На каких свойствах пенопластов основано их применение

Пенопласт – это современный строительный материал, который применяется для теплоизоляции зданий и сооружений. Может использоваться как для наружных, так и для внутренних работ. Пенопласт характеристики которого мы рассмотрим в данной статье имеет целый ряд неоспоримых преимуществ. Данный материал необычайно востребован и пользуется повышенным спросом у застройщиков и строительных организаций.

Структура и состав пенопласта

Пенопласт представляет собой материал белого цвета с жёсткой вспененной структурой, в которой содержится 98% воздуха и 2% полистирола.

Для его изготовления разработана технология вспенивания полистирольных гранул, после чего эти микроскопические частицы обрабатывают горячим паром. Процедуру повторяют несколько раз, в результате чего значительно уменьшаются показатели плотности и веса материала.

Подготовленную массу подвергают высушиванию для удаления остаточной влаги. Процесс осуществляют на открытом воздухе в специальных сушильных ёмкостях. На этой стадии производства структура пенопласта приобретает окончательную форму. Размеры гранул находятся в пределах от 5 до 15 мм.

Высушенным гранулам пенопласта придают соответствующую форму в виде плит. Прессование проводится на специальных установках или станках, которые “упаковывают” пенопласт и придают ему компактную форму.

После прессования пенопласта его ещё раз обрабатывают горячим паром, в результате чего образуются блоки белого цвета с заданными параметрами ширины. Блоки нарезают специальными инструментами по размерам, которые требуются заказчику. Листы пенопласта могут иметь стандартные или нестандартные размеры. Толщина пенопласта варьирует от 20 до 1000 мм, а размеры плит имеют следующие габариты:

• 1000х500мм;
• 1000х1000мм;
• 2000х1000мм.

Технические параметры пенопласта

Теплопроводность

Неоспоримым преимуществом пенопласта являются его уникальные теплоизолирующие способности. Это объясняется тем, что ячейки пенопласта в форме многогранников размером 0,3-0,5 мм., полностью замкнуты. Замкнутый цикл ячеек воздуха снижает теплообмен и препятствует проникновению холода.

Ветрозащитные и звукоизоляционные свойства

Стены, утеплённые пенопластом, не нуждаются в дополнительной ветрозащите. Более того, значительно повышается звукоизоляция зданий и сооружений. Высокие звукоизоляционные свойства также обусловлены ячеистой структурой пенопласта. Для качественной изоляции помещений от наружных шумов, достаточно уложить слой материала толщиной 2-3 сантиметра. Чем большей толщины будет использоваться слой пенопласта, тем лучшей шумоизоляции можно достичь в помещении.

Низкое водопоглощение

В сравнении с другими материалами пенопласт характеризуется низкой гигроскопичностью. Даже при непосредственном воздействии воды он поглощает минимальное количество влаги. Это объясняется тем, что через стенки ячеек пенопласта вода не проникает, а только просачивается по отдельным каналам сквозь связанные между собой ячейки.

Прочность и долговечность и пенопласта

Плиты пенопласта не изменяют своих физических свойств в течение длительного времени. Они выдерживают значительное давление, но при этом не деформируются и не разрушаются. Наглядным примером служит строительство взлетно посадочных полос, где пенопласт нашёл широкое применение. Степень прочности определяется толщиной плиты пенополистирола и правильной ее укладкой.

Устойчивость к биологическому и химическому воздействию

Плиты пенополистирола устойчивы к воздействию агрессивных сред, в том числе растворов солей, щелочей и кислот, морской воды, извести, гипса, цемента, битума, силиконовых и водорастворимых красок. Определённое влияние при длительном воздействии могут оказывать вещества, содержащие в своём составе животные и растительные масла, а также бензин и дизельное топливо.

При использовании пенопласта в качестве строительного материала следует избегать его контакта с агрессивными химическими составами, в числе которых:

• органические растворители (растворители красок, скипидар, уксусно-этиловый эфир, ацетон);
• насыщенные углеводороды (спирты) и продукты нефтепереработки (керосин, бензин, солярка, мазут).

Ячеистая структура, которая является основой пенопласта, контактируя с перечисленными соединениями, нарушается и может полностью в них раствориться.

