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
-200 +875°С. С его помощью решают вопросы огнезащиты, акустической изоляции, его
используют в качестве наполнителей в легких бетонах, красках, линолеуме и др.
Мировой уровень производства вспученного перлита достигает 20 млн. м3 в год. В
90-х годах ежегодный рост объемов производства этого материала в мире в среднем
составил около 10%.
Лидером в производстве вспученного перлита и продукции из него являются США. Там
производится около 7 млн. м3 в год этого продукта. 70% вспученного перлита
используется в строительстве. Для того чтобы представить величину этого объема,
достаточно сказать, что в 2001 году Россия произвела и получила по экспорту всех
теплоизоляционных материалов, включая перлит, около 8,5 млн. м3.
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 240 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.
Растворы и штукатурки
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.
Таблица
(1): Примерные варианты дозировки (теплоизоляционные смеси)
Цемент
/ перлит Пропорция по объёму
цемент, кг
Перлит,
м3
Вода, л
Воздухововлекающие добавки, литр
A
1:4
375
1
300
4.1
B
1:5
300
1
290
4.1
C
1:6
250
1
270
4.1
D
1:8
188
1
270
4.1
Таблица
(2)
: Ожидаемые
физико-технические характеристики
Perlite
cement /aggregate
Пропорция по объёму
Compressive
strength (прочностьнасжатие),
кг/см2
Плотность в сухом виде кг/м3
Плотность во влажном состоянии кг/м3
Thermal conductivity
(теплопроводность), Вт/м0C
A
1.4
24.1-34.4
544-640
808± 32
0.10-0.11
B
1.5
15.8-23.4
448-544
728± 32
0.09-0.10
C
1.6
9.6-13.7
384-448
648 ±32
0.08-0.09
D
1.8
5.5-8.6
320-384
584±32
0.07-0.08
Примечание:
существуют также растворы и штукатурки на основе гипса, извести с различными
теплотехническими и прочностными характеристиками.
В последние годы получили широкое распространение тепло-звукоизоляционные
штукатурные растворы на основе вспученного перлитового песка, вяжущего и
различных добавок (минеральных, асбестовых, целлюлозных, отходов из натурального
шелка-и хлопка).
Для армирования перлитового раствора используют целлюлозные и стеклянные
волокна длиной 10 мм в количестве 5...10% массы раствора. Это оптимальная длина
волокна, при которой образцы имеют наибольшую прочность. При большей длине
затруднено перемешивание раствора, нарушается его однородность, что отрицательно
сказывается на прочностных свойствах.
Испытания показали, что предел прочности при изгибе образцов из гипса и цемента
с увеличением содержания волокна до 7...8 % возрастает в 1,8...2.3 раза.
Дальнейшее увеличение количества волокна не дает прироста прочности, а при
добавлении его более 10% наблюдается даже снижение прочностных показателей
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/(м*К).
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.
Таблица
(3): Примерные варианты дозировки (легкие бетоны)
Цемент,м3
Перлит, м3
Песок, м3
Вода, м3
Воздухо вовлекающие добавки, литр
E
1
3
2.2
1.51
3.2
F
1
3
2.0
1.08
3.2
G
1
1.6
2.5
1.24
3.2
H
1
1.1
2.1
1.05
3.2
I
1
3
1.75
1.13
3.2
Таблица
(4): Характеристики
Плотность в сухом виде кг/м3
Compressive strength (прочность на
сжатие), кг/см2
Плотность во влажном состоянии после
укладки, кг/м3
E
1040
55.2-62.1
1312±80
F
1200
62.1-82.8
1280±80
G
1312
75.9-89.7
1568±80
H
1408
158.7-172.5
1680±80
I
1584
138.6-151.8
1760±80
Теплоизоляционные
засыпки
Широкое применение нашел перлитовый песок в теплоизоляционных засыпках стен,
полов, потолков зданий. Использование перлитового песка позволяет уменьшить
толщину теплоизоляционной засыпки по сравнению с широко применяемым в России
керамзитом в 2-3 раза. Например, для получения требуемых характеристик
теплосопротивления стен, установленных СНиП II-3-79 (1998) "Строительная
теплотехника", для зданий, строительство которых началось после 1 января 2000
года, требуется засыпка толщиной 500 мм керамзитом М600 (наиболее
распространенная марка) или всего 150 мм перлитового песка М75. (Для
климатической зоны Нижнего Новгорода). По сравнению с другими теплоизоляционными
материалами, вспученный перлитовый песок не выделяет никаких вредных веществ -
экологически чист, негорюч, не стареет, в нем не живут вредители.
