Тенденции в развитии производства утеплителей в России

ВНИИЖелезобетоном построена и введена в эксплуатацию первая очередь завода полистиролбетонных конструкций «Юникон-ЗСК» мощностью 350 тыс. кв. м ограждающих конструкций. За последние годы с использованием этих конструкций построены различные типы зданий в Москве и области - от коттеджей и магазинов до многоэтажных жилых домов. Основой этой системы являются блоки полистиролбетона плотностью 150-550 кг/м³ при прочности 0,5-2,5 МПа. Разработчики полагают, что широкому внедрению пенополистирольных конструкций препятствует систематическое подорожание стирольного сырья. Для снижения стоимости конструкций они предлагают рецептуры с добавками неорганических наполнителей: шлака, перлита, керамзита и др.

При достаточно интенсивном развитии строительства из пенобетона, из пенополистиролбетона в стране не выпускаются теплые кладочные растворы и сухие смеси. Вместе с тем за рубежом (например, фирма “Otavi” Германия) для улучшения теплотехнических характеристик зданий, строящихся из таких материалов, выпускают и используют кладочные растворы на вспученном перлите. Плотность такого раствора в шве составляет 500-600 кг/м³. Это позволяет ликвидировать мостики холода в кладке. Производство такого материала не сложно организовать на заводах, производящих вспученный перлит, либо на заводах сухих смесей.

В Теплопроекте проведены исследования и получены положительные результаты по композиционному материалу - пенополистиролбетону, получившему условное название диппбетон. Он представляет собой композицию, состоящую из пенобетона, образующего непрерывный каркас, и гранул пенополистирола, заполняющих заданный объем в каркасе. Плотность диппбетона может изменяться от 300 до 900 кг/м³. Прочность при сжатии при этом изменяется соответственно от 10 до 50 кг/см². Коэффициент теплопроводности - от 0,065 до 0,15 Вт/(мК). В зависимости от содержания гранул пенополистирола диппбетон может быть отнесен к негорючим, или слабогорючим материалам. Изготовление этого материала не требует большого парка форм, поскольку распалубку можно производить через 20 -30 минут после формования.

Рассматривая вопрос производства и применения теплоизоляционных материалов в строительстве, нельзя не остановиться на проблеме легких бетонов.

Сегодня производство однослойных стеновых ограждений базируется большей частью на применении такого легкого заполнителя, как керамзит. Панели получаются тяжелыми, с низкими показателями по теплозащите. Это в большой степени связано с тем, что в качестве мелкого заполнителя используется тяжелый керамзитовый песок, либо просто кварцевый песок.

Между тем в стране имеется опыт использования в таких бетонах легких перлитовых песков, что позволяет снизить их плотность до 600-800 кг/м³. Такой опыт имеется в ЦНИЭПЖилища. С керамзитоперлитобетонами и перлитобетонами долгие годы работали Воронежский ДСК (п. Придонской), Улан-Уденский ДСК-1, завод ЖБИ (г. Нальчик). Город Шелехово Иркутской области более четверти века строит дома из перлитобетона.

Улучшить теплотехнические характеристики строящихся и эксплуатируемых зданий можно, применив теплые штукатурки. В нашей стране не заслуженно мало внимания уделяется этому эффективному материалу. Штукатурка может быть нанесена при выполнении работ как на наружную, так и на внутреннюю поверхность зданий. В состав входят теплоизоляционный наполнитель, связующее н добавки. Помимо перлита в качестве наполнителя могут быть использованы гранулы пенополистирола, пеностекла и т.д., однако, на наш взгляд, приоритет должен быть отдан неорганическим материалам. Связующее - цемент, гипс. При толщине слоя 4-6 см сопротивление теплопередаче кирпичных стен может быть увеличено в 1,5-2 раза. Хорошо сочетаются перлитовые штукатурки с ячеистым бетоном, пенобетоном и другими материалами, особенно в тех случаях, где необходимо обеспечить необходимую газопроницаемость. Вспученный перлит для теплых штукатурных смесей могут в любых количествах поставить ЗАО «Центр Перлит» и его учредители: АО "Теплопроект", Хотьковский АО "Теплоизолит" и др. Производство таких смесей может быть организовано на любом заводе сухих смесей. Сегодня такие смеси выпускает «ТИГИ - Кнауф» (г. Красногорск), «Победа - Кнауф» (С.Петербург), «Кубань - Кнауф» (Краснодарский край).

