О ПРИЧИНАХ ОТСУТСТВИЯ КОНКУРЕНТОВ У ПЕНОСТЕКЛА НА РЫНКЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ, или почему можно использовать кизяк для теплоизоляции, но не хочется...

А . А . Кетов ,

доктор технических наук ,

профессор ( г . Пермь )

Чего мы ждем от теплоизоляции

С момента принятия новых теплотехнических требований к ограждающим конструкциям в виде СНиП-11-3-79, а затем СНиП-23-02-2003 прошло уже несколько лет. Первое впечатление строителей и проектировщиков, сравнимое с шостроители попросили меня оценить перспективность различный теплоизоляционных материалов, то у меня не было никаких предпочтений. В анализе свойств я опи­рался исключительно на существующие законы материа­ ловедения, поэтому ход мох рассуждений был вполне непредвзятым и в достаточной мере объективным. Тем не менее, я пришел к совершенно однозначному выводу, что на сегодняшний день единственным теплоизоляционным материалом, который не просто лидирует по комплексу свойств, но и вообще не имеет конкурентов, является пеностекло. Давайте вместе попытаемся понять, почему же таким выводом завершается любой объективный анализ.

Начнем с того, какие свойства потребитель ожидает от строительных теплоизоляционный материалов Во-первых, по определению, — низкую теплопроводность. Во-вторых, так как речь идет о строительных материалах, подразумева­ ется, что теплоизоляционный материал должен сохранять свои свойства неизменными в течении , как минимум, проектного времени эксплуатации здания, а это не менее ста лет. В-третьих, материал для жилища должен быть безопасным, то есть не только не разрушаться в силу случайных причин, будь то кратковременный нагрев или попадание воды, но и не выделять при этом каких-либо компонентов, прямо или косвенно ухудшающих качество жизни в здании.

Помимо этих трех основополагающий критериев есть еще не столь критичные, но тоже весьма важные требования. Так, среди строительных материалов предпочтение отдается таким, которые при прочих равных условиях легко обрабатываются и использование которых не требует создания дополнительных сложных систем монтажа и эксплуатации.

Итак, вопрос о том, чего ж e мы ждем от теплоизоляционных материалов, более или менее понятен и не вызывает особых возражений. Но это до тех пор, пока мы не переходим от теоретических рассуждений к практике и не начинаем анализировать реальные виды теплоизоляционных материалов.

Должен особо подчеркнуть в начале статьи специально для профессиональных юристов и юристов-любителей, что все примеры, о которых речь пойдет ниже, рассматри­ ваются исключительно с материаловедческой точки зрения, и я не имею в виду конкретных производителей. Поэтому я не ставлю целью (и не могу) своими взглядами опорочить чью-либо деловую или иную репутацию ни в случае наличия, ни в случае отсутствия оной.

Давайте же посмотрим, что конкретно можно исполь­ зовать в современном строительстве, опираясь на критерии теплопроводности, долговечности и безопасности, как было сказано выше.

Какую теплоизоляцию используем

Ниф-Ниф решил, что проще и скорее всего смастерить дом из соломы. Ни с кем не посоветовавшись, он так и сделал. Уже к вечеру его хижина была готова. Ниф-Ниф положил на крышу последнюю соломинку и. очень довольный своим домиком, весело запел.

(С.В.Михалков. Три поросенка. По английской сказке)

Итак, начнем с теплоизоляционных свойств, потому что именно ради этих свойств и используют теплоизоляцион ные материалы. В соответствии с общепринятой класси фикацией теплоизоляционными материалами можно считать материалы с теплопроводностью до 0,175 Вт/(м К).

