Содержание
Пенополиуретан, или ППУ, – легкий пористый материал, широко используемый в строительстве благодаря многим полезным свойствам. Существует несколько разновидностей материала, отличающихся по плотности, жесткости, теплопроводности и некоторым другим характеристикам, имеющим разные области и методы применения.
Здесь мы расскажем о разновидностях, свойствах и способах использования ППУ в строительстве. Основное назначение этого материала – теплоизоляция и звукоизоляция пенополиуретаном конструкций и помещений.
Происхождение
Впервые этот материал удалось получить в 1937 году группой немецких технологов под руководством Отто Байера в химической лаборатории фирмы G Farben, располагавшейся в г. Леверкузене. В ряде экспериментов, в которых смешивались в разных пропорциях два синтетических компонента – полиол и полиизоцианат – образовались две разновидности одного и того же материала. Они имели высокую пористость, но в зависимости от соотношения и других условий прохождения реакций становились или упругими и гибкими, но непрочными (этот вид получил название – поролон), или твердыми и прочными при давлении, но хрупкими на изгиб.
Уже с начала 40-х годов ХХ века началось промышленное производство пенополиуретана в Германии, а в начале 50-х годов и в США, где химики-технологи в исследовательских лабораториях нескольких компаний смогли самостоятельно синтезировать этот материал.
После начала широкого производства ППУ стали использовать в различных целях – от набивки игрушек и мягкой мебели до изготовления декоративной лепнины и теплоизоляции в промышленных изделиях и строительстве.
Пенополиуретан подразделяется на два основных вида: эластичный и жесткий. В строительстве используются и эластичный и жесткий ППУ, подразделяющиеся на разновидности, обозначаемые марками и отличающиеся способами и целями применения:
Из компонентов, используемых для получения ППУ, изготавливаются и некоторые другие материалы, например, пенополимочевина, которая применяется при гидроизоляции конструкций.
Таблица «Физико-механические свойства ППУ, используемого в строительстве»
[table id=139 /]
Жесткие пенополиуретаны, независимо от марки, обладают примерно одинаковыми свойствами, которые особенно полезны в строительстве:
Основные недостатки ППУ:
Существует единственный способ напыления ППУ, когда используется жидкий утеплитель в баллонах, который можно использовать самостоятельно. Пена для утепления стен в баллонах распыляется на площади примерно в 1 м² из одного баллончика, и если кто-то хочет выполнить теплоизоляцию самостоятельно, следует предварительно посчитать финансовые затраты при этом методе и сравнить с ценой, которую предлагают специализированные предприятия по утеплению с помощью специальной техники.
Пенополиуретан в СССР и России до начала 2000-х годов, использовался очень широко в разных областях – мебельной, легкой и пищевой промышленности, машиностроении, медицине и т. д., но в строительстве применялся в основном в качестве теплоизоляции трубопроводов до того времени, когда появились новые требования по энергосбережению для жилых и общественных зданий, изложенные в основном документе СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».
Технология теплоизоляции трубопроводов была разработана в 80-х годах прошлого века и заключалась в заливке жидкого ППУ, полученного на строительной площадке с помощью смешивания двух компонентов, под ранее смонтированное защитное покрытие из стальных оцинкованных листов. Для изготовления ППУ применялись специальные заливочные машины, которые обеспечивали дозирование компонентов и нагнетание готового жидкого материала в пространство между поверхностью трубопроводов и защитным покрытием.
Условия и порядок производства работ были подробно регламентированы нормативными документами ВСН 462-85 «Тепловая изоляция трубопроводов и оборудования заливочным пенополиуретаном», Минмонтажспецстрой СССР, Москва, 1985 г., СНиП 2.04.14-88 «Теплоизоляция оборудования и трубопроводов».
Помимо изоляции, методом заливки использовался и используется сейчас также способ теплоизоляции трубопроводов скорлупами из ППУ, изготовленных на заводе в виде полых цилиндров, разрезанных пополам и соединяемых между собой пазогребневыми замками.
С изменением нормативных требований по энергосбережению и теплоизоляции помещений в зданиях теплоизоляция с помощью современных эффективных утеплителей стала особенно востребованной. Так как ППУ обладает множеством положительных свойств, из которых имеют самые важные – минимальная теплопроводность по сравнению с другими теплоизоляционными материалами, экологичность, малая пожароопасность, возможность приготовления непосредственно на строительной площадке, материал получил широкую область применения при теплоизоляции ограждающих конструкций.
