Materiały pomocnicze do nauki przedmiotu „Materiały budowlane” na kierunku „Budownictwo” na Wydziale Inżynierii WAT. Na prawach rękopisu. Prawa autorskie zastrzeżone. Wyrażam zgodę na kserowanie wyłącznie na potrzeby studentów Wydziału Inżynierii WAT. mgr inż. Tadeusz Błażejewicz

MATERIAŁY TERMOIZOLACYJNE

1. PODSTAWOWE ZASADY PRZEPŁYWU ENERGII CIEPLNEJ.

Energia cieplna przepływa z miejsc o wyższej temperaturze do niższej aż do wyrównania się temperatur. Procesu tego nie można zatrzymać, można go tylko spowolnić ustawiając na drodze przepływu materiał utrudniający przepływ ciepła, tzw. materiał termoizolacyjny. Przepływ ciepła odbywa się na drodze:

• promieniowania (Q proporcjonalne do T⁴[K]);

• konwekcji (unoszenia cząstek gazu o wyższej energii do góry - ważne dla termoizolacyjności przegród (stropów) najwyższej kondygnacji);

• przewodzenia (przez materiały stałe).

Ilość ciepła Q przepływającego przez jednorodną płaską przegrodę przy ustalonym przepływie można wyliczyć ze wzoru:

Q = λ ⋅
⋅Δ t ⋅ τ

λ [W/m ⋅ K] - współczynnik przewodnictwa cieplnego = ilości ciepła przenika-jącego przez ścianę o powierzchni 1 m², o grubości 1 m, przy różnicy temperatur 1K, w czasie 1 sek.

Opór cieplny, jaki stawia przepływowi energii cieplnej jednorodna warstwa materiału wynosi:

R =
[m² ⋅ K/W] .

Materiały wysokoefektywne λ < 0,08 - wszystkie tworzywa spienione;

Materiały średnioefektywne λ < 0,08 ÷ 0,11 - suprema;

Materiały niskoefektywne λ < 0,12 ÷ 0,23 - gazobeton.

2. IZOLACYJNOŚĆ TERMICZNA PRZEGRÓD BUDOWLANYCH.

Izolacyjność przegrody ściennej charakteryzujemy współczynnikiem przenikania ciepła

U_k =

R_T - całkowity opór cieplny przegrody złożonej z warstw jednorodnych (tzn. bez mostków termicznych). Przy mostkach obliczenia są znacznie bardziej skomplikowane i wykonuje się je wg PN-EN-ISO-6946 : 1999 „Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła.”

R_T =
+ R₁ + R₂ + ...... + R_n +

Opory przejmowania ciepła
(zewnętrzna powierzchnia przegrody) i
(wewnętrzna) zależą od kierunku strumienia cieplnego (w górę, poziomy, w dół) i są podane w tabeli w normie.

R_i =

gdzie: „d” - grubość jednorodnej warstwy [m].

Obliczeniowe współczynniki przewodzenia ciepła λ (dla warunków typowych dla danego zastosowania) dla różnych materiałów podane są w załączniku do normy. Wymagania dotyczące izolacyjności przegród budynków znajdują się w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z 12.04.2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. nr 75 poz. 690). Dla budynków jednorodzinnych:

• ściany zewnętrzne warstwowe z izolacją o λ ≤ 0,05 W/mK - U_K ≤ 0,30;

• ściany pozostałe (np.: z gazobetonu) zewnętrzne U_K ≤ 0,50 W/m² ⋅ K;

• stropodachy i stropy nad przejazdami lub pod nieogrzewanymi poddaszami - U_K ≤ 0,30 W/m² ⋅ K.

Dla budynków mieszkalnych wielorodzinnych wymaga się , aby wskaźnik E

E =	ilość energii na ogrzanie budynku w ciągu roku
		kubatura ogrzewanych pomieszczeń

był mniejszy od granicznej wartości E_o
podanej w Rozporządzeniu.

Dla budynków wielorodzinnych nie jest obecnie podana wartość U_K , poprzednio wynosiła ona:

• dla ścian pełnych (bez otworów) U_K ≤ 0,45;

• ścian z oknami ≤ 0,55;

• stropów ostatniej kondygnacji ≤ 0,30
  .

Dla budynków po termomodernizacji dla ścian wymagane jest U_K ≤ 0,25 W/m²K (Rozporządzenie MSWiA z 22.09.99 r. Dz. U. 74 poz. 900). Straty cieplne zależą od typu budynku. Dla budynków jednorodzinnych wolnostojących straty te szacuje się następująco:

• przez wentylację 45%,

• przez ściany 32%,

• przez dach 22%,

• przez okna 12%,

• przez grunt 6%.

Dlatego w budynkach jednorodzinnych celowe jest w pierwszej kolejności założenie klimatyzacji z odzyskiem ciepła, następnie ocieplenie dachu (lub stropu ostatniej kondygnacji) i ścian, a dopiero potem wymiana okien na termoizolacyjne.