Видео. Пенопласт и ацетон – химический опыт

Пенопласт является неблагоприятной средой для микроорганизмов. Однако, в случае его значительного загрязнения возможно появление и размножение вредных микроорганизмов на его поверхности.

Простота монтажа и удобство использования

Плиты пенопласта отличаются необычайно малым весом, благодаря которому легки в обращении, а их монтаж не вызывает затруднений. Их нарезают на куски необходимых размеров обычными инструментами.

Пенополистирол признан экологически чистым материалом и не выделяет вредных веществ. Поэтому строителям, работающим с ним, не требуются индивидуальные средства защиты. Материал не ядовит, не образует пыли, не раздражает кожные покровы и не обладает запахом.

Пожаробезопасность

Качественные строительные материалы должны отвечать всем требованиям пожаробезопасности и быть устойчивыми к воздействию открытого огня. Пенопласт не поддерживает процесс горения и вспыхивает при температуре, которая в два раза превышает аналогичный показатель древесины. Более того, при горении пенопласта энергии выделяется в 8 раз меньше, чем при горении древесины. Это обозначает, что температура огня при горении пенопласта значительно ниже.

Пенополистирол может воспламеняться только во время непосредственного контакта с открытым огнем. Когда воздействие прекращается, пенопласт самозатухает в течение четырёх секунд. Данные показатели характеризуют его как относительно пожаробезопасный строительный материал. Хотя производители продавцы утверждают, что он абсолютно пожаробезопасен.

Марки пенопласта в зависимости от плотности и их применение

Цифры в маркировке пенопласта обозначают его плотность, чем больше цифра тем больше плотность.

Пенопласт марки ППТ-10 применяется для:

• утепления строительных бытовок, вагончиков и контейнеров;
• теплоизоляции водопроводных труб (защита их от замерзания и повышение сроков эксплуатации).

Пенопласт марки ППТ-15 применяется для:

• звуко и теплоизоляции внутренних стен;
• утепления балконов и лоджий;
• утепления домов, квартир и других помещений;
• звукоизоляции и утепления конструкций, не испытывающих значительных механических нагрузок;
• теплоизоляции водопроводных труб (защита их от замерзания и повышение сроков эксплуатации).

Пенопласт марки ППТ-20-А применяется для:

• теплоизоляции фасадов зданий;
• изготовления декоративных и отделочных материалов.

Пенопласт марки ППТ-25 применяется для:

• звуко и теплоизоляции внутренних и наружных стен;
• теплоизоляции фундаментов и полов;
• теплоизоляции чердачных перекрытий и потолков;
• звуко и теплоизоляции мансардных помещений и крыш;
• утепления балконов и лоджий, фасадов домов и квартир;
• изготовления конструкций многослойных панелей (в том числе и железобетонных);
• обустройства подъездных площадок, обогреваемых дорожек, автомобильных боксов, стоянок автомобилей;
• гидро и теплоизоляции подземных коммуникаций;
• защиты грунтов от вспучивания и промерзания;
• теплоизоляции водопроводных труб;
• теплоизоляции канализационных стоков;
• укрепления откосов бассейнов, спортивных площадок, цветочных газонов.

Пенопласт марки ППТ-35 применяют:

• для внутренней и наружной звуко и теплоизоляция стен;
• для звуко и теплоизоляция фундаментов и полов;
• для звуко и теплоизоляция мансардных помещений и крыш;
• для утепления фасадов квартир и домов, лоджий и балконов;
• при обустройстве полов и стен холодильных камер в многоэтажных холодильниках;
• для теплоизоляции обогреваемых грунтов, вентилируемых подпольев в автомастерских;
• при прокладывании или реконструкции автомобильных дорог в условиях заболоченной местности и подвижных грунтов;
• при монтаже холодильного оборудования (вагоны-рефрижераторы, морозильные установки) и холодоизоляции складских помещений;
• для защиты оснований от промерзания и повышения их прочности при строительстве автомобильных трасс и взлётно посадочных полос;
• при прокладке и ремонте железнодорожных веток (защита от мороза, предохранение от перекосов и проседания дорог на заболоченных грунтах);
• для покрытия грунта в процессе укрепления уступов мостов и откосов насыпей.

