Опасный материал в строительстве – ПЕНОПОЛИСТИРОЛ
В.В. МАЛЬЦЕВ,
зам. ген. директора по науке ОАО «Гипролеспром», д.х.н., академик РАЕН;
В.Г. НИКОЛАЕВ, обозреватель
В раскрываются негативные свойства наиболее широко используемого в
строительстве жилья эконом-класса утеплителя – пенополистирола. Развенчиваются
мифы о необычайных свойствах этого материала.
ПЕНОПОЛИСТИРОЛ
Бурное развитие химической
промышленности совпало с эпохой "холодной войны". Для новых систем
обороны и нападения понадобились адекватные тепло- и звукоизоляционные
материалы. Им надлежало отличаться, в частности, экономичностью, простотой в
изготовлении, удобством в применении, легкостью, низкой теплопроводностью.
Заказ военных был успешно выполнен. Появились полимерные утеплители, в том числе
пенополистирол.
Горячеформованный пенополистирол (ГОСТ 15588–86) получил
широкое распространение в строительной и упаковочной индустриях. Пенополистирол
(ППС) – газонаполненный пенопласт на основе полистирола (ПС). В современных
производствах вспенивание ПС осуществляется в основном за счёт использования
высококипящих жидкостей (изопентан, метиленхлорид и др ), которые вводят при
полимеризации стирола (С), в полистирольный «бисер». При нагревании например в
горячей воде, бисер вспенивается, образуя предвспененные гранулы, которые после
сушки и вылёживания спекаются в объёмные блоки при температурах 140-170°С и
давлениях 150-200 КГС/см2. Блоки затем режут на нужные размеры. В
промышленности используется также экструзионный пенополистирол с непрерывным методом
получения (ППС).
Не секрет, что война и
комфорт — "вещи несовместные". Поэтому когда материал доказал
коммерческую ценность при массовом решении задач энергосбережения в гражданской
сфере, полная информация о нем стала опасна для профильного бизнеса.
Поэтому пенопласт, легкий и
теплый на ощупь материал, состоящий на 98% состоит из воздуха, подаренный нам
полвека назад химиками и названный ими пенополистиролом, широко используют при
строительстве разных технологических зданий, жилых домов, панельные стены
которых похожи на пирог с химической начинкой или с надетыми на стену из
монолитного железобетона с наружной и внутренней стороны термоблоками из
вспененного полистирола. Такой дом гордо называют «ТЕРМОДОМ».
Для пропаганды использования пенополистирола в строительстве ему присваивают множество мифов:
Миф первый: Высокие
теплоизоляционные свойства.
Теплоизоляторы по критерию теплопроводности. Большинство
утеплителей из вспененных пластмасс, как правило, имеют коэффициент
теплопроводности 0,035–0,048 Вт/мК при температуре 25°С. Отдельные
производители заявляют, что этот показатель достигает значений 0,020 Вт/мК
и даже 0,018 Вт/мК. Но вспененным пластмассам присуще водопоглощение. Так гранулированный пенополистирол, изготовленный
беспресовым методом увеличивает свое водопоглощение до 350% по массе. Но
и это еще не предел. Зафиксированы случаи, когда плиты беспрессового
пенополистирола при эксплуатации покрытия с поврежденным гидроизоляционным
ковром приобретают влажность до 900%. Понятно, что при таком количестве
поглощенной воды, ни о каком нормативном значении коэффициента теплопроводности
теплоизоляционного материала и речи быть не может.
В течение
часа человек выделяет около 100 г влаги. Если это жилое помещение, то
к этому количеству необходимо добавить влагу, появляющуюся при
приготовлении пищи, стирке и т.д., в результате чего влажность
увеличивается многократно. Поэтому для создания комфортного и здорового
микроклимата наружные стены должны «дышать», что означает – обладать хорошей
паропроницаемостью. Однако паропроницаемость абсолютно всех вспененных
утеплительных материалов, применяемых в строительстве на порядок меньше,
чем минераловатных и стекловолоконных утеплителей. Например, коэффициент
паропроницания пенополиуретана и пенополистирола равен приблизительно 0,05
мг/мчПа, в то время как у минераловатных изделий – 0,4–0,6 мг/мчПа.
Поэтому, как показывают результаты исследований, проведенные франкфуртским
Институтом строительной физики и ганноверским Институтом строительной техники,
применение в качестве утеплителя пенополистирольных плит уменьшает
диффузию водяного пара через наружные стены в среднем на 55–57%.
