Пеностекло (вспененное стекло) — характеристики, применение, недостатки

Что такое пеностекло и как его получают?

Пеностекло представляет собой относительно легкий ячеистый материал, получаемый из стекла, с равномерно распределенными по объему материала ячейками.

Оно было изобретено еще в 30-х годах 20 века академиком А.И. Китайгородским. Причем сначала его планировали использовать в качестве плавучего материала. Но изучение его свойств показало, что «побочным» эффектом технологии являются высокие звуко- и теплоизолирующие свойства пеностекла.

Выявилось и другое существенное достоинство нового материала –легкость механической обработки и способность хорошо склеиваться.

Производство пеностекла является достаточно сложной технической задачей, поэтому самостоятельно его изготовление не практикуется.

Химический состав пеностекла идентичен составу обычного стекла, это смесь оксидов кремния, магния, кальция, натрия и алюминия. Во время производственного цикла происходит газообразование и вспенивание стекла, при котором объем его увеличивается примерно в 15 раз.

Структура материала, напоминающая соты, состоящие из прочного стекла, обеспечила его способность стойко противостоять механическим нагрузкам.

Образование ячеистой структуры может быть достигнуто несколькими способами:

• пронизывание расплавленного стекла газами или воздухом;
• вспенивание размягченной стеклянной массы под воздействием вакуума;
• введение в процессе варки стекла в состав шихты пенообразующих веществ;
• спекание смеси газообразователя и порошкообразного стекла.

В зависимости от будущего назначения производят телоизоляционное, специальное и звукопоглощающее пеностекло. В строительстве используют в основном теплоизолирующий материал.

Характеристики утеплителя

Прочность на сжатие находится в пределах 0.5-1.2 МПа.

Теплопроводность составляет 0.06 Вт/м*К, что даже ниже, чем у древесины.

Материал может применяться в диапазоне температур от -200 до +500С. При более высоких температурных показателях плиты начинают деформироваться.

Пеностекло химически инертно и не входит во взаимодействие с кислотами, щелочами, бензином и другими агрессивными веществами.

Водо- и паронепроницаемость

Данный материал, как мы уже знаем, влагонепроницаем. Он не впитывает воду и не увеличивается в размерах, а также надежно защищает конструкцию от протекания. Более того, он параллельно выполняет еще и функцию пароизолирующего слоя. Еще этот теплоизолятор долговечен, он сохраняет изначальный показатель теплопроводности на протяжении всего срока службы. А этот срок, к слову, равен сроку службы самого объекта.

Стабильные габариты

По причине незначительного показателя термального расширения (особенно, если сравнивать с пенопластом), приближенным к коэффициенту у стали и бетона, благодаря чему обеспечивается превосходная сцепляемость с поверхностью, а внутренние деформирующие напряжения между данными изолирующими слоями исключается в принципе. Также стоит отметить, что так называемые «мостики холода» в данном случае тоже отсутствуют.

У пеностекла прочность на сжатие составляет 160 тонн на метр квадратный.

Химическая стоимость

Материал невосприимчив практически ко всем химическим веществам. Исключением является разве что плавиковая кислота, которая, к слову, не самое распространенное вещество на планете. Более того, на свойства материала не влияет и биологическая среда, ведь в нем невозможно развитие никакой жизненной формы.

Стоит заметить, что одной из основных особенностей вспененного стекла считается его уникальное свойство – у других материалов такого нет – «непроходимости» для насекомых и грызунов. Это, по сути, отличный абразив, а в природе пока еще не существуют биологические формы, способные протачивать или грызть абразивы, не нанося себе существенного вреда.

Прочность

Вся толща материала пронизана маленькими порами, наполненными воздухом. Средний диаметр пузырьков равен 2000 мкм, толщина их стенок – 20-100 мкм. Несмотря на это, пеностекло обладает относительно высокой прочностью на изгиб (0,4-0,6 МПа) и на сжатие (0,7-4 МПа).

