Теплоизоляционные материалы для стен

В конструкциях современных стен применяется целый спектр теплоизоляционных материалов. Наибольшее распространение на нашем рынке получили теплоизоляционные материалы на основе минеральной ваты, стекловаты, пенополистирола (в том числе экструзионного) и пенополиуретана. В данной статье мы рассмотрим общие вопросы, касающиеся теплоизоляционных материалов, а также особенности, присущие их разновидности на основе минеральной ваты.

Выбор теплоизоляционного материала в каждом конкретном случае осуществляется на основе его технических характеристик. Поэтому перечислим основные параметры, обуславливающие его свойства.

Плотность - отношение массы сухого материала к его объему, определенному при заданной нагрузке (кг/м 3).

Теплопроводность - скорость передачи тепла материалом. Количественно определяется коэффициентом теплопроводности, выражающим количество тепла, проходящее через образец материала толщиной 1 м и площадью 1 м 2 при разности температур на противолежащих поверхностях 1°С за 1 ч. Коэффициент теплопроводности в справочной и нормативной документации имеет размерность Вт/(м °С).

На величину теплопроводности теплоизоляционных материалов оказывают влияние плотность материала, вид, размеры и расположение пор (пустот), температура материала и особенно его влажность.

Методики измерения теплопроводности в различных странах значительно отличаются друг от друга, поэтому при сравнении теплопроводности различных материалов необходимо указывать, при каких условиях проводились измерения.

Прочность на сжатие - это величина нагрузки (КПа), вызывающей изменение толщины изделия на 10%.

Сжимаемость - способность материала изменять толщину под действием заданного давления. Сжимаемость характеризуется относительной деформацией материала под действием нагрузки 2 КПа.

Водопоглощение - способность материала впитывать и удерживать в порах (пустотах) влагу при непосредственном контакте с водой. Водопоглощение теплоизоляционных материалов характеризуется количеством воды, которое впитывает сухой материал при выдерживании в воде, отнесенным к массе или объему сухого материала.

Для снижения водопоглощения ведущие производители теплоизоляционных материалов вводят в них гидрофобные добавки.

Сорбционная влажность - равновесная гигроскопическая влажность материала при определенных условиях в течение заданного времени. С повышением влажности теплоизоляционных материалов повышается их теплопроводность.

Морозостойкость - способность материала в состоянии насыщенности влагой выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения. От этого показателя существенно зависит долговечность всей конструкции, однако данные по морозостойкости не приводятся в ГОСТ или ТУ.

Паропроницаемость - способность материала обеспечивать диффузионный перенос водяного пара.

Влагоперенос через ограждающую конструкцию является одним из наиболее существенных процессов, влияющих на ее теплопроводность. Диффузия пара характеризуется сопротивлением паропроницаемости (кг/м 2ч Па).

Огнестойкость - способность материала выдерживать воздействие высоких температур без воспламенения, нарушения структуры, прочности и других его свойств.

По группе горючести теплоизоляционные материалы подразделяют на горючие и негорючие. Это является одним из важнейших критериев их выбора.

Области применения тепло-изоляционных материалов

Они применяются в железобетонных трехслойных панелях и металлических "сэндвич-панелях", а также при устройстве цокольных этажей и подвалов. В каждом случае к теплоизоляционному материалу предъявляются особые требования, зависящие от условий его работы. В соответствии с этими требованиями и осуществляется выбор типа материала.

Минеральная вата

Это волокнистый материал, получаемый из силикатных расплавов горных пород, металлургических шлаков и их смесей.

Ведущие мировые производители минераловатной продукции в качестве сырья используют исключительно горные породы, что позволяет получать продукцию высокого качества с длительным сроком эксплуатации. Именно такой материал рекомендуется применять для ответственных конструкций - в случаях, когда требуется многолетняя надежная "работа" данных строений. Минеральная вата, полученная из доменных шлаков, не обладает достаточной долговечностью в условиях переменных температур, повышенной влажности, действия высоких нагрузок и деформаций. Ее применение оправдано в дачном строительстве, при возведении временных сооружений и для конструкций, в которых легко выполняются ремонтные работы.

Говоря о свойствах изделий из минеральной ваты, мы будем иметь в виду только высококачественную на основе горных пород и синтетических связующих.

Основным свойством минеральной ваты, отличающим ее от других теплоизоляционных материалов, является негорючесть в сочетании с высокой тепло- и звукоизолирующей способностью, устойчивостью к температурным деформациям, негигроскопичностью, химической и биологической стойкостью, экологичностью и легкостью выполнения монтажа.

С точки зрения требований пожарной безопасности изделия из минеральной ваты относятся к классу негорючих материалов (НГ). Более того, они эффективно препятствуют распространению пламени и применяются в качестве противопожарной изоляции и огнезащиты. Также изделия из минеральной ваты могут быть использованы в условиях очень высоких температур, но при условии, что не будут подвергаться механическим воздействиям, способным изменить их форму, после того как присутствующий в них связующий компонент разрушится. Дело в том, что минеральные волокна способны выдерживать температуру выше 1000°С, в то время как связующий компонент начинает разрушаться уже при температуре 250°С. При более высоких температурах даже после разрушения связующего волокна минеральные волокна остаются неповрежденными и связанными между собой, сохраняя свою форму и создавая защиту от огня.

