О преимуществах пеностекла в сравнении с другими теплоизоляционными материалами
Если лаконично охарактеризовать место пеностекла на рынке современных строительных материалов, уместно сказать: оно уникально, универсально и обладает неоспоримыми преимуществами перед всеми другими теплоизоляторами. И дабы это утверждение никто не счел голословным, проведем анализ физико-технических свойств пеностекла в сопоставлении с аналогичными свойствами основных утеплителей, применяемых сегодня в строительстве.
Долговечность и стабильность свойств во времени
Начать стоит с наиболее выраженного преимущества пеностекла перед прочими теплоизоляционными материалами. Это долговременный срок эксплуатации, при котором пеностекло абсолютно не изменяет своих физических свойств. Именно благодаря им пеностекло и является надежным теплоизолятором.
Гарантированный срок эксплуатации пеностекла, произведенного на Гомельском стекольном заводе, — более 100 лет. Это подтверждается опытными вскрытиями объектов, теплоизолированных с использованием блоков из пеностекла в середине 1950-х годов, благо таких объектов в Беларуси более чем достаточно. Ведь начиная с 1954 года в Гомеле после кропотливых научных исследований и экспериментов, проведенных под патронажем Академии наук СССР, удалось создать промышленный процесс производства пеностекла. На тот момент подобной технологией обладали лишь США. Да и сегодня из-за присущих производству пеностекла технологических нюансов и тонкостей, а также применяемых ноу-хау промышленное производство этого материала способны осуществлять лишь те же США (в том числе в европейском филиале), Япония, Китай и Беларусь (ОАО "Гомельстекло"). В то же время в России технология производства пеностекла за время кризиса 1990-х годов была утрачена и, несмотря на существование более чем полутора десятков инвестиционных проектов, так до сих пор и не восстановлена. За последние 20 лет технологию производства утратили также в Чехии и Польше.
Как упомянуто выше, вскрытие объектов, теплоизолированных пеностеклом более полувека назад, не выявило никаких (!) изменений в структуре данного материала. Ведь он представляет собой на все 100% не что иное, как обычное вспененное стекло. Именно это и делает его особо устойчивым к химически и биологически активным средам, а также к термическому воздействию. Более того, в природе существует натуральный материал, весьма сходный по своей структуре с пеностеклом. Это вулканическая пемза, довольно широко применяемая в строительстве на протяжении последних трех тысячелетий, особенно в северной части Средиземноморья (и сегодня блоки из пемзы добываются в карьерах на Липарских островах в Тирренском море). Даже сейчас существуют сооружения, построенные более 1000 лет назад с применением блоков из пемзы. Причем они пребывают в достаточно хорошем состоянии благодаря как качеству материала, так и легковесности и прочности конструкции (пемза, как и пеностекло, отличается высокой прочностью при низкой плотности материала). Это вовсе не означает, что пеностекло востребовано только в случае теплоизоляции долговечных сооружений. Дело в том, что материал со стабильными характеристиками гарантирует устойчивость свойств самого сооружения во времени. В то же время, если в строительстве используется материал со свойствами, изменяющимися от положительного максимума до нуля за короткий интервал времени — от нескольких лет до нескольких десятилетий, то и свойства всей конструкции будут, соответственно, изменяться пропорционально, и зачастую этот процесс является необратимым. То есть, другими словами, низкокачественная теплоизоляция с динамично ухудшающимися характеристиками может привести к порче основной несущей конструкции здания (деформации, растрескиванию, отсыреванию и т.п.). Применив впоследствии более дорогой теплоизоляционный материал, восстановить свойства всей конструкции, естественно, не удастся.
Теперь давайте рассмотрим иные теплоизоляционные материалы, представленные на рынке строительных материалов. Оценим долговечность и стабильность их физических характеристик во времени. Существует две группы материалов, представляющих собой конкурирующие с пеностеклом сегменты предложения на рынке строительных материалов. Первая группа — волоконные неорганические (минеральные или стеклянные) плиты и маты. Вторая группа — ячеистые газонаполненные полимерные материалы.