Около 50-и лет назад был получен в промышленных условиях первый кубический метр вспученного перлита. С тех пор мировой объем выпуска этого материала достиг 20 млн. м³ в год. В мире за год перерабатывается около 2 млн. тонн перлитовых пород. На протяжении многих лет в мире отмечается рост производства вспученного перлита. В среднем в 90-х годах ежегодный прирост объемов производства этого материала составил около 10 %.

Наиболее крупным производителем вспученного перлита и продукции из него являются США, где производится около 7 млн. м³ год этого продукта. Анализ структуры потребления вспученного перлита в США показывает, что основная его часть (70%) используется в строительстве.

На начало 90-х годов в Советском Союзе производилось не менее 2 млн. м³ в год этого материала на более, чем на 60 заводах. На большинстве заводов действовали отечественные линии, разработанные Теплопроектом.

В настоящее время работает 14 предприятий, которые производят в общей сложности около 600 тыс. м³ вспученного перлита в год. Причем, объем выпуска этого материала возрос в сравнении с 1999 г вдвое.

В России разработано и внедрено в производство большое количество перлитовых теплоизоляционных материалов и изделий. Среди них такие, выпускаемые сегодня промышленностью материалы и изделия, как: перлитоцементные плиты и скорлупы (Хотьковский АО Теплоизолит, Дмитровский ЗТПИ), перлитобитумные плиты (ЖЗБИ - 2, г. Железногорск), перлитофосфогелиевые и перлитопластбетонные плиты (АО Стройперлит, Мытищи) и др.

На наш взгляд, вспученный перлит далеко не исчерпал себя и в строительстве. В нашей стране незаслуженно мало применяется вспученный перлит в штукатурках и кладочных растворах. Не используется вспученный перлит при изоляции стен, полов, кровли. Между тем, известно, что в мире этот неорганический био- и влагостойкий материал широко используется для этих целей.

К началу 90-х годов Теплопроектом были разработаны и прошли все необходимые испытания такие теплоизоляционные материалы на основе перлита, как лигноперлит, эпсоперлит, термоперлит и перлитодиатомит.

В настоящее время введена в эксплуатацию линия по производству термоперлитовых плит мощностью 10тыс. м³ в год на Апрелевском опытном заводе Теплопроекта.

Отличие термоперлита от других известных изделий из перлита состоит в низкой влажности формовочной массы (25-35% относ.). Это позволяет организовать его изготовление по прокатно-конвейерной технологии и сделать его практически безотходным. Кроме того, пониженная влажность формовочной массы этих изделий позволяет на 25-30% снизить энергозатраты на их тепловую обработку. Все эти материалы экологически и пожаробезопасны.

Термоперлит, не имеющий в своем составе органических соединений, может быть применен как для изоляции горячих поверхностей (до 600 ^оС), так и в качестве огнезащитной и огнестойкой строительной изоляции при устройстве лифтовых шахт, несгораемых дверей, перегородок и перекрытий. В качестве связующего используется гидроксид натрия и его соли.

Малая начальная влажность позволяет вести процесс спекания в одну стадию по конвейерной технологии в течении 1,5-2 часов при температуре 580 °С.

Лигноперлитовые плиты предназначены для утепления зданий, сооружений и оборудования с температурой изолируемых поверхностей до 200 °С. В качестве связующею применяются лигносульфонаты с небольшим количеством добавок фосфорной кислоты и кремнийорганической жидкости ГКЖ-10, 11. Лигносульфонаты, известные в технике как концентраты сульфидно-дрожжевой бражки (СДБ) являются доступным источником сырья. Их содержание в материале может составлять от 7 до 20% по массе. В зависимости от содержания связующего, лигноперлит относят к несгораемым и трудно сгораемым материалам. К сожалению, производство этого материала так и не вышло за рамки опытного.

