Будівництво

Застосування в будівництві

• Теплопровідність деяких будматеріалів
• Склад і властивості вермікулітових штукатурних розчинів
• Вогнестійкість деяких будівельних ізоляцій
• Рекомедовані склади вогнезахисних вермікулітових штукатурних розчинів
• Склад і властивості цементно-піщаних вермікулітових розчинів
• Втрати маси зразків, захищених дослуджуваними складами, після обробки вогнем
• Рекомендовані склади декоративних розчинів
• Висновок


На даний час, у будівництві, присутня одна з актуальних проблем як для новостворених, так і для експлуатованих будівель і споруд - це їх утеплення.

засыпка вермикулита

Застосовуючи спучений вермикуліт, можна досягти вирішення цієї проблеми зі значним економічним ефектом.

 

Одночасно зі зменшенням витрат на збереження тепла в будівлях і спорудах вирішуються такі проблеми, як їх вогнезахист, звуковідбивання і звукопоглинання внутрішніх приміщень, а також низку інших проблемних питань, які виникають при благоустрої.

 

Спучений вермикуліт є сипучим, легким, високопористим матеріалом, з характерною лускатою структурою без запаху.

 

Матеріал володіє високими тепло- та звукоізоляційними властивостями, не токсичний, не схильний до гниття і перешкоджає розповсюдженню цвілі. Унікальні його технічні характеристики - це температуростойкость, вогнестійкість, відбиваюча здатність, хімічна інертність (див. Розділ Технічні характеристики).

 

Вермикуліт є екологічно чистим і біостійким матеріалом. При підвищеній температурі, що виникає при пожежах, не виділяє ніяких газів, що є важливою перевагою в порівнянні з іншими відомими матеріалами органічного походження.

 

Як показує світова практика, вермикуліт досить успішно застосовується в будівництві, в якості не горючого насипного утеплювача. Володіючи текучістю, вермикуліт заповнює порожнечі неправильної форми.

 

Шар вермикулітовий засипки в 20 см по теплозахисту еквівалентний цегляній стіні товщиною 1,5 м або бетонної стіни товщиною 2м.

 

Шар вермикуліту на перекриттях у горищі товщиною 5см знижує втрати тепла на 75%, товщиною 7,5 см - на 85% і товщиною 10см - на 92%.


Теплопровідність деяких будматеріалів

Матеріал Теплопровідність
Вт/м2 • К
Спученный вермікуліт 0,04 – 0,062
Базальтове полотно 0,04 – 0,062
Гравій керамзитовий 0,12
Азбестоцементна плита 0,13
Пінобетон 0,14 – 0,18
Цегла пустотіла < 0,56
Цегла повнотіла > 0,6
Цегляна кладка 0,8
Бетон 1,45
Залізообетон 1,6

Вермикулітові засипки в стінових конструкціях застосовуються для захисту приміщень від перегрівання та охолодження, для ізоляції холодильних камер, зводів печей, для звукової ізоляції камер випробування авіаційних та автомобільних двигунів, для звукопоглинання в кінозалах і кіностудіях і т.п.

 

Поряд з вермикулітовими засипками, у будівництві ефективно застосовуються сухі будівельні суміші та будівельні розчини, наповнювачем яких є вермікуліт.

 

У порівнянні зі звичайними (піщаними) будівельними розчинами вермікулітові розчини внаслідок високої пористості мають в 2-4 рази меншу об'ємну вагу і в 4-6 разів менший коефіцієнт теплопровідності і відносяться до групи легких ( "теплих") розчинів.

 

Шар з "теплою" цементно-вермікулітової штукатурки товщиною 2,5 см може замінити шар з цементно-піщаного розчину в 10-15см. При товщині цементно-вермикулітовий штукатурного шару до 3 см товщина цегляної стіни може бути зменшена на 25%.