Если обратиться к теплофизике, то становится очевидным , что собственно теплоизоляционными свойствами об ладает обычно не твердое вещество материала теплоизо лятора, а воздух, заключенный между структурными эле ментами твердого каркаса. Действительно, теплопровод ность твердых веществ обычно на несколько порядков пре восходит теплопроводность газов Поэтому все теплоизо ляционные материалы представляют собой пористые тела, где структурные элементы твердого вещества — волокна, пленки и тд. — разделяют воздушное пространство на бо лее или менее изолированные части. И чем меньше эти изолированные части воздуха, тем меньше перенос тепла за счет конвективных потоков и тем меньше теплопровод ность. Но главной задачей при создании теплоизоляцион ного материала является заполнение объема минималь ным количеством твердого материала при максимальном количестве воздуха. Поэтому все теплоизоляционные ма териалы имеют малый удельный вес — обычно не выше 600 кг/м 3 , а зависимость теплопроводности практически для всех материалов однозначно, с примерно 10%-ным откло нением, определяется удельным весом

Поэтому человечеством в качестве теплоизоляции были испробованы практически любые легкие материалы, начиная от хвои и соломы и заканчивая вулканическим ту фом и металлургическими шлаками. Вопросы использова ния того или иного материала определились обычно ис ключительно доступностью и простотой использования.

Поэтому, если оценивать теплоизоляционные матери алы только по критерию теплопроводности, то до сих пор следовало бы использовать солому с кизяком. Но слишком очевидна пожарная опасность первой и недолговеч ность второго, причем сомнительность экологической безопасности последнего очевидна по запаху Поэтому воз никшие было в начале 90-х годов теперь уже прошлого века, в эпоху кооперативного движения, кустарные заводики по переработке продуктов целлюлозы (соломы, скопа, опила, торфа и т.д) в теплоизоляционные материалы потерпели неудачу.

Вернемся к тому, что сегодня реально предлагается на рынке. В указанные выше границы теплопроводности входят три основных типа теплоизоляционных материалов: пенопласты, минеральные ваты и пено-, газобетоны. И если у первых двух типов теплоизоляции с термическим сопротивлением, декларируемым в сопроводительных документам и реальным, дело обстоит (по крайней мере в началь ный период времени) более или менее нормально, то в трактовке результатов определения теплопроводности пено- и газобетонов есть некоторое лукавство. Возьмите характеристики наиболее типичного газобетона плотнос тью 600 кг/м 3 . Большинство производителей указывают значение теплопроводности в пределах 0,140-0,145 Вт/(м*К). Так оно и есть, но только для сухого материала. А с завода он обычно отпускается с влажностью до 20-25%. Естествен но, что теплопроводность такого материала не укладыва ется даже в рамки требований к теплоизоляционным мате риалам Мне могут возразить, что со временем влажность блоков упадет. Так оно и есть , но погодные условия сред ней полосы России и Урала характеризуются высокой от носительной влажностью или условиями эксплуатации "Б", а значит , сорбционная влажность для изделий с высокой микропористостью, к таковым относятся пено- и газобетоны, не позволил- добиться равновесной влажности ниже 5-10% Естественно, что и теплопроводность в реальных условиях эксплуатации оказывается значительно выше той, которая декларируется.

Давайте посмотрим на фотографию структуры типичного газобетона, полученную методом сканирующей элек тронной микроскопии [фото 1). Очевидно, что структура твердого материала выглядит пористой. Помимо крупных ячеек, которые, собственно, и образуют "пену", сам мате риал пронизан огромным количеством микропор размером менее 10 мк.

Структура газобетона

Из курса физической химии хорошо известно, что даже при невысокой относительной влажности в капиллярах происходит конденсация влаги, что объясняет явление сор бционной влажности пористых тел. Именно такая структу ра пено- и газобетона делает неизбежной существенное значение сорбционной влажности. То есть в пено- и газо бетонах обязательно в естественных условиях присутствует сконденсированная в микропорах вода, причем значитель ное количество микропористости предполагает и значитель ную конденсацию влаги. А это приводит к снижению тепло изоляционных свойств. Но это еще часть беды.

