Міністерство освіти і науки України
Державний вищій навчальний заклад
"Лисичанський нафтохімічний технікум"
Реферат
з навчальної дисципліни: Технологія скла
на тему: Виробництво та експлуатація піноскла
Студента 4 курсу денного відділення
Група 4 ВТМ – д
Білянського Артема Сергійовича
Викладач О. С. Шкарупа
Лисичанськ 2009
Зміст
Загальні положення
Технологія виробництва піноскла
Довговічність експлуатації
Міцність
Стабільність розмірів блоків
Стійкість фізичних параметрів
Стійкість до хімічного й біологічного впливу
Негорючість і вогнестійкість
Вологонепроникненість, водостійкість і негигроскопичность
Екологічна чистота й санітарна безпека
Простота обробки
Загальні положення
Піноскло - унікальний, що складається на 100% зі скляних осередків матеріал, було створено в 30-і роки минулого сторіччя: у СРСР (МХТИ ім. Д.И. Менделєєва, Москва) і в США - на початку сорокових років фірмою "Cornіng Glass Work". Спочатку передбачалося застосовувати піноскло як плаваючий матеріал. Але незабаром з'ясувалося, що воно володіє ще й високими тепло й звукоізоляційними властивостями, легко піддається механічній обробці й склеюванню. Уперше бетонні плити з теплоізоляційним прошарком з піноскла були застосовані в 1946 р. при будівництві одного з будинків у Канаді. Цей досвід виявився настільки вдалим, що матеріал відразу ж одержав загальне визнання як довговічна ізоляція для покрівлі, перегородок, стін і підлог для всіх видів будівель.
Унікальні властивості піноскла в значній мірі обумовлені як хімічним складом кінцевого продукту (на 100% співпадаючому зі складом звичайної посудної, пляшкового або шибки ), так і термічним процесом спінювання й отжигу. Алгоритм технологічного процесу, коротенько виглядає в такий спосіб.
Технологія виробництва піноскла
Скляний гранулят і скляний бій розмелюють, використовуючи кульові млини в суміші з газообразователем (кам'яне вугілля) у тонкий порошок завантажують у форми з жаротривкої сталі з каоліновою обмазкою. Форми на вагонетках і по роликовому конвеєрі подають у тунельну піч. Під дією високої температури відбувається розм'якшення часток скляного порошку і його спікання. Гази, що виділяються при згорянні й розкладанні газообразователя, спучують грузлу скломасу. При охолодженні утвориться матеріал з ланковою структурою. Повільне охолодження (отжиг) сприяє рівномірному остиганню виробів по обсязі, тому в них не виникають внутрішні напруження й не утвориться тріщин. Охолоджені вироби розпилюють, оправляють на обпилювальному встаткуванні й упаковують.
У результаті даних етапів виробництва й виходять блоки з піноскла. Хімічний склад піноскла на 100% збігається з хімічним складом класичного скла й містить у собі оксиди кремнію, кальцію, натрію, магнію, алюмінію. Газове середовище повністю замкнутих скляних осередків не взаємодіє з атмосферою і являють собою, в основному, оксиди й з'єднання вуглецю. Тиск газового середовища в осередках на порядок нижче атмосферного тиску, тому що процес спінювання відбувається за рахунок виділення газів коксом, антрацитом і сажею при температурі порядку 1000°С. Завдяки газоутворенню й спінюванню скла обсяг скла збільшується в 15 разів.
Стільникова структура піноскла, де стінки й вузли осередків складаються з такого міцного матеріалу, як стекло, обумовили унікальну міцність піноскла й здатність протистояти механічним навантаженням. Матриця вузлів і зв'язків структури піноскла являє собою найбільш оптимальну просторово-об'ємну конфігурацію, здатну при мінімальній щільності витримувати максимальні навантаження. Основні параметри осередку піноскла характеризуються наступними показниками: при середньому діаметрі осередку 2 000 мкм товщина стінок осередків варіюється в інтервалі від 20 до 100 мкм.
Основні переваги піноскла заслуговують більше докладного розгляду.
Довговічність експлуатації
Гарантований строк експлуатації блоків з піноскла зі збереженням значень фізичних характеристик матеріалу дорівнює строку експлуатації будинку й перевищує 100 років.
