» » Немного про пеностекло

Немного про пеностекло

2-04-2017, 14:06

Немного про пеностекло

Общие характеристики

Ячейки имеют сферическую или гексагональную форму, их размер может быть от долей миллиметров до сантиметра. Цвет материала от светло-кремового до черного, обычно зеленовато-серый. В зависимости от состава стекла и примесей, пеностекло может приобретать практически любой цвет.

При среднем диаметре ячейки 2 мкм толщина стенок ячеек варьируется в интервале от 20 до 100 мкм.

В качестве сырья при производстве пеностекла используют стекломассу, которая может быть сварена из следующих исходных материалов: кварцевого песка, известняка, соды и сульфата натрия. Можно также использовать отходы стекольного производства — стекольный бой, таким образом параллельно решается вопрос утилизации стеклотары и битого стекла.

В качестве газообразователей используют (% от массы стекла): антрацит - 1,5...2%; кокс - 2...3%; торфяной полукокс; известняк или мраморная крошка — 1...1,5%; ламповая сажа - 0,2...0,5%, доломит. Температура разложения газообразователя должна быть на 50 - 70°С выше температуры размягчения стеклянного порошка.

Пористость различных видов пеностекла колеблется от 80 до 95%.
Пеностекло характеристики
Выделяют следующие виды пеностекла:

    * гранулированное пеностекло:
      - гравий;
      - щебень;
      - песок;
    * блочное пеностекло:
      - блоки;
      - плиты;
      - фасонные изделия из пеностекла (скорлупы).
Основные преимущества

Долговечность. Гарантийный срок эксплуатации блоков из пеностекла с сохранением значений физических характеристик материала равен сроку эксплуатации здания и превышает 100 лет.

Пеностекло не подвержено старению, так как его уникальные свойства противостоят активным факторам, проявляющим себя с течением времени:

    * окисление - активный кислород, содержащийся в атмосфере, не оказывает воздействия на пеностекло по причине того, что этот материал состоит из высших оксидов кремния, кальция, натрия, магния, алюминия;
    * эрозия - поскольку пеностекло не имеет растворимых компонентов в своей структуре, не происходит растворения и размыва материала водой;
    * температурные перепады - пеностекло имеет очень низкий коэффициент линейного температурного расширения, что позволяет без ущерба для структуры материала переносить суточные и годовые колебания температуры;
    * замерзание воды - высокая водостойкость пеностекла позволяет ему в течение длительного времени предотвращать образование льда, обеспечивать полную защиту от коррозии и отличную терморегуляцию;
    * деформация - пеностекло недеформируемый и очень прочный для своей плотности материал, что исключает возможность его усадки, провисания, съеживания и других последствий длительного воздействия силы тяжести и механического воздействия;
    * активность биологических форм - пеностекло обладает высокой степенью устойчивости к воздействию биологических форм, вследствие чего, оно не наносит вреда структуре материала.

Экспериментальные исследования объектов, утепленных пеностеклом, более 50 лет назад показали отсутствие существенных изменений в структуре пеностекла.

Прочность. Пеностекло является достаточно прочным теплоизоляционным материалом. Прочность пеностекла на сжатие в несколько раз выше, чем у волокнистых материалов и пенопласта. Для строительства это весьма важное свойство, так как чем выше прочность на сжатие, тем менее сжимается материал, подвергшийся внешнему воздействию. В то же время сжатие теплоизоляционного материала приводит к увеличению его теплопроводности и снижению теплозащитных свойств конструкции.

Пеностекло уникально тем, что является абсолютно несжимаемым материалом. Более того, менее прочный, чем пеностекло, теплоизоляционный материал требует анкерного и штыревого крепления к несущей конструкции сооружения тем самым увеличивая количество инородных высокотеплопроводных включений, создающих дополнительные "мостики холода". Пеностекло может нести часть нагрузки за счет собственных физических свойств, позволяя в некоторых случаях не применять дополнительных металлических креплений, уменьшающих сопротивление теплопередаче теплоизоляционного слоя.

Стабильность размеров блоков.  Пеностекло состоит исключительно из стеклянных ячеек и поэтому не дает усадки и не изменяет с течением времени геометрические размеры строительных конструкций под действием веса эксплутационных нагрузок. Это позволяет сохраненить эксплуатационные свойства теплоизоляционного слоя.

Наличие данного фактора важно, так как материалы, размеры которых нестабильны из-за теплового расширения/сжатия или усадки во время эксплуатации могут вызывать повреждение гидроизоляционного и отделочного слоев, образовывать "мостики холода" из-за усадки, провисания или сжатия при охлаждении.