Главные проблемы возникают при замерзании и отта ивании сконденсированной влаги. Естественно, что влага, заключенная в жестком капилляре, при замерзании увеличивается в объеме и разрушает капилляр. Поэтому моро зостойкость пено- и газобетонов не может быть высокой. Но мы переходим к одному из показателей долговечности. Поэтому, чтобы закончить с вопросом теплопроводности существующих материалов, вернемся к этой характерис тике минеральных ват и пенопластов

Надо признать, что теплоизоляционные свойства пенопластов и минеральных ват очень неплохие, особенно в момент испытаний непосредственно после изготовления. Но на этом все достоинства и заканчиваются, потому что долговечность и безопасность этих материалов вызывает больше вопросов, чем обоснованных ответов.

Если говорить о долговечности материалов, то следует предполагать, что теплоизоляция должна выдерживать экс плуатацию с неизменными характеристиками как минимум в течение жизни здания, то есть не менее ста лет. Есть, конеч но, и другой вариант — использовать теплоизоляционные материалы со сроком жизни, сопоставимым с периодом меж ду капитальными ремонтами. Но в этом случае возникает необходимость создания такой конструкции, которая допус кала бы смену отслужившего свой срок теплоизоляционного материала, что само по себе достаточно сложно технически, не говори о затратности такого решения.

Рассмотрим сначала свойства пенопластов с точки зрения физической химии. Прежде всего, по определению, пенопласты представляют из себя дисперсные полимер ные системы. Это означает, что в структуре пенопласта взаимно распределены в пространстве собственно полимер и газовая среда, которая вне зависимости от начального состава со временем неизбежно замещается возду хом. На фото 2 представлена фотография типичной струк туры пенополистирольного пенопласта (верхняя Структура пенополистиролафотография). Хорошо видно, что ячейки воздуха разделены тонки ми пленками полимерного материала. Очевидно, что в свя зи с незначительной толщиной пленок, значительная доля материала полимера всегда доступна для газовой фазы. Но особенно интересно посмотреть, что случается с пенополистиролом даже после незначительного искусственно го старения Для этого материал выдержали в термостате при 60°С всего 10 часов (нижняя фотография). Хорошо видно, что многие пленки превратились в ажурную сетку- паутину. Естественно, что такое изменение необратимо и ни в коей мере не улучшает теплоизоляционные свойства материала. То есть даже при таком незначительном и не продолжительном тепловом воздействии полимерная пена изменила свою структуру, начался процесс разрушения, который со временем будет только усиливаться

Кроме того, пенопласты не только являются органи ческими соединениями, но и имеют весьма высокую степень контакта поверхности с кислородом воздуха. Из кур са химии известно, что возможность реакции определяет ся так называемой энергией Гиббса, а для любых, реакций органических соединений с кислородом значение этой энер гии будет отрицательным. Иными словами, если органи ческое соединение находится на воздухе, то оно будет не избежно окисляться кислородом. Причем, так как пенопла сты имеют максимально возможную поверхность, то и окис ляться они будут с максимальной скоростью по сравнению с аналогичными, но монолитными — массивными — поли мерами Поэтому для любого пенопласта неизбежно сле дует предположить некое конечное и весьма ограниченное время эксплуатации, когда его потребительские свойства будут еще в допустимых пределах. Естественно, что с рос том температуры скорость окисления будет только возрас тать. Поэтому все пенопласты являются пожароопасными материалами. И, наконец, если пенопласты неизбежно окисляются даже при комнатных температурах, то продук ты такого окисления негативно воздействуют на окружаю щую среду Исходя из изложенного, все пенопласты неизбежно обладают тремя негативными эксплуатационными свойствами: недолговечностью, пожаро- и экологической опасностью. Рассмотрим эти свойства подробнее.