Dla bloku z wielkiej płyty straty szacuje się następująco:

• przez wentylację 50%,

• przez okna 32%,

• przez ściany 15%,

• przez grunt 2%,

• przez dach 1%.

W związku z tym w pierwszej kolejności celowa jest wymiana okien. Przy niewystraczającej termoizolacyjności ścian temperatura na ich wewnętrznej powierzchni spada poniżej temperatury punktu rosy i na powierzchni wykrapla się wilgoć, co prowadzi do wysoleń, spęcherzenia farby i pleśnienia oraz osiadania kurzu. Temperatura odczuwalna jest równa średniej pomiędzy temperaturą powietrza i przegrody. Jeżeli temperatura odczuwalna jest za niska, odczuwamy zimno ze względu na wypromieniowanie ciepła przez ciało do ściany.

3. ZASADY DOBORU I STOSOWANIA MATERIAŁÓW

TERMOIZOLACYJNYCH.

Materiał termoizolacyjny powinien tworzyć ciągłą przegrodę, bez mostków cieplnych. Opór cieplny warstwy termoizolacyjnej powinien być tak dobrany, aby przegroda miała wymaganą izolacyjność cieplną. Materiał izolacyjny powinien być wbudowany od strony zimnej (od zewnątrz). W przypadku ocieplania ścian od wewnątrz, co jest czasem konieczne (np.: w budynkach o zabytkowych fasadach), mogą wystąpić następujące niekorzystne zjawiska:

• temperatura punktu rosy może wystąpić wewnątrz przegrody ściennej lub na jej wewnętrznej powierzchni pod ociepleniem, co może spowodować zawilgocenie ścian (objawiające się czasem w postaci wycieków wody wypływającej z warstwy termoizolacyjnej) oraz zniszczenia mrozowe;

• obniża się stabilność termiczna ścian (ze względu na małe ciepło właściwe termoizolacja nie magazynuje energii cieplnej);

• mogą wydzielać się substancje szkodliwe dla zdrowia w postaci pyłów lub oparów;

• zmniejsza się powierzchnia użytkowa pomieszczeń.

Kryteria doboru materiałów termoizolacyjnych są następujące:

• jak najmniejszy współczynnik λ, gdyż wtedy dla uzyskania wymaganego oporu cieplnego wystarcza mniejsza grubość płyt (i niższa cena);

• wystarczające cechy mechaniczne (wytrzymałość na ściskanie i zginanie dla zastosowania w podłogach oraz na zginanie i rozciąganie dla płyt do dociepleń), a przy tym jak najmniejsza gęstość (warunkująca niską cenę);

• nienasiąkliwość (zawilgocenie podwyższa współczynnik λ; materiały nasiąkliwe należy chronić folią paroszczelną od strony bardziej mokrej i ewentualnie folią paroprzepuszczalną od strony suchej);

• szeroki termiczny zakres stosowania (za wysoka temperatura niszczy porowatą strukturę spienionych tworzyw sztucznych);

• ograniczona palność (najlepiej niepalne) i brak wydzielania substancji toksycznych;

• odporność na czynniki biologiczne (w tym dzieci, gryzonie i gnicie);

• odporność na lepiszcza stosowane w budownictwie (zaprawy klejące, kleje, lepiki);

• trwałość właściwości w czasie;

• łatwość stosowania;

• niski koszt.

4. POSTAĆ WYROBÓW.

Materiały termoizolacyjne mogą występować w postaci:

• sypkiej (kłębki lub granulki), stosowane do wsypania w szczeliny powietrzne w murze, miedzy legary podłogi itp.;

• rolowej (maty i filce), stosowane do owijania rurociągów ciepłowniczych, układania luzem bez obciążenia itp.;

• płyt (o różnej gęstości);

• pustaków ściennych (szalunki tracone);

• pustaków stropowych;

• bloków ociepleniowych z warstwą fakturową;

• otulin rurociągów;

• spienianej na budowie (do natrysku na dachy lub ściany i iniekcji w szczeliny powietrzne).

Najbardziej efektywne materiały termoizolacyjne charakteryzują się drobnymi zamkniętymi porami i niską gęstością pozorną. Materiały nieorganiczne (wełna mineralna, szkło piankowe, wełna szklana) są mniej efektywne od organicznych (tworzyw sztucznych spienionych), ale bardziej trwałe.

5. RODZAJE MATERIAŁÓW TERMOIZOLACYJNYCH.

5.1. Styropian.

Produkowany jest styropian formowany z granulek spienionego polistyrenu, o symbolu EPS i właściwościach wg PN-EN 13163 : 2004 oraz styropian ekstrudowany (wytłaczany), spieniany w całej masie, o symbolu XPS i właściwościach według PN-EN 13164 : 2003.

