Снятие коры — наиболее деликатная из всех проводимых над пробкой операций, которая существенно и, главное, положительно влияет на жизнеспособность дерева и дает новый импульс роста. Теплоизоляция

Пробковые теплоизоляционные материалы Пробковые теплоизоляционные плиты изготавливают на основе коры пробкового дуба. Технология снятия с деревьев этого ценного материала — пробки — уникальна и через 25 лет после посадки желудя в землю, а второй и последующий «урожаи» получают один раз в девять лет. Снятие коры — наиболее деликатная из всех проводимых над пробкой операций, которая существенно и, главное, положительно влияет на жизнеспособность дерева и дает новый импульс роста.

Таким образом, пробковый дуб является возобновляемым источником сырья для пробковой индустрии. Пробковый дуб произрастает в 7 странах Средиземноморья: Португалия (более 50% всех мировых запасов), Испания, Италия, Франция, Марокко, Алжир и Тунис. Так, производство изделий из пробки дает Португалии около 30% национального дохода и примерно 35% всего объема экспорта. Процесс выращивания пробковых дубов, рекультивация их плантаций, создание и совершенствование высоких технологий производства финансируются должным образом (в том числе и властями, несмотря на то, что все пробковые дубы находятся в частной собственности). В бюджете Португалии, а также Евросоюза предусмотрены для этих целей специальные статьи расходов. Общий объем ежегодно снимаемой пробки очень невелик —всего 160-170 тыс. тонн сырья (в зависимости от урожая).

Поэтому изделия из пробки очень высоко ценятся во всем мире, ведь аналогов этому материалу практически не существует. Недостаток сырьевых ресурсов ограничивает применение пробки в теплоизоляции. Основным поставщиком теплоизоляционных пробковых панелей является португальская компания Amorim Group. Справка: Amorim Group является крупнейшей корпоративной группой в мире в отрасли переработки, производства и экспорта изделий из натуральной пробки. В 1870 г. Антонио Алвес Аморим основал первое предприятие по обработке пробки, имея в своем распоряжении двух рабочих. Сейчас, век спустя, корпорация насчитывает более 40 пробковых компаний. Строение коры пробкового дуба в корне отличается от строения коры большинства других деревьев (каждый 1 см3 пробковой коры содержит около 40 млн ячеек). Кора пробкового дуба состоит из клеток одеревенелой целлюлозы, заполненных воздухом, и суберина, являющегося пробковой основой. Суберин представляет собой органическое вещество, не растворимое в нейтральных жидкостях и кислотах, состоящих из смеси сложных эфиров, глицерина, твердых и жидких жирных кислот.

Если записать суберин в элементарных составляющих, то это будет углерод — 74%, водород —10% и азот —16%. Если представить себе ячейку коры пробкового дуба в виде капсулы, то каждая ее стенка состоит из пяти слоев: два слоя клетчатки, далее воздух, находящийся в ячейке, два плотных и масляничных слоя, непроницаемых для воды и последний — одеревенелый слой, который придает ячейке жесткость и конечную структуру. Химический состав пробки: суберина — 58%, целлюлозы — 22%, лигнина —12%, воды — 5%, церина — 2%, дубильных веществ — 1%. Из всех органических материалов пробка обладает преимуществом по своей стойкости против гниения и плесени. Пористое строение и наличие смолистых веществ делают пробку одним из наилучших теплоизоляционных материалов. Средняя плотность массива пробки 240-250 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,04-0,05 Вт/мК, водопоглощение после 20-дневного пребывания под водой не более 13%. Пробка эластична и упруга.

Может выдерживать давление на сжатие до 1000 кг/см2 и принимает прежний объем после его снятия. При длительном хранении на холоде пробка твердеет, однако достаточно быстро и легко восстанавливается при воздействии на нее горячей водой или водяным паром. Пробка химически инертна.

Историческая справка. В 1891 г. американец Джон Смит открыл технологию производства пробкового агломерата, который сохраняет все качества исходного материала. Благодаря данному открытию у пробковых материалов расширилась область применения. Гигиенические и механические свойства пробки используются в обувной промышленности, изолирующие — в электротехнике, теплоизолирующие и акустические — в строительстве, судостроении и космонавтике, демпфирующие — в автомобиле- и авиастроении. Amorim Group производит следующие виды теплоизоляционных материалов: 1. белые агломераты (импрегнированные плиты); 2. материал Rubercork (резино-пробковые копозиты); 3. черные агломераты (Ехросоr). Для теплоизоляции из коры пробкового дуба изготавливаются так называемые импрегнированные плиты и плиты экспанзит (агломерат).

