Пеностекло как утеплитель

Пеностекло как утеплитель.

● В домашних условиях произвести пестекло практически не удастся — для его производства потребуются довольно высокие температуры. Подготовленное сырьё — стекло — измельчается до состояния пыли, затем эта стеклянная пыль насыщается углекислотой, после чего подготовленное сырьё подаётся в печь. Поддерживаемый температурный режим в печи не ниже 750 º С и в процессе этой термообработки идёт образование множества маленьких стеклянных пузырьков. Далее из готовой смеси можно производить блоки или гранулы.

• Пеностекло в блоках используется для утепления стен — в процессе их возведения утеплитель закладывается внутрь самой стены. Стена в этом случае представляет из себя в некотором роде "слоёный пирог": облицовочный слой/слой утеплителя/внутренний слой. Технологии производства позволяют производить пеностекло с любыми формами и это даёт возможность использовать его при утеплении практически всех участков трубопроводов.

• Пеностекло в гранулах используется не только для утепления стен, но и при теплоизоляции плоских крыш, пола и фундамента. Также, как и керамзит, его можно использовать в качестве подсыпки под стяжку пола, а можно применять в качестве наполнителя в процессе производства лёгких бетонных конструкций.

Преимущества пеностекла

• Пожаробезопасность материала гарантируется тем, что при температуре в 750 º С он начинает лишь принимать более мягкие формы, но не возгорается.

• Антисептические свойства пеностекла позволяю обходиться без какой-либо дополнительной обработки различными пропитками, какие требуются при утеплении минеральной ватой или пенопластом.

• Водонепроницаемость позволяет использовать пеностекло при наружных работах без дополнительной защиты, а при условии применения некоторых клеевых составов его можно можно использовать в качестве элемента гидроизоляции.

• Пеностекло имеет высокую прочность на сжатие. Огромное количество мелких шариков способны выдерживать очень высокую нагрузку — до 4 мПа/см ² .

• Хорошие звукоизоляционные свойства: к примеру, слой гранулированного пеностекла толщиной в 100 мм может с успехом противостоять звукам до 56 децибел.

• Пеностекло обладает стойкостью к большинству видов кислот — это качество выделяет его из всех основных теплоизоляционных материалов.

• Экологичность пеностекла обусловлена тем, что в его составе отсутствуют какие-либо химические примеси — только стекло и остатки углекислоты.

• Простота и лёгкость при обработке — пеностекло достаточно легко можно разрезать обычной ножовкой. Пеностекло в блоках укладывается по такому же принципу, как и газобетонные блоки — на специальный клей. Но в данном случае клей для пеностекла может быть разный — это напрямую зависит от предназначения кладки.

● Из недостатков пеностекла можно выделить то, что этот материал является наиболее дорогим теплоизоляционным материалом.

Слоистая кладка

В некоторых новых построенных зданиях утеплитель размещается центрально (в середине) в ограждающей конструкции. При таком варианте утеплитель очень хорошо защищен от механического повреждения и имеется больше возможностей для оформления фасадов. Однако, риск возникновения ущерба вследствие влажности намного выше, чем при внешнем утеплении, поэтому структуру слоев следует тщательно спланировать и выполнять без дефектов.

Эта конструкция состоит из трех слоев: несущей стены, стены из облицовочного материала и утеплителя, который расположен между ними. Несущая и облицовочная стены опираются на один фундамент. Наружный слой чаще всего выполняют либо из облицовочного кирпича, либо из строительного с последующим оштукатуриванием, покрытием искусственным камнем, клинкерной плиткой и пр.

Преимущества

• красивый и респектабельный внешний вид при использовании дорогостоящих облицовочных материалов;
• высокая долговечность при условии правильного проектирования и квалифицированного монтажа конструкции.

Недостатки

• большая трудоемкость возведения;
• малая воздухопроницаемость;
• возможность конденсации влаги между разнородными слоями такой стены.

