Искал материал по льняному утеплителю, и наткнулся на пеностекло. Честно говоря, впервые услышал о материале и на неделю погрузился в изучение этого необычного (необычно дорогого) утеплителя. Делюсь результатами исследования.
Пеностекло — неорганический, экологически безопасный высокопрочный и легкий утеплитель, внешне напоминающий пемзу. Химический состав пеностекла идентичен бытовому стеклу на основе оксидов кремния, калия, натрия, алюминия, магния, кальция.
Пеностекло было представлено в 1932 году на Всесоюзной конференции по инновациям в строительстве. Представил материал легендарный физик-кристаллограф А.И. Китайгородский. К концу тридцатых патенты на производство пеностекла уже были у французов, англичан, чехов, немцев и американцев. Война затормозила исследования в этой области и первые заводы появились в Союзе только в семидесятые. Тем не менее, объемы производства превышали 100 000 м3 в год и продукт пользовался спросом.
Производство вспененного стекла чрезвычайно энергозатратно и сложно в контроле техпараметров, поэтому стало нерентабельно в конце 80-х — из четырех заводов остался только Гомельстекло (судя по всему, закрывший линию совсем недавно). Но за последние 5 лет в России и Украине таки наладился выпуск разнообразного пеностекла по ценам, конкурентным европейским. С историей материала в двух словах разобрались, идем дальше.
Как производят пеностекло
Бой стекла, вторсырье растирают с порообразователем (уголь, кокс, сажа, антрацит) и засыпают в формы, смешав с другими добавками. Форма заполняется примерно на 10%, весь объем заполнится в процессе образования стеклянной пены. Обжиг проходит в туннельной печи при температуре около 1000°С. В процессе плавки стекла порообразователь увеличивает массу в 14-15 раз и форма заполняется.
Для пеностекольных гранул технология другая: стеклобой промывают и сушат, дробят, затем мелят с вспенивателями и гранулируют шихту. Далее гранулы просушивают и помещают во вращающиеся печи, где гранулят пересыпают кварцевым песком для предотвращения спаивания. Вспенивание проходит при температуре от 780 до 820°С.
Себестоимость вспененного стекла очень высока из-за энергоемкости производства и дорогого оборудования (оборудование линии на 20 м3 в сут. стоит около $1 млн.).
Виды пеностекла:
- Блоки (плиты)
- Гранулы
- Бесформенный бой (строительный щебень).
Свойства и характеристики пеностекла
Твердой фазы в пеностекле около 10%, поэтому оно имеет невысокую плотность. Средний диаметр пузырьков – 2000 мкм, а толщина стенок пузырьков – 20…100 мкм. Ячеистое стекло можно получать плотностью не ниже 100 кг/м3 — это предел прочности. Преимущественно производители выпускали и продолжают выпускать материал с плотностью в пределах 120-160 кг/м3. Такое пеностекло обладает высокими теплоизоляционными свойствами, сохраняя при этом приемлемые прочностные характеристики и простоту обработки. Плотность пеностекла определяет его теплопроводность и прочность, сравнить эти характеристики можно по техническим условиям, например, у Пеноситала:
Соотношение плотности, теплопроводности
и прочности пеностекла по ТУ 5914-001-73893595-2005 (Пеноситал)
| Марка по плотности, D | Средняя плотность (объемная масса), кг/м3 | Предел прочности МПа (кг/см3), не менее | Теплопроводность, Вт/(м°С) | |
| при сжатии | при изгибе | |||
|
100 150 200 300 400 500 600 |
100-120 121-170 171-220 221-320 321-420 421-520 521-620 |
0.5 (5) 0.7 (7) 1.0 (10) 1.5 (15) 3.5 (35) 5.0 (50) 7.5 (75) |
0.1 (1) 0.15 (1.5) 0.2 (2) 0.3 (3) — — — |
0.030 0.040 0.045 0.060 0.075 0.080 0.100 |
Пеностекло не содержит микропор, способных сорбировать влагу из окружающей среды. Вся влага, которая может задержаться в разрезанных при формовке стеклянных микросферах, стекает из материала после удаления его из воды. Поэтому для всех видов ячеистого стекла обычно наблюдается незначительная величина водопоглощения, зависящая больше от метода измерения и размера ячеек. Самый «водопоглощающий» — пеностекольный бой, щебень.
