Prove sul materiale

Comportamento alla sollecitazione a compressione

Resistenza a compressione e sollecitazione a compressione

Per quanto riguarda questa caratteristica, il polistirene espanso estruso si differenzia notevolmente da altri materiali isolanti di pari massa volumica.
Secondo il comportamento specifico del materiale sottoposto a prova, vengono indicati la resistenza a compressione oppure la reazione a compressione al 10% di schiacciamento. Ciò perchè durante il controllo della compressione secondo DIN 53421, vengono riscontrati diversi modi di comportamento caratteristici del polistirene estruso.

Nella maggior parte dei controlli effettuati la caratteristica del diagramma sforzo-deformazione corrisponde a quella dei materiali compatti, anche se a minor livello.Il carico di rottura si determina nel punto in cui la struttura cellulare collassa.

Il polistirene espanso estruso con minor massa volumica presenta invece una linea di sforzo-deformazione costantemente dritta. In questo caso non è possibile determinare un punto definitivo di rottura. Il valore di partenza per la determinazione della resistenza da utilizzare è quello a rottura. In casi dove questo non può essere stabilito si considera il valore di sollecitazione a compressione al 10% di schiacciamento.

Anche lo spessore delle lastre di polistirene espanso estruso influisce in piccola parte sulla resistenza a compressione. La ragione di tutto questo sta nella particolare struttura interna delle celle di questo materiale. Infatti, mentre nella zona in corrispondenza delle pellicole superficiali di estrusione le celle risultano disposte quasi orizzontalmente a causa dell'attrito subito in fase di estrusione, nel centro delle lastre le celle sono disposte quasi verticalmente, in quanto durante l'espansione della massa è possibile controllare la grandezza e l'orientamento di queste.

La maggior resistenza a carico di punta che si riscontra nelle celle "verticali" rispetto a quelle "orizzontali" determina una maggiore resistenza a compressione nella direzione dello spessore delle lastre. Più è alto lo spessore delle lastre e più alta sarà la resistenza a compressione, in direzione dello spessore delle lastre stesse. L'alta resistenza a compressione che si può raggiungere con questo procedimento produttivo permette l'impiego del polistirene espanso estruso persino in massicciate stradali e ferroviarie.

In un sottosuolo formato da materia gelida, il polistirene espanso estruso impedisce il passaggio del gelo e quindi esclude fessurazioni, innalzamenti e abbassamenti.

La combinazione dovuta dall'alta resistenza a compressione e dalla ottima capacità di isolamento termico oltre al bassissimo assorbimento di umidità risulta valida anche per piste di ghiaccio e per la realizzazione di tetti a parcheggio. Il materiale non viene danneggiato dalle alternanze di gelo-disgelo ed anche questa caratteristica è sottoposta a controllo di qualità.

Comportamento sotto carichi continui

In generale si può applicare il 35% della resistenza a compressione, misurata secondo la norma DIN 53421, come sollecitazione di compressione ammissibile per carichi continui con temperature normali (23°C), se risulta accettabile il 2% di schiacciamento totale. Questa indicazione si basa su prove a lungo termine durante le quali è stato stabilito come parametro lo schiacciamento in funzione del tempo sotto carichi diversi. Le curve della compressione applicate ad una scala logaritmica dei tempi, presentano punti caratteristici di pressoflessione e con il loro aiuto si possono estrapolare in funzione del tempo. Ciò vale anche perchè altri materiali termoplastici, sottoposti a controllo da molto più tempo, si comportano in modo analogo. In base a tale serie di curve, possono essere date raccomandazioni per sollecitazioni continue accettabili, ad esempio per tetti a terrazzo termoisolanti, terrazze a parcheggio o sotto serbatoi isolati.

Comportamento a sollecitazioni di compressione ad elevata temperatura

Per gli espansi termoplastici, anche la temperatura influisce sul comportamento della portata a lungo termine, per cui vengono effettuati controlli di durata illimitata anche a temperatura elevata.

Anche la prova della stabilità dimensionale in funzione della temperatura, secondo DIN 18164, consente una valutazione. Per garantire la qualità WD (isolante termico sotto carico limitato di compressione) viene effettuato un test abbastanza attinente alla realtà; si sottopone un provino ad un carico di 0,02 N/mm2 a temperatura ambiente per 2 giorni e poi per ulteriori 2 giorni ad una temperatura di 80°C. Il provino si può schiacciare al massimo del 5%. Questo test simula le condizioni alle quali è soggetto il materiale su un tetto piano senza ghiaia di zavorra. Il controllo WS (isolamento termico sotto carico elevato) simula invece, le condizioni di un tetto piano con ghiaia di zavorra o di un tetto a terrazza. In questo caso, in considerazione della copertura, la temperatura di controllo viene ridotta a 70°C ma il carico viene aumentato a 0,04 N/mm2 e la durata del controllo viene prolungata a 7 giorni. Anche per questo controllo lo schiacciamento massimo deve essere inferiore al 5%. Gli espansi estrusi Styrodur^® C con pelle superficiale di estrusione rispondono alle esigenze di norma WD e/o WS.

Comportamento nelle terrazze a parcheggio

Nella normativa riguardante le lane di vetro (DIN 18175) è descritta un'ulteriore prova, WH (isolante termico sotto carico elevato) che presuppone la condizione del piano di posa caricato al massimo. Quanto richiede il controllo secondo questa norma, l'espanso estruso con massa volumica di 45 kg/m³ risponde anche alle condizioni ivi stabilite. Nei parcheggi a terrazzo, l'espanso estruso in polistirene si comporta in modo particolarmente favorevole grazie alle sue caratteristiche elasto-plastiche. Mentre materiali isolanti a base ceramica o vetro se sottoposti a carico di punta, si rompono facilmente in quanto fragili, l'espanso estruso riduce questi punti di tensione mediante deformazione locale, senza rottura della lastra. Questo tipo di sollecitazione assomiglia ad una sollecitazione a compressione con dilatazione trasversale bloccata.