Волокнистые неорганические плиты и маты
Представляют собой сверхтонкие волокна из горных пород (каменная вата) или обычного стекла (стекловата), удерживающие форму плиты или мата за счет связующего вещества — как правило, фенолформальдегидных смол. Срок эксплуатации этих изделий в зависимости от качества исчисляется 20-50 годами, в течение которых материал деградирует до полной утери каких бы то ни было теплозащитных свойств. Процесс разрушения минеральных волокнистых материалов упрощенно выглядит следующим образом. Сверхтонкие волокна (около 0,05 мкм для каменной ваты и 20 мкм для стекловаты), связанные органическим материалом (фенолформальдегидной смолой) и обработанные гидрофобным составом, подвергаются активному воздействию влаги. Данный тезис распространяется как на воду, так и на другие типы жидкостей: кислоты, щелочи, органические соединения, содержащиеся в парах воздуха. Благодаря высокой воздухо- и паропроницаемости волокнистых материалов химическое воздействие внешней среды распространяется на всю структуру (волокна) подобных материалов. В результате происходит разрушение как связующего и защитного слоя, так и самих волокон. Волокна становятся короче и менее связаны друг с другом. Теплофизические и прочностные характеристики мата или плиты в целом начинают заметно ухудшаться. Разрушение волокон происходит и из-за процессов температурных перепадов, так как сверхтонкие волокна начинают крошиться по причине термического изменения их размеров и процессов кристаллизации внутри них. Таким образом, с течением времени волокна становятся все короче и все менее связаны друг с другом, что сопровождается линейно зависимым ухудшением всех положительных свойств теплоизоляционного материала. Однажды наступает такой момент, когда минеральный волокнистый материал приближается в своем состоянии к весьма небезопасной трухе из коротких (и весьма небезопасных в отношении здоровья) иголок из базальта или стекла. Эти иголки под действием силы притяжения оседают в кучи мусора, который априори служить теплозащитой не может.
Газонаполненные ячеистые полимерные материалы
Технология производства подобных материалов представляет собой вспенивание (вспучивание) полимера. Наиболее распространенными и представленными на рынке строительных материалов являются плиты, изготовленные на основе такого полимера, как полистирол. Теоретически для данного теплоизоляционного материала расчетный срок использования обозначен в 10-20 лет, однако некоторые факторы его эксплуатации заставляют усомниться в подобных утверждениях. Ведь, как правило, озвучивается лишь срок использования теплоизоляционного материала на основе полистирола, но не обозначены условия, при которых данный материал способен не только "пережить" эксплуатацию на протяжении столь длительного интервала времени, но и сохранить на приемлемом уровне свои теплозащитные свойства. Вкратце перечислим те факторы, которые не только приводят к быстрой утере свойств теплоизоляционных материалов из пенополистирола, но и способны привести к полной деструкции данного материала задолго до окончания не такого уж длительного срока его эксплуатации.
Низкий коэффициент теплопроводности плит из полистирола обусловлен прежде всего тем, что изначально ячейки пенополистирола заполнены коктейлем из газов, выделяющихся из порофора при вспенивании. Их теплопроводность в несколько раз ниже, чем у воздуха. Основой данной газовой смеси служат разные типы фреонов. Достаточно быстро эти газы просачиваются и улетучиваются из ячеек пенополистирола и замещаются воздухом. Этот факт может привести к увеличению теплопроводности пенополистирола на четверть и соответственному уменьшению термического сопротивления всей изолирующей конструкции. Далее. Как из-за технологических особенностей производства пенополистирола, так и по причине высокого значения водопоглощения данного материала в нем присутствует до 6% воды. При замораживании в холодный период года (а вода при замерзании расширяется) происходит деструкция как стенок ячеек пенополистирола, так и межъячеечных связей. Пенополистирол (как и любой материал на основе органического полимера) подвержен термической деформации и распаду от определенного граничного температурного значения. Конкретно для пенополистирола оно составляет около 85°С. В то же время температура поверхности штукатурной системы летом из-за солнечного излучения может достигать (в зависимости от цвета поверхности стены) 125°С. Следовательно, по причине только этого фактора термоизоляционный слой из пенополистирола на южной стороне здания может быть утерян всего лишь за один летний сезон, если лето будет достаточно жарким и богатым на солнечные дни. Солнечные дни могут послужить причиной разрушения теплоизоляции из пенополистирола не только вследствие нагрева материала. Пенополистирол активно разрушается и ультрафиолетовым излучением. Подвергаясь его воздействию всего лишь в течение трех летних месяцев, он способен полностью разрушиться в пыль. Этот немаловажный фактор усиливается, если учесть кустарное применение этого теплоизоляционного материала частными лицами, которые и не подозревают о данной особенности пенополистирола. Вообще частные лица, соблазненные дешевым и эффективным решением вопроса теплоизоляции собственных домов с использованием пенополистирола, зачастую испытывают горькое разочарование в первый же зимний сезон из-за деструкции теплоизоляционного слоя.
