Пеностекло

Пеностекло – это универсальный пористый теплоизоляционный материал с замкнутыми стеклянными ячейками, получаемый спеканием тонкоизмельченного стекла и пенообразователя, напоминающий по своей структуре твердую мыльную пену. В качестве сырья при производстве пеностекла используют отходы обычного стекла, т.е. параллельно решается вопрос утилизации стеклотары, битого стекла. В качестве газообразователей используют кокс, мел, доломит. Обладает высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами, легко подвергается механической обработке и склеиванию. Средняя плотность 100-700 кг/м3. Существуют три разновидности пеностекла: блочное пеностекло, гранулированное пеностекло и бесформенные куски пеностекла (строительный щебень). Технология производства и сфера применения этих разновидностей пеностекла несколько отличаются друг от друга.

***

Пеностекло

Этот универсальный теплоизоляционный материал представляет собой ячеистое стекло, состоящее из множества герметически замкнутых пузырьков шарообразной формы размером 0,5-0,2мм. Наряду с отличными теплоизоляционными свойствами и полной экологической и гигиенической безопасностью, пеностекло имеет высокую прочность, безусадочность, низкую плотность, долговечность, высокую морозостойкость и негорючесть, удобство обработки и простота монтажа, способность сохранять эти показатели на протяжении длительного времени постоянными. Материал стоек ко всем обычно применяемым кислотам и их парам, не подвержен поражению бактериями и грибами, не проходим для грызунов, не поддерживает горения, не выделяет дыма и токсичных веществ. Подобного сочетания свойств, по признанию экспертов, нет ни у одного из известных теплоизоляционных и конструкционных материалов.

Увеличенная фотография поверхности среза блока пеностекла. Отчётливо видны сферические полости

Пеностекло - абсолютно негорючий материал

По своей химической структуре пеностекло - не более чем вспененное силикатное стекло. Объектами с повышенными требованиями к пожаробезопасности были и остаются атомные электростанции. Единственным теплоизоляционным материалом, разрешенным в СССР для утепления кровель и стен АЭС, было пеностекло. В то же время на других промышленных объектах, где нормы были «помягче» использовались и иные типы материалов. В начале 1990-х годов в России из-за пожара кровли была полностью уничтожена линия сборки автомобилей «КамАЗ». После этого на предприятии провели ремонт и восстановление сооружений с безальтернативным использованием в качестве теплоизоляционного материала только пеностекла. Помимо АЭС, особое внимание в СССР уделяли пожарной безопасности гостиниц (после катастрофических пожаров 1970-80-х годов) и, несмотря на существовавший дефицит пеностекла, тогдашние гостиницы высокого класса большой этажности утепляли с использованием преимущественно этого материала. Примеры - гостиницы «Россия» и «Националь» в Москве, гостиница «Юбилейная» в Минске.

Пеностекло имеет минимальную влаго- и паропроводность

Пеностекло представляет собой материал из замкнутых стеклянных ячеек, имеющих сферическую и гексагональную форму. Среди всех представленных на рынке теплоизоляционных материалов пеностекло наиболее устойчиво к воздействию влаги и пара. Гигроскопичность пеностекла равна нулю. Его сорбционная влажность близка к нулю (менее 0,5%) даже в атмосфере со стопроцентной влажностью. Водопоглощение пеностекла при полном погружении в жидкость не превышает 5% от общего объема материала и обусловлено лишь накоплением влаги в поверхностном слое разрушенных при механической обработке ячеек. Причем, стоит отметить, что водопоглощение пеностекла независимо от периода полного увлажнения не возрастает с течением времени, что позволяет эксплуатировать данный материал как при максимальной влажности атмосферы и почвы, так и непосредственно в воде. Влагопроницаемость и паропроницаемость пеностекла равны нулю, и данный материал не пропускает жидкости и пары ни одним из способов переноса вещества (конвекция, капиллярные явления, диффузия и т. п.). Пеностекло, по химической структуре мало чем отличающееся от обычного оконного или посудного стекла, не разрушается под воздействием воды и пара.