Очень важно, чтобы все слои конструкции сочетались друг с другом по паропроницаемости. Сочетаемость определяется только расчетом системы в целом.

Недооценка этого обстоятельства может привести к накоплению влаги во внутренней части стен. Это создаст благоприятную среду для развития плесени и грибка. Утеплитель от возможного образования конденсата будет намокать, что сократит срок службы материала и существенно снизит его теплозащитные свойства. Ограждающая конструкция станет промерзать, что приведет к неэффективности утепления и может вызвать ее преждевременное разрушение.

Виды конструкций

Типовые решения устройства слоистых кладок можно разделить на два вида: с устройством воздушного зазора и без него.

Устройство воздушного зазора позволяет более эффективно удалять влагу из конструкции, так как избыточная влага из несущей стены и утеплителя будет сразу уходить в атмосферу. При этом воздушный зазор увеличивает общую толщину стен, а, следовательно, и фундамента.

Утеплитель внутри кладки стен

В той или иной степени проблема паропереноса актуальна для слоистой кладки с утеплителем любого типа.

Утепление конструкции минеральной ватой является наиболее предпочтительным. В таком случае появляется возможность устроить воздушный зазор между утеплителем и наружной стенкой для лучшего вывода влаги из несущей стены и утеплителя.

Для слоистых кладок следует применять полужесткий минераловатный плитный утеплитель. Это позволит, с одной стороны, хорошо заполнить все дефекты в кладке, создать сплошной слой теплоизоляции (плиты можно немного «поджать», избежав щелей). С другой стороны, такие плиты будут сохранять геометрическую целостность (не давать усадку) на протяжении всего срока службы.

Определенные сложности в применении пенополистирола в слоистых кладках вызваны низкой паропроницаемостью этого материала.

Трехслойная кирпичная кладка с утеплителем

1. Внутренняя часть кирпичной стены
2. Минеральная вата
3. Наружная часть кирпичной стены
4. Связи

Традиционным материалом для внутренней части стен является полнотелый красный керамический кирпич. Кладка обычно выполняется на цементно-песчаном растворе в 1,5-2 кирпича (380-510 мм). Наружная стенка обычно выполняется из лицевого кирпича толщиной 120 мм (в полкирпича).

Продухи

В случае устройства системы с воздушным зазором шириной 2-5 см для его вентиляции устраиваются продухи (отверстия) в нижней и верхней частях стены, через которые парообразная влага удаляется наружу. Размер таких отверстий принимается из расчета 75 см 2 на 20 м 2 поверхности стены.

Верхние вентиляционные продухи располагают у карнизов, нижние — у цоколей. При этом нижние отверстия предназначаются не только для вентиляции, но и для отвода воды.

1. Воздушный зазор 2 см
2. Нижняя часть здания
3. Верхняя часть здания

Для осуществления вентиляции прослойки в нижней части стен устанавливают щелевой кирпич, положенный на ребро, или в нижней части стен укладывают кирпич не вплотную друг к другу, а не некотором расстоянии друг от друга, и образовавшийся зазор не заполняют кладочным раствором.

Установка связей

Внутренняя и наружная части трехслойной кирпичной стены связываются между собой специальными закладными деталями — связями. Они выполняются из стеклопластика, базальтопластика или стальной арматуры диаметром 4,5–6 мм. Предпочтительнее использовать связи из стеклопластика или базальтопластика из-за большей теплопроводности стальных связей.

Эти связи также выполняют функцию крепежа плит утеплителя (утеплитель просто
накалывают на них). Их устанавливают в процессе кладки в несущую стену на глубину
6—9 см с шагом 60 см по горизонтали и 50 см по вертикали из расчета в среднем 4 штыря на
1 м 2 .

Для обеспечения равномерного вентилируемого зазора по всей площади утеплителя на стержни крепят фиксирующие шайбы.

