Вермикулит применение в строительстве

В настоящее время, в строительстве, присутствует одна из актуальных проблем как для вновь создаваемых, так и для эксплуатируемых зданий и сооружений – это их утепление.

Применяя вспученный вермикулит, можно добиться решения этой проблемы со значительным экономическим эффектом.

Одновременно с уменьшением затрат на сохранение тепла в зданиях и сооружениях решаются такие проблемы, как их огнезащита, звукоотражение и звукопоглощение внутренних помещений, а также ряд других проблемных вопросов, которые возникают при благоустройстве.

Вспученный вермикулит является сыпучим, легким, высокопористым материалом, с характерной чешуйчатой структурой без запаха.

Материал обладает высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами, не токсичен, не подвержен гниению и препятствует распространению плесени. Уникальные его технические характеристики – это температуростойкость, огнестойкость, отражающая способность, химическая инертность.

Вермикулит является экологически чистым и биостойким продуктом. При повышенной температуре, возникающей при пожарах, не выделяет никаких газов, что является важным преимуществом по сравнению с другими известными материалами органического происхождения.

Как показывает мировая практика, вермикулит весьма успешно применяется в строительстве, в качестве несгораемого насыпного утеплителя. Обладая текучестью, он при засыпании заполняет пустоты неправильной формы. Слой вермикулитовой засыпки в 20см по теплозащите эквивалентен кирпичной стене толщиной 1,5м или бетонной стене толщиной 2м. Слой вермикулита на чердачных перекрытиях толщиной 5см снижает потери тепла на 75%, толщиной 7,5см – на 85% и толщиной 10см – на 92%.

Теплопроводность некоторых стройматериалов

Вермикулитовые засыпки в стеновых конструкциях применяются для защиты помещений от перегревания и охлаждения, для изоляции холодильных камер, сводов печей, для звуковой изоляции камер испытания авиационных и автомобильных двигателей, для звукопоглощения в кинозалах и киностудиях и т.п.

Наряду с вермикулитовыми засыпками, в строительстве эффективно применяются сухие строительные смеси и строительные растворы, наполнителем которых является вермикулит.

По сравнению с обычными (песчаными) строительными растворами вермикулитовые растворы вследствие высокой пористости имеют в 2-4 раза меньший объемный вес и в 4-6 раз меньший коэффициент теплопроводности и относятся к группе легких (“теплых”) растворов. Слой из “теплой” цементно-вермикулитовой штукатурки толщиной 2,5см может заменить слой из цементно-песчаного раствора в 10-15см. При толщине цементно-вермикулитовой штукатурного слоя до 3см толщина кирпичной стены может быть уменьшена на 25%. Нанесение цементно-вермикулитового раствора на кирпичные стены позволяет получить экономию кирпича в размере 0,25куб.м на 1 куб.м кладки, при этом коэффициент звукопоглощения вермикулитовых штукатурок составляет 0,15-0,3, а обычной песчаной штукатурки он равен 0,015-0,02.

Из этого следует, что применение “теплых” штукатурок для облицовки поверхностей стен может дать значительный экономический эффект за счет снижения толщины стены.

Вермикулитовые штукатурные растворы применяются для внутренней и наружной отделки строительных конструкций и могут выполнять, помимо повышенных теплозащитных и звукопоглощающих функций — огнезащитные, декоративные и др. Наносятся они на конструкции обычным для штукатурных работ способами.

Широко применяемые в строительстве тонкостенные конструкции из армоцемента, железобетона, металла (своды-оболочки, плиты, фермы и т.п.) в большинстве случаев обладают недостаточной огнестойкостью.

Попеременное нагревание и охлаждение таких конструкций водой в условиях пожара приводит к резкому падению их прочности, большим деформациям, вызывает обрушение.

Как показали испытания, образцы вермикулитового раствора с объемным весом от 500 до 800 кг/куб. м, нагретые до температуры 900-1000 град. С и помещенные в воду, не растрескиваются и сохраняют достаточную прочность, в то время как образцы из ячеистых бетонов при таких же условиях полностью разрушаются.

