Пеностекло, его получение и использование
Реферат на тему: «Пеностекло, его получение и использование»
Москва, 2012 год.
Содержание
1. История создания;
2. Применение;
3. Плюсы и минусы;
4. Отличие пеностекла различных фирм;
5. Получение.
История создания
Считается, что пеностекло было изобретено в 1930-х годах советским академи-
ком И. И. Китайгородским и в США — в начале 1940-х фирмой Corning Glass Work. В начале 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 г . 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. В СССР было создано 4 завода по производству пеностекла, которые просуществовали до самого развала страны.
В Советском Союзе пеностекло использовалось для теплоизоляции на крупных электростанциях (в том числе на АЭС), на подводных лодках (в том числе АПЛ, на агрессивных химических производствах. В строительстве пеностекло
применялось не особенно массово, в силу относительно низких характеристик и дороговизны. Исключение составляли лишь спец.объекты силовых ведомств (например, ракетные шахты) и некоторые важные гражданские - многие сооружения на территории ВДНХ имеют теплоизоляцию из пеностекла.
Еще одним, как тогда говорили, народнохозяйственным объектом, где был применен подобный материал, стала гостиница "Россия".
Если бы при тех же характеристиках этот материал хотя бы дешево стоил,
ситуация могла быть иной. Но, увы...
Следует отметить, что все 4 предприятия были опытными производствами.
Объемы выпускаемых партий были невысоки. А технология на каждом
предприятии была собственной. Более того, за десятилетия производства
пеностекла в СССР не был даже принят соответствующий ГОСТ.
После развала страны неконкурентноспособность, высокая энергоёмкость
производства и большой процент брака привели к закрытию всех
существовавших на территории современной России производств пеностекла.
Применение
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.
По комплексу свойств - не имеющий аналогов универсальный теплоизоляционный материал. Он обладает присущими только ему уникальными теплофизическими и эксплуатационными свойствами
Широчайший температурный диапазон применения, абсолютная
непроницаемость для воды, абсолютная негорючесть, стабильность размеров (недает усадки), стойкость к агрессивным средам, в т. ч. к кислотам, высокие
прочностные показатели подтверждают целесообразность использования
пеностекла.
Техническая характеристика пеностекла
-Плотность, кг/м.куб: 120-200
-Диапазон рабочих температур, °С: -250 +500
-Теплопроводность, Вт/(м·К): 0,04 - 0,08
-Предел прочности при сжатии, МПа: 0,7- 2
Пеностекло - идеальный материал для широкого использования в
строительстве. Сочетание его экологической чистоты и превосходных теплоизоляционных качеств с легкостью, прочностью и удобством
обработки и монтажа позволяет быстро и самостоятельно утеплить
любой объект.
Особенно подходит пеностекло для утепления помещений с повышенными
требованиями к температурному и влажностному режимам: подвалов, саун, бань, бассейнов, каминов, дымоходов и т.п. Многочисленные достоинства
пеностекла позволяют быстро, качественно и на долгий срок решить
многочисленные проблемы теплоизоляции.
В отличие от традиционных теплоизоляционных материалов (газобетона,
пенопластов,
минеральной ваты и стекловаты),
пеностекло обладает отличными монтажно-
инструментами, сверлится, прибивается гвоздями, клеится. Поскольку наружнаяповерхность материала состоит из множества разрезанных ячеек, то пеностекло легко и прочно клеится мастиками, хорошо штукатурится, сочетается с
алюмосиликатными вяжущими (цементными, известково-цементными растворами).
Кроме того, пеностекло может быть использовано для реконструкции
существующего жилья по простым и доступным технологиям.
Использование пеностекла в строительстве позволяет создавать
энергосберегающие строения значительно легче обычных и, таким образом,
при
общем удешевлении
расположенные на слабых и заболоченных грунтах в регионах с холодным и
жарким климатом, проводить реконструкцию существующих зданий. При этом все конструкции, здания и сооружения, построенные с использованием пеносте
ла, будут обеспечивать значительное снижение катастрофических последствий
при техногенных и природных воздействиях (пожарах, землетрясениях).
