1. Расчет состава сырьевой шихты для производства минеральной ваты.

Полистиролбетон – новый строительный материал, характеризующийся отличными прочностными и теплоизоляционными свойствами. Такие качества позволяют использовать полистиролбетонные блоки для утепления стен и полов, возведения различных конструкций. Технология изготовления стройматериала довольно проста и легко осуществима в домашних условиях.

Сырьевые материалы для приготовления минеральной ваты.

Минеральная вата представляет собой теплоизоляционный материал, состоящий из стекловидных волокон, полученных путем переработки расплава из горных пород, металлургических шлаков и их смесей. Она применяется для изготовления теплоизоляционных, звукоизоляционных, звукопоглощающих изделий, а также в качестве теплоизоляционного материала для изоляции поверхностей с температурой разогрева до 700o C.

Доменные шлаки в виде щебня являются одним из основных видов сырья для получения силикатного расплава в вагранках. Готовят щебень из отвальных шлаков, не подвергающихся силикатному распаду. По стандарту плотность щебня не должна быть ниже 1000 кг/м3. Прочность при сдавливании в цилиндре кусков размеров 20 … 60 мм должна быть не менее 1,5 Мпа, а содержание серы не должно превышать 1,8%. По гранулометрическому составу выделяют два сорта щебня: первый с размерами кусков 40…100 мм (оптимальный размер) и второй 20…40 мм. В зависимости от количества содержащихся в шлаке оксидов SiO2, Al2O3, CaO, MgO, их разделяют на кислые, когда модуль кислотности МК = (SiO2 + Al2O3), (CaO + MgO) > 1, основные (МК < 1) и нейтральные (МК = 1). Кроме них, но в меньшем объёме, применяют ваграночные и мартеновские шлаки. Химический состав шлаков, необходимый при расчёте состава шихты для производства минеральной ваты, приведен в таблице 1 приложения. Из доменных шлаков в чистом виде получается волокно, неустойчивое к воздействие воды и влаги. Поверхностная гидратация волокон, вызванная высоким содержанием CaO, является главной причиной уменьшения механической прочности и слёживания ваты.

Увеличение водостойкости минеральной ваты достигается путём регулирования её химического состава подкисляющими добавками, например, некоторыми горными породами, содержащими повышенное количество кислых оксидов SiO2 и Al2O3. В качестве таких добавок используют породы габбро-базальтовой группы и подобные им по химическому составу метаморфические породы (таблица 2 приложения). Лучшими подкислителями для доменных шлаков являются базальты, амфиболиты, диабазы, имеющие температуру плавления 1200…1250o C. Применяют также более тугоплавкое сырьё: гранит, перлит, песчаник и некоторые отходы промышленности строительной индустрии (бой силикатного или глиняного кирпича).

Качество силикатных волокон для теплоизоляционных изделий, полученных на основе природного сырья, в большинстве случаев выше, чем волокон из доменных шлаков. Такие волокна характеризуются меньшим диаметром, большей длиной и эластичностью, а также обладают более высокой гидролитической стойкостью (водостойкостью). Поэтому горные породы габбро-базальтовой группы можно использовать не только как подкисляющую добавку к доменным шлакам, но и как главный компонент шихты. При плавлении вагранках, с применением подогретого дутья высокой интенсивности, получают минеральную вату из диабазов или базальтов с добавкой известняка или доломита. Химический состав некоторых видов известняков и доломитов приведён в таблице 3 приложения. В ряде случаев природное сырье является более тугоплавким, чем шлаки. Поэтому для увеличения производительности вагранок используют щебень горных пород размером 20…40 мм с целью более быстрого его прогрева, плавления и гомогенизации расплава.

Природные сырьевые материалы можно применять как для получения расплава в вагранках, так и в ванных печах. Для плавления в вагранках более пригодными являются изверженные горные породы, обладающие высокой прочностью, постоянством химического состава и почти полным отсутствием потерь при прокаливании. Осадочные породы, имеющие большие потери при прокаливании, а также мергели, отличающиеся низкой механической прочностью, часто оказываются непригодными для получения расплава в вагранках.

Напротив, для получения расплава в ванных печах, мергели являются наиболее подходящим сырьём, так как имеют низкую прочность и легко измельчаются. Эффективны также изверженные и метаморфические горны породы, однако их применение ограничивается ввиду высокой прочности, затрудняющей измельчение. Кроме того, в этих породах встречается металлическое железо, которое оседает на дне печи и может явиться причиной ее преждевременного выхода из строя. При получении расплава из горных пород в ванных печах в любом случае необходимы добавки, создающие в шихте при плавлении окислительную среду, предотвращающую восстановление оксидов железа до металла. Наиболее часто для этой цели применяют сульфат натрия в количестве 5 % от массы шихты.

