Применение пеностекла

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

ГОУ ВПО “Владимирский государственный университет”

Кафедра: СП

Реферат

по дисциплине «Технология теплоизоляционных материалов»

Пеностекло

Выполнил:

ст. гр. ЗСб-107

Вивденкова Т.Е.

Проверил:

Закревская Л.В.

Владимир

2013



Содержание

пеностекло теплоизолирующий перекрытие

Введение

1. Назначение, область применения

2. Технология изготовления

3. Технология применения

4. Достоинства и недостатки

Список использованных источников



Введение

Пеностекло - уникальный, состоящий на 100% из стеклянных ячеек материал. Пеностекло было создано в СССР в 30-е годы прошлого столетия советским академиком А.И. Китайгородским (МХТИ им. Д.И. Менделеева, Москва) и в США -- в начале 1940-х фирмой Corning Glass Work.

Вначале предполагалось применять пеностекло в качестве плавающего материала. Но вскоре выяснилось, что оно обладает еще и 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.

Пеностекло представляет собой легкий пористый материал. Строение пеностекла напоминает твердую мыльную пену. Размер ячеек пены может быть от долей миллиметра до сантиметра. Цвет материала от светло-кремового до черного (обычно зеленовато-серый). Но в зависимости от состава стекла и примесей может приобретать практически любые цвета.

Пеностекло - это стеклянная пена. Именно поэтому, его химическая стойкость будет соответствовать стойкости стекла, т.е. оно будет инертно во всех средах за исключением растворов сильных щелочей и плавиковой кислоты. Химическая стойкость материала наряду с его жесткостью, негорючестью, легкостью делает его незаменимым для использования в качестве теплоизоляции в агрессивных средах.

Пористость различных видов пеностекла колеблется от 80 до 95%.

Выделяют следующие виды пеностекла:

гранулированное пеностекло:

- гравий;

- щебень;

- песок;

блочное пеностекло:

- блоки;

- плиты;

- фасонные изделия из пеностекла (скорлупы).



1. Назначение, область применения

Свойства и области применения пеностекла

Характеристика	Возможности использования
Низкая теплопроводность	теплоизоляция в промышленном и гражданском строительстве, снижает расход стройматериалов, уменьшает толщину стен, повышает надежность и долговечность дорожного покрытия; использование для термоизоляции трубопроводов и газопроводов.
Низкая плотность материала при высокой прочности	снижает нагрузку на фундамент и позволяет строить даже на слабых грунтах; надстройка верхних этажей зданий; незаменимо для теплоизоляции перекрытий, кровель полов; гранулят незаменимый наполнитель для прочных легковесных панелей; позволяет изготавливать понтонные и иные плавучие конструкции.
Не горючесть	возможность теплоизоляции в высотном строительстве; создание огнепреградительных конструкций; использование для изоляции трубопроводов и иного оборудования, работающего при температурах до 600 °С.
Отличные монтажно-конструкционные свойства	в отличие от традиционных теплоизоляционных материалов (газобетон, пенопласты), хорошо сочетается с алюмосиликатными вяжущими (цементные, известково-цементные растворы); легко обрабатывается режущими инструментами; сверлится, прибивается гвоздями, клеится.
Химически инертен, высокая коррозионная устойчивость	изготовление многоразовой изоляции; время эксплуатации практически не ограничено; безусадочность (долговременная стабильность размеров); применим для строительства резервуаров и трубопроводов для кислот и нефтепродуктов; эффективен для защиты зернохранилищ, хозяйственных и жилых помещений, т.к. не разрушается грызунами и насекомыми.
Экологически безопасен	применим для любых видов строительства, в том числе в пищевой и фармацевтической промышленности.



2. Технология изготовления

Уникальные свойства пеностекла в значительной степени обусловлены как химическим составом конечного продукта (на 100% совпадающем с составом обычного посудного, бутылочного или оконного стекла), так и термическим процессом вспенивания и отжига. Алгоритм технологического процесса, вкратце выглядит следующим образом:

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.

