Пеностекло как самый экологичный и долговечный утеплитель
опыты и эксперименты

Пеностекло как самый экологичный и долговечный утеплитель

                                                                                 Калугина А.М.

                                   Научный руководитель: преподаватель Соцкова О.А.

     Областное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

                                                      «Курский монтажный техникум» г. Курск

Содержание:

1. История создания пеностекла
2. Что такое пеностекло. Виды пеностекла
3. Пеностекло в СССР и России
4. Современные производители пеностекла
5. Достоинства и экологичность пеностекла
6. Стеклокерамика   учёных Мордовии – импортозамещение пеностекла

Литература

1. История создания пеностекла

Многие считают, что пеностекло было изобретено на западе, по самой распространенной версии - в США, где его начали выпускать с 1942 года. На самом деле это, мягко говоря, не совсем соответствует действительности. На самом деле, пеностекло было изобретено в 1930-х годах советским академиком И. И. Китайгородским.  

Именно в 1930 году впервые озвучена идея о вспенивании стекла.

Первым потребителем пеностекла стал Военно-морской флот. Благодаря негорючести, безопасности при воздействии высоких температур пеностекло применялось в конструкциях подводных лодок и быстровозводимых плавучих мостах — понтонах.

Первый завод по производству пеностекла создан еще до второй Мировой войны

Быть может, американцы изобрели пеностекло параллельно с советскими учеными - в науке и технике такое не редкость. В любом случае, именно западные специалисты довели технологию (свою или нашу) до ума, повысив характеристики и сделав производство пеностекла рентабельным.[3]

2. Что такое пеностекло. Виды пеностекла

Пеностекло — это материал, состоящий из герметичных не сообщающихся между собой пузырьков стекла. Пеностекло обладает закрытопористой ячеистой структурой, которая обеспечивает паро- и водонепроницаемость.

Виды пеностекла:

• Блоки или плиты;
• Гранулированное пеностекло;
• Щебень из пеностекла;
• Фасонные изделия различной формы, вырезанные из целых блоков;
• Крошка пеностекла (обрезки блочного пеностекла).[2]

3. Пеностекло в СССР и России

В 70-х годах прошлого столетия в СССР действовало 4 завода по производству пеностекла общей мощностью 105 000 м3 в год.
В Советском Союзе пеностекло использовалось для теплоизоляции на крупных электростанциях (в том числе на АЭС), на подводных лодках (в том числе АПЛ), на агрессивных химических производствах. В строительстве пеностекло применялось не особенно массово, в силу относительно низких характеристик и дороговизны. Исключение составляли лишь специальные объекты силовых ведомств (например, ракетные шахты) и некоторые важные гражданские сооружения (на территории ВДНХ здания имеют теплоизоляцию из пеностекла).

В СССР в качестве теплоизоляции при строительстве атомных станций применялось только пеностекло, как самый безопасный теплоизоляционный материал, не способный накапливать радиацию.

Следует отметить, что все 4 предприятия были опытными производствами.  Объемы выпускаемых партий были невысоки. А технология на каждом предприятии была собственной. Более того, за десятилетия производства пеностекла в СССР не был даже принят соответствующий ГОСТ.
После развала страны неконкурентноспособность, высокая энергоёмкость производства и большой процент брака  привели к закрытию всех существовавших на территории современной России производств пеностекла.

В 2014 году запущен первый завод в России, выпускающий в промышленных объемах щебень из пеностекла в объеме 300 000 м3 в год — крупнейший производитель щебня из пеностекла в Европе.

Бюджет проекта составил 1,8 млрд рублей.