Стены.
Будь то строительство нового здания
или реконструкция
наружная и внутренняя укладка и облицовка. В пустотелых стенах фактор
сохранения теплозащитных
особенно важен ввиду недоступности материала после завершения работ.
Применение блоков из пеностекла в
зданиях с недостаточной
значительно улучшает их теплозащитные свойства. Устраняются влажность и
конденсация водяного пара.
Трехслойные стены.
Блоки рекомендуется применять
в качестве среднего слоя трёхслойных
кирпичных стен, выполненных из керамического
или силикатного кирпича на цементно-песчаном
или цементно-известковом
Двухслойные стены.
Блоки рекомендуется применять в качестве тепловой изоляции двухслойных стен. Утеплитель укладывается непосредственно на внутреннюю поверхность на клей, мастику или с помощью механической фиксации.
Полная негорючесть, отсутствие токсичных газов обеспечивает безопасность применения. Отсутствие конденсации воды гарантирует отсутствие коротких замыканий, отслаивание штукатурки и т.д.
Теплоизоляционный слой по
толщине рекомендуется
использовать блоки толщиной не более 100мм. Первый блок рекомендуется выполнять принимать
меньшей толщины (40-60мм). Второй блок во всех случаях рекомендуется принимать толщиной 80-100мм.
Перед приклеиванием поверхности должны быть подготовлены и грунтованы в соответствии с правилами применения клея.
Дополнительное крепление анкерными устройствами рекомендуется выполнять с использованием стальных "Г-образных" связей диаметром до 5мм, заделываемыми в кладку в процессе её возведения.
При использовании по толщине тепловой изоляции одного блока их приклеивают к подоснове, располагая вплотную, друг к другу. Заполнение швов клеем не рекомендуется.
При теплоизоляции одноэтажных сооружений допускается не устанавливать анкерные устройства и не выполнять армирующий слой.
Кровли, чердачные перекрытия.
Блоки из пеностекла рекомендуется применять для тепловой изоляции неэксплуатируемых и эксплуатируемых плоских кровель, остроконечных и скатных кровель, чердачных перекрытий.
Укладка может производится на бетонную, металлическую и деревянную поверхность. В сочетании с блоками из пеностекла эти материалы создают единую водопроницаемую кровельную конструкцию с длительным сроком службы. В сочетании с гибким кровельным покрытием, обеспечивается отсутствие просадки кровли, столь характерное при применении иных утеплителей.
Цоколи.
Блоки рекомендуется применять для тепловой изоляции цоколей расположенных как выше отмостки, так и в грунте.
Для тепловой изоляции цоколей выше уровня отмостки рекомендуется применять лёгкую или тяжёлую системы утепления при этом опорную часть рекомендуется выполнять по выравнивающей цементно-песчаной стяжке.
Нижнюю поверхность блоков
рекомендуется защитить гидроизоляционной
штукатуркой. В уровне существующей
гидроизоляции в системе
При выполнении нижней границы
системы утепления
Фасады.
Применение пеностекла для утепления возможно для зданий, где по фасаду такие работы проводить нельзя. Это могут быть строения, имеющие историческую ценность. В этом случае теплоизоляция проводится изнутри, но по пожарным и санитарным нормам здесь запрещено использование минеральной ваты и полимеров, поэтому самым подходящим материалом и является пеностекло.
Криволинейные поверхности.
Криволинейные поверхности, которые имеются в ряде эксклюзивных архитектурных сооружений, предполагают жесткие условия эксплуатации теплоизоляции. Потому к ним и предъявляются особые требования: небольшой вес, высокая прочность, устойчивость к механическим нагрузкам, ветру, воде, легкость установки на криволинейные поверхности. Самым подходящим материалом, отвечающим всем этим требованиям, является пеностекло. Например, оно успешно применяется для теплоизоляции таких сложных сооружений, как бассейны.
В частном строительстве.