5.1.1. Wyroby ze styropianu EPS.

Podstawą podziału na typy styropianu z granulek, przeznaczonego do zastosowań standardowych jest deklarowana przez producenta wartość naprężeń ściskających przy 10% odkształceniu względnym σ₁₀ , deklarowany współczyn-nik przewodzenia ciepła λ_D oraz przewidywane podstawowe zastosowanie, np.:

Styropian EPS 70-040 Fasada

oznacza styropian z granulek, o naprężeniach ściskających przy 10% odkształceniu względnym równych 70 kPa, o współczynniku λ_D równym 0,040 W/mK, przeznaczony do ociepleń fasad budynków.

Naprężenie ściskające przy 10% odkształceniu względnym nie jest wartością obliczeniową (odkształcenie płyty styropianowej pod posadzką aż o 10% doprowadziłoby do złamania wylewki pod posadzkę). Na ogół dla płyt do izolacji mocno obciążonych posadzek do obliczeń nośności przyjmuje się wartość naprężeń odpowiadającą 2% odkształceniu względnemu pod obciążeniem długotrwałym (20 lat), która jest rzędu 1/3 wartości naprężeń przy odkształceniu 10%. Poziomy naprężenia ściskającego przy 10% odkształceniu względnym są oznaczone symbolem CS(10), po którym stoi wymagana wartość naprężenia w kPa. Norma przewiduje poziomy naprężenia ściskającego od CS(10)30 do CS(10)500. Dla zastosowań, w których nie jest wymagana zdolność do przenoszenia obciążeń, przewidziano typ EPS S, dla którego nie określa się naprężeń ściskających przy 10% odkształceniu. Wytrzymałość styropianu na ściskanie jest związana z wytrzymałością na zginanie - wytrzymałość na zginanie jest o około 50% większa, niż na ściskanie. Norma wymaga, aby spełnione były jednocześnie oba wymagania, to jest aby żaden wynik badania wytrzymałości na ściskanie i na zginanie nie był niższy od poziomu deklarowanego dla danego typu styropianu, np.: dla styropianu do ociepleń „EPS 80-036 Fasada” naprężenia ściskające nie powinny być niższe od 80 kPa, a wytrzymałość na zginanie nie mniejsza niż 125 kPa. Poziomy wytrzymałości na zginanie oznaczane są symbolem BS, po którym stoi wartość wytrzymałości na zginanie w kPa. Norma przewiduje zakres wytrzymałości na zginanie od BS 50 do BS 750. Dla każdego typu styropianu (także EPS S) wytrzymałość na zginanie nie może być niższa od 50 kPa, to jest od wytrzymałości koniecznej dla celów operowania wyrobami (transportu, wbudowania itp.). Dla styropianu do ociepleń budynków metodą „lekką-mokrą” norma PN-EN 13499 : 2004 „Zewnętrzne zespolone systemy ocieplania ze styropianem” wymaga deklarowanego poziomu wytrzymałości na rozciąganie co najmniej 100 kPa (ze względu na ssące działanie wiatru na ocieploną elewację). Według normy PN-EN 13163 poziomy wytrzymałości na rozciąganie prostopadle do powierzchni czołowych oznacza się symbolem TR, po którym stoi wymagana wartość wytrzymałości na rozciąganie w kPa. Norma przewiduje poziomy od TR 20 do TR 400. Dla styropianu do ociepleń ważną cechą jest też wytrzymałość na ścinanie, gdyż ciężar warstwy fakturowej ocieplenia oraz jej ruchy termiczne wywołują w płytach styropianowych naprężenia ścinające. Wytrzymałość na ścinanie styropianu z granulek przyjmuje się równą 50% wytrzymałości na zginanie. Właściwości wytrzymałościowe styropianu zależą wprost proporcjonalnie od jego gęstości objętościowej (pozornej). Według archiwalnej normy PN-B-20130 : 1997 „Płyty styropianowe PS-E”, płyty dzieliły się na odmiany zależnie od gęstości pozornej:

• odmianę 10 (gęstość pozorna nie mniejsza niż 10 kg/m³), przeznaczoną do pracy bez obciążeń, np.: do wytwarzania laminatów;

• odmianę 12 do wypełnienia przestrzeni miedzy ścianami;

• odmianę 15 do ocieplenia;

• odmianę 20 do podłóg lekko obciążonych;

• odmianę 30 i 40 do podłóg silnie obciążonych.

Producenci, którzy uzyskali certyfikat na zgodność z normą PN-B-20130 mogą nadal wprowadzać do obrotu styropian charakteryzowany odmianą (gęstością pozorną) aż do czasu wygaśnięcia ważności certyfikatu. Nowa norma PN-EN 13163 nie zawiera żadnych wymagań dotyczących gęstości pozornej, parametr ten może być podawany informacyjnie. Pomiędzy średnim naprężeniem ściskającym σ_{10, mean} a gęstością pozorną ς zachodzi związek empiryczny:

σ_{10, mean} = 10 ⋅ς - 81 ,

gdzie: σ [kPa}, ς [kg/m³].