Технический университет в Хельсинки проводил мониторинг параметров
микроклимата в санкт-петербургских домах, утепленных пенополистиролом. В этих
домах старые, традиционные окна советского изготовления были заменены новыми,
современными со стеклопакетами и вентиляционными клапанами, была восстановлена
вентиляция, установлена система управления температурой теплоносителя. Однако
в первую же зиму относительная влажность воздуха в 70% квартир
достигла 80% при температуре воздуха 18°С, а такие условия являются весьма
благоприятными для развития грибков.
Миф второй: Долговечный
материал.
Это свойство явилось причиной более пристального изучения
свойств многих теплоизоляционных материалов, в том числе и пенополистирола.
Особенно глубокие исследования были проведены лабораторией профессора
А. И. Ананьева в НИИ Строительной Физики (Москва). Поводом
к проведению исследований стали результаты вскрытия покрытия подземного
торгового комплекса на Манежной площади в Москве, построенного несколько
лет назад. При вскрытии покрытия, находящегося в эксплуатации всего два
года, было обнаружено значительное разрушение пенополистирольных плит, на
которых образовались значительные раковины и трещины. В результате
деструкционных процессов толщина некоторых плит уменьшилась 80–14 мм, при этом
плотность пенополистирола в зоне самой тонкой части увеличилась более чем
в четыре раза – до 120 кг/м3. Приведенное сопротивление
теплопередаче теплоизоляционного слоя покрытия в зоне чрезмерной
деструкции пенополистирольных плит стало составлять 0,32 кв. м°С/Вт, что
отличает его от проектного значения, равного 2,7 кв. м°С/Вт, более чем
в восемь раз. Причина столь катастрофического состояния утеплителя
заключалась, как показали результаты исследований, в нарушении технологии
производства работ и отсутствием учета ряда физических и химических
особенностей пенополистирола при проектировании. Этой же лабораторией были
проведены исследования беспрессового пенополистирола, эксплуатировавшегося, так
сказать, в более ординарных условиях – наружных ограждающих конструкциях
зданий. Результаты показали довольно существенное увеличение (0,047–0,05
Вт/м°С) теплопроводности утеплителя.
Высокую сходимость с результатами НИИСФ показывают исследования,
проведенные Нижегородским государственным архитектурно-строительным
университетом. Полученные там данные показывают, что величина приведенного
значения сопротивления теплопередаче наружных стен, утепленных беспрессовым
пенополистиролом, уменьшилась в среднем на 49–59%.
Заведующий лабораторией
российского НИИ строительной физики, доктор технических наук Александр АНАНЬЕВ
и председатель правления Российского общества инженеров строительства (РОИС),
доктор технических наук Олег ЛОБОВ зафиксировали случаи, когда за семь-десять
лет эксплуатации конструкций втрое снизилась способность пенополистирола
держать тепло. Это, по их мнению, происходит потому, что, кроме процесса
естественного разрушения, действуют и другие факторы: например, ремонт квартир,
неосторожное обращение жильцов с бытовой химией. Плохо переносит пенополистирол
и летучие углеводородные соединения (они появляются, когда фасад красят или
покрывают гидроизоляцией).
Безоглядное применение
полимеров, как утверждает российский профессор Борис БАТАЛИН, сорок лет
посвятивший изучению стройматериалов, может привести к тому, что сиюминутная
экономия обернется впоследствии многомиллиардными затратами. Доказано, что
через 10-15 лет пенополистирол неминуемо постареет, ухудшатся его теплозащитные
свойства. А значит, тепла для обогрева домов понадобится вдвое больше.
С этой
точки зрения более эффективен экструзионный пенополистирол (ЭППС), который, как
показывают результаты моделирования в ВНИИстройполимер, выдерживает
50-летние циклические температурно-влажностные нагрузки, но при условии
применения в земляном полотне
(подстилка дорожному покрытию) и для утепления подвальных помещений. Косвенно
эти данные подтверждают и результаты обследования, выполненные Белорусским
национальным техническим университетом. Обследованию были подвергнуты
построенные в 1976 г.
сооружения, в ограждающих конструкциях которых был использован экструзионный
пенополистирол. Для лабораторных исследований были взяты контрольные образцы,
результаты изучения которых показали, что утеплитель находится
в превосходном состоянии. Подчеркнем, экструзионный пенополистирол
применяется на Западе в качестве утеплителя расположенного в земле – в основном
под дорожным полотном автомагистралей или искусственных водоемов, т.е. там, где
не подвергается воздействию водяного пара.
Миф третий: Экологичный
материал.