 

Нанесення цементно-вермікулітового розчину на цегляні стіни дозволяє отримати економію цегли в розмірі 0,25 м3 на 1м3 кладки, при цьому коефіцієнт звукопоглинання вермікулітових штукатурок становить 0,15-0,3, а звичайною піщаної штукатурки він дорівнює 0,015-0,02.

З цього випливає, що застосування "теплих" штукатурок для облицювання поверхонь стін може дати значний економічний ефект за рахунок зниження товщини стіни.

 

Вермикулітові штукатурні розчини застосовуються для внутрішньої і зовнішньої обробки будівельних конструкцій і можуть виконувати, крім підвищених теплозахисних і звукопоглинальних функцій - вогнезахисні, декоративні та ін. Наносяться вони на конструкції звичайним для штукатурних робіт способами.

 

Оптимальними складами змішаних вермікулітових розчинів з глиною чи вапном в якості тонко дисперсних пластифікуючих добавок є склади 1:2:6 - 1:3:8 (за обсягом - цемент: глина (вапно): вермикуліт).

 

Суміші такого складу мають досить високу пластичність і адгезію, а розчини мають порівняно невелику об'ємну вагу і достатню міцність. Поверхня штукатурки добре затирається, виходить гладкою, без дефектів.


Склад і властивості вермікулітових штукатурних розчинів

Склад суміші за об’ємом Витрати на
3 розчину
Властивості розчину
 Цемент   Вапно   Глина   Вермікуліт   Вода 
( л )
 Цемент 
( кг )
 Об`ємна вага 
( кг/м3 )
 Межа міцності 
на стиск
( кг/cм2 )
1 2 - 6 1,4 185 586 8,1
1 3 - 8 1,4 125 581 6,7
1 - 2 6 1,4 185 650 10,3
1 - 3 8 1,4 135 624 8,1

Широко застосовуються в будівництві тонкостінні конструкції з армоцементу, залізобетону, металу (склепіння-оболонки, плити, ферми і т.д.), але в більшості випадків вони мають недостатню вогнестійкість.

 

Поперемінне нагрівання і охолодження таких конструкцій водою в умовах пожежі призводить до різкого падіння їх міцності, великих деформацій, що і викликає обвалення.

 

Як показали випробування, зразки вермікулітового розчину з об'ємною вагою від 500 до 800 кг/м3, нагріті до температури 900-1000 oС і поміщені в воду, не розтріскуються і зберігають достатню міцність, у той час як зразки з пористих бетонів при таких же умовах повністю руйнуються.

 

Вогнезахисна ефективність вермікулітових розчинів у 4 рази вище, ніж піщаних. Межа вогнестійкості покриттів і перекриттів, що дорівнює 1,5 год, забезпечується при товщині шару вермикулітові розчину 8 мм.

 

Про ефективність вермікулітових розчинів як вогнезахисною ізоляції свідчать наведені нижче дані.


Вогнестійкість деяких будівельних ізоляцій

Вид ізоляції Властивості ізоляції  Межа вогнестійкості 
 Об`ємна вага 
( кг/м3 )
 Товщина 
( мм )
Цементна плита 250-300 40 1 год. 50 хв.
Цементна плита зі звичайною штукатуркою 250-300 50 2 год. 35 хв.
Цегла глиняна звичайна 1750 120 5 год. 25 хв.
Цегла глиняна зі звичайною штукатуркою 1750 120 6 год.
Цементно- вермікулітові штукатурка 500 13 10 год.


Армоцементні плити товщиною 20 мм з вогнезахисним шаром з вермикулітові розчину товщиною 13 мм мають межу вогнестійкості до 10 год.