Безопасность

Утеплитель безопасен как в плане гигиены, так и в плане экологичности. Стеклобой, используемый при его изготовлении, является на 100 процентов утилизируемым материалом, который впоследствии можно перерабатывать на новую продукцию.

О горючести

Пеностекло не горит, под действием высоких температур не выделяет вредных газов и испарений. Если возникнет пожар, но изолятор будет препятствовать распространению пламени (речь идет о так называемом «эффекте камина»).

Чтобы более детально узнать, что представляет собой вспененное стекло, предлагает ознакомиться с характеристиками одного из самых популярных в этой отрасли брендов.

Особенности процесса производства

При изготовлении пеностекла в обязательном порядке соблюдаются общепризнанные стандарты. Для изготовления, как уже отмечалось выше, используется стеклобой или, как вариант, те же материалы, которые применяются в производстве обыкновенного стекла (песок, известняк, сода). После измельчения силикатное стекло обрабатывается углеродом (для этого может добавляться антрацит, кокс и так далее), дабы впоследствии при нагреве вспенить его. Когда материал остывает, то обретает требуемую по стандартам ячеистую структуру. Сами ячейки здесь замкнутого типа, они могут иметь как гексагональную, так и круглую форму.

Габариты ячеек могут быть разными – от десятых долей миллиметра до целого сантиметра. Что касается пористости утеплителя, то здесь этот показатель варьируется в пределах 80-90 процентов. Также стоит отметить, что после вспенивания объем материала увеличивается приблизительно в 15 (!) раз.

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.

Преимущества и недостатки

Любой строительный материал имеет свои плюсы и минусы. Идеального пока ещё не придумано. Так, и в данном случае у этого материала есть свои преимущества и недостатки.

Энергосбережение в жилых и нежилых объектах строительства в связи с ростом цен на энергоносители встаёт на первый план. И потому главным и решающим фактором является сохранение тепла и сокращение его потерь. Исходя из существующих условий требования, предъявляемые к теплоизоляционным материалам следующие:

• прочность материалов при нагрузке (сжатие);
• эластичность материала (восстановление формы после установки);
• трудоёмкость при монтаже;
• экологичная безопасность;
• низкая теплопроводность (коэффициент теплопроводности);
• пожаробезопасность;
• долговечность.

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.

Экологичность материала

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.

Благодаря разнообразной толщине и формфакторам плит и блоков можно выбрать индивидуальный вариант, режется пеностекло пилой для газобетона

Утепление пеностеклом

Рекомендуемые производителями специализированные полиуретановые клеи редко бывают в розничной продаже, очень дороги и не имеют 100% аналогов. Точнее, аналоги по совместимости со стеклом есть, но они не обладают температуростойкостью и влагостойкостью рекомендуемых. Для утепления фасада здания пеностекло тяжеловато, учитывая еще ударную защиту для него (марка прочности 11). С ним непросто работать, так как материал хрупкий, хотя и имеет высокую прочность на сжатие.

Варианты исполнения

Пеностекло может быть представлено в нескольких вариантах исполнения, основные из которых:

• блоки и плиты;
• крошка;
• щебень.

Блоки (плиты)

Блочное пеностекло – материал очень надежный. У них много общего с пенополистирольными и минераловатными плитами. Блоки бывают очень разными по форме и размерам.

Их параметры задаются еще во время создания пеностекла – сразу после вспенивания ему придается заданная форма.

Стандартные размеры пеностекольных блоков – 600х450 мм. Их обычная толщина равна 3-8 см. Главное предназначение блоков – утеплять.

Их используют в:

• наружных периметрах и цоколях зданий;
• полах из различного материала;
• крышах из дерева, потолках и кровлях из бетона;
• внутренних стенах различных помещений.

Средняя цена плит из пеностекла ведущих производителей составляет:

• материал компании Изостек 18 000 руб. за м3
• блоки компании Неопорм 29 000 руб. за м3

Гранулированное (крошка)

Гранулы – это мельчайшие частицы вспененного стекла, которые остаются в виде отходов (крошки) после производства пеностекольных плит и щебня. Также этот материал получают из обычного битого стекла, которое не годится для вторичной переработки.

