Применение вермикулита в строительстве


Трудно представить себе материал, с помощью которого можно было бы успешно и эффективно удовлетворять львиную долю хозяйственных, производственных и множество других нужд. Вместе с тем, на протяжении более 80 лет едва ли не во всех отраслях промышленности находит применение вермикулит вспученный — минерал, свойства которого по отдельности, пусть даже весьма ценные, сложно назвать уникальными — уникально именно их сочетание в немФизико-имические вермикулита вспученного.

О физико-химических свойства вермикулита вспученного.

Вермикулит вспученный — сыпучий пористый материал в виде чешуйчатых частиц серебристого, золотистого или желтого цвета, получаемых ускоренным обжигом вермикулитового концентрата — гидрослюды, содержащей между элементарными слоями связанную воду. Вспучивание происходит в результате расщепления частиц вермикулита под действием энергично испаряющейся из них воды на весьма тонкие чешуйки, лишь в отдельных точках сохраняющие сцепление между собой.

Вермикулит вспученный имеет своеобразную пластинчатую пористость, что обусловливает объемный вес 100—300 кг/м3 и теплопроводность 0,065—0,09 ккал/м час град и вместе с тем упругость зерен, благодаря чему он не оседает в теплоизоляционных засыпных конструкциях.

Химический состав вермикулита отвечает приблизительной формуле (Mg+2, Fe+2, Fe+3)3 [(AlSi)4O10]·(OH)2·4H2O.


Химический состав вермикулита отвечает приблизительной формуле (Mg+2, Fe+2, Fe+3)3 [(AlSi)4O10]·(OH)2·4H2O
SiO2 38,0 – 49,0 % TiO2 1,5 %
MgO 20,0 – 23,5 % Cr2O3 0 — 0,5%
Al2O3 12,0 – 17,5 % MnO 0,1 – 0,3 %
Fe2O3 5,4 – 9,3 % Cl 0 – 0,5 %
 FeO 0 – 1,2 % CO2 0 – 0,6 %
 K2O 5,2 – 7,9 % S  0 – 0,2 %
Na2O 0 – 0,8 % H2O 5,2 – 11,5 %
CaO 0,7 – 1,5 %

Однако вермикулит редко отвечает общей формуле и обычно содержит примеси.

Физические свойства:
— твёрдость по минералогической шкале: 1—1,5;
— плотность: 2,4—2,7 г/см3 (вспученного – 0,065-0,130 г/см3);
— температура плавления: 1350 °C;
— температура применения: от −260 °C до +1200 °C;
— величина pH: около 7,0;
— теплопроводность: 0,05 Вт/м.К (зависит от удельного веса);
— не поддаётся истиранию и по смазочным свойствам подобен графиту.

Основным и наиболее ценным свойством вермикулита является способность его при прокаливании резко и необыкновенно сильно увеличивать свой объем в 10-20 раз. Это явление объясняется тем, что при прокаливании молекулярная вода в чешуйках и пачках вермикулита превращается в пар, под напором которого раздвигаются листочки слюды всегда в одном направлении, перпендикулярном спайности слюды. Вспученный таким образом вермикулит при охлаждении сохраняет приобретенный им объем с тончайшими прокладками воздуха взамен водяного пара между листочками слюды, что и придает минералу многие его ценные свойства.

Изделия из вспученного вермикулита и их применение.

Вермикулитовые изделия (плиты вермикулитовые, скорлупы и сегменты для изоляции теплопроводов) формуют из смеси вспученного вермикулита и хризотил-асбеста с добавками в качестве вяжущих битумо-бентонитовой или битумо-диатомитовой паст, синтетичетических смол, крахмала, жидкого стекла и др.

Обратите внимание!

Размеры изделий (мм):
— плиты — длина 1000±5, ширина 500±3, толщина 30, 40 и 50±2;
— скорлупы и сегменты —длина 500, толщина 40,50 и 60±2.

