Минераловатные изделия для строительства производятся предприятиями АО «Термостепс» (гг. Тверь, Омск, Пермь, Самара, Салават, Ярославль), АКСИ (г. Челябинск), АО «Тизол», Назаровским ЗТИ, заводом «Комат» (г. РостовнаДону), ЗАО «Минеральная Вата» (г. Железнодорожный, Московской обл.) и др., применяются импортные материалы фирм Rockwool, Paroc, Izomat и др.

Номенклатура используемых в строительстве минераловатных продуктов включает маты прошивные марок М75, М100, М125 по ГОСТ 21880, плиты теплоизоляционные на синтетическом связующем марок П75, П125, П225 по ГОСТ 957396 и ТУ 57620100400148596, гофрированные плиты по ТУ 57620010529971094, плиты повышенной жесткости по ГОСТ 2295095.

Теплоизоляционные изделия из стекловолокна в центральном регионе России производятся ОАО «ФлайдерерЧудово», ЗАО «Мостермостекло». Импортные изделия представлены фирмой Isover.

Теплоизоляционные изделия из базальтового супертонкого волокна выпускаются Дмитровским ЗТИ, Лианозовским ЭМЗ и АО «Тизол» (г. Нижняя Тура).

Физикотехнические свойства используемых в строительстве теплоизоляционных материалов оказывают определяющее влияние на теплотехническую эффективность и эксплуатационную надежность конструкций, трудоемкость монтажа, принцип. возможность ремонта в цикле эксплуатации. Основными показателями, характеризующими свойства материалов, являются: плотность (не более 200–250 кг/м3), теплопроводность (расчетный k теплопроводности не выше 0,06–0,07 Вт/(м•К)), паропроницаемость, прочность на сжатие при 10% деформации для жестких продуктов, сжимаемость и упругость для мягких и полужестких материалов, горючесть, морозостойкость, гидрофобность и водостойкость, биостойкость и отсутствие токсичных выделений при эксплуатации.

Эксплуатационные свойства волокнистых теплоизоляционных материалов зависят от состава используемого различными производителями исходного сырья и технологического оборудования и изменяются в достаточно широком диапазоне.

Анализ cравнительных физикотехнических характеристик некоторых видов волокнистых теплоизоляционных материалов, используемых в строительных конструкциях, демонстрирует, что коэффициенты теплопроводности аналогичных по назначению и области применения волокнистых теплоизоляционных материалов различных производителей могут отличаться более чем на 20%. Водопоглощение гидрофобизированных и негидрофобизированных продуктов может отличаться в 2, 3 и более раз. При этом очевидно, что эти показатели при прочих равных условиях в значительной мере определяют сравнительную энергоэффективность и эксплуатационную надежность как самих материалов, так и конструкций на их основе.

Теплоизоляционные материалы в конструкциях утепления зданий должны соответствовать требованиям пожарной безопасности по СНиП 2.01.0285, иметь гигиенические сертификаты, не выделять токсичные вещества в цикле эксплуатации и при горении.

Горючесть теплоизоляционных продуктов из минерального и стеклянного волокна определяется содержанием органического связующего. Минераловатные изделия на синтетическом связующем с содержанием органических веществ менее 4% относятся к группе НГ (негорючих), а при большем содержании органических веществ к группе Г1 (слабо горючих) или Г2 (умеренно горючих) при испытаниях по ГОСТ 30244.

Теплоизоляционные изделия из минерального и стеклянного волокна на синтетическом связующем относятся к группам материалов, не распространяющих пламя, с малой дымообразующей способностью и малоопасных по токсичности по СНиП 210197.

Изделия из минерального и стеклянного волокна обладают хорошими звукопоглощающими и звукоизолирующими св, что дает принцип. возможность их применения в конструкциях подвесных потолков, перекрытиях, полах и перегородках зданий различного назначения.

Долговечность теплоизоляционных материалов в строительных конструкциях, помимо свойств самих материалов, зависит от воздействия внешних факторов, к которым следует отнести: степень увлажнения теплоизоляционного материала в конструкции, ветровые нагрузки, механические нагрузки от собственного веса в конструкциях стен и нагрузки при перемещении людей в конструкциях крыш и перекрытий. Очевидно, что к общим влияющим факторам добавляются дополнительные, обусловленные спецификой работы материала в конструкции.

Специфика условий эксплуатации определяет состав технических требований к применяемым теплоизоляционным материалам. Так, например, минераловатные плиты повышенной жесткости, используемые в качестве теплоизоляционного слоя в покрытиях с рулонной кровлей, при эксплуатации подвергаются сжимающим нагрузкам, поэтому для них одним из основных показателей является прочность на сжатие при 10% деформации.

