Pěnové sklo: výhody, nevýhody, technologie izolace materiálů

Pěnové sklo je porézní skleněný pěnový materiál. Při výčtu hlavních výhod jako stavebního materiálu je třeba poznamenat nízkou hmotnost, vysokou pevnost, tepelné, akustické a izolační vlastnosti.

Pěnové sklo se vyrábí zahřátím směsi drceného skla a nadouvadla (chemické pěnidlo – kam patří uhlík, vápenec, antracit a dokonce i mramor).

Kolem bodu tání skla – 1000°C nadouvadlo uvolňuje plyn, pění a působí na silikátové sklo. Po ochlazení pěnové sklo ztuhne na pevný materiál s uzavřenými póry naplněnými plynem, které obsahují většinu jeho objemu.

Pěnové sklo poskytuje vynikající izolaci (hodnota lambda/K = 0.08 – přibližně 20 % – tepelný výkon, lepší než lehký expandovaný jíl). Proto je pro stejný tepelný výkon nutná menší tloušťka izolační vrstvy.

Izolace z pěnového skla se používá po celém světě jako ochrana v pláštích komerčních budov a v kritických průmyslových procesech, včetně ropovodů a plynovodů a jako základy pro nádrže na kapalný zemní plyn.

Kromě energeticky úsporných vlastností je pěnové sklo mimořádně odolné, vodotěsné a nehořlavé.

Pěnové sklo – druhy a druhy

Moderní průmysl nabízí k použití dva typy tepelně izolačních materiálů – blokové a granulované.

Granulovanou izolaci lze zase rozdělit do tří podskupin:

• směs štěrkového pěnového skla;
• drcený kámen směs pěnového skla;
• směs pískového pěnového skla.

Bloková izolace není výjimkou a má své vlastní rozdělení do tří hlavních forem:

• deska – tabule pěnového skla;
• blok – má širokou škálu velikostí;
• shell – určitá forma pěnového skla.

Při srovnání tepelně izolačních vlastností zrnitého a blokového pěnového skla stojí za zmínku, že štěrk z pěnového skla, drcený kámen a písek vykazují nižší kvalitativní vlastnosti ve srovnání s deskami, skořepinami nebo bloky. Granulovaná izolace má však nízkou cenu, v důsledku čehož si získala velkou oblibu.

Pěnové sklo – charakteristika

Zjistili jsme tedy, že pěnové sklo se vyrábí ve formě kvádru, desky, granulovaného a drceného kamene. Nyní se podívejme na jeho vlastnosti:

• Pěnové sklo má nízkou hustotu – 110 – 200 kg/m. krychle
• Absorpce vlhkosti pěnovým sklem (nasákavost) je 0,2 – 0,5 % objemu, přičemž f = 97 %.
• Charakteristika tepelné vodivosti – 0,04 – 0,08 W/(m K) (při +10°C).
• Paropropustnost materiálu je 0 – 0,005 mg/(t.t. Pa).
• Mezní pevnost v tlaku – 0,7-4 MPa.
• Pevnost v ohybu je 0,4-0,6 MPa.
• Počáteční teplota, při které jsou pozorovány deformační změny, je 450°C.
• Vlastnosti pohlcující hluk: až 56 dB.
• Efektivní využití pěnového skla leží v rozmezí od −260°С do +500°С.
• Skutečně efektivní využití pěnového skla, vylučující destruktivní procesy s další ztrátou výkonnostních charakteristik, leží v rozmezí −260°C až +230°C

Trocha historie

Předpokládá se, že inovativní produkt poprvé získal ve 1930. letech 19. století sovětský akademik Isaac Iljič Kitaigorodskij. Ve čtyřicátých letech XNUMX. století se architektonické skleněné tvárnice ocitly v zóně podpory dvou známých amerických společností – Pittsburgh Plate Glass Company a Corning Glass Works.

Od založení společnosti je jejím jediným účelem výroba a prodej výrobků z tvárnic z pěnového skla na průmyslový a stavební trh. V roce 1947 byla poprvé vyrobena izolace FOAMGLAS ® pro průmyslové použití.

Vysoká cena výrobku neumožnila v SSSR v předválečných letech plně rozvinout průmyslovou výrobu. V roce 1947 se také začalo vyrábět pěnové sklo. Několik továren zahájilo výrobu najednou.

