Інформація про новину
  • Переглядів: 210
  • Дата: 31-03-2022, 21:07
31-03-2022, 21:07

3.4.2. Тепло-, звукоізоляційні матеріали для сердечника СІП-панелей

Категорія: Будівельна справа





Попередня сторінка:  3.4.1. Матеріали обшивки СІП-панелей
Наступна сторінка:   4.1. Технологічні операції з виробництв...

Для сердечника сендвіч-панелей широко використовують газонаповнені полімери.

Газонаповнені полімери — матеріали, що складаються із твердої полімерної матриці, в якій розподілено замкнуті або сполучені чарунки, наповнені газом. Газонаповнені полімери з такими чарунками називаються також паропластами.

Залежно від пружних властивостей розрізняють жорсткі, напівжорсткі й еластичні (газонаповнені полімери). Ці полімери мають низьку щільність і високі (особливо пінопласти) тепло-, звуко- і електроізоляційні характеристики.

Широке розповсюдження отримали газонаповнені полімери на основі поліуретанів і полістиролів.

Пінополіуретан (ППУ) серед теплоізоляційних матеріалів має найбільш низький коефіцієнт теплопровідності й високу гідроізоляційну властивість (до 99% закритих пор), які дають змогу використовувати його навіть як покрівельний матеріал. ППУ — хімічно нейтральний до кислотних і лужних середовищ. Матеріал з класом горючості Г1. Відрізняється високою стійкістю до хімічних сполук. Порівняння характеристик ППУ з іншими теплоізоляторами наведено у таблиці 3.4.

Таблиця 3.4

Порівняння характеристик ППУ з іншими теплоізоляторами

Теплоізоляційна здатність ППУ дуже висока при малій товщині ізоляційного шару. Щоб розрахувати порівняльну теплозахисну ефективність різних будівельних матеріалів, достатньо поділити їхні коефіцієнти теплопровідності. Наприклад, для пінополістиролу і ППУ це 0,04/0,028 = 1,43, тобто 10 см ППУ дорівнюють за теплопровідністю 14,3 см полістиролу. Для пінобетону і ППУ це 0,16 / 0,028 = 5,71, тобто 10 см ППУ еквівалентні 57,14 см пінобетону; для цегли і ППУ це 0,8/0,028 = 28,57, тобто 10 см ППУ еквівалентні 285,7 см цегли.

Для волокнистих теплоізоляційних матеріалів такий розрахунок не є коректним, оскільки при зволоженні їхня теплопровідність збільшиться у декілька разів.

Технічні характеристики ППУ наведено у табл. 3.5.

Таблиця 3.5

Технічні характеристики пінополіуретану

Нанесене покриття з ППУ не потребує оновлення і ремонту протягом усього терміну служби. Воно також не потребує кріплення. Проте ППУ треба захищати від прямих сонячних променів.

Довговічність ППУ оцінюють у 25-30 років, хоча закордонні спеціалісти, розбираючи конструкції стін, дахів, фундаментів, зрізають з труб зразки ППУ, який був використаний у 70-х роках минулого століття. Під час досліджень жорсткий ППУ показав високу стійкість до старіння у вологому змінному кліматі без значного погіршення теплоізоляційних властивостей.

Вогнестійкість ППУ належить до класів горючості Гі. Оскільки у компоненти ППУ включено антипирени, то він горить лише там, куди потрапляє полум'я зовнішнього джерела вогню, і горить, доки є полум'я. Якщо полум'я прибрати, ППУ гасне і тліє, запобігаючи поширенню вогню.

ППУ стійкий до біологічного вивітрювання (гризуни, грибки, мікроорганізми, проникнення коріння рослин, комахи).

Пінополізоціанурат (ПІР) — це теплоізолятор нового покоління поліуретану.

ПІР має чарункову структуру, містить мікро-капсули вуглецю, які роблять його майже негорючим. Має низьку теплопровідність (0,02— 0,022 вт/мК). За показниками теплопровідності ПІР у півтора раза ефективніший, ніж полістирол, і у два рази — ніж мінеральна вата. Має високу вологостійкість, стійкість до біологічного вивітрювання, не боїться перепаду температур та інших агентів атмосфери. Має підвищений параметр вогнестійкості (Е 145), що більше, ніж показник ППУ (Е 115).

