56. Теплоизоляционные материалы на основе минерального сырья (ячеистое стекло, диатомитовый кирпич, вспученный перлит и др.). Получение, состав, свойства, применение

Стекло ячеистое (пеностекло) – представляет собой ячеистый теплоизоляции-онный материал, получаемый спеканием в печи стеклянного порошка с одновременным вспучиванием его под действием газообразователя. Стекло ячеистое – один из самых прочных теплоизоляционных материалов (средняя плотность — 1200 кг/м3).

Пеностекло в блоках

Обладая выигрышным сочетанием уникальных технических характеристик и широкой сферой применения, пеностекло удовлетворяет всем основным требованиям мирового строительного рынка: 1.Экологическая безопасность 2.Долговечность - до 100 лет 3. Паронепроницаемость С помощью данного материала можно изолировать: 1.внутренние и внешние стены 2.фасады зданий методом «сухого» крепления - фасадные панели 3.полы с повышенными нагрузками 4. Фундаменты

Пеностекло (ячеистое стекло) выпускают в виде блоков или плит размером 50Х40Х(8...14) см путем спекания порошка стекольного боя или некоторых горных пород вулканического происхождения (трахиты, сиениты, нефелины, обсидианы и др.) с газообразователями, например с известняком или антрацитом. При температуре 800...900°С частицы стекольного боя начинают сплавляться, а выделяющиеся из газообразователя газы образуют большое количество пор (пористость 80...95 %). При этом в стекловидном материале межпоровых стенок содержатся мельчайшие микропоры. Двоякий характер пористости обеспечивает высокую теплоизоляционную способность пеностекла. Теплопроводность плит из пеностекла при плотности 150... 600 кг/м3 составляет 0,06... 0,14 Вт/(м-°С), а предел прочности при сжатии 2,0...6,0 МПа, при этом они хорошо обрабатываются (пилятся, сверлятся, шлифуются). Изделия из пеностекла обладают высокой водостойкостью, морозостойкостью и температуростойкостью. Для стекол обычного состава температуростойкость равна ЗОО...400°С, для бесщелочного стекла—до 1000 °С. Пеностекло применяют как утеплитель стен, перекрытий, полов , и кровель промышленных и гражданских зданий в конструкциях холодильников, а также для изоляции тепловых установок и сетей.

Пеностекло FOAMGLAS - теплоизоляционный материал из ячеистого стекла.

Технические характеристики

Исключительные свойства утеплителя ФОМГЛАС ®

Пеностекло ФОМГЛАС® это уникальный теплоизоляционный материал , срок службы которого практически неограничен. Он не стареет и сохраняет свои физические свойства на протяжении всего срока жизни здания или конструкции. Изготовленный из чистого стекла, без органических добавок, он не выделяет токсичных веществ и не загрязняет окружающую среду.

Стабильность размеров плит ФОМГЛАС® в сочетании металлическим или бетонным основанием обеспечивают жесткость конструкции с постоянными физическими свойствами, т.к. коэффициент расширения ФОМГЛАС® такой же, как у стали и бетона.

Полностью негорючий и не выделяющий газов, пеностекло ФОМГЛАС не впитывает влагу и является паро- и газонепроницаемым. Он сохраняет свои исключительные свойства в диапазоне температур, намного превосходящем технические требования, предъявляемые к утеплителям в строительстве и промышленности (от - 260 0С до + 485 0С). Утеплитель FOAMGLAS прост в работе и не требует ухода и замены, что позволяет значительно снизить стоимость производства работ и последующих эксплуатационных расходов.

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ СВОЙСТВА И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕНОСТЕКЛА

Пеностекло – жесткий и прочный теплоизоляционный материал, по теплопроводности сравнимый со стекловатой. Впервые этот строительный материал был получен в России в 30-е годы XX века академиком И. И. Китайгородским. Применялось пеностекло для изоляции ряда объектов, на территории бывшего СССР работали четыре завода по его производству, однако популярности материал не завоевал. Во-первых, из-за дороговизны (в качестве сырья годилось только специальное стекло, в производство нельзя было пускать стеклобой), во-вторых, при вспенивании образовывалось небезопасное вещество (сероводород) и, в-третьих, из-за растрескивания заготовок при охлаждении был велик процент брака.

Но через много лет к производству пеностекла вернулись. Пермской компанией "Сберегающие технологии" была разработана технология производства, позволяющая избежать проблем, с которыми столкнулись первые производители. Технические условия на новую "модификацию" пеностекла (ТУ5914 002-48407840-00) появились в 2000 году. Тогда же этот теплоизоляционный материал успешно прошел пожарные испытания (по классу горючести он относится к несгораемым веществам, а при воздействии пламени не выделяет токсинов) и был сертифицирован санитарной службой России.

