Пена

ПЛАВАЮЩИЕ КАМНИ

В Большой советской энциклопедии можно найти т определение: «Камень (в технике)-каменные матери используемые для технических целей». Есть в БСЭ такж термин «камни бетонные-общее название большої группы искусственных каменных материалов...» Есть «ка

Ч1синые бабы» и «птицы-каменщики», «каменные голу­би», «каменные воробьи», «каменные петушки», «ка­зенный дуб», «каменные рыбы». Наконец, просто «ка­менный век». Но нет слов «плавающие камни». Такое словосочетание звучит как-то непривычно, вроде «сухая вода», «жаркий холод» или «горячее мороженое». Если уж камень, то он должен тонуть как «камень в воде», а не плавать.

Но вопреки всему сказанному, современная промыш­ленность ежегодно изготавливает миллионы тонн именно плавающих камней. Из цемента и глины, из гипса и золы, из стекла и природных камней.

Известны природные пористые материалы-твердые минеральные пены, их издавна применяют в строитель­стве. Это продукты деятельности вулканов - излившиеся породы типа пемзы и туфов. Один кубометр таких пород в 3-5 раз легче плотных природных материалов-базаль­тов, гранитов. Однако пемзы и туфы по свойствам неоднородны.

В современном строительстве все шире производят и применяют искусственные пористые материалы. Их из­готавливают на основе природного сырья и искус­ственных композиций.

Армения, Украина, Забайкалье, Сахалин, Камчатка и другие районы Советского Союза богаты залежами стеклообразной вулканической породы, называемой пер­литом. Перлиты встречаются в Греции, Северной Афри­ке, США и в других странах, они служат сырьем для про­изводства очень легкого заполнителя для бетонов и теплоизоляционных материалов-вспученного перлита.

В СССР и США имеются залежи слюдообразного ма­териала-вермикулита. Из него получают вспученный вермикулит-легкие золотистые зерна.

В Карелии возле села Шунга открыты мощные место­рождения весьма редкого минерала-шунгита. На 70% он состоит из углеподобного вещества, остальное-диоксид кремния, оксид алюминия и небольшие количества соеди-

135

Нений более редких элементов (молибдена, ванадия, ти' на). Черные или графитно-серые пласты выходят пр: на поверхность. Если этот минерал подвергнуть обжип получается легкий и прочный материал шунгизит, обьеі которого в 4-5 раз больше исходного.

Легкие пористые заполнители для строительства изп тавливают также из специальных, так называемых вещ чивающихся глин. Эти глины отличаются повышенны содержанием железистых и органических примеш К ним добавляют органические вещества (мазут, сол: вое масло, уголь), что усиливает вспучивание глины обжиге. Так на заводах производят керамзит.

Особо легкие неорганические строительные ма' риалы создают вспучиванием искусственных композ: на основе жидкого стекла-прозрачной вязкой жидко - Последнее представляет собой щелочные силикаты; изготавливают сплавлением соды и песка в печах при вЦ соких температурах, сплав затем растворяют паром ДоД Давлением. От обычного оконного и тарного стекла оіЯ отличается большим содержанием щелочи. При нагревЯ нии жидкое стекло сильно вспучивается, давая бел^Я твердую пену, содержащую 97-99% воздуха. Получаемьд материал-стеклопор или силипор-в 30-50 раз леїщ воды.

Все перечисленные природные и искусственные мате5 риалы содержат равномерно распределенную по обьегД химически связанную воду. Эта вода интенсивно превпя щается в пар не при 100°С, а при более высоких темперИ турах-от 400 до 900°С. При этом она увеличивается в объеме до 4000 раз. Твердые зерна перлита, шунгитя глины при такой температуре становятся пластичным® и вспучиваются.

Вермикулит при обжиге увеличивается в обьеі в 10-15 раз, а жидкое стекло в 20-40 раз. Таким образа из 1м3 исходного сырья на заводах получают 10-15 легкого строительного материала.

Технология этих материалов проста: перлит, глину, вермикулит добывают в открытых карьерах, дробят до зерен заданного размера и обжигают в печах до полного вспучивания. Процесс вспучивания, как правило, длится несколько секунд, поэтому одна печь выдает в год не­сколько десятков тысяч кубических метров заполнителей.

Вспученный перлит, вермикулит, керамзит широко ис­пользуют как заполнитель для изготовления легких сте­новых панелей жилых зданий и предприятий; стена из такого бетона в 2-2,5 раза легче кирпичной и железобе­тонной и в 2,5 раза тоньше; если сравнивать с тради­ционной кирпичной кладкой, то окажется, что из добычи и технологической переработки, доставки на стройку и монтажа исключается более 4 тонн материалов на каждый кубический метр стены. Легкие заполнители при­меняют при изготовлении декоративных, акустических и огнезащитных штукатурок для общественных зданий, при сооружении железобетонных судов, долговечных ав­тострад, для теплоизоляции овощехранилищ, холодил ников, энергетического оборудования и трубопровод» для выращивания овощей без грунта и во многих дру отраслях народного хозяйства.

