CC BY
86УДК 699.86
С.Ю. НАЦИЕВСКИЙ, инженер, Л.В. АЛЕКСЕЕВА, зав. сектором перлита, Государственное предприятие «Украинский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт строительных материалов и изделий «НИИСМИ» (Киев, Украина)
Теплоэффективные строительные материалы на основе перлита
Вспученный перлит — легкий тепло- и звукоизоляционный неорганический материал пористой структуры, получаемый высокотемпературной термообработкой вулканических водосодержащих горных пород.
Месторождения перлитовых пород имеются во многих странах: Украине, России, Армении, Грузии, Греции, Турции, Венгрии, Болгарии, Италии, США, Монголии и др. Производство вспученного перлита развито во всем мире.
ГП «НИИСМИ» занимается перлитовой тематикой более 50 лет. Институт проводит исследования технологических свойств перлитового сырья разных стран и месторождений, создает и внедряет новые технологии и оборудование для производства вспученного перлита и перлитовых материалов. Созданные НИИСМИ технологии успешно работают не только в Украине, но и в России, Греции, Монголии и других странах.
ГП «НИИСМИ» является разработчиком межгосударственных стандартов СНГ и нормативных документов Украины на перлитовое сырье — ГОСТ 25226 «Щебень и песок перлитовые для производства вспученного перлита. Технические условия», на вспученный перлит — ГОСТ 10832—2009* «Песок и щебень перлитовые вспученные. Технические условия» на перлитовые материалы и изделия.
В последние годы в странах СНГ все большее внимание уделяется применению вспученного перлита и перлитовых материалов в строительстве. Один из сдерживающих факторов, влияющих на развитие этого направления, — стоимость перлитового сырья. При использовании отечественного перлитового сырья, как это осуществляется в
Украине, Армении и других странах СНГ, окончательная стоимость готового вспученного продукта намного меньше, чем при использовании импортного сырья, что характерно в первую очередь для российских перлитовых компаний.
Перлитовые предприятия России используют в основном импортное сырье месторождений Греции, Турции, Венгрии, Украины, Грузии, стоимость которого с учетом высоких транспортных тарифов и таможенных сборов приводит к значительному увеличению стоимости готового вспученного перлита и, как следствие, увеличению стоимости перлитовых материалов и изделий.
Российская Федерация располагает обширной разведанной еще в советское время сырьевой базой перлита в различных регионах: в Бурятии, Хабаровском и Приморском краях, на Камчатке, в Магаданской и Читинской областях и др.
Однако в настоящее время промышленно разрабатываются только Мухор-Талинское месторождение перлита в Бурятии и Магаданское месторождение вулканического пепла, которые используются соответственно ООО «Восточно-Сибирский завод железобетонных конструкций» (г. Шелехов, Иркутская обл.) и ООО «Мамонт» (г. Магадан). Существующие на этих предприятиях технологии переработки сырья не отвечают современному уровню и соответственно не могут производить вспученный перлит с требуемыми для строительства показателями.
В настоящее время специалистами ГП «НИИСМИ» разработана усовершенствованная двухстадийная технология термообработки сырья для действующих россий-
Таблица 1
Описание системы Плотность утеплителя, кг/м3 Теплопроводность утеплителя в условиях эксплуатации Б, Вт/(м.оС) Толщина утеплителя для обеспечения сопротивления теплопередаче И=2 м2.оС/Вт, мм Содержание полимеров или органических связующих в утеплителе, % Горючесть утеплителя Долговечность системы, лет
Оклеечная, с пенополистирольным утеплителем 15-35 0,041-0,045 80-90 100 Г3-Г4 не менее 25
Оклеечная, с минераловатным утеплителем 100-160 0,046-0,047 90-100 3,8-4,5 НГ не менее 25
Вентилируемый фасад с минераловатным утеплителем 85-100 0,045 90 3,5-3,8 НГ не менее 50
Система с засыпкой вспученным перлитом 85-100 0,042 84 0,013 НГ 50-70
научно-технический и производственный журнал
Рис. 1. Крепление металлокерамической сетки
Рис. 2. Штукатурный слой по металлокерами-ческой сетке
Рис. 3. Заполнение пространства между оболочкой и стеной вспученным перлитом
ских перлитовых месторождений [1]. Основной предпосылкой использования этой технологии для России стала возросшая перспективность использования перлитового сырья крупного Мухор-Талинского месторождения.