4. Современные производители пеностекла

А) Основные производители пеностекла в России:
Компания «СТЭС-Владимир» (г. Владимир): пеностекло марки «Неопорм» (блочное и гранулированное пеностекло, сверхлёгкий бетон на основе пеностекла). Единственное пеностекло отечественного производства, чьи свойства глубоко изучены и подтверждены ведущими научными организациями.
Компания «Пеноситал» (г. Пермь): пеностекло марки «Пеноситал» (блоки, гранулы).
Компания SAITAX –  г. Яхрома Московской области

После прочтения этих строк может сложится впечатление, будто в России существуют мощные предприятия, производящие в серьезных количествах пеностекло, которое, наверное, отвечает всем предъявляемым требованиям. Это не совсем так. Да, производства подобного профиля в России действительно есть. Во Владимире, Пензе, Перми, Рыбинске, Яхроме и других городах. Однако объемы выпускаемых партий по меркам нашей гигантской страны незначительны. А характеристики и качество продукции, хотя и выше, чем у советских образцов, до уровня импортных аналогов никак не дотягивают.

Б) Основные производители пеностекла за рубежом: 

Гомельстекло (Белоруссия): блоки теплоизоляционные из пеностекла, материал теплоизоляционный из пеностекла — пенокрошка.

Запорожский завод строительных теплоизоляционных материалов (Украина, г. Запорожье): блоки теплоизоляционные из пеностекла, материал теплоизоляционный из пеностекла - пенокрошка.

"НеоТим"(Китай).

Безусловный лидер  - торговая марка FOAMGLAS фирмы Pittsburgh Corning Импортируется, в основном, из Бельгии (Чехии, Канады, Германии, США). Эта фирма производит блоки, плиты, скорлупы, сегменты, отводы и другие изделия.

5. Достоинства и экологичность пеностекла

Рассмотрим достоинства и экологичность на примере конкретного пеностекла SAITAX.

Пеностекло SAITAX - вечный утеплитель, теплоизоляционный материал нового поколения, представляющий собой вспененное стекло. Для изготовления пеностекла используется способность силикатных стёкол размягчаться и пениться при температурах около 1000°С. По мере нарастания вязкости при охлаждении вспененной стекломассы до комнатной температуры получившаяся пена приобретает существенную механическую прочность.

Пеностекло SAITAX - это стеклянная пена, т.е. ячеистый неорганический утеплитель нового поколения. Оно экологически безопасно, как обычное стекло. Экологическая чистота пеностекла позволяет его широко использовать в строительстве и производстве строительных материалов. Кроме того, само производство пеностекла имеет экологическую направленность, т.к. позволяет использовать любые бытовые и промышленные отходы производства, содержащие диоксид кремния SiO2.

Применение пеностекла позволяет отказаться от экологически опасных теплоизоляционных материалов, например: асбеста или экологически вредного и пожароопасного пенопласта, полиуретана (ППУ), пенополистирола (ППС) и недолговечных минеральных плит (минваты).

Пеностекло - экологически чистый, долговечный, негорючий материал со всеми положительными свойствами стекла:

• устойчиво к агрессивным средам, в том числе к кислотам и щелочам;
• не разрушается при циклах "Зима-Лето";
• не гигроскопично (водонепроницаемо), не впитывает воду, не накапливает запахи;
• не накапливает радиацию;
• не способствует развитию грибков и плесени;
• устойчиво к воздействию грызунов и насекомых;
• категория пожаробезопасности НГ (Г-0);
• температура применения - от -200 до 600 °С;
• насыпная плотность - от 100 до 400 кг/м3;
• прочность пеностекла до 7,5 Мпа;
• коэффициент теплопроводности -  0,053 Вт/мК;
• звукопоглощение – до 57 ДБ;
• срок эксплуатации - более 100 лет;
• после демонтажа можно использовать повторно;
• рекомендовано к применению в условиях крайнего севера и на атомных станциях;
• по энергоэффективности 1 см утепления пеностеклом SAITAX равен 5 см утепления керамзитом, при этом вес - в 4-8 раз меньше;
• пеностекло — единственный разрешенный нормами ЕС утеплитель.

