Пеностекло: виды,характеристики,достоинства,недостатки,производство,фото

Пеностекло — неорганический, экологически безопасный высокопрочный и легкий утеплитель, внешне напоминающий пемзу. Химический состав пеностекла идентичен бытовому стеклу на основе оксидов кремния, калия, натрия, алюминия, магния, кальция.

Пеностекло было представлено в 1932 году на Всесоюзной конференции по инновациям в строительстве. Представил материал легендарный физик-кристаллограф А.И. Китайгородский. К концу тридцатых патенты на производство пеностекла уже были у французов, англичан, чехов, немцев и американцев. Война затормозила исследования в этой области и первые заводы появились в Союзе только в семидесятые. Тем не менее, объемы производства превышали 100 000 м3 в год и продукт пользовался спросом.

Производство вспененного стекла чрезвычайно энергозатратно и сложно в контроле техпараметров, поэтому стало нерентабельно в конце 80-х — из четырех заводов остался только Гомельстекло (судя по всему, закрывший линию совсем недавно). Но за последние 5 лет в России и Украине таки наладился выпуск разнообразного пеностекла по ценам, конкурентным европейским. С историей материала в двух словах разобрались, идем дальше.

Немного истории

Изобрёл пеностекло заслуженный деятель техники и науки Исаак Ильич Китайгородский. Профессор специализировался на технологии производства стекла, поскольку считал его материалом будущего. Изобретение профессора усовершенствовали специалисты США в 40-х годах. Изначально пеностекло применялось в роли плавающего материала. Но скоро выяснилось, что оно демонстрирует прекрасные тепло- и звукоизоляционные свойства, запросто склеивается, легко обрабатывается. Поэтому было решено использовать его в строительстве.

Таким образом, в Канаде появилось здание, созданное из бетонных плит со слоем, выполненным из ячеистого стекла. Произошло сие событие в далёком 1946 году. Эксперимент был весьма удачен. Материал получил заслуженное признание. Но, к великому сожалению изобретателя, в Советских странах он не обрёл популярности, поскольку себестоимость была высока, а технология производства – не отработана. Его изготавливали в СССР, однако качество продукции оставляло желать лучшего, что привело к закрытию заводов.

Но в настоящее время изготовление данного продукта идёт полным ходом!

Как производят пеностекло

Бой стекла, вторсырье растирают с порообразователем (уголь, кокс, сажа, антрацит) и засыпают в формы, смешав с другими добавками. Форма заполняется примерно на 10%, весь объем заполнится в процессе образования стеклянной пены. Обжиг проходит в туннельной печи при температуре около 1000°С. В процессе плавки стекла порообразователь увеличивает массу в 14-15 раз и форма заполняется.

Производственная линия пеностекла немецкого завода

Для пеностекольных гранул технология другая: стеклобой промывают и сушат, дробят, затем мелят с вспенивателями и гранулируют шихту. Далее гранулы просушивают и помещают во вращающиеся печи, где гранулят пересыпают кварцевым песком для предотвращения спаивания. Вспенивание проходит при температуре от 780 до 820°С.

Себестоимость вспененного стекла очень высока из-за энергоемкости производства и дорогого оборудования (оборудование линии на 20 м3 в сут. стоит около $1 млн.).

Виды пеностекла:

  • Блоки (плиты)
  • Гранулы
  • Бесформенный бой (строительный щебень).

