Difficile immaginare oggi una casa che non contenga polistirene espanso sinterizzato: l’eps entra nelle abitazioni private, come negli edifici pubblici, grazie alle sue proprietà che lo rendono idoneo a diverse applicazioni.
I numeri parlano chiaro: nel 2016, secondo la consueta indagine statistica condotta da Aipe (Associazione italiana polistirene espanso) sulle complessive 116mila tonnellate di polistirene impiegate, circa la metà ha trovato utilizzo nel settore edile.
In particolare, l’area blocchi, lastre e derivati è quella per cui l’edilizia rappresenta il maggior mercato di sbocco (39mila tonnellate), seguita dall’area dei preformati (25mila tonnellate) e dalle perle sfuse (3mila tonnellate), per un totale di 67mila tonnellate.
Si tratta di numeri importanti che trovano spiegazione nelle proprietà di questo materiale, ricavato dalla polimerizzazione dello stirene e costituito per il 98% di aria. Il restante 2% è costituito da carbonio e idrogeno. L’eps è atossico, inerte, non contiene clorofluorocarburi (cfc), né idroclorofluorocarburi (hcfc). Non viene attaccato da funghi, batteri o altri organismi.
Le analisi svolte sull’influenza dei fattori ambientali (temperatura, umidità) o dalle sollecitazioni da lavoro sulle sue caratteristiche, dimostrano che esso può garantire le prestazioni richieste per un periodo illimitato. Le prove, infatti, sono state seguite su eps in posa da decenni.
La durata nel tempo è una caratteristica essenziale in edilizia ma non è l’unica che fa dell’eps un materiale tanto diffuso. La sua composizione, infatti, lo rende un materiale estremamente leggero (e quindi agevole da movimentare anche nei cantieri) e con un rapporto costo/beneficio molto vantaggioso.
Soprattutto la presenza di aria lo rende un ottimo isolante termico: la struttura «a celle chiuse» ne garantisce una conducibilità termica molto bassa, con valori medi compresi tra 0,039 e 0,033 W/mk a seconda della massa volumica. Nelle versioni a migliorata conducibilità termica può arrivare anche a 0,031/0,030 W/mk. Grazie a queste caratteristiche, l’eps trova diversi impieghi in edilizia, da solo o combinato con altri materiali. Tutto questo senza ridurre il comfort abitativo degli edifici: l’eps, infatti, è permeabile al vapore acqueo, ma impermeabile all’acqua. Questo fa sì che negli ambienti isolati con eps non si formino muffe.
Gli ambiti d’impiego
Vediamo alcuni ambiti d’impiego del polistirene espanso, partendo dal basso e risalendo lungo l’edificio. Già nel terreno, infatti, l’eps può trovare applicazione, dove viene utilizzato al posto della ghiaia, più pesante, costosa e difficile da movimentare per drenare le acque piovane e di risalita.
Inoltre può essere impiegato per difendere i pozzetti interrati dove trovano alloggiamento i contatori, soprattutto quelli dell’acqua, come protezione dal possibile congelamento dell’acqua nei periodi invernali.
Pareti e tetti che isolano
Risalendo, ecco le pareti, isolate con un sistema a cappotto di cui l’eps rappresenta l’elemento fondamentale, in quanto largamente impiegato come isolante: oltre l’80% dei cappotti isolanti realizzati in Italia utilizza l’eps.
Su questo argomento si è recentemente tenuto a Milano il convegno «Perché l’eps – il cappotto di qualità marcato Ce», un’occasione di incontro e confronto tra i produttori di lastre in polistirene espanso sinterizzato e gli operatori del comparto produttore dei sistemi isolanti a cappotto.
Questo manufatto è disciplinato da diverse norme tecniche (Uni En 13163; Tc 88/Wg 18 «Specification», Uni 10351, Uni En 10456, Manuale di posa Cortexa) che ne sanciscono le proprietà e caratteristiche tecniche. Lo stesso discorso vale per i soffitti, dove l’eps trova impiego per l’isolamento termico e acustico tra i diversi piani di un edificio e nei sottotetti.