Производится крошка в нескольких фракциях: наиболее мелкая равна 0,15 мм, а самая крупная достигает 5-10 мм.

Материал используют:

• в качестве теплоизоляционной засыпки в строительстве;
• в роли утепляющей присадки в различных смесях; крошку добавляют в кладочные растворы, смеси для стяжек и тампонажа, штукатурные и плиточные клеевые составы;
• крошка нередко служит в качестве отделочного материала для домов различного типа; чтобы получить неплохой теплонаполнитель, ее просто смешивают с клеем.

Цена гранулированного материала зависит от размера частиц. Чем он меньше, тем стоимость выше:

Щебень

Щебень из вспененного стекла – это специально измельченные элементы из этого материала без определенной формы.

Главное достоинство пеностекольного щебня в том, что он не деформируется при достаточно сильном сжатии (0,95 – 5,0 МПа).

То есть, по нему может спокойно проехаться дорожный каток или грузовик и не нанести никакого вреда.

Щебень из вспененного стекла применяют в:

• сельском хозяйстве и садоводстве – в дренажной системе для защиты от грунтовых вод;
• промышленном оборудовании;
• трубопроводах и теплотрассах, а также заглубленных резервуарах в качестве утеплителя и звукоизолятора;
• в дорожном строительстве;
• создании и дизайне интерьера; его используют в кровлях, чердачных и балконных перекрытиях, полах и фундаментах различных помещений и не очень высоких зданий.

Средняя цена щебня за м3 колеблется в пределах 3500 — 4500 руб.

Области применения пеностекла

Как уже говорилось применять этот материал, благодаря его свойствам, можно достаточно широко.

Конечно же, основное его использование для звука и теплоизоляции. Как теплоизолятор его можно применять при строительстве жилых домов в ЖКХ, в сельскохозяйственной отрасли (в коровниках, курятниках), при строительстве индивидуальных проектов. Важную роль при всём этом играет и его экологическая чистота.

Несмотря на большой выбор теплоизоляционных материалов, пеностекольные блоки в некоторых областях гораздо эффективнее:

• при строительстве высотных сооружений, так как материал высокопрочный и огнестойкий;
• незаменим при необходимости теплоизоляции больших площадей, например, стадионов (нестандартные крыши, полы, стены);
• в сооружениях связанных с водной средой (аквапарки, бассейны, бани);
• можно использовать при реставрировании каких-то старых зданий;
• очень актуально для различных подземных сооружений и подвалов (не только теплоизоляция, но и экологическая защита);
• выступает как утеплитель и по причине санитарной безопасности важным составляющим при строительстве зданий связанных с пищевой, медицинской и фармакологической промышленностью;
• обладая способностью выдерживать любые температурные изменения, используется для теплоизоляции трубопроводов;
• благодаря отсутствию воздействия кислотно-щелочной среды, плюс утеплительные свойства материала и огнестойкость — всё это даёт возможность применения в химической и нефтяной промышленности, которые у нас в основном связаны с севером;
• по классификации пожаробезопасности используется в атомной промышленности.

Каждый вид пеностекольных изделий нашёл своё применение именно там, где он необходим.

Блоки используются для утепления стен снаружи зданий, утепления фундамента и труб, как теплозащита печей.

Гранулы применяются также для утепления, но в виде засыпки для чердачных перекрытий, в полости стен, утепления полов. Встречается даже как наполнитель для сыпучих строительных смесей. В некоторых странах, именно благодаря морозоустойчивости, его применяют для утепления дорожного полотна.

Современное развитие технологий позволяет выпускать пеностекло разных расцветок и применять его как облицовочный.

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»).

Предложения пеностекла на рынке стройматериалов

Отечественный рынок этого утеплителя развит довольно плохо. Простой потребитель узнал о таком материале совсем недавно — в XXI веке, когда известен он уже давно. Но если в других странах его применяют в строительстве жилых помещений продолжительное время, то у нас он используется и до сих пор при строительстве дорогостоящих специальных объектов (атомные станции, машиностроение, сельское хозяйство).