Преимущества пеностекла

  1. Очень долгий срок службы. Этот материал может служить около 100 лет, что указано в его характеристиках. Пока такого длительного срока не зафиксировано хотя бы потому, что столько не прошло со дня его изобретения.
  2. Отсутствие окисления из-за наличия в составе таких оксидов, как: оксид кремния, оксид натрия, оксид кальция, оксид магния, оксид алюминия.
  3. Не подвержен эрозии, так как в составе нет веществ, вымываемых водой.
  4. Отсутствие воздействия температурных перепадов. Выдерживает любые изменения температуры в любом климатическом поясе и в любое время дня и ночи.
  5. Не деформируется в результате механического воздействия.
  6. Так как материал не содержит биологических соединений-то он не подвергается воздействию грибка, плесени и микроорганизмов.
  7. Высокая прочность. В отличие от таких теплоизоляционных материалов, как пенопласт, прочность пеностекла в несколько раз выше. За счёт своей прочности не нуждается в дополнительных креплениях при монтаже.
  8. Неизменность размеров. Ячейки из которых состоит блок не позволяют ему видоизмениться под воздействием каких-либо факторов. Не меняется не только геометрия блока, но и теплоизоляционные свойства. Это означает что по своим характеристикам материал блоков близок к бетону или кирпичу.
  9. Неизменность во времени. Прочность, теплопроводность, геометрия — всё это не изменилось, по крайней мере, на протяжении 50 лет. Первичные параметры сохранились как будто не прошло столько лет.
  10. Стойкость к химическим и биологическим воздействиям. Стекло, как известно не подвергается воздействию химических веществ. Не нужно оно и вредоносным бактериям или грибкам. Это очень подходит для непроветриваемых помещений (подвал, кровля крыши, складские помещения). Служит отличным препятствием для вредителей в таких местах, как промышленные холодильники и овощехранилища и зернохранилища.
  11. Негорючий материал. Стекло плавится в печах при температуре около 1000 градусов Цельсия. В случае возникновения пожара и достижения такой температуры оно также будет только плавиться, не выделяя никаких вредных веществ.
  12. Влагостойкость. Стекло не пропускает воду ни в каких направлениях. При отделке стен этот момент является удобным в плане создания дополнительного гидробарьера.
  13. Санитарная безопасность. Ячейки имеют микродырочки, через которые материал «дышит». Это создаёт определённый микроклимат в помещениях и чистоту воздуха. Создание экологической чистоты и санитарной безопасности является важным моментом в зданиях общественного типа.
  14. Шумоизоляция. Обладая рядом положительных моментов, пеностекло имеет и хорошую шумоизоляцию.

Недостатки материала

Недостатки пеностекла могут явиться именно тем, что может помешать применить его в каком-то конкретном случае. Выбор материала по его основным параметрам характеризует и отношение к нему.

Особенно это влияет если малейшая характеристика способна оттолкнуть нас от уже выбранного, например, утеплителя. Такими моментами могут быть теплопроводность, влагопроводность, экологические характеристики, санитарная безопасность.

Вот в чём могут быть выражены недостатки пеностекла:

  1. Несмотря на долгий свой век, у материала высокая себестоимость производства. Для производства необходимо современное высокотехнологичное оборудование, что и ведёт к его удорожанию. Другие утеплители хоть в чём-то и уступают ему, но по цене сильно выигрывают.
  2. Материал очень хрупкий и малейшее отклонение от рекомендаций по работе с ним ведёт к растрескиванию.
  3. В отличие от современных материалов, отсутствует паропроводимость. И если сам материал не подвержен воздействию грибка и плесени, то стена может подвергнуться заражению.
  4. Маловероятно попадание на материал плавиковой кислоты или щелочей, но тем не менее это то чего он боится.
  5. Не подверженность растяжению или сжатию может привести к растрескиванию при подвижках других составляющих конструкции (стен, потолка, полов).
  6. Каким бы стекло ни было вспененным, это всё же стекло, а, значит, блоки довольно тяжёлые. Тяжесть блоков сильно влияет на всю конструкцию строительного объекта. Поэтому надо заранее и очень тщательно рассчитывать нагрузки на несущие конструкции.
  7. Материал блоков совсем плохо переносит ударные нагрузки. Если, к примеру, блок был треснутым и потом соединён при установке, при помощи цементного раствора, то это не спасёт его от воздействия влаги. По сути он становится непригодным как утеплитель.
  8. Большая долговечность тоже в данном случае служит плохую службу. Сам материал, может, и будет жить долго, а вот материалы из которых построено здание могут не выдержать. Делая ремонт или демонтаж здания, тяжело будет сохранить блоки этого вида утеплителя в целости. То есть долговечность в данном случае большая и дорогая проблема.

Сфера применения

Пеностекло, благодаря своим свойствам, применяется для утепления:

  • частных домов;
  • хозяйственных пристроек;
  • спортивных комплексов;
  • подземных конструкций;
  • промышленных зданий;
  • медицинских учреждений;
  • учебных заведений;
  • офисных объектов;
  • сооружений для отдыха – (например, для бань, аквапарков и т. д.).

Сфера применения материала очень широка, так как теплоизоляционный материал безупречен:

  • для утепления потолка: пол чердака заливается цементно-песчаным раствором, а затем укладываются плиты, после чего делается армирующая стяжка;
  • для стен: подготавливается поверхность, наносится специальный клей, прикладывается изделие, плотно прижимается и покрывается штукатуркой;
  • для пола: насыпается слой песка (3–5 см), укладывается или засыпается теплоизоляция, заделываются стыки, выполняется стяжка, монтируется покрытие;

Да, материал популярен, благодаря неплохим техническим характеристикам.

