Автор: Минакова А.А.
Источник: Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів/ Збірка доповідей XXII Всеукраїнської наукової конференції аспірантів і студентів. Т.1 - Донецьк: ДонНТУ, 2013. - 230 с.
В статье представлен анализ органических и неорганических материалов в качестве исходного сырья для производства теплоизоляционных материалов. Выделены требования к готовой продукции для создания конкурентоспособного альтернативного теплоизоляционного материала.
При строительстве жилых помещений важную роль играет теплоизоляция и гидроизоляция стен, полов, потолков и подвалов. К наиболее восприимчивым для проникновения влаги и “утечки” тепла относят фундамент, подвал, крышу, чердак, гидротехнические сооружения. В результате правильно произведенных теплоизоляционных работ использование систем кондиционирования летом и отопительных систем зимой резко сокращается. Так, через крышу в здание вместе с солнечной радиацией попадает порядка 60% тепла, а уходит около 20%. Возможность использования пассивных систем солнечного отопления, такие как Скайтерм Гарольда Хэя, стена из цилиндров Стива Баэра и бетонная стена Тромба-Мишеля, дает возможность при незначительном количестве дополнительного оборудования обеспечить удобство и экономичность системы энергообеспечения.
Все разнообразие систем солнечного отопления укладывается в следующую классификацию:
Применение теплоизоляционных материалов на основе органоминерального сырья возможно в качестве заполнителя бетона, элемента конструкции плавающих полов, покрытия для пола, покрытия на наклонных поверхностях методом влажной пневматической укладки.
Выбор исходного сырья для теплоизоляции ограничивается требованиями к экологичности, экономичности, возможности утилизации и нетоксичности при возгорании. Дополнительными преимуществами изготовления органоминеральных теплоизоляционных материалов является распространение исходного сырья повсеместно, из чего следует отсутствие расходов на транспортирование.
Получение теплоизоляционных материалов (ТМ) из органоминерального сырья методом грануляции и агломерации дает значительные преимущества в улучшении фазовой однородности, пористости и контролируемости влагопоглощения.
Исходное сырье для производства ТМ делится на неорганические, представляющие собой мелкопористые зернистые материалы, и органические — древесные и сельскохозяйственные отходы или специально переработанные материалы, пористые полимерные гранулы.
К органическому сырью относятся опилки, соломенная сечка, торф, мох. Используют их как заполнитель для теплоизоляционных штукатурок, эксплуатируемых в сухих условиях, а также применяют для приготовления гипсоопилочных мастик.
Неорганические пористые заполнители по происхождению подразделяются на две группы: природные и искусственные.
К природным пористым заполнителям относят песок с насыпной плотностью не более 1400 кг/м3, получаемый дроблением с последующим рассевом пористых горных пород. В зависимости от вида исходной горной породы различают пески вулканического и осадочного происхождения. К первым относятся пески, получаемые из пемзы, вулканического шлака и туфа. Чаще других применяют пемзовый песок плотностью 500…600 кг/м3, имеющий замкнутую пористость и поэтому слабо поглощающий воду и дающий растворы с высокой морозостойкостью.
К пескам из пород осадочного происхождения относят пески, получаемые при дроблении пористых карбонатных (ракушечники, известковые туфы и др.) и кремнеземистых (диатомиты, трепелы, опоки) пород. Пески из осадочных пород сильно поглощают воду и могут размягчаться в водонасыщенном состоянии (это особенно характерно для кремнеземистых пород). Растворы на таких песках менее прочны и морозостойки, чем на песках из вулканических пород.
Из искусственных пористых заполнителей наибольший интерес вызывают керамзитовый, перлитовый, агло- поритовый, вермикулитовый пески и др.
Керамзит — округлые зерна красно-коричневого цвета, получаемые быстрым обжигом гранул из легкоплавких глин. Глины, из которых получают керамзит при быстром обжиге, способны вспучиваться в 3…5 раз. При этом гранулы керамзита с оплавленной поверхностью как бы раздуваются, образуя во внутреннем пространстве мелкопористую структуру черного цвета. Плотность гранул керамзита 600…1800 кг/м3, керамзитового гравия — 250…800 кг/м3. Размер гранул гравия 5…40 мм.
Керамзитовый песок получают рассевом керамзита или дроблением керамзитового гравия. В последнем случае он имеет темно-серый цвет. Марки керамзитового песка по насыпной плотности 500…1000.
Аглопоритовый песок получают дроблением спеков, образующихся в результате агломерации (спекания) гранулированной шихты, приготовленной из природного минерального сырья (глин, сланцев, диатомита, трепела). Аглопоритовый спек после обжига дробят и рассеивают на щебень и песок. Марки аглопоритового песка по насыпной плотности 600…1100.
Шунгизитовый песок получают дроблением шунгизитового гравия, который, в свою очередь, получают обжигом шунгизитовых пород. Такие породы обладают способностью при нагреве увеличиваться в объеме в 3…4 раза, сохраняя при этом достаточную прочность. Шунгизитовый песок по насыпной плотности делится на марки 500…900.
Перлитовый вспученный песок получают при обжиге вулканических стекол (перлитов и др.), содержащих небольшое количество связанной воды. При нагреве и размягчении стекла вода превращается в пар и вспучивает гранулы в 10…20 раз. Перлитовый песок чрезвычайно легкий: его насыпная плотность 75…250 кг/м3. Цвет перлитового песка белый или светло-серый.
Вспученный вермикулит получают вспучиванием минерала из группы слюд — вермикулита. Вермикулит содержит в межслоевом пространстве воду и поэтому при нагревании до 350…400°С вспучивается, увеличиваясь в объеме в 20…25 раз. При этом образуются легкие пластинчатые гранулы золотистого цвета с насыпной плотностью 100…200 кг/м3.
Цорсил — очень прочный пористый заполнитель, получаемый специальной термической обработкой отходов стекольного производства. В процессе термообработки материал вспучивается, приобретает заданный цвет и стекло-кристаллическое строение. Дорсил отличается высокой декоративностью (он может быть любого цвета — белый, голубой, лиловый, зеленый), очень высокими прочностью и износостойкостью. Используют дорсил при изготовлении мозаичных смесей для декоративных теплых полов общественных зданий.
Рассматриваемые материалы являются хорошими компонентами состава сырья при изготовлении конструктивных элементов зданий и сооружений, имеющих требуемые плотностные, прочностные и теплофизические характеристики, и что особенно важно, обеспечивают экологичность теплоизолирующих конструкций.