Огнезащитная эффективность вермикулитовых растворов в 4 раза выше, чем песчаных. Предел огнестойкости покрытий и перекрытий, равный 1,5 ч, обеспечивается при толщине слоя вермикулитового раствора 8 мм. Об эффективности вермикулитовых растворов как огнезащитной изоляции свидетельствуют ниже приведенные данные.

Как было уже отмечено раньше, вермикулит обладает высокой огнестойкостью. Это его свойство нашло применение для создания вспучивающихся огнезащитных покрытий (ВОЗП) на основе вермикулита.

Наиболее перспективными являются вспучивающиеся покрытия, обладающие огнезащитными и температуростойкими свойствами при действии огня. Эти покрытия наносятся на конструкцию тонким слоем. В процессе эксплуатации они выполняют функции декоративного покрытия. В случае возникновения пожара при действии высоких температур покрытие вспучивается, значительно увеличиваясь в объеме, и образует пористые угольные слои, обладающие низкой теплопроводностью.

В результате проведенных исследований по созданию вспучивающихся огнезащитных покрытий для защиты металлических, деревянных, бетонных и др. конструкций получен целый ряд огнезащитных композиций включающих связующее, вермикулит и ряд добавок.

Особо эффективным противопожарным огнезащитным марериалом являются конструкционно-отделочные изделия ( плиты) на основе вермикулита и неорганического связующего.

Плиты вермикулитовые неорганические ПВВ производятся в промышленных условиях методом горячего прессования полусухой массы по технологии и в соответствии с техническими условиями, разработанными нашими специалистами.

Плита вермикулитовая неорганическая огнезащитная ПВВ – это экологически чистый материал, который одновременно с высокой огнестойкостью сочетает в себе высокие показатели по звукопоглощению, теплоизоляции, а также обладает прекрасными декоративными свойствами с неограниченным сроком эксплуатации.

Изделия ПВВ представляют собой лёгкие негорючие плиты, не содержащие асбеста, волокон и органических компонентов.

Плиты ПВВ химически нейтральны, инертны, не содержат щелочных примесей, не токсичны, биостойки, не оказывают раздражающего действия на кожу. В обычных условиях эксплуатации (от –50 до 50 оС) и в условиях воздействия высоких температур (до 1200 оС) не выделяют летучих токсичных веществ, опасных для здоровья человека и окружающей среды.

Вермикулитовый материал легко обрабатывается обычными деревообрабатывающими инструментами и быстро монтируется стандартными крепёжными элементами или высокотемпературным клеем АВК.

Поверхность вермикулитовых плит легко окрашивается эмульсионной или любой другой краской, либо облицовывается декоративным пластиком или металлом.

Вермикулитовые плиты являются влагоемким материалом и при намокании незначительно теряют свою механическую прочность. После высыхания плиты ПВВ восстанавливают прежние конструкционные и противопожарные свойства.

В состав плит может входить гидрофобное вещество, благодаря которому полностью ограничивается капиллярное всасывание воды.

Плиты ПВВ являются неорганическим материалом и соответствуют противопожарным нормам, что дает возможность использовать их в строительстве, где присутствуют требования противопожарной защиты с показателем огнестойкости до 4-х часов.

В настоящее время, в строительстве, присутствует одна из актуальных проблем как для вновь создаваемых, так и для эксплуатируемых зданий и сооружений – это их утепление. Применяя вспученный вермикулит, можно добиться решения этой проблемы со значительным экономическим эффектом. Одновременно с уменьшением затрат на сохранение тепла в зданиях и сооружениях решаются такие проблемы, как их огнезащита, звукоотражение и звукопоглощение внутренних помещений, а также ряд других проблемных вопросов, которые возникают при благоустройстве.

Вспученный вермикулит производится путем обжига вермикулитовых концентратов различных месторождений в вертикальных печах при температуре от 600С до 900С в зависимости от фракции. Благодаря своим ценным звуко- теплоизоляционным и огнезащитным свойствам вермикулит нашел широкое применение в строительстве. Как показывает мировая практика вермикулит является простейшим, в то же время очень эффективным материалом. Он весьма успешно может применяться в малоэтажном и коттеджном строительстве в качестве несгораемого насыпного утеплителя для теплоизоляции наружных стен (по способу колодцевой кладки), чердачных перекрытий, полов, и как ингредиент «теплой штукатурки». Так же применяется в ряде специализированных производств, например, при изготовлении тормозных колодок, или холодильников. Помимо всего прочего вермикулит является хорошим сорбентом для сбора нефти, топлива, масел, его сорбционная емкость порядка 400 грамм нефти на 100 грамм вермикулита.