Параметры

Утеплитель имеет следующие размеры:

  • плиты шириной 45 см, длиной 60 см, толщиной 12, 10, 80, 60 см;
  • блоки 12,5/45×12,5/55×2/12 см.

Свойства

Ячеистое стекло славится такими свойствами:

  • шумопоглощение – 56 Дб;
  • водопоглощение – 0–5%;
  • паропроницаемость – 0–0,005 мг/м*ч*ПА;
  • теплопроводность – 0,04–0,08 Вт/(м*К);
  • влажность (сорбционная) – 0,2–0,5%;
  • прочность на изгиб – 0,4–0,6 МПа;
  • прочность на сжатие – 0,7–4 МПА;
  • эффективная эксплуатационная температура – —260 – +400°С;
  • реальная эксплуатационная температура – —260 – +230°С;
  • температура деформации – +450°С.

На основе этих данных можно определить признанные преимущества и досадные недостатки.

Соотношение плотности, теплопроводности
и прочности пеностекла по ТУ 5914-001-73893595-2005 (Пеноситал)

Марка по плотности, D Средняя плотность (объемная масса), кг/м3 Предел прочности МПа (кг/см3), не менее Теплопроводность, Вт/(м°С)
при сжатии при изгибе
100

150

200

300

400

500

600

100-120

121-170

171-220

221-320

321-420

421-520

521-620

0.5 (5)

0.7 (7)

1.0 (10)

1.5 (15)

3.5 (35)

5.0 (50)

7.5 (75)

0.1 (1)

0.15 (1.5)

0.2 (2)

0.3 (3)

0.030

0.040

0.045

0.060

0.075

0.080

0.100

Пеностекло не содержит микропор, способных сорбировать влагу из окружающей среды. Вся влага, которая может задержаться в разрезанных при формовке стеклянных микросферах, стекает из материала после удаления его из воды. Поэтому для всех видов ячеистого стекла обычно наблюдается незначительная величина водопоглощения, зависящая больше от метода измерения и размера ячеек. Самый «водопоглощающий» — пеностекольный бой, щебень.

Польские пеностеклянные гранулы

Все свойства пеностекла определяются его структурой, представляющей собой оплавленные ячейки стекла, заполненные газами. Отличия определяются величиной ячеек, наличием большего или меньшего количества свободных дефектов в перемычках между ячейками.

Из характеристик используемого сырья (стекла и вспенивателя) вытекают основные качества материала:

  • Высокая химическая инертность (последние годы некоторые производители предлагают стойкое к щелочам пеностекло).
  • Исключительная долговечность.
  • Нулевая горючесть.
  • Гидро-паронепроницаемость.
  • Не меняет теплотехнических свойств в процессе эксплуатации.
  • Биостойкость.
  • Не дает усадку.
  • Низкий коэффициент линейного температурного расширения.

«Специалисты» по маркетингу предлагают так называемое паропроницаемое пеностекло, которое пеностеклом в общем понимании не является. Это утеплитель на основе жидкого натриевого стекла с открытыми порами. Применяется исключительно внутри отапливаемых помещений. На фасадах пар в порах промерзает и разрывает хрупкую ячеистую структуру в песок.

Есть еще проблема «аналогов»: пеностекольная крошка, перемешанная со всевозможными связующими и добавками (гипс, базальт, цемент, опилки и др), которую продают под названием пеностекло. Цена таких «изделий» может быть ниже на порядок, но они не имеют ничего общего с оригиналом.

Вопрос экологичности: из сульфатсодержащих стекол получается пеностекло, в ячейках которого замкнут сероводород из восстановленной серы. Он присутствует и в структуре исходного продукта в твердой фазе в виде сульфидов. Сульфиды взаимодействуют с водяным паром в воздухе и подвергаются реакции гидролиза, при которой в воздух выделяется сероводород. Последние годы брендовые производители стараются не применять такие стекла, но это влечет за собой изменения в технологической линии и повышение цены. Нужно понимать, что количество сероводорода в ячеистом стекле ничтожно и чувствуется только при разрезании блока.

Изоляция труб материалом из пеностекла

Типичное применение пеностекла — изоляция труб. Обычно это 5 сантиметровая толщина материала с алюминиевым слоем фольги. Используется для горячего или холодного применения в диапазоне от – 230 °C до + 500 °C.

Преимущества: водостойкий, не будет терять изоляционные свойства, если промокнет. Если промокнет – высыхает без потери качества. Пеностекло лучше для труб с более высокой температурой по сравнению с стекловолокном. Более прочный, чем стекловолокно.

Недостатки: очень дорогой материал, трудоемкие работы. Нельзя использовать на трубах, подверженных вибрации, которые превратят пеностекло в пыль.