Читайте также:  Как можно измерить влажность профилированного бруса?

Виды минеральной ваты

Основной документ, описывающий свойства и применение минеральной ваты (это ГОСТ 31913-2011) дает следующее определение: минеральной ватой называют волокнистый материал, который получают из расплавленных металлургических шлаков или горных пород.

Выбор исходного материала оказывает достаточно существенное влияние на свойства утеплителя, поскольку от него зависит, насколько тонкие и длинные волокна удастся получить из расплава. А это, в свою очередь, определит степень наполненности плиты утеплителя воздухом, а значит, повлияет на ее теплоизоляционные свойства.

Под определение, данное в ГОСТе, подойдут три материала:

  • Шлаковата
  • Каменная вата
  • Базальтовая вата.

Также разновидностью минеральной ваты можно считать стекловату. Главное отличие в том, что этот материал получают из расплавленного стекла, а не металлургического шлака. Однако по структуре и свойствам он достаточно близок к трем категориям материалов, описанных в ГОСТе.

Разберем характеристики отдельных разновидностей более подробно.

Шлаковая вата

Для изготовления этого материала берутся доменные шлаки – отходы, остающиеся после получения чугуна. Применение в качестве сырья отходов другого производства (которые, вдобавок, образуются в больших количествах), позволило существенно снизить стоимость готового утеплителя. Однако минеральный утеплитель, полученный из шлаков, имеет ряд существенных недостатков:

  • Доменный шлак содержит остаточную кислотность. Поэтому шлаковата провоцирует коррозионные процессы в материалах, с которыми соприкасается.
  • Высокая гигроскопичность. Если не позаботиться о качественной гидроизоляции, материал начнет тянуть воду, что существенно снизит его способность сохранять тепло.

Волокна шлаковаты легко ломаются, образуя мелкие острые частицы. Если эта пыль попадет на кожу и в глаза, гарантировано множество микротравм, которые проявят себя зудом и раздражением. Не забудьте о защитной одежде, перчатках, очках и головном уборе!

Стекловата

Также относится к категории дешевых уплотнителей, поскольку для производства применяются распространенные материалы (кварцевый песок, известь, присадки), а плавка производится непрерывным способом в мощных печах. Расплав выдувается под давлением через специальную решетку, что обеспечивает приемлемые характеристики получаемого волокна.

Претензии к материалу практически те же, что и к предыдущей разновидности: высокая хрупкость, сложности при монтаже из-за необходимости работать в спецодежде, высокая гигроскопичность.

Стекловата содержит небольшие количества формальдегида – ядовитого вещества, которое может образовывать летучие пары. Поэтому ее запрещено применять для утепления жилых помещений.

Каменная вата

Для производства этой разновидности применены волокна диабаза и габбро, с добавлением связующих добавок. Готовый материал практически лишен недостатков двух первых разновидностей: он не боится сырости (практически не смачивается водой), не крошится, не образует острых микрочастиц, прочен на разрыв и сжатие. При этом пласты легко гнутся, что облегчает их укладку. Единственный недостаток в сравнении с предыдущими вариантами – высокая цена.

Базальтовая вата

Для изготовления базальтовой ваты применяются габбро-базальтовые волокна. В отличие от каменной ваты, в состав не вводится комплекс связующих компонентов. Такой состав обеспечивает отличные эксплуатационные свойства: материал поглощает шумы, не боится пламени, стоек к высоким температурам, не смачивается водой. Утеплитель способен прослужить более 80 лет.

Свойства купершлака

Своими высокими показателями качества купершлак обязан технологии производства. В результате дробления, посева, промыва и сушки на выходе получаются гранулы высокой динамической прочности. Следует отметить, что в абразивном порошке соджержание пыли незначительно, так же практически полностью отсутствуют водорастворимые соли и иные примеси.

Удельная плотность частиц купершлака 3,3 — 3,9 кг/дм³ , что позволяет абразивным частицам становиться более тяжелыми, за счет чего они с большей эффективностью очищают поверхность от загрязнений.

Следует отметить, что угловатая форма частиц купершлака, а также твердость и устойчивость к механическим воздействиям позволяют использовать абразив до 4-5 раз, однако при каждом последующем использовании частицы уменьшаются, а в составе абразивного порошка появляется все больше чужеродных примесей. Это приводит к повышению уровня пыли при проведении обработки , а также отрицательно влияет на качество и эффективность очистки.