Рекомендовані склади вогнезахисних вермікулітових штукатурних розчинів

Склад за об`ємом
(цемент:вермікуліт)
Властивості вермікулітового розчину Товщина шару
( мм )
 Об`ємна вага 
( кг/см3 )
 Межа міцності ( кг/см3
При стиску При згині
1:4 500 12,5 8,2 13,5
1:6 450 16,8 11,5 31,2
1:7,5 400 10,8 7,8 13,4

Для вищеназваних вермікулітових будівельних розчинів застосовується цемент марок М-300 - М-400 і вермикуліт фракції до 2мм. За цих умов коефіцієнт теплопровідності коливається від 0,140 до 0,158 Ккал / м. ч. град.

 

Приготування вермикулітової розчинної суміші проводиться в звичайному змішувачі з примусовим змішуванням матеріалів (лопатевих, шнекових).

 

Завантаження матеріалів у змішувач для вермікулітових штукатурних розчинів повинна проводитися у певній послідовності. Спочатку готується тісто з в’яжучих речовин, добавок і води, а потім у нього завантажується вермікуліт.

 

Така послідовність завантаження матеріалів забезпечує отримання однорідної суміші при мінімальному помелу зерен вермікуліту, а процес «самовакуумування» суміші за рахунок відсмоктування води з тіста вермікулітом позитивно відбивається на властивостях затверділого розчину.

 

У будівництві житлових, громадських та промислових будівель широке застосування отримали покриття підлог з пластику, лінолеуму, паркету та ін. Такі підлоги влаштовуються звичайно по збірним або монолітним залізобетонним перекриттям або безпосередньо на грунті по піщаній основі.

 

При влаштуванні таких покриттів підлог з бетонною основою внаслідок високої теплопровідності і теплозасвоєння залізобетону потрібно проміжний шар (основа) з малотеплопроводного матеріалу. Останній повинен мати коефіцієнт теплозасвоєння не більше 5 ккал / кв.м ч град, межа міцності при стисненні не менше 40 кг / кв.см, забезпечувати надійну звукоізоляцію міжповерхового перекриття, а у разі застосування в перекриттях над підвалом - належну теплозахист.

 

Цим вимогам повністю задовольняють цементно-піщані вермикулітові розчини.


Склад і властивості цементно- піщаних вермікулітових розчинів

Склад суміші за об’ємом Витрати цементу
кг/1м3 розчину
Властивості розчину Коефіцієнт
теплозасвоєння
Ккал/м2.ч.град
Цемент : Наповнювач Це-
мент
Пі-
сок
Вер-
мі-
куліт
ρ
Кг/м3
Rсж
Кг/см2
λ
Ккал/м.ч.град
1:2.5 1 0.5 2 495 1085 44.9 0.25 3.67
1:3 1 0.75 2.25 430 1150 35.7 0.28 4.10
1:2.5 1 0.75 1.75 410 1250 58.7 0.33 4.78
1:3 1 1 2 380 1320 46.9 0.35 4.85
1:3 1 1.25 1.75 365 1420 66.3 0.41 5.00

Зі збільшенням активності цементу від 350 до 500 кг/см2 міцність бетону зростає: на 15-25% для складу 1:2,5, на 16-30% - для складу 1:3

Водопоглинання цементних вермікуліто- піщаних бетонів для даних складів складає від 12 до 22% (за вагою) і знаходиться в зворотній залежності від їх об'ємних ваг.

 

Бетони з великою витратою цементу володіють морозостійкістю. Так, наприклад, зразки з бетону складу 1:2,5 витримують 50 циклів стандартних випробувань, складу 1:4 - 25 циклів.

 

Бетони з малою витратою цементу (менше 450 кг/1м3 бетону) неморозостійкі і руйнуються після 4 - 7 циклів випробувань.

Для цементно-піщаних вермікулітових розчинів застосовується цемент марок М-400-М-500, вермикуліт фракції 0,6-10 мм.

Приготування розчину слід робити безпосередньо поблизу місця застосування в лопатевих або шнекових змішувачах, а при невеликих обсягах робіт - вручну в металевих або дерев'яних ящиках об'ємом 40-50л.