Что такое пеностекло Foamglas?

Foamglas – это изоляционный материал из ячеистого стекла, который непроницаем для влаги, инертен, устойчив к насекомым и паразитам, сильным и достаточно хорошо изолирующим. Foamglas может использоваться для изоляции крыш, стен и в качестве подкладок, в том числе под плитами. Высокая прочность на сжатие делает его особенно подходящим для крышных террас, зеленых крыш и парковочных площадок..

Использование Foamglas в качестве внешней изоляции фундамента.

По сравнению с композиционными теплоизоляционными материалами, пеностекло Foamglas – это 100% стекло, изготовленное в основном из песка, известняка и кальцинированной соды.  Ингредиенты расплавляются в расплавленное стекло, которое охлаждается и измельчается в мелкий порошок. Порошкообразное стекло выливают в формы и нагревают (ниже температуры плавления) процесс«спекания» заставляет частицы плотно прилипать друг к другу.

Затем добавляется небольшое количество тонко измельченной углеродной сажи и материал нагревается точно также, как в процессе приготовления «целлюлозы». Здесь углерод реагирует с кислородом, создавая углекислый газ, который создает изоляционные пузырьки в Foamglas. В полученном материале CO2 составляет более 99% газа в сотах продукта.

Если вы поцарапаете кусок Foamglas (ваш ноготь может легко надрезать его), вы обнаружите легкий запах гнилого яйца из сероводорода. Сульфат железа используется в процессе производства, и в процессе образуется небольшое количество сероводорода. Вы не придется дышать большим количеством сероводорода, так как он плотно заперт в клеточном стекле – на самом деле, даже через 30 лет в месте “свежей” царапины Foamglas производит тот же запах. Это и есть доказательство того, что камеры пеностекла абсолютно герметичны.

Пеностекло Foamglas

Пеностекло Foamglas не содержит вспенивающих агентов, которые истощают озон или способствуют глобальному потеплению. Для повышения огнестойкости не существует антипиренов или других добавок. 100% неорганический материал Foamglas является инертным и огнестойким.

Пеностекло устанавливается для изоляции под бетонной плитой

Продукт имеет достаточную прочность на сжатие для использования под любой бетонной плитой – применение, в котором в настоящее время преобладает экструдированный полистирол (XPS). Пеностекло лучше, чем XPS, потому что, помимо отсутствия химикатов, Foamglas полностью непроницаем для влаги (воды и пара), не поддерживает рост плесени, блокирует радон и не держит внутри термитов и грызунов.

Цена пеностекла

Я приведу стоимость украинского пеностекла в пересчете на доллар.

  Пеностекло в малых блоках 250х120 мм
Толщина, мм Паропроницаемое $/м2 Паронепроницаемое $/м2
 65  9.11  10.72
 88  12.30  11.7
  Пеностекло в плитах 600х450 (450х450) мм
Толщина, мм Паропроницаемое, $/м2 Паронепроницаемое 1 сорт, $/м2 2 сорт, $/м2
30 4 7.15 6.8
40 5.2 9.5 8.7
50 6.6 12 11.4
60 8 14.3 13.7
70 9.2 16.7 16
80 10.55 19.1 18.2
100 13.2 23.9 22.8
120 15.8 28.6 27.4
Пеностекло обработанное в плитах 600х450 мм, с битумным покрытием или оштукатуренное
Толщина, мм Цена, $/м2
50 11.2
60 13.5
80 17.9
100 22.4
120 26.9
Пенокрошка фракционированная (фракция до 150 мм) 57.8 $/м3

Я бы рассматривал пеностекольный утеплитель в качестве засыпки при колодцевой кладке и как гидроизоляционную отмостку — в этих местах применение дорогого материала оправдано на 100%. Но не применял бы пеностекольный щебень.

Перспективы применения пеностекла в индивидуальном строительстве

Сравнивая все за и против, напрашивается вывод: у данного материала всё ещё впереди. Материал универсален как по своим характеристикам, так и по областям применения.

Сегодня материал дорог для индивидуального строительства. Если же говорить о перспективе его применения в будущем в этой сфере, то об этом говорят западные разработки и использование пеностекла.

В Германии уже налажено производство сборных домом из монолитных секций. Толщина стен такого дома 30 сантиметров. Такая толщина является достаточной для использования в любом климатическом поясе. Производитель утверждает, что дома легко собираются. Относительная легкость блоков позволит собирать их быстро и не привлекать тяжёлые подъёмные краны. Пригодится такая технология домов в местах катастроф и стихийных бедствий.