Стеклянный гранулят и стеклянный бой размалывают, используя шаровые мельницы в смеси с газообразователем в тонкий порошок загружают в формы из жароупорной стали с каолиновой обмазкой. Формы на вагонетках и по роликовому конвейеру подают в туннельную печь. Под действием высокой температуры происходит размягчение частиц стеклянного порошка и его спекание.

Газы, выделяющиеся при сгорании и разложении газообразователя, вспучивают вязкую стекломассу. При охлаждении образуется материал с ячеистой структурой. Медленное охлаждение (отжиг) способствует равномерному остыванию изделий по объему, поэтому в них не возникают внутренние напряжения и не образуется трещин.

Охлажденные изделия распиливают, оправляют на опиловочном оборудовании и упаковывают.

Фотографии среза образцов пеностекла

В результате данных этапов производства и получаются блоки из пеностекла. Химический состав пеностекла на 100% совпадает с химическим составом классического стекла и включает в себя оксиды кремния, кальция, натрия, магния, алюминия. Газовая среда полностью замкнутых стеклянных ячеек не взаимодействует с атмосферой и представляет собой, в основном, оксиды и соединения углерода. Давление газовой среды в ячейках на порядок ниже атмосферного давления, т.к. процесс вспенивания происходит за счет выделения газов коксом, антрацитом и сажей при температуре порядка 1000°С. Благодаря газообразованию и вспениванию стекла объем стекла увеличивается в 15 раз.

3. Технология применения

Утепление наружных стен зданий

Одной из основных областей применения плитного пеностекла является теплоизоляция наружных стен зданий. Причем возможно применение пеностекла как наружного материала с последующим оштукатуриванием фасада, так и использование пеностекла в качестве элемента многослойной конструкции стены.

Благодаря развитой поверхности любые штукатурки отлично крепятся к пеностеклу. При желании сразу на поверхность пеностекла можно приклеивать фасадную плитку. Жесткость пеностекла позволяет производить оштукатуривание сразу на материал без использования дополнительных растворов и сеток. Под воздействием солнечных лучей и влаги пеностекло не изменит своих размеров, поэтому штукатурка не начнет отслаиваться и осыпаться. Теплоизоляционное плитное пеностекло обладает достаточной прочностью для его укладки в многослойные конструкции без дополнительного крепежа по высоте.

Утепление и звукоизоляция покрытий и перекрытий

Низкий объемный вес, хорошие теплотехнические характеристики в сочетании с жесткостью пеностекла позволяют его использовать для теплоизоляции покрытий и перекрытий. Поверх уложенного плитного пеностекла можно сразу застилать кровельные, напольные покрытия, не опасаясь уплотнения теплоизоляции и ухудшения теплотехнических характеристик. К тому же, не требуется огнезащита и можно ограничить защиту от влаги при возможности исключения накопления воды под теплоизоляцией.

Теплоизоляция печей

Пеностекло - негорючий теплоизоляционный материал, что позволяет его применять для защиты горючих конструкций от нагрева и воспламенения.

Утепление фундаментов

Пеностекло не только хороший теплоизолятор, но и достаточно жесткий материал с низким водопоглощением, что позволяет утеплять им фундаменты и после гидроизоляции засыпать утеплитель грунтом, отделывать цоколь не опасаясь разрушения пеностекла.

Теплоизоляция трубопроводов

В отличие от большинства теплоизоляционных материалов пеностекло может применяться для изоляции трубопроводов работающих при повышенных температурах. Пеностекло может применяться при температурах от -260 до +600 °C. Использование пеностекла нарезанного сегментами позволяет изолировать трубопроводы любых диаметров.

Термоизоляционный слой в дорожной одежде

Термоизолирующие прослойки из пеностекольного гравия в конструкциях дорожной одежды могут применяться как альтернатива устройству традиционных морозозащитных слоев для снижения деформации пучения при промерзании конструкции, как альтернатива устройству повышенных насыпей или устройству термоизоляции из торфа в зоне вечной мерзлоты, исключающая просадки полотна при оттаивании его основания.