Пеностекло - механически прочный материал

По прочности пеностекло значительно превосходит материалы, входящие в группу теплоизоляционных материалов особо низкой и низкой плотности, и не уступает по прочности большинству более плотных материалов из группы средней плотности. Например, газобетоны имеют значительно более высокую плотность и коэффициент теплопроводности и, соответственно, более низкие теплозащитные свойства.

Сопоставление предела прочности на сжатие пеностекла (0,7—1,2 МПа, что соответствует марочности керамического кирпича 70—120) и других материалов дает следующие значения: прочность жестких плит из минеральной и стеклянной ваты меньше в 2 раза; прочность самых прочных плит из экструдированного полистирола меньше в 2 раза; прочность плит из спекаемого пенополистирола меньше в 10 раз. Приведенные значения прочности различных типов материалов даны для сухих образцов. В то же время влажные минераловатные и стекловатные плиты, а также плиты из пенополистирола заметно снижают свою прочность в отличие от пеностекла, не изменяющего ее из-за полного отсутствия влияния влаги на данный параметр этого материала. Вода особенно сильно снижает прочность газосиликатных материалов. Их прочность в сухом состоянии не хуже, чем у пеностекла (и это при значительно большей плотности газосиликата), в то время как в увлажненном состоянии она вдвое меньше.

Пеностекло как самый прочный теплоизоляционный материал способно без всякого дополнительного крепления выдерживать давление, обусловленное собственным весом, в пределах двух этажей. Это позволяет производить теплоизоляционные работы простым и недорогим способом обычной облицовки. В дополнение к этому стоит отметить тот факт, что пеностекло отлично клеится, крепится и связывается любым штукатурным составом, клеем, мастикой и т. п. Обусловлено это тем, что прилипание происходит не за счет адгезии (которая, тем не менее, присутствует), а за счет чрезвычайно развитой поверхности пеностекла и механического сцепления поверхностей при помощи затвердевающего состава. Кроме того, пеностекло отлично обрабатывается столярными инструментами. Данное свойство применяется при теплоизоляции пеностеклом не только простых плоскостей, но и сложных фасонных изделий, а также криволинейных поверхностей. В таком случае блокам из пеностекла путем механической обработки придаются необходимые геометрические параметры.

Пеностекло - экологически чистый и безопасный материал

Высокая экологическая и санитарная безопасность пеностекла привела к тому, что данный материал без каких бы то ни было ограничений применяется для теплоизоляции промышленных пищевых холодильников и теплоизоляционной футеровки чанов и емкостей, применяемых при изготовлении пива, вин и молочных продуктов.