Особо эффективным противопожарным огнезащитным материалом являются конструкционно-отделочные изделия (плиты) на основе вермикулита и неорганического связующего.

Плита вермикулитовая неорганическая огнезащитная – это экологически чистый материал, который одновременно с высокой огнестойкостью сочетает в себе высокие показатели по звукопоглощению, теплоизоляции, а также обладает прекрасными декоративными свойствами с неограниченным сроком эксплуатации.

Вермикулитовые плиты используются для предохранения от огня железобетонных, стальных и деревянных конструкций, а также кабельных трасс. В качестве термозащиты они используются при постройке печей и каминов.

Вермикулитовые засыпки в стеновых конструкциях применяются в местах с жарким климатом как средство против перегревания помещений, а в северных районах — для сохранения тепла, для изоляции холодильных камер и сводов мартеновских печей, а также для звуковой изоляции камер испытания авиационных и автомобильных двигателей.

Наряду с вермикулитовыми засыпками, в строительстве эффективно применяются сухие строительные смеси и строительные растворы, наполнителем которых является вермикулит.


Вермикулитовые штукатурные растворы состоят из вермикулита вспученного и цемента или гипса.

По сравнению с обычными (песчаными) строительными растворами вермикулитовые растворы вследствие высокой пористости имеют в 2-4 раза меньший объемный вес и в 4-6 раз меньший коэффициент теплопроводности и относятся к группе легких (“теплых”) растворов.

Слой из “теплой” цементно-вермикулитовой штукатурки толщиной 2,5 см может заменить слой из цементно-песчаного раствора в 10-15см. При толщине цементно-вермикулитовой штукатурного слоя до 3см толщина кирпичной стены может быть уменьшена на 25%.

Нанесение цементно-вермикулитового раствора на кирпичные стены позволяет получить экономию кирпича в размере 0,25 куб.м на 1 куб.м кладки, при этом коэффициент звукопоглощения вермикулитовых штукатурок составляет 0,15-0,3, а обычной песчаной штукатурки он равен 0,015-0,02. Из этого следует, что применение “теплых” штукатурок для облицовки поверхностей стен может дать значительный экономический эффект за счет снижения толщины стены.

Кроме того, как показали испытания, образцы вермикулитового раствора с объемным весом от 500 до 800 кг/куб. м, нагретые до температуры 900-1000 °С и помещенные в воду, не растрескиваются и сохраняют достаточную прочность, в то время как образцы из ячеистых бетонов при таких же условиях полностью разрушаются.

Огнезащитная эффективность вермикулитовых растворов в 4 раза выше, чем песчаных. Предел огнестойкости покрытий и перекрытий, равный 1,5 ч, обеспечивается при толщине слоя вермикулитового раствора 8 мм.


Вермикулитовые штукатурные растворы применяются для внутренней и наружной отделки строительных конструкций и могут выполнять, помимо повышенных теплозащитных и звукопоглощающих функций — огнезащитные, декоративные и др. Наносятся они на конструкции обычным для штукатурных работ способами.

Теплоизоляционный жаростойкий вермикулитобетон изготавливается путем смешения сухой смеси с водопроводной водой, материал после затвердевания в течение трех суток приобретает огнезащитные, теплоизоляционные и жаростойкие свойства.

Вермикулитобетон обладает хорошими тиксотропными свойствами, может как заливаться в места сложной конфигурации, так и наноситься на вертикальные поверхности механизированным способом с помощью стандартных растворосмесителей.

Коэффициент теплопроводности вермикулитобетона в зависимости от объемного веса, расхода цемента и влажности бетона колеблется от 0,08 до 0,35 ккал/м-град-час. Вермикулитобетон на цементе применяют для теплоизоляции и звукоизоляции слоев в ограждающих конструкциях зданий (панели стен, перекрытий и покрытий).

Очень легкие теплоизоляционные изделия из вспученного вермикулита изготовляют с применением в качестве вяжущего материала синтетических смол, битумов, стекла жидкого и т. п.