Теоретически в вакууме, а лучше бы и при минималь но возможной температуре, время жизни пенопластов как дисперсных полимерных структур было бы практически неограниченным. На практике же мы всегда имеем дело с воздушной средой, содержащей кислород, и с температу рами, значительно отличающимися от абсолютного нуля. О принципиальной неизбежности этого процесса деструкции можно прочитать в классической "Энциклопедии поли меров" (Издательство "Советская энциклопедия", статьи "Деструкция полимеров", "Атмосферостойкость", "Долговеч ность" и др.), где указаны основные химические механиз мы и особенности деструкции полимеров

Вопросы окислительной деструкции полимеров рас сматривались многими авторами. Отмечу наиболее инте ресные и полные работы. Так, И С. Филатов не только приводит обширный экспериментальный материал по испытаниям различных полимеров в различных климатичес ких условиях, но и подробно рассматривает механизмы окисления и деструкции большинства из обычно использу емых полимеров. И. Н. Павлов систематизировал дан ные исследований советских и зарубежных исследовате лей в области старения полимерных материалов, рассмот рел влияние условий хранения и эксплуатации на измене ние свойств полимеров различных классов.

Помимо указанных монографий, системно рассматри вающих фундаментальные теоретические вопросы, связан ные со старением и деструкцией полимеров, в последние годы появились многочисленные публикации, в которых авторы останавливаются на частных вопросах долговечности конкретных полимерных материалов. Весьма показательна в этом смысле диссер тационная работа А.В. Ли. Разработанная на основе изучения эксплуатационного ресурса и естественного старения полимерных теплоизоляционных материалов мето дика позволяет определить долговечность энергоэффек тивных ограждающих конструкций в зависимости от кли матических условий района строительства и конструкции рассматриваемого ограждения. На практических примерах пенопластов конкретных производителей показано, что дол говечность ограждающих конструкций с использованием пенопластов варьируется от 13 до 43 лет.

Поэтому старение и деструкция полимеров являются неизбежными и необратимыми вследствие того, что в основе их лежат естественные процессы, в первую очередь, окисление. Естественно, что в таком случае продукты деструкции должны выделяться в окружающую среду, причем "окружающей средой" будут являться жилые помещения.

Вопросы экологической опасности пенопластов с тео ретической точки зрения непосредственно вытекают из возможности их окислительной деструкции, чему способ ствуют высокая удельная поверхность пен и выделения в ходе этого процесса различных продуктов, преимуществен но органического типа.

Гигиене и токсикологии полимерных материалов, во обще, и пенопластов, в частности, посвящен ряд моногра фий. Все авторы обсуждают состав и количества выделяемых продуктов, но сам факт обязательного газо выделения из полимерных материалов вообще не ставит ся под сомнение.

На практике необходимость тщательного экологичес кого контроля нашла свое отражение в методических ука заниях по санитарно-гигиеническому контролю полимер ных материалов, предназначенных для применения в стро ительстве жилых и общественных зданий (Министерство здравоохранения СССР утверждено зам. главного врача СССР В.Е. Ковшило, №02158-60, 25 марта 1980г.), где при веден перечень веществ, подлежащих обязательному определению при санитарно-химических исследованиях ос новных типов полимерных строительных материалов, вклю чая пенопласты. К сожалению, в настоящее время необхо димость такого контроля обычно игнорируется.

В научной периодике вопрос выделения токсичных компонентов из пенопластов также обсуждается. Например, Г. А. Васильев и В. В. Бояркина утверждают, что "ре зультаты предупредительно санитарного надзора за вне дрением полимерных материалов показывают, что многие химические соединения даже в минимальный количествах вызывают различные по течению и характеру действия (генетическое, токсическое, аллергенное, эмбриотоксическое, иммунодепрессивное и др.)".

Ф В. Илларионов приводит примеры экологичес кой опасности полимерных теплоизоляционных материалов, использованных при строительстве жилых зданий в Москве. В.И. Лудиков пишет, что из всех полимерных утеплителей при эксплуатации выделяются токсичные ком поненты.

Уже имеются первые случаи признания в судебном по рядке домов, не соответствующими санитарно-техничес ким нормам вследствие использования в строительстве экологически опасных теплоизоляционных материалов. Так. еще в 1995 году ордера на квартиры в Новокузнецке в доме на ул. Мира признаны недействительными. В 1996 году пострадавшим жильцам были предоставлены кварти ры в доме на ул. Авиаторов, 95. Однако было установлено, что дом и квартиры построены из тех же токсичных мате риалов. Второе судебное дело о признании недействитель ными ордеров дома на ул. Авиаторов, 95 и возмещении морального вреда находится в производстве.

