W!a"ciwo"ci materia!ów budowlanychSpis tre"ci rozdzia!u 2 2.0

W!a"ciwo"ci materia!ów budowlanych

Uwagi wst#pne 2.1

Wielko!ci, oznaczenia, jednostki 2.1.1

Podstawowe cechy materia!ów budowlanych 2.2

Struktura wewn"trzna 2.2.1

W#a!ciwo!ci wytrzyma#o!ciowe 2.2.2

Odkszta#cenia 2.2.3

W#a!ciwo!ci z zakresu fizyki budowli 2.2.4

Styropian 2.3

Produkcja 2.3.1

W#a!ciwo!ci fizyczne 2.3.2

W#a!ciwo!ci chemiczne 2.3.3

Reakcja na ogie$ 2.3.4

Wymagania fizykomechaniczne 2.3.5

Literatura i normy 2.4

Uwagi wst!pneWielko"ci, oznaczenia, jednostki2.1.1

Wielko"# oznaczenie jednostkamasaobj!to"#g!sto"# ka$dorazowo z odpowiednim indeksem uwzgl!dniaj%cym pory materia&u szkieletu wod! stan suchy wilgotno"# wilgotno"# obliczeniow%

porowato"#wilgotno"# masowawilgotno"# obj!to"ciowasi&asta&a si&apowierzchnia przekrojud&ugo"#zmiany d&ugo"ci z odpowiednim indeksem dla oznaczenia pe&zania odkszta&ce' elastycznych termicznych skurczu/p!cznienianapr!$enieodkszta&ceniewytrzyma&o"#wytrzyma&o"# na rozci%ganiewytrzyma&o"# na "ciskaniemodu& spr!$ysto"cipe&zaniewspó&czynnik rozszerzalno"ci termicznejskurczp!cznienietemperaturazmiany temperaturywspó&czynnik przewodzenia ciep&aciep&o w&a"ciwewspó&czynnik przepuszczania pary wodnejwspó&czynnik oporu dyfuzyjnegoopór dyfuzyjnysztywno"# dynamiczna

mV!

"um

uv

FFo

Al#l

$%ffrfsE&'T

%s

%p

T#T(c)*Zp

s’

kgm3

kg/m3

%%%NNm2

mm

Pa%PaPaPaPa-

1/K%%oCK

W/(m·K)J/(kg·K)

kg/(m·Pa·s)-

(m2·Pa·s) /kgMN/m3

pszHsw

w,obl

p.et

s/p.

Podstawowe cechy materia!ów budowlanychStruktura wewn"trzna 2.2.1

G"sto#$, porowato#$, wilgotno#$

Wielkie znaczenie dla oceny przydatno!cimateria"u do konkretnego zastosowaniamaj# informacje o jego strukturze we-wn$trznej. Od niej bowiem zale%# takiew"a!ciwo!ci materia"u jak: wytrzyma"o!&,odkszta"calno!&, izolacyjno!& termicznaitp. Jedn# z podstawowych informacjio materiale jest g$sto!&, okre!lana jakostosunek masy [kg] i obj$to!ci [m3].

Niezale%nie od w"a!ciwo!ci fizyczno-che-micznych szkieletu materia"u, w przypad-ku materia"ów budowlanych du%e zna-czenie ma obecno!& i w"a!ciwo!ci porówpowietrznych zawartych w materiale. Porywewn#trz materia"u mog# by& ca"kowiciesuche, wype"nione wod# cz$!ciowo lubca"kowicie. Ma to wi$c wp"yw na rzeczy-wist# mas$ materia"u przy ró%nych stop-niach zawilgocenia i inne w"a!ciwo!ci fi-zyczne !! 2.2.1/1.

Opis materia"u budowlanego, uwzgl$-dniaj#cy w"a!ciwo!ci techniczne i jegostan wilgotno!ciowy, wymaga wprowa-dzenia trzech wielko!ci: g$sto!ci, zarów-no materia"u suchego jak i materia"u za-wieraj#cego wilgo& w porach,porowato!ci, pozwalaj#cej na opis nie tyl-ko ilo!ci ale i struktury porów w materia-le oraz wilgotno!ci odnoszonej do masylub obj$to!ci materia"u !! 2.2.1/2.

Wilgotno!& materia"ów ju% wbudowanychzale%y ka%dorazowo od warunków panu-j#cych w otoczeniu, a tak%e od zastoso-wanej technologii i czasu, jaki min#" oduko'czenia budowy. Dla celów projekto-wych mo%na jednak przyjmowa& przeci$t-ne, potwierdzone badaniami i obserwa-cjami na obiektach rzeczywistych,warto!ci wilgotno!ci ustabilizowanej, jak#osi#gaj# materia"y w tzw. stanie powietrz-no-suchym !! 2.2.1/3.

2.2.1/1

Masa suchego materia"ums, kg

Masa materia"u wilgotnegomw, kgmw,obl, kg

Masa wody w materialemH = mw - ms , kg

Obj$to!& wody w materiale

Obj$to!& materia"u

V

Obj$to!& szkieletu

Vsz

Obj$to!& porów

Vp= V - Vsz

materia" szkieletupory powietrzne

materia" szkieletupory powietrznepory wype"nionewod#

2.2.1/3

materia" uv, % um, %

beton o szczelnej strukturze i kruszywie 5beton o szczelnej strukturze i porowatym kruszywie 15ceg"a 1.5wapie' 5gips, anhydryt 2styropian 0.075zasypki nieorganiczne (perlit, wermikulit) 5drewno, materia"y drewnopochodne 15organiczne, izolacyjne materia"y w"ókniste 15

2.2.1/2

g$sto!& szkieletu materia"u

g$sto!& suchego materia"u

g$sto!& materia"u wilgotnego

g$sto!& przy wilgotno!ci obliczeniowej

porowato!&

wilgotno!& obj$to!ciowa

wilgotno!& masowa

Podstawowe cechy materia!ów budowlanychW!a"ciwo"ci wytrzyma!o"ciowe2.2.2

Wytrzyma!o"#, modu! spr$%ysto"ci

Ka!de cia"o, na które dzia"a niezrówno-wa!ona si"a, porusza si# ruchem przy-$pieszonym, z przyspieszeniem zale!nymod masy cia"a, zgodnie z zale!no$ci%:

si"a = masa · przy$pieszenie

Jednostkowa si"a (1 niutona, 1 N) nadajecia"u o jednostkowej masie (1 kg) jedno-stkowe przy$pieszenie (1 m/s2).Szczególnym rodzajem si"y jest si"a przyci%-gania ziemskiego (si"a ci#!ko$ci, ci#!ar),która nadaje cia"u spadaj%cemu swobo-dnie przy$pieszenie zwane ziemskim. Je!elicia"o nie mo!e spada& - jest podparte - wy-wiera na p"aszczyzn# poziom% nacisk rów-ny swojemu ci#!arowi. W technice zwykleprzyjmuje si# przybli!on% warto$& przy$pie-szenia ziemskiego, równ% 10 m/s2. Wów-czas cia"o o masie 1 kg ma ci#!ar 10 N.

Obecno$& si" jest w budownictwie zwi%za-na nie tylko z przyci%ganiem ziemskim,ale tak!e z wiatrem, trz#sieniem ziemii innymi wp"ywami.

Przy"o!enie si" do poszczególnych elemen-tów budynku powoduje powstanie w nichró!norodnych napr#!e', najwa!niejszez nich przedstawiono na rys. !! 2.2.2/1.

Wyst#puj%ce w elementach budynku sta-ny obci%!e' wymagaj% okre$lenia ich no-$no$ci, a tak!e mo!liwo$ci w"a$ciwegou!ytkowania, a wi#c konieczne jestsprawdzenie napr#!e' i odkszta"ce'.

Do okre$lania w"a$ciwo$ci materia"ówzwi%zanych z no$no$ci% i u!ytkowaniems"u!% takie wielko$ci jak wytrzyma"o$&i modu" spr#!ysto$ci. Okre$la si# je dladanego materia"u na podstawie bada',w których próbka materia"u jest podda-wana obci%!eniom a! do zniszczenia.

Przebieg takiego badania przedstawionoskrótowo poni!ej, przyk"adowy materia"jest w nim poddany $ciskaniu/rozci%ga-niu:

" sporz%dzenie próbki w kszta"cie pr#tad"ugo$& l, mmprzekrój A, mm2

" umieszczenie próbki w maszynie zry-waj%cej

" obci%!enie od zera do zerwania" pomiar si"y zrywaj%cej i odkszta"cenia

si"a F, Nwyd"u!enie "l, mm

" obliczenie napr#!e' oraz wzgl#dnegoodkszta"cenia

napr#!enia

wyd"u!enie/skrócenie wzgl#dne

" przedstawienie zale!no$ci pomi#dzynapr#!eniem a wyd"u!eniem/skróce-niem na wykresie !! 2.2.2/2.

