Передовые западные технологии строительства: пеностекло
Первое сообщение о пеностекле как о строительном изоляционном материале было сделано советским ученым проф. И. И. Китайгородским на Всесоюзной конференции по стандартизации и производству новых строительных материалов в Москве в 1932 г. В этом же году впервые в СССР было предложено производство пеностекла и намечены области его применения. В основу производства была положена технология, разработанная в Московском химико-технологическом институте им. Д. И. Менделеева И. И. Китайгородским и Л. М. Буттом.
Согласно приведенному авторами описанию, для получения пеностекла использовался стеклянный порошок, пропущенный через сито с отверстиями 0,09 мм, к которому в качестве газообразователя примешивался сначала известняк, а позднее антрацит и уголь. Пенообразующая смесь нагревалась в формах из жароупорной стали в печи вспенивания до температуры 850*—860 °С. На этой стадии вспенивались блоки пеностекла, которые затем при температуре 600— 700 °С извлекали из форм и отжигали в туннельных печах. После охлаждения блоки обрезали специальными дискозьими пилами со стальными зубьями до стандартных размеров 450X350X120 мм. После завершения наладочных работ на заводе «Автостекло» и освоения технологии производства вырабатывалось пеностекло с объемной массой около 260 кг/м3, с равномерными замкнутыми порами диаметром 4—5 мм. Коэффициент теплопроводности его колебался в зависимости от объемной массы в интервале 0,05—0,071 ккал/(м-ч-°С).
Спустя четыре года на Втором международном конгрессе по стеклу в Лондоне (1936 г.) Б. Лонг доложил о проводимых исследованиях по пеностеклу, где одновременно демонстрировал первые опытные образцы.
Японский опыт строительства
Японской фирмой «Иваки-Гласс К°» г. Кавасаки в печи с одноярусной садкой форм вспениваются блоки пеностекла с товарными размерами 500X500X200 мм. Пеностекло этой фирмы обладает хорошими физико-техмичеокими свойствами: г=130—160 кг/м3; водопогло-щение объемное —не более 2%; /?сж = 5—7 кГ/см2.
Краткий исторический очерк
Первое сообщение о пеностекле как о строительном изоляционном материале было сделано советским ученым проф. И. И. Китайгородским на Всесоюзной конференции по стандартизации и производству новых строительных материалов в Москве в 1932 г.
Патенты американских исследователей
Учитывая особенности свойств пеностекла и постоянно растущий спрос потребителей, оно нашло широкое применение и после окончания .второй .мировой войны. В связи с этим расширялись мощности по производству пеностекла, о росте которых можно судить также по данным, приведенным в экономическом разделе журнала «Sprechsaal» за 1955 г. Согласно этим данным, производство пеностекла ,в 1944 г. было начато на заводах фирмы «Корнинг» в Порт Аллегани.
Производство пеностекла в США
Первая большая работа о производстве пеностекла в США была опубликована Э. Л. Крейдлем в 1943 г., в которой дан обстоятельный обзор возможных способов производства пеностекла по данным имевшихся в то время патентов. В более поздних работах автор на основании собственных наблюдений приводит интересные данные, относящиеся к процессам вспенивания порошкообразных смесей на основе стекла, рассматривает вопросы формирования ячеистой структуры пеностекла, а также детально описывает технологию производства пеностекла фирмы «Корнинг».
Белое стекло пенопласта
Белое пеностекло с объемной массой 200 кг/м3 можно также получить из смеси измельченного стекла (не содержащего S03) и 1,2% конденсационного продукта мочевины вспениванием при 750 °С в течение 20 мин. Конденсационный продукт приготовляется низким обжитом мочевины до тех пор, пока прекратится интенсивное выделение аммиака, а остаток затвердеет в белую массу.
Патенты американцев
Если же, наоборот, требуется производство очень легких тел с постоянной структурой по сечению, вспенивание производят в восстановительной атмосфере. Для предотвращения слипания гранул между собою при вспенивании они смазываются графитом или коллоидным Si02. Наличие на поверхности инертной пленки предотвращает прилипание гранул к нагретой футеровке вращающейся печи.
Американский опыт строительства
Американская фирма «Corning Pleyt glas» сообщает о технических возможностях получения нового теплоизоляционного материала из стекла под названием «тюркерт», способного работать при температуре до 2870 °С. Исходное состояние для получения материала — сиропообразная жидкость на основе чистого кремнезема, которая сначала при определенных условиях превращается в гель,затем вспенивается, образуя твердый пористый слой, который за 24 ч приобретает окончательную прочность.
Производство пеностекла в Чехословакии
В литературе отсутствуют сведения по объемам производства пеностекла. Однако, судя по укрупненным статистическим данным, объем выпуска на 1970 г. возрос примерно в 2,5 раза по сравнению с 1960 г. Это значит, что в настоящее 'время в США ежегодно выпускается более 1 млн. мг пеностекла в виде изделий различной конфигурации, а также в виде гранул, крошки и других изделий.
Развитие строительства в Чехославакии
В 1954 г. начатые эксперименты были продолжены на стекольном заводе в Худерницах, где были построены камерные газовые печи для отработки технологии производства пеностекла двухстадийным способом. Пенообра-зующая смесь готовилась из стекла оконного состава с добавкой 0,1—0,3% активной сажи.