Для изоляции стен зданий используется перлитовый песок,
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/(м*К),
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%.
При выполнении нижнего покрывающего слоя из вагонки по ней укладывают
водонепроницаемую прокладку из пергамина или пленки.
Места подсоединения к водосточному желобу, а также прохода через кровлю
герметично изолируются уплотнительной и клейкой лентами.
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 до 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.
Для повышения несущей способности насыпного теплоизоляционного слоя, особенно
при укладке монолитных полов, частицы вспученного перлита обрабатывают воском.
Несмотря на незначительный собственный вес, такой перлит, уплотненный под
грузом, образует стабильный, достаточно прочный изоляционный слой для сухих
бесшовных полов.
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.
Формованные теплоизоляционные изделия: 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.
Пелитоцементные плиты.Относятся к группе негорючих материалов и могут быть использованы: для
противопожарной защиты стальных, железобетонных и деревянных строительных
конструкций; для теплоизоляции строительных конструкций жилых, общественных и
промышленных зданий и сооружений; для тепловой изоляции промышленного
оборудования при температуре изолируемой поверхности до 600oС, в том
числе котлов ДКРВ и ДЕ.
Асбоперлито-цемент.
Для изоляции энергетического оборудования с температурой поверхности до 6000С
применяются перлитоцементные композиции с распушенным асбестом.
Асбоперлито-цементные изделия характеризуются такими свойствами: плотность
200…400 кг/м3; теплопроводность (при 25 и 3250С) 0,075…0,092 и 0,118…0,145
Вт/м.К соответственно; предел прочности при изгибе – 0.20…0.36 МПа.
Силикато-перлит. Для
производства силикато-перлита используется вспученный перлитовый песок.
Связующее может быть известково-песчаным, известково-шлаковым или
известково-зольным. Силикато-перлит может быть изготовлен прессованием с
применением мелких фракций перлитового песка (до 1 мм) и гашеной извести с
последующим запариванием в автоклаве и формованием в металлических формах с
вибрированием. Теплопроводность силикато-перлита в зависимости от плотности
(100….340 кг/м3) составляет 0,105…0,239 Вт/м.К. Наиболее целесообразно
использовать силикато-перлитовые изделия для тепловой изоляции поверхностей
промышленного оборудования и трубопроводов при температуре до 900oС.
Битумоперлит.
Представляет собой тепло-, паро и гидроизоляционный материал, получаемый
смешиванием вспученного перлитоваго песка и битума. Битумоперлит используют для
утепления и гидроизоляции совмещенных кровель, промышленных холодильников и
другого технологического оборудования, работающего в условиях температур
–50…+150oС. Модифицированный битумоперлит (например фенол-формальдегидной смолой
ЛБС-3) становится более термостойким (180…1900С) и вполне может применяться для
изоляции теплосетей. Плотность материала 300…450 кг/м3, теплопроводность
0,08…0,11 Вт/мК, предел прочности при изгибе 0,15…0,20 МПа, влажность не более
2,5 %, суточное водопоглощение 5%
Карбоперлит. Получают
полусухим прессованием массы, состоящей из вспученного перлита и извести
(соотношение 1:8,5…1:10) последующей обработкой смеси газами, сдержащими СО2.