Przebieg krzywej na wykresie jest w po-cz%tkowej fazie liniowy, jest to tzw. obszarprostej proporcjonalno$ci napr#!e' i od-kszta"ce', dalej ju! zale!no$& ma charak-ter krzywoliniowy.

" wyznaczenie wytrzyma"o$ci i obliczeniemodu"u plastyczno$ci

wytrzyma"o$&

f, MPa

Wytrzyma"o$& materia"u to najwi#kszemo!liwe napr#!enia. Po osi%gni#ciu ta-kiej warto$ci napr#!e' dochodzi do zni-szczenia materia"u. Tak wi#c wytrzyma-"o$& odpowiada co do warto$cinapr#!eniom niszcz%cym. Warto$ci licz-bowe wytrzyma"o$ci ró!nych materia"ów

na rozci%ganie fr i $ciskanie fs przedsta-wiono w tabeli !! 2.2.2/3.

modu" spr#!ysto$ci

E, MPa

Modu" spr#!ysto$ci jest definiowany jakotangens k%ta nachylenia wykresu napr#-!e' w funkcji odkszta"ce' w obszarze za-le!no$ci liniowej. Jego warto$& liczbowajest równa ilorazowi napr#!e' i odpowia-daj%cej im warto$ci odkszta"ce'. Modu"spr#!ysto$ci mo!na interpretowa& jakoopór przeciwko odkszta"ceniom stawianyprzez materia" obci%!ony si"%.

Warto$ci liczbowe modu"u spr#!ysto$ciró!nych materia"ów przedstawiono w ta-beli !! 2.2.2/4.

Dzi#ki wprowadzeniu poj#cia modu"uspr#!ysto$ci mo!na w bardzo prosty spo-sób zapisa&, dla zakresu liniowego, za-le!no$& pomi#dzy napr#!eniem i od-kszta"ceniem, a mianowicie:

# = E $%&

2.2.2/1

2.2.2/2

si"y

rozci%-ganie

zginanie$cinanie

czyste$ciskanie

$ciskaniez wybo-czeniem

!2.2.2/3!materia"!

!f, MPa

!stal !fr !370 do 690!beton !fs !5 do 55!mur !fs !1.5 do 25!drewno iglaste !fr !80 do 100!styropian !fr !0.1 do 0.5

!2.2.2/4!materia"!

!E, MPa

!stal !21·104

!beton !(2do3)·104

!mur !(0.2 do 1.0)·104

!drewno iglaste '' !1.0·104

!drewno iglaste ( !0.03·104

!styropian !3.5 do 9.5

napr

#!en

ia, M

Pa

wyd"u!enie/skrócenie, %

obszar zale!no$ci liniowej

Podstawowe cechy materia!ów budowlanychOdkszta!cenia 2.2.3

strona 1

Modu! spr"#ysto$ci, pe!zanie,wspó!czynnik wyd!u#alno$ci,skurcz/p"cznienie

Zmiana wymiarów elementu budynkumo!e by" wywo#ana nast$puj%cymi przy-czynami:! dzia#aniem si#! zmianami temperatury! zmianami wilgotno&ci.Konstrukcja budynku musi by" tak zapro-jektowana, aby w wyniku odkszta#ce' po-szczególnych elementów nie dosz#o doich uszkodzenia, aby mog#y one spe#nia"dalej swoj% funkcja u!ytkow% i aby niedosz#o do uszkodzenia elementów s%sia-duj%cych.

Je&li poprzez zabiegi projektowe nie jestmo!liwe wyeliminowanie przyczyn od-kszta#ce' (np. poprzez izolowanie ter-miczne) to element konstrukcji albo musimie" swobod$ przemieszczania si$, albote! konieczne jest przej$cie powsta#ych si#przez ustrój konstrukcyjny.

Przyk#ady odkszta#ce' pokazano na rys.!" 2.2.3/1.

W#a&ciwo&ci materia#u, które maj% wp#ywna odkszta#cenia pochodz%ce od si#y ze-wn$trznej, przedstawiono na przyk#adziepr$ta o d#ugo&ci l i pola powierzchni prze-kroju A.

Odkszta!cenia spr"#yste

Obci%!enie u!ytkowe konstrukcji powo-duje powstanie w jej elementach napr$-!e' i odkszta#ce'. Dla zakresu liniowejzale!no&ci odkszta#ce' i napr$!e' mo!nazapisa":

" = E #$%

je&li i to wzór na zmian$

d#ugo&ci pr$ta w wyniku dzia#ania si#yF mo!na zapisa" w nast$puj%cej postaci:

Pozosta!e odkszta!cenia

Oprócz odkszta#ce' spr$!ystych, przy sta-#ych obci%!eniach dzia#aj%cych na kon-strukcj$ budynku, powstaj% w wyniku pe#-zania materia#u tak!e nieodwracalneodkszta#cenia. Po przy#o!eniu obci%!eniaich warto&" wzrasta pocz%tkowo do&"szybko, lecz pó(niejsze zmiany przebie-gaj% ju! wolno a! do osi%gni$cia warto&ciko'cowej.

Warto&" odkszta#ce' powstaj%cych w wy-niku pe#zania pod wp#ywem sta#ej si#y Fo,mo!na wyrazi" jako funkcj$ liniow% od-kszta#ce' spr$!ystych:

gdzie & to bezwymiarowy wspó#czynnikpe#zania.

W tabeli !" 2.2.3/2 podano warto&ciwspó#czynnika pe#zania dla niektórychmateria#ów budowlanych.

2.2.3/1

zmianyd#ugo&ci

zginanie

ugi$cie

zwichrzenie

skr$canie

obrótwywo#anyugi$ciem

wyd#u!enie

skrócenie

!2.2.3/2!materia# !&!metale !0!beton !1 do 3.5!ceg#a !1 do 1.5!wapienie !1 do 2!beton komórkowy !2 do 2.5!drewno !0.1 do 0.5

Podstawowe cechy materia!ów budowlanychOdkszta!cenia2.2.3

strona 2

Modu! spr"#ysto$ci, pe!zanie,wspó!czynnik wyd!u#alno$ci,skurcz/p"cznienie (cd.)

W!a"ciwo"ci materia!u, które maj# wp!ywna odkszta!cenia pochodz#ce od zmiantemperatury i wilgotno"ci, przedstawionona przyk!adzie pr$ta o d!ugo"ci l i po-wierzchni przekroju A.

Odkszta!cenia termiczne

Wszystkie cz$"ci budynku, a zw!aszcza te,które tworz# jego zewn$trzna pow!ok$,poddane s# dzia!aniu zmiennych tempe-ratur otoczenia. Rozk!ad temperaturyw przekroju elementu konstrukcyjnegonie jest równomierny. Decyduj#ce znacze-nie dla odkszta!ce% termicznych ma war-to"& temperatury w "rodku przekroju.

Warto"& odkszta!cenia pochodz#cego odzmiany temperatury !T mo'na wyznaczy&na podstawie wspó!czynnika rozszerzal-no"ci termicznej materia!u "T:

!lT = "T # !T # l

wspó!czynnik rozszerzalno"ci termicznej

W tabeli $! 2.2.3/3 podano warto"ciwspó!czynnika rozszerzalno"ci termicznejdla niektórych materia!ów budowlanych.

Odkszta!cenia wilgotno$ciowe

Wahania wilgotno"ci materia!ów budow-lanych mog# by& np. zwi#zane z odda-waniem do otoczenia tzw. wilgoci techno-logicznej, czyli odsychaniem materia!u powbudowaniu, tynkowaniu itp. lub te' wy-nikaj# one z waha% wilgotno"ci powietrzaw otoczeniu materia!u. Powstaj#ce w wy-niku tych waha% odkszta!cenia nazywanes# p$cznieniem lub skurczem.

Warto"ci odkszta!ce% mo'na obliczy& napodstawie wspó!czynnika skurczu/p$cz-nienia %s/p:

!ls/p = %s/p # l

wspó!czynnik skurczu/p$cznienia:

%s/p , ‰

W tabeli $! 2.2.3/4 podano warto"ciwspó!czynnika skurczu/p$cznienia dlaniektórych materia!ów budowlanych.

!2.2.3/3!!materia! !

!stal !1.1#10-5

!aluminium !2.5#10-5

!mied( !1.6#10-5

!cynk !3.0#10-5

!beton !1.0#10-5

!mur !0.5 do 1.0#10-5

!drewno !0.5#10-5

!styropian !5 do 7#10-5

!2.2.3/4!materia! !%s , %s/p , !

!metale !dla !%s = 0.2

!ceg!a !suszenia !%s = 0.1

!wapienie ! !%s = 0.2

!betonkomórkowy

! !%s = 0.3

!drewnoiglasteradialnie

!!!

!!

!%s/p = 1.2

!stycznie

!zmianawilgotno"ci

!!%s/p = 2.4

!drewnoli"ciasteradialnie

!o 1% !!