Все свойства пеностекла определяются его структурой, представляющей собой оплавленные ячейки стекла, заполненные газами. Отличия определяются величиной ячеек, наличием большего или меньшего количества свободных дефектов в перемычках между ячейками.
Из характеристик используемого сырья (стекла и вспенивателя) вытекают основные качества материала:
- Высокая химическая инертность (последние годы некоторые производители предлагают стойкое к щелочам пеностекло).
- Исключительная долговечность.
- Нулевая горючесть.
- Гидро-паронепроницаемость.
- Не меняет теплотехнических свойств в процессе эксплуатации.
- Биостойкость.
- Не дает усадку.
- Низкий коэффициент линейного температурного расширения.
«Специалисты» по маркетингу предлагают так называемое паропроницаемое пеностекло, которое пеностеклом в общем понимании не является. Это утеплитель на основе жидкого натриевого стекла с открытыми порами. Применяется исключительно внутри отапливаемых помещений. На фасадах пар в порах промерзает и разрывает хрупкую ячеистую структуру в песок.
Есть еще проблема «аналогов»: пеностекольная крошка, перемешанная со всевозможными связующими и добавками (гипс, базальт, цемент, опилки и др), которую продают под названием пеностекло. Цена таких «изделий» может быть ниже на порядок, но они не имеют ничего общего с оригиналом.
Вопрос экологичности: из сульфатсодержащих стекол получается пеностекло, в ячейках которого замкнут сероводород из восстановленной серы. Он присутствует и в структуре исходного продукта в твердой фазе в виде сульфидов. Сульфиды взаимодействуют с водяным паром в воздухе и подвергаются реакции гидролиза, при которой в воздух выделяется сероводород. Последние годы брендовые производители стараются не применять такие стекла, но это влечет за собой изменения в технологической линии и повышение цены. Нужно понимать, что количество сероводорода в ячеистом стекле ничтожно и чувствуется только при разрезании блока.
Применение пеностекла
Привожу табличку из «Стройкомплекса Среднего Урала» за март 2006
| Характеристики | Области применения |
| Экологическая безопасность | Любые виды строительства, в том числе в пищевой и фармацевтической промышленности. |
| Высокое теплосопротивление | Теплоизоляция в промышленном и гражданском строительстве, снижение расхода стройматериалов, уменьшение толщины стен, повышение надежности и долговечности дорожного покрытия; термоизоляция трубопроводов и газопроводов. |
| Нулевая горючесть | Теплоизоляция в высотном строительстве; создание огнеупорных конструкций; изоляция трубопроводов и иного оборудования, работающего при температурах до 600С. |
| Низкая плотность материала при высокой прочности | Снижение нагрузки на фундамент и возможность строить даже на слабых грунтах; надстройка верхних этажей зданий; теплоизоляция перекрытий, кровель, полов; гранулят — незаменимый наполнитель для прочных легковесных панелей; изготовление понтонных и иных плавучих конструкций. |
| Химическая инертность, высокая коррозионная устойчивость | Изготовление многоразовой изоляции; неограниченность времени эксплуатации; безусадочность (долговременная стабильность размеров); строительство резервуаров и трубопроводов для кислот и нефтепродуктов; эффективная защита зернохранилищ, хозяйственных и жилых помещений, т.к. не разрушается грызунами и насекомыми. |
Благодаря разнообразной толщине и формфакторам плит и блоков можно выбрать индивидуальный вариант. Режется пеностекло пилой для газобетона.
Теплоизоляция горячих труб фигурным пеностеклом может действительно окупиться, так как его можно применять при температурах до 550°С без необходимости регулярной замены. Материал устойчив как к пару и воздуху, так и нефтепродуктам и маслам.
Насыпное пеностекло применяют в колодцевой кладке и в насыпных полах, как условная альтернатива керамзиту. Однако, пеностекольный бой очень острый и режет гидроизоляционные пленки-подложки, его невозможно тромбовать. Лучше применять гранулы, тем более они с оплавленными закрытыми порами и не будут держать воду в поломанных ячейках как щебень.