Пеностекло имеет коэффициент температурного линейного расширения, сопоставимый с коэффициентом температурного линейного расширения материалов, из которых состоят классические несущие конструкции: бетон, сталь, кладка из керамического или силикатного кирпича. Эта близость значений гарантирует стабильность размеров пеностекла, уложенного или смонтированного на стальную или бетонную конструкцию.

Устойчивость физических параметров.  Пеностекло представляет собой материал, состоящий из замкнутых гексагональных и сферических, имеющих небольшие (меньше микрона) отверстия в стенках, ячеек. Поэтому во время эксплуатации не происходит изменения таких параметров блоков из пеностекла, как теплопроводность, прочность, стойкость, форма и т.д.
 
 
Фактор сохранения свойств теплоизоляционного материала с течением времени особенно важен при эксплуатации зданий и сооружений ввиду недоступности материала после завершения работ.
 
 
Актуальность сохранения первоначальных значений параметров утеплителя во время эксплуатации здания имеет в современном строительстве первостепенное значение как по причине повышенных требований, предъявляемых к эксплутационным качествам здания, так и по причине архитектурного усложнения конструкций здания, где затраты на капитальный ремонт и замену утратившего свои свойства утеплителя сопоставимы с затратами на возведение и постройку.

Устойчивость к химическому и биологическому воздействию.  Стекло, из которого состоит пеностекло, не разрушается химическими реагентами (за исключением плавиковой кислоты), не является питательной средой для грибка, плесени и микроорганизмов, не повреждается корнями растений.

Стойкость к химическому и биологическому воздействию особенно важна при использовании пеностекла в замкнутом, невентилируемом пространстве кровли, стен, цоколя и фундамента. Отсутствие органики позволяет гарантированно избежать ситуаций, связанных с разрушением и деструкцией теплоизоляционного материала под влиянием биологически активной среды.

Пеностекло, кроме всего прочего, очень хороший абразивный материал. В то же время природа еще не создала ни одной биологической формы, способной точить абразивы без быстрой потери естественных приспособлений. Эту особенность пеностекла активно используют при теплозащите зернохранилищ, промышленных пищевых холодильников, складов, так как при использовании пеностекла, помимо теплозащитного слоя, удается создать надежный барьер на пути вредителей.

Негорючесть и огнестойкость.  Пеностекло является негорючим материалом, не содержащим окисляющихся компонентов. Технология производства пеностекла такова, что готовое изделие получается в результате изготовления в печах при температуре, близкой к 1000°С, поэтому при нагревании пеностекла до высоких температур оно лишь плавится как обычное стекло, без выделения токсичных газов или паров. Этот фактор важен для противопожарных свойств конструкции.

Влагонепроницаемость, водостойкость и негигроскопичность.  Так как пеностекло состоит из замкнутых (не герметично) ячеек, оно практически не впитывает влагу и не пропускает влагу, и, следовательно, создает дополнительный гидробарьер. При повреждении гидроизоляции не допускает распространения воды, как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении.

Экологическая чистота и санитарная безопасность.  Экологическая и санитарная безопасность пеностекла позволяет осуществлять утепление ограждающих конструкций не только для помещений, в которых необходима повышенная чистота воздуха (здания образовательного и медицинского назначения, спортивные сооружения, музеи, высокотехнологичные производства и т.п.), но и для зданий со специальными санитарно-гигиеническими требованиями (пищевая и фармакологическая промышленность, бани и сауны, бассейны, кафе, рестораны, столовые и т.п.). Кроме того, из-за наличия микроотверстий в стенках пузырей, изготовленные из него строительные конструкции имеют не только хорошую теплоизоляцию, но также и способность "дышать”. Это особенно важно для создания комфортабельного микроклимата в жилых помещениях.

Пеностекло недостатки:
    * дорогостоящее производство;
    * больший вес по сравнению с другими видами теплоизоляционных материалов (ввиду высокой плотности пеностекла);
    * нестойкость к ударным воздействиям - так как пеностекло состоит из стекла, то всегда существует опасность разбить его;
    * для изготовления скорлуп или блоков требуется дополнительное оборудование, что ведет к увеличению стоимости блочного пеностекла;
    * нецелесообразность использования пеностекла в малоэтажном строительстве, так как, в среднем, через 50 лет требуется реконструкция здания и часто уместнее применять более дешевые и удобные в монтаже традиционные материалы.

До недавнего времени к недостаткам можно было отнести и запах сероводорода (запах "тухлых яиц") - его использовали при вспенивании. Сейчас производители в большинстве своем отказались от "классической" технологии, поэтому проблем, связанных с неприятным запахом пеностекла не возникает.

