CC BY
39УДК 666.189.3
А.А. КЕТОВ, д-р техн. наук, профессор ([email protected])
Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр-т, 29)
Перспективы пеностекла в жилищном строительстве
Рассмотрены свойства производимого блочного пеностекла по новым технологиям на территории бывшего СССР. Описаны свойства и физико-химические особенности новых продуктов, выявлено, что новые производства выпускают частично окристаллизованный материал. Показано, что существующие технико-экономические характеристики производимого материала объективно не выдерживают конкуренции на рынке теплоизоляции. Предложены технические решения, позволяющие в перспективе производить конкурентоспособный на строительном рынке материал.
Ключевые слова: блочное пеностекло, пеностеклокристаллические материалы, энергосбережение.
A.A. KETOV, Doctor of Sciences (Engineering) ([email protected])
Perm National Research Polytechnic University (29, Komsomolsky Avenue, 614990, Perm, Russian Federation)
Prospects of Foam Glass in Housing Construction
The article considers the properties of produced block foam glass according to new technologies at the territory of the former USSR. Properties and physical-chemical peculiarities of new products are described; it is revealed that new enterprises produce a partially crystallized material. It is shown that the existing technical-economic characteristics of the produced material can't objectively compete at the market of heat insulation. Technical solutions which make it possible to produce, in perspective, a material competitive at the building materials market are offered.
Keywords: block foam glass, foam glass crystal materials, energy saving.
В ответ на статью «Пеностекло — технологические реалии и рынок» [1] были получены многочисленные обвинения как в излишнем пессимизме в оценке ситуации, так и в недооценке многих инициативных работ. Поэтому в настоящей статье хотелось бы остановиться на состоянии дел в производстве блочного пеностекла на территории бывшего СССР, где появление новых реальных технологий внушает определенный оптимизм. Что касается рассказов о более чем 400 организаций, занимающихся исследованиями технологий пеностекла, то это только рассказы и ничего более.
Для существующих предприятий сначала необходимо выбрать критерий, по которому можно идентифицировать реально действующие производства. Наиболее корректным в данном случае является признание производства действующим по факту продажи товарной продукции. Этому критерию в настоящее время соответствуют всего три предприятия: ОАО «Гомельстекло» (Республика Беларусь), НПП «Технология» (Украина) и компания «СТЭС-Владимир» (Россия). Предприятия отличаются по производительности и характеристикам выпускаемого материала, но тем не менее их продукция реально доступна на рынке.
От рассмотрения пеностекла ОАО «Гомельстекло» в данной статье позволю воздержаться по причине неизменности технологии в течение более чем полувека. По данным завода, производство пеностекла было запущено в 1954 г., т. е. технология страдает всеми проблемами, описанными в [1].
Косвенным доказательством сложности совершенствование старой технологии служит тот факт, что модернизация, начатая в 2010 г., по доступным данным, обошлась в 353 млн евро, но не коснулась именно производства пеностекла. Поэтому далее рассмотрим только три вышеупомянутых новых завода и соответствующие им продукты.
В соответствии с открытыми данными НПП «Технология» запустило завод по производству пеностекла в г. Шостка (Украина) в августе 2010 г. (http:// pinosklo.com/about, дата обращения 09.03.2016). Строи-
тельство осуществлялось при содействии Европейского банка реконструкции и развития. Мощность завода составляет 60 м3 пеностекла в смену.
Материал характеризуется плотностью 125—135 кг/м3, теплопроводностью 0,045—0,047 Вт/(м-К) при нулевых воздухопроницаемости и паропроницаемости. Стандартные размеры плит составляют 600x450 мм.
Единственным в современной России относительно крупным производством плитного пеностекла является компания «СТЭС-Владимир» (торговая марка НЕОПОРМ). Компания выпускает несколько марок пеностекла по плотности: плотность от 100 до 200 кг/м3, соответствующая теплопроводности от 0,045 до 0,06 Вт/(м-К) и прочности при сжатии от 0,8 до 2,5 МПа. В качестве основного типоразмера также указывается 600x450 мм при различной толщине блоков.
Обращает внимание тот факт, что у материалов, производимых на новых предприятиях, структура уже не является строго аморфной. На рис. 1 представлены рентгенограммы продукции производства Pittsburgh Corning (кривая 1), компании «СТЭС-Владимир» (кривая 2) и НПП «Технология» (кривая 3). Очевидно, что только продукцию Pittsburgh Corning можно считать строго пеностеклом вследствие аморфности структуры. У двух других производителей материалы имеют все признаки наличия слабой кристаллизации а-кварца и кристобалита.