Кристаллизация стекол
Наиболее распространенным стеклом как с точки зрения его технологичности, так и по экономическим соображениям принято считать состав стекла, сваренный с применением фонолита. Его состав, приведенный в чехословацком патенте № 98845 [39], может быть „ выражен следующими данными (% по массе): Si02— 55—72, А1203 — 3—16; Fe203 —до 4; CaO+MgO + BaO— 9—12; R20—11—18%. Для избежания кристаллизации при вспенивании в нем необходимо сохранить взаимное соотношение основных окислов в следующих пределах.
Пеностекло в США
В практическом приложении к кинетике формирования структуры пеностекла рассмотрены особенности приготовления пенообразующих смесей, которые отражены в чехословацких патентах № 98863и № 8803. Сущность изобретения состоит в том, что материалы для приготовления пенообразующей смеси — стекло, газообразователь, наполнители — размалывают в отдельности в мельницах непрерывного действия до тонины, при которой частицы газообразователя смогли бы образовать сплошной слой на поверхности частиц стекла
Пеностекло
В связи с тем, что газообразное топливо является доступным и дешевым и обладает рядом преимуществ перед жидким, большинство печей отапливается этим видом топлива. Применение электроэнергии для обогрева печи пока сдерживается ее недостатком и высокой стоимостью. Однако расчеты показывают, что в случае электрообогрева можно было бы иметь в печи теоретически необходимый температурный режим, что окупило бы некоторое увеличение затрат за счет значительного повышения качества пеностекла.
Производство пеностекла в ГДР. Обзор патентов и работ
Организации промышленного выпуска пеностекла в ГДР предшествовали большие систематизированные исследования, проводимые с начала пятидесятых годов М. Хюбшером и Э. Шульцем. Об этом свидетельствуют работы, опубликованные авторами еще в 1954 г., в которых подробно и на основании собственных наблюдений рассмотрены свойства пеностекла в зависимости от его структуры и условий ее формирования. М. Хюбшер рассматривает четыре основных способа производства пеностекла, среди которых считает порошковый способ наиболее эффективным и перспективным. Автор отмечает также, что этот способ в последующем был положен в основу проектирования промышленной технологии.
Исследования по рациональной переработке готового пеностекла
Также широко ведутся исследования по рациональной переработке готового пеностекла на изделия и их применению в народном хозяйстве. Выпускаемое заводом пеностекло в виде изделий с торговым обозначением «coriglas» известно в ГДР и за ее пределами.
Шульц изучал влияние состава газовой среды
Благодаря разнообразию свойств пеностекла, выпускаемого в ГДР, оно нашло применение в производстве изоляционных работ на электростанциях, текстильных и бумажных фабриках, пивоваренных заводах, холодильниках, строительстве, изоляции различных емкостей, трубопроводов, промышленных дымовых труб и ряде других объектов.
Гетерогенные смеси
Алоиз (ФРГ) вспенивал гетерогенные смеси для получения пористых стекловидных материалов типа пеностекла. Результаты его работы приведены в патенте ФРГ № 1182577, согласно которому волокнистые силикатные материалы затворяют водным раствором щелочных силикатов в соотношении (0,02—0,7) : 1 и затем смесь подвергают выпариванию.
Производство пеностекла в Польской Народной Республике
Польша является третьей страной (после СССР и США), в которой был организоващ промышленный выпуск пеностекла. Первые публикации в этой области в польской литературе датируются 1949 г. Это прежде всего работа Я. Хмеленьского, в которой приведены результаты собственных наблюдений по вспениванию стекол с различным содержанием окиси алюминия, а также пенообразующих смесей на основе молотого стекла с добавками глиноземлесодержащего сырья: каолина, глины, бокситов. На этих составах автор изучал влияние кристаллизационной воды на структурообразование пеностекла.
Японский строительный рынок
Вырабатываемое в Японии пеностекло используется в качестве изоляционного материала в технике для изоляции трубопроводов, аппаратуры, емкостей для хранения продуктов при различных температурных условиях и др. В связи с этим большое внимание уделяется переработке-блоков на изделия. На рис. 2, б показаны плиты и фасонные изделия из пеностекла, выпускаемые на заводе в г.
Состав стекол
В французском патенте № 786818, заявленном в 1934 г, дано подробное описание производства пеностекла по технологии порошкового способа. Этот способ позже был запатентован в большинстве промышленно развитых стран. В патенте описывается производство пеностекла с объемной массой 350—450 кг/м3 нагреванием порошковой смеси стекла, содержащего 0,3—0,4% S03, с восстановителями в закрытых формах при температуре 800—900 °С. В качестве восстановителей рекомендованы углерод или карбид кремния. Помимо этого, в пенообразующую смесь предлагается вводить сульфат натрия, а также вещества, которые при температуре вспенивания могли бы выделять гидратную воду. Несмотря на значительные изменения, которые претерпел этот способ, основной его принцип сохранен и по настоящее время.
Газообразователи
В качестве газообразователей используется углерод в виде сажи или же измельченный карбид «кремния, который приготовляют спеканием тонкомолотой смеси кварцевого песка и сажи в молярном соотношении Si02:C=l:l при температуре 1590— 1690 °С. Вспенивание кварцевого стекла осуществляется в дуговых печах при температуре 1870 °С.