Пінополістирол — це газо-наповнений матеріал, який отримують із полістиролу і його похідних, а також із со-полімерів стиролу.

Пінополістирол є розповсюдженим різновидом пінопласту, як його зазвичай і називають у побуті. Звичайна технологія отримання пінополістиролу пов'язана з первісним заповненням гранул стиролу газом, який розчиняють у полімерній масі. У подальшому відбувається нагрів маси парою, її спінення і багатократне збільшення гранул у розмірах — доки вони не знімуть усю блокформу і не відбудеться спікання між гранулами. У традиційному пінополістиролі використовують добре розчинений у стиролі природний газ для заповнення гранул, у пожежостійких варіантах — гранули заповнено вуглекислим газом.

Також існує технологія отримання вакуумного пінополістиролу, у якому газу немає. Усередині гранул пінополістиролу є мікропори, а поміж гранулами — порожнини.

Механічні властивості пінополістиролу залежать від його удаваної щільності: чим вище удавана щільність матеріалу, тим більша його міцність і нижче водо-поглинання, гігроскопічність, паро- і повітропроникність.

До основних видів пінополістиролу, які виробляють в Україні, належать: без-пресовий екструдований пінополістирол EPS (Expanded Polysterene), а саме ПСЕ (пінополістирол суспензійний безпресовий); ПСБ-С (пінополістирол суспензійний безпресовий самозгасальний), а також винайдений BASF 1951 року екструдований пінополістирол:XPS (ExtrudedPolysterene). У табл. 3.6 наведено характеристики безпресового пінополістиролу.

Таблиця 3.6

Характеристики безпресового пінополістиролу

Експандований пінополістирол (EPS) виготовляють і широко використовують у виробництві різних матеріалів для утеплення фасадів будівель, які зводять або ремонтують чи реконструюють.

Експандований пінополістирол також можна застосовувати при виготовленні СІП-панелей для будівництва зовнішніх огороджувальних конструкцій малоповерхових швидкоспоруджуваних будинків.

Пінополістирольні плити мають такі характеристики пожежної безпеки:

• група горючості Г1 (з додаванням антипиренів) за ДСТУ БВ.2.7-19-95;

• група займистості В1 за ДСТУ БВ. 1.1 -2-97;

• група димоутворювальної здатності ДЗ (висока) за ДСТУ 8829:2019;

• група токсичності Ті за ДСТУ 8829:2019.

Експандований (білий) пінополістирол, який також називають пінопластом, — це звичайний і найбільш розповсюджений матеріал для теплоізоляції огороджувальних конструкцій будинків і споруд. На відміну від мінеральної вати, він міцніший, його легко обробляти, перевозити й закріплювати на конструкціях.

Матеріал не піддається фізичному й біологічному вивітрюванню.

Результатом новітніх досліджень застосування експандованого пінополістиролу як тепло- і звукоізоляційного матеріалу і складової частини структурно-ізоляційних панелей з метою поліпшення його властивостей стало винайдення 1995 року нового теплоізоляційного матеріалу на основі експандованого пінополістиролу.

Процес його виготовлення майже нічим не відрізняється від процесу виготовлення експандованого пінополістиролу (полістирену) EPS, за винятком однієї добавки у склад нового матеріалу — високочистого графіту.

Полістиролові кульки разом з уведеними в них графітовими частинками поміщають у форму з водяною парою, яка спонукає їх розширюватися, поки вони не заповнять усю форму. Після витягання з форми утвореної в ній плити її пакують або розрізають на частини потрібних розмірів. Через сірий колір виробів і його схожість з кольором платини цей матеріал називають платиновим графітовим полістиролом (GPS).

Отриманий жорсткий утеплювач працює майже так само, як і традиційний експандований пінополістирол (EPS). Відмінність у тому, що графітові частинки надають новому ізоляційному матеріалу відбивальних властивостей, завдяки чому зростає його енергоефективність. Теплові промені, які надходять всередину GPS, спрямовують свій рух у напрямку холодного екрану (зовнішнього повітря). Але проходять свій шлях не по прямій, як у звичайному пінополістиролі (EPS), а ламаним шляхом через відбиття теплових променів від поверхні графітових частинок. У результаті проходження через огороджу-вальну конструкцію тепло суттєво уповільнюється, що і пояснює підвищення енергоефективності нового матеріалу.

