Изолационни материали
Невъзможно е да си представим съвременното строителство без използването на различни видове изолационни материали. Строителните изолационни материали защитават сградите и другите конструкции от негативното влияние на външната среда. С тяхната употреба строителните конструкции придобиват необходимите свойства с цел подобряване на експлоатационните им качества. В статията ще разкажем за топлоизолационните, хидроизолационните, пароизолационните и звукоизолационните материали.
Текст: списание Строители
Всеки етап от строителството има свои собствени характеристики и се нуждае от надеждна защита, за която се използва изолация. Днес на пазара има широк спектър от изолационни материали за нуждите на строителството и промишлеността. Производителите на изолационни материали се стремят да предложат на потребителя възможно най-широка гама от приложения на своите продукти, но на практика всеки производител и всеки тип изолационни материали има своите предимства и недостатъци, които се проявяват в конкретни строителни и промишлени обекти. Това важи, както за спецификата на свойствата на изолационните материали в конструкциите, така и за крайната цена на проектното решение. С натрупаната широка теоретична база и практически доказани технологии се създава възможност за ефективни решения на проблеми в областта на топлоизолацията, хидроизолацията, пароизолацията и звукоизолацията на сградите.
Топлоизолационни материали
Топлоизолационните строителни материали се използват за топлоизолация на строителни конструкции на жилищни и промишлени сгради. Тези материали имат ниска топлопроводност и могат да намалят топлинните загуби. Характеризират се с коефициент на топлопроводност не повече от 0,2 W/(m.К), висока пористост-70-98%, малка обемна маса и якост на натиск-0,05-2,5МРа. Основните видове топлоизолационни материали според формата и външния вид са следните. Твърди-плочи, блокове, тухли, сегменти и т.н. Насипни - гранулирани, прахообразни. Влакнести. Според вида на основната суровина те се разделят на органични, неорганичи и смесени. Естествените органични топлоизолационни материали се получават след преработката на отпадъчна дървесина и дървесина за по-нататъшно обработване - дървесновлакнести плоскости, и плоскости с дървесни частици, на торф - торфени плоскости, на селскостопански отпадъци-камъшит-тръстикови пресовани полоскости, сламит - плоскости от пресована слама. Тези материали обикновено се характеризират с ниска водна и биоустойчивост и могат да бъдат обект на разлагане, поради което се използват по-рядко в строителството.
По голямо приложение в строителството имат синтетичните газонапълнени пластмаси - пенопласти, поропласти, сотопластмаси - клеткообразни плоскости, полиуретан и др. Тези материали имат ниска огнеустойчивост, прилагат се при температура не по-висока от 150°С. Полистиролът, или експандираният полистирол ЕPS, представлява зърна на полистирол, които, смесени със съответните експандиращи вещества, най-често пентан, се превръщат в лесно формовъчна пяна. При експандирането се получава дребнозърнеста микропореста решетка от малки видими сфери пенополистирол, с различна плътност и добра свързаност. Плътността варира в границите 10-30kg/m3, а механичната якост е 100-400КРа. Коефициентът на топлопроводност при EPS се изменя в диапазона 0,035-0,045W/(m.К). Стойността му зависи именно от структурата на микропорите и плътността на материала. Количеството на въздуха, затворен в клетките на пенополистирола, е обикновено над 90% от обема на материала. EPS е хидрофобен материал. Като органичен полимер EPS е сравнително леснозапалим и има свойството да се самогаси. Необходима му е минимална огнезащита - покритие от гипсокартон или друг материал. Що се отнася до химическите свойства на EPS, той има добра устойчивост срещу влиянието на водни разтвори на соли и алкалоиди. Несъвместим с повечето органични разтворители. Важно свойство на EPS е, че той подлежи на рециклиране. В експлоатационни условия не отделя вредни вещества, което го прави екологично безопасен.
Екструдираният пенополистирол - XPS, има цялостна, твърда микроструктура. Клетките са затворени, непроницаеми и запълнени с въздух. Нито вода, нито въздух могат да проникват от клетка в клетка. Плътността и якостта на XPS, са съответно-25-40kg/m3 и 200-500КРа. Коефициентът на топлопроводност се движи в границите 0,034-0,038W/(m.К). Дори в условия на екстремна влажност, той не променя своите характеристики. Плочите XPS са плътни и притежават многократно по-голяма механична якост на натиск в сравнение с плочите от ЕPS и каменна вата. XPS е трудно горим материал-клас на горимост B1 според БДС- EN 13501-1. Има много добра адхезия-особено при грапава повърхност към лепила, използвани за лепенето му и разтворите за шпакловане. XPS, подобно на ЕPS, притежава значителна химическа устойчивост. Не реагира с разтвори на повечето неорганични киселини, основи и соли, включително и със строителните минерални разтвори. Несъвместим е с ароматни алкохоли и полиестерни смоли.
