ТЕПЛОВЛАЖНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛИМЕРНЫХ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

П.П. Пастушков

Научно-исследовательский институт строительной физики РААСН

Введение

Проводимая в настоящее время деятельность по актуализации нормативных документов в сфере теплозащиты зданий, а так же работа по подготовке нового свода правил СП «Материалы и изделия строительные теплоизоляционные в составе ограждающих конструкций. Эксплуатационные теплофизические показатели и оценка срока эффективной эксплуатации» требуют нахождения тепловлажностных характеристик современных теплоизоляционных материалов, в том числе полимерных – номенклатура которых становится все шире на строительном рынке. Описание недавних исследований по данной тематике встречаются крайне редко в научно-технической литературе, примерами могут служить работы [1, 2]. Более того, для такого полимерного теплоизоляционного материала, как пенополиизоцианурат (PIR), который активно продвигается сейчас некоторыми производителями на строительный рынок, в отечественной литературедо последнего времени не было описано никаких исследований тепловлажностных характеристик. В работе [3] впервые описаны результаты по математическому моделированию изменения во времени теплопроводности газонаполненных полимерных теплоизоляционных материалов на примере пенополиизоцианурата (PIR), вследствие замещения газа в порах материала на воздух, которые подтверждаются экспериментальными исследованиями. В рамках выполнения НИОКР Минстроя РФ по теме «Разработка методик прогнозирования эксплуатационных теплофизических показателей и оценки срока эффективной эксплуатации теплоизоляционных материалов» лабораторией строительной теплофизики НИИСФ РААСН проведен комплекс расчетных и экспериментальных исследований, одной из целей которого было нахождение и систематизация тепловлажностных характеристик современных полимерных теплоизоляционных материалов. Описанию этих результатов посвящена настоящая статья.

Экспериментальные исследования

В этом разделе приводятся результаты лабораторных исследований тепловлажностных характеристик современных полимерных теплоизоляционных материалов: формованного пенополистирола (пенопласта) – EPSсо средней плотностью 8 кг/м3 и 15,5 кг/м3, экструдированного пенополистиролаэкструдированного пенополистирола– XPSсо средней плотностью 28,5 кг/м3, пенополиизоцианурата – PIRсо средней плотностью 30 кг/м3.

Исследования паропроницаемости. Паропроницаемость является одним из важнейших механизмов влагопереноса в ограждающих конструкциях зданий. Паропроницаемость, как характеристика материала, используется в расчетах влажностного режима, как по стационарной методике из раздела 8 «Защита от переувлажнения» СП 50.13330.2012, так и в нестационарных методах ГОСТ 32494-2013.

Испытания проводились по методике ГОСТ 25898-2012. Осредненные результаты определения сопротивления паропроницанию и расчетов  коэффициента паропроницаемости основных типов полимерных теплоизоляционных материалов представлены в табл. 1. Образцы PIRнаходились в паропроницаемой облицовке из картона.Для каждого материала данные получались путем осреднения результатов испытания на 3-х образцах.

Исследования изотрем сорбции.В строительной теплофизике изотермы сорбции водяного пара строительных материалов используются при рассмотрении вопросов, связанных с влажностным состоянием материалов в конструкциях. Изотермы сорбции также успешно используется при исследовании характеристик пористой структуры материалов. Начальный участок изотермы позволяет определить площадь удельной поверхности материала, а вся изотерма сорбции – распределение мезопор (поры радиусом от 16 до приблизительно 1000 Å) по размерам. В свою очередь, характеристики пористой структуры могут быть использованы для прогнозирования эксплуатационных свойств материалов. Современная теория сорбционного увлажнения строительных материалов представлена в роботе [4].

Результаты экспериментальных исследований по методике ГОСТ 24816-2014сорбции водяного пара образцами полимерных теплоизоляционных материаловпредставлены в табл. 2, изотермы сорбции представлены на рис. 1. Для каждой марки данные получались путем осреднения результатов испытания на 3-х образцах.

Исследования теплопроводности в сухом состоянии. Теплопроводность материала в сухом состоянии используется для расчета теплопроводности в условиях эксплуатации [5]. Расчетная же теплопроводность является важнейшим показателем при теплотехнических расчетах ограждающих конструкций.

Испытания проводились по методике ГОСТ 7076 на 5-ти образцах каждого типа теплоизоляционного материала размерами 0,25х0,25 м, толщиной 50 мм для EPSи XPS, и 40 мм для PIRна измерителе теплопроводности ИТП-МГ4 «250» при средней температуре 25 оС в образце. Значения теплопроводности в сухом состоянии для PIRпринято равным значению установившейся теплопроводности, как описано в [3]. В табл. 3 представлены полученные результаты.

Заключение

Представленные в настоящей статье данные описывают тепловлажностные характеристики современных полимерных теплоизоляционных материалов. Они могут быть полезны, как самостоятельный результат – при сравнительном анализе разных типов теплоизоляционных материалов, анализе поровой структуры и т.п., а так же для расчетов влажностного режима ограждающих конструкции и при расчетах теплопроводности в условиях эксплуатации. Найденные справочные значения характеристик современных материалов будут использованы при актуализации и выпуску новых нормативных документов в сфере теплозащиты зданий и оценке срока эффективной эксплуатации.

Список использованных источников

1.     Киселев И.Я. Зависимость теплопроводности современных теплоизоляционных строительных материалов от плотности, диаметра волокон или пор, температуры // Строительные материалы. 2003. № 7. С. 17-18.

2.     Иванов Д.В., Андрианов К.А., Ярцев В.П. Исследование долговечности и теплофизических характеристик экструзионного пенополистирола в строительстве // Academia. Архитектура и строительство. 2009. № 5. С. 559-560.

3.     Гагарин В.Г., Пастушков П.П. Изменение во времени теплопроводности газонаполненных полимерных теплоизоляционных материалов // Строительные материалы. 2017. № 6. С. 28-31.

4.     Гагарин В.Г. Теория состояния и переноса влаги в строительных материалах и теплозащитные свойства ограждающих конструкций зданий. Диссертация на соискание ученой степени доктора техн. наук. Москва. 2000. 396 с.

5.     Пастушков П.П. Влияние влажностного режима ограждающих конструкций с наружными штукатурными слоями на энергоэффективность теплоизоляционных материалов. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. Москва. 2013. 169 с.