Применение пеностекла популярно и для утепления частных домов. Причем, его можно использовать в качестве теплоизолирующего материала для фундамента, кровли, стен, пола. Например, если на участке остро стоит проблема с близкими грунтовыми водами или с затоплением, то пеностекло полностью решит этот вопрос. Оно не даст влаге проникнуть к зданию, так как обладает водоотталкивающим свойством.
Кровлю тоже отлично теплоизолировать этим материалом. Пеностекло позволит даже организовать на крыше небольшой садик. Нужно лишь сверху насыпать грунт, слоем 150 мм и при этом не следует переживать, что корневая система может повредить кровлю – пеностекло не пропустит ее.
Также этот замечательный материал отлично подходит для утепления бань, причем, в отличие от минеральноватных плит, срок эксплуатации будет почти неограниченным.
Прочие области применения в строительстве.
Пеностекло рекомендуется
к теплоизоляции различных
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.
Преимущества и недостатки пеностекла.
Основные преимущества.
Долговечность.
Гарантийный срок эксплуатации
блоков из пеностекла с сохранением
значений физических характеристик
материала равен сроку
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
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
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
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.
Основные недостатки.
Недостатками пеностекла являются:
• 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.
Отличие пеностекла различных фирм.
ОАО "Гомельстекло"
Выпускает пеностекло с лета 1954 года, то есть более 50 лет. В настоящий момент производится пеностекло (20 000 м.куб.) со следующими характеристиками:
*** Стандартные размеры блока 400х475 мм, этот же размер является и максимально возможным для блока из пеностекла выпущенного в Гомеле. Также, возможно приобретение блоков из пеностекла размерами менее чем 400х475 мм, как имеющихся на складе (напр. 200х450 мм, или 200х250 мм), так и сделать заказ на блоки по собственной спецификации необходимого размера.
*** Толщина выпускаемых блоков: - 60, 80, 100, 120 мм. Возможно изготовление «под заказ» блоков толщиной 40 мм.
*** Физико-технические
*** Гомельское пеностекло
Корпорация "Питсбург Корнинг"
Выпускает пеностекло с 1943 года (США). В Европе производства пеностекла «ФОМГЛАС» корпорации «Питсбург Корнинг» начато в середине 1960-х. В настоящий момент имеются три завода:
В БЕЛЬГИИ
В ГЕРМАНИИ
В ЧЕХИИ
Выпускается разнообразный ассортимент продукции; блоки, плиты и фасонные изделия.
*** Максимальный размер блока 600х600 мм.
*** Плиты с композитным слоем имеют размер – 600х1200мм.
*** Толщина плит и блоков от 40 до 180 мм с «шагом» - 10 мм.
*** Ассортимент дифференцирован по плотности от 110 до 220 кг/м.куб.
*** Теплопроводность материала «ФОМГЛАС» - 0,04 – 0,058 Вт/мК
*** Предел прочности при сжатии – 0,7 – 3,5 МПа.
Производство пеностекла.
В промышленности для изготовления
пеностекольных плит и блоков применяют
в основном «порошковый» способ, который
заключается в спекании смеси
из тонкомолотого стекольного
Известен способ (патент США № 2775524), по которому осуществляется диспергирование стеклобоя со специальным образом подготовленным материалом из группы диатомита, кремнезема с удельной поверхностью более 10 м2/г, содержащего углерод в количестве 5-50 массовых частей на 100 частей, из расчета 0.08-0.15 мас.% углерода от массы стеклобоя, нагрев до температуры, достаточной для размягчения и вспенивания стекла, охлаждение и отжиг.