Использование пеностекольных блоков зависит не только от цены, но и от качества. Удачную службу человеку материал может сослужить в полярных широтах, в изменчивом дождливом климате. Всё это, возможно, при развитии собственного производства таких строительных материалов.

Со временем можно будет и расширить сферу применения пеностекольного строительного материала, создавая формы и размеры под заказ.

Из всего вышесказанного напрашивается вывод, что таких уж серьёзных недостатков, которые могли бы отвернуть строителей и потребителей от него, по большому счёту и нет. Только пока что этот вид стройматериала применяется в элитном строительстве. Но такая же участь была и у всех материалов, впервые попавших на строительный рынок.

При изучении и сравнении физических характеристик изученного строительного материала, можно сказать, что главные преимущества его не только высокая теплоизоляция, не подверженность временному разрушению, экологическая безопасность, устойчивость к агрессивным средам, влагоустойчивость, высокая адгезия, негорючесть и высокая механическая устойчивость при низкой плотности.

Технология утепления пеностеклом

Чтобы гарантирует высокие теплоизоляционные качества материала, требуется соблюдать технологию его монтажа:

1. Для крепления плит рекомендуется использовать специальный клей, который необходимо нанести на обратную сторону плиты и боковые стенки. После чего клей следует равномерно распределить по поверхности листа.
2. Если поверхность имеет ямки, выпуклости или другие неровности, клей на пеностекло следует наносить шлепками, чтобы получить максимально ровную основу.
3. При утеплении деревянной основы рекомендуется закреплять плиты специальными дюбелями. Дерево при воздействии влаги и температуры расширяется, поэтому утеплитель к нему должен монтироваться механическим способом.
4. При монтаже плиты на вертикальной поверхности необходимо установить нижнюю планку, используя при этом строительный уровень. В качестве планки лучше всего использовать металлический профиль или рейку.
5. Первый ряд утеплителя следует монтировать на профиль, который будет выступать в роли опоры. После полного застывания клея опору можно удалить. Однако лучше всего удалить ее уже после полного завершения работ.
6. При монтаже плит на вертикальных или наклонных поверхностях следует начинать снизу, а на горизонтальных – с дальнего угла.
7. Плиты следует укладывать вплотную друг к другу со смещением одного ряда относительно другого. После нанесения и полного высыхания клея дополнительно рекомендуется укреплять плиты специальными дюбелями.
8. Вокруг окон и дверей теплоизоляционные плиты рекомендуется монтировать цельными фигурами. На угловых линиях соединять между собой отдельные куски материала не разрешается.

Пеностекло является высококачественным, современным и очень легким материалом для теплоизоляции различных поверхностей. Грамотное следование технологии монтажа позволит повысить эффективность теплоизоляции и продлить срок службы материала.

Теплоизоляционный материал — пеностекло: характеристики и область применения

Теплоизоляционные свойства пеностекла обуславливается наличием в его структуре огромного количества закрытых пузырьков, наполненных воздухом или углекислым газом. Материалы из пеностекла состоят лишь со стекла и газа (воздух, углекислый газ) и их химический состав идентичен составу обычного стекла, используемого нами в быту:

• оксид кремния;
• оксид кальция;
• оксид магния;
• оксид калия;
• оксид натрия;
• оксид алюминия.

Структура пеностекла имеет вид сот (фото 1), что и обеспечивает относительно высокую прочность материала с учетом маленьких размеров пузырьков и толщины их стенок (средний диаметр пузырьков – 2000 мкм, а толщина стенок пузырьков – 20…100 мкм).

Пеностекло, как теплоизоляционный материал разработан уже давно и индустриально производится начиная с 50-х…60-х годов прошлого века. Первоначально из-за высокой стоимости этот материал не получил широкого распространения. Только после усовершенствования технологии производства, снизившаяся себестоимость пеностекла дала ему «второе дыхание», хотя и сейчас его стоимость тоже не дешева. Пеностекло обладает высокими физико-химическими свойствами, которые обуславливают постоянный растущий спрос.

