Минераловатных утеплителей

URSA – теплоизоляционный материал из стеклянного штапельного волокна. Выпускаются изделия в виде матов и плит с плотностью 11…75 кг/м³ и коэффициентом теплопроводности 0,048…0,037 Вт/мК.

Ячеистый бетон все чаще применяют как теплоизоляционно-конструкционный самонесущий элемент в зданиях каркасной конструкции с навесным фасадом. Ячеистые бетоны имеют структуру с равномерно распределенными порами. Пористая структура ячеистых бетонов повышает теплозащитные свойства ограждающих конструкций. Ячеистые бетоны получают в результате смешивания вяжущего, кремнеземистого компонента с водой и газообразующими добавками или с отдельно приготовленной стойкой технической пеной. В соответствии с этим различают газобетоны и пенобетоны. В качестве вяжущего применяют портландцемент, смешанное цементно-известковое вяжущее, известково-песчаное (силикатное) вяжущее, смеси извести с золой-унос ТЭС. В зависимости от условий твердения ячеистые бетоны бывают автоклавные и неавтоклавные. По назначению различают конструкционные, теплоизоляционно-конструкционные и теплоизоляционные ячеистые бетоны. В зависимости от рецептуры и технологии ячеистые бетоны имеют среднюю плотность в пределах 200…1200 кг/м³ и прочность при сжатии от 0,2 МПа до 7,5 МПа и более.

В газобетонах в качестве наиболее распространенного газообразователя применяется алюминиевая пудра марки ПАК-3 и ПАК-4. Алюминиевую пудру используют в виде суспензии, содержащей 1 в.ч. алюминиевой пудры, 0,05 в.ч. ПАВ (например, сульфанола) и 30 в.ч. воды. Алюминиевую суспензию вводят в бетонную смесь после тщательного перемешивания в течение 2…3 мин.

К числу отечественных пенообразователей относят синтетические пенообразователи ПБ-2000 (ТУ2481-185-05744685-01), ПЕНОСТРОМ (ТУ 2481-001-22299560-99), Микропор, Ареком, ПБ-20, Пентапав-430, ПО-ПБ, Люкс. Более высокими качественными показателями отличаются протеиновые пенообразователи: ЭСТ, Бг-20, СДО-М, Пионер, Green Froth (Италия), Laston (Италия). Пенообразователь должен гарантировать высокую кратность, стабильность пены 85 % и коэффициент стойкости пены не менее 0,75. В качестве ускорителя схватывания и твердения рекомендуется применение сульфата натрия, формиата натрия. Возможно применение других корректирующих добавок.

Разработано оборудование и технология "АЭРОЛ" для производства теплоизоляционного и конструкционно-теплоизоляционного неавтоклавного пенобетона на месте производства строительных и ремонтных работ. В стационарных условиях оборудование позволяет организовать производство блоков, плит, перемычек и скорлуп со средней плотностью пенобетона в сухом состоянии - от 300 до 1200 кг/м³,коэффициентом теплопроводности 0,08…0,23 Вт/мК и пределом прочности при сжатии от 0,5 до 7,5 МПа. Технология ОАО «Строминноцентра» предполагает осуществлятьперемешивание пенобетонной массы под избыточным давлением с последующим транспортированием пенобетона по растворопроводу к месту заливки.

Керамзит является наиболее распространенным типом пористого заполнителя. Керамзит представляет собой гранулированный теплоизоляционный керамический пористый материал ячеистого строения, полученный обжигом вспучивающихся глинистых пород. Легкоплавкие глинистые породы, размягчаясь в условиях термической обработки, вспучиваются за счет давления выделяющихся внутри газообразных продуктов и образуют материал с ячеистой структурой. Основной критерий пригодности глинистого сырья для производства керамзита состоит в его способности вспучиваться при термической обработке в пределах температур 1050…1250°С и образовывать при этом ячеистый материал со средней плотностью в куске в пределах 200…1400 кг/м³.

Степень вспучиваемости глин определяется коэффициентом вспучивания:

,

где - коэффициент вспучивания; - объем абсолютно сухого необожженного керамзита; - объем керамзита после термической обработки.