Експандираният твърд полиуретан - PUR, има най-голямо прилижение в строителството, като топлоизолационен материал с клетъчна структура. Номиналният му коефициент на топлопроводност е 0,0028W/(m.K). Върху топлоизолационните характеристики на твърдата полиуретанова пяна оказва влияние хомогенността на структурата, плътността, температурата на въздуха и влажността. Полиуретанът притежава добра устойчивост на пресоване и стабилност на размерите, може да се реже и като цяло се обработва лесно. Основните му недостатъци като строителен материал, са стареенето-частична дифузия на въздух във вътрешността на материала и неравната повърхност на покритието. Полагането на полиуретана става обикновено чрез впръскване или отливане, безшевно. Монтажната полиуретанова пяна е течен аерозолен изолационен материал. Тя изпълва цялото й предоставено пространство и е самовтвърдяваща се. Предпочитана е за уплътняване на фуги между материали със сравнително голям коефициент на топлинно разширение, поради добрите си еластични свойства.
Неорганичните топлоизолационни материали са плоскости от минерална вата, лек и клетъчен бетон - газо- и пенобетон, пеностъкло, стъклени влакна и др. Характеризират се с висока огнеустойчивост. Най-често срещаните и доста добри топлоизолатори са неорганичните влакнести материали, тъй като те съдържат много въздух, който има много ниска топлопроводност. Има три вида влакнести изолационни материали, състоящи се от неорганични влакна-шлакова вата, стъклена вата и т. нар. "базалтова вата", която се състои от основни скали. Всички тези видове са обединени под общоприетото наименование "минерална вата". В категорията на базалтовата вата също се включва каменна вата, която може да се използва в различни строителни конструкции, благодарение на разнообразието от уникални свойства, които притежава. Каменната вата се състои от изключително тънки - 0,04 микрометъра, случайно преплетени влакна, които добре задържат въздух. Това осигурява ниска плътност на материала и ниска топлопроводност от 0,032 до 0,038 W/(m.K) в сухо състояние при средна температура 10°C. Благодарение на състава и формата на влакната си каменната вата не оказва вредно въздействие върху хората. По своята биологична природа каменната вата е устойчив материал - патогенни микроорганизми не се развиват на повърхността є, а самата каменна вата има много ниска емисия на прахови частици и химически вещества.
От голямо значение са хидрофобните или водоотблъскващи свойства на топлоизолационните материали, защото, когато те са мокри, ефективността им пада рязко. Влажността повишава топлопроводността на материала. Причината е, че топлопроводността на водата е 25 пъти по-висока от топлопроводността на въздуха. В реални условия е почти невъзможно да се осигури на конструкционния елемент абсолютно сухо състояние, което потвърждава голямото значение на хидрофобните свойства на топлоизолацията. Неорганичните материали, използвани като монтажни, се произвеждат на базата на азбест-азбестов картон, хартия, кече, смеси на азбеста с минерални свързващи вещества, азбесто-трепелни, азбесто-варо-силициево диоксидни, азбесто-циментови продукти, а също и на основата на водонабъбнали минерали-вермикулит, перлит.
Смесените топлоизолационни материали-фибролит, арболит-дървобетони и други, се получават от смес на минерално свързващо вещество и органичен пълнител-талаш, дървени стърготини. Те имат по-висока огнеустойчивост в сравнение с органичните материали. Втвърдените фибролитни плочи се изсушават до съдържание на влага не повече от 20%. Коефициентът им на топлопроводност е 0,08-0,1 W/(m.K). Арболита/Liant papier, е лек бетон на базата на циментово свързващо вещество, органични пълнители-до 80-90% от обема и химически добавки. Плътността на материала е 400 до 500kg/m3, а коефициентът на топлопроводност е 0,07-0,17W/(m.K). Не поддържа горенето, и е удобен за обработка. Недостатъците, са намалена влагоустойчивост. Външната повърхност на арболитните конструкции, които са в контакт с атмосферната влага трябва да има защитен завършващ слой.