Kvalita vyráběného materiálu však dlouho nebyla schopna konkurovat evropským či americkým výrobkům. S příchodem technologické revoluce byla situace v moderním Rusku napravena.

Výhody izolace z pěnového skla

Pěnové sklo získalo své hlavní přednosti jako „dědictví“ od svého původního zdroje, kterým je silikátové sklo. Přítomnost mikroskopických plynových kapslí pomohla plně odhalit výhody.

Hlavní výhody tepelně izolačního materiálu:

• Stabilní tepelně izolační vlastnosti. Multifunkční stavební materiál se používá při izolaci základů, ve střešních konstrukcích, pro ochranu stěn a při izolaci potrubí. V místnostech, kde jsou provozní podmínky s vysokou teplotou, je použití pěnového skla často jedinou možnou možností, protože izolace neztrácí své tepelné vlastnosti.

• Dlouhá životnost. Výrobci pěnového skla tvrdí, že izolační materiál vydrží nejméně sto let, aniž by ztratil své tepelné stínící vlastnosti. V praxi zatím není možné taková tvrzení ověřit, protože materiál je příliš „mladý“ a není tak dlouho používán. Modelování teplotních změn v laboratorních podmínkách a analýza získaných dat však naznačují věrohodnost hlasitých prohlášení.

• Rozměrová stabilita. Provozní rozsahy pěnového skla jsou od -230 do +600 °C. Výzkum ukazuje, že pěnové sklo se v průběhu času nedeformuje a u konstrukcí, kde se používá izolace, nedochází k žádnému smršťování.

• Vynikající vlastnosti zvukové izolace a pohlcování hluku. Měřením bylo zjištěno, že 10centimetrová stěna z tvárnic z pěnového skla je schopna izolovat místnost od hladiny hluku až do 56 dB. V praxi to znamená naprosté ticho v místnosti, i když za oknem vrže běžící kamion.

• Odolné vůči ohni a hnilobě. Pouze čaroděj může zapálit materiál na bázi skla. Nehořlavost je hlavní výhodou použití tepelně ochranného materiálu v objektech se zvýšenými požadavky na požární odolnost. Vysoké teploty způsobují roztavení izolace a pěnové sklo teče, aniž by podporovalo oheň. Vzhledem k tomu, že tavení není doprovázeno uvolňováním škodlivých těkavých sloučenin, může být materiál schválen pro použití ve veřejných budovách.

• Lehká instalace. Blok a deska z pěnového skla se nařežou na požadovaný rozměr pomocí běžné pilky. Instalační práce jsou podobné pokládce pěnového betonu. Nízká hmotnost materiálu vám umožňuje provádět práci sami, aniž byste se uchýlili k vnější pomoci. Specifická hustota je asi 160 kg. na kostku izolace.

Bezpečnost životního prostředí.

Izolace nehnije, protože má anorganický základ. Materiál je neživotaschopným prostředím pro mikroorganismy, neobsahuje příznivý základ pro koncentraci parazitů. Pěnové sklo neuvolňuje škodlivé látky, protože při jeho výrobě nejsou použity žádné adhezivní fenolické pryskyřice. Tepelně izolační materiál lze použít ve veřejných budovách, dětských ústavech a nemocničních komplexech.

Nejlepší tepelný izolant

Izolaci z pěnového skla lze po drcení a mletí znovu použít jako tepelnou výplň. Ekologická recyklace znamená opětovné použití. Podle mnoha odborníků pěnové sklo zaslouženě získalo titul nejlepší izolace v přírodě:

Nevýhody izolace pěnovým sklem

Výhody stavebního materiálu jsou mnohem větší než nevýhody, ale stojí za zmínku. Na základě pochopení všech pro a proti je mnohem snazší provést bezchybnou volbu.

1. Vysoká cena. Ze všech známých moderních, průmyslových tepelně izolačních materiálů se pěnové sklo proslavilo jako nejdražší izolační materiál. Vysoká cena pěnového skla je odůvodněna energeticky náročným výrobním procesem. Pěnování horkého skla je technologicky složitý postup, který vyžaduje velké množství energie a použití drahých strojů.