Импрегнированные плиты (белый агломерат) получают путем формовки и прессования пробковой крупы, в которую добавляют связующие вещества (органические клеи, желатин, каменноугольный пек и смолы). Изготавливаются они в виде плит прямоугольной формы размером 1000x500 мм и толщиной от 10 до 120 мм. Плотность плит не более 260 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,05 Вт/мК, предел прочности на изгиб 0,25 мПа, предел прочности на сжатие 10 мПа, водопоглощение за сутки не более 120%, гигроскопичность за сутки — не более 12%. Rubercork является композиционным материалом, полученным в результате соединения резины и пробки.

В нем соединены лучшие свойства каждого из компонентов. Например, пробки, природным свойством которой является высокая эластичность и способность восстанавливать первоначальный объем после сжатия почти на 100%. Если многие материалы для плотного прилегания к поверхности требуют значительных усилий на растяжение, то у резино-пробковых прокладок значение этого усилия в 2 раза меньше.

В отличие от резиновых, резино-пробковые изделия: устойчивы к температурным воздействиям (в широком диапазоне температур и в любых климатических условиях), химически устойчивы ко всем минеральным и синтетическим маслам, что делает их идеальным материалом для герметизации разъемов, имеющих контакт, например, с моторным маслом. Его успешно используют ведущие производители прокладок для автомобильной промышленности: T не впитывает жидкости и газы, обладает гидрофобными свойствами, коэффициент паропроницаемости — 0,017-0,003 г/мм. Историческая справка. Плиты экспанзит впервые были произведены в Америке в 1892 году, примерно в это же время они появились в России, а в СССР стали производиться с 1928 года. В настоящее время есть множество свидетельств тому, что при постройке зданий конца XIX — начала XX в. в г. Киеве, Виннице, Одессе, Харькове при утеплении стен использовался пробковый утеплитель, который до наших дней полностью сохранил свои качества. Аналогом натуральной пробки является кора бархатного дерева, растущего в Дальневосточном крае, в Амурской области и на Сахалине. Бархатное дерево достигает до 21 м высоты и 55 см в диаметре. Толщина снимаемой коры 8-15 мм.

Область применения пробковых плит: изоляция крыш, чердаков, стен, полов (акустическая, теплоизоляционная, антивибрационная). Вспученные теплоизоляционные материалы (минеральные) Перлит. Перлит — это минерал вулканического происхождения (так называемое вулканическое стекло). Его особенностью является стекловатая структура и способность раскалываться на шарообразные куски, поверхность которых напоминает жемчуг (отсюда и происхождение названия материала — англ, pearls). Технологический процесс изготовления вспученного перлита состоит из следующих этапов: 1) сушки, дробления и просеивания; 2) обжига и вспучивания при t= 900-1200°C; 3) охлаждения; 4) сортировки на фракции.

Обжиг ведется в основном в шахтных печах. При нагревании измельченный перлит вспучивается, увеличиваясь в объеме в пять раз. При этом он распадается на мелкие зерна преимущественно белого цвета с воздушными замкнутыми порами. Размер зерна вспученного перлита — от 0,3 до 2,0 мм.

Объемный вес 120-250 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,035-0,05 Вт/мК при t = 20°C, предельная температура применения 1000°С. Вспученный перлит в теплоизоляционных целях применяют в сыпучем виде и в форме различных изделий из него. Сыпучие материалы бывают в виде перлитового песка и перлитового щебня. Перлитовый песок главным образом служит как полуфабрикат для изготовления из него изделий: кирпичи, камни, плиты, скорлупы и сегменты; и служит заполнителем в теплоизоляционных растворах и бетонах (гипсоперлитовые и цементоперлитовые штукатурные растворы). Коэффициент теплопроводности гипсоперлитового штукатурного слоя равен 0,15 Вт/мК, а коэффициент звукопоглощения — 0,5 при 600-800 Гц. Перлитовый песок также используют для выполнения засыпных теплоизоляционных конструкций в очень широких температурных пределах: от + 850-900°С до — 180-200°С. Объектами такого применения могут быть промышленные печи, высокотемпературные энергетические и технологические агрегаты, резервуары для хранения и перевозки сжиженных газов, установки глубокого холода. Перлитовый щебень применяют в качестве пористого заполнителя в легких бетонах. Легкие и теплоизоляционные бетоны с вспученным перлитом в качестве заполнителя являются высокоэффективными материалами для стен и перекрытий.