Основные направления применения вспученного вермикулита в строительстве:

• Теплоизоляция строительных конструкций
• Звукоизоляция помещений
• Огнезащитные покрытия
• Легкие бетоны и бетонные смеси
• «Теплые» штукатурные строительные растворы

Использование вспученного вермикулита в строительстве обусловлено очень низкой тепло и звукопроводностью, экологической безопасностью, высокой температурой плавления и практически бессрочным функциональным служением. В отличие от полимерных утеплителей вермикулит не имеет срока старения, разложения и при пожарах не горит, т.к. является огнеупорным материалом.

• кладка в полкирпича из вермикулитовых блоков по теплоизоляции эквивалентна 1,5м кирпичной кладке
• облицовка зданий 3-х сантиметровым слоем штукатурки на основе вермикулита заменила по теплопроводности кладку, толщиной в один кирпич, ликвидировав при этом на 80% потери тепла по «морозным мостикам»
• использование вспученного вермикулита в облегченных бетонах позволило значительно снизить вес (общий) строительных конструкций, значительно уменьшить потери тепла
• плиты, на основе вспученного вермикулита, и внутренняя штукатурка сделали помещение практически звуконепроницаемыми и ликвидировали потери тепла
• высокая температура плавления (порядка 1350 С) обусловила практически 100% пожаробезопасность жилья
• как заполнитель в легких бетонах на основе цементных и гипсовых вяжущих
• заполнитель теплогидроизоляционных масс на основе битумных вяжущих
• заполнитель теплых бетонов на устройстве наливных полов
• заполнитель в сырьевых массах при изготовлении штучных стеновых материалов
• заполнитель сухих строительных смесей для легких наружных и внутренних штукатурок и огнезащитных составов

Теплопроводность некоторых стройматериалов:

При строительстве домов и ремонте помещений возникает целый ряд вопросов, и выбор строительных материалов – наиболее значимый из них. Современные материалы могут в разы сократить расходы на строительство, а вспученный вермикулит является самым ярким тому подтверждением. Благодаря своим превосходным теплосберегающим и звукоизоляционным свойствам, он может служить дополнением или полноценной заменой традиционных материалов, снижая потребность в бетоне, кирпиче, цементно-песчаных растворах.

К тому же, вспученный вермикулит настолько универсален, что отвечает множеству необходимых для строительства параметров: он экологически чист, прочен, химически инертен и абсолютно не токсичен, лишен какого-либо запаха, не подвержен гниению, долговечен и прост в использовании, пожаробезопасен и др. Все эти качества позволяют использовать вспученный вермикулит как снаружи, так и внутри помещения. Вермикулит в строительстве решает проблемы звукопоглощения, теплосбережения, огнезащиты, гидроизоляции, надежности бетонных и штукатурных смесей. Достоинства и особенности применения вермикулита в отдельных сферах строительства стоит рассмотреть более подробно.

Вермикулит в звукоизоляции.

Современные разработки подарили строительной отрасли по-настоящему широкий выбор звукоизолирующих материалов. Но лишь немногие из них могут сравниться с материалом, подаренным самой природой – вермикулитом. Он в полтора-два раза превосходит по уровню звукопоглощения такие материалы, как минеральная вата, пенополистирол, древесная плита, бетон и кирпич. При частоте колебания в один килогерц коэффициент поглощения звука у вермикулита составляет от 0,7 до 0,8. А это сравнимо с коэффициентом акустических плит, используемых в изоляции профессиональных студий звукозаписи.

