Пеностекло

Пеностекло— теплоизоляционный материал, представляющий из себя, вспененную стекломассу. Для получения пеностекла используется способность силикатных стёкол размягчаться и (при наличии газообразователя) пениться при температурах в пределах 1000°С. По мере нарастания вязкости при охлаждении вспененной стекломассы до комнатной температуры получившаяся пена приобретает значимую механическую прочность.

Содержание:

Общее
Преимущество Пеностекла
Недостатки Пеностекла
Таблица характеристик Пеностекла
Краткий список производителей
Рекламные брошюры
Несколько видеороликов с YouTube о ПЕНОСТЕКЛЕ и его использовании.

Общее

Пеностекло – это уникальный, состоящий на 100% из стеклянных ячеек материал, было сотворен в 30-е годы прошедшего столетия: в СССР (МХТИ им. Д.И. Менделеева, Москва) академиком И.И. Китайгородским и в Соединенных Штатах – сначала 40-х годов компанией «Corning Glass Work». В самом начале задумывалось применять пеностекло в качестве плавающего материала. Хотя позднее обнаружилось, что оно обладает к тому же высокими тепло и звукоизоляционными свойствами, легко подвергается механической обработке и склеиванию. Первый раз бетонные плиты с теплоизоляционной прослойкой из пеностекла были использованы в 1946 г. при строительстве одного из домов в Канаде. Этот опыт оказался настолько успешным, что материал сразу получил повальное признание как надежная изоляция для кровли, перегородок, стен и полов для всех видов строений.

Уникальные характеристики пеностекла в значительной степени обусловлены как хим составом конечного продукта (на 100% схожем с составом простого посудного, бутылочного или оконного стекла), так и термическим процессом вспенивания и отжига. Метод технологического процесса, вкратце выглядит следующим образом.

Технология производства пеностекла

Стеклянный гранулят и стеклянный бой перемалывают, используя шаровые мельницы в смеси с газообразователем (например каменный уголь) в мелкий порошок, загружают в формы из жаропрочной стали с каолиновой обмазкой. Формы на вагонетках и по роликовому конвейеру загружают в туннельную печь. Под действием высокой температуры происходит умягчение частиц стеклянного порошка и его спекание. Газы, выделяющиеся при сгорании и разложении газообразователя, вспучивают вязкую стеклянную массу. При охлаждении образуется материал с ячеистой структурой. Медленное охлаждение (отжиг) способствует равномерному остыванию изделий по объему, поэтому в них не возникают внутренние напряжения и не образуется трещин. Охлажденные изделия распиливают, оправляют на опиловочном оборудовании и упаковывают.

В конечном результате данных этапов производства и получаются блоки из пеностекла. Хим-ский состав пеностекла на 100% совпадает с химическим составом классического стекла и включает в себя оксиды натрия, магния, алюминия, кремния, кальция. Газовая среда полностью замкнутых стеклянных ячеек не взаимодействует с атмосферой и представляет собой, в основном, оксиды и соединения углерода. Давление газовой среды в ячейках на порядок ниже атмосферного давления, т.к. процесс вспенивания происходит за счет выделения газов коксом, антрацитом и сажей при температуре около 1000°С. Благодаря газообразованию и вспениванию стекла объем стекла увеличивается в 15 раз.

Сотовая структура пеностекла, где узлы и стенки ячеек состоят из такого прочного материала, как стекло, обусловили замечательную прочность пеностекла и способность противостоять механ-ким нагрузкам. Матрица узлов и связей структуры пеностекла представляет собой наиболее оптимальную пространственно-объемную структуру, способную при минимальной плотности выдерживать максимальные нагрузки. Основные параметры ячейки пеностекла характеризуются следующими показателями: при среднем диаметре ячейки 2 000 мкм толщина стенок ячеек варьируется в интервале от 20 до 100 мкм

Преимущества пеностекла.

Долговечность эксплуатации

Гарантированный срок эксплуатации пеностекольных блоков с сохранением значений физических характеристик материала равен сроку эксплуатации здания и превышает 100 лет.