Według PN-EN 13163 producent powinien deklarować wartość oporu cieplnego i współczynnika przewodzenia ciepła oraz wykazać zgodność wyrobu z wartościami deklarowanymi.

Deklarowany opór cieplny R_D [m² ⋅ K/W] jest równy:

R_D =
,

gdzie: d - grubość płyty, m;

λ_D - deklarowany współczynnik przewodzenia ciepła, W/m ⋅ K.

Współczynnik λ zależy od gęstości pozornej styropianu i jest rzędu od 0,045 W/mK dla gęstości 10 kg/m³ do 0,032 dla gęstości 50 kg/m³, to jest maleje nieliniowo przy wzroście gęstości w w/w granicach. Przy doborze styropianu do danego zastosowania nie decyduje więc wartość współczynnika λ, lecz koszt styropianu (niższy dla odmian o mniejszej gęstości pozornej) oraz właściwości mechaniczne.

Od wartości współczynnika λ zależy natomiast grubość zastosowanych płyt (zapewniająca odpowiednią wartość oporu cieplnego). Norma przewiduje klasy tolerancji wymiarów i kształtu:

• dla długości płyt L1 i L2,

• dla szerokości W1 i W2,

• dla grubości T1 i T2,

• dla prostokątności S1 i S2,

• dla płaskości P1, P2, P3 i P4.

Im większa cyfra występuje w symbolu klasy, tym mniejsze są dopuszczalne odchylenia (tolerancje) od wartości nominalnych. Tolerancje wymiarów i kształtu są istotne dla wielu zastosowań, np.: przy docieplaniu budynków systemem bezspoinowym nadmierne odchyłki płaskości mogą uniemożliwić przyklejenie płyt, nadmierne odchyłki grubości spowodują konieczność głębokiego szlifowania płyt, a nadmierne odchyłki długości i szerokości spowodują powstanie mostków cieplnych na stykach płyt.

Norma przewiduje 2 klasy stabilności wymiarowej w warunkach normalnych (23^oC, 50% wilgotności względnej powietrza), oznaczone symbolem DS(N): DS(N)5 i DS(N)2 (zmiany długości i szerokości nie większe odpowiednio niż 0,5% i 0,2%). Brak stabilności wymiarowej może powodować odspajanie się ocieplenia lub warstwy fakturowej. Wyroby o większej stabilności wymiarowej wymagają dłuższych czasów sezonowania płyt po wyprodukowaniu. Norma przewiduje 4 poziomy nasiąkliwości wodą przy długotrwałym całkowitym zanurzeniu, oznaczane symbolem WL(T):

• poziom WL(T)5 wymaga, aby nasiąkliwość nie przekraczała 5% objętościowych;

• poziom WL(T)1 (najostrzejszy) wymaga, aby nasiąkliwość nie przekraczała 1% objętościowego (po 28 dobach zanurzenia).

Nasiąkliwość powierzchniowa styropianu (przy częściowym zanurzeniu) nie powinna przekraczać 0,5 kg/m². Absorpcja wody przez długotrwałą dyfuzję pary wodnej jest jeszcze większa od nasiąkliwości. Norma przewiduje 4 poziomy absorpcji wody oznaczone symbolem WD(V): WD(V)15 (absorpcja poniżej 15%), WD(V)10, WD(V)5 i WD(V)3.

Styropian z granulek jest materiałem bardzo nasiąkliwym i wymaga ochrony przed zwilgoceniem podczas magazynowania oraz podczas eksploatacji (np.: przez nałożenie warstwy fakturowej dobrej jakości na ocieplenie systemem bezspoinowym ; stosowanie izolacji paroszczelnych od strony napływu wilgoci itp.). Zawilgocenie styropianu do ociepleń, tj. o gęstości 15 kg/m³ do wilgotności 2% objętościowych jest równoznaczne z zawilgoceniem 133% wagowych. Przy zawilgoceniu materiałów termoizolacyjnych wzrasta ich współczynnik przewodnictwa cieplnego (λ dla powietrza, wody i lodu mają się do siebie jak 1 : 20 : 80). Styropian charakteryzuje się bardzo długim czasem odsychania po zawilgoceniu, dochodzącym do kilkunastu tygodni. Styropian wbudowany bez izolacji przeciwwodnej w niektóre ściany domów z wielkiej płyty i zawilgocony wodą z betonu nigdy nie wysechł, stanowiąc mostek termiczny w ścianie. Niektóre ocieplenia budynków przybierają zieloną barwę od porastających je glonów, co świadczy o trwałym zawilgoceniu.

Odporność na mróz styropianu jest bardzo dobra: styropian całkowicie nasycony wodą poddany 300 cyklom zamrażania i odmrażania nie powinien wykazywać spadku wytrzymałości na ściskanie większego niż o 10%.