!%s/p = 2.0

!stycznie

! !!%s/p = 4.0

!styropian !%s/p = 3 do 5

"T,1K

Podstawowe cechy materia!ów budowlanychW!a"ciwo"ci z zakresu fizyki budowli 2.2.4

Wspó!czesne materia!y budowlane o wy-sokiej jako"ci musz# spe!nia$ wymaganiaró%nej natury. S# to m.in. wymagania od-powiedniej izolacyjno"ci termicznej i aku-stycznej oraz ochrona przed wilgoci#. B&-d# one dok!adniej omówione w rozdzialezatytu!owanym Fizyka budowli. Równie%w!a"ciwo"ci materia!ów z zakresu fizykibudowli b&d# szerzej analizowane w po-szczególnych podrozdzia!ach. Obecniezostan# one przypomniane w celu kom-pletnego zestawienia „Podstawowychcech materia!ów budowlanych“.

Poj&cie przewodzenia ciep!a materia-!u budowlanego jest niezb&dne do opisa-nia strat cieplnych przez przegrody bu-dynku w wyniku przewodzenia ciep!a.

Wspó!czynnik przewodzenie ciep!a

Przewodzenie ciep!a informuje o ilo"ciciep!a, która jest przewodzona przez war-stw& materia!u o grubo"ci 1 m i przekro-ju A = 1 m2, w warunkach ró%nicy tempe-ratur !T = 1 K i w czasie t = 1 s.

Warto"$ ciep!a w!a"ciwego materia!ubudowlanego jest natomiast niezb&dnado okre"lenia niestacjonarnego przep!y-wu ciep!a przez przegrod&.

Ciep!o w!a"ciwe

Ciep!o w!a"ciwe to ilo"$ energii cieplnejpotrzebnej do podgrzania masy 1 kg materia!u o 1 K.

Wspó!czynnik przepuszczania parywodnej w materiale jest informacj# pozwa-laj#c# na ocen& strumienia wilgoci jaki jestprzenoszony przez przegrod& budowlan#.

Wspó!czynnik przepuszczania pary wodnej

Wspó!czynnik ten odpowiada ilo"ci wilgo-ci, w postaci pary wodnej, jaka dyfundujeprzez warstw& materia!u o grubo"ci 1 mi przekroju A = 1 m2, przy ró%nicy ci"nie'pary wodnej po obydwu stronach warstwy!p = 1 Pa i w czasie t = 1 h.

Za pomoc# wspó!czynnika oporudyfuzyjnego mo%na wyrazi$ zdolno"$

materia!u do przepuszczania pary wodnejw porównaniu do przepuszczalno"ci po-wietrza.

gdzie: "0 - wspó!czynnik przepuszczaniapary wodnej powietrza

Liczba # jest nazywana wspó!czynnikiemoporu dyfuzyjnego. Ten sposób okre"la-nia w!a"ciwo"ci materia!u jest od dawnapowszechnie stosowany w Europie Za-chodniej, a obecnie tak%e i w Polsce.

Wspó!czynnik oporu dyfuzyjnego

# (liczba bezwymiarowa)

Wielko"$ ta informuje ile razy opórdyfuzyjny materia!u jest wi&kszy od oporustawianego przez powietrze.

Sztywno"# dynamiczna pozwala oce-ni$ w!a"ciwo"ci materia!u zwi#zane z t!u-mieniem akustycznym d(wi&ków uderze-niowych.

Sztywno"$ dynamiczna

Sztywno"$ dynamiczna odpowiada sto-sunkowi si!y dzia!aj#cej prostopadle najednostkow# powierzchni& materia!udo wynikowego odkszta!cenia spr&%yste-go tego materia!u pod obci#%eniem.Sztywno"$ dynamiczna warstwy izolacjiakustycznej w przegrodzie zale%y od w!a-"ciwo"ci u%ytego materia!u (modu!u spr&-%ysto"ci) i jego grubo"ci.

Przewodno"# cieplna, ciep!o w!a"ciwe, opór dyfuzyjny i sztywno"# dynamiczna

StyropianProdukcja 2.3.1

strona 1

Produkcja styropianu

Pozyskiwanie surowca naturalnego

Polistyren, który jest pó!produktem w pro-cesie wytwarzania styropianu, produko-wany jest na bazie surowców natural-nych. W praktyce, surowcem wyj"ciowymjest prawie wy!#cznie ropa naftowa!! 2.3.1/1. W obecno"ci niewielkiejilo"ci pentanu, jako "rodka spieniaj#ce-go, zachodzi zjawisko polimeryzacjii w efekcie otrzymuje si$ zdolny do eks-pandowania polistyren. Monomery su-rowca wyj"ciowego tworz# w trakcie tejreakcji d!ugie !a%cuchy moleku!. Pentan,"rodek porotwórczy, jest zamkni$ty w cz#-stkach polistyrenu. Polistyren, jako synte-tyczny surowiec, ma w postaci handlowejform$ twardego, szklistego granulatuo "rednicy od 0.2 do 2.5 mm. Jegog$sto"& nasypowa wynosi ok. 650 kg/m3,g$sto"& samego materia!u ok.1030kg/m3.

Polistyren jest transportowany w specjal-nych pojemnikach do zak!adów produku-j#cych wyroby styropianowe. G!ówne eta-py produkcji styropianu to: spienianie,sezonowanie i blokowanie.

Spienianie wst!pne

Pod has!em spienianie wst$pne rozumia-ny jest proces zmi$kczania granulek su-rowca poprzez podgrzewanie i zwi#zanez tym powi$kszanie ich obj$to"ci wskutekekspansji "rodka porotwórczego.Podgrzewanie surowca syntetycznegoi wst$pne spienianie odbywa si$ zwykleprzy u'yciu pary o temperaturze powy'ej90°C. W trakcie trwaj#cego od 2 do 5 mi-nut spieniania granulki polistyrenu eks-panduj#, powi$kszaj#c swoj# obj$to"& 15do 65 razy. Powstaj# przy tym cz#stkipianki o zamkni$tej strukturze porów.Przebieg procesu ekspandowania jestwzmacniany poprzez dyfuzj$ do wn$trzacz#stek gor#cej pary wodnej. G$sto"& na-sypowa powsta!ej w ten sposób pianki jestzale'na g!ównie od czasu trwania spie-niania i wynosi od 10 do 45 kg/m3.

Sezonowanie

Bezpo"rednio po spienianiu nast$pujeproces sch!adzania spienionych cz#stek.Resztki "rodka spieniaj#cego oraz parawodna, która znalaz!a si$ w spienionychgranulkach kondensuj#, wytwarzaj#cw ich wn$trzu podci"nienie. (wie'e cz#st-ki spienionego polistyrenu przed dalsz#obróbk# musz# przej"& etap sezonowa-nia w przewiewnych silosach. Dzi$ki wni-kaniu do ich wn$trza, w drodze dyfuzji,powietrza uzyskuj# niezb$dn# dla dal-szych etapów produkcji stabilno"&.

Wytwarzanie bloków

Aby uzyska& ko%cowy wyrób styropianowynape!nia si$ metalow# form$, ustabilizo-wanymi w mi$dzyczasie, cz#stkami spie-nionego polistyrenu. Ponowne doprowa-dzenie gor#cej pary wznawia processpieniania cz#stek, które staj# si$ w tej fa-zie produkcji plastyczne i lepkie. Poprzezekspandowanie wolne przestrzenie po-mi$dzy kulkami s# zamykane, a stykaj#cesi$ ze sob# powierzchnie ulegaj# spiecze-niu, tworz#c w ten sposób styropianowywyrób o wymaganym kszta!cie zewn$trz-nym.

2.3.1/1ropa naftowa

aromatyzacja/kraking

surowiec naturalny

surowiec syntetyczny

materia! budowlany

polimeryzacja

polistyren zdolnydo spieniania

spienianie wst$pne

sezonowanie

cz#stki spienionego polistyrenu

spienianie ko%cowe

gotowy wyrób styropianowy

StyropianProdukcja 2.3.1

strona 2

Izolacyjne p!yty styropianowe produkujesi" dzi# wg jednej z nast"puj$cych metod!! 2.3.1/2.

Najcz"#ciej spotykanym sposobem jestwytwarzanie du%ych bloków styropiano-wych, a nast"pnie ci"cie ich na p!yty o od-powiedniej grubo#ci. Granulki spienione-go ju% wst"pnie polistyrenu s$ wsypywanedo du%ych prostopad!o#ciennych formi spieniane nast"pnie przy u%yciu parywodnej o temperaturze 110°C do 120°C.Po relatywnie krótkim czasie studzenia,bloki styropianu s$ wyjmowane z formi sezonowane przed ostatnim etapemprodukcji. Ci"cie bloków na p!yty odbywasi" przy u%yciu urz$dze& termiczno-me-chanicznych. Dodatkowe profilowaniekraw"dzi jest realizowane poprzez frezo-wanie.