Експандований платиновий графітовий пінополістирол має кращі теплоізоляційні властивості, ніж інші теплоізоляційні матеріали. Водночас при його виготовленні забезпечується економія сировини до 50% у порівнянні зі звичайним експандованим пінополістиролом EPS. Це сприяє захисту довкілля й економії коштів ще на стадії його виробництва.

На теплопровідність сердечника СІП-панелі впливає щільність його матеріалу.

Графітові платинові утеплювачі виготовляють відповідно до вимог європейських норм, за якими матеріал вважають важкозаймистим.

У будівництві платинові утеплювачі мають універсальне застосування, особливо у будівельних конструкціях, де передбачено обмеженість за товщиною утеплювача. До того ж вони не вигорають під дією сонячного випромінювання, їх легко обробляти (різати, шліфувати без утворення пилу). Особливі властивості цього матеріалу й досвід його застосування свідчать про довговічність і надійність виготовлених з нього будівельних виробів.

Екструдований пінополістирол (XPS) має рівномірну, закриту пористу структуру з діаметром чарунок 0,1 -0,2 мм.

Екструдований пінополістирол отримують шляхом змішування гранул полістиролу при підвищених температурі й тискові з додаванням спінювального агента з подальшим вичавлюванням з екструдера.

Основними властивостями екструдованого пінополістиролу є;

• низька теплопровідність;

• висока морозостійкість;

• низька паропроникність;

• низьке водопоглинання;

• висока механічна міцність (не розсипається на гранули при ударах, розтягненні або стискові);

• стійкість до цементу, аміаку, рослинних масел, неорганічних і органічних кислот, їдких лугів, спиртових барвників, біологічного вивітрювання;

• довговічність (тривале зберігання первісних характеристик — теплоізоляційні властивості не змінюються; після численних циклів заморожування і відтавання усі фізичні характеристики залишаються незмінними);

• безпека для людини;

• можливість зберігання екструдованого пінополістиролу на відкритій місцевості;

• екологічна чистота матеріалу.

До недоліків екструдованого пінополістиролу відносять:

• руйнування при контакті зі складними вуглеводами, наприклад, полівінілхлоридом (сайдинг);

• горючість (компенсацією є здатність до самозгасання);

• підтвердженість дії ультрафіолетового випромінювання (зокрема і застосування у відкритому вигляді);

• обмеження при утепленні похилих покрівель, лазень, саун (температура вище 75° С не повинна досягати утеплювача).

Екструдований пінополістирол використовують у таких галузях будівництва:

• промислове, цивільне, індивідуальне (утеплення покрівельних і підлогових покриттів, фундаментів, стін, підземних споруд, комунальних систем, а також реконструкція будівель промислового призначення і житлового фонду);

• дорожнє й аеродромне (теплоізоляція, утеплення та ремонт дорожніх і аеродромних покриттів);

• сільське (тваринницькі ферми, овочесховища, парники, теплиці);

• виготовлення сендвіч-панелей;

• холодильна промисловість (рефрижераторні секції, ізометричні контейнери, холодильники промислового призначення).

Отже, екструдований пінополістирол (XPS) має суттєві відмінності від експандованого пінополістиролу (EPS).

У пінопласту й екструдованого пінополістиролу різні коефіцієнти теплопровідності. Залежно від марки у пінопласту він складає 0,042-0,036 Вт/мС, а у екструдованого пінополістиролу 0,035-0,026 Вт/мС. Це свідчить про те, що можна утеплити ту ж саму площу огороджувальної конструкції більш тонкими листами й отримати той самий ефект теплозберігання як і при використанні більш товстих шарів пінопласту. До того ж екструдований пінополістирол значно твердіший, ніж експандований пінополістирол. Технічні характеристики плит із екструдованого пінополістиролу представлено у табл. 3.7.

Таблиця 3.7

Технічні характеристики плит із екструдованого пінополістиролу (XPS)

Плити із екструдованого пінополістиролу можна зберігати на відкритих майданчиках в оригінальній упаковці. При виборі клеєвих складів варто керуватись вказівками виробника. Плити є хімічно стійкими до сумішей речовин на водній основі для захисту деревини, вапна, цементу. Деякі органічні речовини (ацетон, етилацетат, нафтовий толуол), а також кам'яновугільна смола, речовини для захисту деревини, розріджувачі фарб можуть призвести до розм'якшення або усадки екструдованих пінополістиролів.