 

Приготовлена розчинна суміш повинна бути використана не пізніше 30 хв., Після її змішування. Укладання суміші виробляють в ручну з ущільненням майданчиковими вібраторами.

 

Отримання рівномірного по товщині шару забезпечується попередньою установкою маяків та вирівнювання поверхні під правило.

Твердіння розчину має відбуватися при позитивних температурах. Через 7 діб поверхню шару вирівнюється за допомогою шліфувальних машин.

 

Дослідження коефіцієнтів теплопровідності цементно-вермікулітових розчинів показує, що вони в 4 - 6 разів нижче цементно-піщаних.

Як було вже зазначено раніше, вермикуліт має високу вогнестійкість. Це його властивість знайшло застосування для створення спучуються вогнезахисних покриттів (ВОЗП) на основі вермікуліту.

 

Найбільш перспективними є спучуючи покриття, що володіють вогнезахисними і температуростійкими властивостями при дії вогню. Ці покриття наносяться на конструкцію тонким шаром. У процесі експлуатації вони виконують функції декоративного покриття. У разі виникнення пожежі при дії високих температур покриття спучується, значно збільшуючись в обсязі, і утворює пористі вугільні шари, що володіють низькою теплопровідністю.

 

В результаті проведених досліджень по створенню спучуються вогнезахисних покриттів для захисту металевих, дерев'яних, бетонних та ін конструкцій отриманий цілий ряд вогнезахисних композицій включаючи зв’язуючи , вермикуліт і ряд добавок.

 

При випробуваннях приготовані вогнестійкі маси наносилися вручну шаром 1 мм і 2 мм на дерев'яні зразки у вигляді прямокутного бруска перетином 30x60 мм і довжиною 150 мм.

 

Потім зразки витримувалися в природних умовах до постійної ваги. Готові зразки піддавалися вогневому впливу в керамічній трубі.

Для кожного з чотирьох складів визначалася втрата маси зразка після випалювання по стандартному температурному режиму (як середнє арифметичне результатів випробування не менше 10 зразків).


Втрати маси зразків, захищених досліджуваними складами, після випалу

 Склад   Спосіб захисної обробки 
обработки
 Товщина покриття 
( мм )
 Час вогневого 
впливу
( хв )
 Втрати ваги% 
(середня з
10 зразків)
1 покриття 1 2 3,6
2 2 2,4
2 покриття 1 2 4,7
2 2 3,1
3 покриття 1 2 4,2
2 2 2,9
4 покриття 1 2 3,2
2 2 1,9

Втрата мас зразків в середньому склала 2-5%, що дозволяє віднести дані випробувані вогнезахисні зразки до групи незгораємих.

Також проводились натуральні випробування вогнезахисного покриття при спалюванні стандартного дерев'яного будиночка розміром в плані 1,0 x 1,0 м.

 

Спалювалися три будиночки: незахищений, просочений розчином антипірину і будиночок, захищений вермикулітові вогнестійким складом (товщиною 1 - 2 мм). Після спалювання 5 л гасу в кожному з будинків перших два повністю згоріли. Будиночок, покритий ОЗП на основі вермикуліту, після повного згоряння гасу не зазнав жодних видимих змін.

 

Результати випробування показали гарні вогнезахисні якості покриттів на основі вермикуліту. Тонкошарові вогнезахисні покриття на основі вермикуліту при простоті приготування сировинної маси та забезпеченні надійного вогнезахисту деревини дозволяють вирішити ще одну досить важливу задачу декоративного оформлення поверхні, що захищається деревини.

 

Специфічним декоративним властивістю вермікулітових вогнезахисних покриттів і штукатурних розчинів є блиск оголених кольорових платівок вермикуліту на поверхні покриття в відбитому світлі. 

 

Особливо ефектні зовнішні вермикулітові штукатурки в сонячну погоду, але і у внутрішній обробки приміщень при природному і штучному світлі вони виглядають досить ефектно.

