Пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы (стр. 36 )

Композиция для изготовления ТИ материала (а. с. 1201263 СССР, СО4В 28/02, опубл. 30. 12. 1985) содержит (мас. %): фенолформальдегидную смолу – 1,0-2,5; ацетон – 7,45-18,9; порошок алюминия – 0,05-0,1; жидкое стекло – остальное. При изготовлении к жидкому стеклу плотностью 1,39-1,41 г/см3 добавляют порошок алюминия и смолу, растворенную в ацетоне. Полученную массу перемешивают до выпадения осадка, удаляют жидкую фазу и осадок помещают в форму, предварительно покрытую смазкой, для предотвращения прилипания. Затем плотно закрывают форму крышкой и подвергают вспучиванию при t до 400 °С, при скорости подъема температуры 10 °С/мин, при 400 °С образцы выдерживают в течение 1 часа. Возможен возврат и регенерация ацетона.

Пенообразователь для изготовления ТИ ячеистых бетонов (а. с. 1301821 СССР, СО4В 38/02, опубл. 07. 04. 1987), для повышения кратности и стойкости пены и снижения коэффициента теплопроводности бетона, содержит (мас. %): карбамидоформальдегидную смолу – 6-8; ПАВ – 0,2-0,3; щавелевую кислоту – 1,2-1,5; полиацетальгликоль (ПАГ-1) – 0,05-0,2; вода – остальное. В данном пенообразователе стабильность пены связана с влиянием ионов водорода и гидроксила на взаимодействие гидрофильных и гидрофобных частей молекул, сдвигающих равновесие между адсорбцией пенообразователя и мицеллообразованием. Химическое взаимодействие гидроксильных групп ПАГ-1 с атомами углеводорода смолы приводит к росту длины цепей с образованием эластичных пленок пузырьков пены, отверждаемых щавелевой кислотой, что увеличивает вязкость и устойчивость пены. Пенообразователь готовят следующим образом: предварительно приготовляют 10 %-й раствор щавелевой кислоты, а затем ПАВ смешивают с подогретой до 60 °С водой в соотношении 1:1. Смолу 70 %-й концентрации смешивают с ПАГ-1 и раствором ПАВ в течение 1 минуты. Затем вливают остальную воду и взбивают пену при скорости вращения лопастей пеномешалки 250 об/мин в течение 5-7 минут. Далее вливают раствор щавелевой кислоты, после чего всю смесь еще перемешивают 1-1,5 минуты. Пенобетон готовят из смеси (мас. %): цемент – 20-30; наполнитель (зола уноса) - 20-30; пенообразователь – 1,2-0,4; вода – 58,8-39,6. Изделия получают методом безавтоклавного твердения со следующими параметрами: объемная масса – 150-300 кг/м3; предел прочности при сжатии – 0,3-10 МПа; коэффициент теплопроводности – 0,075-0,1 Вт/(м×К).

Состав для приготовления легкобетонных изделий включает (заявка 2181707/00 Россия, СО4В 38/02, опубл. 27. 04. 2002), в вес %: цемент 64-66; вспученные гранулы пенополистирола – 1,46-1,76; лигносульфат технический ЛСТ – 0,128-0,132; воздухововлекающую добавку ПО-1 – 0,16-0,165; песок – 19,2-19,9; воду – остальное.

Для защиты бетонных и, в том числе, пенобетонных изделий от коррозии может использоваться пропитка поверхности следующими компонентами или смесями (мас. %):

1)  водной эмульсией полиэтилгидрилсилоксана (а. с. 1675289 СССР, СО4В 41/72, опубл. 20. 04. 1983);

2) смесью технической серы – 80-95 и тонкомолотого ракушечника – 5-20 (а. с. 1379294 СССР, СО4В 41/65, опубл. 07. 03. 1988);

3) эпоксидной смолой – 31-37, в смеси с ацетоном – 30 и отвердителем и пластификаторами (а. с. 1654292 СССР, СО4В 41/63, опубл. 25. 07. 1988);