Преимущества и недостатки материала

К основным достоинствам изделия можно отнести:

  • шлаковата позволяет выполнять работы на ровной и округлой поверхности;
  • хорошая теплоизоляция, при правильной укладке плит ваты конструкция будет надежно защищена от сильных порывов ветра и промерзания;
  • идеально выполняет функцию звукопоглощения, шлаковату можно применять как для наружных, так и внутренних работ, ее плотность позволяет надежно защитить от проникновения шума;
  • не высокая цена, шлаковата считается бюджетным изделием, за счет использования в производстве отходов металлургической отрасли, средняя стоимость изделия варьируется от 6-7 долларов за упаковку;
  • легкий монтаж плит позволяет выполнить работы даже одному человеку;
  • длительный эксплуатационный срок, при правильной установке плит, изделие способно прослужить 50 лет.
Читайте также:  Технология отделки стен декоративной штукатуркой своими руками

Стоит отметить, шлаковата является специфическим материалом, и существует риск наличия повышенного процента остаточной кислотности доменного шлака, а это снижает практичность изделия.

  • при резких перепадах температуры изделие теряет свои теплоизоляционные свойства;
  • за счет хорошего впитывания воды, изделие теряет свои функции теплоизолятора, вода, попавшая на волокна образовывает кислоту, которая способствует окислению и разъеданию металлических деталей;
  • определенная зона использования, специалисты не рекомендуют укладывать вату в качестве утеплителя в места с высокой степенью влаги;
  • ломкость и колкость волокон, работая с изделием следует аккуратно и в защитной маске, мелкие частицы волокон могут попасть на слизистую и на участки кожи;
  • не устойчива к вибрации, при сильной тряске вата оседает и увеличивается ее теплопроводность;

Типы минеральной ваты

1. Пространственная.

2. Гофрированная.

3. Вертикально слоистая.

4. Горизонтально слоистая.

К основному компоненту в составе материала относится базальт. Он выступает в качестве связующего вещества, в роли которого могут быть карбамидные смолы, битум, фенолоспирты, глина и крахмал.

В процессе изготовления минваты на основе пород расплавленных минеральных материалов получаются тонкие волокна в 1–3 микрона с толщиной в 50 мм. Для улучшения прочности, в расплавленные базальтовые волокна может добавляться расплав шихты или известняка. Вещества минваты отталкивают влагу, защищая тем самым теплоизоляционные качества.

Формы выпуска

Плиты огнеупорной минеральной ваты бывают мягкими, полужесткими и жесткими. Плотность первого материала составляет 60 кг/кв. м. Его применяют в местах, которые не испытывают нагрузки со стороны остальных элементов конструкции.

Плотность полужестких огнеупорных плит составляет 120 кг/кв. м. Их устанавливают вдоль вертикальных поверхностей. Последний тип плит с плотностью 180 кг/кв. м. применяется в любых условиях, подходящих для эксплуатации минеральной ваты.

В зависимости от формы выпуска теплопроводность огнеупорного материала варьируется в пределах 0,032-0,042 Вт/(м °C).

Наибольшей популярностью пользуются негорючие плиты. Они маркируются производителем как НГ. Этот огнеупорный материал выпускается в форме матов, внутренние компоненты которых прошиты специальной нитью.

Такая особенность обеспечивает минеральной вате повышенную гибкость. Толщина утеплителя достигает 50 мм. Его длина варьируется в пределах 2,5-10 м.

Для бани и иных помещений с повышенной влажностью применяются огнеупорные маты, одна поверхность которых дополнительно покрыта слоем из алюминиевой фольги.

Последняя препятствует образованию конденсата, тем самым сохраняя внутренние волокна минваты от контакта с водой. Также благодаря наличию слоя из алюминиевой фольги повышаются звукоизоляционные свойства утеплителя.

Разновидности

Большинство предприятий могут производить разные виды:

  • • жидкий – продается в емкостях для напыления;
  • • жесткий – листы, скорлупы и панели;
  • • поролон – маты и рулоны готовой продукции.

Толщина и защитные свойства способны меняться в зависимости от целей. Характеристики позволяют готовить его прямо на строительной площадке. При изменении пропорций компонентов меняются особенности.

Поролон

Отличается низкой плотностью от 5 до 35 кг/м3. Сфера применения очень широка – от наполнителя мебели до подкладок в обувь и одежду, из них делают мочалки и прокладки на двери и окна.

ППУ жесткий

Основное место использование – строительство. Чаще его производят прямо на площадке – так экономятся ресурсы. С помощью специального оборудования рабочие смешивают компоненты в нужных пропорциях.

Разновидности

Так получается готовый пенопролиуретан, который не боится нефтепродуктов и воды, но опасается органических растворителей и других минеральных кислот. Существует более 30 марок разного назначения и плотности. ППУ могут применяться в одном виде для утепления, или в комплексе с аналогами другой частоты.