Druga z metod produkcji p!yt izolacyjnychze styropianu polega na stosowaniu formdo spieniania w kszta!cie i o rozmiarachko&cowego wyrobu. Jej zalet$ jest uzyski-wanie wprost z formy gotowego wyrobu,bez np. pracoch!onnej obróbki kraw"dzi.Proces produkcji mo%e tu by' w pe!ni zau-tomatyzowany.

P!yty styropianowe s$ produkowaneg!ównie jako materia! izolacji termicznej.Mog$ one mie' zwyk!y p!aski kszta!t, alestosowane s$ równie% p!yty o specjalnychkszta!tach, jak np. elementy izolacji i po-szycia dachu, p!askie i rolowane p!ytyz pow!ok$ bitumiczn$ na stropodachy itp.

Styropianowe p!yty izolacji akustycznej,s!u%$cej do t!umienia d(wi"ków uderze-niowych, s$ poddawane tzw. procesowielastyfikacji. Polega on na przemiennychcyklach obci$%ania i odci$%ania materia-!u na prasach mechanicznych. Wytworzo-ny w ten sposób materia! posiada jeszczewystarczaj$c$ dla zastosowania wytrzy-ma!o#' na #ciskanie, a jednocze#nie ob-ni%on$ sztywno#' dynamiczn$. Styropia-nowa izolacja akustyczna jest stosowanag!ównie do izolowania pod!óg od d(wi"-ków uderzeniowych.

P!yty styropianowe mo%na !atwo pokry-wa' i !$czy' z innymi materia!ami budow-lanymi. Stosowana jest np., w jednejz metod docieplania budynków, p!yta sty-ropianowa zespolona fabrycznie z war-stw$ supremy. Suprema jest w tym mate-riale no#nikiem dla tradycyjnego tynkumineralnego.

Spotykana jest równie% kombinacja p!ytstyropianowych z p!ytami gipsowo-karto-nowymi. Uzyskany w ten sposób, gotowydo monta%u, prefabrykat jest stosowanyg!ównie jako materia! do wewn"trznychdocieple& #cian i stropów. W celu zablo-kowania dyfuzji pary wodnej pod warstw"wewn"trznego docieplenia, umie#ci'mo%na pomi"dzy p!ytami warstw" sku-tecznej paroizolacji. Zespolone p!ytygipsowo-styropianowe maj$ dobre w!a-#ciwo#ci mechaniczne i przeciwpo%arowe.

Produkcja p!yt styropianowych

2.3.1/2

surowiecnaturalny

bloko-wanie

ci"cie nap!yty

p!ytywtryskiwane

spienianiewst"pne

sezonowanie

2.3.2/6kategoriasztywno!ci

grubo!"pod

obci#-$eniem,

mm

sztywno!"dynamiczna

MN/m3

30 15 ! 3020 20 ! 2015 25 ! 1515 30 ! 1510 35 ! 1010 40 ! 10

StyropianW!a"ciwo"ci fizyczne2.3.2

strona 1

W!a"ciwo"ci mechaniczne

Napr#$enia "ciskaj%ce

Istotn# dla u$ytkownika cech# styropianujest jego zachowanie przy obci#$eniachmechanicznych. Poniewa$ styropian jestmateria%em elastycznym, to zamiast jegowytrzyma%o!ci na !ciskanie podaje si&warto!" napr&$enia, przy którym od-kszta%cenie wynosi 10%. Badania mate-ria%u nale$y wykonywa" wg normy PN EN 826:1998. Warto!" napr&$e' !ci-skaj#cych wzrasta wprost proporcjonalniedo g&sto!ci materia%u "! 2.3.2/1.

Aby jednak nie przekroczy" granicy pla-styczno!ci styropianu w warunkach obci#-$e' d%ugotrwa%ych, obci#$enia dopu-szczalne nie powinny powodowa"odkszta%ce' wi&kszych ni$ 2%.

Odkszta!cenia

Zmiana obj&to!ci spienionego polistyrenujest wywo%ana skurczem termicznym, jakima miejsce podczas sch%adzania mate-ria%u od temperatury spieniania do tem-peratury otoczenia. W 24 godziny po roz-formowaniu wyrobu zmiana jegowymiarów, odniesiona do rozmiarów for-my, mo$e si&ga" 0,8%. Wielko!" skurczuzale$y od rodzaju styropianu, jego g&sto-!ci i parametrów produkcji. Tego rodzajuskurcz ma miejsce zawsze bezpo!redniopo formowaniu i przed dalsz# obróbk#,dlatego nie wp%ywa w $aden sposób najako!" gotowego wyrobu. TTrraaffiiaajj##ccyy ddookklliieennttaa ssttyyrrooppiiaann jjeesstt mmaatteerriiaa%%eemm ssttaabbiill--nnyymm wwyymmiiaarroowwoo..

Modu! spr#$ysto"ci

Istotny wp%yw na w%a!ciwo!ci materia%uzwi#zane z odkszta%ceniami ma modu%spr&$ysto!ci E. Tak jak i dopuszczalne na-pr&$enia !ciskaj#ce, oraz szereg innychw%a!ciwo!ci, równie$ i warto!" modu%uspr&$ysto!ci jest zale$na od g&sto!ci ma-teria%u "! 2.3.2/2.

Wytrzyma!o"& na rozci%ganie

Wytrzyma!o"& na zginanie

Wytrzyma!o"& na "cinanie

Sztywno"& dynamiczna

Dla wyt%umienia d(wi&ków uderzeniowychprzenoszonych przez stropy mi&dzypi&tro-we potrzebna jest mi&kko-spr&$ysta war-stwa izolacyjna, uk%adana bezpo!rednio nastropie konstrukcyjnym. Zwyk%e p%yty styro-pianowe do tego celu si& nie nadaj#, zewzgl&du na s%abe w%a!ciwo!ci elastyczne.Dopiero specjalna obróbka mechanicznastyropianu sprawia, $e staje si& on znako-mitym materia%em do t%umienia d(wi&kówuderzeniowych. W%a!ciwo!ci izolacji, wyra-$ane poprzez warto!" sztywno!ci dynamicz-nej, zale$# w decyduj#cy sposób od jej gru-bo!ci (por. rozdzia% „Ochrona akustyczna“)

Przybli$on# zale$no!" pomi&dzy sztywno-!ci# dynamiczn# elastycznego styropianua grubo!ci# p%yty pod obci#$eniem przed-stawiono w tabeli "! 2.3.2/6. Badaniasztywno!ci dynamicznej materia%ów izolacjiakustycznej wykonuje si& zgodnie z norm#PN ISO 9052-1:1994.

2.3.2/1

napr

&$en

ia !

cisk

aj#c

e, M

Pa

g&sto!",

przy 2%-wym odkszta%ceniu

przy 10%-w

ym odksz

ta%ceniu

2.3.1/2

mod

u% s

pr&$

ysto

!ci E

, MPa

g&sto!",

2.3.2/3

wytrz

yma%

o!"

na ro

zci#

gani

e, M

Pa

g&sto!",

2.3.2/4

wytrz

yma%

o!"

na z

gina

nie,

MPa

g&sto!",

2.3.2/5

wytrz

yma%

o!"

na !

cinan

ie, M

Pa

g&sto!",

StyropianW!a"ciwo"ci fizyczne 2.3.2

strona 2

Przewodzenie ciep!a

Najwa!niejsz" cech" styropianu jest jegoma#y wspó#czynnik przewodzenia ciep#a(por. rozdzia# „Ochrona cieplna“). Znako-mite w#a$ciwo$ci izolacyjne tego materia-#u wynikaj" z faktu, !e styropian sk#adasi% z ogromnej ilo$ci komórek polistyre-nowych wype#nionych powietrzem. Przyporowato$ci 98%, zdolno$ci izolacyjnemateria#u s" efektem ma#ego prze-wodzenia ciep#a przez powietrze za-mkni%te w porach materia#u.

Przewodzenie ciep#a materia#u zale!y odwielu parametrów fizycznych. Zale!no$&przewodno$ci od g%sto$ci pozornej zosta-#a pokazana na wykresie !! 2.3.2/7.Minimaln" przewodno$& ciepln" ma sty-ropian o g%sto$ci ok. 40 kg/m3 i wynosiona wtedy 0.03 W/(m"K). Do oblicze'z zakresu fizyki budowli przyjmuje si% de-klarowane przez poszczególnych produ-centów styropianu warto$ci wspó#czynni-ka przewodzenia ciep#a. Zawieraj" si%one w przedziale 0.031 do 0.042 W/(m"K),zale!nie od odmiany tego materia#u.Wspó#czynnik przewodzenia ciep#a, wy-twarzanego na polski rynek styropianu,nie mo!e przekroczy& warto$ci maksymal-nych podanych w normie PN-B-20132i wynosz"cych od 0.036 do 0.042W/(m"K).