4) смесью жидкого стекла – 54-69; бутадиенстирольного латекса – 25-35, азотнокислого кальция – 0,1-0,2 и этилсиликата – 5-7 (а. с. 1479443 СССР, СО4В 41/65, опубл. 15. 05. 1989);

5) эмульсией низкомолекулярного полиэтилена и жирных кислот (С21-С25) в воде (а. с. 1692967 СССР, СО4В 41/62, опубл. 19. 09. 1989);

6) смесью этилсиликата – 30-70; ацетона – 29-65; триметилсиликата – 1-5 (а. с. 1537672 СССР, СО4В 41/64 опубл. 23. 01. 1990);

7) смесью метилметакрилата – 60-78, инициатора полимеризации – 0,4-3 и ацетона (а. с. 1574581 СССР, СО4В 41/63, опубл. 30. 06. 1990);

8) отходами производства стирола (а. с. 1673570 СССР, СО4В 41/63, опубл. 30. 08. 1991).

Способ покрытия строительных материалов (заявка 2129083 Япония, СО4В 47/48, опубл. 17. 05. 1990) включает нагрев и кипячение в масле (или различных нетоксичных маслоподобных отходах) пластмасс (или их отходов) до их расплавления, перемешивания смеси и покрытие ею строительных материалов и изделий, для придания им декоративных и/или водоотталкивающих свойств.

4. Теплоизоляционные материалы на неорганическойоснове

Утеплители на неорганической основе, к ним, безусловно, относятся и рассмотренные выше пенобетоны, а также волокнистые теплоизоляционные материалы из минерального и стекловолокна, являются доминирующими в решении вопросов теплозащиты зданий и оборудования. Это объясняется их экологической чистотой, пожаробезопасностью и долговечностью.

4.1. Волокнистые теплоизоляционные материалы

Волокнистые и тканевые теплоизоляционные материалы имеют [87] плотность волокон практически равную плотности массивных образцов, но изделия, состоящие из волокон или содержащие волокна, имеют объемную (кажущуюся) плотность значительно более низкую, чем плотность массивного материала. Это свойство используется для создания сверх теплоизоляционных материалов и уменьшения потерь тепла. Волокнистые материалы классифицируются: по длине волокна – на длинноволокнистые с непрерывным волокном (прямонитейные) и штапельные (изогнутые) с коротким волокном; по агрегатному состоянию – кристалловолокнистые (называемые «усами» или «вискерсами») и микростеклокристаллические.

Каолиновая вата – является бинарной системой глинозем-кремнезем и производится из природных глин и каолинов. Химический состав каолинового волокна изменяется в следующих пределах (%): 43,0-54,0 Al2O3; 43,0-54,0 SiO2; 0,6-1,8 Fe2O3; 0,1-3,5 TiO2; 0,1-1,0 CaO; 0,08-1,2 B2O3; 0,2-2,0 K2O + Na2O. Такие волокна относятся к штапельным, представляют собой высокотемпературное стекло и их получают расплавлением шихты в гарниссажных руднотермических печах с последующим раздувом энергоносителями на множество струй. В зависимости от вида энергоносителя различают пародутьевой (используют пар с давлением 0,6-1,2 МПа) и газоструйный (используют сжатый воздух) способы. Для улучшения структуры волокна, повышения гладкости поверхности стеклонитей и уменьшения пылеобразования в перегретый распыливающий пар подается ПАВ (эмульсол). Если необходимо получить длинные волокна с относительно низким содержанием неволокнистых включений, то используют центробежную технологию распыления струи расплава поверхностью быстро вращающегося диска диаметром 300 мм и скоростью вращения 4200 об/мин.

Слой массы слабоориентированных волокон с неволокнистыми включениями («корольками») называют каолиновой ватой. Из каолиновой ваты изготавливают различные изделия, из числа которых наибольшее применение получили плиты, получаемые введением связок (поливинилацетатных дисперсий по ГОСТ 18992-73, карбамидных смол, латексов, глины, бентонита и других). Сушка изделий производится горячим воздухом с температурой на выходе из сушила 170-180 °С, до остаточной влажности не выше 1 %. Полимеризация связующего, происходящая при сушке, повышает механическую прочность изделий, а плотность находится в пределах 280-320 кг/м3.