Читайте также:  Зеркальная плитка в интерьере: стирая границы

Сфера применения широка – от шумо- и теплоизоляции зданий до изоляционного слоя в холодильном оборудовании. Исключительно положительные отзывы.

Жидкий

Применяется для напыления на стенки и перекрытия. Благодаря более разжиженной консистенции стало возможным напылять его на стены под давлением для обеспечения изоляции. Незаменим, если нужно работать без утяжеления конструкции.

Таблица толщины

Название Толщина, см
2,0 3,0 4,0 5,0 5,0 8,0 10,0
Без покрытия/бумага 37,8 42,6 52,2 61,2 71,2 92,3 119,8
Фольга 42,7 47,5 57,1 66,1 76,1 97,2 124,7
Армофол 37,5 41,2 49,3 56,8 65,0 82,6 105,5
С одной стороны — стеклопластик 51,6 56,4 66,0 59,8 68,0 85,6 108,5

Насколько рентабелен планируемый бизнес?

Предстоят внушительные растраты, а потому, лучше еще на начальном этапе запуска бизнеса обезопасить себя – проанализировать рынок, установив уровень конкуренции и потребности покупателей.

Плиты из минеральной ваты активно покупают как частные строители, так и крупные компании. Большую долю прибыли приносят именно оптовики, поэтому подготовьте выгодные коммерческие предложения крупным подрядчикам в регионе. Также теплоизолятор можно реализовать:

Насколько рентабелен планируемый бизнес?
  • магазинам и складам стройматериалов,
  • в собственном магазине,
  • на территории завода частным лицам.

онкретную прибыль обозначить сложно – все зависит от объема продаж. Среднеоптовая стоимость минеральной ваты – от 2500 руб/м3. При этом средств на выпуск того же объема материала потребуется значительно меньше – 500-1000 руб/м3.

Область применения минеральной ваты

Минеральные маты и плиты используются для обеспечения теплоизоляции как на промышленных объектах, так и в строительстве частных построек. Минеральная вата применяется при:

  • обеспечении теплоизоляции в многослойных системах (слоистая кладка, сэндвич-панели);
  • обеспечении теплоизоляции в навесных вентилируемых фасадах;
  • теплоизоляции цокольных этажей и половых перекрытий;
  • защите трубопроводов дорожных коммуникаций;
  • теплоизоляции ограждающих конструкций не нагруженного типа на строительных объектах;
  • теплоизоляции потолков, полов и стен в частных домовладениях.

Минеральная вата благодаря своей экологичности, стойкости к горению и высоким изолирующим свойствам находит широкое применение. С осторожностью надо использовать шлаковую вату в помещениях повышенной влажности из-за ее высоких гигроскопических свойств.

Марки с различной плотностью

В таком материале волокна сформированы одинаково по плотности, несмотря на свою хаотичность.

Для того, чтобы нити не собирались в узлы, их нужно закрепить, с этой целью применяется порошок или полиэфирная смола.

Плотность на поверхности изделия составляет 300, 450, 600 г/м2, то есть каждый из этих цифровых показателей и является плотностью материала в граммах на 1 м2.

Данные по прочности стекломатов различных марок приведены в таблице:

Поверхностная плотность г/ м² Разрывная нагрузка Н/150мм Содержание эмульсии %
300 43 2-6
450 60 2-6
600 80 2-6

Оштукатуривание полистиролбетонных блоков

Нанесение штукатурки не вызывает проблем, поскольку выполняется стандартным образом. Тем не менее, нужно учесть, что полистиролбетон почти не впитывает воду из штукатурной смеси, и скорость сушки последней будет высокой.

Совет! Для получения отличного результата лучше покупать эластичные штукатурки, способные подстраиваться под колебания температур.

Оштукатуривание полистиролбетонных блоков

Оштукатуривание стен из полистиролбетона

Перед нанесением массы основание смачивают водой – так она не будет сползать со стен. Для армирования штукатурного слоя используют капроновые и металлические сетки.

Какие существуют рекомендации по установке минеральных плит?

При установке минваты воспользуйтесь следующими советами опытных строителей:

  1. Для изоляции простой плоской крыши ложите минеральные плиты в два слоя. Дело в том, что в зимний период крыша замерзает сильнее всего, ей потребуется дополнительная защита.
  2. Для звукоизолирующего покрытия деревянных конструкций используйте вату с гранулами.
  3. Для создания теплоизолирующих утеплений «мокрого» типа используйте ламельную минвату.
  4. Если вы делаете кровлю со водяным стоком, купите плиту с переменным сечением.
  5. При разметке плит используйте карандаш. Это значительно упростит резку и отмеривание.