Еще об одной важной негативной особенности пенополистирола. Именно пенополистирол, являющийся полимерным материалом, весьма чувствителен (пожалуй, более, чем остальные полимеры) к воздействию жидких органических соединений (от ацетона и уайт-спирита до бензина и керосина), а также паров этих жидкостей. Полное растворение пенополистирола в углеводородных жидкостях наступает в течение одной минуты. А в парах углеводородных жидкостей полное разрушение пенополистирола происходит за несколько дней. Следовательно, такие ремонтно-отделочные работы, как окраска, приклейка обоев, нанесение грунтовки или штукатурки, крепление отделочных деталей, зачистка, производимые с использованием веществ, основу которых составляют углеводородные жидкости, приводит к разрушению пенополистирола независимо от того, где производятся работы: снаружи или внутри помещения. Коэффициент смачивания у жидкостей, состоящих из органических соединений, на порядок выше, чем у воды, и благодаря капиллярным явлениям они легко находят себе путь сквозь стену к наружному слою утеплителя из пенополистирола.
Очевидно, что ни один из активных в отношении пенополистирола факторов не имеет никакого значения в отношении такого материала, как пеностекло. Как еще одно доказательство устойчивости пеностекла к воздействию времени (температурные перепады, химическое действие воздуха и содержащихся в нем паров) приведем такой факт. Одна из технологий по сбору разлившейся по поверхности воды нефти предусматривает использование сферических кусков пеностекла, которые высыпаются в районе разлива нефти. Нефть прилипает к пеностеклу за счет чрезвычайно развитой поверхности данного материала. Затем куски пеностекла собирают и обжигают в печи (температура несколько сотен градусов) до испарения и выгорания собранной нефти. После этого куски пеностекла используют повторно по всей процедуре цикла подобного сбора нефти. Количество циклов, которое может выдержать пеностекло, активно использующееся при таком методе ликвидации разлива нефти, составляет более тысячи! Все это ярко характеризует устойчивость пеностекла как к температурным перепадам, так и к воздействию воды, воздуха и других активных химических компонентов, содержащихся в воздухе, и в совокупности отлично отображает эксплуатационные факторы воздействия, оказывающие влияние на теплоизоляционный материал в течение времени.
Огнестойкость, горючесть, выделение газов и паров при нагревании
По своей химической структуре пеностекло — не более чем вспененное силикатное стекло (аморфное тело), состоящее из расплава высших оксидов кремния, кальция, натрия, алюминия и магния. Пеностекло не содержит никаких органических соединений или химических веществ за исключением вышеперечисленных. Как известно, высшие оксиды совершенно не окисляются, не горят и не воспламеняются! Оксиды кремния, кальция, натрия, алюминия и магния распадаются на газообразную ионизированную плазму только при температуре в несколько тысяч градусов Цельсия, что достижимо лишь в лабораторных условиях.
В процессах, протекающих на земной поверхности и в атмосфере, такие температуры не встречаются (исключение — молния). Таким образом, можно утверждать, что пеностекло не горит и не воспламеняется (даже в приточном кислороде!), огнестойко (размягчение материала наступает только при температурах выше 500°С, плавление — выше 1500°С), не выделяет газов и паров при нагревании. Теперь давайте сравним в отношении огнестойкости, горючести и т.п. факторов пеностекло и другие теплоизоляционные материалы, представленные на рынке стройматериалов.
