VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Какой утеплитель фасадов зданий безопаснее?
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Наружные стены, окна, крыша защищают наши дома и дачи от низких температур, сильного ветра и других атмосферных осадков. А без наружного утепления фасадов зданий в России невозможно. Но, как говорится, не все утеплители одинаково полезны.
Мы с родителями построили дачу. Всё было хорошо, пока не случился пожар. Сгорело всё – на это было страшно смотреть. Мой папа сразу же построил новый домик на дачном участке и наступил момент, когда его необходимо было утеплить. Мы столкнулись с тем, что в наших магазинах очень много материалов для утепления фасадов зданий, а какой именно выбрать, – оказалось трудной задачей. Вот почему я решил исследовать эту тему.
Актуальность работы обусловлена острой необходимостью исследования свойств материалов для утепления фасадов зданий и изучения их на пожаростойкость.
Проблема:
Как сделать свой дом, дачу тёплым, экологически чистым и, самое главное, пожаробезопасным?
Целью данной работы является исследование материалов для утепления фасадов зданий на пожаробезопасность.
Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:
изучить литературу по теме;
определить методику и этапы работы;
исследовать рынок материалов для утепления фасадов зданий в г. Чайковский;
исследовать материалы для утепления фасадов зданий на возгораемость;
сделать выводы.
Объект исследования – материалы (образцы) для утепления фасадов зданий.
Предмет исследования: возгораемость материалов.
Для исследования были взяты материалы для утепления фасадов зданий: пеноплекс, пенопласт, минеральная вата, каменная вата (базальтовое волокно), пена для утепления фасадов (жидкий утеплитель).
В ходе работы были выдвинуты следующие гипотезы:
1. Предположим, что не все из предложенных нами материалов для утепления фасадов здания будут подвержены горению.
2. Допустим, что, если знать теоретические и практические основы, то можно утеплить свой дом пожаробезопасно и с минимальными затратами.
Методы исследования:
1. Анализ литературы о современных утеплителях.
2. Анализ рынка сбыта современных утеплителей на территории г. Чайковский.
3. Эксперимент и наблюдение.
4. Анализ результатов эксперимента.
Оборудование для проведения эксперимента: материалы для утепления фасадов зданий, рулетка металлическая, газовая горелка, газовый баллон, защитные перчатки, жидкость для розжига, огнетушитель порошковый, секундомер и камера для записи фото- и видео- исследования.
Основная часть
1.1 Технология наружного утепления фасадов
Многие собственники домов хоть раз задумываются о том, как качественно выполняется утепление фасадов, ведь если оно выполнено хорошо, то владелец не только экономит на отопительных расходах, но и вносит в свое жилье комфорт и уют.
Поэтому, прежде чем покупать утеплитель и приступать к его монтажу, необходимо разобраться во всех тонкостях работы с этим строительным материалом.
Утепление и отделка фасада дома выполняются в следующем порядке:
очистка стены от загрязнений, выравнивание дефектов, обработка поверхности грунтовкой;
закрепление пароизоляционного материала при необходимости (для пенопласта и минеральной ваты);
монтаж плит утеплителя на клеевой состав (неактуально для эковаты, она просто распыляется на поверхность);
дополнительная фиксация с помощью пластиковых дюбелей;
нанесение на поверхность утеплителя клеевого раствора;
армирование сеткой;
нанесение адгезионной грунтовки после высыхания клея;
оштукатуривание поверхности.
В качестве армирующего слоя лучше выбирать стекловолоконную сетку. [3] (Приложение 1)
1.2. Характеристики материалов для наружного утепления фасадов
На сегодняшний день строительный рынок имеет огромное разнообразие материалов, которые предназначены для наружного утепления фасадов зданий и частных домов.
Рассмотрим каждый утеплитель в отдельности, описывая все его плюсы и минусы.
Пенопласт - класс материалов, представляющий собой вспененные (ячеистые) пластические массы. Поскольку основной объём пенопласта занимает газ, плотность пенопласта существенно ниже, чем плотность его исходного сырья (полимера). Плюсы:
Низкий вес.
Малая теплопроводность.
Прекрасные показатели шумопоглощения.
Свойство самозатухания.
Простота использования.
Низкая стоимость.
Высокая устойчивость против грибков, различных микроорганизмов.
Минусы:
Низкая паропроницаемость.
Большое водопоглощение.
Малая стойкость к механическим повреждениям.
Неустойчивость к свету.
Любят грызуны. (Приложение 2)
Пенополистирол – экологически безопасный материал, он ни при каких условиях не выделяет токсичных и вредных веществ. Поскольку он состоит на 98% из воздуха, то пенопластом в качестве изолятора широко пользуются в строительстве жилых, административных и социальных зданий. Материал характеризуется низкими показателями тепло- и звукопроводимости. Пенополистирол имеет белый цвет, легко обрабатывается и монтируется.