Liniow" zale!no$& wspó#czynnika prze-wodzenia ciep#a od temperatury przed-stawiono na rys. !! 2.3.2/8.

Istotny jest równie! wp#yw wilgotno$ci sty-ropianu na jego przewodno$& ciepln"!! 2.3.2/9. Stosowane do oblicze'projektowych warto$ci przewodno$ci cie-plnej odnosz" si% do materia#u o wilgot-no$ci obj%to$ciowej w zakresie od 0.1 do1.0 %, odpowiadaj"cej typowym wilgot-no$ciom poprawnie wbudowanegow przegrod% materia#u.

Sta!o"# postaci

Dopuszczalna temperatura w jakiej pra-cowa& mo!e styropian zale!y, tak jak i dlawszystkich tworzyw termoplastycznych, odkombinacji temperatury i czasu jej trwa-nia. Bez dodatkowych obci"!e', styro-pian mo!e by& przez krótki czas podda-wany temperaturze nawet do 100 °C.Dzi%ki niskiej przewodno$ci cieplnej za-si%g wysokich temperatur w warstwie ma-teria#u pozostaje niewielki. Je$li materia#jest obci"!ony mechanicznie, to dopu-szczalna temperatura eksploatacji jestni!sza i wynosi, zale!nie od g%sto$ci, 75do 85 °C.

Styropian jest tworzywem, które w zakre-sie temperatur od -180 °C do +85 °C,nie podlega !adnym zmianom struktural-nym. Dlatego te! bez zastrze!e' mo!eby& stosowany równie! w bardzo niskichtemperaturach.

Ciep!o w!a"ciwe

Do opisu niestacjonarnego przep#ywuciep#a przez przegrod%, konieczne s" in-formacje o warto$ciach ciep#a w#a$ciwe-go materia#ów przegrody (por. rozdzia#„Ochrona cieplna“). Tak jak w przypadkuprzewodno$ci cieplnej, du!a zawarto$&powietrza w materiale ma równie! decy-duj"cy wp#yw na jego ciep#o w#a$ciwe.

Ciep#o w#a$ciwe styropianu wynosi:

W!a"ciwo"ci termiczne

2.3.2/7

g%sto$& pozorna,

wsp

. prz

ewod

zeni

a ci

ep#a

#,

2.3.2/8

temperatura, °C

wsp

. prz

ewod

zeni

a ci

ep#a

,

2.3.2/9

wilgotno$& obj%to$ciowa, %

wsp

. prz

ewod

zeni

a ci

ep#a

,

StyropianW!a"ciwo"ci fizyczne2.3.2

strona 3

Odporno"# na dzia!anie wody

Styropian czyli spieniony polistyren, niejest rozpuszczalny w wodzie, nie ulegap!cznieniu, a zamkni!te komórki mate-ria"u nie wch"aniaj# wody. Dost!p wodyw g"#b struktury materia"u jest mo$liwytylko w miejscach klejenia poszczegól-nych granulek. Zawarto%& wody w struktu-rze materia"u mo$e by& okre%lana po-przez wilgotno%& obj!to%ciow#styropianu. W miejscach, gdzie mo$e wy-st#pi& okresowe d"ugoterminowe wyst!-powanie wody, np. %ciany fundamento-we, dachy odwrócone, nale$y stosowa&specjalne p"yty styropianowe z kategorii„FUNDAMENT“, charakteryzuj#ce si! wy-j#tkowo nisk# nasi#kliwo%ci#. Cech! t!bada si! zgodnie z norm# PN EN12087:2000 Okre!lanie nasi"kliwo!ciwod" przy d#ugotrwa#ym zanurzeniu.W trakcie badania materia" jest podda-wany bardzo rygorystycznej próbie, gdy$przez okres 28 dni jest w pe"ni zanurzonyw wodzie. Styropian EPS P charakteryzujesi! bardzo ma"# nasi#kliwo%ci#, a coistotniejsze dla u$ytkowników, po okresieoko"o miesi#ca, kiedy to wyrób osi#gapoziom ustabilizowanej wilgotno%ci, niero%nie ona ju$ dalej nawet przy bardzod"ugich okresach zanurzenia.

Wzrost wilgotno%ci obj!to%ciowej EPS Ppokazano na wykresie !! 2.3.2/10.

Tak niewielk# nasi#kliwo%& wod#, odktórej w znacznym stopniu zale$# w"a%ci-wo%ci termoizolacyjne materia"u, styro-pian zawdzi!cza swojej spoistej struktu-rze.

Opór dyfuzyjny

Istotne dla stanu wilgotno%ciowego mate-ria"u parametry otoczenia to: temperatu-ra powietrza i zawarto%& pary wodnej.

Je%li po obydwu stronach warstwy mate-ria"u panuj# zró$nicowane warunkicieplno-wilgotno%ciowe, to poprzez mate-ria" odbywa si! dyfuzja pary wodnej. Pa-ra wodna dyfunduj#ca przez materia"mo$e w trakcie tego procesu ulec wykro-pleniu we wn!trzu warstwy. Materia" sta-wia opór dyfuzji pary wodnej. Warto%& te-go oporu mo$na obliczy& na podstawiecharakterystycznego dla materia"u wspó"-czynnika dyfuzji pary wodnej lub wspó"-czynnika oporu dyfuzyjnego i grubo%ciwarstwy (por. rozdzia": „Ochrona przedzawilgoceniem“).

W tabeli !! 2.3.2/11 podane zosta"yorientacyjne warto%ci wspó"czynnika opo-ru dyfuzyjnego dla ró$nych odmian styro-pianu. Wp"yw zró$nicowanych warunkówklimatycznych w otoczeniu materia"u najego opór dyfuzyjny zosta" uwzgl!dnionyprzez podanie przedzia"u warto%ci wspó"-czynnika. Dla styropianu o g!sto%ci od 15do 30 kg/m3 bezwymiarowy wspó"czynnikoporu dyfuzyjnego zawiera si!w przedziale od 20 do 100.

2.3.2/10

czas, dni

g!sto%&

wilg

otno

%& o

bj!t

o%ci

owa,

%

2.3.2/11g!sto%& wspó"czynnik oporu

dyfuzyjnego"

15 do 30 20 do 60

StyropianW!a"ciwo"ci chemiczne 2.3.3

Odporno"# chemiczna

Odporno!" styropianu na dzia#anie ró$-nych zwi%zków chemicznych i rozpu-szczalników jest taka sama jak polistyre-nu.

Styropian jest odporny na dzia#anie wody,wodnych roztworów soli, kwasów i zasad.Jest tak$e odporny na dzia#anie cementu,wapna, gipsu, anhydrytu i sporz%dzonychna ich bazie zapraw i !rodków wi%$%cych.

Styropian nie ulega równie$ reakcji utle-niania. Jego zniszczenie zawsze jest zwi%-zane z konkretn% przyczyn%, np. dzia#a-niem rozpuszczalników lub wysokiejtemperatury.

Styropian nie jest odporny na dzia#anierozpuszczalników organicznych. Ich sto-sowanie w obecno!ci styropianu wymagaszczególnej uwagi i ostro$no!ci.

Brak zrozumienia przyczyn zniszczeniastyropianu by# przyczyn% powstania mituo "znikaniu" styropianu.

Stopie& odporno!ci styropianu na dzia#a-nie ró$nych zwi%zków chemicznychprzedstawiono w tabeli !! 2.3.3/1.

2.3.3/1rodzaj substancji czynnej odporno!" przy 20oCwoda, woda morska +wapno, cement, gips, anhydryt +alkalia, np. zasada sodowa, potasowa, woda amoniakalna, woda wapienna, gnojówka +myd#a, !rodki powierzchniowo czynne +kwasykwas solny 35%, kwas azotowy do 50%, kwas siarkowy do 95%

+

rozcie&czone i s#abe kwasy, jak np. kwas mlekowy, kwas w'glowy, kwas humusowy +sole, nawozy +roztwory soli +substancje bitumiczne +zimne bitumy i masy bitumiczne na bazie wody +zimne kleje bitumiczne +zimne bitumy i kleje na bazie rozpuszczalników organicznych -produkty smo#owe -olej parafinowy, wazelina, olej nap'dowy +/-olej silikonowy +alkohole: metylowy i etylowy +rozpuszczalniki: aceton, eter, octan etylu, nitro, benzen, ksylol, trójchloroetylen,czterochlorometan, terpentyna

-

nasycone alifatyczne w'glowodory: cykloheksan, benzyna apteczna i lakowa -paliwo ga(nikowe, benzyny -

+ odporny, nawet przy d#ugotrwa#ym oddzia#ywaniu styropian nie ulegnie zniszczeniu+/- warunkowo odporny, przy d#ugotrwa#ym oddzia#ywaniu mo$e doj!" do powierzchniowych uszkodze& lub skurczu- nieodporny.