Теплопроводность материала складывается из трех составляющих: теплопроводность твердой основы, теплопроводность воздушной среды и влаги, находящихся в пустотах материала, пропускание тепловых лучей. Первая - основная составляющая общей теплопроводности, зависит от геометрии и ориентации волокон в пространстве.

При заданной плотности наиболее эффективным теплоизолятором является минеральная вата с хаотически расположенными волокнами.

Ориентация волокон влияет не только на теплопроводность, но и на прочностные характеристики изделий из минеральной ваты. Прочность на сжатие у них возрастает с ростом количества вертикально ориентированных волокон. Таким образом, чем выше процент этих волокон, тем более низкой плотности минеральную плиту можно применять для обеспечения заданной прочности на сжатие. Поэтому технологии формования минераловатных плит, обеспечивающие высокий процент вертикально ориентированных волокон, являются наиболее прогрессивными.

Важное свойство минераловатных материалов - ничтожно малая усадка (в том числе термическая) и сохранение своих геометрических размеров в течение всего периода эксплуатации здания. Это гарантирует отсутствие так называемых "мостиков холода", которые в противном случае возникли бы на стыках изоляционных плит.

Минеральная вата негигроскопична, содержание влаги в изделиях из нее при нормальных условиях эксплуатации составляет 0,5% по объему. Однако хранение на строительной площадке и монтаж теплоизоляции часто происходят во влажных условиях (например, во время дождя).

Чтобы минимизировать поглощение влаги, минеральную вату, как правило, пропитывают специальными водоотталкивающими составами (кремний-органическими соединениями или специальными маслами).

Материалы из минеральной ваты обладают высокой паропроницаемостью. Диффундирующий сквозь минераловатный утеплитель пар конденсируется в его толще. В результате происходит неизбежное увеличение теплопроводности ограждающей конструкции в течение всего холодного времени года. Конструкция должна быть спроектирована таким образом, чтобы минимизировать прохождение паров и, как следствие, возникновение конденсата. На практике минераловатный утеплитель должен быть защищен с "теплой" стороны пароизоляционным барьером. Снаружи, напротив, должны быть созданы благоприятные условия для свободного выхода пара (высыхания утеплителя).

Изоляционные материалы из минеральной ваты отличаются высокой химической стойкостью. Более того, вата является химически пассивной средой и не вызывает коррозию контактирующих с ней металлов.

Теплоизоляционные и механические свойства изделий из минеральной ваты сохраняются на первоначальном уровне в течение десятков лет. Ее применение позволяет обеспечить не только тепло-, но и звукоизоляцию стен. Минеральная вата значительно снижает риск возникновения стоячих звуковых волн внутри ограждающей конструкции, тем самым увеличивая изоляцию от шума. Звукопоглощающие свойства материала увеличивают затухание акустических волн и значительно снижают уровень шума в помещении.

Достоинства минераловатных материалов дополняет легкость выполнения монтажа. Все такие изделия на основе базальтовых горных пород экологически безопасны. Мягкие изделия легко режутся ножом, а более плотные - ножовкой. В зависимости от области применения и технических характеристик фирмы-производители выпускают теплоизоляционные материалы из минеральной ваты различных марок. Изоляция ограждающих конструкций включает в себя как мягкие плиты и маты для применения в каркасных конструкциях, так и жесткие, полужесткие плиты, используемые, например, в фасадных конструкциях, где изоляция находится под воздействием нагрузок.

Минераловатные изделия могут применяться: в системах наружного утепления "мокрого" типа, в качестве теплоизоляционного слоя в навесных вентилируемых фасадах, в системах с утеплителем с внешней стороны ограждающей конструкции, в системах с утеплителем внутри ограждающей конструкции (слоистая кладка, трехслойные бетонные или железобетонные панели, трехслойные "сэндвич-панели" с металлической обшивкой).

Нужно отметить, что жесткие утеплители из минеральной ваты предназначены для применения на объектах, где изоляция подвергается нагрузке либо во время выполнения монтажных работ, либо при эксплуатации.

Прочность на сжатие жестких изделий зависит от плотности теплоизоляционного материала и содержания связующего.

Для вентилируемых фасадов могут применяться также двухслойные теплоизоляционные плиты со слоями разной плотности. Эти плиты устанавливают таким образом, чтобы более плотная часть находилась снаружи (со стороны вентиляционного зазора), а менее плотная примыкала к стене (основанию).

В конструкциях стеновых панелей, где невозможно устройство воздушных зазоров, удаление влаги может быть осуществлено с помощью изоляционных плит с вентиляционными канавками. Такие плиты, располагающиеся за наружным слоем многослойной конструкции, формируют сеть каналов, с помощью которой удаляется избыток влаги. Это особенно важно в железобетонных трехслойных панелях, где наружная облицовка имеет низкую паропроницаемость.

Разработана также специальная марка минеральной ваты, применяющаяся для металлических "сэндвич-панелей". Их внутренним слоем является минеральная вата, нарезанная на ламели (полосы), которые потом поворачиваются на 90°, что дает вертикальное расположение волокон для большей жесткости.

Подробности вы найдете на сайте www.know-house.ruПодготовил Илья ЛАТЫШЕВ