Волоконистые неорганические плиты и маты
Основу данного типа материалов составляют каменные тянутые волокна или волокна из силикатного стекла. Сюда входят известняк, базальт, доломит и некоторые другие горные породы, из которых делается каменная вата, а также стекло. Эти материалы сами по себе находятся вне всяких подозрений в отношении горючести, воспламеняемости и выделения при нагревании газа или пара. Однако при описании волоконистых минеральных теплоизоляционных материалов как-то не акцентируется (а зачастую "застенчиво" умалчивается) факт применения синтетических органических связующих. До 5% от общей массы материала составляют фенолформальдегидные смолы, которые и придают минеральной или стеклянной "кудели" форму жесткой плиты или мата. А фенолформальдегидная смола представляет собой углеводородное органическое соединение, которое само по себе в чистом виде горит и воспламеняется очень хорошо. Конечно, минераловатная или стекловатная плита с содержанием всего 5% фенолформальдегидной смолы гореть сама по себе (на открытом воздухе) не будет, так как продукты термического разложения органики не достигнут необходимой концентрации. Но если данный материал (минераловатная или стекловатная плита) помещены в герметичную систему утепления (где отсутствует дополнительный кислород и движение воздуха), органическое связующее во время пожара дестругирует и возгорается (тлеет). При доступе кислорода вследствие разрушения конструкции воспламеняются разогретые до нескольких сотен градусов Цельсия пары термического распада фенолформальдегидной смолы. И здесь нет излишней драматизации ситуации. При существующей плотности минераловатных и стекловатных жестких плит на один квадратный метр теплоизоляционной системы с использованием данных материалов приходится килограмм фенолформальдегидной смолы. При возгорании одной квартиры в многоквартирном доме, наружные стены которого изолированы (закрытая система) при помощи жестких минераловатных или стекловатных плит, произойдет испарение и возгорание более 50 кг фенолформальдегидной смолы! Смолы, которая не только хорошо горит и очень плохо тушится, но и выделяет при горении токсичные вещества. Теперь судите сами, насколько "пожаробезопасны" некоторые теплоизоляционные материалы, декларированные в качестве таковых. Однако следует признать, что волоконные неорганические плиты и маты, связанные фенолформальдегидной смолой, действительно можно считать потенциально негорючим материалом на фоне следующего класса теплоизоляционных материалов.
Плиты из спекаемого и экструдированного пенополистирола
Крайне неприятная и опасная особенность горения полистирола заключается в том, что оно происходит с выделением едкого густого черного дыма (предельная концентрация продуктов горения — 5 мг/м3). Этот дым раздражает слизистые оболочки и вызывает токсическое отравление.
Да, в пенополистирол добавляются антипирены. Это вещества, которые препятствуют воспламенению, но не исключают его. Однако тлеющий пенополистирол столь же опасен в плане выделения продуктов горения, как и пылающий. Тем более, что воспламенение пенополистирола неизбежно в любом случае. Единственное преимущество пенополистирола с антипиренами в том, что это произойдет не через секунды после начала пожара, а через несколько минут.
Если возвратиться к пеностеклу и его абсолютной огнестойкости, то объектами с повышенными требованиями к пожаробезопасности были и остаются атомные электростанции. Единственным теплоизоляционным материалом, разрешенным в СССР для утепления кровель и стен АЭС, было пеностекло. В то же время на других промышленных объектах (где нормы были "помягче") использовались и иные типы материалов. В начале 1990-х годов в России из-за пожара кровли была полностью уничтожена линия сборки автомобилей "КамАЗ". После этого на предприятии провели ремонт и восстановление сооружений с безальтернативным использованием в качестве теплоизоляционного материала только пеностекла. Слишком уж свежи были воспоминания о несопоставимо огромных материальных потерях в результате пожара, связанного с экономией на качественном утеплителе. Помимо АЭС, особое внимание в СССР уделяли пожарной безопасности гостиниц (после катастрофических пожаров 1970-80-х годов). И несмотря на существовавший дефицит пеностекла тогдашние гостиницы высокого класса большой этажности утепляли с использованием преимущественно этого материала. Примеры — гостиницы "Россия" и "Националь" в Москве, гостиница "Юбилейная" в Минске.