Пеностекло - один из самых дорогих теплоизоляционных материалов, гораздо дороже пенополиуретана, экструдированного пенополистирола, стеклянного штапельного волокна, базальтовой ваты и других популярных материалов.

Однако если учесть в расчетах расходы на эксплуатацию и ремонт, то пеностекло окажется самым экономичным теплоизоляционным материалом. Да, оно стоит больших денег, но скупой, как говорится, платит дважды. Потому для России задачей номер один является наладить производство этого материала, чтобы составить конкуренцию европейским производителям.

6. Стеклокерамика   учёных Мордовии   -  импортозамещение  пеностекла

Особенно приятно в свете вышеизложенного отметить, что мы готовы к импортозамещению   пеностекла, стеклокерамики.

Исследователи получили патент на экологичный импортозамещающий строительный материал — пористую стеклокерамику. Разработка превосходит аналоги по прочности, теплопроводности, химической и биологической стойкости. Кроме того, при производстве и эксплуатации отсутствует выброс в атмосферу вредных веществ. Благодаря этому стеклокерамику можно использовать при утеплении атомных электростанций (АЭС), строительстве в зонах вечной мерзлоты и создании конструкций в газо- и нефтедобывающей промышленности. Работа выполнена сотрудниками подведомственного Минобрнауки России Мордовского государственного университета (МГУ) им. Н.П.Огарева.

В настоящее время при строительстве атомных станций используется пеностекло, которое в основном (95%) завозится в Россию из-за рубежа. Однако пористая стеклокерамика позволит импортозаместить его за счет улучшенных свойств, сниженной стоимости и экологичности.

«Технология проста и уникальна: сухой помол кремнистой породы, не требующей никаких газообразующих добавок, и кальцинированной соды с последующим обжигом. Данный состав значительно облегчает процесс производства — получается одностадийная технология, в то время как для пеностекла сначала варится стекло, затем оно остывает, размалывается с газообразующими добавками и нагревается повторно», — комментирует доцент кафедры строительных материалов и технологий МГУ им. Н.П. Огарева, кандидат технических наук Александр Родин.

Разработка мордовских ученых экологична. При производстве аналогов ранее использовалась щелочь. При нагревании она испаряется и может вызывать химический ожог слизистых оболочек и кожи, стать причиной пожара и быстрого износа оборудования. В данной технологии используется сода. Вспенивание порошка происходит за счёт минералов цеолита, содержащихся в породе. Уже доказано, что введение небольшого количества хлоридов в состав шихты (смеси исходных материалов) позволяет получить образцы стеклокерамики в виде блоков с равномерной мелкопористой структурой.

«По уровню готовности технологии разработка сейчас находится на стадии TRL5, создания производственной технологии. Основным партнёром является Комбинат теплоизоляционных изделий в Саранске. Планируется, что этот производитель станет первым выпускать новый экологичный материал», — отметил ректор МГУ им. Н.П. Огарева Дмитрий Глушко.

Стеклокерамика позволит скорректировать технологию монолитного строительства в высотных домах, утеплять атомные станции, а её отходы можно использовать в качестве заполнителя для сухих строительных смесей. Кроме того, стеклокерамика может быть интересна для нефте- и газодобывающей промышленности. Благодаря химически стойкому составу, который не пропускает влагу, материал не подвержен коррозии и может быть использован для утепления труб в земле.
В Республике Мордовии существует большая сырьевая база цеолитосодержащих пород для производства пористой стеклокерамики. Месторождения данных пород есть во многих регионах России (Республика Татарстан, Орловская область и др.). Если отработать технологию, масштабировать производство можно будет по всей стране.[1]

Результаты исследований опубликованы в журнале Materials.

Литература

1. http://sambros.ru/vid-inform/novosti/rossijskie-uchenye-zapatentovali-ehkologichnyj-stroitelnyj-material-dlya-atomnyh-stancij/

2.         https://www.propenosteklo.ru/o-penostekle/

3.        http://www.krasfoamglas.ru/foamglas-history/