Пеностекло - долговечный материал

Герметическая замкнутость стеклянных ячеек материала обуславливает его непроницаемость для пара и влаги, постоянство теплопроводности и прочности, высокую сопротивляемость выдуванию ветром в течение многих десятков лет. По расчетам экспертов, срок службы пеностекла практически бесконечен, в то время как полная потеря теплоизоляционных свойств пенополистирола и пенополиуретана происходит через 10-12 лет, а стекловолоконных материалов через 7-10 лет. На территории бывшего СССР, существуют сооружения, кладка которых полностью выполнена из пеностекла. Десятилетия эксплуатации подобных зданий не выявили никаких дефектов, трещин и тому подобной порчи кладки. Все это по причине легкости стен, не испытывающих перегрузок под собственным весом, и высокой прочности материала, которая позволяет не только выдерживать собственный вес, но и удерживать значительный вес кровли. Гарантированный срок эксплуатации пеностекла - более 100 лет. Это подтверждается опытными вскрытиями объектов, теплоизолированных с использованием блоков из пеностекла в середине 1950-х годов. Как упомянуто выше, вскрытие объектов, теплоизолированных пеностеклом более полувека назад, не выявило никаких изменений в структуре данного материала. Ведь он представляет собой на все 100% не что иное, как обычное вспененное стекло. Именно это и делает его особо устойчивым к химически и биологически активным средам, а также к термическому воздействию. Более того, в природе существует натуральный материал, весьма сходный по своей структуре с пеностеклом. Это вулканическая пемза, довольно широко применяемая в строительстве на протяжении последних трех тысячелетий, особенно в северной части Средиземноморья (и сегодня блоки из пемзы добываются в карьерах на Липарских островах в Тирренском море). Даже сейчас существуют сооружения, построенные более 1000 лет назад с применением блоков из пемзы. Причем они пребывают в достаточно хорошем состоянии благодаря как качеству материала, так и легковесности и прочности конструкции (пемза, как и пеностекло, отличается высокой прочностью при низкой плотности материала). Это вовсе не означает, что пеностекло востребовано только в случае теплоизоляции долговечных сооружений. Дело в том, что материал со стабильными характеристиками гарантирует устойчивость свойств самого сооружения во времени. В то же время, если в строительстве используется материал со свойствами, изменяющимися от положительного максимума до нуля за короткий интервал времени - от нескольких лет до нескольких десятилетий, то и свойства всей конструкции будут, соответственно, изменяться пропорционально, и зачастую этот процесс является необратимым. То есть, другими словами, низкокачественная теплоизоляция с динамично ухудшающимися характеристиками может привести к порче основной несущей конструкции здания (деформации, растрескиванию, отсыреванию и т. п.). Применив впоследствии более дорогой теплоизоляционный материал, восстановить свойства всей конструкции, естественно, не удастся.

Пеностекло устойчиво к гниению и разрушению

Пеностекло абсолютно устойчиво ко всем химическим реагентам как неорганической, так и органической природы. Исключение составляет лишь плавиковая кислота — не слишком распространенное химическое соединение. Активная биологическая среда также не может оказать сколько-нибудь заметного влияния на пеностекло, так как в пеностекле полностью исключена почва для развития любых активных жизненных форм. Самой интересной особенностью пеностекла при взаимодействии с биологическими формами является способность быть «непроходимым» для всех грызунов и насекомых. Пеностекло, помимо всего прочего, очень хороший абразивный материал. В то же время природа еще не создала ни одной биологической формы, способной грызть и точить абразивы без быстрой потери естественных «грызущих приспособлений».

Применение

Пеностекло, как уникальный, состоящий на 100% из стеклянных ячеек материал, было создано в 1930-е годы в СССР - МХТИ им. Д. И. Менделеева (Москва) и в США - в начале 1940-х фирмой Corning Glass Work. Сперва 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. К началу 1950-х годов. пеностекло стало активно применяться и в нашей стране. Оказалось, что новый материал способен с успехом конкурировать в отрасли промышленной теплозащиты и строительной теплоизоляции. При теплоизоляции стен пеностеклом использовалось такое его полезное свойство, как возможность распиловки обычным инструментом. Пористая, шероховатая поверхность материала способствовала хорошему сцеплению со штукатуркой. А такие свойства пеностекла, как влагонепроницаемость, постоянство объема, гигиеничность, устойчивость к температурному и химическому воздействию обусловили широкое использование его в строительстве холодильных сооружений, теплозащите агрегатов в нефтехимической, химической, пищевой, фармакологической промышленности не только у нас в стране, но и за рубежом.

В Европейском Союзе пеностекло давно является признанным и одним из самых эффективных теплозащитных строительных материалов. Параметры строительного пеностекла оговорены в общеевропейском специальном нормативно-техническом документе EN 13167 Thermal insulation for buildings - Factory made cellular glass (CG) products. В ЕС существует всего десять подобных документов, касающихся свойств и применения в строительстве различных типов эффективных теплоизоляционных материалов (на самом деле их количество может быть значительно больше). Причина этого в том, что по всем остальным теплоизоляционным материалам, не имеющим общеевропейских нормативно-технических документов, существуют те или иные ограничения в различных странах Евросоюза. Как видите, пеностекло в ЕС (ни в одной из входящих в союз стран) не имеет каких бы то ни было ограничений и является общепризнанным строительным теплоизоляционным материалом.