StyropianReakcja na ogie!2.3.4

strona 1

Uwagi wst"pne, klasyfikacja

Na rynku budowlanym oferowane s! obe-cnie odmiany styropianu samogasn!cego,wg normy europejskiej EN 13163:2004oznaczone symbolem EPS o deklarowanejklasie reakcji na ogie" okre#lanej metod!ma$ego p$omienia. Sprawdzanie zdolno#cisamoga#ni%cia styropianu odbywa si% zgo-dnie z norm! PN-C-89297:1988, nato-miast klasyfikacji reakcji na ogie" dokonu-je si% wg normy PN EN 13501-1:2004.Materia$ ten nie zapala si% od iskry, pali si%jedynie w obcym p$omieniu, a po usuni%ciaz p$omienia ga#nie i nie zapala si% ponow-nie. Wy$!cznie tego typu materia$ jest stoso-wany do docieplania budynków mieszkal-nych w naszym kraju.

Styropian samogasn!cy, os$oni%ty w techno-logii lekkiej mokrej docieplania warstwamikleju i tynku strukturalnego jest traktowanyjako tzw. uk$ad nierozprzestrzeniaj!cy ognia(NRO) - systemy ocieple" s! sprawdzanewed$ug procedur normy PN-90/B-02867.Jest to najlepsza klasyfikacja jak! mo&e uzy-ska' system ocieple". Równie& systemy ocie-ple" na bazie innych materia$ów termoizola-cyjnych mog! uzyska' co najwy&ejklasyfikacj% NRO.

Zapalno#$ i rozprzestrzenianieognia

Przy temperaturze ponad 100 °C styro-pian zaczyna powoli mi%kn!' i przy tymkurczy' si%, przy dalszym podgrzewaniutopi si%. Styropian dopiero w temperatu-rze ponad 350 °C zaczyna si% pali'. Je#linie ma (ród$a ognia, to do samozap$onudochodzi przy temperaturach pomi%dzy450 i 500 °C.

Pod dzia$aniem ognia, np. zapa$ki, styro-pian kurczy si%, ale nie zapala. P$omie"mo&e si% pojawi' dopiero po d$ugimdzia$aniu ognia. Pr%dko#' rozprzestrze-niania si% ognia jest jednak bardzo ma$a.Je#li natomiast (ród$o ognia zostanie usu-ni%te, to styropian przestaje si% pali'.

Rzeczywiste warunki po%arowe

Faktyczne zachowanie materia$u w wa-runkach po&arowych zale&y nie tylko odjego w$a#ciwo#ci, ale w du&ej mierze tak-&e od ukszta$towania elementu budowla-nego, powi!zania z innymi materia$ami,u$o&enia we wn%trzu budynku, a tak&e odrozmieszczenia (róde$ po&aru. Istotn! ro-

l% graj! tu równie&: sposób dzia$ania(ród$a po&aru, wyzwalana energia, czastrwania, warunki termiczne i wentylacja.

Badania systemów ocieple" w Polsce dookre#lenia stopnia rozprzestrzenianiaognia po fasadach prowadzi si% wed$ugpolskiej normy PN-90/B-02867. Jednymz kryteriów badania jest odpadanie ele-mentów sta$ych ocieple". Badania pro-wadzi si% na stanowisku o wymiarach 2,5m wysoko#' i 2 m szeroko#'. Systemyocieple", aby uzyska' aprobat% technicz-n! musz! pozytywnie przej#' te badania.Niektóre systemy maj! klasyfikacj% nie-rozprzestrzeniaj!cych ognia nawet przy30 cm grubo#ci styropianu. Spe$niaj! tymsamym surowe polskie przepisy ochronypo&arowej. Równie& statystyki po&arowe#wiadcz!, &e systemy ocieple" na baziestyropianu s! trwa$ym i bezpiecznym roz-wi!zaniem ocieple" #cian zewn%trznychbudynków - w ponad 30. letniej obserwa-cji nie stwierdzono &adnego przypadkuprzeniesienia ognia pomi%dzy kondygna-cjami poprzez ocieplenia metod! lekk!mokr! na bazie p$yt styropianowych.

Aby sprawdzi' zachowanie si% systemówocieple" ze styropianem jako materia$emtermoizolacyjnym w warunkach naturalnychStowarzyszenie Producentów Styropianuzwróci$o si% do Zak$adu Bada" OgniowychITB z propozycj! przeprowadzenia bada".

Instytut zaproponowa$ przeprowadzenie ba-da" wed$ug normy ISO 13785-2!! 2.3.4/1+2. Badania mia$y da' wie-dz% na temat rzeczywistego wp$ywu ocie-ple" na bazie styropianu na rozprzestrze-nianie ognia po fasadach. Aby uzyska'maksymalnie skrajne warunki badania po-stanowiono u&y' p$yt styropianowych o gru-bo#ci 18 cm. To znacznie wi%cej ni& #redniagrubo#' stosowana obecnie; to tak&e znacz-nie wi%cej, ni& zalecana racjonalna grubo#'termoizolacji, oscyluj!ca w przypadku #cianzewn%trznych w granicach 15 cm.

Badanie wed$ug tej normy nale&y do jed-nych z najostrzejszych bada" ogniowychze wzgl%du na:" rozmiar stanowiska (wysoko#' 6 m,

szeroko#' 3 m)" #cian% skrzyd$ow!" zastosowany rodzaj i ilo#' paliwa -

bardzo kaloryczny i niebezpiecznyheptan

" wymóg osi!gni%cia temperatury800°C gazów wychodz!cych z pomie-szczenia.

Aby spe$ni' wymagania przewidzianew normie ISO, z prowadzonych bada"kalibracyjnych wybrano jeden z najo-strzejszych wariantów, tj.:" taca z pokryw! - p$omienie rozchodz!

si% na boki" taca w po$owie wysoko#ci otworu

okiennego - wi%ksza ekspozycjaognia, temperatury i p$omieni na naj-bardziej newralgiczny element bada-nego ocieplenia, czyli nadpro&e

" zmniejszona komora spalania powodu-j!ca wi%ksz! ekspozycj% ognia i tempe-ratury na zewn!trz, co zaostrzy$o i takju& „wy#rubowane“ warunki badania.

Wszystkie sk$adniki ocieplenia (styropian,jak i pozosta$e elementy systemu) u&ytedo wykonania ocieplenia #cian testowychzosta$y pobrane przez przedstawicieli Za-k$adu Bada" Ogniowych ITB bezpo#re-dnio w zak$adach produkcyjnych w spo-sób losowy metod! na „#lepo“ wed$ugnormy PN-83/N-03010.

Ocieplenia na #cianach badawczych, jed-no z tynkiem mineralnym, drugie z tynkiemakrylowym, zosta$y wykonane zgodniez zaleceniami odpowiednich aprobat tech-nicznych i instrukcji ITB nr 334/2002 orazpod sta$! kontrol! pracowników instytutu.Badane systemy s! klasyfikowane jakoNRO nierozprzestrzeniaj!ce ognia wed$ugnormy PN-90/B-02867.

Po zako"czeniu badania stwierdzono, &e po-wierzchnia ocieplenia zachowa$a ci!g$o#'i nie uleg$a zniszczeniu, pomimo drastycznejekspozycji na p$omienie i wysok! temperatu-r% si%gaj!c! 1000°C. Nale&y podkre#li', i&w rzeczywistym po&arze temperatura na ze-wn!trz budynku nie przekracza warto#ci500-550°C. Pozwala to wnioskowa', &e wa-runki stworzone na potrzeby próby ogniowejdwukrotnie przewy&sza$y warunki spotykanew rzeczywistych po&arach.

Nie dosz$o do przeniesienia ognia na#cian% skrzyd$ow! i ocieplenie znajduj!cesi% poni&ej (ród$a ognia.

Po zdj%ciu warstwy tynkarskiej i warstwyklejowej stwierdzono bezpieczne odparo-wanie styropianu pod t! powierzchni!ocieplenia, na któr! oddzia$ywa$y bezpo-#rednio p$omienie wydostaj!ce si%z otworu okiennego. Fragment fasady,poddany oddzia$ywaniu p$omieni i wyso-kiej temperatury wymaga$ jedynie prostejnaprawy; ocieplenie mog$oby by' $atwonaprawione poprzez u$o&enie nowej war-stwy styropianu i na$o&enie nowej warstwyklejowej i zaprawy tynkarskiej.

StyropianReakcja na ogie! 2.3.4

strona 2

Wnioski:Przeprowadzone badania wykaza!y:1. Ocieplenia ze zwi"kszon#, bardzo

grub# warstw# styropianu nie wykazu-j# - niezale$nie od zastosowanej wy-prawy tynkarskiej mineralnej czy akry-lowej - rozprzestrzeniania ognia popowierzchni fasad - brak pe!zaniaognia po powierzchni.

