ABOUT THE NEED OF CREATING AN EFFECTIVE HEAT INSULATION MATERIAL FOR HOUSING BASED ON FOAM GLASS COMPOSITION

Full Text

За последние 20 лет требования к теплоизоляционным свойствам наружных стен жилых зданий повысились в несколько раз (СНиП II-3-79*, СНиП 23- 02-2003). Для выполнения установленных требований стали активно применять различные утеплители [1, 2], наибольшее распространение среди которых получили пенополистирольные и минераловатные плиты. Пенополистирол - лёгкий газонаполненный материал на основе полистирола и его производных (полимонохлорстирол, полидихлорстирол) или сополимеров стирола с акрилонитрилом и бутадиеном [3]. К достоинствам пенополистирола относятся: • низкая теплопроводность. Материал обладает низкой теплопроводностью в сочетании с малой плотностью. В зависимости от его состава, структуры и метода получения теплопроводность пенополистирола меняется от 0,028 до 0,045 Вт/м·К; • влагостойкость. Пенополистирол сохраняет свои свойства при контакте с влагой, что актуально для регионов с повышенной влажностью или для условий проведения работ во время выпадения осадков; • высокая морозостойкость, что позволяет эксплуатировать его при весьма низких температурах (ниже минус 40 °С); • высокая стойкость к действию агрессивных сред, в частности к действию кислот, растворов щелочей и других химически активных продуктов; • технологичность. Будучи легким, прочным и нехрупким материалом, пенополистирол отвечает такому важному в строительстве требованию, как удобство монтажа. Резка пенополистирола возможна без использования специальных режущих инструментов. DOI: 10.17673/Vestnik.2016.02.2 11 Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура | 2016 | № 2 (23) С.А. Мизюряев, А.Ю. Жигулина, К.В. Ганечкина Наряду с этими преимуществами существуют и недостатки. Во-первых, пенополистирол - горючий материал, что накладывает определенные ограничения на область его применения. Он резко снижает огнестойкость ограждающих конструкций. Во-вторых, пенополистирол имеет ограниченный срок службы (от 14 до 20 лет) из-за его интенсивной деструкции под воздействием влаги и кислорода [2, 4]. Это объясняется тем, что пенополистирол является дисперсной системой органических соединений, имеющих большую площадь контакта с окружающей средой [5, 6]. В-третьих, пенополистирол нельзя применять в сочетании с битумной гидроизоляцией, красками на основе агрессивных растворителей. Влияние этих веществ приводит к снижению долговечности наружной теплоизоляционной системы и к ухудшению теплотехнических характеристик сооружения [6]. В-четвертых, самым существенным недостатком пенополистирола является его несоответствие экологическим требованиям, предъявляемым к современным строительным материалам [7-11]. В-пятых, к основным недостаткам пенополистирола следует отнести его токсичность, которая в разы увеличивается при нагреве [6]. Принимая во внимание вышеуказанные недостатки, которые были выявлены во время эксплуатации материала в Российской Федерации, объемы применения пенополистирола в настоящее время значительно сократились. Другим широко применяемым теплоизоляционным материалом является минеральная вата. Это волокнистый материал, получаемый из расплавов шлаков и горных пород или их смеси [ГОСТ Р 52953-2008 (ЕН ИСО 9229:2004)]. На рынке строительных материалов минеральная вата является самым популярным и универсальным утеплителем. Ее используют в строительстве при утеплении стен, крыш, полов, перекрытий, а также поверхностей, которые подвержены постоянному и сильному нагреванию, например, печей. К преимуществам минераловатных утеплителей относятся: низкая теплопроводность (0,44 Вт/м·К); гидрофобность материала; устойчивость к температурным деформациям; негорючесть (состоит в классе негорючих материалов, что актуально в домостроении и любом строительстве); прочность на разрыв (актуально для фасадных материалов); высокие звукоизоляционные показатели, что обеспечивается наличием хаотично расположенных волокон разной длины; биологическая стойкость; химическая стойкость; простота в монтаже [12]. Главным недостатком минеральной ваты является ее токсичность. При производстве минеральной ваты