Применение

Свойства пеностекла позволяют применять этот материал достаточно широко.

Основная сфера использования пеностекла – создание тепло- и звукоизоляции. В качестве теплоизолятора оно может использоваться в промышленном, строительном и жилищно-коммунальном комплексах, а также в сельском хозяйстве и индивидуальном строительстве (где помимо теплоизолирующих немаловажную роль играет и его экологическая чистота).

Существуют области, в которых применение пеностекла эффективнее использования других теплоизоляционных материалов:

    * высотное строительство (по причине высокой прочности и огнестойкости материала);
    * теплоизоляция больших по площади, а также эксплуатируемых и имеющих сложную геометрическую форму кровель;
    * создание теплоизоляционных конструкций в зданиях эксплуатируемых в сложном температуро-водном режиме (портовые сооружения, бассейны, аквапарки, бани и т.п.);
      реставрация старинных зданий;
    * теплоизоляция подземных конструкций и сооружений;
    * устройство теплозащиты в промышленности, особенно пищевой и фармакологической (по причине санитарной безопасности и чистоты пеностекла);
    * теплоизоляция трубопроводов и тепловых агрегатов (по причине широкого температурного режима применения);
    * химическое и нефтехимическое производство (по причине стойкости к кислотно-щелочному воздействию, а также воздействию активных углеводородных жидкостей и газов);
    * пеностекло практически безальтернативно в атомной промышленности, так как имеет самый высокий класс пожаробезопасности и огнестойкости среди всех классических строительных теплоизоляционных материалов.

Каждый вид пеностекла имеет свои приоритетные области применения. Блочное пеностекло используется для утепления и звукоизоляции наружных стен зданий, внутренних перекрытий, утепления фундаментов, теплоизоляции печей и трубопроводов. Гранулированное пеностекло используется преимущественно для утепления кровли и чердачных перекрытий, а также в качестве засыпного материала для стен. Кроме того, низкая плотность в сочетании с высокими теплоизолирующими свойствами, позволяет использовать гранилированное пеностекло как наполнитель для легковесных панелей, легких бетонов, сухих строительных смесей и теплоизоляционной штукатурки, а благодаря высокой морозоустойчивости, – как теплоизолоизолирующий слой дорожного полотна. Применение пеностекла в конструкциях дорожной одежды снижает деформацию пучения при промерзании конструкции, и исключает возможность просадки полотна при оттаивании его основания. Данная технология широко применяется при строительстве дорог в Норвегии, Германии и США.

Существующие технологии позволяют выпускать пеностекло различной фактуры и цвета, что позволяет использовать его и в качестве облицовочного материала.

 Пеностекло: недостатки и преимущества материала

Пеностекло – уникальный материал, который используется для утепления не только домов, но и промышленных предприятий. Изготовлен он из вспененной стекломассы, абсолютно безопасен для окружающей среды и совершенно не подвержен старению. Однако подробнее о том, какие имеет пеностекло недостатки и достоинства, мы расскажем ниже.

1 Производство пеностекла

Изготавливается данный материал при средней температуре + 800-900 °С. В процессе производства применяют горные спекающиеся породы и отходы стекла. В дальнейшем все это вспенивается в газообразователе. Таким образом и получают пеностекло. Сам процесс изготовления представляет собой технически сложную задачу. Именно поэтому продукт не является дешевым.
 
В зависимости от того, какие типы материалов были использованы при производстве, выделяют пеностекло с сообщающимися или замкнутыми порами. Размер их может варьироваться в пределах от 0,2 до 0,5 мм. Готовое пеностекло выпускается в виде гранул или блоков. Притом первое гораздо дешевле второго. Средняя плотность материала составляет 100-220 кг/м3. Теплопроводность пеностекла гораздо выше, чем у газобетона, применяется оно при t от -200 до +400 °С.
 
2 Сфера применения пеностекла
 
Свойства данного материала позволяют использовать его практически во всех сферах строительства. Однако основное направление, это все же звуко- и теплоизоляция жилых, промышленных и торговых помещений. К примеру, им можно утеплять дома, гаражи, подвалы, сауны, бани, кровлю. Также блоки пеностекла часто монтируются в фундамент при гидроизоляции здания.
 
Да и вообще применяются при сооружении любых сложных подземных конструкций. К ним могут относить как теплопроводы, так и бассейны, портовые сооружения. Помимо блоков широкой популярностью пользуется гранулированное пеностекло. Его добавляют при изготовлении бетона, всевозможных засыпок, штукатурки и прочих строительных смесей. Часто он является хорошим заменителем керамзита.
 