Различают слабо-, средне- и хорошо вспучивающиеся глинистые породы с коэффициентом вспучивания, соответственно, до 2,5; 2,5…4,5 и свыше 4,5. Чем выше коэффициент вспучивания сырья, тем ниже плотность керамзита. Поэтому для производства керамзита целесообразно использовать хорошо- и средневспучивающиеся глины.

Производство керамзита основано на оптимизации физико-химического процесса вспучивания глинистого сырья, которое протекает в условиях выделения из него газообразных продуктов.

Процесс изготовления керамзита состоит из следующих основных операций: добычи глинистого сырья, его доставки и складирования, переработки сырья с получением сырца, обжига и охлаждения, складирования готового продукта.

Переработка глинистого сырья выполняется с целью разрушения природной структуры и усреднения состава сырья. Сырье перерабатывают в вальцах грубого и тонкого помола, глиномешалках. Формование сырцовых гранул может происходить в шнековом прессе или в дырчатых вальцах. Дырчатые вальцы должны обеспечивать разрушение природной структуры, перетирание массы, повышение однородности сырья и формование гранул сырца цилиндрической формы диаметром 7…20 мм. Для улучшения процесса вспучивания гранулы окатывают в сфероиды в грануляторах или сушильных барабанах. В двухбарабанных печах сушка гранул осуществляется одновременно с нагревом до 200…400 °С. При этом сушка в сушильных барабанах не требуется. Окатка сырцовых гранул в этом случае также может происходить во вращающейся печи. По пластическому способу сырцовые гранулы имеют влажность 16…25 %. Во вращающихся печах продолжительность обжига керамзита составляет 25…60 мин. Сначала гранулы проходят зону сушки с температурой 200…750 °С. До 200 °С удаляется физически примешанная вода. В интервале температур 350…650 °С происходит окисление органических примесей, химически связанная вода удаляется в интервале температур 200…800 °С. Разложение карбонатов протекает при 400…900 °С. В условиях слабоокислительной внешней среды и высокой скорости обжига все процессы газообразования сдвигаются в область более высоких температур, когда происходит размягчение сырья. В зоне вспучивания материал размягчается, приобретает оптимальную вязкость и вспучивается за счет внутреннего давления газообразных продуктов. Для обжига используют природный газ или мазут. Обожженный керамзит состоит из муллита и кремнезема. При выходе из печи керамзит имеет температуру 950…1050 °С. Правильное охлаждение керамзита состоит в том, чтобы перевести максимальное количество расплава в кристаллическое состояние. Для этого материал выдерживают при температуре на 50…200 °С ниже температуры вспучивания в течение 20…30 мин. Необходимо предусмотреть замедленное охлаждение в интервале температур от 600 до 800 °С, что позволяет избежать роста внутреннего напряжения в гранулах, приводящего к их механическому повреждению. Охлажденный в барабанном холодильнике до 70 °С керамзит попадает на транспортер и направляется на сортировку по фракциям. Длительность охлаждения 60 мин.

Аглопорит представляет собой сыпучий пористый керамический материал, полученный дроблением пористого обожженного керамического материала. Для производства аглопорита используется самое разнообразное сырье: слабовспучивающиеся и невпучивающиеся глинистые породы, супеси, суглинки, шахтные глинистые отходы углеобогащения, топливные шлаки и золы от пылеугольного сжигания. Производство аглопорита предусматривает подготовку шихты, ее спекание на агломерационной решетке, дробление и сортировку готового продукта. Исходное сырье дробят до крупности менее 5 мм, смешивают с водой и измельченным топливом. Оптимальная влажность различных видов сырья составляет 10…38 % по массе. Необходимо придать шихте рыхлое зернистое строение, так как она должна быть газопроницаема. С этой целью тонкодисперсное сырье дополнительно гранулируют. Шихту подают через приемный бункер с помощью питателя на колосниковую решетку агломерационной машины равномерным слоем толщиной 200…300 мм. Шихту зажигают с помощью стационарного горна и спекают на подвижной бесконечной колосниковой решетке, состоящей из отдельных звеньев, которые передвигаются на роликах по направляющим с помощью зубчатых шестерен, вращающихся от привода. Под колосниками располагаются вакуумные камеры, создающие просос воздуха и поддерживающие горение топлива в шихте и ее спекание по всей толщине. Спекшийся пористый продукт разрушают на куски билами и направляют на вторичное дробление в валковые зубчатые дробилки.

