Prove sul materiale

Comportamento all'umidità

Assorbimento dell'umidità - Meccanismi

L'assorbimento di umidità ha un'influenza negativa sulla conduttività termica. Questo vale per tutti gli espansi di polistirene, nella misura dello 0,1-0,5% per ogni 1% di umidità in peso presente nel materiale. Il polistirene espanso estruso è favorito in quanto assorbe pochissima acqua. L'assorbimento d'acqua è possibile per igroscopicità, per capillarità, per celle tagliate dell'espanso, nonchè per diffusione e condensazione.

Comportamento igroscopico

Nel polistirene espanso, le cui pareti delle celle sono composte da polistirene puro, non si osserva alcuna igroscopicità.

Capillarità

Il polistirene espanso estruso non può assorbire acqua nemmeno per capillarità. In confronto all'espanso sinterizzato, nel quale influisce molto la qualità di saldatura delle perle per la sua struttura esente da interstizi, non si ha quindi penetrazione di acqua.

Assorbimento attraverso celle tagliate

É possibile che si verifichi assorbimento d'acqua nelle celle aperte a causa della lavorazione meccanica dei bordi delle lastre.

La zona di penetrazione è limitata ai bordi ed è di pochi millimetri. Nonostante si sia riscontrato in alcuni casi un contenuto di umidità anche del 7% nei bordi, l'umidità al centro delle lastre risulta bassa.

In osservanza della DIN 53428, i provini cubici di 50 mm di lato ai quali viene tolta la pellicola superficiale di estrusione (se esistente), vengono tenuti sott'acqua per 28 giorni alla temperatura di 23°C, dopo il condizionamento iniziale di 2 giorni a 20°C e a 65% di umidità relativa. L'assorbimento d'acqua viene determinato mediante differenza di pesate, dopo un leggero asciugamento superficiale dei provini umidi. Questo metodo di prova è, sotto certi aspetti, insufficiente: asportando la pellicola di estrusione, che è una delle caratteristiche importanti del polistirene espanso estruso, si ottengono risultati validi solo per il confronto della zona interna degli espansi estrusi fra loro; il differente rapporto del volume e della superficie del provino cubico, in confronto a tutta la lastra, dà anche un'immagine falsa del vero comportamento dell'espanso estruso. Per cui, per un cubetto di 50 mm di lato, il rapporto di superficie/volume è: S/V = 150:125 = 1,2 cm2/cm³; per la lastra intera di 50 mm di spessore, invece è: S/V = 16850: 37500 = 0,45 cm2/cm³. Quindi, con la struttura superficiale costante sul perimetro, il cubetto assorbirà più acqua della lastra intera. Per il polistirene espanso estruso, quest'effetto viene maggiormente evidenziato ed influenzato dalla presenza delle pellicole superficiali di estrusione.

Sull'assorbimento di umidità di un provino, influiscono sia il metodo di taglio adottato - a filo caldo, fresatura, o molatura con attrezzi di diversa affilatura - che la profondità di danneggiamento e la rugosità della superficie. Questa influenza diminuisce col rapporto superficie lavorata/volume e quindi la misurazione su lastre intere è minore che nel cubetto.

Il modo di asciugare i provini prima dell'effettuazione della pesata, comporta imprecisioni che, per la bassa quantità di umidità da rilevare, rientrano purtroppo nell'ordine di grandezza da misurare. Quest'ultima fonte di errore viene esclusa durante la pesata, secondo la norma DIN 53433. Infatti il cubetto viene tenuto immerso in un contenitore di vetro per mezzo di una speciale gabbia e si misura l'assorbimento d'acqua come perdita di spinta mediante pesata di precisione. Per poter determinare però anche l'influenza delle pellicole superficiali di estrusione, della forma e dello spessore, vale a dire per misurare ed ottenere valori realistici, sembra più funzionale pesare lastre intere secondo il principio di Archimede. I produttori ed alcuni Istituti di Controllo procedono già in questo modo. La normalizzazione è già iniziata per questo procedimento più preciso ma anche più dispendioso. Per poter determinare con precisione la bassa quantità di acqua assorbita, il provino, in sospensione sott'acqua, è bilanciato con la gabbia e la zavorra in modo tale che la bilancia di precisione riporta soltanto i pochi grammi di differenza di peso e quindi è relativamente più precisa. Per ridurre il margine di errore si lavora con acqua distillata, che può essere leggermente acidificata per evitare la formazione di alghe. Gabbia, zavorra e contenitore, sono in materiale inossidabile. La temperatura dell'acqua viene mantenuta costante mediante termostato; anche la profondità d'immersione del provino deve rimanere invariata. � altrettanto importante che, durante l'introduzione del provino, non vengano immesse o si formino bollicine d'aria. Le curve di misurazione devono pertanto essere normalizzate in considerazione anche della pressione dell'aria rilevata, se nel luogo di controllo non è possibile ottenere una pressione dell'aria costante. Secondo questo metodo di prova, la misurazione avviene su una lastra intera dopo 28 giorni di immersione in acqua e si misura un assorbimento d'acqua di circa lo 0,2% in volume.