Особой разновидностью перлитовых материалов является жароупорный теплоизоляционный перлитобетон. Его объемный вес — 500-800 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,09-0,22 Вт/мК, предел прочности при сжатии 25-50 кг/см2. Температура применения жароупорного перлитобетона достигает 500°С. При более высоких температурах происходит уменьшение прочности. Основные перлитовые месторождения находятся в Закавказье, Средней Азии и Приморье, в Украине — в Закарпатье. Вермикулит.

Гидратированный (количество воды 11-20%) алюмосиликат магния и калия биотитовой слюды. Является продуктом выветривания слюды, в которой произошло постепенное замещение щелочей водой. Состоит он из кристаллов, имеющих вид пластинок, которые обладают способностью расщепляться по плоскостям спайности. При температуре 900-1100°С происходит наибольшее вспучивание вермикулита (оно вызывается давлением пара, образующегося из воды, испаряемой вермикулитом), при этом объем вермикулита увеличивается в 20-25 раз. Вспучивание происходит в направлении, перпендикулярном к плоскостям спайности, и пар раздвигает пластинки слюды. Вспученный вермикулит называют зонолитом из-за его внешнего вида (пористый материал в виде чешуйчатых частиц серебристого и золотистого цветов), Историческая справка. Термин «вермикулит» как название минерала впервые встречается в словаре, изданном в Оксфорде (Англия) в 1672 г. Более поздние сведения о вермикулите относятся уже к 1824 г. Однако использование вермикулита в промышленных целях началось лишь в XX веке. Плотность вспученного вермикулита при крупности зерен 5-15 мм составляет 80-150 кг/м3, при более мелких зернах —100 кг/м3.

Коэффициент теплопроводности 0,048-0,1 Вт/мК при t = 100°C, 0,12 — при 200°С, 0,14 — при 300°С. Материал обладает высокими тепло- и звукоизолирующими (коэффициент звукопоглощения при частоте 1000 Гц в пределах 07-0,8) свойствами, не токсичен, не подвержен гниению и препятствует распространению плесени. Его можно применять до 1100°С, он огнестоек, имеет прекрасные отражающие способности. Применяют вспученный вермикулит в качестве теплоизоляционных засыпок как заполнитель в растворах и бетонах.

В качестве отступления. Дело в том, что вспученный перлит и вермикулит применяют в сельском хозяйстве. Вермикулит, обладая большой водопоглощающей способностью, хорошо пропускает и отдает влагу. Благодаря этому он предохраняет корни растений от перегрева летом и переохлаждения зимой. Вспученный перлит благотворно влияет на водоудерживающую способность почвы, тем самым улучшая условия для развития корневой системы и стеблей растений. Керамзит. Вспученная глина изготовлена путем специального обжига, в процессе которого происходит выделение газов. Сперва глину нагревают до начала выделения газов, затем происходит вспучивание ее газами, после чего глину быстро охлаждают. Керамзит может быть изготовлен также дроблением глины на куски размером 30-40 мм и обжигом во вращающихся печах.

Объемный вес керамзита в куске 600-1200 кг/м3, в засыпке в виде гравия с размером зерен 10-25 мм — 400 кг/м3 и размером зерен 1-2,5 мм — 900 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,18-0,25 Вт/мК при t = 20°C. Керамзит используется в качестве теплоизоляционных засыпок или легкого заполнителя в растворах и смесях. Пеностекло. Ячеистый теплоизоляционный материал, получаемый спеканием смеси стекольного порошка с газообразователем. Основным сырьем для производства пеностекла служат кварцевый песок, известняк, сода и сульфат кальция или же отходы производства листового стекла, газообразователи — известняк, антрацит, каменноугольный кокс, мрамор.

Углесодержащие газообразователи создают в пеностекле замкнутые, а карбонаты — сообщающиеся поры. Температура разложения газообразователя должна быть на 50-70°С выше температуры размягчения стеклянного порошка. Существует два способа получения ячеистого стекла: 1) порошковый (обеспечивает получение пеностекла заданной структуры, плотности и качества в широком диапазоне); 2) мокрый способ (позволяет получать высококачественное микропористое пеностекло). Пеностекло выпускают в виде плит размерами 500х400 мм при толщине 80,100 и 120 мм.