2. Brak uszkodzenia zewn"trznej warstwysystemu ocieplenia, w!#cznie z dra-stycznie wyeksponowanym na dzia!a-nie po$aru nadpro$em.

3. Brak wyst"powania odpadaj#cych p!o-n#cych cz"%ci sta!ych ocieplenia.

4. Zastosowana 18 centymetrowa war-stwa styropianu jako termoizolacja niemia!a wp!ywu na zachowanie si" ca!e-go systemu ocieplenia w warunkachpo$aru - grubo%& izolacji nie ma wp!y-wu na stopie' zagro$enia po$arowe-go.

5. Styropian, b"d#cy materia!em termoi-zolacyjnym, uleg! bezpiecznemu od-parowaniu w obszarze oddzia!ywaniap!omieni.

6. Fasady, poddane bezpo%redniemu od-dzia!ywaniu ognia, wymagaj# jedynienaprawy w obszarze dzia!ania p!o-mieni.

7. Mo$liwo%& rozprzestrzeniania ogniapo fasadzie w przypadku budynkówz w!a%ciwie wykonanym ociepleniemjest taka sama, jak dla fasad bezocieplenia.

8. Mo$liwo%& rozprzestrzeniania ogniana wy$sz# kondygnacj" wynika raczej

z intensywno%ci ognia, a nie w!a%ciwo-%ci ocieplenia lub zastosowanych ma-teria!ów elewacyjnych.

9. Mo$na wnioskowa&, i$ stopie' roz-przestrzenia ognia przez %ciany niejest zale$ny od zastosowanych mate-ria!ów termoizolacyjnych - mo$liwejest przenoszenie ognia pomi"dzykondygnacjami równie$ na fasadachnieocieplonych, ca!kowicie niepalnych.Taki stan rzeczy wynika z faktu, i$ p!o-mienie, wydostaj#ce si" z otworuokiennego, s# na tyle d!ugie, $e -omijaj#c pas nadpro$owo-podokienny- oddzia!ywaj# bezpo%rednio na sto-lark" okienn# kondygnacji wy$szej.

10.Decyduj#cy wp!yw na stopie' rozprze-strzeniania ognia po fasadach ma ja-ko%& wierzchnich elementów systemówocieple' (tynk, klej, tkanina zbroj#ca)oraz jako%& i precyzja wykonania sy-stemu. Wszystkie systemy ocieple'%cian zewn"trznych metod# bezspoi-now# musz# by& wykonane zgodniez przedmiotowymi aprobatami tech-nicznymi i instrukcj# ITB nr 334/2002(szczególnie wa$na jest dok!adno%&wykonania, obróbka wszystkich otwo-rów, o%cie$y itp., metoda pasmowo-punktowa nanoszenia warstwy klejo-wej). Niedopuszczalne jest mieszanieelementów ró$nych systemów orazstosowanie materia!ów niewiadomegopochodzenia, nieposiadaj#cych sto-sownych dokumentów, dopuszczaj#-cych wyrób do obrotu i stosowania.Takie praktyki, bez wzgl"du na zasto-

sowany materia! termoizolacyjny, mo-g# mie& wp!yw na stopie' rozprze-strzeniania ognia przez %ciany. Opisa-ne powy$ej b!"dy mog# doprowadzi&do przypadku niespe!nienia przez wa-dliwie wykonane ocieplenia fasadykryteriów polskiej normy na rozprze-strzenianie ognia (a tak$e wymaga'okre%lonych w aprobatach technicz-nych i instrukcji ITB nr 334/2002).

Badania systemów ocieple' na bazie sty-ropianu dodatkowo poddano badaniuwed!ug normy SBI, uzyskuj#c w bada-niach klasyfikacj" A2/B. Tak wi"c przeba-dano systemy ocieple' z zastosowaniemp!yt styropianowych o zwi"kszonej grubo-%ci wed!ug trzech metodyk:

PN-90/B-02867 - metoda bada' roz-przestrzeniania ognia po %cianach obo-wi#zuj#ca w Polsce jest znacznie ostrzej-sza ni$ inne metody tego typu, np.niemiecka DIN 4102 - pozytywne bada-nia nawet na 30 cm styropianie

ISO 13785-2 - najostrzejsza metoda dookre%lania stopnia rozprzestrzenianiaognia - pozytywne wyniki bada' z izola-cj# ze styropianu o grubo%ci 18 cm.

PN EN 13823 (SBI) - to norma przewidzia-na do stosowania przez pa'stwa Unii Eu-ropejskiej - pozytywne wyniki bada' z p!y-tami styropianowymi o grubo%ci 20 cm.

Wyniki przeprowadzonych bada' syste-mów ocieple' z u$yciem bardzo grubychp!yt styropianowych pozwalaj# wyci#gn#&wniosek, $e styropian jest bezpiecznympod wzgl"dem ochrony po$arowej roz-wi#zaniem ocieplania %cian zewn"trznychbudynków.

Emisja gazów

Liczne badania przeprowadzone w Euro-pie udowodni!y, $e toksyczno%& gazówemitowanych podczas spalania styropia-nu jest mniejsza ani$eli gazów emitowa-nych podczas spalania drewna. Produktyrozpadu polistyrenu, uwalniane podczasspalania styropianu w po$arze nie stwa-rzaj# $adnego, szczególnego zagro$eniadla %rodowiska. Produkty spalania nie za-nieczyszczaj# wód gruntowych, nie wy-magaj# równie$ specjalnego sk!adowa-nia ani zabezpieczania.

2.3.4/1 2.3.4/2

oprzyrz#dowanie %ciany badawczej%ciana badawcza

StyropianWymagania fizykomechaniczne2.3.5

strona 1

Znakowanie

W!a"ciwo"ci styropianu, jako materia!uizolacji budowlanej, s# "ci"le okre"loneprzez normy: - PN EN 13163:2004, w której

podano zasady klasyfikacji, istotnecechy i metody ich bada$,

Producenci styropianu mog# stara% si&o uzyskanie od autoryzowanej placówkibadawczej certyfikatu zgodno"ci ich pro-dukcji z norm# PN EN 13163:2004. Ak-tualny certyfikat jest dla nabywcy najlep-sz# gwarancj# jako"ci materia!u.

Norma okre"la sposób znakowania p!ytstyropianowych przeznaczonych dla bu-downictwa:

Standardowe wymiary p!yt: 1000 mmx 500 mm, grubo"ci w przedziale co10 mm.

W!a"ciwo"ci oraz sposoby znakowaniainnych rodzajów styropianu, s# okre"lanew odr&bnych Aprobatach Technicznychwydawanych dla tych materia!ów.

np.: P'YTY STYROPIANOWE - GOLD (CIANAEPS-EN 13163-T2-L2W2-S1-P3-BS115-DS(N)2-DS(70,-)2-TR100

EPS - p!yty styropianowe(CIANA - s!owne cz&"ci oznacze$: (CIANA, DACH, POD'OGA, PARKING stanowi# skrótow# informacj&

o podstawowym zastosowaniu danego wyrobu, ale te) nie przes#dzaj# o zastosowaniuT - tolerancja grubo"ciL - tolerancja d!ugo"ciW - tolerancja szeroko"ciS - tolerancja prostok#tno"ciP - tolerancja p!asko"ciBS - poziom wytrzyma!o"ci na zginanieCS(10) - poziom napr&)e$ "ciskaj#cych przy 10% odkszta!ceniuDS(N) - poziom stabilno"ci wymiarowej w normalnych warunkach laboratoryjnych (23 °C, 50% wilgotnoci wzgl&dnejDS(70,-) - poziom stabilno"ci wymiarowej w temp. 70 °CTR - poziom wytrzyma!o"ci na rozci#ganie

StyropianWymagania fizykomechaniczne 2.3.5

strona 2

NAZWA

BAZA mur

STYROPIAN ZWYK!Y "ciana SILVER "ciana GOLD "ciana PLATINUM "ciana PLATINUM + "ciana