Współczynnik przepuszczania pary wodnej dla styropianu EPS 30 jest rzędu 0,027 mg/Pa ⋅ h ⋅ m, a dla styropianu EPS 500 0,012 mg/Pa ⋅ h ⋅ m. Jest to współczynnik mniejszy, niż dla przeciętnego muru.

Odporność termiczna styropianu, badana jako odkształcenie (wymagane poniżej 5%) pod obciążeniem w danej temperaturze, charakteryzowana jest 3 poziomami o symbolu DLT 5:

• DLT(1)5 - odporność do 80^oC;

• DLT(2)5 - odporność do 70^oC;

• DLT(3)5 - odporność do 60^oC.

Styropian stosowany w budownictwie powinien posiadać klasę reakcji na ogień co najmniej E (do najniższej Euroklasy F zalicza się wyroby łatwopalne, kapiące, intensywnie dymiące; do klasy B wyroby niezapalne). Euroklasa E reakcji na ogień jest zbliżona do stosowanego poprzednio kryterium „samogasnący”. Styropian „samogasnący” (dawne oznaczenie FS) zawiera wbudowane atomy chlorowców, które wskutek rozkładu termicznego zostają uwolnione i tworzą ciężką chmurę gazową odcinającą dostęp tlenu z powietrza i powodującą samogaśnięcie. Mechanizm samogaśnięcia jest skuteczny dla niewielkich źródeł ognia i zabezpiecza głównie przed zapaleniem styropianu. W przypadku rozwiniętego pożaru, przy dużych ilościach materiałów palnych, przy silnych prądach powietrza styropian pali się silnym, kopcącym płomieniem, a uwolnione chlorowce tworzą bardzo toksyczne gazy pożarowe i są przyczyną wielu ofiar śmiertelnych. W związku z tym ryzykowne jest wbudowywanie styropianu w połączeniu z innymi materiałami palnymi, np.: do ocieplenia dachu z drewnianą więźbą dachową, pod boazerię itp. Rozwój spalania zależy od osłoniecia styropianu (od wielkości powierzchni odkrytej, nie chronionej przed ogniem), dlatego też do ociepleń dopuszczony jest wg aprobat technicznych styropianu o grubości do 12 cm. Styropian dopuszczony jest do ociepleń budynków o wysokości do 25 m (do tej wysokości sięgają drabiny strażackie). Dodatkowo dopuszczono stosowanie styropianu do ociepleń dla budynków do 11 kondygnacji wzniesionych przed 1.04.95 r. (Dz. U. nr 75/2002 poz. 690).

Jeżeli dana właściwość użytkowa występująca w normie nie jest wymagana dla zamierzonego stosowania, to producent w kodzie oznaczenia wyrobu może umieścić symbol NPD - właściwość użytkowa nie określona. Styropian EPS podlega systemowi oceny zgodności 3 (wstępne badania typu wykonane przez notyfikowane laboratorium, zakładowa kontrola jakości produkcji, deklarację zgodności wystawia producent). Zgodnie z Rozporządzeniem MSWiA z 22.04.1998 r. w sprawie wyrobów służących do ochrony przeciwpożarowej (Dz. U. nr 55, poz. 362) styropian do ociepleń powinien mieć wydany certyfikat zgodności.

Styropian jest bardzo nieodporny na rozpuszczalniki (poza alkoholem etylowym), które niszczą jego strukturę powodując zanikanie. Do przyklejania styropianu stosuje się zaprawy klejące dyspersyjne, głównie akrylowe lub kleje spirytusowe (najgorszy ze stosowanych klejów - lateksowy z cementem). Nie wolno stosować do przyklejania styropianu lepików asfaltowych. Styropian jest chętnie niszczony przez gryzonie (i dzieci), które drążą nory i zgryzają styropian. Styropian jest nieodporny na ultrafiolet z promieniowania słonecznego, który powoduje żółknięcie i kruszenie tworzywa. Dlatego po przyklejeniu płyt styropianowych ocieplenia należy je niezwłocznie pokryć warstwą fakturową. Norma PN-EN 13163 : 2004 nic nie mówi o zakresie zastosowań wyrobów styropianowych ani nie przypisuje określonym typom wyrobów odpowiednich klas i poziomów właściwości wymaganych dla danego zastosowania, nie dokonuje też klasyfikacji wyrobów na typy. Dlatego wydano uzupełnienie krajowe do tej normy w postaci PN-B-20132 : 2005. Norma ta przewiduje podział styropianu EPS na następujące typy:

• wyroby do zastosowań standardowych, których oznaczenie zawiera deklaro-waną wytrzymałość na ściskanie przy 10% odkształceniu, deklarowany współczynnik λ i podaje podstawowe zastosowanie, np.: EPS 80-036 Fasada;

• płyty o obniżonej absorpcji wody, do stosowania w stałym kontakcie z wodą, o oznaczeniu EPSP;

• płyty elastyczne do izolacji akustycznej podłóg, o deklarowanym poziomie tłumienia dźwięków uderzeniowych, o oznaczeniu EPST_{-24 dB} lub EPST_{-30 dB}.