Маркировка пенопласта дополняется условными буквенными обозначениями:

• А – плита с ровными краями в форме параллелепипеда;
• Б – плита имеет края в виде L-кромки;
• Р – плита, вырезанная по наружному размеру горячей струной;
• Ф – плита, изготовленная по наружному размеру в специальной форме;
• Н – плита пенопласта, предназначенная для наружного использования.

Приводим пример, как выглядит маркировка пенопласта:
ППТ-35-Н-А-Р 1000х500х50мм.

Недостатки пенопласта

#1. Главный недостаток пенополистирола – его горючесть. Листы пенопласта легко воспламеняются и выделяют токсичные вещества. Чтобы противостоять этому, были разработаны специальные добавки и технологии производства самозатухающего пенопласта.

#2. Конструкции из пенопласта необходимо предохранять от разрушающего воздействия растворителей и ультрафиолетового излучения. Использование пенополистирольных плит на открытом воздухе требует их защиты от солнечных лучей.

Низкая плотность и небольшой вес, отличные теплотехнические характеристики и неплохая звукоизоляция делают пенопласт одним из самых востребованных теплоизоляционных материалов. Современные технологии позволяют выпускать различные виды пенопласта, которые отличаются характеристиками, стоимостью и предназначением. Знание отличий поможет выбрать оптимальный материал для различных работ.

Пенопласт — прежде всего великолепный тепло- и звукоизолятор. Небольшой слой  такого теплоизолятора способен сохранять тепло внутри зданий даже в самые холодные зимы.
Утеплять этим материалом можно практически все: наружные и внутренние стены, крыши, полы и даже трубопроводные магистрали. Благодаря малому весу  даже толстый слой пенопласта не оказывает существенную нагрузку на перекрытия, несущие конструкции или фундамент.

Что дает применение пенопласта?

• сокращение расходов на строительные и монтажные работы;

• экономию тепловой энергии для отопления зданий;

• уменьшение стоимости оборудования для отопления (достигается уменьшением его количества);

• уменьшения конструктивной толщины стен, позволяющей увеличить полезную площадь зданий;

• создание повышенного температурного комфорта зданий;

• экологическая безопасность строительного сооружения.

ПОЖАРОУСТОЙЧИВОСТЬ – это одна из важнейших характеристик, которой должен отвечать качественный строительный материал. Пенополистирол не поддерживает горение, и его температура вспыхивания практически в два раза превышает аналогичную у древесины. Кроме того, при горении пенопласт высвобождает в 8 раз меньшее количество энергии, чем древесина. Это значит, что температура пламени при горении пенополистирола ниже.Пенопласт воспламеним только при непосредственном контакте с открытым огнем. При прекращении воздействия происходит самозатухание в течение 4 секунд. Такие характеристики делают его пожаробезопасным строительным материалом.

Единственный недостаток пенополистирола в том, что при горении он выделяет в атмосферу токсичные газы. Поэтому при строительстве здания следует предотвратить возможность контакта утеплителя с открытым огнем.

Пенопласт не обладает высокой плотностью (в 50 раз ниже, чем у воды), но, тем не менее, он показывает превосходную сопротивляемость при равномерных механических нагрузках, как на растяжение, так и на сжатие.

Пенопласт способен годами выдерживать давление, не деформируясь, не разрушаясь и не изменяя своих физических свойств. Наглядной иллюстрацией может стать его широкое использование при строительстве взлетно-посадочных полос. Показатель прочности во многом зависит от толщины пенополистирольной плиты и от соблюдения правил ее укладки.

Долговечность пенопласта выявлялась в ходе исследований, как в лабораторных условиях, так и в естественных.
Поскольку пенополистирол – это, по сути, пластмасса, ученые ожидали получить высокие показатели долговечности.  В ходе исследований их ожидания полностью оправдались.

Так, пенополистирол способен сохранять свои первоначальные теплофизические свойства в течение нескольких десятилетий, не деформируясь и не теряя своей структуры. Также было выяснено, что он способен выдерживать кратковременное воздействие низких (предел -180ºС) и высоких (+95ºС) температур. Это делает пенополистирол идеальным утеплительным материалом в условиях российского климата, а также расширяет сферу использования материала – например, допустим его контакт с расплавленным битумом.