Далее рассмотрим утепление различных видов строений, сооруженных из разных материалов, несколькими способами с помощью ППУ:
Деревянный каркасный дом имеет несущую основу из вертикальных стоек стен, горизонтальных обвязочных балок, связей, балок перекрытия, элементов стропильной крыши, образующих объемную устойчивую конструкцию. Стойки стен обшиваются изнутри и снаружи плитами ОСП, доской, фанерой и другими листовыми материалами, затем подвергаются отделке в соответствии с решениями, принятыми в проекте. Пространство между стойками и обшивкой заполняется утеплителями, и напыление ППУ, при котором пена для утепления приготавливается непосредственно на стройплощадке, – один из самых эффективных способов теплоизоляции каркасных стен.
Требуемая толщина утеплителя рассчитывается при разработке проекта, при этом учитываются климатические условия региона, в котором осуществляется строительство, и условия нормативных документов СНиП 23-01-99* «Строительная климатология» и СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».
Рассмотрим детально, как осуществляется утепление пеной ППУ стен каркасного дома изнутри. При выполнении этих работ стены уже могут быть отделаны или облицованы снаружи по проекту или не отделаны, главное, чтобы была выполнена первичная наружная обшивка плитами ОСП, фанерой, доской или другими материалами, создающими поверхность, которую необходимо утеплить.
При выполнении работ можно пользоваться техническим документом ТСН 12-305-95 СО «Теплоизоляция наружных стен жилых и общественных зданий пенополиуретаном», где подробно описана методика утепления пенополиуретаном методом напыления.
Производство работ по утеплению выполняется поэтапно и включает:
Поверхность наружных стен каркасного здания необходимо очистить от пыли, отслаивающихся частиц древесины, которые могут препятствовать нормальной адгезии ППУ, мусора, масляных и жирных пятен, других загрязнений, затем просушить с помощью сжатого воздуха. Перед нанесением теплоизоляционного слоя поверхность должна быть чистой и сухой, удовлетворять требованиям СНиП 3.04.01-87 «Изоляционные и отделочные покрытия», влажность деревянных поверхностей листовой обшивки и элементов каркаса не должна превышать 12%.
Для нанесения рабочей смеси ППУ используются специальные установки – пеногенераторы, в которых смешиваются два компонента, создающих пенообразующую смесь, подаваемую потом под давлением сжатого воздуха с помощью пистолета-распылителя на теплоизолируемую поверхность. Установка включает такие механизмы и устройства, как две емкости с мешалками, элементы для подогрева компонентов, насосы, манометры для контроля за давлением, компрессор для подачи сжатого воздуха, пистолет-распылитель со шлангами. Подготовка оборудования заключается в промывке всей системы растворителем и продувке сжатым воздухом.
Перед началом работ установка должна быть надежно заземлена, шланги растянуты и уложены так, чтобы не было перегибов.
Пенообразующая смесь получается при смешивании двух компонентов «А» и «Б» в рабочей емкости пеногенератора. Компоненты поставляются в бочках в жидком состоянии, готовом к применению. Так как температура компонентов при смешивании не должна быть меньше 20 °С, то перед применением их следует выдержать около суток в обогреваемом помещении.
Компонент «А» тщательно перемешивают с помощью перекатывания бочек для получения однородной консистенции. Если в компоненте «Б» обнаруживается кристаллический осадок, то его нагревают до температуры около +65 °С в емкости посредством тепловой пушки или калорифера до полного расплавления осадка, а затем остужают до рабочей температуры.
Технологическая проба выполняется с целью оценки качества получаемой рабочей смеси. Для этого напыляют пенообразующую смесь на основание из материала, аналогичного тому, который был использован при обшивке каркаса наружных стен. После вспенивания пробы и 10-15- минутной выдержки полученную массу разрезают и осматривают. Полученный материал должен быть однообразного состава с мелкоячеистой структурой без воздушных пузырей, раковин и других видимых дефектов.
Напыление рабочей смеси
Производство работ по напылению рабочей смеси должно выполняться при температуре воздуха в диапазоне от + 10 до +40 °С. Одно из условий качественного напыления с хорошей адгезией напыляемой смеси – достаточно сухая поверхность. Для обеспечения этого условия перед началом работ нужно определить точку росы поверхности стены, т. е. температуру, при которой водяные пары из воздуха конденсируются. Температура утепляемой поверхности должна превышать точку росы не меньше чем на 3 °С. Если это требование не соблюдается, следует дополнительно прогреть защищаемые поверхности тепловой пушкой или другими способами.
Напыление пенообразующей смеси выполняется пистолетом-распылителем оператором, который должен держать инструмент на расстоянии 60-100 см перпендикулярно поверхности и совершать им равномерные манипуляции без резких движений и задержек на одном месте.
Теплоизоляция из напыляемого ППУ наносится за несколько проходок в зависимости от расчетной толщины изолирующего слоя. Вспенивание рабочей смеси до требуемой толщины происходит в течение 10 секунд, а отвердевание – за несколько минут. Толщина одного слоя составляет 10-15 мм. Последующие слои наносятся после вспенивания предыдущих слоев с промежутком от нескольких минут до получаса по времени.