Одной из основных причин выделения токсичных ком понентов из пенополистирола является окислительная де струкция органических соединений на поверхности поли мерной пены. Естественна, что в полном соответствии с законами химии скорость окисления с ростом температу ры растет, не просто быстро, а по экспоненте. Поэтому все гда при определенной температуре любое органическое соединение, и полимер в том числе, начнет окисляться са мопроизвольно, а попросту говоря — гореть.

Прежде всего, следует отметить, что в рекламе пено пластов авторы обычно, описывая данное свойство, не сколько лукавят, утверждая, что какой-либо пенопласт не горит или самостоятельно затухает. Факт такого поведения пенопласта не говорит о пожарной безопасности данного материала. Дело в том, что официально классификация всех строительных материалов на пожарную опасность производится согласно стандартной методике, в ходе которой учитывается убыль массы материала при нагрева нии на воздухе, а совсем не возможность самостоятельно гореть после удаления источника пламени. Подробное описание методики описано в соответствующем ГОСТе. Особо отмечу, следующую фразу из данного документа: "Строительные материалы относят к негорючим при сле дующих значениях параметров горючести.

•  прирост температуры в печи не более 50 о С;

•  потеря массы образца не более 50%.

•  продолжительность устойчивого пламенного горе ния не более 10 с.

Строительные материалы, не удовлетворяющие хотя бы одному из указанных значений параметров, относятся к горючим".

Причем температура в печи при испытаниях должна достигать 745-755 о С (пункт 6.4.3. указанного ГОСТа). Пока человечество не придумало органический соедине ний, которые бы на воздухе выдерживали такую темпера туру. Поэтому по классификации на пожарную опасность все пенопласты относит к классу "Г", то есть к горючим материалам.

Теоретические вопросы термического разложения по лимерных материалов подробно рассмотрены, например, в монографии С. Мадорского. На практике же пробле ма пожарной опасности пенопластов рассматривается обычно с двух сторон: опасность собственно горения полимеров и опасность продуктов термического разложения и окисления материала. Например, некоторые авторы утверждают, что основным поражающим фактором пожа ров являются летучие продукты горения. Они пишут, что в среднем только 18% людей гибнет от ожогов, осталь ные — от отравления в сочетании с действием стресса, тепла и др. Имеются данные о том, что даже при сравни тельно небольшом пожаре в помещении, насыщенном полимерными материалами, происходит быстрая гибель на ходящийся там людей, главным образом от отравления ядо витыми летучими продуктами.

Исследования Российского научно-исследовательского центра пожарной безопасности ВНИИПО МВД РФ, пред ставленные на сайте www.aab.ru/sertif, однозначно говорят о высокой пожарной опасности полимерных материалов. Например, в приведенном отчете об испытаниях на пожар ную опасность полистирольного пенопласта указано, что значение показателя токсичности образцов близко к гра ничному значению класса высокоопасных материалов.

Эти известные в специальной литературе факты пе риодически находят отражение в конкретных примерах, отраженных в средствах массовой информации. Так, на пример, в телерепортаже (Е, Савицкая, М. Попцов Те лекомпания АС В, Екатеринбург. Пожар в строящемся доме) сказано, что «загорелось теплопокрытие из полистирола... Во время тушения пожара обнаружили трупы двух мужчин. Они лежали на два этажа выше источника огня с признаками удушения от дыма». Авторы утверждают что "пожарных заинтересовал полистирольный утеплитель, который сгорел в большом количестве и вызвал этот черный удушаю щий дым" (кадр из репортажа приведен на фото 3).

