Пенополистирол фасадный: использование для утепления и отделки

использование для утепления и отделки

Чтобы выполнить наружное утепление стен, произвести отделку или придать зданию выразительность в соответствии с классическим стилем, нередко используют фасадный пенопласт. Но прежде чем говорить о его формах и способах применения, мы хотели бы дать ответ на постоянно задаваемый читателями вопрос про пенополистирол: есть ли между этими материалами разница, и если да, то в чём она состоит.

Содержание

• 1 Что объединяет пенопласт с пенополистиролом
  • 1.1 О чём говорит стандарт
    • 1.1.1 Типы и размеры плит
    • 1.1.2 Цены на пенопласт
• 2 Практическое применение пенопласта на фасаде
  • 2.1 Основание под штукатурку
    • 2.1.1 Цены на клей Ceresit
  • 2.2 Термопанели
    • 2.2.1 Цены на различные фасадные термопанели
    • 2.2.2 Монтаж
  • 2.3 Видео — Наружная отделка термопанелями
  • 2.4 Видео — Укладка фасадного пенопласта

Что объединяет пенопласт с пенополистиролом

Что такое пластмассы (пластики) всем известно, так как они давно и прочно вошли в нашу повседневную жизнь. Их качественные характеристики очень разные, так как разным бывает и исходный сырьевой компонент, и технологии, по которым его обрабатывают.

Пенопласт получают путём вспенивания пластических полимерных масс, которые могут быть на основе пяти разных полимеров. Одним из них является полистирол, поэтому нетрудно догадаться, что он попросту является разновидностью пенопласта. Так что, если обобщить их названия, никакой ошибки не будет.

Другое дело, что для обработки сырья могут применяться разные технологии, что даёт возможность получать изделия с различной степенью плотности. А от этого показателя уже напрямую зависит устойчивость материала к тем или иным механическим воздействиям, что и обуславливает сферу применения.

Под номером один – наружное утепление ограждающих конструкций, так как все виды пенопластов являются отличным теплоизолятором. Условие одно: температура эксплуатации должна быть такой, при которой не разрушается структура материала.

Примечание! В помещениях применять пенопласты не рекомендуется, так как при воспламенении они начинают выделять токсичные вещества.

О чём говорит стандарт

В быту и строительстве мы чаще всего сталкиваемся лишь с одним видом пенопласта, который именуется: «беспрессовый пенополистирол», и маркируется ПСБ-С или ППС. Следующие за буквенной маркировкой цифры обозначают плотность материала в кг/м³.

Полистирольные плиты, изготавливаемые из экструзионного и суспензионного полистирола, с графитными добавками или без оных, производят по одному стандарту

В частности, плиты минимальной прочности ППС10 – ППС14 могут применяться только в качестве среднего слоя утепляемой стены, внутри трёхслойной конструкции. На примере снизу вы видите, что с одной стороны пенопласт защищен блочной кладкой, а с другой – кирпичной.

Навесные вентилируемые фасады улучшают теплоэффективность стен, а применение различных по фактуре и цветовой гамме декоративных материалов позволяет добиваться улучшенной эстетики здания в целом. Более подробно о вентфасадах читайте в специальной статье.

На заметку! Для кровель, полов, фундаментов и прочих сильно нагружаемых конструкций, применяются плиты прочностью от 23 кг/м ³ и выше.

Типы и размеры плит

• Тип «Р» — это плиты, которые режут из крупноформатных блоков.

• Тип «РГ» — такие же резаные плиты, только с содержанием графита, который добавляется с целью повышения теплоизолирующих свойств материала. Визуально отличается серым цветом и дороже стоит.

• Тип «Т». Это плиты, изготовленные путём механо-термической формовки: пневматическим способом, с использованием матрицы — или вакуумным, с применением пунсона. Так же в производстве пенопластовых плит оба метода могут комбинироваться. Всем известные экструзионные плиты – это как раз и есть материал типа «Т». По этим же технологиям изготавливаются и фигурные элементы фасадного декора, для чего могут использоваться гипсовые, стальные или же литые алюминиевые формы. Такой пенополистирол тоже может содержать графит.

По форме полистирольные плиты отличаются только конфигурацией кромки, которая может быть либо простой прямоугольной, либо с отформованной или выбранной четвертью. Размерный ряд очень большой: длина плит может достигать 6 м, а ширина 2 м (минимум 0,5 м в обоих параметрах). Но самый востребованный размер 1200*600 мм.