Новое пеностекло похоже на застывшую мыльную пену (как правило, серовато-зеленого цвета) с ячейками размером от долей миллиметра до сантиметра. Коэффициент теплопроводности этого утеплителя - от 0,03 до 0,1 Вт/мК. При плотности от 100 до 600 кг/м3 он выдерживает нагрузку от 5 до 75 кг/см2. Закрытопористая структура обеспечивает водонепроницаемость материала. Как и обычное стекло, он инертен к химически активным веществам, в том числе почти ко всем кислотам, не подвержен воздействию грибков и бактерий, а мышам и крысам просто не по зубам. Кстати, материал вносит вклад и в звукоизоляцию: поглощение шума в зависимости от конструкции достигает 56 дБ.

Пеностекло очень долго сохраняет свои характеристики и позволяет удешевить строительство на 20-25%. Теплосберегающий материал выпускают в виде плит и блоков, "скорлуп" для трубопроводов, а также гравия ("конкурент" керамзита). Плиты и блоки используют для утепления полов, кровель и стен жилых зданий (в том числе и высотных), хозяйственных сооружении.

Благодаря небольшому весу материал пригоден для строительства на "слабых" грунтах (снижается нагрузка на фундамент) и надстройки верхних этажей. Он годится для создания "плавучих" и огнезащитных конструкций, для изоляции оборудования, работающего при температурах до 500 |C.

Щебень, образующийся при распилке материала, а также гранулы, применяются в качестве теплоизоляционной засыпки в конструкциях крыш и чердаков. Они участвуют в производстве легких бетонов.

Усовершенствованием пеностекла занимаются и в Красноярском научно-исследовательском физико-техническом институте. Специалисты изучают возможность использования в его производстве нефелинового шлама (остаточного продукта переработки нефелиновой руды).

Диатомитовый кирпич используется исключительно в узкоспециализированной области, к примеру, строительство и возведение плавильных котлов и печей.

Данный строительный материал способен выдерживать сверхвысокие температуры, больше 1000 °C, с которыми ни один другой вид строительных материалов не справиться (силикатный кирпич, пустотелый, щелевой и т.д.). Нередко его называют теплоизоляционным кирпичом благодаря целому ряду отличительных свойств и своеобразных технических параметров. Почему его называют теплоизоляционным? Потому что в большинстве случаев данный вид кирпича используется как раз для теплоизоляции разнообразного промышленного оборудования (ванны для электролиза, топливные и плавильные печи и котлы, трубопроводы и т.д.). Такое уникальное свойство диатомитового кирпича как негорючесть, значительно расширяет область его использования, а в частности, противопожарная защита разнообразных деревянных конструкций жилых и нежилых строений. Также, среди основных преимуществ необходимо отметить:

- экологическая безопасность и абсолютная нетоксичность данного строительного материала:

- низкая теплопроводность;

- великолепная звукоизоляция;

- длительный эксплуатационный срок;

Небольшой удельный вес диатомитового кирпича значительно облегчает проведение строительных работ. Данный строительный теплоизоляционный материал получается следующим образом. Сырьевую смесь из диатомита формуют на специальном оборудовании с соблюдением необходимых установленных стандартов. Затем, сформированная смесь сушится и обжигается в печи до тех пор, пока процент влажности в структуре кирпича не достигнет 20-ти процентного предела, что считается наиболее оптимальным при изготовлении.

Несмотря на то, что в связи с узкой специализацией кирпичей подобного рода цены на них довольно таки высоки, наша компания предлагает изготовление материалов в любых интересующих Вас объемах. Причем предлагаемые нами цены значительно ниже цен, предлагаемых другими подобными организациями.

Вспученный перлит — материал, получаемый вспучиванием при эбжиге подготовленных зерен из вулканических водосодержащих юрод (перлит, обсидиан, витрофир и др.).

В перлите содержится около 1 ...2% (иногда больше) связанной воды. При обжиге (1000... 1250 °С) перлит размягчается и под давлением паров высвобождаемой воды сильно вспучивается. Коэффициент вспучивания — до 10... 12. Чем он больше, тем меньше расход сырья на единицу объема продукции. Поэтому многие предприятия, производящие легкий вспученный перлит, работают на привозном сырье с умеренной себестоимостью продукции. Однако если коэффициент вспучивания меньше, удельные затраты на перевозку сырья увеличиваются и себестоимость продукции возрастает.