Подытоживая вышеперечисленное, можно сказать, что блочное пеностекло преимущественно применяется при утеплении стен, пола, фундамента, труб, а гранулированное чаще используется при изоляции кровли, а также во время приготовления различных составов.

3 Пеностекло: характеристики и свойства
 
Пеностекло – материал, выпускающийся в виде блоков общим размером 125-600 мм по ширине, 20-120 мм по толщине, 125-1200 мм по длине. А также производятся теплоизоляционные цилиндры с толщиной стенки около 50 мм. Наибольшей популярностью пользуются блоки с размером 450х550 мм и толщиной 20, 40, 60, 80 мм. Как и любой строительный материал, пеностекло имеет свои плюсы и минусы. К положительным свойствам относят:
 
Долговечность. Этот материал может эксплуатироваться в течение 100 лет, выдерживает резкие перепады температур, эрозию, окисление, деформацию и многое другое.

Высокая устойчивость к биологическому и химическому воздействию. Не является средой для развития плесени, грибка и прочих микроорганизмов. А также не подвержен воздействию химических веществ, за исключением плавиковой кислоты.
Прочность. Порой материал может нести часть нагрузки от конструкции за счет своих физических свойств. Прочность на сжатие гораздо выше, чем у пенопласта.

Стабильность размеров. Благодаря ячеистому строению блоки не дают усадки. Именно поэтому достигается постоянство размеров и общих физических форм.

Влагостойкость и негигроскопичность. Структура материала такова, что ячейки являются геометрически непроницаемыми, а потому не пропускают внутрь воду.

Экологическая чистота. Именно потому данный стройматериал используют в тех зданиях, где имеются высокие санитарно-гигиенические требования (медицинские учреждения, пищевая промышленность).

Огнестойкость. Пеностекло – негорючий материал. Во время распространения пламени не выделяет каких-либо вредоносных веществ.
Если говорить про минусы пеностекла, то это большой вес, дорогостоящее производство, низкая стойкость к механическим (ударным) воздействиям. В особенности негативен последний параметр, так как при повреждении материала он теряет некоторую часть своих свойств (например, влагостойкость).
 
ПЕНОСТЕКЛО: ПОДРОБНЫЙ ОБЗОР

 Современный рынок утеплителей для строительства настолько разнообразен, что, кажется, уже трудно придумать что-то новое. Главные требования к новым подобным материалам — эффективность и дешевизна. Технический прогресс похож на забег стайеров. Все считают: уже исчерпаны последние резервы. И вдруг оказывается, что побит очередной рекорд.
 
После выхода в свет новых СНиП по строительной теплотехнике ужесточились требования к стеновым материалам на предмет их теплоизолирующих свойств. Стройиндустрия России лихорадочно пересматривает свои приоритеты.

Все меньше становится приверженцев полистиролов и минеральных изделий на синтетическом связующем в качестве стеновых утеплителей. Проведенные исследования и испытания показали, что срок службы данных материалов составляет от 10 до 50 лет. Это при том, что жилой дом рассчитан на 70–100 лет. Но все же вышеназванные утеплители еще долго будут служить человеку. Специалисты ведут активные работы по улучшению их качеств. Например, появился пеноплекс. В сравнении с пенопластом – чудо-материал, только на порядок дороже.
 
Наряду с новейшими открытиями из пыльных архивов извлекают забытые изобретения. Так, еще в тридцатые годы известным академиком и специалистом в области стекла Исааком Китайгородским была разработана технология производства пеностекла. В 1939 году на Украине получили первую промышленную продукцию. К сожалению, Великая Отечественная война помешала развитию этой отрасли. Но в пятидесятых годах к теме вернулись вновь. В Белоруссии на базе Гомельского стекольного завода был создан научный центр и освоено производство, которые успешно работают и поныне. В России на сегодняшний день отсутствуют крупные производства пеностекла, за исключением небольших экспериментальных цехов. Чего не скажешь о США и Западной Европе. Там широко применяют данную продукцию под различными названиями. В Германии даже налажено изготовление цельнолитых элементов жилого дома, т.к. этот материал необычайно прочен и легок.
 
Обыватель, прогуливаясь по городу, невольно сталкивается с большим количеством брошенной стеклотары. Приемные пункты стеклопосуды не принимают битые и защищенные от подделок необычной формой бутылки. Дворники отправляют их в мусорные баки. В итоге на свалках скопились горы невостребованного стеклобоя. По некоторым данным только в крупных городах России объем бытового стеклянного мусора ежегодно составляет от 10 до 60 тысяч тонн. Возникают проблемы утилизации.