Цены на пенопласт

Пенопласт

Практическое применение пенопласта на фасаде

Выше мы упомянули обо всех вариантах применения пенопласта на фасаде. Не сказали только о декоративно-утеплительном материале – термопанелях, монтаж которых позволяет одновременно и улучшить теплоэффективность, и декорировать стены. Такой подход гораздо более выгоден, чем применение пенополистирола в пироге вентилируемого фасада, когда нужно сначала монтировать каркас, затем утеплитель, а потом ещё навешивать панели.

Считать деньги умеют все, поэтому в основном пенопласт на фасаде монтируют по двум схемам: как основу под штукатурку, и как самостоятельную облицовку. Осталось только более подробно рассмотреть эти способы и разобраться в их нюансах.

Основание под штукатурку

Монтаж утепляющего пенопластового слоя, поверх которого будет наноситься штукатурка, состоит из 11 основных этапов.

Таблица 1. Как подготовить основу.

Шаги, фото	Комментарий
Шаг 1 – грунтование	Для начала стены необходимо очистить от наплывов раствора и других загрязнений шпателем и металлической щёткой, после чего производится обеспыливание поверхности фасада посредством нанесения грунтовки.
Шаг 2 – монтируется цокольный профиль	Поверх цоколя отбивается горизонтальная линия, и по предварительной разметке производится установка цокольного профиля. Он послужит опорой для нижнего ряда плит.
Шаг 3 – замес клея	Для приклеивания плит используются клеи на цементной основе, специально предназначенные для этой цели. Они продаются в сухом виде и затворяются водой перед применением. Время жизнеспособности таких растворов составляет всего 20-30 минут, поэтому замешивать клей нужно небольшими порциями.
Шаг 4 – нарезка половинок плит для перевязки швов	Монтировать утеплитель всегда нужно с перевязкой швов. Обеспечит её чередование рядов, один из которых начинается с целой, а второй с раскроенной пополам плиты. Необходимые половинки лучше подготовить заранее.
Шаг 5 — нанесение клея на тыльную сторону плит	Клей наносится на оборотную сторону плит пятнами (с помощью обычного шпателя), или дорожками (посредством зубчатой кельмы). Затем плита просто прижимается к основанию. Попадать на боковые грани утеплителя клей не должен.
Шаг 6 – фиксация дюбелями	После приклеивания производится крепление плит посредством дюбельных зонтиков. Сначала в нужном месте бурится отверстие, а потом вставляется и забивается грибок. На 1 м² в среднем приходится делать 5 креплений.
Шаг 7 – выполнение армирующего слоя	После монтажа дюбелей места их посадки заделываются клеем, после чего он тонким слоем наносится по всей площади утепления.
Шаг 8 — армирование клея стеклосеткой	Для усиления стяжки по ещё невысохшему клею монтируется стекловолоконная сетка, которая лёгкими движениями кельмы утапливается в раствор. Сразу же устанавливаются и профили усиления проёмов, обычно состоящие из штукатурного уголка с сеткой.
Шаг 9 – нанесение слоя клея по сетке	Теперь нужно нанести ещё один слой клея, чтобы сетка была полностью в нём скрыта. После его высыхания можно будет приступать к любому виду оштукатуривания – в том числе и декоративного.
Шаг 10 – нанесение адгезионного грунта	Но сначала подготовленную поверхность нужно ещё раз огрунтовать, чтобы последующие слои с нею лучше сцеплялись.
Шаг 11 — оштукатуривание и покраска	Штукатурить такой фасад можно любым составом, но для усиления теплоизоляционного эффекта для этой цели лучше использовать, так называемую, тёплую штукатурку. Её отличие от обычной состоит в том, что в качестве крупного наполнителя в ней применяются гранулы перлита или шарики пеностекла. К тому же она имеет красивую зернистую структуру и выглядит как декоративная.

Цены на клей Ceresit

Клей Ceresit

Термопанели

Для утепления наружных стен с одновременным их декорированием применяются панели, изготовленные из жёсткого фасадного пенопласта. Сверху он облицован декоративным слоем, который призван так же защитить утеплительную часть от внешних воздействий. Это может быть плитка из искусственного камня, клинкер, мраморная крошка, слой фактурного фибробетона.

По конфигурации сама панель может выглядеть тоже по-разному:

• в виде прямоугольника с рустами или другой фактурой;

• модуля с зубчатыми торцами, имитирующими кирпичную кладку;

• длинномера, стыкующегося по аналогии с сайдингом в замок (его так и называют термосайдинг).