используются фенолформальдегидные смолы, которые не только ядовиты, но и огнеопасны, а формальдегид является канцерогеном, исключительно вредным для центральной нервной системы [7]. К существенным недостаткам минеральной ваты также можно отнести низкую водонепроницаемость, с которой производители «борются» по-разному. Одни покрывают материал специальными водоотталкивающими мембранами, например, полиэтиленом, другие добавляют в минеральную вату вещества, увеличивающие водонепроницаемость. К сожалению, применение таких добавок нередко приводит к повышению ее горючести (ГОСТ 10140-2003, ГОСТ 4640-93). Еще одним недостатком минеральной ваты является ее высокое водопоглощение - до 60 %. В увлажненном же состоянии минеральная вата значительно снижает (почти теряет) свои теплоизоляционные свойства [2]. Зарубежные строительные компании стараются не использовать минеральную вату для утепления жилых помещений. Наносимый ею вред здоровью человека значителен. К тому же на рынке существуют материалы, которые не уступают по положительным свойствам минеральной вате и пенополистиролу, являясь в то же время экологичными и безопасными. Наиболее эффективными из таких утеплителей, с нашей точки зрения, являются материалы на основе пеностекольных композиций [13-17]. Пеностекло - это материал с ячеистой структурой, получаемый путем спекания смеси измельченной стекольной массы с порообразующими веществами (например, коксом, мелом и т.д.). Достоинствами пеностекла являются: • долговечность эксплуатации. Срок эксплуатации пеностекольных блоков составляет не менее 100 лет; • прочность. Пеностекло самый прочный из всех теплоизоляционных материалов; • стабильность размеров блоков при эксплуатации, так как пеностекло состоит исключительно из стеклянных ячеек, которые не дают усадки и не изменяют геометрические размеры с течением времени; • устойчивость к химическому и биологическому воздействию; • негорючесть и огнестойкость; • влагонепроницаемость, водостойкость и негигроскопичность; • экологическая чистота и санитарная безопасность; • простота обработки. В качестве примера можно рассмотреть утеплитель Бельгийской фирмы «Foamglas» (табл. 1). Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура | 2016 | № 2 (23) 12 СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ Согласно экологической классификации, пеностекло Foamglas рекомендуется к применению без ограничений - класс 3. Отсутствие ограничений связано с тем, что это алюмо-силикатное стекло, полностью неорганическое, без связующих веществ. Температурный диапазон применения материала - от минус 260 до плюс 430 °С. Утеплитель из пеностекла полностью негорюч, не выделяет токсичных веществ, шумопоглощение его достигает 51 дБ [18]. Главным недостатком пеностекла является его высокая стоимость. Цена пеностекольных блоков, в частности фирмы Foamglas, в среднем составляет 635 евро/м3. Но так как срок эксплуатации теплоизоляции из пеностекла сопоставим со сроками эксплуатации самого здания [18], применение пеностекольного утеплителя можно считать экономически целесообразным. Вывод. По мнению авторов статьи, актуальной является задача создания теплоизоляционного материала на основе пеностекла, обладающего всеми его достоинствами, но имеющего более низкую стоимость по сравнению с зарубежными аналогами. Для снижения себестоимости утеплителя предлагается рассмотреть возможность введения в его состав таких добавок, как опока, диатомит, трепел. Также в ходе исследований планируется рассмотреть возможности введения в состав пеностекольных композиций отходов промышленности (кремний-, натрийсодержащие отходы), что позволит не только снизить стоимость материала, но и внести вклад в решение актуальной проблемы утилизации промышленных отходов.

About the authors

Sergey A. MIZYURYAEV

Samara State University of Architecture and Civil Engineering

Author for correspondence.
Email: vestniksgasu@yandex.ru

Anna Yu. ZHIGULINA

Samara State University of Architecture and Civil Engineering

Email: vestniksgasu@yandex.ru

Kseniya V. GANECHKINA

Samara State University of Architecture and Civil Engineering

Email: vestniksgasu@yandex.ru

References

Supplementary files