Піноскло

Піноскло - унікальний, що складається на 100% з скляних осередків матеріал, було створено в 30-і роки минулого століття: у СРСР (МХТІ ім. Д. І. Менделєєва, Москва) і в США - на початку сорокових років фірмою «Corning Glass Work». Спочатку передбачалося застосовувати піноскло як плаваючого матеріалу. Але незабаром з'ясувалося, що воно має ще й високими тепло та звукоізоляційні властивості, легко піддається механічній обробці і склеювання. Вперше бетонні плити з теплоізоляційної прошарком з піноскла були застосовані в 1946 р. при будівництві одного з будинків в Канаді. Цей досвід виявився настільки вдалим, що матеріал відразу ж отримав загальне визнання як довговічна ізоляція для покрівлі, перегородок, стін і підлоги для всіх видів будівель.

Унікальні властивості піноскла в зна ве ступеня обумовлені як хімічним складом кінцевого продукту (на 100% співпадає з складом звичайного посудного, темно-зеленого або віконного скла), так і термічним процесом спінювання та відпалу. Алгоритм технологічного процесу, коротко виглядає наступним чином.

Технологія виробництва піноскла

Скляний гранулят і скляний бій розмелюють, використовуючи кульові млини в суміші з газоутворювачем (кам'яне вугілля) в тонкий порошок завантажують у форми з жаротривкої сталі з каолінової обмазкою. Форми на вагонетках і по роликовому конвеєру подають в тунельну піч. Під дією високої температури відбувається розм'якшення часток скляного порошку і його спікання. Гази, що виділяються при згорянні та розкладені газоутворювача, спучує в'язку скломасу. При охолодженні утворюється матеріал з комірчастої структурою. Повільне охолодження (отжиг) сприяє рівномірному охолодженню виробів за обсягом, тому в них не виникає внутрішня напруга і не утворюється тріщин. Охолоджені вироби розпилюють, облямовують на опіловочном обладнанні і упаковують.

В результаті даних етапів виробництва і виходять блоки з піноскла. Хімічний склад піноскла на 100% співпадає з хімічним складом класичного скла і містить у собі оксиди кремнію, кальцію, натрію, магнію, алюмінію. Газова середа повністю замкнутих скляних осередків не взаємодіє з атмосферою і є, в основному, оксиди і з'єднання вуглецю. Тиск газового середовища в осередках на порядок нижче атмосферного тиску, тому що спінювання процес відбувається за рахунок виділення газів коксом, антрацитом і сажею при температурі близько 1000 ° С. Завдяки газоутворенню та спінювання скла обсяг скла збільшується в 15 разів.

Стільниковий структура піноскла, де стінки і вузли осередків складаються з такого міцного матеріалу, як скло, зумовили унікальну піноскла міцність і здатність протистояти механічним навантаженням. Матриця вузлів і зв'язків структури піноскла є найбільш оптимальну просторово-об'ємну конфігурацію, здатну при мінімальній щільності витримувати максимальні навантаження. Основні параметри осередку піноскла характеризуються наступними показниками: при середньому діаметрі осередку 2 000 мкм товщина стінок комірок варіюється в інтервалі від 20 до 100 мкм.

Основні переваги піноскла

Довговічність експлуатації

Гарантований термін експлуатації блоків з піноскла зі збереженням значень фізичних характеристик матеріалу дорівнює терміну експлуатації будівлі і перевищує 100 років.