Такой превосходный результат является следствием вспученной, зернистой структуры материала. Однако преимущество вспученного вермикулита заключается еще и в способности к абсорбции. То есть в отличие от других звукоизолирующих материалов вермикулит не просто многократно отражает звук, а способен поглощать его. Конечная степень поглощения звуковых волн зависит от частоты колебаний, толщины слоя, формы и размеров зерен. Максимум достигается при толщине засыпки в пятьдесят миллиметров. В итоге достоинства вспученного вермикулита в звукоизоляции сводятся к следующему:

• — рекордно низкая степень шумопоглощения;
• — толщина слоя и вес шумоизоляции снижаются в разы;
• — выгодная стоимость по сравнению с традиционными материалами;
• — сыпучесть позволяет заполнять любые пустоты;
• — универсальность использования от звукоизоляции стен в помещении до глушения звуковых колебаний в перекрытиях здания.

Применение вермикулита в качестве звукоизолирующей прослойки в стенах, межэтажных перекрытиях, а также для обустройства полов, подразумевает использование слоя толщиной от 5 сантиметров и более. Если вермикулит одновременно используется и для теплоизоляции, то толщина слоя должна превышать 8 сантиметров. При этом для звукоизоляции лучше всего подходят фракции вспученного вермикулита диаметром от 3 до 6 миллиметров.

Вермикулит в теплоизоляции.

Низкая теплопроводность выводит вермикулит на одно из первых мест среди теплоизолирующих материалов. Он способен выдерживать температуру от 260 градусов ниже ноля до 1300 градусов выше ноля. То есть вспученный вермикулит может выступать защитой зданий и перекрытий как от переохлаждения, так и от перегрева. Его удельная теплопроводность находится в пределах между 0,04 и 0,062 Ватт/м*К. Этот показатель у вермикулита даже лучше, чем у пенопласта!

Секрет превосходных теплоизолирующих свойств заключается в пористой структуре вспученного вермикулита. Каждое зерно этого материала содержит огромное число замкнутых воздушных прослоек, которые как раз и придают теплоизоляционные свойства. Вермикулит в полной мере можно использовать и для огнеупорной защиты. При этом в отличие от большинства конкурирующих материалов, изготавливающихся в основном в форме плит, вспученный вермикулит может быть использован не только в виде плит и других изделий на его основе, но и в качестве засыпной теплоизоляции или в составе различных смесей, стяжек и т.п. Обобщая превосходные свойства вермикулита в теплоизоляции, можно выделить:

• — очень низкий коэффициент теплопроводности;
• — обеспечение огнеупорной защиты свыше тысячи градусов;
• — не слеживается и характеризуется отсутствием механической усадки;
• — форма удобна для заполнения любых строительных пустот;
• — удешевление строительства за счет одновременного создания тепло- и хладозащиты, звукоизолирующего и огнеупорного барьера.

Если затронуть практическую сторону теплоизоляционных засыпок из вермикулита, то двадцатисантиметровый слой может заменить полутораметровую кирпичную кладку или двухметровую бетонную стену. При этом вспученный вермикулит может быть использован для теплозащиты стен, перекрытий, полов, чердаков и т.п. Так, на чердачном перекрытии можно снизить потери тепла на 75 процентов за счет 5 см. слоя вермикулита, а при толщине слоя в 10 см. потери тепла сократятся на 92 процента.

Вермикулит в штукатурных смесях.

Очень широко применяется вспученный вермикулит в составе штукатурных смесей. Во-первых, он идеально подходит для внешних работ. А все потому, что смеси с вермикулитом надежно защищают от резких перепадов температур и любых погодных условий, таких как порывы ветра, град, повышенная влажность, дождь, снег. Более того, штукатурные смеси с вермикулитом полностью отвечают всем санитарно-техническим нормам. Ведь эта гидрослюда препятствует развитию паразитов, абсолютно безопасна для человека, не горит и не взаимодействует с реагентами.

Во-вторых, штукатурные смеси с вермикулитом актуальны для внутренних отделочных работ. Слои легко затираются и имеют эстетически привлекательный внешний вид. А в сравнении с песчаными штукатурными смесями вермикулитовые позволяют значительно снизить толщину штукатурного слоя. Это происходит благодаря тому, что вермикулит имеет гораздо более низкий коэффициент теплопроводности, более высокие звукоизолирующие свойства и более высокую пористость, что позволяет снизить в 2-4 раза общий объемный вес. Все это позволяет отнести вермикулитовые смеси к числу так называемых теплых растворов.