Из чего производят пенопласт

Пенопласт можно производить из любых полимеров (пластмасс). Наиболее известным сырьем является полиуретан, полихлорвинил, фенол-формальдегид, полистирол и другие. Но из какой пластмассы не был бы выполнен материал, в материале его лишь 2%, остальное – атмосферный воздух. Отечественный стройматериал производится согласно ГОСТ 15588-2014 и обозначается общей маркировкой ПСБ, к которой добавляются цифры и буквы, которые обозначают дополнительные свойства: с низкой плотностью, самозатухающий, универсальный и другие. Сырье для пенополистирола выглядит, как полупрозрачные бусинки, диаметром от 0,2 до 3,7 мм. Производят материал в несколько этапов:

• Вспенивание.
• Сушка.
• Стабилизация.
• Резка.
• Созревание.
• Выпекание.

Одна из методик предполагает после стабилизации переход к выпеканию, минуя 2 предыдущих этапа. Не так давно на рынке появился современный вариант материала – пенопласт экструдированный. Он отличается от классического меньшим размеров ячеек и их полной закрытостью. Такой материал был признан более технологичным, но обычный пенополистирол до сих пор является наиболее востребованным, его можно использовать в качестве утеплителя стен из любых материалов: стеновые блоки, бетонный монолит, дерево, кирпич и многое другое.

Технические характеристики

Стандартные размеры пенопласта — толщина варьируется от 20 до 100 мм, длина и ширина: 1000*1000, 1000*1200, 1200*1200. От параметров габаритов зависит, сколько стоит пенопласт.

Виды пенопласта

Подразделяется на следующие виды:

• полистирольные;
• полиэтиленовые;
• поливинилхлоридные;
• полиуретановые.

Полистирольный

Есть два способа производства этого вида пенопласта:

1. Беспрессовый. Эта разновидность знакома каждому человеку. Покупая технику для дома, можно обратить внимание на то, что она упакована в пенопласт, состоящий из маленьких скрепленных между собой шариков. Он очень хрупок, его можно раскрошить и поломать руками.
2. Прессовый. А вот этот вид раскрошить будет гораздо сложнее. Гранулы такого пенопласта плотнее сцеплены между друг другом. Технология производства гораздо сложнее и дороже, чем у беспрессового, поэтому он встречается значительно реже.

Полистирольные разновидности пенопласта имеют один существенный минус — высокую гигроскопичность.

В полости, которые находятся между «шариками» и гранулами, попадает водяной пар.

Этот материал «не дышит», поэтому пар никуда не уходит и при воздействии минусовых температур может замерзать, разрушая структуру.

Даже при отсутствии воздействия холода, накапливаемый пар ухудшает теплоизолирующие свойства пенопласта и увеличивает влажность в помещении.

Экструзионный пенопласт лишен таких минусов, так как однороден по своей структуре. Он распространен в производстве одноразовых столовых приборов, посуды, упаковок для пищи.

Про долговечность полистирольного пенопласта можно сказать, что у беспрессового она составит от 10 до 35 лет. Экструзионный прослужит гораздо дольше, около 50-70 лет. Конечно, срок эксплуатации напрямую зависит от производителя материала и воздействия разрушающих факторов на месте монтажа.

Полиуретановые

Одним из примеров полиуретанового пенопласта является поролон. Он имеет пористую структуру, хорошую пропускную способность воздуха и пара, высокую эластичность. Используется в мебельном производстве, как в качестве обивки, так и в качестве наполнителя.

На его основе изготавливается множество бытовых предметов. Легко воспламеняется и выделяет опасные вещества, которые токсичнее, чем у полистирольных пенопластов. Причиной этому служит синильная кислота в составе. Крайне недолговечен, желтеет и разрушается при воздействии внешних факторов, таких как ультрафиолет.

Поливинилхлоридные

Сам по себе поливинилхлорид это — термопластичный полимер, который содержит до 56,8 % связанного хлора, что делает его трудносгораемым. Может изготовляться как прессовым, так и безпрессовым способами. По своим свойствам аналогичен экструдированному пенополиэтилену.

В нем отсутствуют ядовитые вещества. При горении поливинилхлоридный пенопласт затухает самостоятельно.

