Утеплення фундаменту пінополістиролом: історія, виробництво та властивості метеріалу, особливості його застосування
Невибагливі до використання та стійкі до впливу довкілля легкі утеплювачі з полімерів сьогодні широко використовуються в будівництві. До них входить і екструдований пінополістирол – доступний матеріал, який дозволить захистити фундамент, знизити тепловтрати та запобігти передчасному руйнуванню конструкції.
Історія матеріалу
Утеплення фундаменту екструдованим пінополістиролом почало застосовуватися із середини минулого століття. Отриманий у США в 1941 році матеріал мав необхідні властивості - низьку теплопровідність, біологічну інертність, стійкість до води, неорганічні кислоти і луги. Завдяки цьому полімер набув широкого поширення як утеплювач спочатку за кордоном, потім у Росії.
1998 року вітчизняні компанії освоїли випуск теплоізоляційних матеріалів на основі екструзійного пінополістиролу. Проведені дослідження підтвердили зменшення енерговитрат на опалення до 20%. Практика застосування в нашій країні плитного ізолятора недовга – лише 20 років. Але всі показники, а також досвід країн Америки та Європи підтверджують високу ефективність використання утеплювача для підвищення енергозбереження будівель промислового та цивільного призначення.
Навіщо утеплювати фундамент
Підземна частина споруди працює у складних умовах. Вона сприймає навантаження від будівлі, тиск ґрунту, у тому числі бічне. Глибинні та поверхневі води зволожують підошву та стінки фундаменту. Лужне або кисле середовище несприятливо впливають на цементний камінь та арматуру.
Сезонні промерзання - бич глинистих ґрунтів. Сили морозного пучення, що виникли внаслідок перетворення води на кригу, піднімають навіть масивні фундаменти. Навесні після розморожування вони знову опускаються. Такі зрушення руйнівно відбиваються на основах будівель, викликають появу тріщин, деформацій, сколів. Це неминуче тягне за собою зменшення несучої здатності підземних конструкцій і, як наслідок, пошкодження надземних частин будов.
До появи пінополістиролу фундаменти утеплювали зворотним засипанням керамзитом. Для боротьби з пученням підошву заглиблювали нижче відмітки промерзання ґрунту. Ці заходи призводили до подорожчання будівництва, особливо невеликих будівель без підвалу. 30% всього бюджету, виділеного на об'єкт, просто закопувалося в землю у вигляді важких залізобетонних блоків чи моноліту.
На сьогоднішній день завдяки використанню легких недорогих утеплювачів можливе будівництво будинків висотою до 2-3 поверхів на дрібнозаглиблених стрічкових або стовпчастих фундаментах та плитах. Закладення у випадках не перевищує 30-50 див.
Утеплення фундаментів проводять з метою:
- захистити конструкції від зовнішніх впливів;
- запобігти передчасному руйнуванню залізобетону;
- знизити тепловтрати через основу та цоколь;
- зменшити витрати на зведення масивної основи під малоповерхові споруди.
Пінополістирол, як і багато інших полімерів, невибагливий матеріал. Але без знань його властивостей, особливостей та технології застосування можна не досягти бажаного ефекту.
Виробництво екструзійного пінополістиролу
Утеплювач випускається у вигляді плит товщиною 10-500 мм, довжиною 500-2000 та шириною 500-6000 мм. Підприємства узгоджують габарити та форму зі споживачем та можуть їх змінювати.
Стандартні розміри пінополістиролу для утеплення фундаменту – 1200х600 мм та товщина 20-150 мм. У кромках для зручності монтажу вибрано чверть.
Виготовляють утеплювач із гранульованого полістиролу, який розплавляють і обробляють під тиском сумішшю фреону з вугільною кислотою. Густу пінисту масу, що вийшла, видавлюють через екструзійну установку. Після реакції полімеризації та випаровування газу заготовки нарізають на листи. Матеріал набуває дрібнопористої структури з діаметром осередків 0,1-0,2 мм. Порожнини мають замкнуту форму, внаслідок чого відсутня їхній зв'язок з атмосферою. Це визначає низьку теплопровідність пінополістиролу у поєднанні з малою щільністю.
Властивості
Фізико-механічні властивості та технічні характеристики екструзійного пінополістиролу регламентує ГОСТ 15588-2014. Відповідно до нього плити маркуються як ППС 10...45 залежно від граничної щільності.
Основні властивості утеплювача:
- Щільність 10-45 кг/м². Матеріал дуже легкий завдяки великому вмісту повітря в дрібних пухирцях.
- Коефіцієнт теплопровідності 0031-0041 Вт/м°С. Це найнижча характеристика серед будівельних утеплювачів. Завдяки дрібнопористій структурі матеріалу теплопередача здійснюється переважно шляхом конвекції, тому енергія переміщається крізь шар дуже повільно.
- Водопоглинання у першу добу в межах 0,2%, за наступний місяць – до 0,6% за обсягом. Малий показник обумовлений замкнутим характером пір. Волога проникає лише у поверхневий шар матеріалу, зруйнований при різанні.
