Научный руководитель: канд. техн. наук, доц.
Дубинин Н.Н
Белгородский государственный технологический
университет им. В.Г.Шухова
Перлит и производства материалов на его основе
Перлит и изделия на его основе известны достаточно давно. В 90-х годах прошлого столетия перлит был незаслуженно забыт, но в настоящее время, в период роста предприятий малого и среднего бизнеса, в период увеличения коттеджного строительства и увеличения доли новых материалов изделия из перлита востребованы в различных отраслях народного хозяйства. На начало 90-х годов в Советском Союзе объем выпуска вспученного перлита составлял 2,0 млн. м3, причем 90% производилось в России. Сегодня годовой объем производства вспученного перлита в России не превышает 200 тыс. м3.Анализ зарубежного и отечественного опыта применения вспученного перлита в строительстве показывает, что помимо традиционных сфер применения этого материала, известных как в России, так и за рубежом, появились и интенсивно развиваются новые направления, которые пока еще мало освоены.
Перлит — разновидность кислых вулканических стекол, содержащих более 1% воды; они имеют текстуру, похожую на жемчуг, давшую название этой породе (от французского perle — жемчуг). Особенностью перлитов является их способность при тепловой обработке вспучиваться с многократным увеличением (в 5–20 раз) от первоначального объема и соответствующим уменьшением объемной массы. Химический состав перлита: двуокись кремния-71%, окись алюминия-14%, окись магния, кальция, железа в сумме составляют 1.4%, окись калия 3.7%, двуокись титана 4%.
Перлиты используются как в естественном виде, так и после тепловой обработки (вспученный песок). Традиционная область их применения — строительная индустрия. Использование вспученного перлита в строительстве основано на таких его свойствах, как негорючесть, высокие звуко- и тепло-изоляционные свойства. Основные направления использования перлита на рис.1.
В зависимости от марки из вспученного перлитового песка получают легкие бетоны и растворы различного назначения, керамо- и битумперлитовые изделия, перлитовые изделия на синтетических связующих, гипсовые и силикатно-перлитовые материалы, штукатурные растворы, широкую гамму теплоизоляционных материалов.
Кроме того, вспученный перлитовый песок используют для изготовления фильтроперлита для очистки питьевых вод, вин, фармацевтических препаратов, для регенерации технических масел.
В сельском хозяйстве он применяется для кондиционирования и улучшения структуры почв, удерживания влаги, как носитель минеральных удобрений.
Рисунок 1. Основные направления использования перлита
В естественном состоянии перлит используется в основном для изготовления тяжелых конструкционных бетонов, как активная гидравлическая добавка при производстве цемента, как наполнитель при строительстве дорог и т. д.
Ежегодный мировой уровень производства вспученного перлита достигает 20 млн. куб. м. А средний ежегодный мировой рост объемов производства в 90-е гг. XX в. составил около 10%. В ряде зарубежных стран значительный процент потребления перлита приходится на нефтехимическую, керамическую, пищевую отрасли промышленности, сельское хозяйство. Использование перлитового сырья в странах СНГ тяготеет к отраслям, связанным с жилищным и промышленным строительством.
Более полувека вспученный перлитовый песок используется в качестве утеплителя как в чистом виде, так и в теплоизоляционных изделиях. Уникальные свойства вспученного перлита обусловили широкое применение этого материала в промышленности и строительстве.
Легкий (50-250 кг/м3), негорючий, пористый песок-щебень сегодня используется для тепловой изоляции зданий, сооружений, оборудования. Он работает при температурах -273 ё +900oС. С его помощью решают вопросы огнезащиты, акустической изоляции, его используют в качестве наполнителей в легких бетонах, красках, линолеуме и др.
Наибольшее количество вспученного перлита в мировой практике используется в формованных теплоизоляционных изделиях (около 60%). В качестве связующего используют различные продукты: цемент, гипс, битум, жидкое стекло. Такие изделия выпускаются и в России. Среди перспективных отечественных формованных теплоизоляционных изделий сегодня можно предложить лигноперлит, эпсоперлит, перлитодиатомит, термоперлит. В качестве связующего в этих изделиях применены соответственно лигносульфонаты, водорастворимая соль – семиводный сульфат магния, гидрооксид натрия и его соли.
В нашей стране незаслуженно мало применяется вспученный перлит в штукатурках. Особенно перспективно применение теплых перлитовых штукатурок в сельском и индивидуальном строительстве. Слой такой штукатурки толщиной 3 см по своим теплоизоляционным свойствам равноценен 15 см кирпичной кладки. Штукатурка наносится по кирпичу, бетону, шлакобетону, металлической сетке, дереву и без каких-либо дополнительных работ может быть окрашена либо оклеена обоями. Ею могут быть утеплены как отапливаемые, так и неотапливаемые помещения. В США, например, для этой цели используется не менее 130 тыс. м3 вспученного перлита.