Spośród wyrobów do zastosowań standardowych można wyróżnić następujące typy:

• EPS 50-042 (stary symbol FS12, o gęstości 12 kg/m³) przeznaczony do wypełnienia ścian szczelinowych, wypełnienia ścianek działowych, podłóg między legarami, ocieplenia dachów stromych między krokwiami;

• EPS 70-040 Fasada (dawniej FS15) - do ocieplania ścian (wytrzymałość płyt jest wystarczająca, a twardość jeszcze umożliwia szlifowanie po przyklejeniu);

• EPS 80-036 Fasada - do ocieplania wieńców i nadproży w postaci szalunku traconego pod tynk; ocieplanie prefabrykowanych płyt warstwowych zewnętrznych; ocieplenie i deskowanie tracone stropów żelbetowych od spodu;

• EPS 80-040 - do płyt warstwowych z okładzinami metalowymi;

• EPS 100-038 Dach /podłoga (dawniej FS20) - do ocieplania podłóg normalnie obciążonych; do ocieplenia ścian w gruncie (z izolacją przeciwwodną);

• EPS 100-038 do płyt dachowych warstwowych z okładzinami z papy;

• EPS 200-036 Dach/podłoga/parking (dawniej FS30) - do ocieplania podłóg silnie obciążonych; jako warstwa chroniąca przed przemarzaniem w konstrukcjach drogowych; izolacja podłóg w halach przemysłowych i garażach;

• EPS 250-036 Podłoga /parking (dawniej FS40) - do ocieplenia podłóg na gruncie silnie obciążonych; ocieplenia dachów i tarasów z możliwością parkowania pojazdów; warstwa chroniąca przed przemarzaniem w konstrukcjach drogowych.

Przykład oznaczenia płyt styropianowych samogasnących przeznaczo-nych do ocieplania ścian metodą lekką - mokrą:

Płyty styropianowe EPS 70-040 Fasada PN-EN 13163 T2-L2-W2-S2-P4-BS115-CS(10)70-DS(N)2-DS(70,-)1-TR100,

R_D = 2,50 m² ⋅ K/W,

klasa reakcji na ogień: E,

wymiary nominalne: 1000 x 500 x 100 mm.

Styropian z granulek może występować również jako:

• granulki luzem, o wymiarach od 1 do 20 mm, stosowane do wypełnienia szczelin powietrznych w murze lub zamiast piasku w zaprawach ciepłochronnych (może być stosowany także regenerat z pokruszenia wyrobów styropianowych);

• otuliny rurociągów;

• pustaki stropowe i ścienne;

• styrobloki z warstwą fakturową do ociepleń;

• ozdobne kasetony do przyklejania na suficie.

Właściwości tych wyrobów są podane w aprobatach technicznych.

5.1.2. Wyroby ze styropianu ekstrudowanego (XPS) wg PN-EN 13164 : 2003.

Dla odróżnienia tych wyrobów producenci często barwią płyty na pastelowe kolory (zielony, niebieski, różowy). Płyty charakteryzują się wyższą wytrzymałością na ściskanie, niż styropian z granulek. Norma przewiduje poziomy naprężenia ściskającego przy 10% odkształceniu względnym CS(10/Y) od 100 kPa do 1000 kPa. Znacznie niższa niż dla styropianu z granulek jest nasiąkliwość wodą. Norma przewiduje 3 poziomy nasiąkliwości wodą przy długotrwałym całkowitym zanurzeniu:

• WL(T)3 o nasiąkliwości poniżej 3%;

• WL(T)1,5 o nasiąkliwości poniżej 1,5%;

• WL(T)0,7 o nasiąkliwości poniżej 0,7%;

Również poziomy absorpcji wody przy długotrwałej dyfuzji pary wodnej są znacznie niższe (WD(V)5 i WD(V)3). Styropian ekstrudowany przy takiej samej gęstości pozornej ma mniejszy o około 20% współczynnik przewodzenia ciepła λ w stosunku do styropianu z granulek. Norma PN-EN 13164 nie podaje wymaganego poziomu właściwości wymaganych dla określonego zastosowania ani podziału na typy i odmiany styropianu ekstrudowanego; informacje takie znajdują się w aprobatach technicznych. Styropian ekstrudowany jest kilkakrotnie droższy od styropianu z granulek. Stosowany jest w warunkach silnego i długotrwałego zawilgocenia (dachy odwrócone, tarasy zielone, fundamenty w zawodnionych gruntach, izolacje tarasów itp.) oraz w warunkach dużych obciążeń (pod posadzki przemysłowe na gruncie). Dla płyt Fllormate firmy Dow (dostępnych w Polsce), barwy niebieskiej, nasiąkliwość wodą po 28 dobach zanurzenia wynosi poniżej 0,2%, podciąganie kapilarne 0 cm, współczynnik λ_D = 0,029 W/m ⋅ K, a naprężenia ściskające od 200 kPa (Floormate 200 o gęstości pozornej 25kg/m³) do 700 kPa. Płyty są samogasnące, stosowane do izolacji termicznej podłóg przemysłowych oraz dachów płaskich pod duże obciążenia użytkowe.