К
материалам на основе полистирола особенно много претензий в связи
с выделением вредных веществ. Дело в том, что, во-первых, 100%-ая
полимеризация происходит только теоретически. На самом деле этого
у полистирола никогда не бывает, процесс полимеризации идет не до конца,
на 97–98%; во-вторых, процесс полимеризации обратим, поэтому полимеры постоянно
разлагаются под влиянием света, кислорода, озона, воды, механических
и ионизирующих воздействий, и особенно под влиянием тепла.
Образовывающийся таким образом свободный стирол проникает в помещения, и люди
длительное время живут в обстановке, когда в жилой атмосфере есть
стирол (пусть концентрации и ниже ПДК). От этих микродоз стирола страдает
сердце, особые проблемы возникают у женщин. Стирол оказывает сильное
воздействие на печень, вызывая среди прочего и токсический гепатит.
Основная токсикологическая опасность полистирола (ПС) и пенополистирола
(ППС) соответственно состоит в том, что ПС относится к равновесным полимерам,
которые при обычных условиях эксплуатации подвержены процессу деполимеризации и
в результате уже при обычных условиях эксплуатации находится в термодинамическом
равновесии со своим высокотоксичным мономером – стиролом (С): ПС n = ПС n-1 + С.
Если термодинамическое равновесие полистирола сдвигается
вправо, следовательно, стирол постоянно выделяется в окружающую среду. Наличие
термодинамического равновесия полистирола доказано экспериментально.
Концентрация С в ПС зависит от температуры (повышение температуры вызывает
повышение концентрации С). При температуре 25°С концентрация С в ПС составляет
10,6 Кмолей/м3. Так как один Кмоль ПС составляет 104 грамма, то при
25°С в 1 м3
пенополистирола будет содержаться 104 микрограмм стирола, что очень много с
учётом того что величина ПДК (линейной концепции) для развитых стран. ПДК
стирола составляет 0,002 мг/м3 для воздуха населённых мест и
помещений!!!
Исследования в Минске
показали, что даже при комнатной температуре образцы систем утепления с
тонкослойными штукатурками и теплоизоляцией из пенополистирола отечественного
производства исторгают недопустимо много стирола (превышение ПДК — в 3,7–10,1
раза). А при 80 градусах (до такой температуры летом способны нагреваться
внешние слои стены) зафиксировано 169-кратное превышение! "Голенький"
же образец пенополистирола при тех же 80 градусах выдал стирола в количестве
525 ПДК.
Пенопласт также
подвергается выветриванию, при котором в малых концентрациях возникают
газосодержащие смеси. Если они долго воздействуют на организм ребенка или
больного человека, то обязательно обеспечат затяжные и непонятные болезни. В
западных странах все эти стойкие органические загрязнители (СОЗы) подпадают под
запрет специальной Стокгольмской конвенции.
Член-корреспондент
Российской академии наук Борис Гусев и его коллеги обнаружили, что за период
эксплуатации разлагается до 10–15% пенополистирола, притом разложившаяся часть
— на 65% стирол. А он имеет повышенные кумулятивные свойства — накапливается в
печени, но не выводится. Значит, считают ученые, надо уменьшить ПДК стирола,
выделяющегося в жилье, раз в 600. Выходит, применять это вещество в жилищной
сфере нельзя вообще.
СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Предельно допустима концентрация (ПДК)
Говоря о таком параметре, как ПДК
необходимо упомянуть, что существуют две концепции оценки влияния вредных
веществ на организм человека – пороговая
и линейная. В пороговой
концепции утверждается, что снижать концентрации вредных веществ нужно до
некоторого уровня (порога), определяемого значением предельно-допустимой
концентрации (ПДК). Малые концентрации
(ниже уровня ПДК) вредных веществ безвредны. Этой концепции придерживаются
в России и странах бывшего СССР. В линейной концепции предполагается, что
вредное влияние на человека пропорционально (линейно) зависит от суммарного
количества поглощенного вещества, то есть от произведения его концентрации на
время. Отсюда вывод: Малые концентрации
при длительном потреблении вредны. Этой концепции фактически придерживается
ряд стран: США, ФРГ, Канада, Бельгия, Япония и некоторые другие. Переход к
линейной концепции вынудит пересмотреть очень многие нормативы. Например,
величина ПДК на сернистый ангидрид должна быть уменьшена в 6,2 раза,
а на стирол – в 594 (!) раза. Столь низкое требуемое значение ПДК на
стирол в помещении вызвано особыми свойствами стирола. Это вещество
относится к конденсированным ароматическим соединениям, имеющим
в своей молекуле одно или несколько бензольных ядер, и, подобно аналогичным
веществам (бензол, бензпирен, безантрацен), имеет повышенные коммулятивные
(накопительные) свойства: накапливается в печени и не выводится
наружу.