Плотность пеностекла зависит от зернового состава стекольного порошка и газообразователя и колеблется от 100-600 кг/м3. Коэффициент теплопроводности зависит от плотности и температуры, колеблется от 0,031 до 0,15 Вт/мК, с повышением температуры он увеличивается; предел прочности на сжатие колеблется от 0,8 до 1,5 мПа (зависит от плотности). Водопоглощение зависит от характера пор и тем выше, чем больше сообщающихся пор. У пеностекла с замкнутыми порами водопоглощение — 9%.

После достижения предельного значения водопоглощение не изменяется на протяжении всего времени пребывания пеностекла в воде (время пребывания составляет 130 суток). Размеры пор пеностекла колеблются от 0,1 до 5 мм (истинная пористость составляет 85-90 %). Равномерная мелкопористая структура способствует уменьшению передачи тепла конвекцией. Пеностекло имеет высокую морозостойкость (прочность при 50-кратном замораживании при —30°С и оттаивании при +15°С уменьшается на 20-25 %). Предельная температура применения — 300°С. Пеностекло является высокоэффективным тепло- и звукоизоляционным материалом. Применяется в качестве теплоизоляции ограждающих конструкций, холодильников, промышленного оборудования, в качестве отделочного материала. Ячеистые бетоны Ячеистый бетон — искусственный камневидный материал, состоящий из затвердевшего вяжущего вещества с равномерно распределенными в нем мелкими замкнутыми воздушными ячейками диаметром до 2 мм. Изготавливается путем смешения вяжущего с водой и пеной, получаемой из различных пенообразующих веществ с последующим твердением при различных режимах в зависимости от вида ячеистого бетона.

Ячеистые бетоны подразделяются: 1) по способу образования ячеистой структуры — на пенобетон и газобетон. В пенобетоне ячеистая структура образуется механическим путем от введения пены, а в газобетоне — химическим, от введения специальных газообразующих; 2) по виду вяжущего — на пенобетон и газобетон, пеносиликат и газосиликат, пеногипс и газогипс, пеномагнезит и газомагнезит; 3) по условию твердения — на ячеистый бетон естественного твердения, неавтоклавный и автоклавный; 4) по области применения — на теплоизоляционный и конструктивный. Историческая справка. Впервые ячеистый бетон начали производить в 1924 году. В СССР пенобетон в качестве теплоизолятора был применен в Ленинграде в 1930 г.при строительстве тепловых сетей. Пенобетон. Предельная температура применения неавтоклавного, пенобетона 400°С. Пенобетонные плиты бывают: по длине 700, 750, 800, 900, 950 и 1000 мм, по ширине 500 мм и толщиной 60, 80,100 и 120 мм. Насыщенные водой плиты выдерживают 15 циклов замораживания и оттаивания без появления трещин, при этом снижение предела прочности при сжатии — не более 30 %. Неавтоклавный пенобетон и пеногипс имеют плотность от 400-600 кг/м3 и коэффициент теплопроводности 0,085-0,125 Вт/мК; автоклавный пенобетон, пеносиликат и пеномагнезит — плотность от 400-1000 кг/м3 и коэффициент теплопроводности 0,085-0,22 Вт/мК.

Снижение предела прочности при сжатии после 15-кратного замораживания и оттаивания должно составлять для пенобетона, пеносиликата и пеномагнезита не более 30 %, для пеногипса — 50 %. Термоизоляционные ячеистые бетоны применяются для теплоизоляции, конструктивные — для элементов конструкций, выполняющих одновременно теплоизоляционные и несущие функции. Газобетон. Бывает автоклавный и неавтоклавный. Автоклавный газобетон бывает теплоизоляционный и конструктивный. Теплоизоляционный газобетон плотностью до 600 кг/м3 имеет одинаковые показатели с пенобетоном.

В качестве послесловия. Не секрет, что все новое — это хорошо забытое старое. Ячеистые бетоны позволяют решить проблему строительства дешевого, энергосберегающего и комфортабельного жилья, так как их можно использовать для возведения основных конструктивных элементов зданий: наружных и внутренних стен, перегородок, перекрытий. Тем более что в Украине осталась крупная производственная база, которая насчитывает порядка 11 заводов по выпуску ячеистых бетонов с общей мощностью в 1,5 млн куб. м в год. Стоит над этим задуматься. Использованная литература: справочник. Современные строительные товары. Л. М. Факторович. Теплоизоляционные материалы и конструкции.