При производстве картона и бумаги из ваты исходным материалом служит каолиновая вата (85-92 %), волокнистый асбест (5-10 %), крахмал или поливинилацетатная дисперсия (3-5 %). При объемной плотности 700-1000 кг/м3 коэффициент теплопроводности картона составляет l = 0,15-0,27 Вт/(м×К) (при t = 800-1000 °С). Также из ваты изготавливают текстильные изделия – ровницу (нитевидный продукт), шнур, фетр, пряжу, ткани и ленты. В качестве исходных материалов используют каолиновую вату, а для повышения прочности вводят хлопковое волокно или стальную проволоку диаметром 0,1 мм.

Изделия из волокнистых материалов подразделяют на - мягкие, полужесткие и жесткие. Благодаря гибкости применение мягких или ковровых волокнистых изделий, по сравнению с жесткими, более технологично и эффективно. Рулонный материал получают из пухового волокна путем уплотнения в непрерывном рулоне с плотностью 50-250 кг/м3 и толщиной от 6 до 50 мм. Гибкий, мягкий неуплотненный ковер ваты сверху и снизу покрывают стеклотканью, прошивают кварцевыми нитками (т. н. прошивные маты) или приклеивают. Необходимо учитывать, что при нагревании маты дают усадку, величина которой зависит от температуры и от содержания Al2O3 в волокнах. Свойства коалинового волокна и изделий на его основе регламентируется требованиями ГОСТ 23619-79.

Основой промышленности теплоизоляционных материалов является производство теплоизоляционных изделий из минеральной ваты. На территории России расположено 69 предприятий и цехов по производству таких изделий. Общее количество технологических линий — 122. Суммарная установленная (проектная) мощность предприятий — около 12 млн. м3 в пересчете на изделия плотностью 100 кг/м3.

Некоторые предприятия, к сожалению, до сих пор выпускают материалы, которые нельзя отнести к современным. Это, прежде всего, минераловатные плиты на битумном связующем. К уходящим в прошлое минераловатным утеплителям следует также отнести изделия, диаметр волокна в которых превышает 7-8 мкм, а в качестве связующего используются экологически вредные вещества. Очевидно, что даже в условиях ожидаемого повышенного спроса эти материалы не будут востребованы, а мощности этих производств не будут расти.

Среди наиболее широко применяемых сегодня как в индустриальных строительных конструкциях, так и в дополнительной изоляции зданий распространены такие волокнистые утеплители, как: плиты теплоизоляционные из минеральной ваты на синтетическом связующем (ГОСТ 9573-96 и ТУ 762-010-04001485-96) марок П75, П125, П225; изделия из стеклянного волокна (ТУ 5763-002-00287697-97) марок П45, П45Т, П6О, П75. Для утепления кровли, чердачных перекрытий наряду с указанными изделиями применяются также минераловатные плиты повышенной жесткости на синтетическом связующем (ГОСТ 22950—95), плиты минераловатные гофрированной структуры (ТУ 5762-001-05299710-94) марок П175ГС, П200ГС.

Такую продукцию выпускают сегодня многие отечественные заводы: АО «Термостепс» (Тверь, Ярославль, Салават, Омск, Пермь), АО «Комат», (г. Железнодорожный), Назаровский ЗТИМ, фирма «Изорок» (г. Бокино), Челябинский АКСИ, «Флайдерер-Чудово» и др. К сожалению, следует констатировать, что номенклатура отечественных плитных утеплителей расширяется медленно и все еще скудна. Рынок России испытывает недостаток в плитных утеплителях повышенной жесткости для утепления фасадов зданий. Имеющиеся изделия не обладают необходимыми свойствами по влагостойкости, сопротивлению на расслаивание. Практически отсутствуют жесткие негорючие плиты малой толщины для изоляции кровель и полов.