Експериментальні дослідження об'єктів, утеплених піноскло, більше 50 років тому показали відсутність суттєвих змін у структурі піноскла. Фактор збереження теплозахисних властивостей протягом всього існування будівлі є особливо важливим з огляду на недоступність теплоізоляційного матеріалу після завершення робіт. Піноскло не схильне старінню з ряду причин, тому що його унікальні властивості протистоять активним факторів, що виявляє себе з плином часу: окислення. Активний кисень, що міститься в атмосфері, не має ні найменшого впливу на піноскло через те, що цей матеріал складається виключно з вищих оксидів кремнію, кальцію, натрію, магнію, алюмінію, ерозія. Оскільки піноскло НЕ має розчинних компонентів у своїй структурі, не відбувається розчинення і розмиву матеріалу водою; температурні перепади. Піноскло має дуже низький коефіцієнт лінійного температурного розширення, що дозволяє без шкоди для структури матеріалу переносити добові і річні коливання температури; замерзання води. При замерзанні вода розширюється і може руйнувати, затекло в тріщини, навіть такі міцні мінерали, як базальт і граніт. Поверхня піноскла складається з півсфер, сам матеріал являє собою замкнуті осередку, зовсім виключають потрапляння води всередину, тому розширення води при замерзанні не руйнує піноскло; деформація. Піноскло абсолютно не деформується і дуже міцний для своєї щільності матеріал, що повністю виключає можливість його усадки, провисання, с'ежіванія і т.п. наслідків тривалого впливу сили тяжіння та механічного впливу; активність біологічних форм. Піноскло не є живильним середовищем для грибка, цвілі і мікроорганізмів, не пошкоджується корінням дерев, тому активність біологічних форм не завдає шкоди структурі матеріалу протягом часу.

Міцність

Піноскло найміцніший з усіх ефективних теплоізоляційних матеріалів. Міцність піноскла на стиск у кілька разів вище, ніж у волокнистих матеріалів і пінопласту. Наскільки важлива міцність, і особливо міцність на стиск, для теплоізоляційних матеріалів у будівництві? Перш за все, чим вище міцність на стиск, тим менше (що логічно) стискається матеріал, що піддалася зовнішньому впливу. У той же час стиснення теплоізоляційного матеріалу призводить до збільшення його теплопровідності і зниження теплозахисних властивостей конструкції. Піноскло унікальне тим, що є абсолютно не стисливим матеріалом. Більш того, менш міцний, ніж піноскло, теплоізоляційний матеріал вимагає анкерного й штирові кріплення до несучої конструкції споруди і, чим він менш готується, тим більше елементів кріплення необхідно використовувати для фіксації теплоізоляційного шару і тим самим збільшуючи кількість високотеплопроводних сторонніх включень, що створюють додаткові «містки холоду». Більш міцний теплоізоляційний матеріал може нести частину навантаження за рахунок власних фізичних властивостей, дозволяючи в деяких випадках і зовсім не застосовувати додаткових металевих кріплень, зменшують опір теплопередачі теплоізоляційного шару.

Стабільність розмірів блоків

Завдяки тому, що піноскло складається виключно з скляних осередків, цей матеріал не дає усадки і не змінює геометричні розміри з часом під дією ваги будівельних конструкцій експлуатаційних навантажень. Все це має дуже суттєве значення як для всієї будівельної конструкції в цілому, так і для збереження експлуатаційних властивостей теплоізоляційного шару.

Наявність цього фактору дуже важливо, тому що матеріали, розміри яких не стабільні через теплового розширення/стиску або усадки під час експлуатації можуть викликати пошкодження гідроізоляційного і обробного шарів, утворювати «містки холоду» через усадки, провисання або стиснення при охолодженні.

Піноскло виготовлено зі скла і має коефіцієнт температурного лінійного розширення, який можна порівняти з коефіцієнтом температурного лінійного розширення матеріалів, з яких складаються класичні несучі конструкції: бетон, сталь, кладка з керамічної або силікатної цегли. Ця близькість значень гарантує стабільність розмірів піноскла, укладеного або змонтованого на сталеву або бетонну конструкцію.

Стійкість фізичних параметрів

Піноскло представляє собою матеріал, що складається з герметично замкнених гексагональних і сферичних осередків. Така структура матеріалу виключає взаємодію газового середовища осередків з атмосферою і зумовлює незмінність в часі характеристик матеріалу. Тобто, у час експлуатації не відбувається зміни таких параметрів блоків з піноскла, як теплопровідність, міцність, стійкість, форма і т.д. Фактор збереження властивостей теплоізоляційного матеріалу з часом особливо важливий при експлуатації будівель і споруд на увазі недоступності матеріалу після завершення робіт.

На території колишнього СРСР, а також в Європі і Північній Америці піноскло використовувалося як утеплювач більше 50 років. Натурні обстеження, результати лабораторних випробувань, заміри фізико-технічних параметрів блоків з піноскла, взятих з будівельних конструкцій з терміном експлуатації, що обчислюється 40-50 роками, показали, що характеристики піноскла практично не змінилися, тому що результати вимірів збіглися з початковими значеннями.