Порівнюючи платиновий графітовий експандований полістирол (GPS) зі звичайним екструдованим пінополістиролом (XPS), можна констатувати, що:

• платинові плити GPS не зменшуються у розмірах з плином часу, що свідчить про сталі умови теплозбереження при використанні утеплювача GPS. При цьому витрати на опалення на 10-25% менші, ніж при використанні (XPS);

• забезпечують довгострокове зберігання вологостійкості;

• забезпечують виняткову паропроникність, що дає змогу утеплювати огороджу-вальні конструкції, збудовані із паропроникних матеріалів (керамічної цегли, блоків поризованої кераміки, чарункового бетону) без ризику їхнього зволоження конденсованою вологою;

• матеріал (GPS) ідеально підходить для утеплення просторово-обмежених зон, завдяки більш високому значенню R (теплового спротиву) для тієї ж товщини утеплювача;

• ізолювальні значення R збільшуються зі зниженням температури.

У таблиці 3.8 наведено порівняльні характеристики теплоізоляційних матеріалів із XPS, EPS, пінополіуретану і мінеральної вати.

Таблиця 3.8

Порівняльна характеристика теплоізоляційних матеріалів із XPS, EPS, пінополіуретану і мінеральної вати

EPS

Пінополіуретан

Мінеральна вата

Плити XPS Екстраплекс

Відкрита чарункова структура

Існує як відкрита, так і закрита чарункова структура

Волокна розташовано хаотично в горизонтальному і вертикальному напрямках

Закрита (герметична) чарункова структура

Погано пропускає вологу

Майже не пропускає вологу

Не поглинає вологу через гідрофобізацію

Не пропускає вологу

Легкий матеріал

Легкий матеріал

Легкий матеріал

Середньо легкий матеріал

Середня міцність

Низька міцність

Середня міцність

Висока міцність

Середній показник стійкості на стиск

Низький показник стійкості на стиск

Показники стійкості на стиск від низьких до середніх

Високий показник стійкості на стиск

Не токсичний

Не токсичний, при температурі 500° С виділяє чадний і вуглекислий газ

Не токсичний

Не токсичний

Придатний для використання під високим навантаженням

Придатний для використання під високим навантаженням

Непридатна для використання під високим навантаженням

Придатний для використання під високим навантаженням

Достатньо довговічний

Достатньо довговічний

Довговічний

Довговічний

Підпадає під вплив ультрафіолету

Практично не підпадає під вплив ультрафіолету

Стійка до ультрафіолету

Практично не підпадає під вплив ультрафіолету

Щільність 25 кг/м3

Щільність 54-55 кг/ м!

Щільність 100-120 кг/ м!

Щільність 33,0-38,0 кг/ м!

Термічний спротив залежно від товщини шару від 1,35 при товщині 50 мм до 6,76 при 250 мм Вт/м2К

Термічний спротив залежно від товщини шару від 1,85 при товщині 50 мм до 9,26 при 250 мм Вт/ мгК

Термічний спротив залежно від товщини шару від 1,19 при товщині 50 мм до 5,95 при 250 мм Вт/ мгК

Термічний спротив залежно від товщини шару від 1,66 при товщині 50 мм до 8,33 при 250ммВт/мгК

Коефіцієнт теплопередачі Вт/мК 0,037

Коефіцієнт теплопередачі Вт/мК 0,029

Коефіцієнт теплопередачі Вт/мК 0,042

Коефіцієнт теплопередачі Вт/мК 0,03

З метою покращення фізико-механічних характеристик екструдованого пінополістиролу у склад XPS було додано частинки високочистого графіту. У результаті досліджень, проведених з екструдованим графітовим полістиролом, визначили показники його фізико-технічних характеристик.

Варто зазначити, що домішки графіту до екструдованого пінополістиролу сприяють зменшенню коефіцієнта теплопровідності до значення 0,029 Вт/мК і підвищенню міцності матеріалу.

Контрольні запитання

7. Які особливості газонаповнених матеріалів?