Продолжение следует
Евгений СОСУНОВ, начальник бюро разработки и внедрения комплекса маркетинга ОАО "Гомельстекло"
Долговечность и стабильность свойств во времени
Начать стоит с наиболее выраженного преимущества пеностекла перед прочими теплоизоляционными материалами. Это долговременный срок эксплуатации, при котором пеностекло абсолютно не изменяет своих физических свойств. Именно благодаря им пеностекло и является надежным теплоизолятором.
Гарантированный срок эксплуатации пеностекла, произведенного на Гомельском стекольном заводе, — более 100 лет. Это подтверждается опытными вскрытиями объектов, теплоизолированных с использованием блоков из пеностекла в середине 1950-х годов, благо таких объектов в Беларуси более чем достаточно. Ведь начиная с 1954 года в Гомеле после кропотливых научных исследований и экспериментов, проведенных под патронажем Академии наук СССР, удалось создать промышленный процесс производства пеностекла. На тот момент подобной технологией обладали лишь США. Да и сегодня из-за присущих производству пеностекла технологических нюансов и тонкостей, а также применяемых ноу-хау промышленное производство этого материала способны осуществлять лишь те же США (в том числе в европейском филиале), Япония, Китай и Беларусь (ОАО "Гомельстекло"). В то же время в России технология производства пеностекла за время кризиса 1990-х годов была утрачена и, несмотря на существование более чем полутора десятков инвестиционных проектов, так до сих пор и не восстановлена. За последние 20 лет технологию производства утратили также в Чехии и Польше.
Как упомянуто выше, вскрытие объектов, теплоизолированных пеностеклом более полувека назад, не выявило никаких (!) изменений в структуре данного материала. Ведь он представляет собой на все 100% не что иное, как обычное вспененное стекло. Именно это и делает его особо устойчивым к химически и биологически активным средам, а также к термическому воздействию. Более того, в природе существует натуральный материал, весьма сходный по своей структуре с пеностеклом. Это вулканическая пемза, довольно широко применяемая в строительстве на протяжении последних трех тысячелетий, особенно в северной части Средиземноморья (и сегодня блоки из пемзы добываются в карьерах на Липарских островах в Тирренском море). Даже сейчас существуют сооружения, построенные более 1000 лет назад с применением блоков из пемзы. Причем они пребывают в достаточно хорошем состоянии благодаря как качеству материала, так и легковесности и прочности конструкции (пемза, как и пеностекло, отличается высокой прочностью при низкой плотности материала). Это вовсе не означает, что пеностекло востребовано только в случае теплоизоляции долговечных сооружений. Дело в том, что материал со стабильными характеристиками гарантирует устойчивость свойств самого сооружения во времени. В то же время, если в строительстве используется материал со свойствами, изменяющимися от положительного максимума до нуля за короткий интервал времени — от нескольких лет до нескольких десятилетий, то и свойства всей конструкции будут, соответственно, изменяться пропорционально, и зачастую этот процесс является необратимым. То есть, другими словами, низкокачественная теплоизоляция с динамично ухудшающимися характеристиками может привести к порче основной несущей конструкции здания (деформации, растрескиванию, отсыреванию и т.п.). Применив впоследствии более дорогой теплоизоляционный материал, восстановить свойства всей конструкции, естественно, не удастся.
Теперь давайте рассмотрим иные теплоизоляционные материалы, представленные на рынке строительных материалов. Оценим долговечность и стабильность их физических характеристик во времени. Существует две группы материалов, представляющих собой конкурирующие с пеностеклом сегменты предложения на рынке строительных материалов. Первая группа — волоконные неорганические (минеральные или стеклянные) плиты и маты. Вторая группа — ячеистые газонаполненные полимерные материалы.