Бесспорный эффект использования в качестве теплоизолирующего слоя гранулированного пеностекла заключается в снижении как стоимости и сроков строительства дорог, так и последующей их эксплуатации. Это достигается за счет следующих факторов:

Уменьшение объема материалов, используемой дорожной одежды;

Повышение долговечности конструкции, достигаемой исключением периодически возникающих деформаций морозного пучения;

Понижение рабочих отметок насыпей на участках, где при традиционных конструкциях действуют ограничения СНиП по минимальному возвышению насыпи над уровнем подземных или поверхностных вод, а также над уровнем земли;

Снижение требуемой толщины дренирующего слоя за счёт исключения поступления воды снизу или оттаивания земляного полотна;

Понижение расчётной влажности грунта земляного полотна и повышение расчётных значений прочностных характеристик грунта за счёт снижения влагонакопления при процессе морозного пучения;

Исключение необходимости замены грунта в основании дорожной одежды в выемках и уменьшение объёмов привозимого грунта при сооружении земляного полотна;

Сокращение затрат на уплотнение грунта.

Утепление грунтов и фундаментов

Для исключения промерзания грунтов вблизи фундамента устраивают теплоизоляционный слой заданной толщины из пеностекольного гравия по всему периметру здания.

1 - фундамент

2 - гидроизоляция

3 - геотекстиль

4 - защитный слой

5 - пеностекольный гравий

6 - песчаная засыпка

7 - щебень гранитный

8 - грунт

Утепление фундаментной плиты

Для исключения различных случайностей, которые могут негативно сказаться на строении, имеется наиболее надежный тип фундамента: плитный монолитный, представляющий собой толстую железобетонную плиту, армированную в два слоя. Утепление такого фундамента гранулированным пеностеклом позволяет не только сократить потерю тепла через пол первого этажа, но и избежать неравномерного проседания фундамента. Высокая прочность гранулированного пеностекла позволяет осуществлять заливку фундаментной плиты по слою утрамбованного гравия.

1 - грунт

2 - геотекстиль

3 - пеностекольный гравий

4 - гидроизоляция

5 - геотекстиль

6 - фундаментная плита

Утепление стен подвала

Теплоизоляция отапливаемых подвалов позволяет значительно снизить неоправданные потери тепла, а утепление неотапливаемых подвалов дает возможность круглый год поддерживать постоянную температуру 5-10°C, а также исключить образование конденсата на внутренних поверхностях заглубленного помещения в летнее время.

Пеностекольный гравий засыпают между наружной поверхностью стены и опалубкой, расположенной на расчетном расстоянии от стены...



1 - стена подвала

2 - гидроизоляция

3 - геотекстиль

4 - пеностекольный гравий

5 - защитный слой

6 - грунт

4. Достоинства и недостатки

Основные преимущества пеностекла:

Долговечность эксплуатации

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

Экспериментальные исследования объектов, утепленных пеностеклом, более 50 лет назад показали отсутствие существенных изменений в структуре пеностекла. Фактор сохранения теплозащитных свойств на протяжении всего существования здания особенно важен ввиду недоступности теплоизоляционного материала после завершения работ. Пеностекло не подвержено старению по ряду причин, т.к. его уникальные свойства противостоят активным факторам, проявляющим себя с течением времени:

окисление. Активный кислород, содержащийся в атмосфере, не оказывает ни малейшего воздействия на пеностекло по причине того, что этот материал состоит исключительно 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. При замерзании вода расширяется и может разрушать, затекая в трещины, даже такие прочные минералы, как базальт и гранит. Поверхность пеностекла состоит из полусфер, сам материал представляет собой замкнутые ячейки, вовсе исключающие попадание воды внутрь, поэтому расширение воды при замерзании не разрушает пеностекло;

деформация. Пеностекло совершенно не деформируемый и очень прочный для своей плотности материал, что полностью исключает возможность его усадки, провисания, съеживания и т.п. последствий длительного воздействия силы тяжести и механического воздействия;

активность биологических форм. Пеностекло не является питательной средой для грибка, плесени и микроорганизмов, не повреждается корнями деревьев, поэтому активность биологических форм не наносит вреда структуре материала в течение времени.