Следовательно, существующие производства уже отошли от классического вида материала как ячеистого стекла и сместились по характеристикам в область сте-клокристаллических изделий. Вероятно, это не может быть случайным и имеет определенное объяснение. Прежде всего это обусловлено стремлением к повышению прочности изделий и расширением сырьевой базы. В результате материал приобретает новые или улучшенные потребительские свойства, например прочность, что, в свою очередь, позволяет увеличить отпускную цену материала без снижения спроса.
Вопросы ценообразования при производстве плитного пеностекла были рассмотрены в статье [1], основ-
j j. ®
научно-технический и производственный журнал
март 2016
79
Ма териалы и технологии
ным выводом которой следует признать предположение о невозможность применения пеностекла с другими вследствие объективно высокой себестоимости. Иными словами, современное строительное производство на практике всегда предпочтет тот теплоизоляционный материал из нескольких возможных, который будет иметь меньшую цену за 1 м2 при одинаковом термическом сопротивлении. При этом такие критерии, как долговечность, пожарная и экологическая безопасность, не будут приниматься во внимание. Именно поэтому существует два принципиальных решения, которые могут привести к широкому применению пеностеклянных материалов в практике строительства. Во-первых, это снижение технологических издержек; во-вторых — придание пеностекольным материалам дополнительных свойств, расширяющих их область применения, за которые потребитель готов заплатить.
Вообще на сегодняшний день не столь важен вопрос технологии пеностеклянных материалов, как задача производства продукта с адекватной ценой. Последняя задача может решаться как снижением себестоимости, так и приданием материалу новых характеристик, переводящих его в иную рыночную нишу. Если формирование себестоимости при существующих технологиях и стоимости ресурсов объективно не позволяет понизить себестоимость пеностекла ниже 4—5 тыс. р/м3 [1], то изменение потребительских характеристик уже наблюдается сейчас на примере создания стеклокристал-лических материалов. Такие изделия при сопоставимой с аморфными имеют прочность в 1,2—1,5 раза выше.
Увеличение прочности изделий, в свою очередь, допускает изготовление самонесущих конструкций (рис. 2). Но и это еще не предел расширения характеристик и, как следствие, областей использования материала. Так, переход на новые окислительно-восстановительные процессы при газообразовании в производстве пеностекла [2] приводит к получению материала белого цвета, а значит, появляется возможность окрашивания изделий в любые цвета неорганическими керамическими пигментами. Однако для использования пеностекла (пеностеклокристаллическо-го материала) в качестве облицовочного материала на практике возникает неразрешимая в рамках классической технологии задача. Поверхности готовых изделий имеют ячеистую структуру, малопригодную для облицовки вследствие обязательной распиловки заготовок после выхода из печи. На рис. 3 продемонстрирована граница ячеистого блока, когда справа расположена поверхность изделия, не подвергнутая механической обработке, а слева — после стандартной распиловки.
Рис. 1. Рентгенограммы пеностекла производства: 1 - Pittsburgh Corning; 2 -Владимир»; 3 - НПП «Технология»
компании «СТЭС-
Рис. 3. Ячеистая стеклокристаллическая плита в области границы обработанной распиловкой (слева) и неизменной поверхности (справа)
Рис. 2. Самонесущая стеновая конструкция из плитного пеностеклокристаллического материала
Рис. 4. Ячеистая стеклокристаллическая плита на выходе из туннельной печи при изготовлении по безопалубочной технологии
Очевидно, что необработанная поверхность вполне пригодна для наружной отделки, на ней не задерживается грязь и осадки, она легко подвергается очистке. Однако классическая порошковая технология не позволяет изготавливать штучные пеностеклянные изделия с гладкой поверхностью, но и эта проблема успешно решается при отказе от стереотипов и переходе на термическую обработку предварительно сформованных сырцовых блоков [3]. В этом случае термообработка заготовок, сформованных за счет вяжущих свойств дисперсного стекла [4], происходит вообще без применения опалубки и жаропрочных форм, как показано на рис. 4.
Следует отметить, что получаемые в этом случае материалы в виде штучных изделий имеют не только гладкую поверхность, пригодную для облицовки, но также им можно придать в процессе изготовления любой рельеф поверхности и окрасить в различные цвета, как было показано в опытно-промышленном
научно-технический и производственный журнал rj >' Г г J 'j' I г
"¿0 март 2016 ¿J. ГЗИШМ
масштабе (http://teplostek.com, дата обращения 09.03.2016).