Хидроизолационни материали
Хидроизолацията се използва в строителството, за да предпази сградите от въздействието на вода, кондензат, агресивни химически течности-киселини, основи и др. Съществува доста обширна класификация на хидроизолационните материали. Според предназначението си те се разделят на антифилтрационни, антикорозионни и уплътняващи. Антикорозионната хидроизолация се използва за защита на строителните материали и конструкции от вредното въздействие на водата или други химически агресивни течности-минерализирани подземни води, морска вода, промишлени отпадни води. За защита от агресивни корозионни ефекти на атмосферата-надземни метални конструкции, в хидротехнически съоръжения-в зоната с променливо водно ниво, а също и от електрокорозия, причинена от блуждаещи токове-стълбове за електропроводи.
Антифилтрационната хидроизолация е необходима за защита на строителните конструкции, сградите и съоръженията от проникване на вода. По принцип това са подземни или подводни съоръжения-мазета на сгради, басейни, септични ями, транспортни тунели, шахти, капкови кладенци, задържащи хидротехнически съоръжения-язовирни стени, екрани, настилки, диафрагми, както и за защита от изтичане на промишлени отпадни води-канали, тунели и други водопроводи. Уплътняващата хидроизолация се прилага за херметизиране на температурни и разширителни фуги, свързване, прокарване на тръбопроводи и т.н. Тази категория включва широка гама от продукти на строителната химия, силиконови и полиуретанови уплътнители, монтажна пяна, хидроизолационни китове.
Според вида на материала хидроизолациите са асфалтови, минерални, полимерни и метални. Асфалтовите хидроизолации, са асфалтови мазилки, разтвори, бетони, битумни лакове и емайллакове, емулсии, китове, студен и горещ асфалт и др. Минералните хидроизолации, са циментови и силикатни бои, хидрофобни пълнежи, хидробетонови блокове. Полимерните хидроизолации са епоксидни поливинилови бои, лакове, полимерни разтвори и смоли, полиетиленови покрития и др. Металните хидроизолации, са листовете от месинг, мед, олово, обикновена и неръждаема стомана, алуминиево и медно фолио и др.
Според вида на материала и методите на изпълнение в строителството, съвременните хидроизолационни материали се разделят на следните три основни вида. Мембранни хидроизолационни материали-рулонна изолация. Обмазвани хидроизолационни материали - китове, полимерни битуми, хидроизолационни конструкционни материали и покрития на циментова основа др. Проникващи хидроизолационни материали и покрития, на базата на минерални суровини.
Рулонната хидроизолация е тънко битумно, полимерно или композитно покритие от ролков тип. Могат също да се използват и еластични листови материали. Традиционният и най-достъпен материал е битумния рубероид. Рубероида и материалите на основата на водна замазка са много популярни при хидроизолирането на плоски покриви. С помощта на рулонната хидроизолация могат да се обработват, както хоризонтални, така и вертикални основи. Към съвременните ефективни рулонни материали спадат армираните мембрани - PVC, TPO, EPDM и др. Предимствата на съвременните мембрани са висока якост, липса на допълнителна защита от повреда, широк диапазон от работни температури, монтаж в един слой-липсата на технологични прекъсвания между слоевете и след полагане. Недостатъците, са сравнително високата цена в сравнение с рубероида, лоша устойчивост на химически агресивни вещества.
Обмазваната хидроизолация са течни материали за топло или студено нанасяне, които по време на втвърдяването придобиват водонепроницаеми свойства. Към този тип материали се включват битума, битум - минералните, битум - полимерните, каучуко - битумните замазки, водоустойчивите бои и лакове. Минималният брой слоеве, необходими за защита, са два. Обмазваната хидроизолация всъщност е покритие от няколко слоя и различни дебелини. Дебелината може да бъде от няколко десети от един милиметър до сантиметър. Най-надеждни са съвременните битумно-полимерни, студените епокси-каучукови и полимер-циментови покрития. Увеличава се използването на нови полимерни материали със студено полагане-битумно-каучукови и битумно-полимерни. Те се нанасят лесно с четка или валяк.
