УДК 666.189.3
Кулаева Н.С.
Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова
Важнейшими путями экономии топливно-энергетических ресурсов 
являются сокращение тепловых потерь через ограждающие конструк-ции зданий и эффектив-ная теплоизоляция про-мышленного оборудова-ния. В качестве тепло-изоляционных материа-лов наиболее распро-странены в строи-тельстве изделия из минеральной ваты и пенопластов.
Искусственное минеральное волокно широко применяют для производства теплоизоляционных и акустических изделий. Общий объем материалов и изделий на основе искусственных минеральных волокон составляет более 60% от выпуска теплоизоляционных и акустических материалов всех видов.
Минеральная вата – рыхлый материал, состоящий из тонких волокон стекловидной структуры. Она обладает рядом неоспоримых преимуществ: широким температурным диапазоном применения – до 600 – 700 0С, огнезащитными свойствами благодаря негорючести и малой теплопроводности, но имеет и ряд недостатков: уплотняется при транспортировании, хранении и эксплуатации, что значительно ухудшает ее теплоизоляционные свойства, создает антигигиенические условия вследствие пыления и колючести, поэтому в рыхлом виде ее применять нецелесообразно. Перечисленные недостатки рыхлой минеральной ваты в значительной степени устраняются при переработке ее в изделия. В качестве связующих веществ для получения минераловатных изделий применяют главным образом органические вещества (битумы, синтетически смолы и их композиции). Однако эти связующие вещества значительно увеличивают плотность изделий, а, следовательно, ухудшают теплоизоляционные свойства, имеют недостаточную водостойкость, недолговечны, часто горючи и токсичны.
В современном гражданском строительстве особое место среди теплоизоляционных материалов занимают газонаполненные пластмассы. Это обусловлено их низкой средней плотностью и самой низкой в сравнении с другими материалами теплопроводностью. Вместе с тем пенопластам свойственны такие отрицательные качества, как недостаточная эксплуатационная стойкость, особенно в условиях повышенной влажности, повышенных температур, солнечной радиации, а также повышенная горючесть, зачастую сопровождающаяся выделением токсичных продуктов горения. Температура применения пенопластов зависит в основном от свойств полимерной основы (у мочевиноформальдегидных — наиболее теплостойких – температура эксплуатации до 200 0С, у фенольных пенопластов – до 150 0С, у полиуретановых – 90-120 0С). Такая низкая теплостойкость не позволяет использовать пенопласты, например, для изоляции промышленного оборудования и значительно сужает область их применения.
Пеностекло – современный тип изоляционного материала, обладающий низкой плотностью и, тем самым, низкой теплопроводностью, а также малым водопоглощением и высокой механической прочностью, может составить серьезную конкуренцию и минеральной вате и пенопластам. Сравнительная характеристика распространенных теплоизоляционных материалов приведена в табл.
К сожалению, производство пеностекла не получило распространения в России. Организация производства тормозится отсутствием дешевого, надежного источника сырья и большой энергоемкостью производства, т.к. специально сваренный стеклогранулят или первичный стеклобой, образующийся непосредственно на предприятии, является относительно дорогим сырьем. По этим соображениям большая часть произведенного пеностекла используется почти исключительно для специальных целей в тех случаях, когда другие виды изоляции оказываются непригодными вследствие высокой или низкой температуры, высокой относительной влажности или же воздействия постоянных нагрузок.
Огромным преимуществом пеностекла по сравнению с некоторыми природными и новейшими искусственными изоляционными материалами является его неорганический состав. Как и всякое стекло, пеностекло устойчиво к действию гнили, микроорганизмов, насекомых и грызунов, совершенно не горит, характеризуется постоянством объема и устойчиво к действию воды и практически всех химических реагентов.
Легкая обрабатываемость пеностекла имеет большое значение при его монтаже, так как форму изделий можно на месте легко приспособить к различным выступам и арматуре на стройке.
Путем шлифования пеностеклу можно придать весьма точные очертания любой формы и свести тем самым зазоры к минимальным размерам. Резать блоки пеностекла можно обычной ручной пилой для дерева или металла. Технология пеностекла допускает возможность вспенивания его в формах различной конфигурации.
Пеностекло с закрытой пористостью характеризуется невысоким водопоглощением – от 1 до 10% по объему, следовательно, не нуждается в дополнительной влогоизоляции. К тому же пеностекло обладает высокими эстетическими качествами, плиты из пеностекла могут использоваться и в качестве отделочного материала.
Отходы производства пеностекла (обрезки блоков) можно использовать в виде соответствующим образом подготовленного гранулята для изоляционных порошков, легковесного бетона и в качестве заполнителя панелей для кровли.
Очень эффективным для производства пеностекла можно считать использование вторичного стеклобоя, образующегося в сфере потребления стеклоизделий. В настоящее время в России стеклотара утилизируется незначительно (5% против 60…80% за рубежом), поскольку в России нет единой системы переработки бытовых отходов стекла или их селективного сбора. Использование боя тарного, технического, сортового и строительного стекла для производства пеностекла отвергалось из-за невозможности сбора больших количеств стекол постоянного химического состава.
Развитие в нынешних экономических условиях акционерных и частных предприятий позволяет говорить о целесообразности создания малотоннажных производств пеностекла с использованием вторичного стеклобоя различного химического состава.
Реально возможна организация предприятий по производству пеностекла в каждом крупном индустриальном городе для обеспечения местного строительства и промышленных предприятий теплоизоляционным материалом.
Технологическая линия производства ячеистого стекла состоит из следующего оборудования: дробильное, помольное, тепловые агрегаты для вспенивания и отжига изделий, оборудование для опиловки кромки блоков.
Относительная простота технологии дает возможность организовать гибкое производство пористых материалов с быстрой сменой выпускаемой номенклатуры.
В Магнитогорске имеются производственные мощности для выпуска изоляционных материалов из пеностекла – это огнеупорное производство, кирпичный завод, часть теплотехнического оборудования которых возможно переналадить.
Кафедра строительных материалов и изделий МГТУ располагает научно техническим потенциалом для разработки технологических режимов производства пеностекла. Уточняется влияние отдельных параметров, таких как тонина помола стекольного порошка, вид и концентрация газообразователя, режим вспенивания. Уже получены образцы с плотностью 300-400 кг/м3.
В ближайшее время пеностекло должно занять свою нишу на рынке теплоизоляционных материалов в Магнитогорске.