Часто вместо специальных связей используют загнутые арматурные стержни. Помимо связей наружную и внутреннюю стенки кладки можно связывать стальной арматурной сеткой, уложенной через 60 см по вертикали. При этом для устройства воздушного зазора применяется дополнительное механическое крепление плит.

Плиты утеплителя устанавливают с перевязкой швов вплотную друг к другу, чтобы между отдельными плитами не было щелей и зазоров. На углах здания создают зубчатое зацепление плит, чтобы избежать образования мостиков холода.

Технология кладки с утеплителем

• Кладка облицовочного слоя до уровня связей
• Монтаж теплоизоляционного слоя, чтобы верх его был выше облицовочного слоя на 5-10 см
• Кладка несущего слоя до следующего уровня связей
• Установка связей, протыкая их через утеплитель

если горизонтальные швы несущего и облицовочного слоев стены, в которых ставятся связи, не совпадают более, чем на 2 см в несущем слое кирпичной кладки, связи размещают в вертикальном шве

Пеностекло: что это за материал и для чего он служит в строительстве?

Высокоэффективный утеплитель — пеностекло известно с 30-х годов прошлого века. Способ его получения разработал советский ученый И. И. Китайгородский, но, в отличие от западных стран, где материал с успехом стали использовать в домостроении, у нас его применяли только в некоторых промышленных областях. Сегодня же этот «симбиоз» стекла и пены привлек внимание отечественного частного застройщика

Способ производства

Материал получают следующим образом. На первом этапе приготавливают смесь (шихту) из тонкоизмельченного силикатного стекла и углеродсодержащего газообразователя, в качестве которого может выступать каменноугольный кокс, антрацит, известняк или мрамор. Затем смесь отправляют в туннельную печь, где при температуре порядка 900—1000°С частицы стекла размягчаются до вязкожидкого состояния, а выделяющиеся в результате окисления углерода газообразные СО₂ и СО вспенивают стекломассу, образуя в ней замкнутые поры. Конечный продукт может быть представлен в виде гранул и щебня разных фракций, плит, блоков. Поговорим о наиболее востребованных в частном домостроении формах пеностекла.

Благодаря своим исключительным свойствам, пеностекло (иначе — ячеистое стекло) способно обеспечить отличную тепло- и звукоизоляцию различных строительных конструкций: крыши, стен, перекрытий и пр.

Гранулированное пеностекло

Пеностекло в виде гранул является оптимальным теплоизолятором для полов на первом этаже здания. В отличие от применяемого здесь обычно керамзитобетона, материал не гигроскопичен, а значит, отсутствуют условия для гниения древесины. Паропроницаемость керамзита составляет 0,21 мг/(м•ч•Па), а пеностекла — 0,001–0,005 мг/(м•ч•Па), к тому же оно имеет в два раза меньшую плотность, так что, производя теплоизоляционную засыпку, можно обойтись слоем вполовину тоньше. А вот что касается цены, тут явное преимущество у керамзита, который стоит заметно дешевле, чем гранулированное пеностекло: 1200–1800 руб. против 6000–8000 руб. за кубометр.

Плиты из пеностекла

Плиты из пеностекла — универсальный утеплитель. Помимо прекрасных теплоизоляционных свойств, они обладают высокой паро- и водонепроницаемостью и исключительной прочностью. Пеностекло зарекомендовало себя как материал, пригодный для строительства энергоэффективных зданий по технологии Passivhaus. На практике доказано, что если проложить между основанием дома и кирпичной стеной плѝты толщиной 50 мм с теплопроводностью 0,052 Вт/м•°С и прочностью на сжатие 16 кг/см², то при разнице температур на улице и в помещении в 35°С (—15 и +20°С соответственно) в нижней части стены не образуется конденсат, а ее температура составляет 16,3°С.

