Что такое пеностекло и для чего оно применяется

Вспененное стекло было известно в России еще в начале прошлого века. Производственные технологии не отличались совершенством, требовались значительные затраты, поэтому изготовление не получило развития. Современные методы позволили снизить стоимость с учетом исправления недоработок прошлого, поэтому утеплитель пеностекло стал популярным материалом для защиты строений от холода.

Описание материала

Теплоизоляционный материал представляет собой ячеистое стекло, полученное вспениванием. Силикатные стекла размягчаются при высокой температуре (+1000°С), добавление газообразователя заставляет тесто пениться, набирать объем. Увеличивается вязкость при снижении температуры состава до +18 — +24°С. Изменения приводят к повышению прочности.

На строительном рынке материал представлен в базовых формах:

• блоки — легкие и жесткие элементы прямоугольной формы;
• трубы — для изоляции от холода канализационных, водопроводных газовых коллекторов;
• гранулированный утеплитель — подмешивают в раствор для строительных работ, чтобы повысить утепляющие свойства.

Ячейки материала отличаются гексагональной или круглой формой, их размер варьируется в диапазоне от нескольких долей миллиметра до одного сантиметра. Стенки получаются толщиной 20 – 10 мкм.

В сырьевую массу включают:

• отходы стеклобоя или при стекольном производстве;
• спекающиеся породы с большим процентом щелочей (нефелин, трахит, обсидиан, сиенит, вулканический туф).

Газообразователи на основе углерода способствуют организации замкнутых пор, а карбонатные — образуют сообщающиеся ходы. От этого зависит способность материала насыщаться водой.

В качестве вспенивателей используют вещества в процентном отношении к стекольной массе:

• торфяной полукокс, кокс — 2 – 3%;
• мраморная крошка или известняк — 1 – 1,5%;
• антрацит — 1,5 – 2%;
• доломит, ламповая сажа — 0,2 – 0,5%.

Газообразователь подбирают так, чтобы температура плавления была выше аналогичного параметра стекла на 50 – 70°С. Блоки выпускают серого цвета с зеленоватым оттенком, колер зависит от сырья и примесей, бывает от кремового светлого до черного.

Технология производства

При производстве используют комплексные химические и физические процессы, регулируют фиксацию объема, формы, охлаждения и отжига полученной пенистой массы. Технология производства регулируется ГОСТами.

В процессах задействуют большие мощные печи с возможностью объединения компонентов и введения химических ингредиентов. Такие агрегаты подсоединяют к отсекам, где производится вспенивание.

Производство пеностекла проходит в четыре этапа:

• варка и подготовка базового стекла;
• приготовление смеси из пенообразующих компонентов;
• вспенивание массы, отжиг;
• окончательная обработка и упаковка.

Основной задачей в производстве пеностекла является снижение себестоимости и обеспечение рентабельности. Каждый изготовитель продукции усовершенствует известную технологию.

Разновидности пеностекла:

• Foamglas — кислотостойкий негорючий утеплитель;
• ЭТИЗ — пеностекло, полученное вспениванием жидкого силиката;
• Неопорм — материал с изолированными сотами внутри.

В основе массы лежит стекло, которое измельчают до порошка. Затем сырье подают в опалубки и подвергают нагреванию в печах (+1000°С) с введением вспенивателя. Выделяемый газ (СО и СО2) образовывает замкнутые или сообщающиеся ячейки, при этом увеличивается объем.

Фиксация формы усложнена тем, что стекло не затвердевает сразу при охлаждении. В расплаве возникают экзотермические взаимодействия, появляется неравномерная кристаллизация, температура массы неодинакова на разных участках. Охлаждению препятствует и низкая проводимость тепла полученной ячеистой заготовки. В итоге процесс отжига занимает до 15 часов.

Производство гранулята из вспененного стекла является менее сложным. Полученный материал уступает по показателям плитной разновидности, но популярен из-за низкой стоимости.

Как отличить некачественные аналоги

Разновидностями пеностекла являются ячеистые продукты, полученные также вспениванием, но только растворимого стекла. Производство проходит при температуре не выше +200°С, при котором в жидкое стекло добавляют образователь пены. В итоге из смеси удаляется влага и раствор становится вязким, затем охлаждается по технологии.

Отличить такой утеплитель можно по характеристикам:

• изолятор из растворимого стекла впитывает влагу;
• материал разрушается от действия агрессивных атмосферных факторов.

Некачественный утеплитель продают разных размеров, тогда как габариты настоящих плит всегда совпадают до миллиметра. В структуре марочного материала ячейки всегда располагаются отдельно одна от другой и не соприкасаются.

Производители используют различные технологии, поэтому отличается показатель проницаемости пара. В документах такую информацию указывают, а если нет — лучше не приобретать продукцию.

Технология производства плит пеностекла сложная, поэтому материал не может продаваться по низкой стоимости. Если цена товара занижена, значит продается некачественный аналог.