Приведем основные характеристики пеностекла

• теплопроводность пеностекла – 0,045…0,060 Вт/м∙К;
• плотность материала – 120…140 кг/м3 (относительно легкий теплоизоляционный материал);
• материал воздухонепроницаем;
• водопоглощение – не более 2,5…5% или поверхностное поглощение – не более 0,5 кг/м2;
• водонерастворимый материал;
• предел прочности на сжатие – 0,4…1,2 МПа, а некоторые блоки из пеностекла могут иметь прочность 4…24 МПа (в зависимости от марки пеностекла);
• материал паронепроницаем;
• модуль упругости – 800 МН/м2;
• шумопоглощение – до 60 дБ (определено, что толщина стены 10 см с пеностекла способна изолировать помещение от громкости шума величиной до 56 дБ);
• диапазон температуры эксплуатации материала из пеностекла – от -200○С до +500○С;
• пеностекло – это негорючий материал (в середине прошлого века из пеностекла утепляли крыши и перекрытия на очень ответственных зданиях: корпуса АЭС, гостиницы высокого класса, к которым предъявлялись особо высокие требования по пожаробезопасности);
• утеплитель стойкий к воздействию химических веществ;
• экологический материал (не токсичен), не выделяет вредных веществ, в том числе и при высоких температурах в случае пожара;
• биостойкий материал (не является пищей и жильем для грызунов, насекомых, насекомых), материал не гниет;
• низкий коэффициент температурного расширения (0,9·10-6 К);
• материал не дает усадки;
• материал не гигроскопичен (не увлажняется, находясь во влажной среде);
• имеет высокую адгезию к большинству строительным материалам: штукатурные растворы, бетоны, битумные мастики и пр.;
• высокая долговечность (более 100 лет).

Главная особенность пеностекла состоит в том, что этот материал обладает неизменными высокими теплотехническими свойствами, которые не изменяются практически на протяжении всего срока его эксплуатации. Так испытания строительных материалов из пеностекла после 50…60 лет эксплуатации показали, что его характеристики ничуть не изменились, что не скажешь о многих других теплоизоляционных материалах.

Практически этот материал не обладает недостатками, кроме одного – высокая стоимость (по сравнению с другими теплоизоляционными материалами).

Строительные материалы из пеностекла изготовляются в виде:

• плит размером: ширина – 450 мм, длина – 600 мм, толщина – 60, 80, 100, 120 мм;
• блоков размером: 125÷450×125÷550 мм, толщиной 20÷120 мм;
• крошки (сферические гранулы).

Теплоизоляционные блоки и плиты из пеностекла — область применения

С помощью пеностекольных плит и блоков выполняют звуко- и теплоизоляцию цоколей, отмосток, фундаментов, разных подземных сооружений, утепляют фасад, внутренние и наружные стены высотных зданий и сооружений, крыши (плоские, скатные), фото 3.

Область применения пеностекла

В табл. 1 представлены полезные данные о размерах пеностекольных блоков, их массе и объеме.

Геометрические и отгрузочные характеристики блоков из пеностекла

Крошка из пеностекла — область применения

Крошка выпускается из такого же сырья, как и блоки или плиты в виде гранул различной фракции: 0…5 мм; 5…7 мм; 7…20 мм.

Крошка производится непосредственно, или образуется вследствие порезки больших плит пенопласта на блоки. Крошка используется как насыпной теплоизоляционный материал, при строительстве наружных стен с прослойкой и утеплении старых домов. Также с помощью крошки пеностекла утепляют полы и кровли, фото 4, 5.

Также используют пеностекло для утепления трубопроводов с диаметром до 1420 мм, переходов, тройников, с температурой нагревания до 500○С, фото 6.

И в заключении, вместо вывода приведем сравнительные характеристики некоторых теплоизоляционных материалов и пеностекла, чтоб оценить по-настоящему этот уникальный материал (см. табл. 2).

Сравнительная характеристика строительных теплоизоляционных материалов

Монтаж пеностекольных плит

Для работ снаружи дома применяют морозостойкие клея. Пеностекло нельзя клеить на цементно-песочную смесь, т.к. при высыхании раствор дает усадку и может треснуть.

