Использование теплоизоляционных материалов на основе низинных торфов Томской области в ограждающих конструкциях Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Стоимость материальных ресурсов, необходимых на производство 1 м3 зернистого теплоизоляционного материала с плотностью 100 кг/м3, составила 446 р.

Библиографический список

1. Корнеев, В.И. Производство и применение растворимого стекла: жидкое стекло / В.И. Корнеев, В.В. Данилов. - Л. : Стройиздат, Ленинградское отделение, 1991. - 176 с.

2. Онацкий, С.П. Производство керамзита / С.П. Онацкий. - М., 1987. - 290 с.

3. Кудяков, А.И. Зернистый пористый материал из микрокремнезема / А.И. Кудяков,

Н.А. Свергунова // Строительные материалы. - 2006. - № 6. - С. 86.

A.I. KUDYAKOV, N.A. SVERGUNOVA

The research of production processes of granular heat-insulating material on the basis of high-modules liquid glass compositions from micro-silica.

The results of the researches of granular heat-insulating material produced by foaming of granules from liquid glass compositions based on micro-silica and an alkaline water solution are presented. The material with average density of 70-120 kg/m3 and heat conductivity of 0,06-

0,07 Watt/m°C was received.

УДК 674.817-41

М.А. КАЛАШНИКОВА, аспирант,

ТГАСУ, Томск

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ НИЗИННЫХ ТОРФОВ ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ В ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЯХ

В статье представлены сведения по получению теплоизоляционных торфодревесных материалов, возможности регулирования их свойств и области применения.

Одной из важных задач в современном строительстве является решение проблем энергосбережения в строящихся и реконструируемых зданиях различного назначения, в том числе снижение теплопотерь в ограждающих стеновых конструкциях. Поэтому разработка составов и технологий производства современных конкурентоспособных теплоизоляционных материалов является актуальной проблемой.

Основным видом применяемых в строительстве зданий теплоизоляционных материалов являются минераловатные изделия (более 65 %), что объясняется высокими физико-механическими характеристиками этих материалов. На стекловолокнистые материалы приходится около 8 % общего потребления, 20 % - на поропласты, доля теплоизоляционных ячеистых бетонов в общем объеме производимых утеплителей не превышает 3 %, на остальные виды утеплителей приходится 4 %.

Многие крупные регионы не имеют своего производства теплоизоляционных материалов или производят утеплители в явно недостаточном количе-

© М.А. Калашникова, 2008

стве. Такая ситуация связана с отсутствием необходимой сырьевой базы. Поэтому не случайно одним из важных направлений развития Сибирского федерального округа, способствующим подъему строительного комплекса, является разработка теплоизоляционных материалов с максимальным использованием местного сырья.

Для Томской области и всего Западно-Сибирского региона решение поставленных проблем может быть связано с рациональным использованием торфа - наиболее распространенного на территории региона органо-минерального сырья. Западно-Сибирская равнина представляет собой крупнейший торфяной регион мира, исчисляемый площадью торфяных месторождений более 30 млн га с запасами торфа почти 108 млрд тонн.

Такие особенности свойств торфа, как низкая плотность, низкая теплопроводность, высокая пористость, природные антисептические свойства и т. д. делают перспективным использование данного природного сырья для производства строительных материалов и изделий различного функционального назначения.

Использование торфа в строительстве известно с середины прошлого века [1]. В композиционных строительных материалах торф может выступать как в качестве основного, так и в качестве вспомогательного компонента.

Основные направления использования торфа в производстве строительных материалов связаны с применением его в качестве легкого заполнителя для бетонов в теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных блоках («геокар»), смешанных вяжущих и модифицирующих добавках. Из торфа в сочетании с пластмассами получают облицовочные плитки, шифер, резину, гидроизоляционные покрытия и т. д. [1].

