Наша компания ИНЖСЕРВИС специализируется на разработке и оптимизации химических составов, технологий и рецептурных формул.
Задача, которая ставилась перед нами, это создание конструкционно-теплоизоляционного бетона, обладающего повышенной прочностью на сжатие и прочностью на растяжение при изгибе и также пониженным значением коэффициента теплопроводности.
В нашем пеностеклобетоне использовались такие основные материалы:
- Цемент (как основной строительный материал)
- Пеностекло гранулированное
- Комплексные химические добавки
Немного о том, почему было выбрано именно гранулированное пеностекло и про комплексные химические добавки .
ИСТОРИЯ
Пеностекло появилось достаточно давно, но его производство пережило как времена бурного развития, так и застоя.
Еще в 1932 году академик И.И. Китайгородский на Всесоюзной конференции по стандартизации и производству новых материалов в Москве упомянул впервые в мире о пеностекле как о стройматериале. Тогда же были изложены и теоретические принципы технологии производства нового материала.
Пеностекло представляет собой высокопористый ячеистый неорганический теплоизоляционный материал, получаемый спеканием тонкоизмельченного стекла и газообразователя.
Строение пеностекла напоминает твердую мыльную пену.
Пеностекло вызвало настолько сильный интерес, что его экспериментальные исследования проводились одновременно во многих странах.
Однако, на ту пору производство пеностекла являлось слишком энергоемким.
Но работы продолжались.
К началу Второй мировой войны лидирующие позиции в производстве пеностекла заняли США.
Такой материал могли себе позволить только военные.
Одной из причин обратить пристальное внимание на столь уникальный материал являлась потребность надводного и особенно подводного флота США в легком, стойком в различных средах, особенно к воздействию морской воды.
Материал очень понравился военным морякам, и к концу войны полностью заменил пробку из спасательных жилетов и плавсредств.
Главным его преимуществом сочли абсолютную негорючесть, что в условиях войны было немаловажным фактором. Во время Второй мировой войны пеностекло поистине безальтернативно использовалось в качестве теплоизоляционного материала при строительстве подводных лодок.
После войны в СССР в 1954 г. в Гомеле были внедрены революционно новые на то время технологические решения по производству пеностекла, что позволило экономить вдвое больше средств, чем при существовавшем до этого методе.
Гомельский стекольный завод был избран как предприятие для внедрения новейших научных достижений в области варки пеностекла.
СЕГОДНЯ
Пеностекло легкое, полностью неорганическое, жёсткое, негорючее и экологически чистое, и при этом обладает прекрасными теплоизоляционными и звукоизоляционными свойствами – идеальный материал, но его широкое применение было очень ограничено из-за высокой стоимости и незначительных объемов выпуска.
Однако, начиная с середины двухтысячных годов ситуация стала изменяться. Появляются небольшие заводы по производству пеностекла.
Какие виды пеностекла производят сегодня:
жесткие теплоизоляционные плиты,
щебень неправильной формы
и гранулированное пеностекло шаровидной формы разного диаметра.
Поговорим о последнем, так как он нам интересен в виде добавки в бетон.
Что такое гранула пеностекла –
плотная ровная тонкая корочка оплавленного материала, под которой находится жесткая стекольная пена.
Именно особенности технологии производства гранулированного пеностекла приводит к существенным отличиям потребительских свойств от пеностекольного щебня.
Именно оплавленная наружная поверхность гранул из пеностекла и его пористая структура, позволяет получить совокупность характеристик, не встречающихся одновременно ни в одном другом материале:
КАКИЕ ЖЕ СВОЙСТВА ПЕНОСТЕКЛОБЕТОНА УЛУЧШАЮТСЯ БЛАГОДАРЯ ПЕНОСТЕКЛУ
• уменьшается плотность бетонной смеси
• уменьшается коэффициент теплопроводности
• увеличивается срок эксплуатации бетона
• прочность на сжатие увеличивается при низкой плотности
• увеличивается водостойкость
• увеличивается химическая и биологическая стойкость
И что самое важное - стабильность физических свойств во всем диапазоне эксплуатации температур и влажности.
КОМПЛЕКСНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ ДОБАВКИ (КХД)
Теперь немного о комплексных химических добавках: по основному эффекту действия КХД обладают повышенным пластифицирующим эффектом действия.
В составе добавок присутствуют нанодисперсии SiO₂, они активно вступают в реакции синтеза с продуктами гидратации цемента и других компонентов пеностеклобетонной смеси.