Цены на различные фасадные термопанели

Фасадные термопанели

Монтаж

Вообще, термопанели можно монтировать и на клей, но для этого нужна идеально ровная поверхность стен. Этому требованию соответствуют только стены каркасных домов, которые снаружи обшиваются плитами OSB. В случае с кладкой, особенно кирпичной, ровные стены являются недостижимой мечтой отделочника.

Поэтому чаще всего такую облицовку ведут по обрешётке, которая позволяет нивелировать любые погрешности основания. И потом, за счёт толщины каркаса можно обеспечить вентилируемый зазор, через который пар из помещений будет выходить наружу.

В зависимости от конфигурации, в монтаже панелей могут присутствовать какие-то особенности, но в целом он выполняется по следующей схеме.

Таблица 2. Монтаж панелей.

Шаги, фото	Комментарий
Шаг 1 – монтаж паропроницаемой мембраны	На стену монтируется паропроницаемая мембрана, которая даст возможность выходить пару изнутри, а снаружи защитит стену от атмосферной влаги и конденсата.
Шаг 2 – установка начальной планки по линии цоколя	Эта планка служит ориентиром для начала отделки стены. Она устанавливается по предварительной выполненной с помощью уровня разметке. Если поверхность вашего цоколя заподлицо с основной стеной, начальную планку можно ставить на уровне отмостки. При этом цоколь можно выделить лишь визуально, использовав для его отделки панели с другой фактурой.
Шаг 3 – разметка мест установки подвесов	Так же размечаются вертикальные пояса, по которым будут устанавливаться подвесы. Сразу же намечаются и места сверления отверстий.
Шаг 4 – сверление под крепёж	По намеченным точкам выполняется сверление отверстий для крепления подвесов.
Шаг 5 – монтаж стойки	В отверстия забиваются дюбели, прикладывается подвес и крепится двумя саморезами. К нему уже крепится элемент каркаса. Примечание! стойки можно монтировать из бруса, но обрешётка получится более долговечной с применением профиля из оцинкованной стали. Размер ПП 60*27. К подвесу профиль крепится саморезами 4,2*13 мм, по два штуки с каждой стороны.
Шаг 6 – формирование обрешетки	По вертикали между подвесами должно быть не более 1 м, а по горизонтали – 40 см. По периметрам проёмов и углам устанавливается по две направляющие. К одной крепится обрамляющая фурнитура, а другой – примыкающие к ней панели.
Шаг 7 – утепление цокольной линии стен	Цокольная часть стен самая холодная, поэтому дополнительное утепление ей не повредит. Закладываете в обрешётку один ряд пенопласта, и запениваете места его примыкания к металлическому профилю.
Шаг 8 – монтаж облицовки по линии цоколя	Лучше всего для отделки цоколя подходят панели с фактурой камня. Они крепятся к направляющим саморезами 4,3*32 мм. В принципе, ими можно облицевать и стены полностью, или только отдельные фрагменты фасада.
Шаг 9 – установка наружного углового элемента	В нашем случае, основные стены будут облицовываться панелями, стилизованными под кирпичную кладку. Первыми монтируют элементы наружного угла.
Шаг 10 – установка рядовой панели	Рядовая панель стыкуется с угловой за счёт шипов и пазов, с предварительной обработкой кромок силиконовым герметиком.
Шаг 11 – фиксация панели саморезом	К обрешётке все элементы облицовки крепят саморезами так, чтобы они, пройдя через утеплитель, зацепились за направляющую.
Шаг 12 – стыковка панели	Между собой панели стыкуются пазогребневым способом, а герметик даёт возможность уплотнить соединение.
Шаг 13 — подрезка	Подрезка панелей производится в местах примыкания к проёмам. Места резов не будет видно, так как они будут скрыты под обрамляющими элементами.
Шаг 14 – завершение облицовки	Производители обычно предлагают в комплект к панелям элементы для обрамления окон различных конфигураций, в том числе и арочные. Их монтаж и завершает облицовку.

В конечном итоге вы можете получить облицовку, ни в чём не уступающую по красоте настоящей кирпичной кладке.

А при желании, вы можете использовать и третий вариант применения пенопласта — исключительно декоративный, когда с помощью изготовленных из него элементов экстерьеру дома придаётся благородный вид.