Производство пеностекла способно переработать огромное количество стеклобоя, избавив население от вечного мусора.
 
Существуют два основных вида этого материала – гранулированный и пенообразный. Способ приготовления гранулированного включает дробление, мойку и сушку стеклобоя, совместный помол с порообразователями, гранулирование шихты, сушку гранул и их вспенивание во вращающейся печи с речным кварцевым песком в качестве разделяющей среды при температуре 780–820°С, отжиг и отделение гранул от разделяющей среды. Для получения изделий из стеклопены помол стекла с порообразователями и прочими добавками засыпают в формы, затем подают для обжига в туннельную печь. При высокой температуре порошок расплавляется и за счет порообразователей увеличивается в объеме, заполняя форму. Производство достаточно энергоемкое, а технологическое оборудование дорогостоящее. Отечественные разработчики предлагают линию производительностью 20 м3 в сутки за 340 тысяч долларов, а немецкая фирма «Поравер» – за 660 тысяч долларов. Чтобы освоить данное производство, необходима финансовая поддержка. Малый бизнес не справится с задачей без банковского кредита или инвестиционных средств, если учесть, что на организацию производства потребуется сумма вдвое больше.
 
Так что же такое – ПЕНОСТЕКЛО?
 
Изучая физические характеристики, приходишь к выводу, что у этого материала большое будущее. Наряду с высокими теплоизолирующими свойствами пеностекло не подвержено временному разрушению, экологически безопасно, имеет высокую устойчивость к агрессивным средам, абсолютно не боится влаги, поверхность обладает высокой адгезией, при низкой плотности – высокая механическая устойчивость, к тому же материал абсолютно негорюч.
 
Чтобы понять преимущество пеностекла перед другими видами утеплителей, достаточно взглянуть на сравнительную таблицу. 2. Обратите внимание на универсальность данного материала. Диапазон его характеристик охватывает все приведенные материалы. Вывод однозначен: это отличный конструкционный утеплитель.
 
На сегодняшний день на российском рынке стоимость изделий из пеностекла высокая (таблица 3). Это связано с отсутствием реальных производителей, отсюда низкая конкуренция (изделия в основном зарубежного изготовления). По расчетам технико-экономического обоснования производства себестоимость гранулированного пеностекла не превышает 700 рублей за один кубометр, а себестоимость одного кубометра пеностеклянных блоков составляет около 1300 рублей.
 
Перспективы применения пеностекла в частном индивидуальном строительстве
 
Перед тем как использовать конструкционный материал в индивидуальном строительстве, застройщик в первую очередь обращает внимание на его прочность и теплоизоляцию
 
Единственное препятствие — достаточно высокая цена.
 
Для наглядности приведем следующий сравнительный расчет необходимой толщины материала для обеспечения термического сопротивления в Москве.
 
1. Расчетная средняя температура внутреннего воздуха: tint = 20 °C.
 
2. Средняя температура наружного воздуха за отопительный период: tht = -3,1 °C.
 
3. Продолжительность отопительного периода: Zht = 214 сут.
 
4. Градусосутки отопительного периода: Dd = 4943 °C•сут.
 
5. Нормируемое сопротивление теплопередаче определяют по таблице 4, СНиП 23–02–2003, оно составляет RМосквы = 3,13 кв. м • C/Вт.
 
Одна из немецких фирм освоила выпуск домов, состоящих из сборных монолитных объемных секций.
 
Комнатный блок с толщиной стен 0,3 м выглядит примерно так, как на рис. 2. Дом из пеностекла по теплоизолирующим характеристикам удовлетворит требованиям, действующим даже в северных регионах России. Быстросборность позволит использовать эти здания в районах, переживших стихийные бедствия. Причем строение будет не временным, а постоянным жилищем со всеми удобствами. Благодаря необычайной легкости такой блочной секции (3–4 тонны) возможно применять облегченные фундаменты. Сборка дома не требует кранов большой грузоподъемности.
 
В Германии освоен разнообразный ассортимент изделий из пеностекла. Так, например, налажен выпуск жаростойких элементов для дымоходов, стеновых отделочных плиток, архитектурных элементов, элементов мебели для улицы и так далее.
 
Хотелось бы верить, что настанут времена, когда разнообразная продукция из этого материала отечественного производства появится на строительных рынках по приемлемым ценам.


Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться, либо зайти на сайт под своим именем. Или войдите с помощью одной из соц.сетей.
Комментарии (0)