Ну и, в-третьих, вермикулит можно использовать в кладочных смесях, чтобы исключить потерю тепла через швы. Кстати, уже упомянутая пористость материала придает кладочным и другим смесям с вермикулитом превосходные антиконденсационные свойства. В итоге мы имеем следующие преимущества штукатурных смесей с использованием вермикулита:

• — сокращение толщины штукатурного слоя и сопутствующая экономия материала;
• — легкость нанесения и затирки, а также возможность нанесения слоев обычными штукатурными способами;
• — химическая инертность материала и абсолютная безвредность для человека;
• — долговечность штукатурки и декоративный внешний вид;
• — вермикулит придает штукатурным смесям повышенные звукопоглощающие, огнеупорные и теплозащитные свойства.

Приготовление штукатурных смесей с вермикулитом отличается в зависимости от целей использования. К примеру, для наружной отделки необходимо смешать вермикулит мелких фракций, цемент и песок в составе 4:2:1. При этом для еще большего понижения коэффициента теплопроводности соотношение песка можно еще понизить или вообще его исключить. А вот для внутренних работ штукатурная смесь должна содержать глину или известь, а также цемент и вермикулит. В данном случае известь и глина играют роль пластификатора, то есть придают эластичность раствору. Соотношение должно быть в пределах от 1:2:6 до 1:3:8 – это цемент, глина или известь и, соответственно, вермикулит.

Вермикулит в бетонных растворах.

В зарубежных странах вспученный вермикулит уже давно включают в бетонные растворы, в результате получая особую категорию – легкие бетоны. И для развития данной технологии в наших широтах есть весьма веские причины. Прежде всего, уменьшается вес материала, а смесь становится более однородной и прочной. Также смесь бетона с вермикулитом не подвержена сильным деформациям, которые у других материалов могут быть вызваны пожаром или частым нагревом и охлаждением. К тому же, использование вермикулитобетона позволит отказаться от многослойной структуры, когда несущие стены, теплоизоляция и звукоизолирующий слой представлены разными материалами. Ведь все эти функции может взять на себя вермикулитобетон! В целом особенности вермикулитобетона можно охарактеризовать следующим:

• — существенно уменьшается вес материала;
• — возрастает надежность, однородность и структурная целостность;
• — вермикулитобетон дополнительно берет на себя функции теплоизоляции, шумоподавления и огнезащиты;
• — в большинстве случаев при использовании вермикулитобетона отсутствует необходимость шлифования и шпаклевания;
• — не возникает сложностей при распиле вермикулитобетона или забивании в него гвоздей;
• — обеспечивает надежную защиту от грызунов, т.к. неприятен для них;
• — прост в приготовлении и не требует для этого какого-либо специфического оборудования.

По сути, для приготовления вермикулитобетона нужна обычная лопастная или шнековая растворомешалка. При этом сначала в нее загружается цемент и заливается вода. Затем добавляются вяжущие вещества, которыми могут выступать жидкие смолы, битум, стекло и т.п. И лишь в самую последнюю очередь, когда смесь уже стала однородной, добавляется вермикулит. Такая последовательность нужна для того, чтобы максимально сохранить целостность зерен. Полученный вермикулитобетон желательно использовать в течение получаса после смешивания и образования однородной структуры. Пропорциональное соотношение составляющих во многом зависит от преследуемых целей, но классическим считается соотношение цемента к вермикулиту как три к одному.

Но такое соотношение может варьироваться, к примеру, для стяжки пола можно добавить к ингредиентам песок так, чтобы на одну часть песка приходилось две части бетона и четыре части вермикулита. Кстати, для стяжки пола лучше использовать вермикулит фракций от 6 до 10 миллиметров и цемент марки M400 или M500. Что касается других вариантов использования бетонных растворов с вермикулитом, то сфера их применения практически безгранична. Вермикулитобетон можно использовать и для создания колодцев, и для бесканальной прокладки теплотрассы, и для утепления дна зимних бассейнов, и для жаропрочной пароизоляции печей. Этот список можно продолжать бесконечно, но главным останется одно – универсальность вермикулита, его востребованность и экономическая целесообразность использования в любых видах строительства!