Волокнистые неорганические плиты и маты
Представляют собой сверхтонкие волокна из горных пород (каменная вата) или обычного стекла (стекловата), удерживающие форму плиты или мата за счет связующего вещества — как правило, фенолформальдегидных смол. Срок эксплуатации этих изделий в зависимости от качества исчисляется 20-50 годами, в течение которых материал деградирует до полной утери каких бы то ни было теплозащитных свойств. Процесс разрушения минеральных волокнистых материалов упрощенно выглядит следующим образом. Сверхтонкие волокна (около 0,05 мкм для каменной ваты и 20 мкм для стекловаты), связанные органическим материалом (фенолформальдегидной смолой) и обработанные гидрофобным составом, подвергаются активному воздействию влаги. Данный тезис распространяется как на воду, так и на другие типы жидкостей: кислоты, щелочи, органические соединения, содержащиеся в парах воздуха. Благодаря высокой воздухо- и паропроницаемости волокнистых материалов химическое воздействие внешней среды распространяется на всю структуру (волокна) подобных материалов. В результате происходит разрушение как связующего и защитного слоя, так и самих волокон. Волокна становятся короче и менее связаны друг с другом. Теплофизические и прочностные характеристики мата или плиты в целом начинают заметно ухудшаться. Разрушение волокон происходит и из-за процессов температурных перепадов, так как сверхтонкие волокна начинают крошиться по причине термического изменения их размеров и процессов кристаллизации внутри них. Таким образом, с течением времени волокна становятся все короче и все менее связаны друг с другом, что сопровождается линейно зависимым ухудшением всех положительных свойств теплоизоляционного материала. Однажды наступает такой момент, когда минеральный волокнистый материал приближается в своем состоянии к весьма небезопасной трухе из коротких (и весьма небезопасных в отношении здоровья) иголок из базальта или стекла. Эти иголки под действием силы притяжения оседают в кучи мусора, который априори служить теплозащитой не может.
Газонаполненные ячеистые полимерные материалы
Технология производства подобных материалов представляет собой вспенивание (вспучивание) полимера. Наиболее распространенными и представленными на рынке строительных материалов являются плиты, изготовленные на основе такого полимера, как полистирол. Теоретически для данного теплоизоляционного материала расчетный срок использования обозначен в 10-20 лет, однако некоторые факторы его эксплуатации заставляют усомниться в подобных утверждениях. Ведь, как правило, озвучивается лишь срок использования теплоизоляционного материала на основе полистирола, но не обозначены условия, при которых данный материал способен не только "пережить" эксплуатацию на протяжении столь длительного интервала времени, но и сохранить на приемлемом уровне свои теплозащитные свойства. Вкратце перечислим те факторы, которые не только приводят к быстрой утере свойств теплоизоляционных материалов из пенополистирола, но и способны привести к полной деструкции данного материала задолго до окончания не такого уж длительного срока его эксплуатации.
Низкий коэффициент теплопроводности плит из полистирола обусловлен прежде всего тем, что изначально ячейки пенополистирола заполнены коктейлем из газов, выделяющихся из порофора при вспенивании. Их теплопроводность в несколько раз ниже, чем у воздуха. Основой данной газовой смеси служат разные типы фреонов. Достаточно быстро эти газы просачиваются и улетучиваются из ячеек пенополистирола и замещаются воздухом. Этот факт может привести к увеличению теплопроводности пенополистирола на четверть и соответственному уменьшению термического сопротивления всей изолирующей конструкции. Далее. Как из-за технологических особенностей производства пенополистирола, так и по причине высокого значения водопоглощения данного материала в нем присутствует до 6% воды. При замораживании в холодный период года (а вода при замерзании расширяется) происходит деструкция как стенок ячеек пенополистирола, так и межъячеечных связей. Пенополистирол (как и любой материал на основе органического полимера) подвержен термической деформации и распаду от определенного граничного температурного значения. Конкретно для пенополистирола оно составляет около 85°С. В то же время температура поверхности штукатурной системы летом из-за солнечного излучения может достигать (в зависимости от цвета поверхности стены) 125°С. Следовательно, по причине только этого фактора термоизоляционный слой из пенополистирола на южной стороне здания может быть утерян всего лишь за один летний сезон, если лето будет достаточно жарким и богатым на солнечные дни. Солнечные дни могут послужить причиной разрушения теплоизоляции из пенополистирола не только вследствие нагрева материала. Пенополистирол активно разрушается и ультрафиолетовым излучением. Подвергаясь его воздействию всего лишь в течение трех летних месяцев, он способен полностью разрушиться в пыль. Этот немаловажный фактор усиливается, если учесть кустарное применение этого теплоизоляционного материала частными лицами, которые и не подозревают о данной особенности пенополистирола. Вообще частные лица, соблазненные дешевым и эффективным решением вопроса теплоизоляции собственных домов с использованием пенополистирола, зачастую испытывают горькое разочарование в первый же зимний сезон из-за деструкции теплоизоляционного слоя.