Вспученный перлит, нашедший широкое применение, как в нашей стране, так и за рубежом, продолжает оставаться перспективным материалом. Отечественный уровень техники, технологии, теоретические знания о процессе позволяют утверждать, что в процессе выхода страны из экономического кризиса вспученный перлит, этот уникальный по своим свойствам и сферам применения материал, будет востребован во все увеличивающихся объемах и широте свойств.

Ряд заводов страны продолжает выпускать вспученный вермикулит и изделия на его основе. Часто, когда вспученный вермикулит используют в тех же условиях и в тех же композициях, что и вспученный перлит, первый не выдерживает конкуренции в силу дороговизны сырья. Вместе с тем, в ряде направлений использования вермикулиту нет равных. Мировой опыт, отечественная практика показывают, что наиболее эффективно применение вермикулита в огнезащите, производстве огнеупоров. Уникальные ионообменные характеристики при высокой развитой поверхности более рационально использовать в гидропонике, в химической промышленности, в атомной энергетике.

Изменение норм теплопотерь через ограждающие конструкции зданий возродило интерес исследователей и производственников к теплому кирпичу. В связи с этим в стране наблюдается определенный рост производства диатомового кирпича. Пользуется спросом пенодиатомовый кирпич Инзенского завода, намечается строительство новых производств.

Теплопроект разработал и в 1999 году ввел в эксплуатацию на Апрелевском опытном заводе линию по производству перлитодиатомитового кирпича, получившего торговое название термосиликор. Введение в композицию вспученного перлита позволило в несколько раз сократить время тепловой обработки, а следовательно н затраты тепла на его производство. Оборудование позволяет на небольших производственных площадях выпускать значительные объемы продукции различных размеров: от стандартных кирпичей до плит. Кирпич может быть использован при строительстве печей, других тепловых агрегатов, в коттеджном малоэтажном строительстве как несущий конструкционный материал, а в многоэтажном строительстве - как утеплитель.

4. Теплозвукоизоляционные и теплоогнезащитные материалы

Многие теплоизоляционные материалы имеют двойное, тройное назначение и используются для звукопоглощения н в огнезащите. В связи с этим при разработке новых теплоизоляционных материалов следует по возможности больше внимания уделять этим направлениям применения утеплителей.

Так в Теплопроекте изучена возможность придания лучших характеристик по звукопоглощению волокнистым материалам. В частности, с этих позиций оптимизированы свойства такого нового материала, каким является пластмигран, описанный выше.

Теплопроектом на собственном опытном заводе намечено освоение производства нового огнезащитного материала термофобсит. Термофобсит представляет собой неорганический материал плотностью 400 - 800 кг/м³ с интегрально-пористой структурой, обеспечивающей ему низкую теплопроводность вплоть до 1200^о С. Наряду с этим при воздействии на термофобсит высоких температур пламени при пожаре в его внутренних слоях образуется газовая фаза. Газ, выходя из материала навстречу тепловому потоку, препятствует проникновению тепла и предохраняет тем самым защищенную им конструкцию от разрушения.

На наш взгляд такой материал найдет применение при строительстве хранилищ, цехов и зданий для огнеопасных производств, лифтов, для огнезащиты электрических кабелей, металлических и других несущих конструкций.

К вопросу рационального использования современных утеплителей тесно примыкает проблема производства и использования качественных защитно-покровных материалов в конструкциях. тепловой изоляции. Исследования Теплопроекта, АО Термостепс, результаты обследования и эксплуатации теплоизолированных объектов показывают, что срок службы изоляции в первую очередь зависят от того, насколько надежно защищена сама тепловая изоляция от внешних воздействий, как решена вся теплоизоляционная конструкция.

В настоящее время в изоляционных конструкциях применяются различные виды защитных покрытий. Это листовые покрытия из оцинкованной стали, алюминиевых сплавов, рулонные и листовые стеклопластики, фольгированные и дублированные материалы, стеклоцемент и др.