В соответствии с ГОСТ «Песок и щебень перлитовые вспученные» предусматриваются марки но насыпной плотности для песка 75... 500, для щебня — 200... 500. Прочность щебня при сдавливании в цилиндре для указанных марок должна быть не менее 0,15... 0,9 МП а. Вспученный перлит отличается от других пористых заполнителей высоким водопоглощением, которое тем больше, чем больше степень вспучивания. В стандарте водопоглощение щебня ограничивается: для марки 500 — не более 30%, для марки 400—50%, для марки 300—75%, для марки 250—100%, для марки 200—125% по массе.

В отличие от других пористых заполнителей мелкие фракции вспученного перлита легче крупных. Это объясняется особенностями вспучивания стекловидных пород по сравнению, например, с глинистыми. Так, при производстве керамзита мелкие глиняные гранулы (до 5 мм) часто совсем не вспучиваются, так как еще до размягчения теряют все образующиеся при обжиге газы. Перлитовая же стекловидная порода удерживает газы, и чем лучше она прогревается в мелких гранулах, тем интенсивнее вспучивается.

Технология производства вспученного перлита включает дробление исходной породы (до 1... 2 мм при производстве песка и до 5... 10 мм при производстве щебня) и сортировку. Перед обжигом сырье в ряде случаев рекомендуется подвергать предварительной термической обработке в сушильном барабане или малой вращающейся печи при температуре 250... 450°С в течение нескольких минут. При этом удаляется свободная и слабосвязанная вода, в дальнейшем зерна породы могут при обжиге выдержать более высокую температуру, не растрескиваясь. Остаточной, трудноудаляемой воды в зернах вполне достаточно для бурного вспучивания при температуре до 1250°С.

Для получения вспученного перлита используют вертикальные (шахтные) и вращающиеся печи, а также печи кипящего слоя. Выбор конструкции печи определяется размером обжигаемых зерен, требуемыми свойствами заполнителя и запланированной производительностью.

При производстве вспученного перлитового песка применяют шахтные печи. Печь представляет собой вертикальный футерованный изнутри цилиндр с конической нижней частью. Поток горячих газов от сжигания топлива направляется снизу вверх. Поскольку площадь сечения конической части печи с подъемом увеличивается, скорость газового потока соответственно уменьшается. Через загрузочные отверстия в верхнюю цилиндрическую часть печи подается дробленая перлитовая порода и свободно падает вниз, пока в конической части не подхватывается восходящим потоком горячих газов. Зерна породы, витая в горячей газовой струе, вспучиваются. При этом парусность их резко увеличивается, и оии увлекаются газовым потоком вверх, выносятся из печи и затем Ьсаждаются в циклонах.

Технология производства вспученного перлитового щебня и песка предусматривает термическую обработку сырья во вращающихся печах. Легкие мелкие фракции песка вспучиваются в основном во взвешенном состоянии и уносятся из печи потоком отходящих газов (с последующим осаждением в циклонах). Более крупные фракции, не увлекаемые газовым потоком, вспучиваются на футеровке печи и выгружаются. Для ускорения нагрева материала используют принцип прямотока, т. е. факел горящего топлива и поток газов направляют не навстречу потоку обжигаемого материала (как при получении керамзита), а в том же направлении — по наклону печи.

Для получения вспученного перлита с зернами размером до 10 мм, в основном крупного песка, обжиг целесообразно производить в двухзонных печах кипящего слоя.

Применяют вспученный перлит в качестве теплоизоляционного материала и заполнителя для особо легких теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных, а также жаростойких бетонов.

В ряде случаев перлитовый песок используют как мелкий заполнитель в других видах легкого бетона: керамзитоперлитобетоне, шлакопемзоперлитобетоне и других, в которых крупный заполнитель — керамзит, шлаковая пемза, а мелкий — вспученный перлит. Опыт показал, что при этом насыпная плотность перлитового песка должна соответствовать М 200 или более, а содержание в нем фракции мельче 0,16 мм не должно превышать 10% по объему.

В связи с большим водопоглощением вспученного перлита и замедленной влагоотдачей представляет интерес его гидрофобизация растворами ГКЖ-10 и ГКЖ-11, при которой значительно уменьшается водопоглощение и создаются условия для более эффективного использования вспученного перлита. Представляет интерес также баротермальный способ получения вспученного перлита, предложенный Г. И. Еворенко. При этом перлит сначала нагревается до температуры размягчения под давлени- -ем в паровой среде, а затем при сбросе давления вспучивается. Этим способом можно получить очень легкий материал со сравнительно высокой прочностью и малым водопоглощением.