2. Nízká rázová houževnatost. Na jedné straně má pěnové sklo vynikající tuhost a může se pochlubit vynikající pevností v tlaku. Druhou stranou mince je fakt, že pěnové sklo při nárazu praskne a odhalí křehkou součástku. Prasklé plechy a bloky by se neměly účastnit izolačních opatření, protože jejich tepelně izolační vlastnosti jsou výrazně sníženy.

3. Špatná paropropustnost. Odolnost proti vlhkosti lze s výhodou využít při stavbě základů, ale při izolaci stěn obytných prostor je nedostatek paropropustnosti považován za nevýhodu. Ano, pěnové sklo se vlivem plísní a hub nezbortí, ale stěna, kterou má materiál izolovat, bude hromadit vlhkostní póry, což v konečném důsledku negativně ovlivní zdraví obyvatel.

Izolace potrubí materiálem z pěnového skla

Typickou aplikací pěnového skla je izolace potrubí. Obvykle se jedná o 5 cm silný materiál s vrstvou hliníkové fólie. Používá se pro horké nebo studené aplikace v rozsahu od – 230 °C až + 500 °C.

Výhody: voděodolný, neztratí své izolační vlastnosti, pokud se namočí. Pokud zvlhne, uschne bez ztráty kvality. Pěnové sklo je lepší pro trubky s vyšší teplotou ve srovnání se sklolaminátem. Odolnější než sklolaminát.

Nevýhody: velmi drahý materiál, pracná práce. Nelze použít na potrubí vystavené vibracím, které mění pěnové sklo v prach.

Co je pěnové sklo Foamglas?

Foamglas je izolační materiál z lehčeného skla, který je nepropustný pro vlhkost, inertní, odolný proti hmyzu a škůdcům, pevný a přiměřeně izolující. Foamglas lze použít k izolaci střech, stěn a jako podložky, včetně pod desky. Díky své vysoké pevnosti v tlaku je zvláště vhodný pro střešní terasy, zelené střechy a parkovací plochy.

Použití Foamglas jako vnější izolace základů.

Oproti kompozitním tepelně izolačním materiálům je pěnové sklo Foamglas 100% sklo, vyrobené převážně z písku, vápence a sody. Ingredience se roztaví do roztaveného skla, které se ochladí a rozemele na jemný prášek. Práškové sklo se nalije do forem a zahřeje (pod bod tání) a proces „spékání“ způsobí, že částice k sobě těsně přilnou.

Poté se přidá malé množství jemně mletých sazí a materiál se zahřívá stejným způsobem jako při procesu rozvlákňování. Zde uhlík reaguje s kyslíkem za vzniku oxidu uhličitého, který vytváří izolační bubliny ve Foamglas. Ve výsledném materiálu tvoří CO2 více než 99 % plynu ve voštině produktu.

Pokud poškrábete kus Foamglasu (nehet ho snadno uřízne), všimnete si mírného zápachu shnilého vejce od sirovodíku. Síran železnatý se používá ve výrobním procesu a proces produkuje malá množství sirovodíku. Nebudete muset vdechovat velké množství sirovodíku, protože je pevně utěsněn v buněčném skle – ve skutečnosti i po 30 letech v čerstvém škrábanci produkuje Foamglas stejný zápach. To je důkazem, že komory z pěnového skla jsou absolutně utěsněné.

Pěnové sklo

Pěnové sklo Foamglas neobsahuje nadouvadla, která poškozují ozón nebo přispívají ke globálnímu oteplování. Neexistují žádné zpomalovače hoření ani jiné přísady pro zlepšení požární odolnosti. 100% anorganický materiál Foamglas je inertní a ohnivzdorný.

Výrobek má dostatečnou pevnost v tlaku pro použití pod jakoukoli betonovou desku – v aplikaci v současnosti dominuje extrudovaný polystyren (XPS). Pěnové sklo je lepší než XPS, protože kromě toho, že neobsahuje chemikálie, je Foamglas zcela nepropustné pro vlhkost (vodu a páru), nepodporuje růst plísní, blokuje radon a nedrží uvnitř termity ani hlodavce.

Pěnové sklo je materiál obsahující vzduchem vyplněné dutiny, k jehož výrobě bylo použito silikátové sklo.