Вспученное жидкое стекло-стеклопор и сил и пор имеет себе равных как теплоизолятор. Это прекрасні материал для теплозащиты сжиженных газов при их хр; нении и транспортировке по трубам, для теплоизоляї бытовой ХОЛОДИЛЬНОЙ техники, вагонов и судов, ЗД! различного назначения. Один кубический метр этих мат^ риалов весит всего 12-20 кг, они не горят, вьідерживаюі высокие температуры. Их производство не требует ело* ного оборудования и очень компактно. Лицензии на тез нологию производства, разработанную в СССР, заг плены рядом зарубежных стран-Италией, Финляндиеі Югославией. В разработке этой технологии принимав участие один их авторов этой книги.

«Плавающие камни» в виде плит и панелей произво дят на заводах. Строители получают твердые пены, вве! дя в искусственные композиции на основе цемента глины, стекла специальные газообразователи, способны* при взаимодействии со средой или при нагревании выде! лять газ. Так получают газобетоны и пенобетоны, пено-) керамику, пеностекло.

Начало этому способу производства поризован строительных материалов положил ячеистый бетон. По1 ти сто лет назад был опробован такой вариант: цемен.,, песок и воду смешали с шариками нафталина. Цемент! твердел, а нафталин постепенно возгонялся. После того]! как нафталин улетучивался полностью, в затвердевшем] бетоне оставались сферические пустоты. В доме, поЗ строенном из таких бетонных блоков, одинаково плоха жилось и моли, и человеку-все пахло нафталином. К тої му же бетон получался дорогим. Но этот экзотический способ дал начало новому направлению в производства бетона.

В настоящее время объем производства ячеистых бе­тонов (газобетона и пенобетона) огромен, а в таких се­верных странах, как Швеция, из них сооружают стены почти всех индивидуальных и высотных жилых домов. Для изготовления газобетона используют в качестве по- рообразователя тонкоизмельченный алюминий - алюми­ниевую пудру. При взаимодействии 1 кг пудры со ще­лочью выделяется 1300-1400 л водорода, поэтому на 1 м2 стены нужно всего 100-120 г алюминия. Смесь цемента, песка, воды и пудры заливается в формы на одну треть высоты, и выделяющийся газ вспучивает массу, которая, подобно хлебному тесту, заполняет всю форму. Над фор­мой образуется горбушка, которую срезают раньше, чем цемент затвердеет, и повторно перерабатывают. Так по­лучают легкие и прочные панели размером на одну-две комнаты. Дом из таких панелей монтируется очень быстро.

Пенобетон делают из цемента, песка, воды и пено образователей. Вначале приготавливают «чистую» пену затем ее смешивают с цементно-песчаным раствором Пеномасса затвердевает за 12-15 часов; панели окончатель но отделывают на заводе и готовыми доставляют на Стройки. Если кирпичная стена имеет толщину 66 см и весит 1200 кг, то стена из ячеистого бетона соответствен­но всего 25 см и 150 кг.

Все больше привлекает строителей твердая пена из Стекла-пеностекло. Этот материал состоит на 90% из воздуха, несущий остов материала выполняется из стекла"! для этого годятся битые бутылки и оконное стекло. Это очень выгодный способ утилизации стеклянного боя, объемы которого во всем мире возрастают. Стеклобої измельчают в мельницах и смешивают с газообразова телем (почти всегда-это измельченный уголь). Затек смесью заполняют металлические формы и обжигают Получают блоки и плиты-прекрасный теплоизоляцион ный и звукопоглощающий материал. Пеностекло в 5-8 ра: легче воды, в 20-22 раза легче стекла, не увлажняете и устойчиво во времени.

Строительство любого современного жилого дома,' любого промышленного здания не обходится без приме-] нения твердых пен. Топливные ресурсы не безграничны^ поэтому во всем мире изыскиваются пути экономии топлива-угля, нефти, газа. Большинству читателей из­вестно, что ограничение скорости движения автомобиль ного транспорта, принятое в развитых странах, снижае расход бензина на 10-16%, но далеко не все из наши читателей знают, что на обогрев жилых и производст­венных помещений и подогрев воды для бытовых целеі расходуется в странах Центральной Европы около поло вины всех топливных ресурсов, а в Канаде и Сканди навских странах эта цифра достигает 60-70%. 'Поэтому снижение потерь тепла через стены и окна зданий-одш из самых реальных, перспективных и наиболее ощутимы^ іiv! сн жономии топлива. Достигается это использованием пепоматериалов в качестве теплоизоляции стен, кровель, полов первых этажей зданий, дверей и даже оконных рам (их начали изготавливать из прочного пенополиуретана со стальной арматурой). Такое комплексное использование пепоматериалов позволяет снизить расход топлива на 30-45",,.

В ФРГ построен экспериментальный дом, в котором «живут» не люди, а ЭВМ. По специальным программам они включают и выключают все бытовые приборы, ими­тируя приготовление пищи, стирку, уборку и т. д. ЭВМ точно учитывает расход топлива и энергии. Установлено, что описанная выше теплоизоляция, а также утилизация тепла отходящей сточной воды, покрытие стекол окон тонким слоем оксида олова (для уменьшения инфра­красного излучения наружу) снижает расход энергии на 60-65%, что позволит экономить только в ФРГ около 100 миллионов тонн жидкого и твердого топлива.