Прочность

Пеностекло самый прочный из всех эффективных теплоизоляционных материалов. Прочность пеностекла на сжатие в несколько раз выше, чем у волокнистых материалов и пенопласта. Пеностекло уникально тем, что является абсолютно не сжимаемым материалом. Более того, менее прочный, чем пеностекло, теплоизоляционный материал требует анкерного и штыревого крепления к несущей конструкции сооружения и, чем он менее прочен, тем больше элементов крепления необходимо использовать для фиксации теплоизоляционного слоя и тем самым увеличивая количество инородных высокотеплопроводных включений, создающих дополнительные «мостики холода». Более прочный теплоизоляционный материал может нести часть нагрузки за счет собственных физических свойств, позволяя в некоторых случаях и вовсе не применять дополнительных металлических креплений, уменьшающих сопротивление теплопередаче теплоизоляционного слоя.

Стабильность размеров блоков

Благодаря тому, что пеностекло состоит исключительно из стеклянных ячеек, этот материал не дает усадки и не изменяет геометрические размеры с течением времени под действием веса строительных конструкций эксплуатационных нагрузок. Все это имеет очень существенное значение как для всей строительной конструкции в целом, так и для сохранения эксплуатационных свойств теплоизоляционного слоя.

Наличие данного фактора весьма важно, т.к. материалы, размеры которых не стабильны 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 изготовлено из стекла и 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 герметично замкнутых гексагональных и сферических ячеек. Такая структура материала исключает взаимодействие газовой среды ячеек с атмосферой и обуславливает неизменность во времени характеристик материала. То есть, 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.

Устойчивость к химическому и биологическому воздействию

Стекло, из которого на 100% состоит пеностекло, не разрушается химическими реагентами (за исключением плавиковой кислоты), не является питательной средой для грибка, плесени и микроорганизмов, не повреждается корнями растений, абсолютно «непроходимо» для насекомых и грызунов и представляет собой идеальный барьер для подобных вредителей.

Стойкость пеностекла к гниению и отсутствие питательной среды для распространения плесени и грибков особенно важно 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, помимо 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, т.к. при использовании пеностекла, помимо теплозащитного слоя, удается создать надежный барьер на пути вредителей.

Негорючесть и огнестойкость

Пеностекло полностью негорючий материал, не содержащий окисляющихся или органических 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 газов или паров. Этот фактор важен для противопожарных свойств конструкции.

Основные критерии пожарной безопасности - негорючесть материала и отсутствие поглощающей способности. Пеностекло не является горючим и абсорбирующим материалом и, следовательно, способно обеспечить наилучшую противопожарную защиту изолируемых объектов.

Влагонепроницаемость, водостойкость и негигроскопичность

Вода не оказывает на пеностекло никакого воздействия по двум причинам: пеностекло состоит из герметично замкнутых ячеек, материал стенок которых - обычное силикатное стекло. Оно не впитывает влагу и не пропускает ее, при использовании в ограждающей конструкции создает дополнительный гидробарьер. При повреждении гидроизоляции не допускает распространения воды, как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении.

Водостойкость пеностекла позволяет ему в течение длительного времени предотвращать образование льда, обеспечивать полную защиту от коррозии и отличную терморегуляцию. Пеностекло устойчиво к воздействию как пресной, так и соленой воды.

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.).

Простота обработки

Пеностекло легко обрабатывается столярным инструментом под любые необходимые размеры и форму. Связывается и склеивается любым типом строительной смеси, битума или клея. Все это позволяет осуществлять монтаж пеностекла с использованием различных вариантов крепления. Обусловлено это тем, что прилипание происходит не столько за счет адгезии (которая, тем не менее, присутствует), а за счет чрезвычайно развитой поверхности пеностекла и механического сцепления поверхностей при помощи затвердевающего состава.

Недостатки пеностекла:

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.



Список использованных источников

1. Интернет ресурс http://www.cleandex.ru. Информационно-аналитическое агентство Cleandex.

2. Интернет ресурс http://www.penokam.ru.

3. Интернет ресурс http://www.gomelglass.com.

4. Интернет ресурс http://www.penosteklo1.ru.

Размещено на Allbest.ru

...