Експериментальні дослідження об'єктів, утеплених піносклом, більше 50 років тому показали відсутність істотних змін у структурі піноскла. Фактор збереження теплозахисних властивостей протягом усього існування будинку особливо важливий через неприступність теплоізоляційного матеріалу після завершення робіт. Піноскло не піддане старінню з ряду причин, тому що його унікальні властивості протистоять активним факторам, що проявляють себе із часом:
окислювання. Активний кисень, що втримується в атмосфері, не робить ні найменшого впливу на піноскло через те, що цей матеріал складається винятково з вищих оксидів кремнію, кальцію, натрію, магнію, алюмінію;
ерозія. Оскільки піноскло не має розчинних компонентів у своїй структурі, не відбувається розчинення й розмиву матеріалу водою;
температурні перепади. Піноскло має дуже низький коефіцієнт лінійного температурного розширення, що дозволяє без шкоди для структури матеріалу переносити добові й річні коливання температури;
замерзання води. При замерзанні вода розширюється й може руйнувати, затікаючи в тріщини, навіть такі міцні мінерали, як базальт і граніт. Поверхня піноскла складається з півсфер, сам матеріал являє собою замкнуті осередки, що зовсім виключають влучення води усередину, тому розширення води при замерзанні не руйнує піноскло;
деформація. Піноскло зовсім не деформує мий і дуже міцний для своєї щільності матеріал, що повністю виключає можливість його усадки, провисання й т.п. наслідків тривалого впливу сили ваги й механічного впливу;
активність біологічних форм. Піноскло не є живильним для середовищем грибка, цвілі й мікроорганізмів, не ушкоджується коріннями дерев, тому активність біологічних форм не наносить шкоди структурі матеріалу протягом часу.
Міцність
Піноскло самий міцний із всіх ефективних теплоізоляційних матеріалів. Міцність піноскла на стиск у кілька разів вище, ніж у волокнистих матеріалів і пінопласту. Наскільки важлива міцність, і особливо міцність на стиск, для теплоізоляційних матеріалів у будівництві? Насамперед , чим вище міцність на стиск, тим менш (що логічно) стискується матеріал, що піддавався зовнішньому впливу. У той же час стиск теплоізоляційного матеріалу приводить до збільшення його теплопровідності й зниженню теплозахисних властивостей конструкції. Піноскло унікально тим, що є абсолютно не стисливим матеріалом. Більше того, менш міцний, чим піноскло, теплоізоляційний матеріал вимагає анкерного й штирового кріплення до несучої конструкції спорудження й, чим він менш міцний, тим більше елементів кріплення необхідно використати для фіксації теплоізоляційного шару й тим самим збільшуючи кількість сторонніх високо теплопровідних включень, що створюють додаткові "містки холоду". Більше міцний теплоізоляційний матеріал може нести частина навантаження за рахунок власних фізичних властивостей, дозволяючи в деяких випадках і зовсім не застосовувати додаткових металевих кріплень, що зменшують опір теплопередачі теплоізоляційного шару.
Стабільність розмірів блоків
Завдяки тому, що піноскло складається винятково зі скляних осередків, цей матеріал не дає усадки й не змінює геометричні розміри із часом під дією ваги будівельних конструкцій експлуатаційних навантажень. Все це має дуже істотне значення як для всієї будівельної конструкції в цілому, так і для збереження експлуатаційних властивостей теплоізоляційного шару.
Наявність даного фактора досить важливо, тому що матеріали, розміри яких не стабільні через теплове розширення/стиску або усадки під час експлуатації можуть викликати ушкодження гідроізоляційного й оздоблювального шарів, утворювати "містки холоду" через усадку, провисання або стиски при охолодженні.
Піноскло виготовлене зі скла й має коефіцієнт температурного лінійного розширення, порівнянний з коефіцієнтом температурного лінійного розширення матеріалів, з яких складаються класичні несучі конструкції: бетон, сталь, кладка з керамічної або силікатної цегли. Ця близькість значень гарантує стабільність розмірів піноскла, покладеного або змонтованого на сталеву або бетонну конструкцію.
Стійкість фізичних параметрів
Піноскло являє собою матеріал, що складається з герметично замкнутих гексагональних і сферичних осередків. Така структура матеріалу виключає взаємодію газового середовища осередків з атмосферою й спричиняється незмінність у часі характеристик матеріалу. Тобто , під час експлуатації не відбувається зміни таких параметрів блоків з піноскла, як теплопровідність, міцність, стійкість, форма й т.д. Фактор збереження властивостей теплоізоляційного матеріалу із часом особливо важливий при експлуатації будинків і споруджень через неприступність матеріалу після завершення робіт.
На території колишнього СРСР, а також у Європі й Північній Америці піноскло використався як утеплювач більше 50 років. Натурні обстеження, результати лабораторних випробувань, виміри фізико-технічних параметрів блоків з піноскла, узятих з будівельних конструкцій зі строком експлуатації, обчислювальним 40-50 роками, показали, що характеристики піноскла практично не змінилися, тому що результати вимірів збіглися з первісними значеннями.
Актуальність збереження первісних значень параметрів утеплювача під час експлуатації будинку й спорудження має в сучасному будівництві першорядне значення, як через підвищені вимоги замовників і споживачів, пропонованих до експлуатаційних якостей усього будинки або спорудження, гарантії їхньої незмінності в часі, так й архітектурного ускладнення конструкцій будинку, де витрати на капітальний ремонт і заміну властивості, що втратило свої, утеплювача порівнянні з витратами на зведення й будівлю.