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 розмірі
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.
Стійкість до хімічного й біологічного впливу
Стекло, з якого на 100% складається піноскло, не руйнується хімічними реагентами (за винятком плавикової кислоти), не є живильним для середовищем грибка, цвілі й мікроорганізмів, не ушкоджується коріннями рослин, абсолютно "непрохідне" для комах і гризунів й являє собою ідеальний бар'єр для подібних шкідників.
Стійкість піноскла до гниття й відсутність живильного для середовища поширення цвілі й грибків особливо важливо при використанні піноскла в замкнутому, не вентильованому просторі покрівлі, стін, цоколя й фундаменту. Відсутність органіки дозволяє гарантуванню уникнення ситуацій, пов'язаних з руйнуванням і деструкцією теплоізоляційного матеріалу під впливом біологічно активного середовища.
Піноскло, крім усього іншого, дуже гарний абразивний матеріал. У той же час природа ще не створила ні однієї біологічної форми, здатної точити абразиви без швидкої втрати природних пристосувань. Цю особливість піноскла активно використають при теплозахисті зерносховищ, промислових харчових холодильників, складів, тому що при використанні піноскла, крім теплозахисного шару, вдається створити надійний бар'єр на шляху шкідників.
Негорючість і вогнестійкість
Піноскло повністю негорючий матеріал, що не містить що окисляються або органічних компонентів. Технологія виробництва піноскла така, що готовий виріб виходить у результаті виготовлення в печах при температурі, близької до 1000°С, тому при нагріванні піноскла до високих температур воно лише плавиться як звичайне скло без виділення газів або пар. Цей фактор важливий для протипожежних властивостей конструкції.
Основні критерії пожежної безпеки - негорючість матеріалу й відсутність поглинаючої здатності. Піноскло не є горючим й абсорбуючим матеріалом й, отже, здатне забезпечити найкращий протипожежний захист ізольованих об'єктів.
Вологонепроникненість, водостійкість і не гігроскопічність
Вода не робить на піноскло ніякого впливу по двох причинах: піноскло складається з герметично замкнутих осередків, матеріал стінок яких - звичайне силікатне скло. Воно не убирає вологу й не пропускає її, при використанні в конструкції, що обгороджує, створює додатковий гідробар'єр. При ушкодженні гідроізоляції не допускає поширення води, як у вертикальному, так й у горизонтальному напрямку.
Водостійкість піноскла дозволяє йому протягом тривалого часу запобігати утворення льоду, забезпечувати повний захист від корозії й відмінну терморегуляцію. Піноскло стійко до впливу як прісної, так і солоної води.
Екологічна чистота й санітарна безпека
Екологічна й санітарна безпека піноскла дозволяє здійснювати утеплення конструкцій, що обгороджують, не тільки для приміщень, у яких необхідна підвищена чистота повітря (будинку освітнього й медичного призначення, спортивні спорудження; музеї; высокотехнологичные виробництва й т.п.), але й для будинків зі спеціальними санітарно-гігієнічними вимогами (харчова й фармакологічна промисловість; лазні й сауни; басейни; кафе, ресторани, їдальні й т.п.).
Простота обробки
Піноскло легко обробляється столярним інструментом під будь-які необхідні розміри й форму. Зв'язується й склеюється будь-яким типом будівельної суміші, бітуму або клеячи. Все це дозволяє здійснювати монтаж піноскла з використанням різних варіантів кріплення. Обумовлено це тим, що прилипання відбувається не стільки за рахунок адгезії (яка, проте , є присутнім), а за рахунок надзвичайно розвитий поверхні піноскла й механічного зчеплення поверхонь за допомогою твердючого складу.
Література
1. Павлушин Н.М. Химическая технология стекла и ситал лов – М.: Стройиздат, 1983г. 428 с., ил.
2. Китайгородский И.И. Технология стекла – М .:Стройиздат, 1967 г. 156с.
3. Бутт Л.М., Поляк В.В. Технология стекла – М.: Стройиздат,1971г. 367 с.
4. М.А.Матвеев, Г.М. Матвеев, Б.Н. Френкель Расчети по химии и технологи стекла., справочное пособие - М.: Стройиздат, 1971 г. 405с.
5. Зубанов В.А., Чугунов Е.А., Юдин Н.А., Механическое оборудованиестекольных и ситалловых заводов. М.: Машиностроение, 1984.- 367с
6. Регламенттехнологического процеса производства листового стекла способом термического формованная на расплаве метала. ТР00293137 – 10 – 2000г. Лисичанск «ЗАО»Лисичанский стеклозавод «Пролетарий»
7. Будов В. М., Саркисов П. Д., Производство строительного стекла и стеклоизделий: Учебник для средних проф.-техн. училищ - 2-е изд., перераб. И доп. – М.: Высшпя школа, 1978 – 224 с., ил.
8. http://www.gomelglass.com
9. http://www.art-st.ru