5.2. Wyroby z wełny mineralnej (MW) bazaltowej.

Otrzymuje się je poprzez wyprzędzenie włókien ze stopionej skały bazaltowej, sklejenie ich lepiszczem organicznym (głównie żywicą mocznikowo-formaldehydową) oraz sprasowanie, a następnie hydrofobizację. Mogą występować w postaci:

• granulowanej (kłębki);

• mat (filc lub wełna z jednostronną lub dwustronną okładziną z folii aluminiowej, tektury falistej, papieru powlekanego lub włókien szklanych);

• płyt o różnej twardości (gęstości pozornej).

Jakość wyrobów odpowiada PN-EN 13162 : 2002 oraz aprobatom techni-cznym. Wartość oporu cieplnego i współczynnika λ powinna być deklarowana przez producenta. Współczynnik λ jest zależny od sposobu produkcji płyt (jest niższy dla płyt lamelowych - o poprzecznym układzie włókien) oraz od gęstości pozornej i waha się w granicach od 0,036 W/mK do 0,044 W/mK. Naprężenia ściskające CS(10) lub poziom wytrzymałości na ściskanie CS(Y) mogą wynosić zależnie od typu wyrobu od 0,5 do 500 kPa. Typ wyrobu dobiera się do przewidywanego zastosowania przede wszystkim ze względu na wytrzymałość. Tradycyjny podział płyt dokonywany był ze względu na gęstość na:

• płyty miękkie o gęstości do 60 kg/m³, przeznaczone do zastosowań, gdzie płyty nie przenoszą obciążeń (między legarami na podłodze, w ścianie szczelinowej, między krokwiami dachu itp.);

• płyty półtwarde o gęstości 80 i 100 kg/m³, przeznaczone do ścian warstwowych prefabrykowanych i ocieplania budynków metodą suchą;

• płyty twarde o gęstości 120 i 150 kg/m³ do ociepleń metodą lekką-mokrą oraz do ociepleń dachów pod bezpośrednie krycie papą.

Nasiąkliwość wodą przy krótkotrwałym częściowym (do 5 mm) zanurzeniu nie powinna przekraczać 1 kg/m², a przy długotrwałym częściowym zanurzeniu 3 kg/m². Płyty z wełny mineralnej ze względu na otwartą strukturę porów szybko odsychają. Są one całkowicie paroprzepuszczalne. W budynkach o szkielecie drewnianym wymagają stosowania od zewnątrz włóknin przeciw-wiatrowych dla ochrony przed przewiewaniem. Płyty z wełny mineralnej są niepalne i odporne termicznie do około 250^oC (potem rozkłada się żywica MF); niektóre typy mogą być stosowane do 600^oC. Płyty z wełny mineralnej są wykorzystywane do ochrony przeciwogniowej konstrukcji stalowych budyn-ków. Emisja formaldehydu powinna być niższa od 100 μg/m² ⋅ h (norma dopu-szcza 50 μg/m³ kubatury pomieszczenia). Wełna mineralna jest dopuszczona do ocieplania bez ograniczeń grubości ocieplenia i wysokości budynku.

Wełna mineralna jest dopuszczona do stosowania wewnątrz pomieszczeń przeznaczonych na pobyt ludzi pod warunkiem, że będzie wbudowana w taki sposób, aby nie pyliła. Podstawowym rodzajem wyrobów są płyty o rozmiarach 100 x 60 cm i grubości od 3 cm do 24 cm. Płyty należy przewozić krytymi środkami transportu i magazynować pod dachem. Odmiany wełny bazaltowej o niskiej gęstości (rzędu 30 - 35 kg/m³) są tańsze od styropianu, a o dużej gęstości (około 145 kg/m³) znacznie droższe. Z płyt wyodrębniły się odmiany o specjalnym przeznaczeniu:

1. Rockmin.

Płyty miękkie, o gęstości 35 kg/m³ (najlżejsze), o λ = 0,038 W/m ⋅ K. Przeznaczone do układania miedzy legary podłogi i na stropach poddaszy nieużytkowych.

2. Rockmur.

Przeznaczone do murów szczelinowych. Układ włókien wełny jest taki, że odprowadza wodę w dół szczeliny. Szczeliny od góry nie należy zamuro-wywać, a od dołu wykonać osiatkowane otwory nawiewne umożliwiające wentylację i odsychanie wełny. W przypadku pozostawienia miedzy murem a płytami wełny szczeliny powietrznej wentylacyjnej, wełna musi być przy-mocowana do muru od strony pomieszczeń ogrzewanych. λ = 0,040 W/m ⋅ K.