STANDARD dach-pod#oga SILVER dach-pod#oga GOLD dach-pod#oga GOLD + dach-pod#oga

SUPER AKUSTIC pod#oga

SUPERPODDASZE

SUPERSTROPODACH

SILVER parking GOLD parking

SILVER fundament GOLD fundament

KATEGORIA

$CIANA

DACH-POD!OGA

PARKING

FUNDAMENT

ZASTOSOWANIE

izolacja cieplna w szczelinie zamkni%tej "ciany trójwarstwowej, izolacjacieplna w szczelinie wentylacyjnej "ciany trówarstwowej, wype#nieniedylatacji

izolacja "ciany trówarstwowej i dwuwarstwowej, izolacja cieplnazewn%trzna w "cianie dwuwarstwowej -„metoda-lekka mokra" (BSO),izolacja cieplna zewn%trzna w "cianie ocieplonej metod& „lekk&-such&"(ok#adzina), izolacja cieplna na powierzchni "ciany szkieletowej,wype#nienie dylatacji, izolacja cieplna w szczelinie zamkni%tej "cianytrówarstwowej, izolacja cieplna w szczelinie wentylowanej "cianytrójwarstwowej, ocieplenie wie'ców, nadpro(y i innych mostkówtermicznych

izolacja cieplna pod#óg z obci&(eniem mechanicznym, izolacja cieplnami%dzy legarami, izolacja pod#óg z systemem ogrzewania pod#ogowego,izolacja termiczna pod krokwiami, izolacja termiczna nad krokwiamiobci&(ona warstwami pokrycia i obci&(eniem u(ytkowym, izolacjatermiczna na warstwie konstrukcyjnej w stropodachu pe#nym u(ytkowymi nieu(ytkowym

izolacja cieplna i akustyczna pod#óg, stropów mi%dzykondygnacyjnychw budynkach mieszkalnych i u(yteczno"ci publicznej

izolacja termiczna poddasza montowana mi%dzy krokwiami

izolacja termiczna na warstwie konstrukcyjnej w stropodachu pe#nym,izolacja termiczna w stropodachu pe#nym na warstwie konstrukcyjnejz blachy trapezowej

izolacja termiczna miejsc mocno obci&(onych: parkingi dachowe, posadzkihal magazynowych, hal produkcyjnych, gara(y

izolacja termiczna "cian zag#%bionych w gruncie, "cian piwnici fundamentów, izolacja termiczna na warstwie konstrukcyjnejw stropodachu zielonym, izolacja termiczna w stropodachu odwróconym,izolacja w miejscach mocno zawilgoconych, gdzie materia# izolacyjny musiby) odporny na dzia#anie wody

ZASTOSOWANIE STYROPIANÓW

W!a"ciwo"ci materia!ów budowlanychLiteratura i normy2.4

strona 1

1. P!o"ski W., Pogorzelski J.A.: FizykaBudowli, Arkady 1979

2. Pogorzelski J., Firkowicz-Pogorzelska K.:Analiza przydatno#ci PN EN ISO13788 do oceny stanu wilgotno#cio-wego przegród, Materia!y Konferen-cyjne IX Polskiej Konferencji Nauko-wo-Technicznej, $ód% 2003

3. Rozporz&dzenie Ministra Infrastruktu-ry z dnia 12 kwietnia 2002 w spra-wie warunków technicznych, jakimpowinny odpowiada' budynki i ichusytuowanie, Dz. Ustaw Nr 75,poz.690 z dnia 15 czerwca 2002

4. Instrukcja ITB nr 334/2002 Systembezspoinowego ocieplania #cianzewn(trznych budynków

5. PN EN ISO 7345:1998 Izolacjacieplna - Wielko!ci fizyczne i definicje

6. PN ISO 10456:1999 Izolacja cieplna- Materia"y i wyroby budowlane -Okre!lenie deklarowanych iobliczeniowych warto!ci cieplnych

7. PN EN ISO 6946:1999 Komponentybudowlane i elementy budynku -Opór cieplny i wspó"czynnikprzenikania ciep"a - Metodaobliczania

8. PN-B-20130:2001 Wyroby dlaizolacji cieplnej w budownictwie.P"yty styropianowe (PS-E)

9. PN EN 13163 Wyroby do izolacjicieplnej w budownictwie - Wyroby zestyropianu (EPS) produkowanefabrycznie - Specyfikacja

10. PN EN 822:1998 Wyroby do izolacjicieplnej w budownictwie - Okre!lanied"ugo!ci i szeroko!ci

11. PN EN 823:1998 Wyroby do izolacjicieplnej w budownictwie - Okre!laniegrubo!ci

12. PN EN 824:1998 Wyroby do izolacjicieplnej w budownictwie - Okre!lanieprostok#tno!ci

13. PN EN 825:1998 Wyroby do izolacjicieplnej w budownictwie - Okre!laniep"asko!ci

14. PN EN 12086:2001 Wyroby doizolacji cieplnej w budownictwie -Okre!lanie w"a!ciwo!ci przyprzenikaniu pary wodnej

15. PN EN 1603:1999 Wyroby doizolacji cieplnej w budownictwie -Okre!lanie stabilno!ci wymiarowejw sta"ych normalnych warunkachlaboratoryjnych

16. PN EN 1605:1999 Wyroby doizolacji cieplnej w budownictwie -Okre!lanie odkszta"cenia przydzia"aniu obci#$enia !ciskaj#cegow okre!lonych warunkachtemperaturowych

17. PN EN 826:1998 Wyroby do izolacjicieplnej w budownictwie - Okre!laniezachowania przy !ciskaniu

18. PN EN 1606+AC:1999 Wyroby doizolacji cieplnej w budownictwie -Okre!lanie pe"zania przy !ciskaniu

19. PN EN 1607:1999 Wyroby doizolacji cieplnej w budownictwie -Okre!lanie wytrzyma"o!ci narozci#ganie prostopadle dopowierzchni czo"owych

20. PN EN 12090:2000 Wyroby doizolacji cieplnej w budownictwie -Okre!lanie zachowania przy !cinaniu

21. PN EN 1602:1999 Wyroby doizolacji cieplnej w budownictwie -Okre!lanie g%sto!ci pozornej

22. PN EN 12086:2001 Wyroby doizolacji cieplnej w budownictwie -Okre#lanie w!a#ciwo#ci przyprzenikaniu pary wodnej

23. PN EN 12088:2000 Wyroby doizolacji cieplnej w budownictwie -Okre!lanie absorpcji wody przyd"ugotrwa"ej dyfuzji

24. PN ISO 9052-1:1994/Ap1:1999Akustyka - Okre!lanie sztywno!cidynamicznej - Materia"y stosowanew p"ywaj#cych pod"ogachw budynkach mieszkalnych

25. PN-90/B-02867/Az1:2001 Ochronaprzeciwpo$arowa budynków -Metoda badania stopniarozprzestrzeniania ognia przez !ciany

26. PN-90/B-02851 Ochronaprzeciwpo$arowa budynków -Metoda badania odporno!ciogniowej elementów budynków

27. PN-B-02851-1:1997 Ochronaprzeciwpo$arowa budynków -Badania odporno!ci ogniowejelementów budynków - Wymaganiaogólne i klasyfikacja

28. PN ISO 9705:1999 Ochronaprzeciwpo$arowa - Badania ogniowe - Badanie wyrobówpowierzchniowych w pomieszczeniupe"nej skali

29. PN EN ISO 10093:2001 Tworzywasztuczne:badania ogniowe -znormalizowane &ród"a zap"onu

W!a"ciwo"ci materia!ów budowlanychLiteratura i normy 2.4

strona 2

30. PN ISO 8421-1:1997 Ochronaprzeciwpo!arowa - Terminologia -Terminy ogólne i dotycz"ce zjawiskapo!aru Wymagania ogólnei klasyfikacja

31. PN-88/B-02855 Ochronaprzeciwpo!arowa budynków -Metoda badania wydzielaniatoksycznych produktów rozk#adui spalania materia#ów

32. PN-89/B-02856 Ochronaprzeciwpo!arowa budynków -Metoda badania w#a$ciwo$cidymotwórczych materia#ów

33. PN-B-02872:1996 Ochronaprzeciwpo!arowa budynków. Metodybadania odporno$ci dachów naogie% zewn&trzny

34. PN-93/B-02862/Az1:1999 Ochronaprzeciwpo!arowa budynków -Metoda badania niepalno$cimateria#ów budowlanych (Zmiana Az1)

35. PN-B-02874:1996/Az1:1999Ochrona przeciwpo!arowabudynków - Metoda badania stopniapalno$ci materia#ów budowlanych(Zmiana 1)

36. PN-B-02875:1999 Ochronaprzeciwpo!arowa budynków -Metoda badania odporno$ciogniowej i skuteczno$ciogniochronnej sufitówpodwieszonych

37. PN EN 13501-1:2004 Klasyfikacjaogniowa wyrobów budowlanychi elementów budynków cz. 1. Klasyfi-kacja na podstawie bada% reakcji naogie%

38. PN EN 11925-2 Reakcja na ogie% -zapalno$' materia#ów budowlanychpoddanych bezpo$redniemu dzia#a-niu p#omienia cz. 2

39. ISO 13785 Badanie reakcji na ogie%fasad cz. 2. Badanie w pe#nej skali

40. PN EN 13823:2002 Badanie reakcjina ogie% wyrobów budowlanych -Wyroby budowlane, z wy#"czeniempod#ogowych, poddane oddzia#ywa-niu termicznemu pojedynczego p#o-n"cego przedmiotu (SBI)

41. PN-C-89297:1998 Polistyrenspienialny Oznaczanie zdolno$cisamoga$ni&cia