В Томском государственном архитектурно-строительном университете на протяжении ряда лет проводятся исследования, связанные с разработкой теплоизоляционных композиционных материалов на основе низинного торфа, где в качестве вяжущего применяется активированный низинный торф, в качестве заполнителя - отходы лесопереработки, рационального зернового состава и модифицирующих добавок. Разработанные составы защищены патентами Российской Федерации на изобретения [2].

Торф низинного типа отличается значительным содержанием в своем составе минеральной части (до 55 %), разнообразием функциональных групп, большей однородностью и стабильностью структуры. Проводимые нами исследования показали возможность инициирования вяжущей способности низинного торфа путем тонкого измельчения его в водной среде [3, 5]. Полученная таким образом торфяная суспензия в предложенной модели теплоизоляционного материала обладает клеящими свойствами, а необходимый пространственный каркас формирует древесный заполнитель (фракционированные опилки нормированного гранулометрического состава). Хорошее сродство на контакте древесных опилок и торфяного вяжущего предопределяет благоприятные условия для объемного структурообразования отформованных изделий [4].

На свойства разрабатываемого материала можно влиять при помощи модифицирующих добавок различного спектра действия (пенообразующие,

гидрофобизирующие, армирующие, добавки-антипирены). Выбор добавок осуществляется исходя из особенностей вещественного состава торфа и его физико-химических свойств. В торфе преобладают гидрофильные отрицательно заряженные группы, поэтому в качестве порообразующих добавок рационально применение поверхностно-активных веществ анионоактивного и неионогенного типов. Гидрофобизирующие добавки рекомендуется выбирать исходя из необходимости блокирования отрицательно заряженных функциональных групп торфа, т. е. катионоактивной природы.

Изделия на основе торфодревесных композиций относятся к классу горючих материалов, что ограничивает область их применения в современных ограждающих конструкциях. Согласно СНиП 21-01-97 группа горючести материала не оказывает решающего действия только в одном случае: когда изделие защищено конструктивно, однако такая защита связана с дополнительными затратами.

Повысить класс горючести материалов на основе торфодревесных композиций можно путем использования антипиренов. Используемые добавки обеспечивают получение трудновоспламеняемого материала группы горючести Г2.

В ходе исследований получен материал со следующими физико-

механическими свойствами:

Средняя плотность, кг/м3 .................................170-350

Теплопроводность, Вт/мК................................0,05-0,079

Предел прочности при сжатии, МПа.........................0,25-0,9

Водопоглощение, %, по массе................................17-170

Группа горючести...........................................Г2-Г4.

Область применения разрабатываемого торфодревесного материала, по степени огнестойкости зданий, установленная СНиП 21-01-97, представлена в табл. 1, 2.

Таблица 1

Область применения разрабатываемых торфодревесных материалов

Конструктивные характеристики

Степень огнестойкости здания 111а Здания преимущественно одноэтажные с каркасной конструктивной схемой. Элементы каркаса - из цельной или клееной древесины, подвергнутой огнезащитной обработке, обеспечивающей требуемый предел распространения огня. Древесина и другие горючие материалы ограждающих конструкций должны быть подвергнуты огнезащитной обработке или защищены от воздействия огня и высоких температур таким образом, чтобы обеспечить требуемый предел распространения огня

Окончание табл. 1

Конструктивные характеристики

Степень огнестойкости здания ІІІб Здания с несущими и ограждающими конструкциями из цельной или клееной древесины и других горючих или трудногорючих материалов, защищенных от воздействия огня и высоких температур штукатуркой или другими листовыми или плитными материалами. К элементам покрытий не предъявляются требования по пределам огнестойкости и пределам распространения огня, при этом элементы чердачного покрытия из древесины подвергаются огнезащитной обработке

ГУа Здания преимущественно одноэтажные с каркасной конструктивной схемой. Элементы каркаса из стальных незащищенных конструкций. Ограждающие конструкции из стальных профилированных листов или других негорючих материалов с горючим утеплителем