Для минераловатных плит, используемых в конструкциях дополнительной тепловой изоляции стен со штукатурным покрытием, существенно важным является показатель прочности на отрыв слоев. Этот показатель в соответствии с требованиями зарубежных стандартов должен иметь значение не ниже 15 кН/м Следует отметить, что показатель прочности на отрыв слоев для волокнистых теплоизоляционных материалов является определяющим лишь для конструкций со штукатурным покрытием типа DAMMSYSTEM HECK, в которых утеплитель приклеивается к утепляемой стене и испытывает механические нагрузки от веса штукатурного покрытия через закрепленную к его наружной поверхности армирующую сетку.

В конструкциях типа ОPTIROC или FESCOTERM армирующая сетка закреплена к утепляемой стене с помощью специальных крепежных деталей. При этом нагрузка от веса штукатурного покрытия передается непосредственно на стену, а утеплитель не имеет клеевого соединения с утепляемой стеной и не подвергается воздействию нагрузок, вызывающих послойное разрушение материала.

В трехслойных железобетонных панелях утеплитель испытывает в цикле изготовления сжимающую нагрузку и влажностные воздействия от верхнего слоя бетона, поэтому важными показателями в этом случае являются сжимаемость и водопоглощение материала.

В ненагруженных конструкциях теплоизоляции, к которым относится, например, теплоизоляция скатных крыш в малоэтажном строительстве и конструкции наружного утепления стен с вентилируемым зазором, материал подвергается аэродинамическим воздействиям, способствующим выветриванию материала, поэтому учитываются показатели его плотности и упругости.

Для теплоизоляционных материалов из минерального и стеклянного волокна, применяемых в наружных ограждающих конструкциях зданий, особенно важным является показатель водостойкости. Учитывая принцип. возможность периодического увлажнения теплоизоляционных материалов в конструкции, показатель водостойкости в значительной степени определяет их долговечность.

Данные о сравнительной водостойкости и, соответственно, долговечности минеральных, стеклянных и базальтовых волокон отсутствуют, т. к. эти материалы в соответствии с техническими условиями испытываются по разным методикам.

Водостойкость минеральной ваты зависит от модуля кислотности (отношение суммы кислотных окислов (SiO2+ Al2O к сумме щелочных окислов (CaO+MgO)) и по ГОСТ 4640 характеризуется показателем рН. Модуль кислотности продукции различных производителей имеет значения в диапазоне от 1,2 до 2–2, Водостойкость минеральной ваты возрастает с увеличением модуля кислотности волокна.

Водостойкость стеклянных волокон существенно зависит от химического состава и диаметра волокна. Увеличение содержания щелочных окислов до значений более 15–16% и уменьшение диаметра волокна приводит к снижению водостойкости материала.

Водостойкость теплоизоляционных продуктов из минерального и стеклянного волокна зависит от свойств применяемого при их изготовлении связующего. При изготовлении минераловатных продуктов наиболее широко используется синтетическое связующее на основе фенолоспиртов с модифицирующими добавками, и связующее на основе карбамидных смол. Изделия на синтетическом связующем характеризуются более высокими показателями водостойкости, чем на карбамидном связующем.

Учитывая принцип. возможность деструкции минеральных волокон с низким модулем кислотности и стеклянных волокон щелочного состава при контакте с влагой, при разработке конструкций с применением этих теплоизоляционных материалов следует предусматривать технические решения, ограничивающие деструктивное воздействие влаги на материал в цикле эксплуатации.

К таким решениям относится гидрофобизация материалов в цикле производства и применение конструктивных решений, предотвращающих или ограничивающих принцип. возможность конденсации влаги в конструкции.

За счет гидрофобизации волокнистых материалов снижается их смачиваемость, т. е. уменьшается поверхность взаимодействия волокон с капельной влагой, что приводит к повышению водостойкости и, соответственно, долговечности материала. Для обеспечения долговременной стабильности свойств теплоизоляционные материалы из стекловолокна и минеральной ваты, применяемые в наружных ограждающих конструкциях зданий, должныбыть гидрофобизированы в цикле производства.

Предотвращение конденсации паров воды в конструкции достигается конструктивными решениями, а именно: соответствующим расположением слоев материалов с различной паропроницаемостью и введением при необходимости дополнительных паровых барьеров, предотвращающих или ограничивающих конденсацию.

Институтом «Теплопроект» разработана компьютерная программа для расчета возможности выпадения и количества выпадающего в конструкции конденсата при стационарных условиях теплопередачи и диффузии водяного пара. Расчет выполняется по принятой в практике проектирования инженерной методике, позволяющей с достаточной степенью достоверности установить принцип. возможность выпадения и накопления конденсата в конструкции в цикле ее эксплуатации. Исходными данными при расчете являются температура и относительная влажность воздуха снаружи и внутри здания, термическое сопротивление и сопротивление паропроницанию отдельных слоев и конструкции в целом. Распределение температур по толщине конструкции рассчитывается по формулам стационарной теплопередачи. По термодинамическим таблицам определяются значения максимальной упругости водяного пара при расчетных температурах в конструкции.