Nelle coperture, in particolare quando queste presentano grandi superfici orizzontali o semi-orizzontali, l’eps si presta a essere impiegato sopra e sotto il manto impermeabilizzante e può creare la pendenza per l’evacuazione dell’acqua piovana. In questo ambito, Aipe ha seguito con continuità tutta l’attività di Uni, che recentemente ha steso tre norme rivolte agli aspetti meccanici, alle stratigrafie dei materiali e alla tecnologia dei tetti verdi. Si tratta della
- Uni 11235 (Istruzioni per la progettazione, l’esecuzione, il controllo e la manutenzione di coperture a verde),
- Uni 11442-1 (Criteri per il progetto e l’esecuzione dei sistemi di copertura continua. Resistenza al vento),
- Uni 8178-2 (Analisi degli elementi e strati funzionali delle coperture continue e indicazioni progettuali per la definizione di soluzioni tecnologiche).
Oltre a pareti e soffitti, l’eps trova impiego anche nell’isolamento dei cassonetti che ospitano gli avvolgibili, anche in fase di ristrutturazione. L’estrema versatilità dell’eps (che gli permette di adattarsi alle forme delle strutture preesistenti) coniugata con un’ottima conducibilità termica e con un basso assorbimento d’acqua ha trasformato i vecchi cassonetti da veri colabrodo energetici a componenti ‘spaziali’ con un’ottima tenuta allo scambio di calore con l’esterno. l tutto garantendo il massimo della sicurezza, anche in caso di incendio. Sottoposto all’azione del calore, l’eps inizia a decomporsi a circa 230- 260°C, ma solo a 450-500°C si verifica l’accensione. Grazie all’impiego di additivi, la propagazione della fiamma cessa al venir meno della causa di innesco.
Fino a che punto conviene isolare?
La maggior attenzione sulla riduzione allo spreco di energia degli edifici risale all’entrata in vigore della direttiva europea Energy performance of building (Epbd) 2002/91/Cee, recepita in Italia dai dlgs 192/2005 e 311/2006, che hanno portato l’attenzione sul fatto che il settore edilizio sia responsabile di una quota importante di emissione di Co2.
Questo ha provocato importanti modifiche delle tecniche di costruzione, volte verso livelli di isolamento sempre maggiori, con l’obiettivo di ridurre i consumi energetici degli edifici, scontando però il fatto che migliorare questo parametro comporta un aumento del consumo energetico nella produzione dei materiali utilizzati. E’ quindi importante trovare il giusto compromesso, tenendo conto che non esiste una soluzione valida per tutte le latitudini. Per esempio nei Paesi mediterranei un eccesso di isolamento può causare, nei mesi estivi, un discomfort abitativo e, paradossalmente, aumentare i consumi energetici dell’abitazione a causa del condizionamento.
Se, in questo ambito, molto si è fatto per migliorare l’efficienza energetica delle pareti, più difficile è studiare l’isolamento del tetto, influenzato da fattori quali il vento, la radiazione solare, l’ombreggiamento e le notevoli variazioni di temperatura.
I parametri da considerare nel progettare una copertura, quindi, sono tanti e Aipe, ne suggerisce alcuni: lo spessore del materiale isolante (eps), la zona climatica, la tipologia di edificio, la ventilazione del tetto, necessaria per migliorare il comfort abitativo nei mesi caldi, il bilancio tra l’energia risparmiata dall’edificio e quella consumata per la costruzione dei materiali isolanti.
L’eps è un materiale che si presta alla realizzazione di componenti ‘intelligenti’ costituiti da strati di differenti elementi che possono migliorare la ventilazione; l’assorbimento di radiazione solare, lo sfasamento dell’onda termica e la capacità termica interna. Realizzare elementi per pareti di tamponamento e per coperture richiede un’approfondita conoscenza degli aspetti termodinamici che possono essere supportati e facilitati da sistemi di calcolo automatizzati di cui Aipe fornisce relativo programma a seguito di specifica richiesta.
I sistemi Saad: l’eps per la casa che resiste al sisma
Se alla leggerezza e alle proprietà isolanti dell’eps si unisce la resistenza del cemento armato, si ottengono elementi costruttivi estremamente versatili e capaci di resistere alle intense sollecitazioni sismiche cui il territorio italiano è sottoposto con una certa frequenza.