Еще об одной важной негативной особенности пенополистирола. Именно пенополистирол, являющийся полимерным материалом, весьма чувствителен (пожалуй, более, чем остальные полимеры) к воздействию жидких органических соединений (от ацетона и уайт-спирита до бензина и керосина), а также паров этих жидкостей. Полное растворение пенополистирола в углеводородных жидкостях наступает в течение одной минуты. А в парах углеводородных жидкостей полное разрушение пенополистирола происходит за несколько дней. Следовательно, такие ремонтно-отделочные работы, как окраска, приклейка обоев, нанесение грунтовки или штукатурки, крепление отделочных деталей, зачистка, производимые с использованием веществ, основу которых составляют углеводородные жидкости, приводит к разрушению пенополистирола независимо от того, где производятся работы: снаружи или внутри помещения. Коэффициент смачивания у жидкостей, состоящих из органических соединений, на порядок выше, чем у воды, и благодаря капиллярным явлениям они легко находят себе путь сквозь стену к наружному слою утеплителя из пенополистирола.
Очевидно, что ни один из активных в отношении пенополистирола факторов не имеет никакого значения в отношении такого материала, как пеностекло. Как еще одно доказательство устойчивости пеностекла к воздействию времени (температурные перепады, химическое действие воздуха и содержащихся в нем паров) приведем такой факт. Одна из технологий по сбору разлившейся по поверхности воды нефти предусматривает использование сферических кусков пеностекла, которые высыпаются в районе разлива нефти. Нефть прилипает к пеностеклу за счет чрезвычайно развитой поверхности данного материала. Затем куски пеностекла собирают и обжигают в печи (температура несколько сотен градусов) до испарения и выгорания собранной нефти. После этого куски пеностекла используют повторно по всей процедуре цикла подобного сбора нефти. Количество циклов, которое может выдержать пеностекло, активно использующееся при таком методе ликвидации разлива нефти, составляет более тысячи! Все это ярко характеризует устойчивость пеностекла как к температурным перепадам, так и к воздействию воды, воздуха и других активных химических компонентов, содержащихся в воздухе, и в совокупности отлично отображает эксплуатационные факторы воздействия, оказывающие влияние на теплоизоляционный материал в течение времени.
Огнестойкость, горючесть, выделение газов и паров при нагревании
По своей химической структуре пеностекло — не более чем вспененное силикатное стекло (аморфное тело), состоящее из расплава высших оксидов кремния, кальция, натрия, алюминия и магния. Пеностекло не содержит никаких органических соединений или химических веществ за исключением вышеперечисленных. Как известно, высшие оксиды совершенно не окисляются, не горят и не воспламеняются! Оксиды кремния, кальция, натрия, алюминия и магния распадаются на газообразную ионизированную плазму только при температуре в несколько тысяч градусов Цельсия, что достижимо лишь в лабораторных условиях.
В процессах, протекающих на земной поверхности и в атмосфере, такие температуры не встречаются (исключение — молния). Таким образом, можно утверждать, что пеностекло не горит и не воспламеняется (даже в приточном кислороде!), огнестойко (размягчение материала наступает только при температурах выше 500°С, плавление — выше 1500°С), не выделяет газов и паров при нагревании. Теперь давайте сравним в отношении огнестойкости, горючести и т.п. факторов пеностекло и другие теплоизоляционные материалы, представленные на рынке стройматериалов.
