Теплоизоляция. Теплоизоляционные работы

Теплоизоляционные материалы

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Утеплители на неорганической основе, а к ним, безусловно, относятся и рассмотренные выше волокнистые теплоизоляционные материалы из минерального и стекловолокна, являются доминирующими в решении вопросов теплозащиты зданий и оборудования. Это объясняется их экологической чистотой, пожаробезопасностью и долговечностью.

Наибольшее распространение в строительстве получили теплоизоляционные бетоны — как газонаполненные (пенобетон, ячеистый бетон, газобетон), так и на основе легких заполнителей (керамзи-тобетон, перлитобетон, полистиролбетон и т. п.).

Наиболее активно в настоящее время развиваются газонаполненные бетоны. Производство ячеистых бетонов организовано практически во всех регионах России. Этому способствуют простота технологии, доступность сырьевых материалов, относительно невысокая стоимость и хорошие теплоизоляционные свойства. В России действуют более 40 заводов, цехов и установок, более 20 строятся или расширяются.

В последние годы нашло применение строительство малоэтажного жилья из монолитного пенобетона или из крупных элементов, изготавливаемых на месте строительства. В связи с ростом в последние годы стоимости энергии увеличивается удельный вес безавтоклавных ячеистых бетонов — пенобетонов [].

Примером использования теплоизоляционного пенобетона в мировой практике является опыт немецкой фирмы «Неопор». Эта фирма с 1975 года внедрила свою технологию пенобетона в 40 странах мира. Эта и подобная технологии получили распространение в таких странах мира, как Германия, Швеция, США, Южная Корея и др.

Неопор-бетон — легкий ячеистый бетон, полученный в результате твердения раствора, состоящего из цемента, песка, воды и пены, образованной с использованием протеинового пеноконцентрата. Заданная плотность бетона достигается изменением соотношения компонентов.

Построены тысячи домов и сооружений, в которых неопор-бетон использовали для утепления крыш (средняя плотность бетона 80—400 кг/м3), для заполнения пустотных пространств (выработанные шахты, канализационные системы и др., плотность 600—1000 кг/м3), для изготовления стеновых блоков, плит и панелей (плотность 700—1400 кг/м3).

Есть опыт применения неопор-бетона на ДСК и заводах ЖБИ России.

Акционерное общество «Новостром», входящее в состав ЗАО «Корпорация стройматериалов», с 1992 года разрабатывает отечественный вариант технологии теплоизоляционного пенобетона, который не уступает по своим характеристикам неопор-бетону, а по доступности пенообразователя и стоимости оборудования значительно превосходит немецкий вариант. Это достигнуто за счет использования ноу-хау и патентов отечественных отраслевых институтов и организаций: АО «Новостром», НИИСМ (г. Киев), МГСУ, ВНИИСтромидр.

ВНИИЖелезобетоном построена и введена в эксплуатацию первая очередь завода полистиролбетонных конструкций «Юникон-ЗСК» мощностью 350 тыс. м2 ограждающих конструкций. За последние годы с использованием этих конструкций построены различные типы зданий в Москве и области — от коттеджей и магазинов до многоэтажных жилых домов. Основой этой системы являются блоки полистиролбетона плотностью 150—550 кг/м3 при прочности 0,5—2,5 МПа. Разработчики полагают, что широкому внедрению пенополистирольных конструкций препятствует систематическое подорожание стирольного сырья. Для снижения стоимости конструкций они предлагают рецептуры с добавками неорганических наполнителей: шлака, перлита, керамзита и др.

При достаточно интенсивном развитии строительства из пенобетона, пенополистиролбетона в стране не выпускаются теплые кладочные растворы и сухие смеси. Вместе с тем за рубежом (например, фирма «Otavi», Германия) для улучшения теплотехнических характеристик зданий, строящихся из таких материалов, выпускают и используют кладочные растворы на вспученном перлите. Плотность такого раствора в шве составляет 500—600 кг/м3. Это позволяет ликвидировать мостики холода в кладке. Производство такого материала несложно организовать на заводах, производящих вспученный перлит, либо на заводах сухих смесей.

Кладочные растворы на вспученном перлите начиная с 2002 года начало выпускать ОАО «Головной завод». В зависимости от теплопроводности используемого материала стен выпускается раствор с тем же коэффициентом теплопроводности и доставляется в жидком виде на строительную площадку. С заданными теплофизическими свойствами может быть изготовлена и сухая смесь, затворение которой может быть произведено непосредственно на строительной площадке. Такие растворы могут быть использованы как при изготовлении сэндвич-панелей стеновых конструкций, так и при изоляции методом заливки полостей стен кирпичной кладки и при монолитном домостроении. Перлитовые растворы хорошо зарекомендовали себя при изоляции пространства между потолком верхнего этажа и кровлей при утеплении домов старых серий.