Видео — Наружная отделка термопанелями

Видео — Укладка фасадного пенопласта

Фасадный пенопласт: разновидности и сферы использования

Утепление стен любого дома – вопрос, который стоит остро для каждого, кто хочет сэкономить на тепле и сохранить собственные капиталы. И фасадный пенопласт – оптимальное решение. В чем состоят его плюсы и минусы, как проводят монтаж отделочного материала.

Содержание

• 1 Что лучше – безопасен ли пенопласт
• 2 Преимущества и недостатки пенопласта
  • 2. 1 Пенопласт и грызуны
  • 2.2 Пенопласт и ультрафиолет
  • 2.3 О звукоизоляционной способности ППС
  • 2.4 О паропроницаемости пенопласта
• 3 Классы и марки пенопласта
  • 3.1 Классы пенопласта
  • 3.2 Марки пенопласта
  • 3.3 Марки беспрессованного пенопласта
  • 3.4 Марки прессованного пенопласта
  • 3.5 Правила выбора пенопласта для утепления фасада
• 4 Чем плох пенопласт низкой плотности
• 5 Что продают под маркой ПСБ – 25
• 6 Как узнать плотность пенопласта
• 7 Экструдированный пенополистирол
• 8 Технология утепления фасада пенопластом

Что лучше – безопасен ли пенопласт

В России и странах СНГ в отношении облицовочного материала из пенопласта относятся с неким предубеждением. Но проверить, насколько безопасен данный материал можно на основе утвержденных документов. Так экологическая и пожарная безопасность подтверждены многими исследованиями и результатами:

• НИИ им. Эрисмана под №03/ПМ8;
• Республиканского уровня НИЦ гигиены, РБ;
• НИЦ пожарной безопасности РФ;

Согласно шкале безопасности материала, утвержденной BREEM –материалу присвоен наивысший класс А+. Все эти показатели в своей совокупности позволяют говорить о его высоком качестве и практичности применения во многих строительных направлениях и сферах.

Узнать о проценте содержании вредных веществ составе самого строительного материала можно из имеющихся сертификатов – каждый добросовестный производитель прилагает их к своему товару. И даже если материал вызывает сомнение – он все равно будет находиться снаружи дома, но никак не внутри. Потому облицовки пенопластом, покрытием декоративным – правильный выбор. Главное правильно рассчитать количество плит, плотность самого слоя утеплителя и подобрать клеящий состав – бояться отравления вредными соединениями, выделяемыми в воздух, от данного утеплителя не стоит.

Преимущества и недостатки пенопласта

Представленный утепляющий материал имеет в своей характеристике ряд преимуществ и недостатков. Какие именно? Их несколько и по заявлениям производителя – именно они делают сам материал весьма затребованным.

Пенопласт и грызуны

Преимущество данного материала состоит в том, что крысы, мыши, иные грызуны просто не едят его. Но и тут есть спорный момент – как показывает практика, грызуны охотно грызут его, доходит вплоть до того, что им они утепляют собственные норы. Потому так важно монтировать теплоизоляцию качественно, перекрывая доступ к нему грызунам в местах стыка полотна.

Пенопласт и ультрафиолет

Утепляя фасад пенопластом, надо помнить – он негативно реагирует на ультрафиолет, особенно на прямые солнечные лучи. Лучи, влияя на материал на химическом уровне, снижают его стабильность ППС – материал как бы стареет, размягчается и теряет собственные технические характеристики.

Но такой минус можно назвать относительным – главное не подвергать материал прямым солнечным лучам, закрывая его отделочным материалом, слоем защитной штукатурки, практикуя декоративную общивку защитными листами

О звукоизоляционной способности ППС

Утверждения продавца о его высоких звукоизоляционных качествах сомнительны. На практике многие пользователи, как и сам производитель, говорят о его низких способностях поглощать шумы и все дело в том, что он на 90% состоит из воздуха. Его структура пористая в большей или меньшей степени обладает определенными характеристиками плотности. Потому не стоит расшатывать на его высокие способности поглощать шум при утеплении фасада, отделке.

О паропроницаемости пенопласта

Низкий процент проницаемости пары на практике означает – на пути потоков движения пара из дома на его пути стоит преграда в виде листов ППС. Но на улице частенько стоит прохладная погода, ниже, нежели в помещении. Соответственно сам пар конденсируется внутри, на стыке материала – потому тут важно правильно рассчитать точку конденсации росы, достаточной для отделки толщины листов применяемого утеплителя.

Важно! Потому важно установить в доме надежную и эффективную систему вентиляции, которая не будет приводить к застою влаги в помещении.