Особенности монтажа пеностекла я не рассматриваю, так как все технические решения нужно узнавать непосредственно у производителя, у которого будете его покупать. Для каждого места применения материала есть правила монтажа и обработки, связанные с некоторыми нюансами пеностекла. Белорусским Институтом НИПТИС разработаны рекомендации по применению пеностекольных блоков, предлагаю ознакомиться с документом.
Особенности и недостатки пеностекла
Есть факторы, ограничивающие применение этого утеплителя в мокрых фасадах и в качестве заполнителя легких бетонов. Ограничение связано с щелочно-силикатной реакцией, протекающей между стеклом и бетоном, цементом, всеми смесями и штукатурками, содержащими реакционноспособный оксид кремния. Основанные на цементе составы вступают в щелочную реакцию с образованием геля и отваливаются от стекла (или стекло отклеивается от фасада).
Клеить пеностекло к несущей поверхности нельзя составами, набирающими прочность в процессе просыхания из-за водо- и паро-непроницаемости пеностекла — они не наберут прочность в местах соприкосновения со стеклом.
Дающие усадку растворы тоже не подходят, так как разрушают ячейки стекла, с которыми вступили в адгезию и обваливаются.
Все описанные выше проблемы так или иначе решены некоторыми производителями. Блоки покрывают битумом, оклеивают разными материалами для избежания проблем с цементными составами и предотвращения механических повреждений хрупких кромок материала. Существует также метод прямой плавки, когда к стеклянному бою добавляют диоксид циркония и обеспечивают успойчивость к щелочам. Другое решение — частичная кристаллизация стекла, при которой материал уже не склонен вступать в щелочно-силикатную реакцию.
Тип пор в пеностекле влияет на теплосопротивление материала. Хорошо, когда стекло имеет замкнутые ячейки по 1-2 мм. Паропроницаемое пеностекло гораздо хуже по этому показателю.
Рекомендуемые производителями специализированные полиуретановые клеи редко бывают в розничной продаже, очень дороги и не имеют 100% аналогов. Точнее, аналоги по совместимости со стеклом есть, но они не обладают температуро и влагостойкостью рекомендуемых.
Для утепления фасада здания пеностекло тяжеловато, учитывая еще ударную защиту для него (марка прочности 11). С ним непросто работать, так как материал хрупкий, хотя и имеет высокую прочность на сжатие.
Цена пеностекла
Я приведу стоимость украинского пеностекла в пересчете на доллар.
| Пеностекло в малых блоках 250х120 мм | ||
| Толщина, мм | Паропроницаемое $/м2 | Паронепроницаемое $/м2 |
| 65 | 9.11 | 10.72 |
| 88 | 12.30 | 11.7 |
| Пеностекло в плитах 600х450 (450х450) мм | |||
| Толщина, мм | Паропроницаемое, $/м2 | Паронепроницаемое 1 сорт, $/м2 | 2 сорт, $/м2 |
| 30 | 4 | 7.15 | 6.8 |
| 40 | 5.2 | 9.5 | 8.7 |
| 50 | 6.6 | 12 | 11.4 |
| 60 | 8 | 14.3 | 13.7 |
| 70 | 9.2 | 16.7 | 16 |
| 80 | 10.55 | 19.1 | 18.2 |
| 100 | 13.2 | 23.9 | 22.8 |
| 120 | 15.8 | 28.6 | 27.4 |
| Пеностекло обработанное в плитах 600х450 мм, с битумным покрытием или оштукатуренное | |
| Толщина, мм | Цена, $/м2 |
| 50 | 11.2 |
| 60 | 13.5 |
| 80 | 17.9 |
| 100 | 22.4 |
| 120 | 26.9 |
| Пенокрошка фракционированная (фракция до 150 мм) | 57.8 $/м3 |
Я бы рассматривал пеностекольный утеплитель в качестве засыпки при колодцевой кладке и как гидроизоляционную отмостку — в этих местах применение дорогого материала оправдано на 100%. Но не применял бы пеностекольный щебень.
Рекомендую хорошую профессорскую статью из «Стройкомплекса Среднего Урала» про пеностекло и его возможные альтернативы (ну или их отсутствие).