В Теплопроекте проведены исследования и получены положительные результаты по композиционному материалу — пенополистиролбетону, получившему условное название дипп-бетон. Он представляет собой композицию, состоящую из пенобетона, образующего непрерывный каркас, и гранул пенополистирола, заполняющих заданный объем в каркасе. Плотность дипп-бетона может изменяться от 300 до 900 кг/и3. Прочность при сжатии при этом изменяется соответственно от 10 до 50 кг/см2, коэффициент теплопроводности — от 0,065 до 0,15 Вт/(м • К). В зависимости от содержания гранул пенополистирола дипп-бетон может быть отнесен к негорючим или слабогорючим материалам. Изготовление этого материала не требует большого парка форм, поскольку распалубку можно производить через 20—30 минут после формования.

Рассматривая вопрос производства и применения теплоизоляционных материалов в строительстве, нельзя не остановиться на проблеме легких бетонов.

Сегодня производство однослойных стеновых ограждений базируется большей частью на применении такого легкого заполнителя, как керамзит. Панели получаются тяжелыми, с низкими показателями по теплозащите. Это в большой степени связано с тем, что в качестве мелкого заполнителя используется тяжелый керамзитовый песок либо просто кварцевый песок.

Между тем в стране имеется опыт использования в таких бетонах легких перлитовых песков, что позволяет снизить их плотность до 600—800 кг/м3. Такой опыт имеется в ЦНИЭПЖилища. С керам-зитоперлитобетонами и перлитобетонами долгие годы работали Воронежский ДСК (п. Придонской), Улан-Удэнский ДСК-1, заюд ЖБИ (г. Нальчик). Город Шелехово Иркутской области более четверти века строит дома из перлитобетона.

Улучшить теплотехнические характеристики строящихся и эксплуатируемых зданий можно, применив теплые штукатурки.

В нашей стране незаслуженно мало внимания уделяется этому эффективному материалу. Штукатурка может быть нанесена при выполнении работ как на наружную, так и на внутреннюю поверхность зданий. В состав входят теплоизоляционный наполнитель, связующее и добавки. Помимо перлита в качестве наполнителя могут быть использованы гранулы пенополистирола, пеностекла и т. д., однако, на наш взгляд, приоритет должен быть отдан неорганическим материалам. Связующее — цемент, гипс. При толщине слоя 4—6 см сопротивление теплопередаче кирпичных стен может быть увеличено в 1,5—2 раза. Хорошо сочетаются перлитовые штукатурки с ячеистым бетоном, пенобетоном и другими материалами, особенно в тех случаях, где нужно обеспечить необходимую газопроницаемость. Вспученный перлит для теплых штукатурных смесей поставляют ЗАО «Центр Перлит» и его учредители: Апрелевский опытный завод теплоизде-лий АО «Теплопроект», Хотьковский АО «Теплоизолит» и др. Производство таких смесей может быть организовано на любом заводе сухих смесей. Сегодня такие смеси для внутренних работ выпускает «ТИГИ-Кнауф» в городах Красногорск, Санкт-Петербург, Краснодар, используя для этих целей более 60 тыс. м3 вспученного перлита в год. Фирма «Кнауф» продолжает расширять выпуск этого материала в других регионах России.

Около 50 лет назад был получен в промышленных условиях первый кубический метр вспученного перлита. С тех пор мировой объем выпуска этого материала достиг 20 млн м3 в год. За год в мире перерабатывается около 2 млн т перлитовых пород. В среднем в 1990-х годах, ежегодный прирост объемов производства этого материала составил около 10 % [57].

Наиболее крупным производителем вспученного перлита и продукции из него являются США, где производится около 7 млн м3 в год этого продукта. Анализ структуры потребления вспученного перлита в США показывает, что основная его часть (70 %) используется в строительстве.

На начало 1990-х годов в Советском Союзе производилось не менее 2 млн м3 в год этого материала на более чем 60 заводах. На большинстве заводов действовали отечественные линии, разработанные Теплопроектом.

В настоящее время работают 14 предприятий, которые производят в общей сложности около 600 тыс. м3 вспученного перлита в год.