Очевидно, что производство пеностекла в виде штучных окрашенных изделий и обладающих, помимо очевидных теплоизоляционных свойств, дополнительно повышенными прочностными характеристиками и возможностью применения в виде облицовки, резко расширяет рыночную нишу материала. Потребитель, получая в одном материале свойства теплоизоляции, самонесущей конструкции и облицовки, получает су-
Список литературы
1. Кетов А.А., Толмачев А.В. Пеностекло — технологические реалии и рынок // Строительные материалы. 2015. № 1. С. 17-23.
2. Вайсман Я.И., Кетов А.А., Кетов Ю.А., Молочко Р.А. Эффект окисления углерода парами воды при гидратном механизме газообразования при получении ячеистого стекла // Журнал прикладной химии. 2015. Т. 88. Вып. 3. С. 118-121.
3. Патент РФ на полезную модель № 102003. Технологическая линия производства облицовочного теплоизоляционного материала / Капустинский Н.Н., Кетов П.А., Кетов Ю.А. Заявл. 08.10.2010. Опубл. 10.02.2011. Бюл. № 4.
4. Вайсман Я.И., Кетов А.А., Кетов П.А. Научные и технологические аспекты производства пеностекла // Физика и химия стекла. 2015. Т. 41. № 2. С. 214-221.
щественную экономию даже при объективно высокой стоимости кубометра пеностекла. Поэтому можно с высокой долей уверенности предположить, что, несмотря на сомнительную перспективу применения классического пеностекла в гражданском строительстве как теплоизоляции, материал имеет перспективы выхода на строительный рынок не столько за счет снижения себестоимости и рыночной цены, сколько за счет придания ему дополнительных потребительских свойств.
References
1. Ketov A.A., Tolmachev A.V. Foamed Glass: Technological Realities and the Market. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2015. No. 1, pp. 17-23. (In Russian).
2. Vaisman Ya.I., Ketov A.A., Ketov Yu.A., Molochko R.A. Effect of oxidation of carbon water vapors at the hydrate mechanism of gas generation when receiving cellular glass. Zhurnal prikladnoi khimii. 2015. Vol. 88. No. 3, pp. 118-121. (In Russian).
3. Patent RF for useful model 102003. Tekhnologicheskaya liniya proizvodstva oblitsovochnogo teploizolyatsionnogo materiala [Technological production line of facing heat-insulating material]. Kapustinskii N.N., Ketov P.A., Ketov Yu.A. Declared 08.10.2010. Published 10.02.2011. Bulletin No. 4. (In Russian).
4. Vaisman Ya.I., Ketov A.A., Ketov P.A. Scientific and technological aspects of production of a foamglass. Fizika i khi-miyastekla. 2015. Vol. 41. No. 2, pp. 214-221. (In Russian).
18-19 мая 2016 г., г. Минск, Республика Беларусь IX Международная научно-практическая конференция
ОПЫТ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА АВТОКЛАВНОГО ТВЕРДЕНИЯ
В программе конференции
Современные тенденции и особенности создания предприятий по производству автоклавного ячеистого бетона с внедрением эффективного оборудования и технологий Опыт проектирования и возведения энергоэффективных домов с комплексным применением ячеистого бетона Опыт проектирования энергоэффективных зданий с комплексным применением ячеисто-бетонных изделий на примере рациональных решений института «Минскграждан-проект» с выездом на знаковые объекты белорусской столицы
Совершенствование технологий производства, улучшение эксплуатационных свойств, обеспечение оптимальных параметров в процессе применения, в том числе конструкционно-теплоизоляционных изделий из ячеистого бетона низких плотностей
Посещение крупнейшего в Республике Беларусь производства изделий из ячеистого бетона и силикатного кирпича ОАО «Минский КСИ» на оборудовании MASA GmbH (Германия)
ОРГКОМИТЕТ 220034, г. Минск, ул. Чапаева, 3, пом. 4/3 Тел.: +37517 336 00 46, 272 90 93;+37529 632 55 98, 336 09 62 E-mail: [email protected] www.ais.by,www.architec.by Техническое консультирование - MASA GmbH (Германия). Информационные партнеры: журнал «Строительные материалы»® (Москва, Россия), «Строительные материалы» (Киев, Украина), журнал «Архитектура и строительство» (Минск, Беларусь),
архитектурно-строительный портал www.ais.by
j i. ®
научно-технический и производственный журнал
март 2016
81