Фактически общей практикой в Европе на зданиях и сооружениях с большой площадью кровли и значительной нагрузкой на несущие конструкции стал демонтаж теплоизоляционного слоя, выполненного из минераловатных или полимерных теплозащитных материалов, и создание вместо него покрытия из пеностекольных блоков. Типичным примером служит здание олимпийского бассейна в Люксембурге, построенное в 1982 г. с применением полимерных и минераловатных материалов для утепления кровли. Регулярно проводимый мониторинг работы теплоизоляционного слоя этого объекта показал полную утрату теплозащитных свойств слоев утеплителя и значительное увеличение нагрузки на несущие конструкции здания за счет накопления в нем воды уже через 18 лет существования сооружения. Поэтому было принято решение о демонтаже полимерных и минераловатных материалов с кровли бассейна и замене их блоками из пеностекла. Эти работы проведены в 2002 г.

В области теплоизоляции кровли особенно актуальным стало применение пеностекла на кровлях автомобильных конвейеров, где площадь составляет сотни тысяч квадратных метров и особенно важны вопросы огнестойкости, не увеличения веса теплоизоляционного слоя и нагрузки на несущие конструкции за время эксплуатации кровли, устойчивости утеплителя к воздействию влаги.

Большинство кровель европейских автомобильных конвейеров утеплены с использованием именно пеностекла в качестве теплоизоляционного материала. После пожара в 1993 г. кровли конвейера «КАМАЗ» (горел пенополистирол) в качестве нового утеплителя использовано пеностекло. Во время ремонта «АвтоВАЗ» в начале 2000-х проведена замена старого утеплителя на пеностекло. В настоящий момент согласовано утепление кровли конвейера «МАЗ» с заменой старого утеплителя на пеностекло. Для утепления большинства реновируемых и вновь возводимых зданий в центре Киева используется пеностекло. За последние несколько лет более пяти десятков крупных и социально значимых зданий там утеплены с применением в основном пеностекла. В России еще со времен СССР пеностекло собственного производства активно применялось для теплоизоляции зданий и в частности кровель (Дворец Съездов, телецентр Останкино, гостиница «Россия» и т. д.). И в наши дни при оценке баланса цена-качество по теплоизоляции наиболее ответственных объектов применяется пеностекло. Например, пеностекло было выбрано в качестве утеплителя при реконструкции Кремля в Москве, стадиона Лужники, Гостиного Двора. Наиболее значимым проектом последнего времени стала замена газобетона на пеностекольные блоки на одном из самых больших классических куполов мира - куполе Новосибирского оперного театра. Старый утеплитель утратил свои теплозащитные свойства и за счет накопления влаги увеличивал нагрузку на несущие конструкции. Существуют области применения пеностекла, где использование других теплоизоляционных материалов нецелесообразно или вообще невозможно. Например, в теплоизоляции бассейнов, саун, бань, холодильных камер и низкотемпературных емкостей применение теплоизоляционных материалов на основе органического связующего (минераловатные плиты, пенополистирол, пенополиуретан) абсолютно не оправдано. Непременное попадание влаги (негерметичность, конденсат) в эти материалы вызывает процесс гниения и приводит их в полную негодность за очень короткий срок, пеностекло абсолютно паронепроницаемый материал, всегда остается сухим, а поэтому не гниет и является единственной альтернативой в таких условиях. Кроме того, из-за широкого температурного режима применения (от —200°С до +500°С), пеностекло может применяться для изоляции каминов, трубопроводов и тепловых агрегатов, а благодаря своей стойкости к кислотно-щелочному и воздействию активных углеводородных жидкостей и газов пеностекло может применяться в химической, нефте- и газоперерабатывающей, пищевой и фармакологической промышленностях. Пеностекло практически безальтернативно в атомной промышленности, т. к. имеет самый высокий класс пожаробезопасности и огнестойкости среди всех классических строительных теплоизоляционных материалов.

..

Некоторые тексты близкой тематики