Материалы и изделия на основе вспученных перлита и вермикулита

На основе вспученных перлита и вермикулита с добавлением различных связующих веществ изготавливают теплоизоляционные материалы двух видов: безобжиговые — цементоперлит, силикатоперлит, стеклоперлит, гипсоперлит, битумоперлит, пластоперлит, асбестовермикулит, верыикулитобетон; обжиговые — керамоперлит, керамоперлитофосфат, перлитофосфат, керамовермикулит. В обоих случаях вспученный перлит и вермикулит используют в качестве высокопористого заполнителя. Основные технико-эксплуатационные свойства изделий на их основе зависят от средней плотности и фракционного состава вспученных заполнителей, вида и расхода связующего и добавок, водосодержания формовочных смесей, сохранности зерен легкого заполнителя при приготовлении формовочных смесей.

Оптимальный фракционный состав заполнителя назначают, исходя из требований к выпускаемому изделию. Преимущественное содержание мелких фракций повышает прочность, среднюю плотность и теплопроводность. Крупный заполнитель позволяет получать более легкие, но менее прочные изделия.

Асбест, минеральные и органические связующие, а иногда гидрофобные и пснообразующие вещества служат добавками к вспученному перлиту и вермикулиту. Выбор связующего определяется особенностями технологии получения изделия и его эксплуатации.

Органические связующие позволяют получать водостойкие, легкие, достаточно прочные, но малотермостойкие изделия с температурой эксплуатации 60—200°С. Минеральные связующие несколько утяжеляют изделия, но расширяют термический диапазон их применения в сторону высоких температур (до 1100°С), увеличивают их механическую прочность.

Асбест придает композициям прочность и упругость за счет мелкодисперсного объемного армирования. При этом снижаются усадочные явления при сушке изделий, уменьшаются потери связующего с отжимаемой водой при формовании масс, так как волокна асбеста, в отличие от чешуек вспученного вермикулита, обладают высокой сорбционной способностью.

Основные физико-механические показатели материалов на основе вспучивающихся горных пород с использованием различных связующих приведены в табл. 3.32.

Шлакощелочной перлитобетон предназначен для теплоизоляции стеновых панелей, плит и перегородок. Для изготовления шлакощелочного перлитобетона используют шлакощелочное вяжущее, в качестве заполнителя — вспученный перлит фракций 0,1—5 мм. В качестве щелочных компонентов используют низкомодульные жидкие стекла плотностью 1300 кг/м³. Такой перлитобетон в зависимости от содержания в нем заполнителя имеет среднюю плотность 300—500 кг/м³, прочность при сжатии 1—2 МПа, коэффициент теплопроводности 0,08—0,11 Вт/(м·°С). Технологическая схема производства шлакощелочного перлитобетона представлена на рис. 3.97.

Экономический эффект от внедрения таких перлитобетонных плит в гражданском строительстве составляет около 3 руб. на 1 м³ бетона.

Функциональное назначение изделий на основе вспученных перлита и вермикулита, используемых в индустриальном строительстве, — тепло- и звукоизоляции зданий и промышленного оборудования.

Керамоперлит

Изделия из керамоперлита превосходят по своим свойствам диатомитовую теплоизоляционную керамику за счет большей прочности и меньшей теплопроводности при равной средней плотности. Керамоперлитовые изделия можно применять вместо ультралегких огнеупоров (300—500 кг/м³) при температуре до 900°С. При этом стоимость их в 10 раз ниже стоимости последних.

Перлитобетон применяют для сборных теплоизоляционных и теплоизоляционно-конструктивных элементов железобетонных зданий, для тепло- и звукоизолирующих штукатурок.

Экономический эффект от замены традиционных ограждающих конструкций на конструктивно-теплоизоляционные перлитобетонные составляет 3—6 руб./м² стены.

Цементовермикулит

Технология его получения и применяемое оборудование практически не отличаются от технологии перлитоцемента. Следует подчеркнуть особую роль асбеста при производстве изделий на основе вспученного вермикулита. Он снижает расход вяжущего, уменьшает его потери с отжимаемой водой при прессовании изделий, снижает среднюю плотность и теплопроводность за счет высокой сорбционной способности асбестовых волокон к минеральным вяжущим, повышает прочность за счет эффекта армирования структуры изделий.

Различают два вида цементовермикулита, аналогичных по составу, но отличающихся водосодержанием формовочных смесей.

В первом случае готовят гидромассу, состоящую из асбеста, цемента, вермикулита и содержащую избыточную воду в соотношении твердое вещество: вода 1:4—1:9. При формовании для удаления из изделий избыточной влаги применяют вакуумирование. Получаемый материал называется асбестовермикулит.

Во втором случае в смесь вводят 150—200 % воды по отношению к твердому веществу, что обеспечивает относительно подвижную смесь, практически не теряющую воду при прессовании. Материал называется вермикулитобетон.

Тепловую обработку цементовермикулитовых изделий производят в автоклавах или пропарочных камерах.

Из цементовермикулитовых смесей изготавливают плиты, сегменты, полуцилиндры, используемые для теплоизоляции трубопроводов, промышленного оборудования, стен и пр.

Температура эксплуатации их достигает 1100°С.

Область применения изделий на основе вспученного вермикулита аналогична перлитовым. Их используют для устройства бесчердачных кровель промышленных зданий, для производства легких и теплых ограждающих конструкций, для теплоизоляции промышленных трубопроводов и поверхности тепловых установок, для междуэтажной звукоизоляции.

По данным ВНИИТеплоизоляции, сейчас выпускается около 530 тыс. м³ теплоизоляционных перлитовых изделий и около 25 тыс. м³ вспученного вермикулита и изделий на его основе.

Основные технико-экономические показатели производства перлитовых и вермикулитовых изделий приведены в табл. 3.33.