Технические характеристики

Важным показателем является свойство пеностекла противостоять воспламенению. По пожарным категориям пеностекло относят к материалам, которые не горят (группа НГ). По итогам испытаний в критических условиях выявлен временной предел огнестойкости — способность сдерживать тепло от пожара сохраняется в течение часа. Это качество послужило причиной применения материала в зданиях с повышенным риском возгорания.

Характеристики пеностекла и особенности:

• материал не разрушается, не меняет свойства при работе в диапазоне температур -255 – +230°С;
• температура плавления составляет +1000°С, после этого пеностекло плавится, но не горит;
• плиты на 80% содержат в составе воздух, плотность — 130 – 600 кг/м³;
• прочность на сжатие — 0,5 – 4,0 МПа;
• прочность на изгиб — 0,4 – 0,6 МПа;
• теплопроводность пеностекла — 0,06 Вт/м·К, показатель результативнее значений дерева;
• водопоглощение составляет 0,1 – 5 % от общего объема панели;
• паропроницаемость — 0,005 мг/(м·ч·Па);
• звукопоглощение — до 56 Дб.

Плиты выпускают размеров:

• 20 х 550 х 450 мм, площадь плиты — 0,248 м², объем — 0,003 м³;
• 40 х 550 х 450 мм, квадратура панели — 0,248 м², объем — 0,01 м³;
• 60 х 550 х 450 мм, соответственно — 0,248 м2 и 0,015 м³;
• 80 х 550 х 450 мм — 0,248 м² и 0,02 м³;
• 80 х 300 х 380 мм —0,114 м² и 0,0091 м³;
• 80 х 250 х 380 мм — 0,095 м² и 0,0076 м³;
• 100 х 550 х 450 мм — 0,248 м² и 0,027 м³;
• 120 х 550 х 450 мм — 0,248 м² и 0,03 м³.

Пеностекло в виде изоляционной скорлупы для труб выпускают длиной 50 – 100 см, толщину согласовывают с заказчиком, обычно —20 – 40 мм. Внутренний диаметр бывает в пределах 22 – 325 мм, внешний отличается с учетом толщины стенок.

Сравнение с другими утеплителями

Плотность и вес пеностекла, по сравнению с кирпичом, меньше в 7 – 10 раз, но в 2 – 3 раза превышает показатели пенополиуретана и пенополистирола. Материал меньше дышит, чем керамические камни, но превосходит по показателям пенопластовые разновидности.

По сравнению с многими органическими и неорганическими теплоизоляционными видами усадка материала находится на уровне нуля, поэтому такая характеристика его выгодно отличает. По сопротивлению нагреванию при пожаре материал превосходит стекловату, минераловатные плиты, пенопласт, пенополиуретан. Предел огнестойкости у пеностекла чуть ниже, чем у кирпича.

Коэффициент теплопроводности вспененного стекла приближается к значениям каменной ваты, но выше, чем у теплоизоляции пенополиуретаном и автоклавным пенобетоном. Для изоляции трубопроводов пеностекло находится вне конкуренции, т. к. показатель температуры, при которой сохраняются свойства, больше, чем у всех утеплителей.

Сферы применения

Материал устойчив к нагреванию до высоких температурных показателей, поэтому его применяют на объектах атомной промышленности. Материал сверлится и пилится без проблем, из него легко сделать куски нужного габарита. К поверхности хорошо приклеивается шпаклевка, штукатурка, клей, в теле пеностекла держатся метизы.

Пеностекло используют при строительстве зданий и сооружений в отраслях:

• сельскохозяйственной;
• энергетике;
• химической и нефтеперерабатывающей;
• машиностроении;
• пищевой;
• фармацевтической.

В частном домостроении материалом утепляют стены дома, применяют на крыше, в подвале. Из-за влагостойкости пеностекло походит для изоляции от влаги и холода вертикальных поверхностей подполов, фундаментов, цоколей. Плитами утепляют пол в жилых помещениях, звукоизолируют стены и перегородки.

Инструкция по утеплению здания

Технология установки блоков или плит простая, под силу владельцам участков. К стене панели фиксируют клеевым составом, после застывания поверхность декорируют отделочными материалами. Клей берут двухкомпонентный, части которого соединяют перед работой. Для монтажа снаружи используют клей со стойкостью к морозу.

На дерево фиксируют специальными дюбелями, чтобы создать промежуток для обмена воздуха между стеной и слоем пеностекла. Поверхность перед приклеиванием очищают от пыли и грунтуют.

Перед началом установки на уровне цоколя ставят планку, чтобы получить ровные ряды, монтаж ведут снизу-вверх, вертикальные швы последующих рядов смещают, чтобы получить перевязку.

Дальнейшая отделка:

• для штукатурки, шпаклевки сверху ставят армирующую сетку;
• под кафель, плитку каждую панель вспененного стекла прикручивают 3 – 4 дюбелями, сверху устанавливают каркас из реек или профиля;
• под вагонку, сайдинг, пластиковые панели также предусмотрен каркас-обрешетка.

Для изоляции пола от холода берут гранулированный или плитный утеплитель. Обязательно предусматривают гидроизоляцию, по верху выполняют цементно-песчаную стяжку.