Аглопорит имеет среднюю плотность 400..1000 кг/м³. Коэффициент теплопроводности при средней плотности 1000 кг/м³ находится в пределах 0,318 Вт/мК.

Вспученный перлит получают обжигом предварительно измельченных до нужной фракции водосодержащих горных пород вулканического происхождения, так называемых вулканических стекол. Вулканические стекла образовались при быстром остывании на поверхности земной коры силикатного магматического расплава. Вулканические стекла содержат первичную воду, входящую в состав магмы и вторичную воду, приобретенную в процессе их гидратации. При содержании воды до 1 % их называют обсидианами, в пределах 1…6 % - перлитами, более 6 % - витрофирами. В производстве вспученного перлита все вулканические стекла принято называть перлитами. Перлит содержит 70…75 % SiО₂, 11…15 % Al₂O₃, 0,2…4 % Fe₂O₃, 0,3…6 % СаО+MgO, 2,5…9 % R₂О, 0,3…10 % Н₂О.На территории России перлиты распространены в Забайкалье и Приморском крае.

Оценку перлитового сырья производят по температуре и коэффициенту вспучивания. Коэффициент вспучивания показывает кратность увеличения объемы породы при термической обработке. Коэффициент вспучивания зависит от химического состава, вида, количества воды и условий вспучивания. Вода в породах присутствует в виде молекулярной воды и в виде гидроксила (ОН)^-. При обжиге должно достигаться соответствие между вязкостью размягченной стекломассы и давлением водяного пара. Лучшим сырьем являются породы, вспучивающиеся при температуре 850…1050 °С.

Производство перлита состоит в дроблеиии, фракционировании, обжиге и сортировке готового продукта. Необходима предварительная термическая обработка для удаления избыточной, свыше 5 % воды. Это улучшает качество перлита. Обжиг производят в шахтных или вращающихся печах. В шахтной печи через сырье проходит поток раскаленных газов, легкий вспученный перлит уносится в системы охлаждения, в циклоны грубой и мелкой очистки. Вспученный перлит представляет собой сыпучий пористый гранулированный материал преимущественно светлой окраски. Перлитовый песок имеет среднюю плотность 150…300 кг/м³. Перлитовый щебень имеет среднюю плотность 300…600 кг/м³. Водопоглощение по объему составляет 30…60 %. Материал гигроскопичен, поэтому его рекомендуется подвергать гидрофобизации кремнийорганическими соединениями.

Вспученный вермикулит получают обжигом измельченного минерала из группы гидрослюд – вермикулита. Месторождения вермикулита имеются в Мурманской области и на Урале. Способность вермикулита вспучиваться объясняется выделением паров воды, которые раздвигают слюдяные пластинки, увеличивая объем в 15 раз. Между пакетами слюды находится вода, прочно адсорбированная на плоскостях спайности, которая удаляется в интервале температур 170…800 °С. Производство вспученного вермикулита состоит в добыче, обогащении, дроблении сырья и обжиге в шахтных или вращающихся печах. Средняя плотность вспученного вермикулита находится в пределах 80…200 кг/м³. Он имеет низкую гигроскопичность, теплопроводность (0,056…0,07 Вт/мК), высокие звукопоглощение, огнестойкость и биостойкость, упругость.

Пеностекло - ячеистое высокопористое стекло, получаемое спеканием смеси порошкообразного стекла с газообразователем. В качестве порообразователей применяют карбонаты 1-5 %, угольный порошок (кокс) 2-3 %, продукты газоочистки.Пористость достигает 80-95 %. Тепло-, био-, химически-, морозо- водостоек. Средняя плотность 100-500 кг/м³, теплопроводность – 0,5-0,8 Вт/мК.