И что ещё немаловажно — дома эти не «времянки», а вполне постоянное жильё со всеми удобствами.

Особенности использования пеностекла в утеплении здания

Рассмотрим особенности утепления на некоторых примерах.

  • Утепление стен. Утеплять таким материалом можно, как снаружи так, и изнутри здания. Ничего сложного в работе с пеностекольными блоками нету. Со стен удаляется старый облицовочный материал, грязь и пыль. После этого на стену наносится слой специального клея или цементного раствора (как при работе с кафельной плиткой). На слой клеящего вещества накладываем блок и прижимаем. Можно, конечно, дополнительно укрепить его дюбелями, но это может повредить материал. Сверху покрывается слоем штукатурки. Не нужно никаких дополнительных пароизоляций и гидроизоляций.
  • Утепление полов. Для утепления полов используются блоки, крошка или пеностекольные гранулы. Наилучшим вариантом являются блоки. Вначале основа засыпается песком толщиной в пять сантиметров. На песок уже можно укладывать плиты (блоки). Стыки потом можно заделать монтажной пеной. Сверху нашего теплозащитного покрытия надо сделать армированную стяжку. И в завершение делается деревянный пол.
  • Утепление крыши. Крыша — один из самых подверженных воздействию влаги элементов дома. В этом случае оптимальным является утепление именно пеностеклом. Если чердак не будет жилым, то тогда достаточно утеплить пол чердака по примеру, который описывался выше.
  • Утепление фундамента. Утепление фундамента — главный пункт в строительстве дома. Большая проблема многих участков, находящихся в болотистой местности или в низине — затопление. В этом случае начинает сыреть фундамент, а от него уже и стены. Всё это начинает гнить, покрывается плесенью и со временем разрушаться. Можно, конечно, делать постоянный ремонт, но это не только невыход из положения, но и всё равно не отменит начавшееся разрушение. Поэтому на этапе возведения фундамента надо облицевать фундамент как со стороны улицы, так и с внутренней стороны подвала. Как облицовывать стену нам уже известно.
  • Утепление бани. Баня на приусадебном дачном участке неизменный и важный атрибут отдыха. Баня может являться источником разведения агрессивной среды из-за повышенной влажности и перепадов температуры. Идеальными для таких помещений могут быть пеностекольные плиты. Сам же процесс утепления стен таких сооружений, как баня, ничем не отличается от утепления стен в обычных помещениях.

Чтобы действительно понять насколько пеностекло отличается от других утеплителей, нужно просто сравнить их характеристики.

Сравнительные характеристики теплозащитных материалов

Пенополистирол преимущества — низкая цена, низкая теплопроводность. Недостатки — низкая (меньше чем у минеральной ваты) паропроницаемость, повышенная трудоёмкость работы в плане подгонки материала, высокая горючесть. Единственно где можно применить это влажные, даже мокрые места при утеплении фасадов каменных зданий. Для деревянных строений не годится.

Минеральная каменная вата преимущества — выдерживает температуру до 1000 градусов Цельсия, не впитывает влагу, Высокая степень сопротивления механическому воздействию.

Экструдированный пенополистирол преимущества — низкая теплопроводность, высокая механическая прочность, отсутствие капиллярности, никакого водопоглощения, устойчивость к перепадам температуры, долговечность. Недостатки — отсутствие паропроницаемости.

Пенобетон и газобетон преимущества — не боятся сырости, регулировка влажности воздуха в помещении за счёт отдачи и впитывания влаги (создание микроклимата), высокая звукоизоляция, хорошая теплоизоляция (3–3,5 раза выше, чем у кирпича), низкая трудоёмкость при работе с ними, негорючесть материалов, легки в обработке, долговечность.

Стекловолокно (стекловата) преимущества — пожаробезопасность, удобство при работе с ними, низкая теплопроводность, не гниёт, не боится влаги (способность и впитывать и отдавать влагу). Недостатки — необходимость изготовления зазоров при монтаже для вывода влаги, старение и разрушение структуры материала.

Пробковые материалы преимущества — экологическая чистота, возможность использования для декорирования, утеплитель для полов и внутренних стен. Недостатки — высокая стоимость.

Пенофольгированный материал преимущества — маленький вес, низкая теплопроводность, простота в работе с ним. Недостатки — паронепроницаемость и газонепроницаемость (стены «не дышат»).

Производитель

Отлично себя зарекомендовали следующие компании-изготовители:

  • Saitax;
  • Neoporm;
  • Penostek;
  • Izostek;
  • Foamglas;
  • ICMGlass;
  • ОАО «Гомельстекло».