На деревянные стены блоки лучше всего крепить при помощи специальных дюбелей. Такой способ обеспечит воздухообмен между стеной сруба и утеплителем, а также не будет препятствовать подвижкам дерева в период остаточной усадки.

Подготовка поверхности

Основание очищается от грязи и пыли, при использовании клея очень важно также удалить жировые пятна, которые будут ухудшать сцепление материалов. При наличии очагов плесени и грибка, необходимо нанести противогрибковые составы.
Все металлические элементы надо покрыть антикоррозийным средством.
Неровную поверхность нужно выровнять, а затем нанести грунтовочную смесь.

Крепление плит на стены

1. Оборотная сторона утеплителя промазывается клеем, его нужно равномерно распределить по всей плитке, также раствор наносится на две боковые грани.
2. Чтобы плиты легли ровно, необходимо внизу на уровне цоколя установить горизонтальную планку (деревянную или металлическую).
3. Плиты укладываются в направлении снизу вверх. Первый ряд монтируется на опорную рейку, которая убирается после завершения установочных работ.
4. Блоки второго и последующих рядов устанавливаются со смещением, таким образом, чтобы стыковочные швы плиток соседних рядов не совпадали.
5. После высыхания клея плитки дополнительно фиксируются дюбелями.

При теплоизоляции стен сруба плиты укладываются аналогично, но без использования клея.

Последующие слои утепляющего пирога зависят от вида декоративной отделки:

1. Если предполагается стену покрыть декоративной штукатуркой, сверху плит укладывается армирующая сетка;
2. Перед облицовкой стены камнем или другим материалом, создающим большую нагрузку, необходимо каждую плитку дополнительно укрепить 4-5 дюбелями, а сверху установить каркас из деревянных реек или металлического профиля.
3. При возведении кирпичной стены, между утеплителем и кладкой должна оставаться пустая полость шириной не менее 25мм.
4. При отделке стен вагонкой, панелями или сайдингом также применяется каркасный способ крепления обшивки.

Утепление пола

Утепление пеностекольными блоками выполняется следующим образом:

1. Плиты из пеностекла укладываются сверху бетонного основания, их можно также класть прямо поверх утрамбованного песка.
2. Следующим слоем идет гидроизоляция. Для этого можно использовать пленку из ПВХ, уложенную в два слоя.
3. Вся утепляющая конструкция заливается цементной стяжкой. Сверху можно укладывать любое напольное покрытие.

Этапы утепления пола по лагам при помощи гранулированной насыпки:

1. Под лаги укладывают деревянные бруски, на которые настилают доски.
2. Пространство между перекрытиями засыпают пеностекольными гранулами.
3. Сверху утеплитель накрывают слоем пароизоляции.
4. Настилают черновой пол.
5. Укладывают любое напольное покрытие.

Требования к клеевым составам

• Набор прочности и твердение без доступа воздуха (например, двухкомпонентные составы, вступающие в химическую реакцию);
• Близкая к нулю паропроницаемость;
• Эластичность после набора прочности;
• Отсутствие цементо-содержащих компонентов;
• Отсутствие усадки и напряжений после отвердевания и набора прочности;
• Высокая адгезия к стеклу (невпитывающее основание) и высокая адгезия к основанию конструкции.

Набор прочности без доступа воздуха

Не рекомендуется применять клеевые составы и мастики, для высыхания которых предполагается испарение некоторых компонентов (например, воды, растворителей) или необходимо достаточное количество воздуха. Пеностекло обладает нулевой паро и газопроницаемостью. Для составов на водной основе или растворителей предусматривается твердение и набор прочности в процессе испарения водной основы или растворителей. Пеностекло полностью останавливает возможность испарения избыточной воды в нанесенных составах. Таким образом, избыточная вода может испаряться только в сторону конструкции к которой приклеено пеностекло. Набор прочности и твердение нанесенных составов не возможен или значительно растянется во времени.