Недостатки утеплителей

Вообще, если говорить о пожарной опасности пено пластов, то нельзя не упомянуть и такой весьма показа тельный факт, что полистирол является одним из компо нентов такого оружия как напалм, использование кото рого против населения было запрещено конвенцией ООН в 1960 году Более того, состав изобретенного в 1942 году напалма был после войны усовершенствован именно пу тем введения в его состав полистирола Такая композиция, очевидно, обладающая повышенными боевыми свойства ми стала называться напалм-В и широко использовалась в боевых действиях Причем количество полистирола в композиции, достигающее почти половины, не оставляет сомнений в том. что полистирол необходим не только для придания определенной структуры, но и как высокоэнерге тическое топливо, обладающее отличными характеристи ками горения. В Интернете даже есть рецепты изготовле ния напалма в "домашних условиях ( Home - Made Napalm ), например на сайте http://en.wikipedia.org/wiki/Talk:Napalm. Начинается "рецепт" с слов "напалм домашнего изготов ления может быть изготовлен смешением пенополистиро ла с бензином. .."А у нас почему-то считается нормальным использовать составную часть напалма в жилищном стро ительстве.

Если суммировать те проблемы, которые возникают при использовании пенопластов в качестве теплоизоля ционных материалов в строительстве, то их можно свести к ограниченному сроку эксплуатации, неопределенности. с точки зрения экологической безопасности и высокой по жарной опасности в случае возникновения экстремальной ситуации. В основе всех этих проблем лежит органичес кая природа пенопластов, что дополнительно осложняет ся высокой поверхностью контакта полимера с кислоро дом воздуха.

Исходя из этого, вполне логичным представлялось решение по созданию теплоизоляционного материала из неорганических веществ. Такой материал должен также обладать высокой удельной поверхностью для вовлечения в свою структуру максимального количества воздуха, но при этом основу его должно составлять вещество, не взаимо действующее с кислородом воздуха Естественно, что таким материалом является большинство природных неор ганических соединений, преимущественно силикатной при роды Технологически при работе с силикатными распла вами наиболее простым способом создания высокой удель ной поверхности является получение тонких нитей Поэто му так получилось исторически, что наиболее широко исследованными и представленными на рынке теплоизоля ционных материалов оказались минеральные волокнистые материалы.

В представленной статье я намеренно не делаю акцента на химические отличия в составе минеральных во локнистых материалов, хотя спектр их происхождения достаточно широк: базальт, шлаки, стекла и т.д. Дело в том, что основные проблемы по использованию минеральных ват оказались связанными совсем не с их химическим стро ением или сырьевым происхождением, а со структурой.

Давайте посмотрим на фотографию типичной базаль товой ваты (фото 4). Хорошо видно переплетение многочисленных нитей, причем сами по себе нити выглядят глад кими. Последнее Структура минеральной ватыобстоятельство вполне объяснимо, учитывая использование расплава при формировании воло кон, то есть их поверхность оплавлена. Это хорошо с точки зрения микропористости — у оплавленных материалов мик ропор просто нет, поэтому минеральной вате не страшна капиллярная конденсация и связанная с ней низкая моро зостойкость. Но, к сожалению, это обстоятельство имеет и негативную сторону.

Отсутствие шероховатости на поверхности волокон приводит к крайне невысокому коэффициенту трения меж ду волокнами. Проще говоря, ничто не препятствует изменению формы изделия, наготовленного из волокон. А учитывая значительный объем воздуха между волокнами, очевидно, что изменять форму всего изделия достаточно просто. Поэтому волокнистые материалы без связки никогда не имеют такой характеристики, как прочность на сжатие. Вернее, они имеют такую характеристику, но она принципиально отличается от аналогичной характеристи ки для жестких материалов Если жесткий материал при испытаниях сжимают до момента разрушения, то волок нистый материал сжимают на какую-либо долю от началь ного объема и фиксируют при этом значение приложен ной силы. При сжатии волокна смещаются относительно друг друга и не возвращаются в исходное состояние. Ма териал необходимо тщательно закреплять на конструкции, но всегда существует ряд воздействий, смещающий вол окна друг относительно друга. Это может быть и вибра ция от проезжающего транспорта, и конвективные потоки в вентилируемых фасадах, и даже неизбежное сезонное термическое расширение и сжатие волокон. На практике это приводит к проседанию материала и появлению учас тков, свободных от теплоизоляции. Поэтому волокнистые минеральные материалы нельзя считать долговечной теп лоизоляцией.