Пеноплекс — это теплоизоляционный материал, выпускаемый одноименной компанией. Основа пеноплекса - полистирольная крошка, которая в специальной камере подвергается воздействию высокой температуры с добавлением веществ, продуцирующих при нагревании газ. Таким образом, осуществляется вспенивание расплавленной полистирольной массы.
В качестве вспенивающего газа наиболее часто используется азот или углекислый газ. Оба вещества не поддерживают горение и не являются токсичными для человека.
Плюсы:
Минимальные показатели теплопроводности.
Небольшой вес.
Экологическая безопасность.
Простота монтажных работ.
Низкая стоимость.
Устойчивость к намоканию.
Минусы:
Невысокая пожаробезопасность;
Низкая паропроницаемость;
Разрушается под воздействием ультрафиолета;
Обладает плохой адгезией.
Каменная вата - утеплитель, изготовленный преимущественно из расплава изверженных горных пород. (Приложение 3)
Базальтовое волокно - производят из базальтовых пород путем их плавления и преобразования расплава в волокна. Базальты – породы магматического происхождения, это полностью природное сырье. Плавильные печи для изготовления каменной ваты растапливают до +1550 градусов. Далее на специальные барабаны попадает расплав, он вращается и его обдувает струя воздуха. Благодаря этому процессу получаем волокна, по толщине они не больше 7 микрон, а в длину не больше 50 мм. Для прочности упругости волокна в состав добавляют некоторые составы для связывания. После этого ее нагревают до +310 градусов и 2 раза пропускают через пресс. Выпускается в рулонах и матах.
Плюсы:
Экологическая чистота. Для производства используется натуральное сырье.
Безопасность для здоровья и окружающей среды. Этот пункт следует из предыдущего. Но его также можно дополнить тем, что волокна плотно держатся в плитах и не выделяются в воздух, как например у стекловаты. Соответственно понижается риск попаданиях их в дыхательные пути.
Хороший коэффициент теплопроводности. Материал прекрасно удерживает тепло в помещении. Летом также способен не пропускать жаркий воздух внутрь, оставляя в помещении комфортную температуру.
Паропроницаемость. Естественным процессом при жизнедеятельности является выделение пара, который должен выходить через стены и крышу. В отличии от синтетических изделий, каменная вата имеет хорошую паропроницаемость и беспрепятственно выпускает пар из помещения.
Долговечность. Срок службы каменной базальтовой ваты составляет 50 лет, а для некоторых отдельных продуктов – аж 100 лет!
Негорючесть. Производство предполагает задействование высоких температур. Поэтому во время эксплуатации показывает себя негорючим материалом и более того препятствует распространению огня, повышая пожаробезопасность помещения.
Звукоизоляция.
Минусы:
Цена. Это самый главный недостаток такого утеплителя. Ведь стоимость ее действительно выше, нежели схожих аналогов.
Качество зависит от производителя. Как это принято, продукция разных производителей может отличаться не только ценой, но и качеством. Разные изготовители видоизменяют немного процесс производства и за счет этого продукты выходят абсолютно разными, хоть изготавливается из одного сырья. Как это не прискорбно, утеплитель может быть откровенно некачественный, поэтому нужно быть предельно внимательными и не поддаваться на низкую цену.
Формальдегиды. Многих интересует, чем опасна базальтовая вата, так как в ней содержатся формальдегиды. Некоторые изготовители, для того чтобы волокна лучше держались между собой добавляют большое количество связующего, в котором содержатся формальдегиды, которые никак не сочетаются с понятием безопасность и экологичность. (Приложение 4)
Утеплительная пена - один из качественных утеплителей, который часто берут, чтобы улучшить конструкционные особенности дома. Некоторые поверхности покрываются газонаполненным пенополиуретаном сложной формы. У него большой срок жизни и его легко использовать на стройке. Выпускается в баллонах объемом 380мл. Плюсы:
Качественная тепло- и шумоизоляция - благодаря пористой структуре материала.
Отсутствие стыков и швов — минимальная вероятность появления «мостиков холода».
Текучесть - можно наносить на поверхности любой формы.
Универсальность - адгезия практически к любым материалам (кроме полиэтилена).
Длительный срок эксплуатации - теплоизоляционные свойства начинают снижаться только через 25 лет.
Быстрое проведение работ — нанесение пенополиуретана не требует серьезной подготовки.