Усадка после набора прочности

«Высыхание» цементо-содержащих клеевых, штукатурных и иных составов происходит с образованием определенной «усадки» и созданием внутренних напряжений в этих материалах. Находясь внутри открытых ячеек при наборе прочности такие материалы при «усадке» начинают разрушать тонкие ячейки пеностекла. В результате происходит разрушение верхнего слоя пеностекла и отслоение нанесенных цементо-содержащих составов.

Эластичность

Учитывая различные коэффициенты температурных расширений применяемых материалов, клеевой состав для блоков из пеностекла (приклейки и герметизации швов)  должен обладать после набора прочности определенной эластичностью.

Возможность щелочной коррозии (ASR): цемент-стекло

На границе контакта стекла и цемента возможно развитие процессов щелочной коррозии – взаимодействия аморфного диоксида кремния пеностекла и щелочей цемента с образованием на поверхности пеностекла оболочки силикатного геля, вызывающего при определенных условиях, разрушение структуры бетона (реакционная способность ASR). Скорость процессов щелочной коррозии зависит от многих факторов: количества щелочей в жидкой фазе наносимых составов, влажности составов, условий эксплуатации. В сухих условиях эксплуатации процессы щелочной коррозии не развиваются.

Для нейтрализации данной реакции необходимо добавлять специальные реагенты.

Усадка после набора прочности

«Высыхание» цементо-содержащих клеевых, штукатурных и иных составов происходит с образованием определенной «усадки» и созданием внутренних напряжений в этих материалах. Находясь внутри открытых ячеек при наборе прочности такие материалы при «усадке» начинают разрушать тонкие ячейки пеностекла. В результате происходит разрушение верхнего слоя пеностекла и отслоение нанесенных цементо-содержащих составов.

Критерии выбора пеностекла

Выбор этого утеплителя — пока что довольно непростая процедура, так как на отечественном строительном рынке он не очень широко распространен, а его критерии качества не до конца изучены. Однако существуют определенные рекомендации, которыми следует руководствоваться при покупке пеностекла:

• Плиты или блоки должны быть одинакового размера. Изучите структуру материала — ячейки должны быть отдельными и не касаться друг друга.
• Уточните значение паропроницаемости при покупке гранулированного пеностекла. Технологии производства утеплителя у разных компаний могут отличаться, что скажется на этом показателе. Если же в документации эти данные отсутствуют, то лучше вообще воздержаться от покупки такого товара.
• Прежде чем купить пеностекло, рекомендовано провести расчет, показывающий оптимальную толщину материала, чтобы точка росы была расположена в нем, а наружная стенка не охлаждалась ниже 5 градусов тепла. Иначе может образовываться конденсат.
• Приобретайте продукцию только у проверенных производителей пеностекла. Экономия в данном случае может вылиться в еще большие финансовые потери. Ведь материал — дорогой, и лучше купить за эти деньги качественный товар, а не подделку.

Отметим также, что пеностеклом лучше утеплять здания, которые строятся, чем те, которые уже возведены. Объясняется это тем, что в проект строящегося дома уже заложен утеплитель, поэтому стены можно делать тонкими и холодными (например, в полтора кирпича).

Если же толщина кирпичной кладки больше или при строительстве использовались пено- или газосиликатные блоки, обладающие теплоизоляционными характеристиками, то нужно будет устанавливать более толстый слой пеностекла. Причиной тому — точка росы, которую требуется смещать в слой утеплителя.

Краткая инструкция по монтажу пеностекла

Плиты и блоки из пеностекла отлично подходят для наружной теплоизоляции. Для утепления полов и фундамента часто используют гранулированный материал. Монтаж пеностекла подобен кладке из газобетона — в процессе используется клеевой состав.
Работы выполняются по такой схеме:

• Стену зачищаем и выравниваем. Вертикальность проверяем строительным уровнем.
• На поверхности пеностекла распределяем специальный монтажный клей.
• Прижимаем изделие прочно и плотно к стене.
• При необходимости можно крепить блоки к стенам дополнительно дюбелями. Однако следует быть очень осторожными, чтобы не расколоть материал.
• Пеностекло покрываем слоем штукатурки.
• Если вы производите укладку плит из вспененного стекла на пол, под стяжку, то их не нужно фиксировать клеем. Достаточно плотно стыковать, а места швов заделывать монтажной пеной.
• Также подсыпать под стяжку можно гранулированный материал. Достаточно высыпать ровным слоем и разровнять пеностекло по поверхности.