В сравнении с другими утеплителями срок службы пеностекла практически не ограничен, при этом со временем оно не ухудшит свои показатели, а плиты не изменят геометрические размеры, благодаря чему исключаются теплопотери через разрывы в изоляционном контуре. Пеностекло обеспечивает шумопоглощение до 56 Дб, экологически и гигиенически безопасно (не выделяет токсические вещества), невосприимчиво к химическим воздействиям.

Прочность и несущая способность пеностекла такова, что ряд блоков, уложенных под кирпичную кладку стен в семь этажей, выдерживает эту нагрузку, не давая осадки и не допуская образования мостиков холода

Одно из серьезных преимуществ утеплителя из пеностекла заключается в том, что он не поддерживает горение (чего не скажешь о материалах на основе пенополистирола) и не деформируется при температурах до 450°С. Ну и наконец, «стекло» явно придется не по вкусу грызунам и не пострадает от микроорганизмов.

Выпускаются плиты размером 600 × 450 мм и толщиной от 50 до 80 мм (с шагом 10 мм). Для теплоизоляции ограждающих конструкций здания применяют изделия плотностью 150–250 кг/м³. Материал прост в монтаже: несмотря на жесткость, он легко поддается механической обработке (резке, сверлению) и хорошо склеивается. Для крепления плит и герметизации швов между ними следует использовать составы, подобранные и рекомендуемые производителем пеностекла с учетом особенностей основания.

Плиты приклеивают снаружи дома прямо к утепляемой поверхности. При необходимости использовать два слоя изоляции первый из них дополнительно фиксируют дюбелями, а второй укладывают со смещением стыков, также сажая его на клей. Благодаря отличным адгезивным свойствам пеностекла, штукатурные работы можно выполнять без применения армирующих сеток и грунтов.

Сравнительные технические характеристики различных утеплителей

Пеностекло

Пеностекло (вспененное стекло, ячеистое стекло) — теплоизоляционный материал, представляющий собой вспененную стекломассу. Для изготовления пеностекла используется способность силикатных стёкол размягчаться и (в случае наличия газообразователя) пениться при температурах около 1000°С. По мере нарастания вязкости при охлаждении вспененной стекломассы до комнатной температуры получившаяся пена приобретает существенную механическую прочность.

Содержание

История [ править | править код ]

Считается, что пеностекло было изобретено в 1930-х годах советским академиком И. И. Китайгородским и в США — в начале 1940-х фирмой Corning Glass Work. Вначале предполагалось применять пеностекло в качестве плавающего материала. Но вскоре выяснилось, что оно дополнительно обладает высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами, легко подвергается механической обработке и склеиванию. Впервые бетонные плиты с теплоизоляционной прослойкой из пеностекла были применены в 1946 году при строительстве одного из зданий в Канаде. Этот опыт оказался настолько удачным, что материал сразу же получил всеобщее признание как долговечная изоляция для кровли, перегородок, стен и полов для всех видов построек. Но в СССР широкого распространения оно не получило из-за высокой себестоимости и не отработанной технологии производства этого уникального теплоизоляционного материала. Вместе с тем, к 1970-м годам производство пеностекла в СССР осуществлялось на 4-х заводах.

Производство пеностекла [ править | править код ]

В настоящее время основной технологией производства пеностекла является т. н. «порошковая»: тонкоизмельчённое силикатное стекло (частицы 2 — 10 мкм) смешивается с газообразователем (обычно — углеродом), получившаяся однородная механическая смесь (шихта) в формах, либо на конвейерной ленте поступает в специальную туннельную печь. В результате нагрева до 800—900°С частицы стекла размягчаются до вязко-жидкого состояния, а углерод окисляется с образованием газообразных CO2 и CO, которые и вспенивают стекломассу. Механизм реакции газо- и пенообразования достаточно сложен и не ограничивается только реакцией окисления углерода кислородом воздуха, более важную роль играют окислительно-восстановительные процессы взаимодействия углерода с компонентами размягчённого стекла. Применяют с этой целью отходы обычного стекла или легко спекающиеся горные породы с повышенным содержанием щелочей — трахит, сиенит, нефелин, обсидиан, вулканический туф. В качестве газообразователей применяют каменноугольный кокс, антрацит, известняк, мрамор. Углеродсодержащие газообразователи создают в пеностекле замкнутые поры, а карбонаты — сообщающиеся. [1] Не следует путать пеностекло с продуктами вспенивания водных растворов растворимого стекла. Вспенивание т. н. «жидкого стекла» происходит при температурах около 100—200°С в результате бурного удаления воды из становящегося вязким раствора. Продукт вспенивания растворимого стекла абсолютно не стоек к действию даже холодной воды, в отличие от пеностекла, химическая стойкость которого сопоставима с исходным листовым или тарным стеклом.