Низкая гигроскопичность готового слоя — дополнительная гидроизоляция требуется только при утеплении открытоячеистым пенополиуретаном
Минусы:
Низкая паропроницаемость жесткого ППУ: нанесение пены такого состава на стены и другие элементы конструкции (например, чердачное перекрытие) станет причиной появления сырости на внутренних поверхностях стен и в их внутренней структуре. Это приведет к появлению плесени, а в случае промерзания – к постепенному разрушению несущих элементов.
Старение этого материала, стимулируемое перепадом температур и воздействием ультрафиолета, приводит к ухудшению его теплоизолирующих качеств.
Утепление методом напыления пенополиуретана должно предусматривать защиту от открытого воздействия огня: этот утеплитель обладает повышенной горючестью и пренебрежение мерами безопасности может привести к пожару.
При задувании утеплителя в межстеночное пространство следует учитывать прочность конструкции: чрезмерное расширение пены может стать причиной разрушения. [1, 3] (Приложение 5)
Выводы
Анализируя все характеристики фасадных утеплителей, можно сделать следующие выводы:
Пенопласт и пеноплэкс не подходит для утепления деревянных домов, но прекрасно справится с задачей сохранить тепло со стенами из кирпича или легких ячеистых бетонов. При выборе системы утепления лучше остановиться на мокрой (штукатурной) системе, если дом находится вблизи посевных площадей, где мыши-полевки – обычное явление. Применение пенопласта для утепления оправдано и прослужит дольше гарантированных 50 лет.
Да, пенополистирол и пеноплекс обладает высокими теплоизоляционными характеристиками, привлекательной ценой и другими достоинствами. Однако нужно также учитывать и те риски, угрозы для здоровья, которые этот материал способен в себе нести. И целесообразность использования пенопласта нужно рассматривать в каждом случае отдельно.
Каменное микроволокно достаточно уверенно «держит» тепло, но для стабильной работы требует, чтобы была обеспечена вентиляция слоя, при качественной защите от влаги и ветра. То есть, мат утеплителя необходимо обеспечить вентиляционным зазором и наружной водостойкой облицовкой. Кроме того, базальтовое волокно или каменная вата не представляет собой никакой угрозы для здоровья. Хотя необходимо отметить и тот факт, что при выполнении работ с этим утеплителем, необходимо соблюдать правила безопасности. Для работы с минеральным волокном обязательно используют очки, перчатки и лепестковый респиратор.
Несмотря на все технические характеристики фасадных утеплителей, главным вопросом для них всегда оставался и остается их пожаробезопасность. [2]
2. Практическая часть
Проанализировав литературу и интернет источники, мы спланировали наше исследование.
Исследование материалов для утепления фасадов домов на строительном рынке проводилось у нас в городе Чайковский Пермского края. Эксперимент проводился на улице с участием взрослого – моего отца.
2.1 Исследование материалов для утепления фасадов домов на строительном рынке г. Чайковский.
Цель проведения исследования: выявить, какие материалы для утепления фасадов зданий продаются и доступны в нашем городе.
Сегодня на рынке появились десятки новых теплоизоляционных материалов, благодаря чему произошел значительный прорыв. С развитием новых технологий на сегодняшнем рынке появился большой выбор эффективных, экологически безопасных теплоизоляционных материалов, отвечающих конкретным техническим заданиям строительства.
Таблица 1.Исследование материалов для утепления фасадов домов на строительном рынке г. Чайковский
|
Название утеплителя |
Цена за 1 шт. |
|||
|
М-н «СуперСтройка» |
М-н «Стройком» |
М-н «Метр» |
Остальные поставщики |
|
|
Пенопласт 50мм |
81 руб. |
89 руб. |
83 руб. |
82 руб. |
|
Пеноплэкс 50мм |
132 руб. |
141 руб. |
152 руб. |
131 руб. |
|
Каменная вата 50мм |
91 руб. |
85 руб. |
120 руб. |
96 руб. |
|
Утеплительная пена |
360 руб. |
400 руб. |
395 руб. |
375 руб. |
Из таблицы видно, что на рынке строительных материалов г. Чайковский широко представлены такие утеплители как пенопласт, пеноплекс, каменная вата (базальтовый утеплитель). Все они прекрасно ложатся на любую плоскую основу. Также практически везде представлена новинка – это напыляемый утеплитель, который хорош тем, что может быть использован даже в самых труднодоступных местах.
Что касается ценовой политики, то из таблицы видно, что самые доступные материалы для утепления это пенопласт и каменная вата. При этом цены во всех магазинах различны, нужно быть внимательными при выборе утеплителя в нашем городе.
. Эксперимент № 1. Проверка на горючесть образцов материалов для утепления фасадов зданий.