Будьте осторожны, подрезая плиты при необходимости. Следите за тем, чтобы они не раскололись и не треснули.
Смотрите видео обзор пеностекла:

Вспененное стекло — это теплоизоляционный материал будущего. Характеристики пеностекла близки к идеальным, кроме того, существуют разновидности теплоизолятора, которые позволяют использовать его в разных ситуациях и для различных целей. Весомым недостатком материала на данный момент является его высокая стоимость.

Оптимальные способы применения вспененного стекла

Ясно, что применение подобного материала в качестве строительного для несущих стен недопустимо. А вот для облицовки фасадов с последующим оштукатуриванием он вполне подойдёт. В этом случае помимо утепления и шумоизоляции пеностекло будет играть и ещё одну немаловажную роль. Оно защитит пеноблок или кирпич от разрушительного воздействия природных факторов (ветер, дождь, снег).

Неплохо зарекомендовало себя пеностекло и в строительстве внутренних межкомнатных перегородок, изоляции котельных, утеплении крыш, чердаков. При использовании гранулированного стекла появляется возможность теплоизоляции пола. Однако наибольшее распространение вспененное стекло получило в строительстве и отделке лёгких строений и сооружений с повышенной влажностью: бань, саун, бассейнов.

Советы и рекомендации

Ниже представлено несколько советов о том, как повысить эффективность пеностекла.

При покупке этого материала следует принимать во внимание теплоизоляционные параметры изделия. Например, для стен, построенных из кирпича или бетона, используются плиты толщиной 12 см, а для конструкций из древесины – достаточно материала в 8-10 см.

Для проведения внутренних работ стоит остановиться на плитах в 6 см. Они крепятся при помощи клея и усиливаются стальными скобами и тонкими дюбелями.

Если пеностекло используется для создания системы теплого пола, то стоит отдать предпочтение гранулированному материалу, который эффективно заполняет все пустоты и создает необходимую степень теплоизоляции.

На сегодняшний день пеностекло отвечает всем требованиям, которые предъявляются к стройматериалам в части их надежности и безопасности.

[spoiler title=»Источники»]

• https://fugar-kamin.ru/utepliteli/penosteklo-harakteristiki-i-oblast-primeneniya-dannogo-teploizolyacionnogo-materiala.html
• https://exclusivevdom.ru/penosteklo-harakteristiki-teploprovodnost-i-nedostatki-granulirovannoj-produkcii-produkcia-tiz-i-neoporm-dla-uteplenia-doma
• https://dymohod-msk.ru/penosteklo-uteplitel/
• https://kraska.guru/specmaterialy/drugie-pokrytiya/penosteklo.html
• https://building-ooo.ru/uncategorized/penosteklo-vidyxarakteristikidostoinstvanedostatkiproizvodstvofoto/.html
• https://krovlya.guru/uteplenie/chto-takoe-penosteklo-i-kakovy-ego-nedostatki.html
• https://td1000.ru/stroitelstvo/penosteklo-harakteristiki-dostoinstva-i-nedostatki-materiala-oblast-primenenija-i-osobennosti-proizvodstva/
• https://ss-p.ru/chastnyj-dom/svoystva-i-harakteristiki-penostekla-nedostatki-i-dostoinstva-dannogo-materiala.html
• https://viascio.ru/materialy/penosteklo-preimushhestva-nedostatki
• http://gidproekt.com/penosteklo-xarakteristiki-i-oblast-primeneniya-dannogo-teploizolyacionnogo-materiala.html
• https://tutknow.ru/building/uteplenie/6267-obzor-penostekla.html
• https://stroy-podskazka.ru/dom/uteplenie/penosteklo/

[/spoiler]