Проникващата хидроизолация е един от най-мощните и прогресивни начини за защита на стоманобетонните конструкции чрез запълване на порите със специални хидроактивни разтвори, които при контакт с влага образуват неразтворими кристали. Използваните материали са сухи смеси, състоящи се от цимент, химически активни добавки и кварцов пясък със специален химически състав и специфична гранулометрия. Активните добавки се състоят от соли на алкални и алкалоземни метали, както и от полимерни материали. Йоните на химически активните добавки, разтворени във вода, проникват през микропорите във вътрешната структура на бетона на дълбочина 30-40 сm и след това кристализират в резултат на химическа реакция. Образуваните кристали се явяват неразделна част от бетонната структура и елиминират филтрацията на водата през тялото на бетона. В същото време се запазват "свойствата на дишащия бетон". Увеличават се якостта и износоустойчивостта на бетоновите конструкции.
Пароизолационни материали
Пароизолационните материали са предназначени за поддържане на необходимия режим на работа на топлоизолационните материали, главно в покривни и фасадни конструкции. Този тип строителни изолационни материали имат две основни функции. Първата - да се предотврати проникването на влага в материала на изолацията, която, както е известно, рязко намалява неговите изолационни свойства, а в някои случаи води до нейното прогресивно разрушаване. Втората - да се предотврати натрупване на влага в топлоизолационния материал, като се улесни пропускливостта на водните пари.
Съществуват различни видове пароизолационни материали - рубероид, PVC-мембрани, полимерни лакове и фолиа. Някои от тях имат отразяващ слой, направен на базата на фолио. Приложението им е свързано със съответствие с изискванията за поддържане на определена влажност в помещенията. Другият вид пароизолационни материали са пароизолационните покрития - полимерни лакове, произведени със специални технологии, които осигуряват движението на влажен въздух в правилната посока.Най-често пароизолационният слой е разположен от вътрешната страна на топлоизолацията. Неговата функция е да предпазва топлоизолационния слой от парата, която се образува в пространството на строителните конструкции по време на експлоатацията на едно жилище.
Звукоизолационни материали
Използването на звукоизолационни материали при изграждането на сгради с различно предназначение има за цел да намали нивото на проникващия шум и външните звуци. Съществуват два вида звукоизолационни материали - звукопоглъщащи или акустични и звукоизолиращи облицовъчни. Звукопоглъщането не позволява на шума да се отразява обратно от вътрешните стени в стаята. Според степента на твърдост звукопоглъщащите материали се разделят на меки, полутвърди, твърди. Меките звукопоглъщащи материали са произведени на основата на минерална вата или стъклени влакна с минимален разход на синтетично свързващо вещество - до 3% от теглото, или без него. Това включва дюшеци или ролки с плътност до 70kg/m3, които обикновено се използват в комбинация с перфориран листов екран-изработен от алуминий, азбестов цимент, твърд поливинилхлорид, или покрит с порестo покритие. Коефициентът на поглъщане на звука на тези материали при средни честоти-250-1000 Hz е от 0,7 до 0,85.
Полутвърдите звукопоглъщащи материали са минерална или стъклена вата, материали с клетъчна структура – полиуретан, полистирол и др. Плочите от минерална или стъклена вата са с плътност от 80 до 130kg/m3 и съдържание на синтетично свързващо вещество от 10 до 15 тегловни %, както и дървесновлакнести плочи с плътност 180-300kg/m3, Повърхността на плочите е покрита с пореста боя или слой. Коефициентът на поглъщане на звука на полутвърдите материали при средни честоти е 0,65-0,75. Твърдите звукопоглъщащи материали се произвеждат на базата на гранулирана или суспендирана минерална вата - нишестена паста, разтвор на карбоксиметилцелулоза, както и от материали, които включват порести запълнители, като пемза, разширен перлит, вермикулит. Повърхността на плочите е боядисана и има различна повърхностна обработка-напукана, рифелована, каналовидна. Плътността им е 300-400kg/m3, а коефициентът на поглъщане на звука при средни честоти от 0,6-0,7.
Звукоизолационните облицовъчни материали са влакнести материали от органичен и минерален произход-дървесно-влакнести плочи, ролки от минерална и стъклена вата, материали от еластични пластмаси напълнени с въздух-полиуретан, поливинилхлорид, латекси от синтетични каучуци. Характеризират се с малка стойност на динамичния модул на еластичност-не надвишават 1,2МРа/cm2, а принатоварване - 20МРа/m2. Устойчивият скелет на материала и порите с въздух определят неговите звукоизолационни свойства, тъй като намаляват конструкционния и ударния шум.