Классы и марки пенопласта

Пенопласт как материал для отделки и утепления фасада может иметь разные марки, соответствующие классы – каждые из них имеют свое назначение, состав и характеристики.

Классы пенопласта

На современном строительном рынке представлены два класса  отделочного материала:

• Прессованный – его изготавливают путем прессования оборудования.
• Беспресованный – материалы спекаются при высоких температурах.

К какому именно классу относят тот или иной отделочный материал можно определить так сказать на глаз, визуально. Так беспресованные листы материала – это прочно склеенные между собой особым составом гранулы круглой или же овальной формы, сама же структура листа пористая. Пересованные листы – гладкие, но плотность может быть разной, зависит от марки самого изделия.

Марки пенопласта

Беспресованный пенопласт сокращенно обозначают аббревиатурой ПСБ, а вот прессованный – ПС. Хотя сам материал имеет иные буквенные обозначения.

• А – полотно выполнено в правильной геометрической форме, а именно в формате параллелепипеда, с ровной кромкой;
• В – сама кромка листа имеет срез в виде буквы L;
• Р – порезка полотен идет при помощи горячей струи;
• Ф – фасадный тип или же применим с использованием элементов декоративной отделки;
• С – самозатухающий тип отделочного материала;
• Н – материал применим для наружной отделки.

Так цифры в названии ППС будут совпадать с показателями плотности.

Марки беспрессованного пенопласта

картинка 3 –марки БПП

• ПСБ – 15 – наиболее дорогостоящий материал, обладающий высокими показателями хрупкости. Используется как теплоизоляционный и упаковочный материал, характерен низкими показателями гигроскопичности. Применяют при отделке и утеплении балконов, дачи, хозяйственных построек.
• ПСБ – 25, нередко в маркировке дополнена буквой Ф и применима при утеплении фасада. За счет своей плотности применим и для изготовления декоративных элементов.
• ПСБ – 35 – материал, широко применимый в строительстве и отделке. Например, для утепления несущих тепло и газ магистралей, применим в процессе изготовления многослойного типа панелей как теплоизолирующая прокладка.
• ПСБ – 50 имеет наивысшую плотность, прекрасно изолирует тепло и звук, потому используется на всех объектах, независимо от назначения.

Марки прессованного пенопласта

Представленный отделочный материал прочный и жесткий, выглядит как пластмасса с замкнутыми ячейками, и находит широкое свое применение в сфере отделки, утепления самых разных строений. Так марки ПС-1, ПС-2, ПС-3, ПС-4 – пенопласт, имеющий закрытую пористую структуру, устойчив к внешним негативным влияниям.

Повышенной в своих характеристиках твердости пенопласт маркирован как ПС – 1-35О и ПС-1 – 150 – применимы в сфере радиоэлектроники, в силу своей устойчивости к пробою электрического тока. Нередко применим и при утеплении фасада, главное выбрать качественный материал.

Правила выбора пенопласта для утепления фасада

С поставленной в сфере отделки и утепления фасада задачей прекрасно справиться ПСБ – С – 25 и причин тут несколько.

• сам материал плотный, при проведении монтажа не крошится в силу своей прочности;
• обладает низкой в своих характеристиках теплопроводностью и при этом успешно в процессе установки не пропускает наружу тепло;
• имеет легкий вес, и удобен при перевозке;
• имеет низкую цену и долговечен, самозатухающий.

Но главное его качество – плотность, достигаемая путем прессования гранул и чем сильнее прессовка, тем прочнее конечный результат.

Чем плох пенопласт низкой плотности

Имея невысокую плотность, представленный стройматериал имеет рыхлую структуру – расстояние между внутренними гранулами немалое. Материал хорошо пропускает воздух, но по причине высокой плотности гранул – пар материал пропускает плохо. Такой вспененный материал может между швами листков скапливать влагу, разрушая ее изнутри. Потому так важно убедиться в высокой плотности утепляющего материала.

Что продают под маркой ПСБ – 25

В силу высокого спроса – нередко под маркой ПСБ – 25 могут реализовывать все, что угодно. При этом нередко на рынке можно встретить изделия, качество которых – ниже допустимых норм.

Стоит отметить, что долгие годы данный материал не маркирован нормами ГОСТа – каждый производитель имеет собственные ТУ, которые и регламентируют сам производственный процесс.

Как узнать плотность пенопласта

Сами показатели плотности рассчитывают так – взвешивают метр кубический материала, и полученный результат и будет показателем плотности. Например, ПСБ – 25 будет весить 25 кг, хотя на практике это встречается очень редко. Нередко под данной маркой продают плиты, плотность которых варьирует в пределах 16.1 – 16.5 кг/м3.