Assorbimento per diffusione e condensazione

L'assorbimento di umidità per diffusione e condensazione ha un'importanza rilevante. Tutti i materiali possono essere arricchiti di umidità se sono permeabili al vapore acqueo. Questa caratteristica viene misurata da un coefficiente di resistenza al passaggio del vapore acqueo � (adimensionale). In condizioni analoghe di superficie solo la velocità con la quale avviene il fenomeno è differente ed in funzione del coefficiente �. Nel polistirene espanso estruso, a causa della diversa densità riscontrabile in corrispondenza delle pellicole superficiali di estrusione rispetto al centro delle lastre, il risultato della misurazione viene influenzato dallo spessore delle lastre stesse. Per lastre sottili, si ha un coefficiente di resistenza al passaggio del vapore acqueo più alto che per lastre di spessore elevato, in quanto la parte "antidiffusionale" della pellicola superficiale di estrusione diminuisce rispetto allo spessore delle lastre. In funzione dello spessore dunque, il coefficiente di resistenza alla diffusione del vapore acqueo per il polistirene espanso estruso oscilla fra 80 e 200. Ciò significa che a parità di caduta di pressione del vapore, una lastra di polistirene espanso estruso oppone una resistenza alla migrazione del vapore che va da 80 a 200 volte quella dell'aria. Il coefficiente di resistenza alla diffusione del vapore acqueo viene determinato secondo la DIN 52615 o UNI 8054. In generale non si ottiene esattezza e riproducibilità dei valori per il polistirene espanso estruso come per gli altri materiali isolanti, per cui si è soliti indicare il valore di � in decadi, per non dare l'illusione di una precisione che in realtà non è raggiungibile. In pratica con questo coefficiente si valuta, secondo il procedimento di Glaser, se in un elemento strutturale si forma condensa, dove si forma, in che quantità, se la condensa formatasi durante il periodo invernale rievapora in estate o se la condensa residua aumenta di anno in anno.

Controlli realistici

Nelle ultime applicazioni del polistirene espanso estruso, che sono diventate possibili con il rilascio di omologazioni di sistema da parte dell'Ispettorato Edile, il materiale si trova a contatto diretto con l'acqua. Nel tetto rovescio il polistirene espanso estruso viene applicato sopra l'impermeabilizzazione del tetto, nella zona umida sotto uno strato di ghiaia. Nell'isolamento termico situato all'esterno di edifici a contatto diretto con il terreno, il polistirene espanso estruso è sottoposto anche all'azione degradante degli acidi umici. Pertanto per queste applicazioni, l'Institut f�r Bautechnik prescrive, nelle omologazioni di sistema, controlli realistici.

Assorbimento d'acqua mediante immersione con cambiamento di temperatura

Questa prova regola le condizioni alle quali viene esposto il polistirene espanso estruso su un tetto rovescio. Per 28 giorni, il materiale viene immerso sott'acqua cambiando giornalmente la temperatura tra +20°C e +40°C. L'assorbimento di umidità deve rimanere al di sotto dello 0,5% in volume. La misurazione sullo Styrodur^® C, nell'ambito del controllo di qualità, ha dato un assorbimento di umidità in volume nettamente inferiore al massimo consentito.

Assorbimento d'acqua mediante prova di diffusione

Per questo controllo, conosciuto anche come test per la costruzione di massicciate stradali, le condizioni sono ancora più rigide. La prova simula in modo eccessivo, le condizioni nelle quali l'espanso estruso viene a trovarsi quando è situato in un sottosuolo stradale e ferroviario o in un isolamento esterno di cantinati. La lastra in esame viene posizionata tra un bagno d'acqua a 50°C ed una piastra di raffreddamento a 1°C. Mediante diffusione e condensazione, la lastra assorbe acqua ed il provino viene girato giornalmente. L'esame dura per 28 giorni e l'assorbimento di umidità deve rimanere inferiore al 3% in volume. Nell'ambito del controllo di qualità sono stati misurati valori di assorbimento di umidità di 1,47; 1,60; 1,61% in volume, cioè valori nettamente inferiori al massimo consentito. In confronto a questi risultati di prova, ci sono quelli di misurazioni effettuate dopo i prelievi ufficiali su rispettivi elementi strutturali. Quindi per tetti rovesci dopo alcuni anni, è stato misurato un assorbimento di umidità dello 0,36% fino all'1% in volume, mentre per l'isolamento esterno di cantinati, sono stati rilevati, dopo diversi anni, assorbimenti di umidità dello 0,027 fino allo 0,41% in volume. Questi valori positivi formano la base per il rilascio delle omologazioni di sistema rilasciate dall'Ispettorato Lavori Edili, secondo le quali per il tetto rovescio e per l'isolamento termico di edifici a diretto contatto con il terreno, bisogna applicare per lo Styrodur^® C un valore di conduttività termica utile di calcolo di 0,035 W/(m*K).