2. Схарактеризуйте теплоізоляційну здатність пінополіуретану.

3. Схарактеризуйте теплопровідність пінополіізоціанурату.

4. Що таке пінополістирол?

5. На які властивості пінополістиролу впливає його щільність?

6. Що таке експандований полістирен?

7. Який пінополістирол використовують при виготовленні СІП-панелей?

8. Що таке платиновий графітовий полістирен (GPS), чим він відрізняється від звичайного експандованого пінополістиролу?

9. Як отримують екструдований пінополістирол (XPS)?

70. Чим відрізняється екструдований пінополістирол (XPS) від експандованого пінополістиролу (EPS)?

Тестові завдання

І.Яку товщину має полімерне покриття металевої обшивки покрівельних сен-двіч-панелей?

а) 0,2-0,4 мм;

б) 0,3-0,4 мм;

в) 0,5-0,7 мм;

г) більше ніж 0,7 мм.

2. Який нахил можна надавати покрівельним сендвіч-панелям?

а) 2°;

6)3°;

в) 4°;

г) від 5° і вище.

3. Яка товщина цегельної кладки заміняє сендвіч-панель з пінополіуретаном товщиною 50 мм?

а) ЗО см;

б) 50 см;

в) 80 см;

г) 100 см.

4. Який повздовжній тиск може витримати СІП-панель?

а) 5 т;

б) 7,5 т;

в) 10 т;

г) більше ніж 10 т.

5. Який поперечний тиск на їм2 може витримати СІП-панель?

а) 400 кг;

б) 700 кг;

в) 1000 кг;

г) 2000 кг.

б. Скільки видів ОСП виробляють?

а) Два;

б) три;

в) чотири

г) більше чотирьох.

7. Яка довжина ст

оужки при виготовленні ОСП?

а) 40 мм;

б) 60 мм;

в) 75 мм;

г) більше ніж 75 мм.

8. Яка ширина стружки при виготовленні ОСП?

а) 10 мм;

б) 15-25 мм;

в) 40-60 мм;

г) більше ніж 60 мм.

9. Яке набухання мають плити ОСП-3?

а) 10%;

б) 12%;

в) 15%;

г) більше ніж 15%.

10. Який модуль пружності при вигині по повздовжній осі має плита ОСП-3?

а) 2800 н/мм2;

б) 3000 н/мм2;

в) 3500 н/мм2;

г) більше ніж 3500 н/мм2.

11. Який модуль пружності при вигині по поперечній осі має плита ОСП-3?

а) 800 н/мм2;

б) 1000 н/мм2;

в) 1200 н/мм2;

г) 1400 н/мм2.

12. Яку товщину мають магнезитові плити?

а) 6-8 мм;

б) 8-12 мм;

в) 10- 14 мм;

г) більше ніж 14 мм.

13. Як оцінюють довговічність пінополіуретану?

а) 15-20 років;

б) 25-30 років;

в) 30-50 років;

г) більше ніж 50 років.

14. Яку теплопровідність має пінополіізоціанурат?

а) 0,01-0,015 Вт/мК;

б) 0,015-0,018 Вт/мК;

в) 0,02-0,022 Вт/мК;

г) більше ніж 0,02-0,022 Вт/мК.

15. Який коефіцієнт теплопровідності має екструдований пінополістирол?

а) 0,045-0,036 Вт/мК;

б) 0,035-0,026 Вт/мК;

в) 0,03-0,025 Вт/мК;

г) менше ніж 0,025 Вт/мК.

16. Який коефіцієнт паропроникності має екструдований пінополістирол?

а) 0,014;

б) 0,015;

в) 0,018;

г) більше ніж 0,018.

17. Яку щільність має екструдований пінополістирол?

а) Від 45 до 48 кг/м3;

б) від 40 до 45 кг/м3;

в) від 33 до 38 кг/м3;

г) від 25 до 30 кг/м3.

 

 

Це матеріал з підручника "Будівництво малоповерхових швидкоспоруджуваних, енергозберігаючих житлових будинків із СІП-панелей" Ципріанович 2021

 




Попередня сторінка:  3.4.1. Матеріали обшивки СІП-панелей
Наступна сторінка:   4.1. Технологічні операції з виробництв...



^