 По заданным значениям влажности воздуха внутри и снаружи здания и сопротивлению паропроницанию отдельных слоев конструкции рассчитывается изменение парциального давления по толщине конструкции. Если рассчитанное значение парциального давления пара в какомлибо сечении превышает значение максимальной упругости пара для этого сечения, то возникают условия для выпадения конденсата. Одновременно, с учетом сорбционных характеристик использованных материалов, рассчитывается сорбционное увлажнение материалов в конструкции. В расчете определяется протяженность зоны выпадения конденсата и количество образующегося конденсата в единицу времени.

Температурновлажностный режим рассчитывается для периода возможного выпадения конденсата (холодное время года) и для периода его сушки (теплое время года) при среднемесячных температурах и влажностях воздуха. По результатам расчета определяется материальный баланс влаги в конструкции и принцип. возможность ее накопления в круглогодичном цикле. Результаты расчета выдаются в графическом и табличном виде.

На 1, 2 приведены результаты расчета температурновлажностного режима наружной стены из керамзитобетона толщиной 250 мм с дополнительной наружной теплоизоляцией из волокнистого теплоизоляционного материала (d=120 мм, l=0,045 Вт/(м•К)) с покрытием штукатуркой (d=20 мм) для климатических условий СанктПетербурга. На 1 кривая 1 демонстрирует распределение температур по толщине стены для наиболее холодного месяца года – февраля, кривые 2, 3 и 4 соответственно характеризуют изменение максимальной упругости водяного пара ( и парциального давления пара в конструкции без учета ( и с учетом ( конденсации в слое. Кривая 5 отражает изменение относительной влажности воздуха в конструкции. На 2 приводится изменение суммарного количества конденсата в конструкции ограждения в годичном цикле.

Анализ результатов расчета демонстрирует, что в зимний период года в стене на границе утеплителя с облицовочным слоем наблюдается конденсация влаги, которая удаляется из стены за счет сушки в теплое время года.

Разработанная методика и программа расчета температурновлажностного режима строительных конструкций позволяют производить анализ и экспертизу принимаемых проектных решений по тепловой изоляции зданий и сооружений. Расчет влажностного режима работы утеплителя в конструкции является необходимым условием для обоснованного анализа долговечности и оценки эксплуатационного ресурса утеплителя в конструкции. Результаты расчетов влажностного режима различных вариантов ограждающих конструкций зданий с применением эффективных утеплителей позволяют делать обобщенные выводы о необходимости дополнительной парозащиты и обоснованности принимаемых технических решений.

Работы по исследованию долговечности минераловатных материалов в различных условиях эксплуатации проводились в разные годы в институтах «Теплопроект», ВНИИТеплоизоляция (г. Вильнюс), МИСИ, ВНИИСТРОМ и др. но вопросы достоверного определения или прогнозирования долговечности применяемых теплоизоляционных материалов в различных условиях эксплуатации до настоящего времени остаются проблематичными, т. к. фактически отсутствуют утвержденные методики определения и официальные документы, нормирующие значение этого показателя. Следует отметить также, что на на данный моментшний день в России отсутствуют нормативно закрепленные правила выбора и применения теплоизоляционных материалов в строительных конструкциях.

Общие технические требования к волокнистым теплоизоляционным материалам, предназначенным для тепловой изоляции зданий и сооружений, промышленного оборудования и трубопроводов предусматривается изложить в ГОСТ «Материалы и изделия теплоизоляционные волокнистые. Общие технические условия», разрабатываемом в настоящее время институтом «Теплопроект» по заданию Госстроя России.

Учитывая значимость проблемы, представляется целесообразной разработка нового нормативного документа, в котором были бы детально изложены технические требования к теплоизоляционным материалам с учетом условий их применения в конкретных видах строительных конструкций. Таким документом может быть «Свод правил по применению теплоизоляционных материалов в строительстве», развивающий положения СНиП II379 «Строительная теплотехника» и дополняющий СП 231012000 «Проектирование тепловой защиты зданий» в части рекомендаций по номенклатуре, допустимой или наиболее рациональной области применения различных видов теплоизоляционных материалов в строительных конструкциях. После принятия соответствующего решения этот документ может быть разработан институтом «Теплопроект», являющимся головной организацией Госстроя России по тепловой изоляции в промышленности и строительстве, совместно с другими заинтересованными организациями.

необходимым условием широкого применения волокнистых теплоизоляционных материалов в строительстве является создание нормативной и совершенствование информационной базы в этой области, повышение качественных характеристик применяемых материалов, разработка и введение в действие методов оценки их долговечности в различных условиях эксплуатации.

Увеличение объемов применения высококачественных теплоизоляционных продуктов на основе минерального и стеклянного волокна повышает энергоэффективность ограждающих конструкций жилых, общественных и производственных зданий и является реальным вкладом в решение задачи энергосбережения в строительном секторе экономики России.