Также присутствуют в составе полимеры разной природы.
Они образуют новое соединение, которое характеризуется образованием разветвленной поликарбоксилатной цепи, оказывающей микроармирующее действие на твердеющую систему в самом раннем возрасте.
Это положительно влияет на рост прочности на растяжение при изгибе.
КАКИЕ ЖЕ СВОЙСТВА ПЕНОСТЕКЛОБЕТОНА УЛУЧШАЮТСЯ БЛАГОДАРЯ КОМПЛЕКСНЫМ ХИМИЧЕСКИМ ДОБАВКАМ
На следующем слайде для сравнения представлены некоторые характеристики строительных материалов: бетон, керамзитобетон, пенобетон. Нам интересно посмотреть на керамзитобетон и модифицированный пеностеклобетон.
Мы видим колоссальную разницу по водопоглощению, а это на прямую связано с морозостойкостью. И разницу по прочности на сжатие.
Возможные сферы применения модифицированного пеностеклобетона:
· Теплоизоляция кровли
В особенности Плоская кровля. Она испытывает большие снеговые нагрузки, чем скатная, и нагрузка передается сразу на перекрытие.
Низкая плотность пеностеклобетона, в сочетании с высокой прочностью позволяет значительно уменьшить эти нагрузки.
· Теплоизоляция перекрытий
· Теплоизоляция стен: (сендвич-пенели, ЛСТК технологии)
· Теплоизоляция технологического оборудования, подземных и надземных трубопроводов и инженерных сетей
· Теплоизоляция фундаментов:
Здесь используемые для утепления грунта теплоизоляционные материалы должны иметь стабильные свойства в течение всего срока эксплуатации здания или сооружения вне зависимости от условий эксплуатации.
В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
При разных способах строительства дорожной одежды (самые распространенные у нас асфальтовые, или бетонные) требования к теплоизолирующему слою остаются неизменными.
КАКИЕ ЖЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩЕМУ СЛОЮ предъявляются в дорожном строительстве, и соответствует ли наш материал этим требованиям.
На протяжении всего периода эксплуатации объекта Теплоизолирующий слой должен сохранять:
– теплоизолирующие свойства при воздействии влаги, знакопеременной температуры и агрессивных вод;
– морозостойкость;
– биостойкость;
– экологическая безопасность.
Кроме того, Теплоизоляционный Слой должен выдерживать нагрузки, возникающие при укладке и уплотнении вышележащих слоев дорожной одежды, а также от веса насыпи и транспорта, обладать технологичностью в работе.
И ВСЕ ЭТО МОЖНО С УВЕРЕННОСТЬЮ СКАЗАТЬ ПРО МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ПЕНОСТЕКЛОБЕТОН.
Какие экономические эффекты мы ожидаем?
- повышения долговечности дорожной конструкции вследствие исключения периодически возникающих деформаций морозного пучения и просадок при оттаивании, увеличения срока службы дорожной одежды;
- возможности понижения рабочих отметок насыпей на участках (соответственно уменьшение объемов земляных работ);
- исключения необходимости замены пучиноопасного грунта земляного полотна в выемке;
- снижения экологического ущерба при строительстве дорог в северных районах в результате уменьшения объемов выработок грунтов;
- возможность использования в земляном полотне грунтов повышенной влажности в виде мерзло-комковатого материала.
ПЛЮСЫ И МИНУСЫ
Про плюсы мы много говорили, но есть и один минус (на мой взгляд).
Производство основано на использовании любого стеклобоя и отходов стекольного производства, это конечно прекрасно с точки зрения экологии, НО …
Есть одно НО, это истощение такого сырья. Связано это со многими причинами.
В связи с этим разрабатываются сейчас технологии, где основным сырьем для производства пеностекла являются кремнеземистые осадочные породы.
Такие как:
ДИАТОМИТ
ТРЕПАЛ
ОПОК
ЦЕОЛИТЫ
Основа состава которых это и есть ДИОКСИД КРЕМНИЯ плюс примеси.
Отличаются содержанием диоксида кремния от 75% до 97%
В заключение могу сказать:
Внедрение новых теплоизоляционных технологий позволяет значительно повысить устойчивость и долговечность дорог, снизить эксплуатационные расходы и минимизировать негативное воздействие на окружающую среду
Однако для достижения максимальной эффективности необходимо продолжать исследования, совершенствовать материалы и технологии, а также учитывать особенности конкретных условий строительства и эксплуатации дорог в условиях вечной мерзлоты.