С помощью технологии двухстадийной термообработки, разработанной ГП «НИИСМИ» на промышленной линии одного из крупных перлитоперерабатываю-щих предприятий Украины, впервые из сырья Мухор-Талинского месторождения изготовлены опытно-промышленные партии вспученного перлитового песка с заданными свойствами, что ранее считалось весьма проблематичным. Получен вспученный перлитовый песок узких фракций (0,16—1,25 мм; 0,63—2,5 мм; 1,25— 5 мм) насыпной плотностью 70—150 кг/м3 с повышенной прочностью зерна. Кроме того, на основе полученного вспученного перлитового песка разработаны технологии производства перлитобетонных блоков и сухих строительных смесей, что также подтверждено выпуском опытно-промышленных партий на действующих заводских линиях.
Таким образом, благодаря проведенным ГП «НИИСМИ» работам Россия может быть полностью обеспечена собственным перлитовым сырьем, что позволит намного снизить стоимость перлитовых материалов и изделий и, как следствие, увеличить объемы использования их в строительстве.
В настоящее время происходит возврат к той востребованности во вспученном перлите, которая была в СССР, но уже на новом современном технологическом уровне, что предопределяется возможностью получения вспученного перлита с требуемыми улучшенными качественными показателями.
Применение вспученного перлитового песка в строительстве способствует решению сложных проблем утепления зданий в соответствии с действующими современными нормативами [2]. Предлагаем новые перспективные и экономически оправданные направления применения вспученного перлитового песка.
Засыпная перлитовая изоляция стен применяется в странах Европы и США уже более 50 лет. Вспученным перлитовым песком, предварительно обработанным силиконовыми гидрофобизаторами, заполняется стеновая кладка из пустотелых бетонных и керамических камней, что предохраняет конструкцию от конвективных тепловых потоков, повышает ее теплозащитные свойства и огнестойкость. Такое утепление применяется во вновь строящихся зданиях.
В настоящее время наиболее инициативные российские производители вспученного перлита предлагают новые для строительства технические решения. Для тепловой санации существующих зданий весьма перспективной может стать система, применяющаяся в странах Европы уже более 50 лет. Ее достоинство — негорючесть, отсутствие швов и способность перекрывать имеющиеся в кладке теплопроводные включения.
Система состоит из тонкослойной армированной оболочки и засыпной перлитовой изоляции. Основа оболочки — специальная металлокерамическая сетка, закрепляемая к стене на относе 80—250 мм в зависимости от требуемого уровня теплозащиты (рис. 1). По сетке выполняется прочный цементно-песчаный штукатурный слой толщиной 25—30 мм (рис. 2). В пространство между стеной и созданной оболочкой нагнетается под давлением вспученный перлитовый песок (рис. 3). Отверстия (рис. 4), через которые подается перлит, закрываются, и выполняется финишная декоративная отделка.
Как известно, в отечественной строительной практике последние 20 лет применяются два основных типа систем тепловой санации зданий: оклеечная изоляция (легкий мокрый метод) и системы вентилируемых фасадов. Характеристики различных систем утепления представлены в табл. 1.
У каждой системы утепления есть свои преимущества и недостатки. В настоящее время основной фактор, влияющий на выбор той или иной системы, — цена. Однако на наш взгляд основными критериями выбора должны стать: теплоэффективность; экологическая и пожарная безопасность; долговечность, проверенная строительной практикой и сравнимая со сроком эксплуатации здания.
Как показывают данные, представленные в табл. 1, система с засыпкой вспученным перлитом по сравнению с другими системами имеет наилучшие показатели по этим критериям.
Засыпная перлитовая изоляция полов и перекрытий. Вспученный перлит используется не только в стеновых конструкциях, но и в конструкциях сухих полов (рис. 5). Преимущества сухого пола:
— быстрый монтаж, отсутствие мокрых процессов;
— безусадочность;
— снижение нагрузки на перекрытия;
— звукоизоляция перекрытия;
— высокий уровень теплозащиты при применении по грунту.