При рассмотренной структуре волокнистого материала возникает понятное желание закрепить, связать волок на между собой в местах их соприкосновения для получе ния пространственно жесткого материала, который был бы не подвержен усадке со временем. И такое техническое решение было найдено и успешно использовано вскоре после получения первых волокнистых минеральных мате риалов. Действительно, добавление связки позволяет закрепить волокна в местах их пересечения и материал полу чается достаточно жестким. Фото 5 получено методом сканирующей электронной Структура минеральной ваты на полимеремикроскопии жесткой минераловат ной плиты. Бесформенные "лепешки", в которых закреп лены игольчатые волокна, — это и есть та полимерная до бавка, которая призвана придать жесткость минераловат ному изделию. Хорошо видно, что полимер закрепил, хотя бы частично, волокна и препятствует их взаимному сме щению То есть, в принципе, жесткость достигнута.

По такой схеме создаются все жесткие и полужесткие минераловатные изделия Но беда состоит в том, что в качестве связки используют опять же полимерные материалы; причем характер их распределения в минераловатном изделии предполагает опять-таки высокую удельную поверхность этого полимера А о том, что такое полимер с высокой удельной поверхностью, уже сказано выше; это недолговечность, выделения в воздух и проблемы при пож арах, тем более, что количество вводимого полимера мо жет достигать значительных величин. При этом необходимо заметить, полимер внутри изделия распределяется не равномерно, что создает дополнительные проблемы и тре бует увеличения количества полимера для достижения при емлемой жесткости. Поэтому в научно-технической лите ратуре прогнозируемый срок эксплуатации для различных минераловатных плит не превышает, по данным моногра фии, тридцати лет.

Что касается экологических проблем, не связанных с полимерной связкой, а касающихся собственно минераль ных волокон, то в настоящее время идет дискуссия отно сительно влияния волокон, особенно супертонких. Я не являюсь специалистом в области санитарно-гигиенического воздействия волокон на организм человека и могу только отметить, что такая проблема существует, интересующие ся могут подробнее ознакомиться с ней по материалам пе риодической печати.

Подводя промежуточный итог сказанному, можно кон статировать, что ни один из трех типов наиболее широко используемых в настоящее время теплоизоляционных ма териалов — пено-, газобетон, пенопласты и минераловатные изделия — не может считаться качественным. Так, все перечисленные материалы нельзя признать долговечны ми, а минераловатные изделия и пенопласты имеют серьезные проблемы с точки зрения экологии и пожарной безопасности.

Особо подчеркну, что к таким выводам можно прийти, опираясь исключительно на знания о химическом строении и структуре да иных материалов. Однако анализ перечислен ных проблем позволяет сделать определенные выводы о том, какими же характеристиками и структурой должен обладать теплоизоляционный материал, лишенный указанных недостатков. Во-первых, такой материал не должен содержать в своем составе органических соединений, а, в идеале, может успешно существовать на воздухе при температурах 500-700 о С. во избежание возможных повреждений при по жарах. Этому условию, в принципе, удовлетворяют пено-га зобетоны, но они обладают нежелательной микропористостью. А минеральные волокна не имеют микропористости, но у них отсутствует пространственная жесткость. Вот если бы удалось совместить плавленую структуру минеральных волокон и пространственно-жесткую структуру ячеистых бето нов! Оказывается, это возможно, просто минеральная ячеи стая структура должна получаться из расплава, и тогда все необходимые условия будут соблюдены.

Но, оказывается, сделав вывод о структуре теплоизоляционного материала как минерального ячеистого мате риала, получающегося из расплава, мы тем самым при шли к выводу о том, что материалом, лишенным недостат ков пенопластов, ячеистых бетонов и минеральных ват, является пеностекло.