Вермикулит вспученный применяется для теплоизоляции стен, крыш, полов, фундаментов, чердаков, перекрытий и подвалов сооружений, трубопроводов, для звуковой изоляции зданий гражданского и промышленного назначения, кинотеатров, специальных лабораторий, камер испытания авиационных и автомобильных двигателей. Вермикулит обеспечивает длительную (до 10 часов) огнезащиту металлических и деревянных конструкций (зданий, сооружений, дверей, сейфов). Он предотвращает развитие плесени и грибка от излишней сырости.


Также вермикулит используется при производстве резины, фильтров для теплоизоляции мартеновских печей, при формовке в порошковой металлургии, в сушильных установках, производстве огнеупорных изоляционных кирпичей, огнеупорных изоляционных картонов, в промышленных термосах.

Тонкоразмерный вермикулит добавляют в автомобильные смазки для охлаждения, повышения давления и экономии масла.

В металлургии вермикулит вспученный применяют для теплоизоляции прибыльной части слитков, при разливе жидкого металла, для футеровки печей и сталеразливочных ковшей, а так же как теплоизолятор любого энергетического оборудования.

В пищевой промышленности вспученный вермикулит применяется для изоляции холодильных камер от перегрева и фильтрация воды.

В химической промышленности вермикулит используется как адсорбент для улавливания дыма, ядовитых газов, очистки промышленных стоков, как среда для транспортировки активных жидкостей и кислот.

В качестве инер.


ния воды, очистки и осветления масел, для производства огнестойких золотых и серебряных красок, лаков, эмалей, в парфюмерной и фармацевтической промышленности.

В  животноводстве биовермикулит применяется как добавка к основному рациону животных,  способствующая обогащению корма макро и микроэлементами и снижению бродильных процессов в кормосмесях.

Около 28% вермикулита используется в сельском хозяйстве с целью улучшения свойств как легких (песчаных), так и тяжелых (глинистых) почв. Агровермикулит  в 2 – 3 раза увеличивает объём содержащегося в почве воздуха и влаги, препятствует развитию плесени, грибков и размножению вредителей. Благодаря пористости, а также наличию свободных и слабосвязанных радикалов, кальция, магния, калия, алюминия, железа, кремния агровермикулит является идеальной средой в гидропонике, широко используется в декоративном и лекарственном растениеводстве, выращивании посадочного материала, черенковании декоративных и лекарственных растений, аэрировании вязких и плотных грунтов, а так же как теплоизолятор корневой системы от вымерзания.


ВЕРМИКУЛИТ и ЕГО СВОЙСТВА.

Вермикулит — это минерал из группы гидрослюд, образующийся в земной коре, экологически чистый. Тот вермикулит, который используется в садоводстве, подвергается сначала температурной обработке при 800оС, после чего и превращается в сыпучий чешуйчатый материал.

Он является хорошим природным стимулятором роста, так как содержит окиси кальция, магния, калия, алюминия, железа и кремния, и много других микроэлементов. Как материал, вермикулит является высокопористым, и между его чешуйками всегда находится много воздуха. Такое его строение позволяет добиваться от субстрата хороших аэрационных показателей, при которых почва не слеживается, на поверхности не образуется корка, не остается лишняя влага в субстрате. На развитие корневой системы растений вермикулит вспененный влияет самым положительным образом.

Этот минерал широко применяется на всех этапах роста и развития растений:

Выращивание овощей. Внесение вспученного вермикулита вместе с картофелем при посадке ( 0,5 стакана -1 горсть вермикулита вспученного фракции 2-4 мм или фракции 1-2 мм) на лунку позволяет достичь оптимальной крупности клубней в засушливое время года.