Через 2 часа после полного нанесения теплоизолирующего слоя ППУ на все поверхности стен производится визуальный осмотр и инструментальная проверка толщины нанесенного слоя. При выявлении дефектных участков – наличии расслоения или трещин, недостаточной толщины – эти места вырезают и восстанавливают повторным напылением.
Контроль качества теплоизоляционных работ по напылению ППУ включает входной контроль материалов, используемых при изготовлении пенообразующей рабочей смеси, визуальный осмотр для выявления дефектных мест и инструментальный контроль толщины нанесенного слоя и адгезии материала к поверхности.
При входном контроле следует проверить наличие сопроводительных документов на поставленные компоненты «А» и «Б» – паспорта и сертификаты, соответствие установленным гарантийным срокам хранения. Компоненты должны быть поставлены в маркированных емкостях.
При визуальном осмотре нанесенного теплоизоляционного слоя выявляют места с явными дефектами или недостаточной толщиной, которые подлежат очистке до основания и повторному покрытию.
Инструментальный контроль производится посредством приборов – измерение толщины нанесенного слоя с помощью градуированного щупа с точностью деления 1 мм, прочность сцепления с поверхностью адгезиметром с ценой деления 0,1 МПа. Количество измерений толщины следует выполнить не меньше 5 на каждые 70-100 м² покрытой поверхности.
Порядок и последовательность операций при утеплении каркасного дома снаружи почти не отличается от метода утепления напылением ППУ изнутри. При устройстве утепления снаружи следует только соблюдать следующие требования, касающиеся условий производства работ:
Готовый пенополиуретан отличается экологичностью при эксплуатации, но компоненты для его получения токсичны, поэтому при производстве работ следует соблюдать меры по технике безопасности.
Операторы, производящие напыление ППУ, должны работать в защитных костюмах с капюшонами, защитных масках с респираторами, резиновых перчатках и сапогах, предотвращающих попадание полиуретановой взвеси на кожу, глаза и органы дыхания. Не допускаются работы в присутствии в помещении или вблизи установки лиц без средств защиты. Не допускается также производство работ вблизи источников открытого огня.
Компоненты для получения рабочей смеси ППУ должны храниться в закрытой таре в помещениях, оборудованных вентиляцией.
Для того чтобы лучше понять, какие способы утепления существуют для массивных наружных стен из кирпича, камня или бетона, рассмотрим понятие утепления стен изнутри и снаружи. При этом ключевое значение имеет расположение точки росы – температуры или границы, на которой происходит выделение конденсата водяных паров из воздуха.
Из приведенной схемы утепления стен изнутри и снаружи видно, что точка росы в первом случае располагается ближе к внутренней поверхности стены, а во втором случае – ближе к наружной поверхности. Практически это означает, что при утеплении изнутри на поверхности стен внутри будет появляться конденсат, который непременно создаст со временем благоприятную среду для размножения плесени и грибка, неблагоприятно воздействующих на микроклимат внутри жилых и общественных помещений.
В связи с этим нормативными документами рекомендуется применять утепление стен снаружи, а внутреннее утепление использовать только в крайнем случае, когда другое решение выполнить невозможно или затруднительно, например, в квартире многоэтажного дома.
Если все-таки придется устраивать утепление стен изнутри, то необходимо выполнить следующие мероприятия, уменьшающие опасность образования конденсата внутри помещений:
Порядок производства работ по утеплению наружных стен здания из кирпича или легкобетонных блоков способом напыления ППУ аналогичен способу утепления наружных стен каркасного дома, описанному выше. Методы подготовки поверхностей стен, компонентов и оборудования, нанесения напыляемого слоя, погодных условий производства работ, контроля качества готовой теплоизоляции также аналогичны.
Необходимо только отметить, что после устройства утепления стены отделываются разными материалами – это может быть штукатурка по сетке, облицовка кирпичной кладкой, виниловым или деревянным сайдингом, фасадными панелями из композитных составов.
Технология подготовки поверхностей, оборудования и компонентов, выполнения технологической пробы и напыления рабочего состава аналогична порядку работ при утеплении каркасного дома снаружи, описанным ранее.
Утепление многоэтажного панельного дома можно выполнять, пользуясь указаниями нормативного документа ТСН 12-305-95-СО «Теплоизоляция наружных стен жилых и общественных зданий пенополиуретаном», где технология работ подробно разработана. При утеплении многоэтажного панельного дома работы следует выполнять захватками с использованием лесов, подмостей, подвесных люлек, подъемников и другого оборудования.