- Міцність на стиск пінополістиролу визначається при лінійній деформації, що не перевищує 10%. Для утеплення підземних частин будівель використовують матеріал із характеристикою не менше 100 кПа. Необхідну марку за міцністю визначають розрахунком з огляду на конструктивне рішення основи. Наприклад, фундаментна плита створює значне навантаження. Щоб її витримати без руйнувань, використовують ППС марки не нижче 40...45.
- Низька паропроникність. Проходження водяної пари перешкоджає щільний шар із бульбашок, плита з пінополістиролу практично герметична.
- Термостійкість в інтервалі -50°С...+75°З збереженням фізичних властивостей матеріалу.
- Термін служби плит із пінополістиролу досягає 50 років. Це складно поки що перевірити через відносну новизну матеріалу, але інститут НДІСФ провів дослідження. Вони підтвердили довговічність полімеру під час експлуатації в умовах, наближених до реальних. Європейські та американські будівельники свідчать про те саме.
- Екологічна безпека. Відома властивість полістиролу при нагріванні до високих температур виділяти отруйний задушливий газ. При експлуатації фундаменту така ситуація навряд чи виникне, конструкція в товщі землі не наражається на небезпеку займання. За правильної технології утеплення можливість перегріву відсутня.
Окрема тема – стійкість пінополістиролу до хімічного впливу. Кислоти, луги, солі, спирти та компоненти будівельних сумішей на основі цементу не вступають у реакцію з полімером. Небезпеку становлять органічні речовини - вуглеводні, розчинники, поліефіри та ефіри, олійні фарби, кетонові сполуки, дьоготь. При взаємодії із нею полімер руйнується.
Утеплення стрічкового фундаменту
Оптимально утеплювати фундамент зовні. У цьому випадку конструкція не промерзає та не зволожується. Такий спосіб застосовують при теплоізоляції на етапі будівництва.
При утрудненому доступі до зовнішньої частини основи утеплюють пінополістирол фундамент зсередини. Це не вбереже конструкції від холоду та вологи, але зменшить тепловтрати.
Влаштування дренажу та гідроізоляція
Підготовчий етап при вертикальній теплоізоляції стрічкового фундаменту - влаштування дренажу та гідроізоляція зовнішньої поверхні. Ці заходи оберігають конструкції від зволоження, що позначається на їхній роботі на краще. Відсутність підсмоктування вологи додатково перешкоджає промерзанню залізобетону.
На непучинистих ґрунтах з низьким УГВ піщано-щебенева подушка є дренуючим шаром, на який монтують фундамент після утрамбування. При пучинистих ґрунтах додатково прокладають дренажні перфоровані труби нижче за позначення закладення підошви, роблять відведення води в колектор, каналізацію або стічні канаву.
Гідроізоляцію виконують у 2 етапи:
- Обмазують фундамент мастикою.
- Наплавляють або приклеюють руберойд.
Монтаж плит пінополістиролу
На підготовлену поверхню укладають плити ППС із розбіжкою швів, поєднуючи паз та гребінь. Товщина теплоізоляції призначається будівельним проектом. Її можна знайти теплотехнічним розрахунком за алгоритмами СНиП 23-01-99, 11-3-79 або за допомогою онлайн-калькулятора.
У підземній частині пінополістирол монтують на клей або нагріту гідроізоляцію. Просвердлювати отвори суворо заборонено. Пошкодження захисного килима призведе до просочування води із прилеглого ґрунту. До цоколя плити можна кріпити спеціальними дюбелями-грибками.
Корисне відео
Заключні роботи
Після утеплення акуратно засипають пазухи непучинистими матеріалами – піском, щебенем. По периметру прокладають горизонтальний шар руберойду шириною 0,7-1 м, плити пінополістиролу. Накривають гідроізоляцією, бетонують вимощення по армуючій сітці.
При влаштуванні дрібнозаглибленого фундаменту утеплювач монтують також під підошвою. Для підлоги по ґрунту пінополістирол укладають по всій площі першого поверху, потім заливають стяжку.
Цоколь обробляють штукатуркою, декоративними панелями, плиткою. Від гризунів закріплюють сітку.
Утеплення плитного фундаменту
Такий вид основи називають утепленою шведською плитою. Фундамент є складною конструкцією з шарів тепло- та гідроізоляції, арматури, ребер жорсткості, бетону та вбудованої системи опалення. Плити пінополістиролу укладають на ущільнене підсипання з дренованих матеріалів. Утеплюють зовнішні поверхні цоколя, вимощення.
"Чаша", що вийшла, являє собою енергозберігаючу основу, на яку згодом монтують будинок. Така конструкція служить одночасно підлогою першого поверху, частиною опалювальної системи та тепловим акумулятором. Економія паливних ресурсів проти іншими видами фундаментів сягає 30%.
Висновок
Утеплення підземних частин будівлі - міра, що допомагає заощадити на обігріві, що оберігає конструкції від руйнування. Екструдований пінополістирол для теплоізоляції фундаменту – недорогий матеріал. Виконати роботи з його застосуванням не складно. Ефект, отриманий від енергозбереження при опаленні будівлі, відчутний вже першої зими.