В России разработано и внедрено в производство большое количество перлитовых теплоизоляционных материалов и изделий. Среди них такие выпускаемые сегодня промышленностью материалы и изделия, как перлитоцементные плиты и скорлупы (Хотьковский АО «Теплоизолит», Дмитровский ЗТПИ), перлитобитумные плиты  (ЖЗБИ-2, г. Железногорск), перлитофосфогелевые и перлитопласт-бетонные плиты (АО «Стройперлит», г. Мытищи) и др.

На наш взгляд, вспученный перлит далеко не исчерпал себя и в строительстве. В нашей стране незаслуженно мало применяется вспученный перлит в штукатурках и кладочных растворах. Не используется вспученный перлит в качестве засыпной изоляции стен, полов, кровли. Между тем известно, что в мире этот неорганический био- и влагостойкий материал широко используется для этих целей.

К началу 1990-х годов Теплопроектом были разработаны и прошли все необходимые испытания такие теплоизоляционные материалы на основе перлита, как лигноперлит, эпсоперлит, термоперлит и перлитодиатомит.

В настоящее время введена в эксплуатацию линия по производству термоперлита на Апрелевском опытном заводе Теплопроекта.

Отличие термоперлита от других известных изделий из перлита состоит в низкой влажности формовочной массы (25—35 %). Это позволяет организовать их изготовление по прокатно-конвейерной технологии и сделать его практически безотходным. Кроме того, пониженная влажность формовочной массы этих изделий позволяет на 25—30 % снизить энергозатраты на их тепловую обработку. Все эти материалы экологически и пожаробезопасны.

Термоперлит, не имеющий в своем составе органических соединений, может быть применен как для изоляции горячих поверхностей (до 600 °С), так и в качестве огнезащитной и огнестойкой строительной изоляции. В качестве связующего используется гидроксид натрия и его соли.

Малая начальная влажность позволяет вести процесс спекания в одну стадию по конвейерной технологии в течение 1,5—2 часов при температуре 580 "С.

Лигноперлитовые плиты предназначены для утепления зданий, сооружений и оборудования с температурой изолируемых поверхностей до 200 °С. В качестве связующего применяются лигносульфонаты с небольшим количеством добавок фосфорной кислоты и кремнийорганической жидкости ГКЖ-10, 11. Лигносульфонаты, известные в технике как концентраты сульфидно-дрожжевой бражки (СДБ), являются доступным источником сырья. Их содержание в материале может составлять от 7 до 20 % по массе. В зависимости от содержания связующего лигноперлит относят к несгораемым и трудносгораемым материалам. К сожалению, производство этого материала так и не вышло за рамки опытного.

Вспученный перлит, нашедший широкое применение как в нашей стране, так и за рубежом, продолжает оставаться перспективным материалом. Отечественный уровень техники, технологии, теоретические знания о процессе позволяют утверждать, что в процессе выхода страны из экономического кризиса вспученный перлит, этот уникальный по своим свойствам и сферам применения материал, будет востребован во все увеличивающихся объемах и широте свойств.

Ряд заводов страны продолжает выпускать вспученный вермикулит и изделия на его основе. Часто, когда вспученный вермикулит используют в тех же условиях и в тех же композициях, что и вспученный перлит, первый не выдерживает конкуренции в силу дороговизны сырья. Вместе с тем в ряде направлений использования вермикулиту нет равных. Мировой опыт, отечественная практика показывают, что наиболее эффективно применение вермикулита в огнезащите и производстве огнеупоров. Уникальные ионообменные характеристики при высокой развитой поверхности более рационально использовать в гидропонике, химической промышленности и атомной энергетике [30].

Изменение норм теплопотерь через ограждающие конструкции зданий возродило интерес исследователей и производственников к «теплому» кирпичу. В связи с этим в стране наблюдается определенный рост производства диатомового кирпича. Пользуется спросом пенодиатомовый кирпич Инзенского завода.

Теплопроект разработал и в 1999 году ввел в эксплуатацию на Апрелевском опытном заводе линию по производству перлитодиа-томитового кирпича, получившего торговое название термосили-кор. Введение в композицию вспученного перлита позволило в несколько раз сократить время тепловой обработки, а следовательно, и затраты тепла на его производство. Оборудование позволяет на небольших производственных площадях выпускать значительные объемы продукции различных размеров — от стандартных кирпичей до плит. Кирпич может быть использован при строительстве печей, других тепловых агрегатов, в коттеджном малоэтажном строительстве как несущий конструкционный материал, а в многоэтажном строительстве — как утеплитель.