Актуальність збереження початкових значень параметрів утеплювача під час експлуатації будівлі та споруди має в сучасному будівництві першорядне значення, як унаслідок підвищених вимог замовників і споживачів, що пред'являються до експлуатаційним якостям всієї будівлі або споруди, гарантії їх незмінності в часі, так і архітектурного ускладнення конструкцій будівлі, де витрати на капітальний ремонт і заміну втратив свої властивості утеплювача порівнянні з витратами на зведення і споруду.

Стійкість до хімічного і біологічного впливу

Скло, з якого на 100% складається піноскло, не руйнується хімічними реагентами (за винятком плавикової кислоти), не є живильним середовищем для грибка, цвілі та мікроорганізмів, не пошкоджується корінням рослин, абсолютно «непрохідною» для комах і гризунів і являє собою ідеальний бар'єр для подібних шкідників.

піноскла Стійкість до гниття і відсутність живильного середовища для розповсюдження плісняви та грибків особливо важливо при використанні піноскла в замкнутому, невентильованому просторі покрівлі, стін, цоколя та фундаменту. Відсутність органіки дозволяє гарантовано уникнути ситуацій, пов'язаних з руйнуванням і деструкцією теплоізоляційного матеріалу під впливом біологічно активної середовища.

Піноскло, крім усього іншого, дуже хороший абразивний матеріал. У той же час природа ще не створила жодної біологічної форми, здатної точить абразиви без швидкої втрати природних пристосувань. Цю особливість піноскла активно використовують при теплозахисту зерносховищ, промислових харчових холодильників, складів, тому що при використанні піноскла, крім теплозахисного шару, вдається створити надійний бар'єр на шляху шкідників.

Негорючість і вогнестійкість

Піноскло повністю негорючий матеріал, не містить окисляються або органічних компонентів. Технологія виробництва піноскла така, що готовий виріб виходить в результаті виготовлення, у печах при температурі, близької до 1000 ° С, тому при нагріванні піноскла до високих температур воно лише плавиться як звичайне скло без виділення газів або парів. Цей фактор важливий для протипожежних властивостей конструкції.

Основні критерії пожежної безпеки - негорючість матеріалу та відсутність поглинаючої здібності. Піноскло не є пальним і абсорбуючим матеріалом і, отже, здатне забезпечити найкращу протипожежну захист ізольованих об'єктів.

Вологонепроникність, водостійкість і негігроскопічна

Вода не робить на піноскло ніякого впливу з двох причин: піноскло складається з герметично замкнутих осередків, матеріал стінок яких - звичайне силікатне скло. Воно не вбирає вологу і не пропускає її, при використанні в захисної конструкції створює додатковий гідробар'єр. При пошкодженні гідроізоляції не допускає розповсюдження води, як у вертикальному, так і в горизонтальному напрямку.

Водостійкість піноскла дозволяє йому протягом тривалого часу запобігати утворенню льоду, забезпечувати повний захист від корозії та відмінну терморегуляцію. Піноскло стійке до дії як прісної, так і солоної води.

Екологічна чистота і санітарна безпека

Екологічна та санітарна безпека піноскла дозволяє здійснювати утеплення огороджувальних конструкцій не тільки для приміщень, в яких необхідна підвищена чистота повітря (будівлі освітнього і медичного призначення, спортивні споруди; музеї; виробництва високотехнологічні і т.п.), але і для будинків зі спеціальними санітарно-гігієнічними вимогами (харчова та фармакологічна промисловість; лазні і сауни, басейни; кафе, ресторани, їдальні і т.п.).

Простота обробки

Піноскло легко обробляється столярним інструментом під будь-які необхідні розміри і форму. Зв'язується і склеюється будь-яким типом будівельної суміші, бітуму або клею. Все це дозволяє здійснювати монтаж піноскла з використанням різних варіантів кріплення. Обумовлено це тим, що прилипання відбувається не стільки за рахунок адгезії (яка, тим не менше, є), а за рахунок надзвичайно розвиненою поверхні піноскла і механічного зчеплення поверхонь за допомогою застигаючю складу.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.gomelglass.com/catalogue/foam-glass/