При проращивании семян. На первоначальном этапе семена проращиваемой культуры смешать с влажным вермикулитом вспученным фракции 1 мм, расфасовав в полиэтиленовые пакеты, поместить в теплое место до их прорастания. Проращенные семена высеиваются в емкости с грунтосмесью, которая состоит из 1 объемной части вермикулита фракции 2 мм и 2-х частей грунта. Правильно приготовленная грунтосмесь поможет быстрее взойти рассаде, уберечь ее от корневой и стеблевой гнили (черная ножка). Перед посевом семян в открытый грунт в грядку по всей длине вносится вермикулит фракции 2 мм или 1 мм и вермикулит фракции 4 мм (50:50), из расчета 1 столовая ложка на 10см

При высаживании рассады в открытый грунт для лучшего укоренения в каждую лунку добавить 2-3 столовых ложки вермикулита вспученного фракции 1- 2 мм, лучше фракции 2– 4 мм. Такое внесение вермикулита поможет поддержать постоянную влажность возле корневой системы и облегчит уход за растениями.

При черенковании различных культур применяется субстрат из вермикулита вспученного фракции 1-2 мм и торфа в объемном соотношении 1:1. Реакция среды торфа слабокислая (pH-5,6), а у вермикулита нейтральная или слабощелочная (pH – 6,8-7), что в соответствии с результатами укоренения является благоприятным для черенков большинства культур. Корневая система черенка при таких условиях формируется более развитая.


Выращивание саженцев. Для лучшего укоренения саженцев плодовых, ягодных и декоративных культур рекомендуется применять вермикулит до 30% от объема лунки фракции 2-4 мм или фракций 2-4 и 4-8 мм в соотношении 1:1. Благодаря своему строению пористые гранулы вермикулита моментально вбирают влагу и удобрения, отдают их постепенно, создавая благоприятные условия для питания корневой системы.

Мульчирование почвы. Для мульчирования приствольных кругов плодовых деревьев используют вермикулит вспученный фракции 4-8 мм, 2-4 мм (1:1), при этом расход составляет 6-8 л на 1 кв.м.; под ягодные кусты — 3-5 л на 1 кв.м.; под цветочные кусты — 2-3л на 1 кв.м. Для мульчирования необходимо перекопать почву вокруг корневой системы дерева или куста, посыпать вермикулитом и заделать его в грунт.

Хранениею овощей и фруктов. Вермикулит вспученный мало гигроскопичен, при влажности 40-60% его влажность составляет 6-8%, при 100% — не более 10-11%. К тому же, он обладает высокой адсорбционной емкостью по отношению к различным продуктам газообмена плодов. Эти особенности позволяют использовать вермикулит вспученный для хранения овощей, фруктов и луковиц цветов. При этом уменьшается уровень отходов, возникающих в случае развития гнили, замедляются процессы роста в клубнях, сохраняются вкусовые качества и пищевая ценность овощей и фруктов. Пересыпая плоды при тарном и бестарном хранении можно сохранить урожай, обеспечив себя на длительное время вкусными, здоровыми и полезными продуктами. Овощи или фрукты закладываются в ящики послойно, перекладывая каждый ряд плодов слоем вспученного вермикулита, толщина которого, в зависимости от размера плодов колеблется от 2 до 5 см. На второй год использованный вермикулит можно применять после прожаривания или просто вносить его весной в грунт (без прожаривания).

Вермикулит, вспученный вермикулит, вермикулит в строительстве

В настоящее время, в строительстве, присутствует одна из актуальных проблем как для вновь создаваемых, так и для эксплуатируемых зданий и сооружений – это их утепление.

Применяя вспученный вермикулит, можно добиться решения этой проблемы со значительным экономическим эффектом.

Одновременно с уменьшением затрат на сохранение тепла в зданиях и сооружениях решаются такие проблемы, как их огнезащита, звукоотражение и звукопоглощение внутренних помещений, а также ряд других проблемных вопросов, которые возникают при благоустройстве.

Вспученный вермикулит является сыпучим, легким, высокопористым материалом, с характерной чешуйчатой структурой без запаха.