Si tratta dei sistemi Saad (Sistemi ad armatura diffusa), noti internazionalmente anche come Icf, Insulated concrete forms, caratterizzati da una struttura a setti portanti in cemento armato, isolati con «casseri a rimanere» in polistirene espanso.
Essi coniugano la resistenza meccanica del calcestruzzo gettato in opera con la capacità di isolamento termico dell’eps, posto sia sulla faccia interna che su quella esterna del fabbricato. Il sistema è costituito da due tipologie di elementi, verticali e orizzontali.
I primi sono utilizzati per la realizzazione di pareti portanti, tamponamenti esterni e tramezzi interni; i secondi per creare i primi solai, i solai intermedi e quelli di copertura.
I Sistemi Saad rispondono a molteplici esigenze.
La prima è quella della sicurezza e affidabilità: permettono di realizzare strutture monolitiche altamente performanti grazie alla sinergia tra la resistenza alla compressione del calcestruzzo e alla trazione dell’acciaio. Questo garantisce una grande affidabilità strutturale anche in condizioni limite, come le sollecitazioni improvvise, violente e imprevedibili che si sviluppano durante il sisma.
Gli edifici realizzati con questo sistema, infatti, rispondono adeguatamente alla legislazione nazionale vigente in materia. La struttura e la modalità costruttiva del sistema fa si che il suo utilizzo riduca sia i tempi di realizzazione degli edifici (non è necessario attendere i tempi di maturazione del calcestruzzo per rimuovere le opere previsionali di contenimento) che i costi connessi, grazie alla facilità di mobilitazione e stoccaggio dei componenti, la semplicità di posa, la riduzione dei macchinari e del personale necessari in cantiere. Aspetto non trascurabile, l’impiego di questa soluzione garantisce una maggiore sicurezza sul cantiere, a vantaggio degli operatori.
Recentemente è stata pubblicata la prassi di riferimento Uni/Pdr 30:20171 «Solai realizzati con casseri a rimanere in polistirene espanso (eps)» redatta da Uni in collaborazione con l’associazione italiana polistirene espanso, Gruppo Saad.
Il documento, che non è una norma nazionale, introduce prescrizioni tecniche relative al settore di riferimento con l’obiettivo di trasferire conoscenze nel settore e di preparare le future fasi di normazione.
La prassi contiene i requisiti e i criteri prestazionali dei casseri realizzati con polistirene espanso (eps), utilizzati per la realizzazione di solai da armare e gettare in opera con strutture mono, bidirezionale e monolitica. Precisa i requisiti del materiale, del prodotto finito e i metodi di prova relativi a tali requisiti. Il passo successivo sarà quello di ampliare i confini della prassi, estendendoli all’intero edificio.
L’eps protegge anche dai rumori
L’eps in forma elasticizzata ha buone proprietà isolanti anche a livello acustico. Questo manufatto è ottenuto sottoponendo il normale eps a un trattamento meccanico di compressione che ne riduce il valore di rigidità dinamica e la comprimibilità, incrementandone le proprietà acustiche, senza influire negativamente su quelle termiche.
Questo prodotto è classificato come eps T in base alla norma Uni En 13163.
Questa tipologia di eps, soggetta a marcatura Ce, viene utilizzata in diverse applicazioni: pareti, facciate, isolamento esterno e soprattutto nei pavimenti galleggianti, in cui riduce il rumore da calpestio. In questo caso uno strato di eps elasticizzato è posato sopra la soletta, su questo viene gettato il massetto di ripartizione, dotato di una certa massa e isolato elasticamente dalle pareti perimetrali. Su questo massetto, infine, si applica qualunque tipo di pavimentazione.
Come viene prodotto
Il processo di produzione dell’eps prevede la polimerizzazione delle perle di stirene, cui segue la pre-espansione delle perle attraverso la vaporizzazione del pentano, agente espandente, la maturazione e lo stampaggio dei manufatti, che possono essere in forma di blocchi, lastre, preformati o perle.
Ing. Marco Piana, direttore tecnico Associazione italiana polistirene espanso