 

Для декоративних штукатурок вермікулітових рекомендується застосовувати білий цемент і лугостійкі пігменти (охру, залізний сурик, умбра та ін) в кількості 5 - 25%. Як пластифікуючих добавок слід використовувати повітряну вапно або ін компоненти.

 

Декоративні якості штукатурки на звичайному цементі можуть бути також досить високими, але її колір, як правило, не відповідає кольору застосовуваного пігменту. Так, наприклад, розчини із залізним суриком мають коричневий відтінок, з охрою - зеленувато-сірий. При введенні в цемент 5% пігменту штукатурка володіє м'якими, пастельними тонами, при 15-25% - має яскравий, насичений колір.


Рекомендовані склади декоративних розчинів:


Розчин складу 1:2:6
Цемент 200 кг
Вапно 250 кг
Вермікуліт 3
Вода 700 л
Пігмент 20-40 кг

Розчин складу 1:3
Кольоровий цемент 380 кг
Вермікуліт 3
Вода 400 л
Пластифікатор 0,2 кг

Виробниче підприємство «Українська Вермікулітна Група» тісно співпрацює з багатьма науковими та виробничими організаціями. Нами отримано певний досвід і знання, пов'язані із застосуванням вермікуліту в різних галузях - зокрема у будівництві.


Висновок:

 

Враховуючи, що теплопровідність спученого вермікуліту складає 0,04 - 0,062 Вт / М.К, а цегляної кладки - 0,8 Вт / мК та бетону - 1,45 Вт / М.К, виходить, що шар вермикулітовий засипки в 20 см по теплозахисту еквівалентний цегляній стіні товщиною 1,5 м або бетонної стіни товщиною 2м.

 

Шар вермікуліту на горищних перекриттях товщиною 5 см знижує втрати тепла на 75%, товщиною 7,5 см - на 85% і товщиною 10 см - на 92%. Шар з "теплою" цементно-вермікулітової штукатурки товщиною 2,5 см може замінити шар з цементно-піщаного розчину в 10-15 см.

 

При товщині цементно-вермікулітового штукатурного шару до 3 см товщина цегляної стіни може бути зменшена на 25%. Нанесення цементно-вермикулітові розчину на цегляні стіни дозволяє отримати економію цегли в розмірі 0,25 м3 на 1 м3 кладки, при цьому коефіцієнт звукопоглинання вермікулітових штукатурок становить 0,15-0,3, а у звичайної піщаної штукатурки він дорівнює 0,015-0,02 .

З цього випливає, що застосування "теплих" штукатурок для облицювання поверхонь стін може дати значний економічний ефект за рахунок зниження товщини стіни.

 

Вогнезахисна ефективність вермікулітових розчинів у 4 рази вище, ніж піщаних. Межа вогнестійкості покриттів і перекриттів, що дорівнює 1,5 год, забезпечується при товщині шару вермикулітового розчину 8 мм. Армоцементні плити товщиною 20 мм з вогнезахисним шаром з вермікулітового розчину товщиною 13 мм мають межу вогнестійкості до 10 ч.


ЗАВДЯКИ СВОЇМ ВЛАСТИВОСТЯМ ВЕРМІКУЛІТ
В БУДУВНИЦТВІ ДОЦІЛЬНО ЗАСТОСОВУВАТИ:


• для теплоізоляції стін, дахів, підлог, фундаментів і підвалів різних споруд;

• для засипання порожнеч, міжстінових просторів, горищних перекриттів;

• як наповнювач в будівельних сумішах, штукатурки, цементних розчинах;

• при виробництві жароміцних вогнетривких бетонів;

• для ізоляції холодильних камер, зводів печей;

• для звукової ізоляції квартир, офісів, камер випробування авіаційних та автомобільних двигунів, для звукопоглинання в кінозалах і т.п;

• для вогнезахисту металевих, бетонних, дерев'яних та ін. конструкцій;

• для декоративного оформлення фасадів споруд і внутрішніх приміщень