Вермикулит, вспученный вермикулит, вермикулит в строительствеВермикулит, вспученный вермикулит, вермикулит в строительствеВермикулит, вспученный вермикулит, вермикулит в строительстве

Материал обладает высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами, не токсичен, не подвержен гниению и препятствует распространению плесени. Уникальные его технические характеристики – это температуростойкость, огнестойкость, отражающая способность, химическая инертность.

Вермикулит является экологически чистым и биостойким продуктом. При повышенной температуре, возникающей при пожарах, не выделяет никаких газов, что является важным преимуществом по сравнению с другими известными материалами органического происхождения.

Как показывает мировая практика, вермикулит весьма успешно применяется в строительстве, в качестве несгораемого насыпного утеплителя. Обладая текучестью, он при засыпании заполняет пустоты неправильной формы. Слой вермикулитовой засыпки в 20см по теплозащите эквивалентен кирпичной стене толщиной 1,5м или бетонной стене толщиной 2м. Слой вермикулита на чердачных перекрытиях толщиной 5см снижает потери тепла на 75%, толщиной 7,5см – на 85% и толщиной 10см – на 92%.

Теплопроводность некоторых стройматериалов

Вспученный вермикулит 0,04 – 0,062 Вт/м.К
Базальтовый холст 0,04 — 0,062 Вт/м.К
Гравий керамзитовый 0,12 Вт/м.К
Асбестоцементная плита 0,13 Вт/м.К
Пенобетон 0,14 – 0,18 Вт/м.К
Кирпич пустотельный < 0,56 Вт/м.К
Кирпич полнотельный > 0,6 Вт/м.К
Кирпичная кладка 0,8 Вт/м.К
Бетон 1,45 Вт/м.К
Железобетон 1,6 Вт/м.К

Вермикулитовые засыпки в стеновых конструкциях применяются для защиты помещений от перегревания и охлаждения, для изоляции холодильных камер, сводов печей, для звуковой изоляции камер испытания авиационных и автомобильных двигателей, для звукопоглощения в кинозалах и киностудиях и т.п.

Наряду с вермикулитовыми засыпками, в строительстве эффективно применяются сухие строительные смеси и строительные растворы, наполнителем которых является вермикулит.

По сравнению с обычными (песчаными) строительными растворами вермикулитовые растворы вследствие высокой пористости имеют в 2-4 раза меньший объемный вес и в 4-6 раз меньший коэффициент теплопроводности и относятся к группе легких (“теплых”) растворов. Слой из “теплой” цементно-вермикулитовой штукатурки толщиной 2,5см может заменить слой из цементно-песчаного раствора в 10-15см. При толщине цементно-вермикулитовой штукатурного слоя до 3см толщина кирпичной стены может быть уменьшена на 25%. Нанесение цементно-вермикулитового раствора на кирпичные стены позволяет получить экономию кирпича в размере 0,25куб.м на 1 куб.м кладки, при этом коэффициент звукопоглощения вермикулитовых штукатурок составляет 0,15-0,3, а обычной песчаной штукатурки он равен 0,015-0,02.

Из этого следует, что применение “теплых” штукатурок для облицовки поверхностей стен может дать значительный экономический эффект за счет снижения толщины стены.

Вермикулитовые штукатурные растворы применяются для внутренней и наружной отделки строительных конструкций и могут выполнять, помимо повышенных теплозащитных и звукопоглощающих функций — огнезащитные, декоративные и др. Наносятся они на конструкции обычным для штукатурных работ способами.

Широко применяемые в строительстве тонкостенные конструкции из армоцемента, железобетона, металла (своды-оболочки, плиты, фермы и т.п.) в большинстве случаев обладают недостаточной огнестойкостью.

Попеременное нагревание и охлаждение таких конструкций водой в условиях пожара приводит к резкому падению их прочности, большим деформациям, вызывает обрушение.

Как показали испытания, образцы вермикулитового раствора с объемным весом от 500 до 800 кг/куб. м, нагретые до температуры 900-1000 град. С и помещенные в воду, не растрескиваются и сохраняют достаточную прочность, в то время как образцы из ячеистых бетонов при таких же условиях полностью разрушаются.