Обладает высокой эластичностью, но может подвергнуть коррозии металлические конструкции, рядом с которыми находится.

Полиэтиленовые

Достаточно часто встречается в повседневной жизни. Выглядит как полупрозрачная пленка, состоящая из воздушных пупырышек.

Она используется для заворачивания в нее хрупких вещей и легкоповреждаемой техники, отлично справляется со своей функцией защиты от повреждений.

Полиэтиленовый пенопласт очень эластичен и имеет различную толщину, от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. По прочности схож с экструдированным пенополистиром, но отличительной особенностью является его нетоксичность. Считается экологичным материалом с долгим сроком эксплуатации. Огнеопасен.

Недостатки пенопласта

Этот материал очень популярен и используется практически везде, он занимает лидирующие позиции в спросе на теплоизоляционные материалы. Может применяться как в бытовых целях, так и в массовом строительстве. При всей своей популярности, многие просто не знают всех недостатков которыми обладает этот продукт.

Легкая воспламеняемость

Несмотря на множество различных видов пенопласта, ни один из них не может долгое время противостоять огню, при длительном воздействии высоких температур он загорается и превращается в жидкую массу. Дым, выделяемый при горении, может парализовать дыхательную систему человека.

Именно из-за этого минуса материал не подходит для отделки вентиляции. Там будет постоянный приток кислорода и незаполненное пространство. В таком случае, потушить пожар будет очень проблематично.

Ломкость

Правильно монтировать данный материал достаточно сложно, он сильно крошится и ломается. Очень хрупок: например, если потолок утеплили пенопластом, то при хождении по чердаку можно повредить теплоизоляцию.

Гигроскопичность

Гигроскопичность — это свойство материала поглощать влагу. Не рекомендуется использование пенопласта в сырых, влажных помещениях. Он будет не лучшим выбором для отделки подвала или ванной комнаты, а вот экструдированный пенополистирол достойно выдержит такое испытание.

Высокая чувствительность к растворителям

При склейке пенопластовых плит, нужно обязательно убедиться в том, что материалы совместимы. Некоторые клеевые составы могут разъесть пенопласт.

Отличное жилье для мышей

Этот стройматериал обладает всеми свойствами для того, чтобы мыши захотели там поселиться: хорошо сохраняет тепло, легок в «прогрызании» и обеспечивает надежную защиту.

Чтобы этого избежать, требуется покрыть материал минватой, которая отпугнет грызунов своим резким запахом. Можно оббить пенопласт металлическими вставками — это трудозатратно, но они станут непреодолимой преградой для мышей.

Недолговечность

Примерно через каждые десять лет материал придется менять, а при воздействии на него разрушительных факторов — еще раньше.

Токсичность

Пенопласт опасен не только при горении. Из-за длительного воздействия времени и отсутствия своевременной замены, он начинает вырабатывать вредное вещество — мономер стирола.

При его установке в невентилируемом помещении, там будет стоять специфический запах, который оказывает негативное влияние на здоровье человека.

Паробарьер

При монтаже следует учитывать, что пенопласт «не дышит«, следовательно, если установить его в помещение без искусственной вентиляции, это даст повышенную влажность и постоянный конденсат на стеклах.

Трудность в установке из-за большого количества стыков

Очень сложно теплоизолировать поверхности сложной формы. Листы пенопласта достаточно небольшие и не выйдет закрыть потолок или пол одним монолитным слоем.

Придется потратить много усилий, чтобы подогнать утеплитель вплотную и заделать все стыки.

В заключении можно сказать, что пенопласт обладает рядом качеств, которые не свойственны другим материалам, следовательно, является незаменимым для некоторых строительных работ: теплоизоляционных, конструкторских.

Его популярность широко распространена, даже несмотря на некоторые недостатки. Он легок в использовании и достаточно дешев, поэтому станет отличным выбором.

Особенности и способы монтажа

Малый вес и простота обработки – отличительные черты этого стройматериала. Резать его можно с помощью острого ножа или ручной пилы, в зависимости от толщины. Данный стройматериал крепится к поверхностям даже с помощью обычного клея. При необходимости можно усилить конструкцию дюбелями.