Для проведения эксперимента нам понадобились следующие материалы и средства: материалы для утепления фасадов зданий (образцы); рулетка металлическая, газовая горелка, газовый баллон, защитные перчатки, огнетушитель порошковый, секундомер, камера для записи фото и видео исследования (Приложение 6)
Цель проведения эксперимента: проверка выдвинутой гипотезы огорючести образцов материалов для утепления фасадов зданий.
Горючесть - это способность веществ и материалов к развитию горения (распространению пламени, тления).
Для первого эксперимента мы взяли: 4 образца материалов для утепления фасадов зданий (пенопласт, пеноплекс, каменная вата, жидкий утеплитель), металлическую рулетку, газовую горелку, защитные перчатки, огнетушитель порошковый, секундомер.
Из баллона с жидким утеплителем мы сделали образец такой же площадью, как и остальные образцы (распылили его на металл). (Приложение 7)
Каждый образец мы измерили металлической рулеткой. Размер каждого образца составил 600*1200 мм. Толщина каждого образца составила 50 мм (5 см). (Приложение 8)
Далее взрослый поджигал горелку, ставил ее на большое давление и направлял горелку на образцы.
Все образцы поджигали горелкой в течение 1 минуты. (Приложение 9)
Эксперимент начался в 11-30 час.
Образец № 1 – пенопласт – не загорелся, но стал сильно плавиться, тлеть под воздействием газовой горелки и выделял при этом микрочастицы. Визуально он просто таял, прогорел насквозь на 20 сек. эксперимента, при этом место тления стало очень твердым и плотным.
Образец № 2 – пеноплекс – загорелся на 5 сек., при горении выделял микрочастицы и едкий дым. Пламя самопроизвольно не потухло.
Образец № 3 – каменная вата – не разгорелась, не было ощутимых и видимых запахов горения, тления не обнаружилось. Структура не нарушилась, был получен небольшой нагар.
Образец № 4 – жидкий утеплитель – возгорание произошло мгновенно, молниеносно, был обнаружен едкий дым черного цвета с характерным запахом, сильное пламя огня.
Наблюдение за каждым образцом проводилось в течение 1 минуты. Затем мы потушили горящие образцы водой, осмотрели их и сделали выводы.
Вывод: Данный эксперимент показал, что не все образцы материалов для утепления зданий были подвержены горению. Самым безопасным и негорючим материалом оказалась каменная вата (базальтовый утеплитель).
Заключение
Таким образом, изучив литературу и проведя исследование, эксперимент и наблюдения, делаем выводы:
На рынке строительных материалов г. Чайковский широко представлены такие утеплители как пенопласт, пеноплэкс, каменная вата (базальтовый утеплитель), напыляемый утеплитель.
Что касается ценовой политики, то самые доступные по цене на строительном рынке нашего города материалы для утепления это пенопласт и каменная вата.
Гипотеза № 1 о том, что не все из предложенных нами материалов для утепления фасадов здания будут подвержены горению, полностью подтвердилась. В ходе эксперимента мы явно это наблюдали. Некоторые материалы для утепления фасадов горючи, такие как пенопласт, пеноплэкс, напыляемый утеплитель. А некоторые, такие как каменная вата, полностью пожаробезопасны. Поэтому необходимо подходить очень внимательно к выбору утеплителя для своего жилища.
Гипотеза № 2, выдвинутая в начале работы, тоже подтвердилась.
Полученные в ходе исследований результаты показывают, какими уникальными возможностями обладают современные материалы для утепления фасадов зданий. Есть утеплители экологически чистые и пожароустойчивые, а есть на современном рынке экологически опасные и пожаробезопасные.
В ходе выполнения работы мною были получены знания об утеплителях, я узнал, каким образом правильно производить утепление зданий. Цель работы достигнута, задачи выполнены.
Данная работа, на наш взгляд, имеет практическую значимость. Она заключается в том, что её результаты будут важны для строителей и всех, кто занимается индивидуальным строительством.
Список литературы:
Википедия – http://ru.wikipedia.org/wiki/
Зайцев Г. К., Зайцев А. Г. Твое здоровье: Укрепление организма. – СПб: Акцент, 1997. – с. 37-41.
https://domsdelat.ru/otdelka-vneshnyaya/bazaltovoe-volokno-tehnicheskie-harakteristiki-uteplitelya-i-chto-eto-takoe.html
П риложение 1. Структура наружного утепления фасадов домов
П риложение 2. Пенопласт
Приложение 3. Пеноплекс
Приложение 4. Каменная вата
Приложение 5. Утеплительная пена
Приложение 6. Материалы, средства
Приложение 7. 1. Эксперимент
Образец № 1 Образец № 2
Образец № 3 Образец № 4
Приложение 7.2. Результаты эксперимента