Теплоизоляционные материалы на основе торфа

Необходимость внедрения энергосберегающих технологий в жилищном строительстве все более настойчиво заставляет использовать теплоизоляционные материалы как при строительстве жилья, так и при ремонте жилищно-коммунальных объектов.

Их применение позволяет резко сократить затраты на строительство, существенно снизить непроизводственные расходы тепла, массу зданий, обеспечить экологическую безопасность, создать необходимый комфорт.

Одним из основных массовых теплоизоляционных материалов в настоящее время остаются минераловатные изделия. Производство изделий из пластических масс сдерживается по целому ряду соображений, среди которых следует выделить дефицитность и высокую стоимость исходных сырьевых компонентов, а также ущерб, наносимый окружающей среде и человеку при их производстве. Существующие технологии производства неорганических и синтетических теплоизоляций, как правило, связаны со значительными затратами энергии, использованием металлоемкого оборудования, различных компонентов, привозного сырья.

Однако выпускаемые отечественные утеплители не в полной мере соответствуют нуждам строительного комплекса по качеству, экологичности, долговечности и количеству. Так, например, в 2002 г. при производстве основных утеплителей в 8,6 млн м3 в Россию было завезено по импорту более 2,2 млн м3. В результате зарубежные производители не только увеличивают свои поставки, но и строят в России собственные заводы.

Прогнозируемая потребность строительного комплекса только в минераловатных утеплителях составляет 16-18 млн м3, а на 2010 г. - более млн м3 (прогнозы Госстроя, АО «Теплопроект», ИТКОР, Эксперта PA).

Однако эта потребность, по заключению большинства экспертов, будет удовлетворена не более чем на половину в связи с реальными возможностями отечественных производителей. Следовательно, развитие строительного комплекса будет сдерживаться дефицитом теплоизоляционных материалов.

Переход к рыночным отношениям, резкий рост цен на сырье, энергию и услуги привел к формированию устойчивого дефицита на экологически безопасные, эффективные и сравнительно дешевые и доступные теплоизоляционные материалы. В определенной степени это вызвало повышенный интерес к нетрадиционным материалам и сырью, некоторым отходам бытового и промышленного происхождения в качестве источников для производства теплоизоляционных материалов.

Отметим, что органические отходы сельскохозяйственного производства и деревопереработки используются преимущественно в качестве местных теплоизоляционных засыпных материалов (табл. 6).

Таблица 6

Свойства местных органических теплоизоляционных материалов

Особенность использования подобных материалов заключается в том, что они требуют дополнительной антисептической обработки и хорошей гидроизоляции заполняемого объема, так как при намокании таких засыпок возможно их загнивание и резкое повышение теплопроводности.

В значительной мере этих недостатков лишены плитные теплоизоляции на основе таких отходов. Наибольшее распространение получили древесноволокнистые плиты (ДВП, оргалит), которые получают из технологической щепы путем ее измельчения в волокнистую массу, формования и тепловой обработки. Плиты имеют толщину от 3 до 25 мм и размеры 3000 х 1600 мм и подразделяются на мягкие - изоляционные,

I

полумягкие - изоляционные отделочные, полутвердые и твердые - отделочные.

Древесностружечные (ДСП) и костроплиты (КП) изготавливают путем смешения древесных стружек (костры) со связующим материалом и последующего прессования. В качестве теплоизоляционных используют плиты плотностью до 500 кг/м3.

К существенному недостатку таких плит следует отнести прежде всего использование синтетических смол (фенолформальдегидных) в качестве связующего материала, которые резко ограничивают область их применения и требуют специальных мер защиты от выделения канцерогенных соединений. Такая проблема зачастую решается путем использования минерального вяжущего (магнезит, цемент, гипс, известь, бишофит и др.) при производстве арболита, фибролита, известкового фибролита, фи- брогипсолита. Однако плотность таких изделий достигает 750 кг/м3, что накладывает ограничения на области их применения. Известны технологии производства теплоизоляций из смеси органических наполнителей и пластмасс. Основные свойства плит приведены в табл. 7.

Таблица 7

Свойства теплоизоляционных плит

В историческом аспекте при производстве теплоизоляционных плит из торфа использовали две основные технологии: «сухую» и «мокрую». В технологической схеме по первому варианту торф предварительно подсушивали до со ~ 20...30%, затем прессовали (при необходимости плиты склеивали в блоки). При «мокром» способе сырье измельчали, подвергали массу варке (to = 94...96%) в горячей воде (t- 50.. .60 °С), обработке острым паром, отжимали воду до со = 86...89% (при P = 0,11...0,19 МПа), последующей укладке плит на этажерки и сушке до со « 6% (при 343...433 К). При необходимости в варочный чан вводили антисептики, парафинобитумную эмульсию, антипирены. При толщине плиты 28...47 мм время сушки составляло 28...30 ч. В качестве сырья для получения плит использовали верховые виды торфа моховой группы (фускум, магелланикум) с R до 10%. Согласно ГОСТ 4861-74, торфяные плиты в зависимости от назначения подразделяются на:

а)              водостойкие - содержащие гидрофобизаторы и обладающие повышенной сопротивляемостью водопоглощению;

б)              трудносгораемые - содержащие антипирены;

в)              биостойкие - содержащие антисептики;

г)              комплексные - совмещающие в себе два или три из указанных выше свойств;

д)              обыкновенные - изготовленные без добавления каких-либо веществ.

Основные свойства таких плит должны соответствовать нормам (табл. 8).

Таблица 8

Нормируемые показатели теплоизоляционных плит

Следует отметить, что сырьевые запасы верхового торфа малой степени разложения имеют достаточно широкие области применения (подстилочный и кипованный торф, плиты сухого прессования для закрытых грунтов, торфяные полые горшочки, торфяные удобрения, сорбенты, фильтры и т. д.). Это обстоятельство следует рассматривать как сдерживающий фактор применения такого торфа для массового масштабного производства теплоизоляционных плит. Кроме того, невысокая механическая прочность, крошимость и гигростойкость в сочетании с высокой водопоглотительной способностью также отрицательно сказываются на развитии производства и ограничивают конкурентоспособность продукции.

Поэтому расширение спектра торфяного сырья для получения новых теплоизоляционных плит и повышение их физико-механических свойств являются ключевыми задачами развития таких производств.