Какую теплоизоляцию надо использовать

Я, конечно, всех умней. Всех умней, всех умней! Дом я строю из камней. Из камней, из камней!

(С. В. Михалков. Три поросенка. По английской сказке)

Почему же пеностекло сегодня практически не имеет конкурентов на рынке теплоизоляционных материалов? Об основных причинах уже сказано выше, оно практически не имеет ограничении по срокам эксплуатации, потому что стекло не взаимодействует ни с воздухом, ни с водой, ни с подавляющим большинством известных веществ. А ячеи стая структура пеностекла не допускает изменения фор мы. Что касается возможных выделений твердых или газообразных компонентов, то непрерывность ячеистой струк туры исключает образование твердых микрочастичек, а термическая обработка материала при производстве при водит к завершению любых химических процессов, свя занных с газовыделением еще на стадии синтеза при 700-800оС.

На фото 6 показана структура пеностекла. Очевидно, что пленки стекла, разделяющие ячейки, Структура пеностеклаполучены в результате плавления материала и не обладают микропори стостью, а, значит, не могут сорбировать влагу, снижаю щую морозостойкость изделия. Другой особенностью плав леного материала, в отличие от полученного из вяжущего и поэтому микропористого, является его высокая прочность. Действительно, сравнение прочности пеностекла и ячеис того бетона одинаковой плотности показывает более вы сокое значение показателя прочности у пеностекла (как минимум, в три-четыре раза).

И единственным показателем, по которому пеностек ло уступает другим, описанным выше теплоизоляционным материалам, является его стоимость. Но теплоизоляцию мы покупаем не ради объема, а ради достижения опреде ленного термического сопротивлении ограждающих конст рукций. Вот тут и оказывается, что при существующем со противлении пеностекла количество материала, необходи мое для теплоизоляции квадратного метра, перекрывает эффект кажущейся высокой стоимости кубического метра. В результате стоимость квадратного метра теплоизоляции в ограждающей конструкции становится сопоставима со стоимостью других материалов, а в большинстве случаев и ниже их стоимости. А если прибавить к этому выигрыш от снижения массы конструкции, упрощения монтажа, по вышения безопасности, уменьшения толщины конструкций, то преимущества от использования пеностекла становятся совершенно очевидными

Использование тех или иных материалов в промышлен ности вообще и в строительстве, в частности, — вопрос времени и развития общества. Когда-то жилища утепляли соло мой и кизяком, потом им на смену пришли пенопласты и минеральные ваты. На мой взгляд, сегодня они не отвечают требованиям, предъявляемым к теплоизоляционным мате риалам, претендующим на использование в современном строительстве. Тем более, если мы хотим строить качествен ное и долговременное жилье, а не времянки.

Я не возьму на себя смелость утверждать, как это делают многие сторонники того или иного вида теплоизоля ции, что пеностекло является идеальным теплоизоляци онным материалом на все случаи жизни и на все времена. Может быть, проще теплоизолировать ящик с мороженым пенополистиролом или войлоком, а в будущем, может быть. создадут некий материал, превосходящий по теплоизоля ционным свойствам, плотности и устойчивости пеностек ло. Вполне возможно. Но сегодня, смею утверждать, что по комплексу эксплуатационных свойств пеностекло не имеет конкурентов.

Вместо заключения

Когда статья была написана, стали известны подробности обрушения кровли бассейна в Чусовом и спортзала школы на станции Григорьевская Пермской области, обрушении зданий в Германии, Италии, Польше. Везде помимо природных, внешних, причин фигурирует и утяжеление кон струкции вследствие использования теплоизоляционных материалов высокой плотности. Можно, конечно, доказать в суде, что все материалы были сертифицированы. Но, может быть, надо просто задуматься над тем, из чего строим и что будет с этими строениями завтра?

P.S. Данная статья может содержать некоторые орфографические ошибки, так как была распознана с фотокопий любезно предоставленных автором. Оригинал статьи: "Стройкоплекс Плюс" - приложение к журналу "Стройкомплекс среднего Урала", январь-февраль, 2006 года.