Выводы наших исследователей-экологов весьма категоричны. Во-первых,
необходимо пересмотреть нормы ПДК, которые для жилищного строительства должны
быть уменьшены в десятки и сотни раз в соответствии
с коммулятивными свойствами вредных материалов. Во-вторых, по мнению
ученых, среди веществ, содержащихся в строительных материалах, наибольшей
степенью коммулятивности обладает стирол, что требует уменьшения ПДК при его использовании
в жилищном строительстве до таких минимальных значений, что это равносильно полному запрещению применения
продуктов полимеризации стирола в жилищном строительстве вообще.
Но и это
еще не все. При окислении стирола кислородом воздуха образуется бензальдегид и формальдегид. При высоких температурах (от 160°С и выше)
пенополистирол подвергается интенсивной термоокислительной деструкции
разлагаясь в основном до высокотоксичного стирола, сильнейшим образом отравляя
окружающую среду и людей, что и имеет место при пожарах в зданиях, утеплённых
ППС. Помимо этого, при пожарах ППС плавится и его плав горит, а температура
горящего сплава ППС достигает 1100°С, что приводит к разрушению даже мощных
металлических конструкций. Именно из-за высокой температуры горения ППС его
используют как основной компонент в напалмовых бомбах, используемых, в том
числе и для уничтожения бронетехники противника!!! Из-за этих свойств ППС его
категорически запретили к применению как утеплителя в железнодорожных вагонах
ещё более 15 лет назад. В работах НПО «ВНИИСТРОЙПОЛИМЕР» по
санитарно-химической оценке различных строительных конструкций утеплённых ППС,
проведённых в 70х..80х годах прошлого века было показано, что ни одна из
представленных конструкций, не может быть применена в строительстве жилых
зданий. Причиной этого было превышение реального содержания стирола в воздухе
над значением ПДКсс. В 90х годах отрицательное заключение получил так
называемый пенополистиролбетон, который предполагали заливать в полые
конструкции. Превышение концентраций стирола в этом материале в 2-4 раза над
уровнем ПДКсс.
СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Стирол (винилбензол, фенилэтилен) - непредельный, ароматический углеводород,
С6Н5СН=СН2 –бесцветная жидкость со
специфическим запахом, плотностью 0,906 г/см3, температура кипения
145,2°С.
Стирол-мономер
применяется в производстве полистирола (в т.ч.
ударного полистирола
и пенополистирола), АБС-пластиков, бута-диен-стирольных каучуков, термоэластопластов, сополимеров с
акрилонитрилом, винилхлоридом; сополимеры с дивинилбензолом - сырье
для ионообменных смол; реакционноспособный растворитель полиэфирных смол,
модификатор алкидных смол.
Вызывает раздражение слизистых оболочек
верхних дыхательных путей, головную боль, расстройство центральной и
вегетативной нервной системы. Предельно допустимая концентрация - 5 мг/м3
(предельная концепция), и 0,002 мг/м3 (линейная концепция). Стирол
отрицательно воздействует на кровь человека, вызывая лейкоз, отрицательно
действует на печень, может вызвать токсический гепатит. Особая опасность
стирола состоит в том, что он обладает эмбриогенным действием, то есть при
длительном воздействии вызывает уродство эмбриона в чреве матери (см. работы
профессора Бокова А.Н., в трудах кафедры гигиены и токсикологии полимерных материалов
Ростовского мединститута).
Известный факт: большинство молодых
женщин, живших на БАМе в передвижных домиках (а их утепляли именно
пенополистиролом), потеряли способность к рождению детей. А в Белоруссии в
домах, с аналогичным утеплителем дети до 14 лет болеют в пять- шесть раз чаще,
чем в обычных домах.
Кроме того, стирол обладает ещё одним
опаснейшим свойством – высоким коэффициентом кумулятивности (накапливаемости),
то есть ярко выраженной способностью накапливаться (концентрироваться) в
организме человека. В доказательство приведём таблицу коэффициентов
кумулятивности ряда вредных веществ выделяющихся из полимерных строительных
материалов:
Коэффициенты кумулятивности
ряда вредных веществ
Вещество
|
Коэффициент
Кумулятивности
|
Оксид углерода
|
0,1195
|
Диоксид азота
|
0,1760
|
Фенол
|
0,2815
|
Формальдегид
|
0,5750
|
Бензол
|
0,6330
|
Стирол
|
0,7005
|
Таким образом, даже при содержании стирола
в воздухе помещений на уровне ПДКсс (0,002 мг/м3) он будет оказывать
сильное токсическое действие на организм человека за счёт кумуляции
(накопления).