В зарубежном строительстве широко используются легкие строительные растворы на основе вспученного перлита. Смешанные в сухом состоянии с гипсом либо цементом такие составы затворяются водой непосредственно на строительной площадке и укладываются. Ими заполняются полости в стенах, блоках, кирпиче, производится затирка швов и щелей. Такой состав имеет следующие характеристики: средняя плотность – 650 кг/м3; прочность на разрыв – более 1,7 Н/м2; прочность на сжатие – более 5 Н/м2; теплопроводность – около 0,2 Вт/(мЧК).
Наиболее интересен такой раствор при строительстве из легковесного кирпича или пенобетона, свойства которых близки по своим теплотехническим параметрам к характеристикам раствора. Кладка на таких растворах не имеет мостиков холода.
Для изоляции стен зданий используется обеспыленный крупный перлитовый песок с размером зерна от 6 мм, объемной насыпной массой 60-100 кг/м3. Засыпку полости между несущей и облицовочной кладками ведут послойно после укладки 3-4 рядов кирпича. Засыпанный слой во избежание усадки в процессе эксплуатации уплотняют постукиванием приблизительно на 10%. На рабочих разрывах изоляции размещают гидроизоляционные прокладки. При необходимости изоляционный слой может быть выполнен любой требуемой толщины. Обладая высокими теплозащитными свойствами (0,04-0,05 Вт/(мЧК)), вспученный перлит не стареет и не разрушается вредителями животного и растительного происхождения. Засыпка производится как из мешков, так и посредством специальных пескоструйных машин.
Перлитовые засыпки используют для изоляции стен из деревянных и каркасных конструкций. Такие изоляционные слои негорючи, поэтому повышают пожарозащищенность зданий.
В мировой практике широко используются перлитовые засыпки в конструкциях теплых наклонных крыш. Сначала на стропила укладываются диффузионно-проницаемые нижние покрывающие плиты (например, гипсокартонные плиты). Перлит насыпается в полость между обшивкой и обрешеткой и уплотняется на 10%.
Весьма интересным материалом, используемым при выполнении изоляции наклонных крыш, является битуминизированный перлит. Частицы перлита, предварительно в заводских условиях обработанные битумом, при добавлении в него растворителя становятся клейкими. Это позволяет непосредственно при проведении работ создавать чрезвычайно прочные изоляционные слои любой формы. Такая изоляция хорошо комбинируется с битуминированными покровными слоями и изоляционными плитами, не требует нагрева перед укладкой.
С помощью вспученного перлита выполняют теплозвукоизоляцию полов.
Для устройства утепленных монолитных полов с асфальтовым либо другим твердым покрытием используют гидрофобизированный вспученный перлитовый песок с размером частиц до 6 мм и насыпной плотностью около 95 кг/м3. Вспученный перлитовый песок из мешков высыпается на основу и распределяется выравнивающими рейками так, чтобы толщина слоя песка превышала желаемую толщину на 20%. Минимальная толщина укладки составляет 1 см. Трубопроводы и прочие неровности просто утапливаются в слое этого хорошо сыпучего материала. Вся поверхность перекрывается плитами, поверх которых и делается монолитное покрытие. Если такие слои монтируются не на подвальное перекрытие, то, прежде всего, укладываются дренажные трубки для скопления и удаления влаги. Под слой помещается абсорбирующая защитная прокладка, например крафт-бумага (но ни в коем случае не пленки).
При устройстве полов с деревянным покрытием вспученный перлит укладывается без уплотнения. Любые полости между балками и пиломатериалами, без потерь утеплителя на различные вырезки, заполняются без труда. Негорючесть материала повышает пожароустойчивость конструкции пола. В случае необходимости предотвращения пыления и укрепления верхнего перлитового слоя выполняют посыпку слоя цементом с последующим легким смачиванием. Другим способом укрепления слоя теплоизоляции является покрытие перлита диффузионно-открытыми материалами, такими, например, как стеклоткань, гофрированный картон, крафт-бумага, древесно-волокнистые плиты.
В настоящее время в России для строительства применяется не более 20% выпускаемого вспученного перлита. Практически не используется перлит для изоляции стен, кровли, потолков. Между тем, в связи с повышением требований к теплозащите зданий этот материал очень перспективен.
На кафедре ТКММ совместно с кафедрами АДА и ГСХ. Работа по использованию перлита в новых композиционных строительных дорожных материалах. Получен гранулированный композит на основе перлита, переработанной макулатуры и цементного вяжущего, обладающих повышенными теплоизоляционными свойствами, проводятся эксперименты по определению оптимального состава перлитобитумной смеси для тепло и гидроизоляции, изучается возможность применения перлита в качестве «оболочка» для комплексных удобрений в сельском хозяйстве.
Список литературы:
1.www.ooo-perlit.ru/perlit_isp.htm