Экспериментальные исследования объектов, утепленных пеностеклом, более 50 лет назад показали отсутствие существенных изменений в структуре пеностекла. Фактор сохранения теплозащитных свойств на протяжении всего существования здания особенно важен ввиду причин недоступности теплоизоляционного материала, после завершения работ. Пеностекло не подвержено старению по ряду причин, т.к. его уникальные свойства противостоят активным факторам, проявляющим себя с течением времени:

окисление. Активный кислород, содержащийся в атмосфере, никак не влияет на пеностекло по причине того, что этот материал состоит исключительно из высших оксидов кремния, кальция, натрия, магния, алюминия;
эрозия. Из-за того, что пеностекло не имеет растворимых компонентов в своей структуре, не происходит растворения и размыва материала водой;
температурные изменения. Пеностекло имеет очень низкий коэффициент линейного температурного расширения, что позволяет без ущерба для структуры материала переносить суточные и годовые колебания температуры;
замерзание воды. При замерзании вода расширяется и может разрушать, затекая в трещины, даже такие прочные минералы, как базальт и гранит. Поверхность пеностекла состоит из полусфер, сам материал представляет собой замкнутые ячейки, вовсе исключающие попадание воды внутрь, поэтому расширение воды при замерзании не разрушает пеностекло;
деформация. Пеностекло совершенно не деформируемый и очень прочный для своей плотности материал, что полностью исключает возможность его провисания , усадки, съеживания и т.п. последствий длительного воздействия силы тяжести и механического воздействия;
активность биологических форм. Пеностекло не является питательной средой для грибка, плесени и микроорганизмов, не повреждается корнями деревьев, поэтому активность биологических форм не наносит вреда структуре материала в течение времени.

Прочность

Пеностекло самый прочный из эффективных теплоизоляционных материалов. Прочность пеностекла на сжатие в несколько раз выше, чем у волокнистых материалов и пенопласта. Насколько важна прочность, и особенно прочность на сжатие, для теплоизоляционных материалов в строительстве? Прежде всего, чем выше прочность на сжатие, тем менее (что логично) сжимается материал, подвергшийся внешнему воздействию. В то же время сжатие теплоизоляционного материала приводит к увеличению его теплопроводности и снижению теплозащитных качеств конструкции. Пеностекло уникально тем, что является абсолютно не сжимаемым материалом. Более того, менее прочный, чем пеностекло, теплоизоляционный материал требует анкерного и штыревого крепления к несущей конструкции сооружения и, чем он менее прочен, тем больше элементов крепления необходимо использовать для закрепления теплоизоляционного слоя и этим самым увеличивая количество инородных высокотеплопроводных включений, создающих дополнительные мосты холода. Более прочный теплоизоляционный материал может нести часть нагрузки за счет собственных физических свойств, позволяя тем самым вовсе не применять дополнительных металлических креплений, уменьшающих сопротивление теплопередаче теплоизоляционного слоя.

Стабильность размеров блоков

Благодаря тому, что пеностекло состоит исключительно из стеклянных ячеек, он не дает усадки и не изменяет геометрические размеры с течением времени под действием веса строительных конструкций эксплутационных нагрузок. Все это имеет существенное значение, как для всей строительной конструкции в целом, так и для сохранения эксплуатационных свойств теплоизоляционного слоя конструкции.
Наличие этого фактора весьма важно, так как материалы, размеры которых не стабильны из-за теплового расширения / сжатия или усадки во время эксплуатации могут вызывать повреждение гидроизоляционного и отделочного слоев, образовывать мосты холода из-за усадки, провисания или сжатия при охлаждении.
Пеностекло изготовлено из стекла и имеет коэффициент температурного линейного расширения, сопоставимый с коэффициентом температурного линейного расширения материалов, из которых состоят классические несущие конструкции: сталь, бетон, кладка из керамического или силикатного кирпича. Эта близость значений гарантирует стабильность размеров пеностекла, уложенного или смонтированного на стальную или бетонную конструкцию.

Устойчивость физических параметров

Пеностекло представляет собой материал, состоящий из герметично замкнутых гексагональных и сферических ячеек. Такая структура материала исключает взаимодействие газовой среды ячеек с атмосферой и обуславливает неизменность во времени характеристик материала. То есть, во время эксплуатации не происходит изменения таких параметров блоков из пеностекла, как теплопроводность, стойкость, прочность, форма и другие. Фактор сохранения теплоизоляционных свойств материала с течением времени особенно важен при эксплуатации зданий и сооружений ввиду недоступности материала после завершения работ.

На территории бывшего СССР, а также в Европе и Северной Америке пеностекло использовалось в качестве утеплителя более 50 лет. Натурные обследования, результаты лабораторных испытаний, замеры физико-технических параметров блоков из пеностекла, взятых из строительных конструкций со сроком эксплуатации, исчисляемым 40–50 годами, показали, что характеристики пеностекла практически не изменились, т.к. результаты измерений совпали с первоначальными значениями.

Актуальность сохранения первоначальных значений параметров утеплителя во время эксплуатации здания и сооружения имеет в современном строительстве первостепенное значение, как по причине повышенных требований заказчиков и потребителей, предъявляемых к эксплутационным качествам всего здания или сооружения, гарантии их неизменности во времени, так и архитектурного усложнения конструкций здания, где затраты на капитальный ремонт и замену утратившего свои свойства утеплителя сопоставимы с затратами на возведение и постройку.