Полистирол — продукт полимеризации стирола (винилбензола). Полистирол — твердое, упругое,
бесцветное вещество. Это жесткий, аморфный полимер с невысокой механической
прочностью при растяжении и изгибе. Полистирол имеет низкую плотность,
термическую стойкость, обладает отличными диэлектрическими свойствами и весьма
низкой прочностью при ударе. Он легко деформируется при относительно невысоких
температурах (80°C).
Из полистирола получают пластические массы, которые широко применяют в
электротехнической промышленности, для изготовления предметов бытового
назначения (посуда, статуэтки, детские игрушки и т. д.), линз, облицовочных
плиток и несъемной опалубки (термоблоков) для строительства и т.д.
ВЫВОД
Таким
образом, применение пенополистирола
в строительстве жилых домов, будь то несъемная опалубка, внутристенный или
перегородочный утеплитель, сэндвич-панели (плита ОSВ – пенополистирол – плита
OSB), должно быть полностью запрещено.
Конструкции с применением пенополистирола являются настоящими «газовыми
камерами» для людей и представляют исключительно высокую пожароопасность. В
случае пожара, шансы на спасение людей – минимальны.
Использование
пенополистирола в любом виде при строительстве жилых домов должно
рассматриваться как экологическое преступление против граждан РФ!!!
Но по заключению Государственного комитета
санитарно-эпидемиологического надзора Российской Федерации материал считается
абсолютно безвредным. Более того, Московским НИИ гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана были
проведены исследования проб воздуха из помещений, для утепления которых
использовался пенополистирол; вредные для человека вещества, в том числе и
стирол, не обнаружены. Следовательно, полистирольные плиты разрешены к
применению для изоляции пищевых контейнеров и в качестве утеплительных плит для
жилья.
Но задайте себе 2 вопроса (так, как это делают жители
Украины):
1. На что нам, учитывая мировой опыт и тенденции,
сдался пенополистирол?
2. Не стоит ли крепко задуматься не только о
здоровье живущих, но и о здоровье еще не родившихся людей?
В завершение приведем выражение бывшего киевского мэра
Владимира ГУСЕВА: "Чем больше мы строим панельных домов, тем больше нам
придется строить больниц".
Тем не менее, надеяться на скорое сворачивание
основанного на переработке нефти производства роняющего себя в глазах
потребителей пенополистирола наивно. Всеми правдами и неправдами этот материал
будет навязываться всему миру как можно дольше. Но если меркантильные интересы превыше
всего — ждите беды.
ЗАЩИТА
Около 12 лет
назад стал активно продвигаться полистиролбетон, в котором предвспененные
гранулы полистирола замешивали в обычный бетонный раствор.
НИИ
«Железобетон» подала этот материал на экспертизу в Московскую СЭС и та
завернула его использование в жилых и общественных зданиях из-за выделений
стирола – опасного для человека вещества. Было установлено, что при комнатной
температуре выделение стирола превышает ПДК в 2,5 раза, а при температуре 40ºС
превышение ПДК составляет в 3..4 раза.
Тогда НИИ
«Железобетон» обратилась к академику Мальцеву В.В. найти средство для
ликвидации выделений вредных летучих из полистиролбетона. Был заключен договор,
и решение было найдено.
Этим решением
стала защитная грунтовка «СТИРОДЕТ».
После обработки
этой грунтовкой помещения повторно были обследованы Московской СЭС, и та дала
добро на применение полистиролбетона.
Поэтому те,
кто постоянно проживает в домах с утеплителем из пенополистирола или
полистиролбетона настоятельно рекомендуем применение этой грунтовки.
ЛИТЕРАТУРА:
1.
Энциклопедия
полимеров, т. 2 - М.: изд. «Советская
энциклопедия», 1974 г.
2.
Слоним И.Я. Урман Я.Г.
кн. ЯМР – спектрометрия гетерогенных полимеров, М., 1982 г.
3.
Химическая
энциклопедия, т. 5 - М., изд. «Большая Российская Энциклопедия», 1997 г.
4.
Министерство
здравоохранения СССР, Главное санитарно- эпидемиологическое управление.
«Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном
воздухе населённых мест – М., 1984
г.
5.
«Вредные вещества в
промышленности» т.1 – Ленинград, изд. «Химия», Ленинградское отделение, 1976 г.
|