Карбоперлитовые изделия имеют плотность 200…350 кг/м3; теплопроводность (при 25
и 700oС) 0,065…0,905 и 0,137…0,162 Вт/м.К соответственно; предел прочности при
изгибе – 0,15…0,30 МПа; предел прочности при сжатии 0,3…0,8 МПа.
Карболито-перлитовые изделия могут быть использованы для тепловой изоляции
поверхностей энергетического, технологического оборудования и трубопроводов с
температурой изолируемой поверхности до 650oС.
Гипсоперлит. Гипсоперлитовые
теплоизоляционные изделия изготавливают на основе строительного гипса и
вспученного перлита плотностью 80…150 кг/м3 способами литья, вибрирования и
полусухого прессования. При соотношении гипс : перлит 1:7…8 могут быть получены
теплоизоляционные изделия плотностью300…400 кг/м3 и пределом прочности при
сжатии 0,15…0.5 МПа. Гипсоперлитовые изделия рекомендуются для тепловой изоляции
поверхностей энергетического и технологического оборудования, газо-и паро-
проводов при температурах, не превышающих 600oС.
Керамоперлит. В состав массы
для изготовления керамоперлита входят 50…60% вспученного перлитового песка и
40…50% молотой глины при размере частиц менее 0,25 мм. керамоперлитовые изделия
подвергаются термообработке при температуре 300…9500oС. Физико-технические
показатели: плотность 250…400 кг/м3, предел прочности при сжатии 0,4…1,2 МПа,
линейная температурная усадка при 8750oС не более 2 %, влажность – 1.2 %,
теплопроводность при 200oС – 0,075…0,104 Вт/мК.
Стеклоперлит. Для получения
стеклоперлита используют вспученный перлитовый песок плотностью 80…150 кг/м3 и
жидкое стекло плотностью 1250…1350 кг/м3 при соотношении компонентов, %, 50…70 :
30…50; термообработка смеси производится при температуре 300…400oС.
Физико-технические показатели: плотность 180…300 кг/м3, предел прочности при
сжатии 0,3…1,2 МПа, при изгибе – 0,2…0,7 МПа, теплопроводность при 200oС –
0,064…0,09 Вт/мК, предельная температура применения – 600…700oС.
Базальто-перлитовый
волокнистыи материал. Новый теплоизоляционно-конструкционный матнриал получен на
основе вспученного перлитового песка, базальтового волокна и вяжущего
(портландцемент или бентонит).
В состав теплоизоляционного
материала входят следующие компоненты, %: вспученный перлит 24…70, базальтовое
волокно 74…20, бентонитовая глина 9,0…2,0. Плотность материала 150…300 кг/м3,
предел прочности при растяжении 0,2…0,5 МПа, теплопроводность 0,038…0,041 Вт/мК.
В состав конструкционного
теплоизоляционного материала входят следующие компоненты, %: вспученный перлит
25…35, базальтовое волокно 25…30, портландцемент 35…50. Плотность материала
590…1100 кг/м3, предел прочности при изгибе 0,4…11,0 МПа, теплопроводность
0,096…0,11 Вт/мК.
Вспученный перлит, введенный
в состав указанных композиционных материалов, резко повышает их долговечность,
так как связывает продукты гидратации клинкера, вызывающие коррозию базальтового
волокна.
Пластперлит. Получается на
основе мочевино-формальдегидной и кумароновой смолы, придающие прочность,
достаточную водостойкость и низкое водопоглощение. пластперлитовые
теплоизоляционные плиты обладают следующими физико-механическими показателями:
плотность 250…280 кг/м3, предел прочности при сжатии 0,6…0,8 МПа, суточное
водопоглощение 3,3…3,5 %, теплопроводность 0,065…0.07 Вт/мК.
Перлитосодержащий кирпич.
Применяется для строительной и промышленной тепловой изоляции с предельной
температурой применения 900oС. Плотность такого кирпича 400…600 кг/м3 при
теплопроводности 0,105…0,176 Вт/(мК).