Характеристики [ править | править код ]

Пеностекло выпускают в форме блоков, плит, щебня и гранул. Плотность пеностекла — 100—600 кг/м. куб. Сорбционная влажность пеностекла — 0,2-0,5 %, при ф=97%. Теплопроводность пеностекла — 0,04-0,08 Вт/(м·К) (при +10°С). Паропроницаемость пеностекла — 0-0,005 мг/(м.ч. Па). Предел прочности на сжатие — 0,7-4 МПа. Предел прочности на изгиб — 0,4-0,6 МПа. Температура начала деформации пеностекла — 450°С. Водопоглощение пеностекла 0-5 % от объёма. Шумопоглощение: до 56 Дб. Эффективный диапазон температур: от −260°С до +500°С. [2] Реальный диапазон применения без потери свойств и разрушения пеностекла от −260°С до +230°С

Преимущества [ править | править код ]

Наряду с отличными теплоизоляционными свойствами и полной экологической и гигиенической безопасностью, пеностекло имеет высокую прочность, негорючесть, удобство обработки и простоту монтажа, способность сохранять эти показатели на протяжении длительного времени постоянными. Материал стоек ко всем обычно применяемым кислотам и их парам, не пропускает воду и водяной пар, не подвержен поражению бактериями и грибками, непроходим для грызунов, не поддерживает горение, не выделяет дым и токсичные вещества.

Применение [ править | править код ]

Пеностекло используется главным образом в качестве универсального теплоизолятора: в строительном комплексе; жилищно-коммунальном комплексе; в сельском хозяйстве; энергетике; машиностроении; химической и нефтехимической отраслях; пищевом; бумажном; фармацевтическом и других производствах.

Особенности производства [ править | править код ]

Производство качественного блочного (плитного) пеностекла (а тем более фасонных изделий из него) справедливо считается весьма технически непростой задачей. Причиной тому является сложность физико-химических процессов непосредственно при вспенивании, а также строгие требования к процессам фиксации и охлаждения (отжига) готовой пены. Так, например, фиксация усложняется тем, что стеклу не свойственно резкое твердение при охлаждении (подобно кристаллизации при переходе воды в лёд), а фиксация пеностекла может сопровождаться такими «мешающими» процессами, как экзотермические реакции в стеклянном расплаве, спонтанная кристаллизация (девитрификация) стекломассы, существенная неоднородность температурного поля во вспененном массиве и т. п. Правильно охладить вспененный блок также непросто — материал обладает крайне низким коэффициентом теплопроводности при известной хрупкости тонких стеклянных ячеек пены. В результате отжиг растягивается на 10 — 15 часов и накладывает существенные ограничения на высоту (толщину) отжигаемых блоков (допустимая скорость охлаждения обратно пропорциональна квадрату толщины). Существенно менее сложным является производство гранулированного пеностекла, массовое производство которого менее требовательно к составу стекла и совершенству теплотехнических агрегатов. Гранулированное пеностекло несколько уступает в теплотехнической эффективности блочному, однако, обладая существенно меньшей ценой, пользуется определённым спросом при производстве лёгких бетонов, выполнении теплоизоляционных засыпок и изготовлении геометрически сложных изделий, включая звукоизоляцию.