Потто берется лист пенопласта соответствующей толщины и рассчитывается его объем – длина самого полотна множится на ширину и высоту. Далее впитывают вес листа и делят полученное число на сами показатели объема.

Экструдированный пенополистирол

Фасад из экструдированного пенополистирола – верный для отделки и утепления выбор. Поскольку сам материал обладает высокими в своих характеристиках показателями плотности, нежели ПСБ-50. На строительном рынке России представлены такие бренды как Пеноплекс, Техноплекс, Урса.

Все они высокого качества, хотя имеют свои особенности. Например, продукция бренда Техноплекс в полотно для увеличения плотности добавляет графит, за счет этого полотно выходит сероватым. Листы от Пеноплекс имеют специфический яркий, морковный оттенок. А продукт компании Урса – имеет бежевый полотен оттенок. Параметры качества у всех одинаковы, единственное, могут разниться размеры листа пенополистирола.

Технология утепления фасада пенопластом

Утепление фасада проводится путем укладки листов сплошным слоем, используя либо специальный клей или иную клеящую основу, дюбели. Проводят работы в следующей технологической последовательности:

• Очищение основания от пыли и его усиление. Проводят на данном этапе грунтовочные работы путем нанесения грунтующего состава глубокого проникновения при помощи кисти.
• Проводят разметку, как и крепление цокольного профиля. Рекомендовано крепить углы под углом 45 градусов профиля посредством самореза и пластин. Крепят профиль по всему низу стены, периметру возведенного здания – это своего рода опора.
• Готовят сам клеящий состав из сухих смесей, плюс ко всему рекомендовано использовать и армирующие составы, наносимые на саму укрепленную поверхность ППС сетку. Такой метод применим, если для оштукатуривания фасада применяют раствор цемента и песка.
• Наносят на саму внутреннюю поверхность плиты ППС раствор и ровняют при помощи широкого шпателя – толщина клеящего слоя зависит от самого клея, но в среднем она составляет 0.5 – 1 см.
• Клеят плиты, приложив сам лист на цокольный профиль, и удерживают в таком положении несколько секунд. Остатки клея снимают при помощи шпателя, после фиксируют полотно дюбелями – грибками. Сами швы заливают для повышения уровня целостности монтажной пеной.
• Наносят клеящий состав и им фиксируют армирующую, укрепляющую сетку. Излишки обрезают при помощи специальных ножниц по металлу.
• Далее наносят армирующий раствор на сетку и выравнивающий состав, ровняют его широким шпателем. Завершают финишной отделкой при помощи штукатурки.
• В завершении наносится слой специальной, защитной грунтовки. Она защищает сами листы от ультрафиолета и ветра, влаги и иных внешних, негативных природных факторов.

В заключении стоит сказать, что утепление стен фасада при помощи листов пенопласта не  представляет собой сложный процесс и с ним может справиться и новичок. Главное следовать простым советам, инструкции подготовки клеящих составов и стены под отделку, провести монтаж и финишную отделку.

Огнестойкость наружной теплоизоляционной композитной системы (ETICS) фасадов с изоляцией из пенополистирола (EPS) и тонкой штукатуркой

EuropeIssue22Feature1 — SFPE

Посмотреть PDF-файл здесь

Бяо Чжоу, Школа аварийного управления и техники безопасности, Китайский университет горного дела и технологии (Пекин), Пекин, Китай;

Хидэки Йошиока, Отдел пожарной техники, Институт строительных исследований, Ибараки, Япония;

Такафуми Ногучи, кафедра архитектуры, инженерный факультет, Токийский университет, Токио, Япония;

Кай Ван, Школа аварийного управления и техники безопасности, Китайский горно-технологический университет (Пекин), Пекин, Китай;

Синьян Хуанг, факультет инженерных систем зданий, Гонконгский политехнический университет, Гонконг, Китай;

ВВЕДЕНИЕ

Недавние крупные пожары, связанные с фасадными системами высотных зданий, в настоящее время происходят во всем мире с частотой более одного раза в месяц и являются причиной многих смертей и убытков на миллиарды долларов. В результате пожара на фасаде башни Гренфелл в 2017 году погибло более 70 человек [1]. В Китае много фасадных пожаров произошло почти в каждом крупном городе, например, в 2009 г.Пожар TVCC и пожар в Шанхае в 2010 году.