Díky nízkému koeficientu tepelné vodivosti, dobré odolnosti vůči chemickým sloučeninám a vysoké mechanické pevnosti našel materiál uplatnění při zateplování všech druhů budov.

Technologie výroby pěnového skla

Bloky z pěnového skla se vyrábějí v továrnách pomocí následujícího populárního schématu:

• Příprava surovin – Rozbité sklo se drtí na práškovou konzistenci s částicemi o velikosti až deset mikrometrů.
• Příprava dávky — výsledný prášek je doplněn jemně mletým uhlím, aby se vytvořily plyny, které tvoří póry uvnitř tuhnoucího materiálu.
• Tavení nálože — směs složek se nasype na dopravní pás a dopraví do pece. Tam při teplotě 800–1000 stupňů Celsia křemičitany měknou a oxidační uhlík uvolňuje značné množství plynů. Uvnitř skla se vytvářejí mikroskopické póry, které zlepšují vlastnosti úspory tepla.
• Konečná fáze — po chemických reakcích se materiál předtím vyjmutý z pece ochladí na optimální teplotu a opatrně se uvolní z bednění.

Při domácí výrobě tvárnic z pěnového skla je tekuté sklo nasyceno plynem při teplotě 150–200 stupňů Celsia. Ale výsledkem provedené práce je vzhled porézního silikátového lepidla, které se snadno poškodí kapalinami a nedokáže zabránit ochlazování místností v zimních teplotách.

Výhody pěnového skla:

Široká popularita tohoto materiálu je způsobena:

• Dobrá tepelná izolace — povrchy fasády a prostor budovy pokryté tvárnicemi z pěnového skla nejsou poškozeny kontaktem kapalin a obytný prostor je pomalu ochuzen o tepelnou energii.
• Vysoká síla — správně položený nátěr se neláme v důsledku stlačení, vlastní hmotnosti a hmotnosti dekorativních obkladových prvků nainstalovaných nahoře.
• Žádná tepelná deformace — zvýšení parametru vlhkosti a indikátoru teploty ponechá rozměry plechů a bloků beze změny. Díky tomu nedochází k procesům smršťování, vzniku „studených mostů“ a dalším vlivům zhoršujícím tepelně izolační vlastnosti.
• Chemická a biologická odolnost — skleněná složka zabraňuje rozpouštění granulí a bloků kyselinami (kromě kyseliny fluorovodíkové) a struktura je zbavena příznivých podmínek pro rozmnožování mikroskopických organismů a škodlivého hmyzu.
• požární bezpečnost — geometrický tvar a soubor provozních vlastností jsou udržovány při teplotě maximálně 500 stupňů Celsia. Pěnové sklo zahřáté vnějším zdrojem na 540 stupňů nad nulou postupně taje a ztrácí svůj původní vzhled, aniž by se uvolňovaly toxické plyny.
• trvanlivost — díky svým vynikajícím technickým vlastnostem a mechanickým vlastnostem se materiál používá již padesát let. Odborníci vypočítali maximální provozní dobu, která přesahuje jedno století.

Nevýhody pěnového skla:

• Výrazně drahé — náklady na použité komponenty a vynaložené zdroje nutí výrobce stanovit cenu, která je pro většinu kupujících nedostupná. Zateplení domu pěnovým sklem vás proto nutí vyhodit šestkrát více peněz, než spotřebuje instalace pórobetonových tvárnic.
• Těžká váha — i přes přítomnost vzduchem vyplněných dutin jsou hotové výrobky z pěnového skla těžší než vláknité nebo polymerní tepelné izolátory. Tato vlastnost je zohledněna při výpočtu únosnosti základových a stěnových konstrukcí.
• Křehkost — desky a bloky musí být na místo dopravovány opatrně, jinak bude porézní struktura periodickými nárazy nevratně poškozena. Bodové nárazy způsobí, že se výrobek pokryje trhlinami, čímž se ztratí značná část koeficientu tepelné izolace.[*]
• Nízká elasticita a paropropustnost — posuvné a smršťovací bloky jsou pokryty sítí trhlin různých velikostí, ale tato nepříjemnost je eliminována spolehlivým základem. Hustou strukturu nekazí hromadící se vlhkost a množící se mikroby. Uvedené faktory ale podklad ničí, takže mezi ním a nátěrem vzniká ventilační mezera.