Г; научно-технический и производственный журнал
^ ® июнь 2011 5э"
Рис. 4. Технологические отверстия в оболочке, через которые нагнетается вспученный перлит
Рис. 5. Засыпная перлитовая изоляция в кон- Рис. 6. Гидрофобная перлитовая штукатурка струкциях сухих полов
Таблица 2
Материал Область применения Насыпная плотность, кг/м3 Плотность в сухом состоянии кг/м3 Теплопроводность в сухом состоянии, Вт/(м.оС) Капиллярное водопоглощение за 24 часа, г/см2 Прочность при сжатии, МПа Паропроницаемость, мг/(м.ч.Па)
Гидрофобный вспученный перлит Засыпная изоляция стен, полов и перекрытий 75-80 - 0,039 - 0,1 0,38
Штукатурки цементно-перлитовые Дополнительная теплозащита наружных стен - 400-600 0,09-0,12 0,4-0,2 0,8-2,5 0,19-0,16
Штукатурки цементно-перлитовые гидрофобные (цветные) Дополнительная тепло-и гидрозащита наружных стен из газобетона и перлитобетона - 600-800 0,12-0,16 0,1-0,07 2,5-50 0,14-0,11
Легкие кладочные растворы Для кладки из пустотелых керамических камней и перлитобетонных блоков - 800-1200 0,16-0,28 - 5-10 0,16-0,13
Вспученный перлит гораздо эффективнее, чем песок или мелкий керамзит, как по теплофизическим, так и по звукоизоляционным показателям.
Гидрофобные перлитовые штукатурки обладают наряду с высокими теплозащитными свойствами и высокой па-ропроницаемостью. Это свойство особенно важно при использовании по кладке из газобетонных блоков. Вместе с тем штукатурки должны быть достаточно гидрофобны, чтобы защитить газобетон или другой стеновой материал от воздействия атмосферной влаги. Для защитных покрытий по газобетону важна также достаточная эластичность, чтобы воспринимать деформации от его влажностной и карбонизационной усадки, не разрушаясь при этом.
Благодаря применению современных полимерных добавок и микроармированию перлитовые штукатурки достаточно паропроницаемы, гидрофобны и эластичны. Адгезия таких перлитовых штукатурок к газобетону (даже с негрунтованной и не смоченной поверхностью) не менее 0,3 МПа.
Перлитовые штукатурки можно наносить как вручную, так и штукатурными машинами слоем до 30 мм, а общая толщина штукатурки может достигать 100 мм.
Гидрофобные перлитовые штукатурки могут производиться как на обычном портландцементе, так и белыми, цветными (рис. 6). Они могут быть модифицированы для зимних условий работы или, наоборот, для нанесения в условиях жаркого климата.
Легкие кладочные растворы обеспечивают теплотехническую однородность кладки из теплоэффективных материалов — крупноформатных пустотелых керамических блоков, пустотелого керамического кирпича, перлитобе-тонных стеновых камней. Благодаря использованию та-
ких растворов стены из керамических блоков характеризуются в 1,5—2 раза более высокой теплотехнической однородностью (0,95—0,98), чем слоистые стены (0,52—0,7). Легкие кладочные растворы также могут быть модифицированы для работы при отрицательной температуре.
Легкие кладочные растворы с использованием вспученного перлитового песка выпускаются как в Украине, так и в России в виде сухих смесей и различаются по составу в зависимости от назначения и прочности.
В табл. 2 приведены характеристики вспученного перлита и перлитовых материалов, промышленно выпускаемых в Украине и России.
Суммируя возможности вспученного перлита и перлитовых материалов, можно утверждать, что его комплексное использование в строительстве будет способствовать решению сложной проблемы энергосбережения как в новом строительстве, так и при реконструкции зданий.
Ключевые слова: вспученный перлит, засыпная перлитовая изоляция, легкие кладочные растворы, гидрофобные перлитовые штукатурки.
Список литературы
1. Алексеева Л.В. Технологические особенности производства вспученного перлита из сырья различных месторождений // Строительные материалы и изделия. 2005. № 6. С. 25-29.
2. Нациевский С.Ю. Перлит в современных бетонах, сухих строительных смесях и теплоизоляционных изделиях // Строительные материалы. 2006. № 6. С. 78-82.
научно-технический и производственный журнал