Известен способ получения пеностекла (патент США № 5516351, C03B 19/06), который включает использование измельченного стекла и вспенивателя из числа CaCO3 или CaSO 4 заданного гранулометрического состава, смешение их в мельнице, заполнение формы, вытеснение из смеси воздуха продуванием ее газами SOx и/или COx и нагревание до температуры вспенивания, охлаждение и отжиг, позволяющий использовать стекло смешанного типа. Общеизвестно, что применение ингредиентов, химические реакции которых со стеклом сопровождаются вспениванием, не обеспечивает получение мелкопористого пеностекла с преимущественно и/или полностью закрытыми от внешней среды порами. Кажущаяся плотность, теплоизоляционные, механические и др. свойства таких материалов быстро и сильно деградируют в среде влажной атмосферы. Применение газов SOx и COx приводит к удорожанию производства, имеет неблагоприятные экологические последствия и требует больших затрат на улавливание и переработку опасных для работающего персонала и окружающей среды газообразных выделений.
Известно, получение теплоизоляционного пеностекла с использованием углеродсодержащих пенообразователей (кокс, сажа, антрацит), а также с применением карбонатных пенообразователей (мел, мрамор, доломит).
Известен способ получения пеностекла (патент на изобретение RU № 2187473, C03B 19/08, от 12 июля 2000 года), который относится к способам получения пеностекла из утилизируемых стеклоотходов, состоящий в том, что стеклобой диспергируют до удельной поверхности 6000-20000 см2/г, затем гидроксилируют до насыщения влагой 0,4-1,6 мас.% и к 75-98 мас.% гидроксилированного стеклобоя добавляют 2-25 мас.% вспенивающей смеси, включающей в качестве углеродсодержащего компонента активную сажу с удельной поверхностью 75-150 м2/г, в качестве сульфата металла - сульфат натрия и дополнительно жидкое натриевое стекло и оксид бора при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: жидкое натриевое стекло 0.5-5.0, активная сажа с удельной поверхностью 75-150 м2 /г 0.2-1.5, сульфат натрия 0.5-1.5, активный кремнезем 0.6-12.0, оксид бора 0.2-5.0, перемешивают, гранулируют в частицы диаметром 30-2000 мкм, засыпают в форму и подуплотняют до кажущейся плотности 0.96-1.35 г/см3, спекают при температуре 450-700°С, вспенивают, подвергают закалке при температуре 540-620°С со скоростью 80-300°С/мин и отжигают при температуре 420-520°С. Использование этого способа решает проблему утилизации накопившихся в большом объеме бытовых и промышленных технических отходов щелочных алюмосиликатных стекол. Но выходные свойства конечного продукта в известном способе далеко не всегда находятся на должном уровне. Кроме того, при изготовлении пеностекла по этому способу используют большое число компонентов в составе материала, необходимого для получения пеностекла. Помимо непосредственно компонентов самой вспенивающей смеси (окислитель - сульфат натрия, восстановитель - активная сажа), в состав добавки входят компоненты, влияющие непосредственно на свойства расплава и выходные показатели свойств пеностекла (активный кремнезем, оксид бора, жидкое стекло). Применяемые в известном способе добавки необходимы для достижения требуемых выходных свойств пеностекла, но, как известно, большое количество компонентов всегда затрудняет технологический процесс производства материала со стабильными свойствами. Это связано в первую очередь с проблемами равномерного распределения ингредиентов в шихте и непосредственно во вспененном стекле. Особенно это важно при производстве пеностекла, где распределение компонентов добавки в массе шихты и утилизируемого стеклобоя должно быть равномерным, в противном случае вспенивание в объеме стекла пойдет неравномерно, что приведет к неоднородности структуры из-за образования каверн, неравномерного объемного распределения пор. Это приведет к дефектности, неоднородности свойств вспененного материала.

- Пеностекло. Современное состояние вопроса
- Пенсии: виды и понятия
- Пенсии в связи с особыми условиями труда
- Пенсии и их виды
- Пенсии по государственному обеспечению
- Пенсии по случаю потери кормильца: понятие, размер и структура
- Пенсии по старости: понятия и условия ее назначения
- Пенициллин
- Пеницил саңырауқұлағы
- Пеницитарная система в соборном уложении
- Пенітенціарна система Швейцарії
- "Пенкоснимательство". Взгляд из XXI века . Это по "Дневнику провинциала в Петербурге" Салтыкова-Щедрина
- Пенные аппараты
- Пенополистирол и его свойства