Рис. 1. Типичный пожар на фасаде из пенополистирола: пожар TVCC в Пекине в 2009 г. (слева) и пожар в Шанхае в 2010 г. (справа).

За последние несколько десятилетий композитные системы внешней теплоизоляции (ETICS) широко использовались в зданиях благодаря их тепловым преимуществам, низкой стоимости и простоте применения [2]. Типичная ETICS состоит из конструкции стены, изоляционного материала, цементного раствора с армированием и штукатурки и фиксируется дюбелями и раствором [3,4]. Часто используются легковоспламеняющиеся изоляционные материалы, такие как пенополистирол (EPS) и пенополиуретан (PU). Хорошо известно, что EPS ETICS легко воспламеняется [5]. Для состаренного фасада EPS ETICS огнестойкость полимерцементного раствора (ПКМ) снижается, поскольку внешний слой ПКМ постепенно разрушается под воздействием окружающей среды. Таким образом, пожароопасность EPS ETICS очень высока для состаренного фасада. Сообщалось о сложном поведении при пожаре, в том числе о плавлении пенополистирола и стекании капель, когда образцы пенополистирола ETICS подвергались воздействию огня. Было замечено, что скорость распространения огня (FSR) EPS ETICS высокая, но данные о FSR на фасаде здания сегодня все еще отсутствуют.

Противопожарная система EPS ETICS была одной из самых горячих и сложных тем при пожаротушении фасадов зданий. Тем не менее, высокая стоимость крупномасштабных огневых испытаний и сильное влияние эффекта масштаба ограничивают более глубокое понимание пожарных исследований EPS ETICS. Срочно необходимы более фундаментальные знания о вертикальной восходящей скорости распространения пожара каменной кладки EPS ETICS по внешней стене здания.

ИСПЫТАНИЕ НА РАСПРОСТРАНЕНИЕ ОГНЯ НА ПОЛНОМАСШТАБНОМ ETICS EPS

Мы провели серию испытаний фасадных образцов EPS ETICS в реальном масштабе при различных HRR разлитого пламени окна, толщины EPS и тепловых параметров ETICS в соответствии с JIS Метод А1310 [6]. Испытательная установка и образцы EPS ETICS показаны на рис. 2. Как и в предыдущей работе [7,8], испытательная установка фасадного пожара состояла из камеры сгорания пропанового газа (размеры Д × Ш × В = 1350 мм × 1350 мм). мм × 1350 мм), оконный проем (размер в Д × Ш = 910 мм × 910 мм), газовая горелка (размеры Д × Ш = 600 мм × 600 мм), подложка для образца и опорная рама для образца. Размер отверстия и форма отверстия n (n = 2Ш/В) составляли Ш × В = 910 мм × 910 мм и n=2 соответственно. Камера имела площадь внутренней поверхности 10,1 м ² .

Рис. 2. Описание эксперимента: схема тестовых конфигураций, образец EPS ETICS и эскизная модель схемы эксперимента [2].

ПОВЕДЕНИЕ ПРИ ПОЖАРЕ EPS ETICS

На рис. 3 показано развитие пожара отсека, воспламенение фасада и распространение фасадного пожара вверх по результатам испытания № 4 (пожар мощностью 1100 кВт с ЭПС толщиной 200 мм). При развитии пожара в отсеке (рис. 3а) пламя вырывалось через оконный проем и прикреплялось к надводной стене ЭТИКС (рис. 3б). Когда горячее пламя попадало на поверхность фасада, слой ПКМ быстро воспламенялся из-за горючей природы бутадиен-стирольного каучука-латекса (СБК). Вскоре после этого слой КМ был поврежден выплеснутым из окна пламенем (рис. 3в). Затем языки пламени вошли в слой ЭПС, чтобы зажечь новый пожар, который начал распространяться как вверх, так и вниз (рис. 3г). Распространение огня вверх было доминирующим и намного более быстрым. Распространение огня вниз сопровождалось капающим воспламенением расплавленного пенополистирола. Наконец, большая часть топлива выгорела, поэтому огонь стал слабым. Примерно через 20 мин пламя исчезло, а над отверстием была обнаружена большая дыра (рис. 3д). При удалении остаточной поверхности остатков ЭПС не обнаружено (рис. 3е).

отверстие в слое КМ при t = 95 с, (г) распространение пламени вверх при t = 326 с, (д) ​​прогноз выгорания ЭПС и (е) удаление фасада [2,9].