Волоконистые неорганические плиты и маты
Основу данного типа материалов составляют каменные тянутые волокна или волокна из силикатного стекла. Сюда входят известняк, базальт, доломит и некоторые другие горные породы, из которых делается каменная вата, а также стекло. Эти материалы сами по себе находятся вне всяких подозрений в отношении горючести, воспламеняемости и выделения при нагревании газа или пара. Однако при описании волоконистых минеральных теплоизоляционных материалов как-то не акцентируется (а зачастую "застенчиво" умалчивается) факт применения синтетических органических связующих. До 5% от общей массы материала составляют фенолформальдегидные смолы, которые и придают минеральной или стеклянной "кудели" форму жесткой плиты или мата. А фенолформальдегидная смола представляет собой углеводородное органическое соединение, которое само по себе в чистом виде горит и воспламеняется очень хорошо. Конечно, минераловатная или стекловатная плита с содержанием всего 5% фенолформальдегидной смолы гореть сама по себе (на открытом воздухе) не будет, так как продукты термического разложения органики не достигнут необходимой концентрации. Но если данный материал (минераловатная или стекловатная плита) помещены в герметичную систему утепления (где отсутствует дополнительный кислород и движение воздуха), органическое связующее во время пожара дестругирует и возгорается (тлеет). При доступе кислорода вследствие разрушения конструкции воспламеняются разогретые до нескольких сотен градусов Цельсия пары термического распада фенолформальдегидной смолы. И здесь нет излишней драматизации ситуации. При существующей плотности минераловатных и стекловатных жестких плит на один квадратный метр теплоизоляционной системы с использованием данных материалов приходится килограмм фенолформальдегидной смолы. При возгорании одной квартиры в многоквартирном доме, наружные стены которого изолированы (закрытая система) при помощи жестких минераловатных или стекловатных плит, произойдет испарение и возгорание более 50 кг фенолформальдегидной смолы! Смолы, которая не только хорошо горит и очень плохо тушится, но и выделяет при горении токсичные вещества. Теперь судите сами, насколько "пожаробезопасны" некоторые теплоизоляционные материалы, декларированные в качестве таковых. Однако следует признать, что волоконные неорганические плиты и маты, связанные фенолформальдегидной смолой, действительно можно считать потенциально негорючим материалом на фоне следующего класса теплоизоляционных материалов.
Плиты из спекаемого и экструдированного пенополистирола
Крайне неприятная и опасная особенность горения полистирола заключается в том, что оно происходит с выделением едкого густого черного дыма (предельная концентрация продуктов горения — 5 мг/м3). Этот дым раздражает слизистые оболочки и вызывает токсическое отравление.
Да, в пенополистирол добавляются антипирены. Это вещества, которые препятствуют воспламенению, но не исключают его. Однако тлеющий пенополистирол столь же опасен в плане выделения продуктов горения, как и пылающий. Тем более, что воспламенение пенополистирола неизбежно в любом случае. Единственное преимущество пенополистирола с антипиренами в том, что это произойдет не через секунды после начала пожара, а через несколько минут.
Если возвратиться к пеностеклу и его абсолютной огнестойкости, то объектами с повышенными требованиями к пожаробезопасности были и остаются атомные электростанции. Единственным теплоизоляционным материалом, разрешенным в СССР для утепления кровель и стен АЭС, было пеностекло. В то же время на других промышленных объектах (где нормы были "помягче") использовались и иные типы материалов. В начале 1990-х годов в России из-за пожара кровли была полностью уничтожена линия сборки автомобилей "КамАЗ". После этого на предприятии провели ремонт и восстановление сооружений с безальтернативным использованием в качестве теплоизоляционного материала только пеностекла. Слишком уж свежи были воспоминания о несопоставимо огромных материальных потерях в результате пожара, связанного с экономией на качественном утеплителе. Помимо АЭС, особое внимание в СССР уделяли пожарной безопасности гостиниц (после катастрофических пожаров 1970-80-х годов). И несмотря на существовавший дефицит пеностекла тогдашние гостиницы высокого класса большой этажности утепляли с использованием преимущественно этого материала. Примеры — гостиницы "Россия" и "Националь" в Москве, гостиница "Юбилейная" в Минске.
Продолжение следует
Евгений СОСУНОВ, начальник бюро разработки и внедрения комплекса маркетинга ОАО "Гомельстекло"
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 41 за 2004 год в рубрике изоляция