Огнезащитная эффективность вермикулитовых растворов в 4 раза выше, чем песчаных. Предел огнестойкости покрытий и перекрытий, равный 1,5 ч, обеспечивается при толщине слоя вермикулитового раствора 8 мм. Об эффективности вермикулитовых растворов как огнезащитной изоляции свидетельствуют ниже приведенные данные.

Вермикулит, вспученный вермикулит, вермикулит в строительствеВермикулит, вспученный вермикулит, вермикулит в строительствеВермикулит, вспученный вермикулит, вермикулит в строительстве

Как было уже отмечено раньше, вермикулит обладает высокой огнестойкостью. Это его свойство нашло применение для создания вспучивающихся огнезащитных покрытий (ВОЗП) на основе вермикулита.

Наиболее перспективными являются вспучивающиеся покрытия, обладающие огнезащитными и температуростойкими свойствами при действии огня. Эти покрытия наносятся на конструкцию тонким слоем. В процессе эксплуатации они выполняют функции декоративного покрытия. В случае возникновения пожара при действии высоких температур покрытие вспучивается, значительно увеличиваясь в объеме, и образует пористые угольные слои, обладающие низкой теплопроводностью.

В результате проведенных исследований по созданию вспучивающихся огнезащитных покрытий для защиты металлических, деревянных, бетонных и др. конструкций получен целый ряд огнезащитных композиций включающих связующее, вермикулит и ряд добавок.

Особо эффективным противопожарным огнезащитным марериалом являются конструкционно-отделочные изделия ( плиты) на основе вермикулита и неорганического связующего.

Плиты вермикулитовые неорганические ПВВ производятся в промышленных условиях методом горячего прессования полусухой массы по технологии и в соответствии с техническими условиями, разработанными нашими специалистами.

Плита вермикулитовая неорганическая огнезащитная ПВВ – это экологически чистый материал, который одновременно с высокой огнестойкостью сочетает в себе высокие показатели по звукопоглощению, теплоизоляции, а также обладает прекрасными декоративными свойствами с неограниченным сроком эксплуатации.

Изделия ПВВ представляют собой лёгкие негорючие плиты, не содержащие асбеста, волокон и органических компонентов.

Плиты ПВВ химически нейтральны, инертны, не содержат щелочных примесей, не токсичны, биостойки, не оказывают раздражающего действия на кожу. В обычных условиях эксплуатации (от –50 до 50 оС) и в условиях воздействия высоких температур (до 1200 оС) не выделяют летучих токсичных веществ, опасных для здоровья человека и окружающей среды.

Вермикулит, вспученный вермикулит, вермикулит в строительствеВермикулит, вспученный вермикулит, вермикулит в строительстве

Вермикулитовый материал легко обрабатывается обычными деревообрабатывающими инструментами и быстро монтируется стандартными крепёжными элементами или высокотемпературным клеем АВК.

Поверхность вермикулитовых плит легко окрашивается эмульсионной или любой другой краской, либо облицовывается декоративным пластиком или металлом.

Вермикулитовые плиты являются влагоемким материалом и при намокании незначительно теряют свою механическую прочность. После высыхания плиты ПВВ восстанавливают прежние конструкционные и противопожарные свойства.

В состав плит может входить гидрофобное вещество, благодаря которому полностью ограничивается капиллярное всасывание воды.

Плиты ПВВ являются неорганическим материалом и соответствуют противопожарным нормам, что дает возможность использовать их в строительстве, где присутствуют требования противопожарной защиты с показателем огнестойкости до 4-х часов.


Использованные источники

  1. ogneypor.ru/info-czentr/stati/primenenie-vermikulita-vspuchennogo
  2. zen.yandex.ru/media/id/5df8d5d7a3f6e400ae11771c/vermikulit-i-ego-svoistva-5e29c1288d5b5f00adca38af
  3. best-stroy.ru/statya_primenenie-vermikulita-v-stroitelstve_1287

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.