Устойчивость к химическому и биологическому воздействию

Стекло, из которого на 100% состоит пеностекло, не разрушается химическими реагентами (за исключением плавиковой кислоты), не является питательной средой для грибка, плесени и микроорганизмов, не повреждается корнями растений, совершенно «непроходимо» для насекомых и грызунов и представляет собой идеальный барьер для подобных вредителей.

Стойкость пеностекла к гниению и отсутствие благоприятной среды для распространения плесени и грибков особенно важно при использовании пеностекла в замкнутом, невентилируемом пространстве кровли, стен, цоколя или фундамента. Отсутствие органики позволяет гарантированно избежать ситуаций, связанных с разрушением и деструкцией теплоизоляционного материала под влиянием биологически активной среды.

Пеностекло, также , очень хороший абразивный материал. В то же время природа еще не создала ни одной биологической формы, способной точить абразивы без быстрой потери естественных приспособлений. Эту особенность пеностекла особо активно используют при теплозащите зернохранилищ, промышленных пищевых холодильников, складов, т.к. при использовании пеностекла, помимо теплозащитного слоя, удается создать надежный барьер на пути вредителей.

Негорючесть и огнестойкость

Пеностекло полностью негорючий материал, не содержащий органических или окисляющихся компонентов. Технология производства пеностекла такова, что готовое изделие получается в результате изготовления в печах при температуре, около 1000°С, поэтому при нагревании пеностекла до высоких температур оно всего лишь плавится как обычное стекло, без выделения газов или паров. Этот фактор важен для противопожарных свойств конструкции.

Основные критерии пожарной безопасности – негорючесть материала и отсутствие поглощающей способности. Пеностекло не является горючим и абсорбирующим материалом и, следовательно, способно обеспечить наилучшую противопожарную защиту изолируемых объектов.

Влагонепроницаемость, водостойкость и негигроскопичность

Вода не оказывает на пеностекло никакого воздействия по двум причинам: пеностекло состоит из герметично замкнутых ячеек, материал стенок которых – обычное силикатное стекло. Пеностекло не впитывает влагу и не пропускает ее, при использовании в ограждающей конструкции создает дополнительную гидроизоляцию. При повреждении гидроизоляции не допускает распространения воды, как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении.

Водостойкость пеностекла позволяет ему в течение длительного времени предотвращать образование льда, обеспечивать полную защиту от коррозии и отличную терморегуляцию. Пеностекло устойчиво к воздействию как пресной, так и соленой воды.

Экологическая чистота и санитарная безопасность

Санитарная и экологическая безопасность пеностекла позволяет осуществлять утепление ограждающих конструкций не только для помещений, в которых необходима повышенная чистота воздуха ( спортивные сооружения,здания образовательного и медицинского назначения; музеи; высокотехнологичные производства и т.п.), но и для зданий со специальными санитарно-гигиеническими требованиями (пищевая и фармакологическая промышленность; сауны и бани; бассейны; кафе, рестораны, столовые и т.п.).

Простота обработки

Пеностекло легко обрабатывается столярным инструментом под любые необходимые размеры и форму. Связывается и склеивается любым типом строительной смеси, битума или клея. Все это позволяет осуществлять монтаж пеностекла с использованием различных вариантов крепления. Обусловлено это тем, что прилипание происходит не столько за счет адгезии , а за счет чрезвычайно развитой поверхности пеностекла и механического сцепления поверхностей при помощи затвердевающего состава.

Недостатками пеностекла являются:

дорогостоящее производство;
больший вес по сравнению с другими видами теплоизоляционных материалов (ввиду высокой плотности пеностекла);
нестойкость к ударным воздействиям — так как пеностекло состоит из стекла, то всегда существует опасность разбить его;
для изготовления скорлуп или блоков требуется дополнительное оборудование, что ведет к увеличению стоимости блочного пеностекла;
нецелесообразность использования пеностекла в малоэтажном строительстве, так как, в среднем, через 50 лет требуется реконструкция здания и часто уместнее применять более дешевые и удобные в монтаже традиционные материалы.
Продажная цена, конечно далеко не дешевая.

До недавнего времени к недостаткам можно было отнести и запах сероводорода (запах «тухлых яиц») — его использовали при вспенивании. Сейчас производители в большинстве своем отказались от «классической» технологии, поэтому проблем, связанных с неприятным запахом пеностекла не возникает.

**Таблица характеристик пеностекла**
Наименование показателя	Значение
Плотность,кг/м3. Не более	190
Теплопроводность. Вт (м-К), не более при температруе (298+-5)К (398+-5)К	0.083 0.110
Предел прочности при сжатии,МПа,не менее	0.7
Водопоглащение,% по обьему, не более	5.0