Как только пенополистирол нагревается непосредственно пламенем, он быстро плавится и сжимается за счет поверхностного натяжения, а обратная сторона может почти мгновенно нагреваться пламенем. Поэтому мы определяем приход фронта пожара, когда температура тыла ЭЭС резко возрастает. Как и ожидалось, скорость распространения огня вверх не является постоянной, а увеличивается почти линейно со временем и развитием огня, как показано на рис. 4(а). Другими словами, ускорение FSR в каждом почти фиксированное значение. Для упрощения сравнения среднее значение FSR используется для изучения влияния других параметров огня и материалов.

Рис. 4(b) показывает, что усредненный FSR сильно уменьшается по мере увеличения толщины EPS. Конкретно, при увеличении толщины от 100 до 200 мм, у тонкого материала,» хотя толщины ЭПС составляют несколько порядков, значение ФСР уменьшается почти вдвое. Это поведение такое же, как у «термически тонкого материала», хотя толщина пенополистирола на несколько порядков больше, чем обычный предел термически тонкого материала (около 2 мм). Это связано с быстрой усадкой пенополистирола при контакте с пламенем, а также с серьезными явлениями течения расплава или капель расплава [10], которые произошли внутри ETICS.

Рис. 4. Восходящее распространение огня по ЭПС: (а) скорость распространения в зависимости от времени и (б) скорость распространения в зависимости от толщины ЭПС.

НОВЫЙ МЕТОД ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПОЖАРОВ

В нашей предыдущей работе приведен метод расчета FSR на основе результатов серии испытаний [9].

Сравнение экспериментальных и расчетных данных показано на рис. 5. Это показывает, что результат, полученный данным методом, лучше согласуется с экспериментальными данными. Таким образом, текущий метод адекватно аппроксимирован для инженерных приложений.

Рис. 5. Отклонение между экспериментальным и расчетным FSR двумя методами.

ССЫЛКИ

[1]      Potton E. Grenfell Tower Fire: Background. Номер CBP 8305, Библиотека Палаты общин, 2018 г.

[2]      Чжоу Б., Йошиока Х., Ногучи Т., Ван К., Хуанг С. Скорость распространения огня вверх по фасадам EPS ETICS в реальном масштабе. Fire Technology 2021. doi: 10.1007/s10694-021-01103-3.

[3]      Баррейра Э., де Фрейтас В.П. Экспериментальное исследование гигротермического поведения композитных систем внешней теплоизоляции (ETICS). Строительство и окружающая среда 2013; 63:31–9. doi:10.1016/j.buildenv.2013.02.001.

[4]      Нилика Р., Хармут Х. Механические и механические характеристики разрушения строительных материалов, используемых для наружных теплоизоляционных композитных систем. Исследование цемента и бетона 2005; 35:1641–5. doi: 10.1016/j.cemconres.2005.04.001.

[5]      Хайдукович М., Кнез Н., Кнез Ф., Колшек Дж. Огнестойкость наружных теплоизоляционных композитных систем (ETICS) фасадов с изоляцией из пенополистирола (EPS) и тонкой штукатуркой. Пожарная техника 2017; 53: 173–209.. doi: 10.1007/s10694-016-0622-2.

[6]      Японская ассоциация стандартов. Метод испытаний на распространение огня по фасадам зданий. JIS A 1310 Standard Test 2015.

[7]      Zhou B, Yoshioka H, ​​Noguchi T, Ando T. Численный прогноз скорости потери массы пенополистирола (EPS), используемого для наружных теплоизоляционных композитных систем (ETICS), в коническом калориметре. Огонь и материалы 2018; 42: 517–26. дои: 10.1002/семейство 2495.

[8]      Чжоу Б., Йошиока Х., Ногучи Т., Ван К. Экспериментальное исследование вертикального температурного профиля наружной теплоизоляции пенополистирола композитных систем кирпичной кладки фасада в соответствии с методом JIS A 1310. Огонь и материалы 2020: 1–15. дои: 10.1002/семейство 2880.

[9]      Чжоу Б., Йошиока Х., Ногучи Т., Ван К. Экспериментальное исследование усредненной по времени скорости распространения восходящего огня пенополистирольных композитных систем наружной теплоизоляции каменной кладки фасада. Огонь и материалы 2021; 45: 193–204. doi: 10.1002/fam.2923.

[10]    Xie Q, Tu R, Wang N, Ma X, Jiang X. Экспериментальное исследование характеристик плавного горения при пожаре в бассейне с капанием расплавленных термопластов.