Применение того, или иного вида защитного покрытия определяется условиями эксплуатации утеплителя. В обычных условиях наибольшей долговечностью (10-12 лет) характеризуются металлические защитные покрытия из оцинкованной стали и алюминиевых сплавов. Однако, на промышленных предприятиях при воздействии химически агрессивных сред срок службы металлических защитных покрытий часто не превышает 2-3 лет. В этих условиях более долговечными являются покрытия на основе полимерных материалов. Однако, надо иметь в виду, что применение даже наиболее эффективных теплоизоляционных материалов не решает проблему долговечности, если работы выполняют неспециализированные организации, если качество работ не отвечает современным требованиям.

5. Технико-экономическая концепция производства и применения теплоизоляционных материалов в строительстве

Обоснованная техническая и экономическая концепция развития производства и применения теплоизоляционных материалов способна оказать большое влияние на всю структуру строительного производства. Массовое применение теплоизоляционных материалов в гражданском, сельском и промышленном строительстве резко сокращает потребность в традиционных строительных материалах, сокращает грузопотоки, энергозатраты на строительно-монтажные операции.

Так, один кубический метр минераловатного утеплителя в конструкции стены равноценен по теплоизолирующим свойствам 3000 штукам глиняного кирпича. На организацию производства равного по теплозащитным свойствам кирпича удельные капвложения в 7 раз больше, чем для утеплителя, а масса готовой продукции больше в 20 раз. В пересчете на условное топливо для производства I м³ минераловатных изделий требуется 50 кг условного топлива, для производства 1т цемента - 250 кг, I м³ керамзита - 150 кг, для 3000 шт. кирпича - 1000 кг.

Мировой опыт показывает, что наращивание объемов производства и применения теплоизоляционных материалов ведет к значительному сокращению потребления тепла, как в сфере производства строительных материалов, так в и строительных работах и в сфере эксплуатации объектов гражданского и промышленного строительства.

Организация производства достаточного количества теплоизоляционных материалов для всех видов гражданского и промышленного строительства может в значительной степени снизить объем инвестиций в развитие производства строительных материалов, в строительство и развитие топливно-энергетической базы.

Посчитано, что энергоэффективное строительство с использованием современных теплоизоляционных материалов, включая затраты на их разработку и строительство заводов, в три-четыре раза эффективней, чем традиционное строительство, ведущее к энергоемкому производству строительных материалов, освоению новых месторождений топлива, его добыче, транспортировке, переработке и сжиганию.

Экономический анализ работы отечественных и зарубежных фирм, производящих теплоизоляционные материалы, показывает, что такое производство является прибыльным бизнесом. Инвестиции на строительство объекта или установки по производству эффективного утеплителя окупаются через 1.5-2.5 года.

Анализ роста цен за последнее десятилетие показывает, что стоимость теплоизоляционной продукции выросла в 10-12 раз, в то время как стоимость оборудования и капвложения в организацию ее производства выросли в 3-4 раза.

В настоящее время темпы роста производства полимерных теплоизоляционных материалов превышают темпы развития производства неорганических утеплителей. Однако, на наш взгляд, эта тенденция носит временный характер и связана в большей степени с разницей в сроках окупаемости капитальных вложений и ограниченностью стартового капитала у инвесторов. По мере развития экономики страны предпочтение все более и более будет отдаваться экологически чистым, негорючим неорганическим утеплителям, либо композиционным теплоизоляционным материалам на их основе. В этой связи новый подъем получат материалы и изделия на основе минеральной и стеклянной ваты, вспученного перлита, вермикулита, пенобетоны, пеностекло.

Было бы ошибочным полагать, что органические утеплители будут при этом вытеснены с рынка. В условиях России, как и в любой другой стране, всегда будут стоять задачи быстрого строительства, строительства сооружений ограниченного срока эксплуатации, строительства ограниченными средствами, строительства в районах удаленных от производителей неорганических утеплителей. Эти и другие задачи, рассматриваемые через призму экономической целесообразности, будут решаться этими материалами. А, поскольку им всегда придется конкурировать с неорганическими утеплителями, их развитие также будет направлено на снижение пожаробезопасности, повышение долговечности, улучшение экологических характеристик.

Размещено на Allbest.ru