3. Superrock (Deltarock 1).

Płyty o gęstości 35 kg/m³, λ = 0,040 W/m ⋅ K, przeznaczone do ocieplania dachów stromych (kładzione miedzy krokwie warstwą grubości 20 ÷ 24 cm). Izolacja ułożona miedzy krokwiami wymaga szczeliny wentylacyjnej pomię-dzy wełną okrytą folią paroprzepuszczalną od góry, a połacią dachową. Przy braku wentylacji może wystąpić przegrzewanie pomieszczeń w lecie oraz zawilgocenie termoizolacji. Szerokość szczeliny zależy od pochylenia dachu (szersza przy dachach płaskich) i długości połaci dachowej (szersza przy dłuzszych połaciach). Orientacyjna szerokość szczeliny wynosi około 4 cm; w podsufitce okapu powinny być osiatkowane elementy nawiewne, a w kalenicy wywietrzniki.

4. Fasrock.

Twarde płyty o gestości pozornej powyżej 145 kg/m³, λ = 0,040 W/m ⋅ K. Przeznaczone do ociepleń metodą lekką- mokrą. Ze względu na duży ciężar płyt oprócz klejenia wymagane jest kołkowanie płyt atestowanymi łącznikami (kołkami) z trzpieniem metalowym, w ilości wynikajacej z obliczeń statycznych.

5. Dachrock.

Twarde płyty o gęstości pozornej powyżej 145 kg/m³, λ = 0,040 W/m ⋅ K. Przeznaczone do ocieplenia stropodachów pod bezpośrednie krycie papą.

6. Panelrock.

Płyty przeznaczone do ocieplania metodą lekką suchą (układane w ruszcie stalowym mocowanym do sciany i zakrywane blachą fałdową lub sidingiem, tj. panelami elewacyjnymi z PCW. λ = 0,037 W/m ⋅ K. W przypadku układania w ścianach o szkielecie drewnianym należy od zewnątrz, pod siding ułożyć warstwę włókniny przeciwwiatrowej.

7. Fasrock L.

Płyty przeznaczone do ochrony konstrukcji stalowej budynków przed ogniem.

8. Stroprock.

Płyty przeznaczone do ocieplania i izolacji akustycznej poodłóg na stropach. λ = 0,041 W/m ⋅ K.

9. Rockton.

Płyty przeznaczone do izolacji akustycznej scian działowych. Wełna bazaltowa ze względu na otwarte drobne pory ma dobre właściwości pochłaniania dźwięków powietrznych. Fala dźwiękowa (drgające cząsteczki powietrza) na skutek tarcia zamieniana jest w porach wełny na ciepło. Materiał pochłaniający powinien być mocowany po tej stronie przegrody, do której dociera hałas (od wewnątrz pomieszczenia ze źródłem hałasu).

5.3. Wyroby z wełny szklanej.

Włókna wyprzędzone ze szkła, przy grubości około 3 μm są elastyczne i nie kaleczą. Z włókien tych formowane są maty, płyty, okładziny i otuliny, o podobnych właściwościach, jak wełna bazaltowa (firma Gullfiber). Do termoizolacji ścian warstwowych lub szkieletowych służy Unipłyta o gęstości około 20 kg/m³, λ = 0,034 W/m ⋅ K.

Do izolacji dachów stromych (między krokwie) służy ISO-mata o gęstości 12 kg/m³, λ = 0,034 W/m ⋅ K. Jako ocieplenie pod siding służy Panel - mata , do scian warstwowych Mur - płyta, występują również płyty fasadowe i do kontaktu z gruntem. Wyroby z wełny szklanej w porównaniu z wełna bazaltową mają niższe o około 15% współczynniki λ, mniejszą gęstość pozorną i trochę gorsze właściwości mechaniczne oraz są trochę droższe.

5.4. Pianki poliuretanowe termoizolacyjne.

Są dostępne w formie płyt, płyt typu Sandwich ściennych i stropowych, otulin rurociągów oraz mogą być spieniane na placu budowy. Spienianie wymaga specjalistycznych urządzeń. Pianka może być wylana w pustkę w murze, gdzie wyrasta do wysokości około 2 m oraz może być natryśnięta na dach lub ściany (ma doskonałą przyczepność). Jest to najlepszy, ale drogi materiał termoizolacyjny, o dobrych właściwościach mechanicznych i małej nasiąkliwości (poniżej 2%). Przy gęstości około 30 - 35 kg/m³ współczynnik λ = 0,040 W/m ⋅ K, a wytrzymałość na ściskanie 160 kN. Pianki zawierają dodatki nadające im cechę samogaśnięcia. Są one wrażliwe na ultrafiolet ze słońca i wymagają powłok ochronnych. Nie są dopuszczone do wnętrza pomieszczeń przeznaczonych na pobyt ludzi.

5.5. Szkło piankowe. (omówione na wykładzie „Szkło budowlane”).

---