Большое значение имеет защита нанесенного слоя от воздействия солнечного ультрафиолетового излучения, для чего необходимо сразу после нанесения слоя ППУ закрывать его стойкой к излучению пленкой, а затем незамедлительно производить облицовку материалами, принятыми по проекту.
Блок-комнаты представляют собой объемные элементы из железобетона, изготовленные на заводе и имеющие пол, стены, перекрытие, проемы для установки оконных и дверных блоков. Габариты блок-комнаты устанавливаются проектом и равны размерам одной комнаты в жилом доме или отдельного помещения в здании общественном. Готовые блок комнаты поставляются на стройплощадку, где из них собирают жилые дома и здания другого назначения.
После монтажа производят устройство инженерных коммуникаций и внутреннюю и наружную отделку. Наружные стены дома из блок-комнат отделывают, облицовывают различными материалами, оставляя пространство между наружной поверхностью стены блок-комнаты и облицовки, которое заполняется утеплителем. Одним из самых эффективных методов утепления стен является заливка жидкого пенополиуретана или инъектирование ППУ.
Существует методы теплоизоляции с помощью заливки другими материалами, например, утепление пеноизолом. Пеноизол – это органический ячеистый карбомидный пенопласт, совершенно отличный от пенополиуретана материал, обладающий намного худшими эксплуатационными качествами, и не следует их путать.
Рассмотрим порядок утепления стен дома из блок-комнат с облицовкой кирпичом. Существует два способа утепления зазора между облицовкой и наружной поверхностью блок-комнат – заливка и инъектирование.
Технология производства работ тем и другим способом включает те же этапы, что и при устройстве утепления способом напыления, подробно описанным ранее: подготовку поверхности или пространства для заливки, подготовку оборудования и компонентов, технологическую пробу, заливку или инъектирование, контроль качества выполненных работ.
Подготовка пространства для заливки или инъектирования заключается в недопущении попадания мусора в полость между поверхностью стены блок-комнаты и облицовкой, периодическом очищении этого пространства при кладочных работах.
Технологическая проба осуществляется путем заливки небольшого количества рабочей смеси в любую емкость, например, картонную коробку. После полимеризации состава и его твердения пробу извлекают и разрезают для оценки качества.
Заливка производится жидким рабочим составом ППУ, полученным в установке при смешивании двух компонентов, подаваемым по шлангам и дозируемым с помощью наконечника-дозатора. Заливка производится поэтапно, после того как кладка облицовки будет поднята примерно на 1,5 метра. Далее кладку поднимают еще на 1,5 метра и снова производят заливку.
Инъектирование осуществляется при полностью выложенной облицовке. Для этого в швах облицовочной кладки высверливают отверстия диаметром 10-16 мм с шагом 60 см по высоте и ширине стены. Затем рабочей смесью через отверстия с помощью пистолета-инъектора с обратным клапаном последовательно заполняют весь воздушный зазор между облицовкой и поверхностью стены, начиная снизу. После извлечения инъектора из отверстий некоторое количество расширяющегося материала будет выступать наружу. Выступившую пену после полимеризации срезают, а отверстия заделывают цементным раствором.
Способ заливки является более эффективным по сравнению с инъектированием, так как можно визуально контролировать заполнение утеплителем изолируемого пространства без пустот и пропусков.
Ширина пространства и, соответственно, толщина теплоизоляционного слоя подбирается по расчету при разработке проекта с учетом климатических условий и характеристик материалов наружных стен.
Контроль качества работ по заливке и инъектированию заключается во входном контроле исходных компонентов, рассмотрении технологической пробы, визуальном контроле заполнения утепляемого пространства.
Качество работ по инъектированию можно оценить с помощью тепловизора после сдачи дома в эксплуатацию и запуска системы отопления. Компания, производящая подобные работы, обязана давать гарантию, по которой должна устранить выявленные недостатки с помощью дополнительного инъектирования в течение гарантийного срока.
По мнению экспертного сообщества портала Glaver.ru, пенополиуретан является одним из самых эффективных материалов, используемых для утепления и звукоизоляции. Однако существует некоторая путаница в терминах, которые часто неточно употребляются, поэтому хотелось бы внести ясность в этот вопрос.
Уточняем, что термин «жидкий пенопласт» можно отнести и к пенополиуретану, так как ППУ в принципе относится к группе пенопластов, то есть пенистых пластмасс. Однако пенопластом также называют пенополистирол, совершенно другой материал, получаемый из других полимерных компонентов и применяемый для утепления в виде готовых плит заводского изготовления.
Термин «утепление пеноизолом» относится тоже к совершенно другому материалу – карбамидно-формальдегидному пенопласту, технология использования которого схожа с технологией применения ППУ способом заливки или инъектирования.