методом экструзии, в результате чего шарики полистирола плавятся, образуя однородную массу, которая заливается в форму, где и остывает. Такой метод изготовления пенополистирола делает материал водонепроницаемым, увеличивает его плотность, повышает стойкость к механическим нагрузкам, в результате чего продлевается срок службы конструкции.
ЭПС намного прочнее простого ПСБ по всем параметрам, но и стоимость его намного выше. Экструдированный пенополистирол сохраняет свои теплоизоляционные свойства длительное время при отрицательных температурах окружающей среды, а добавки антипиренов позволяют его применять в пожароопасных помещениях.
Экструдированный пенополистирол применяется в следующих случаях:

• При обустройстве стен в сырых и влажных помещениях.
• При строительстве перегородок.
• При утеплении крыш всех видов.
• При утеплении фасадов и стен здания.
• При обустройстве «теплых» полов.
• При теплоизоляции полов первых этажей.
• При теплоизоляции фундаментов.