V Здания, к несущим и ограждающим конструкциям которых не предъявляются требования по пределам огнестойкости и пределам распространения огня

Таблица 2

Сравнительные данные основных потребительских свойств теплоизоляционных материалов

Основные потребительские свойства Наименование материала

Стекловолокнистые плиты «URSA» Беспрессо-вый пенопо-листирол (ПСБ) Теплоизоляционный пенобетон Торфодревесный теплоизоляционный материал

Средняя плотность, кг/м3 30-60 15,0-40,0 400-500 150-400

Теплопроводность, Вт/м-К 0,046-0,047 0,03-0,04 0,06-0,08 0,04-0,09

Прочность при сжатии, МПа Не более 0,42 0,70-0,75 0,25-0,9

Группа по горючести НГ Г4 НГ Г2-Г4

Стоимость, руб/м3* 4500-4700 3800-4200 2800-3600 1800-2200

* Данные на 30.01.2008 г.

Внедрение технологии производства изделий на основе торфодревесных композиций позволит пополнить рынок высококачественными теплоизоляционными материалами по доступным ценам без дополнительных затрат на транспортировку, развить производство с применением местных природных ресурсов, создать благоприятный имидж региона в сфере освоения новых производств с участием малого бизнеса, повысить привлекательность рынка строительной индустрии и снизить себестоимость строительства.

Исходя из приведенных данных можно утверждать, что разрабатываемые теплоизоляционные материалы на основе низинных торфов Томской области являются конкурентоспособными и могут занять достойную нишу на строительном рынке Западно-Сибирского региона.

Библиографический список

1. Торфяные ресурсы Томской области и пути их использования в строительстве / Л.В. Ка-сицкая, Ю.С. Саркисов, Н.П. Горленко [и др.]. - Томск : SST, 2007. - 292 с.

2. Пат. 2273620 Российская Федерация. Торфодревесная композиция для изготовления теплоизоляционных строительных материалов.

3. Волженский, А.В. Вяжущие материалы на основе торфяных зол / А.В. Волженский, К.П. Гайгалас // Строительные материалы. - 1961, - № 1. - С. 22-25.

4. Рациональное использование торфа в строительных технологиях / Н.О. Копаница, А.И. Кудяков [и др.] // Строительные материалы. - 2007. - № 12. - С. 32-36.

5. Копаница, Н.О. Исследования вяжущих свойств низинных торфов при производстве теплоизоляционных материалов / Н.О. Копаница, М.А. Калашникова // Вестник ТГАСУ. -2007. - № 1. - С. 210-216.

M.A. KALASNIKOVA

USE OF HEAT-INSULATING MATERIALS ON THE BASIS OF VALLEY PEATS OF TOMSK AREA IN PROTECTING DESIGNS

The paper contains information about the obtaining of heat-insulating materials, the opportunity of regulation of their properties and a field of their application.

УДК 693.5:624.139

A.И. ГНЫРЯ, докт. техн. наук, профессор,

B. И. КУРЕЦ, докт. техн. наук, профессор,

М.М. ТИТОВ, канд. техн. наук, доцент,

И. В. ЮЖАКОВ, аспирант,

ТГАСУ, Томск

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОТЕПЛОВЫХ ПОЛЕЙ В СИСТЕМЕ «ЭЛЕКТРОД-БЕТОННАЯ СМЕСЬ»

В работе показано, что первопричиной неравномерности электротепловых полей по краям фазных электродов в устройствах для электроразогрева бетонной смеси, приводящей к быстрой потере работоспособности электроразогревающих устройств любого конструктивного исполнения, является так называемый «краевой эффект», известный из электростатики.

Метод электротепловой обработки бетона на стройках и заводах ЖБИ с предварительным электроразогревом бетонной смеси по физике проходя-

© А.И. Гныря, В.И. Курец, М.М. Титов, И.В. Южаков, 2008