Камень VS стекло. Как выбрать правильную вату?
Зима не за горами, самое время узнать наверняка, какой утеплитель лучше: каменная вата или стекловата! На этот счет существует множество мнений, но, чтобы определиться окончательно, мы решили устроить между двумя материалами настоящий батл.
Чем же конкретно они отличаются? Какой из них обладает большими преимуществами? Давайте разбираться вместе с экспертами ROCKWOOL Россия.
История вопроса
Идею превратить камень в вату подсказала сама природа. Много лет назад люди наблюдали за вулканом на Гавайях и заметили, что ветер раздувал лаву, которая выплескивалась из вулкана в воздух и превращалась в тончайшие каменные нити в толщину человеческого волоса. Тогда местные жители назвали их «волосами» богини огня и вулканов Пеле. Сейчас же каменную вату производят из базальтового щебня, а роль вулкана в заводских цехах исполняют плавильные печи.
Впоследствии выяснилось, что каменная шерсть, как ее еще называли, — «rock wool» — обладает сразу несколькими преимуществами: не пропускает тепло, холод, звук. Поскольку камень является негорючим материалом, то и каменная вата — не горит.
«Сегодня негорючесть — одно из основных преимуществ каменной ваты перед другими минеральными и искусственными утеплителями. Только она выдерживает температуру до 1000 градусов и сохраняет при этом волокнистую структуру. Это свойство существенно расширяет сферу применения материала — каменная вата абсолютно безопасна. Материал постоянно совершенствуют, и в настоящее время он подходит практически для любых конструкций: наружное утепление стен частных и многоквартирных домов, каркасное строительство, пол, кровля, теплоизоляция труб и промышленного оборудования», — комментирует Андрей Петров, ведущий инженер-проектировщик ROCKWOOL Россия.
Все познается в сравнении
Стекловату придумали еще в Древнем Египте, когда попробовали выдувать нити из расплавленного стекла, но тогда весь материал уходил на украшения и декор. И только в начале 20 века патент на изобретение стекловолокна как строительного материала получил американец Джеймс Слейтер, который и поставил производство стекловаты на поток.
В качестве одного из компонентов сырья использовался стеклянный бой, и работать со стекловатой было некомфортно — она кололась! Производители постоянно работают над устранением этого недоразумения и, надо сказать, добились определенного успеха: в последнее время нити стекловаты стали тоньше.
Как и каменная вата, стекловата имеет хорошие теплоизоляционные и звукоизоляционные характеристики и не плесневеет. Но все же: почему в советские времена строители предпочитали стекло, а не камень? Ответ прост: стекловата в производстве стоила значительно дешевле каменной. Именно необходимость на всем экономить заставляла пользоваться стекловатой, а не более качественными материалами.
В чем сила, вата?
Сегодня, когда экологичность и качество жизни людей при строительстве выходят на первое место, специалисты зачастую предпочитают каменную вату.
Она практична в монтаже и эксплуатации. Этот фактор важен как частникам, так и крупным застройщикам. Для первых это способ сэкономить за счет самостоятельной укладки утеплителя, а вторым существенно снижает затраты на монтажную бригаду.
Итак, давайте сравним каменную и стеклянную ваты и подведем итоги.
- Экологичность. Каменную вату получают расплавлением камней горной породы: отдельные нити склеивают органическим вяжущим и формуют в плиты или рулоны. Материал можно практически бесконечно перерабатывать и использовать повторно. Стекловату изготавливают из отходов стекольной промышленности и легкоплавкой шихты. Несмотря на использование аналогичного с каменной ватой связующего вещества, из-за разницы в технологии производства переработать стеклянную вату можно лишь частично, поэтому её захоранивают на специальных полигонах. Засчитываем по баллу каждому материалу: 1:1
- Цена. Стекловата дешевле в производстве, чем каменная вата. Счет 1:2.
- Экономическая выгода. Стекловата часто рассматривается как более доступный по стоимости аналог каменной ваты, так ее плотность ниже и, соответственно, она дешевле. Однако, просчитывая экономическую выгоду, нужно также учесть более высокую способность впитывать влагу из воздуха, более низкую стойкость к воздействию влаги и более высокую воздухопроницаемость стекловаты. Компенсация этих недостатков может требовать более дорогих пленок — ветрозащиты и пароизоляции. Утеплитель — один из немногих материалов, который влияет на стоимость эксплуатации здания на весь срок строительства, а его цена составляет 5-10% от общих затрат на здание. Поэтому применение материала с низкой плотностью и низкой устойчивостью к влаге и, соответственно, склонностью к оседанию может обернуться дополнительными серьезными затратами. Засчитываем балл каменной вате! Счет 2:2.
- Пожароопасность. Несмотря на то, что каменная вата и стекловата признаны негорючими, каменная вата отличается большей устойчивостью к высоким температурам: плиты из этого материала способны выдержать температуру до 1000°С и при этом сохранить волокнистую структуру. В то время как стекловата при повышении температуры до 400 °С спекается в «леденец», что может привести к разрушению конструкции и затруднить эвакуацию из здания в случае необходимости. Кроме того, температура плавления волокна каменной ваты выше почти в 2 раза, поэтому она успешнее сопротивляется пламени и замедляет распространение огня. 3:2, ведет каменная вата.
- Теплоизоляция. Коэффициент теплопроводности каменной и стекловаты примерно одинаков. Однако совсем лёгкие изделия из стекловаты (плотностью до 15 кг/м3) малоэффективны в качестве теплоизоляции в каркасных конструкциях, поскольку отличаются повышенной теплопроводностью и дополнительно теряют тепло от продувания ветром и большей усадки. 4:2 в пользу камня.
- Сорбционная влажность. Показатель сорбционной влажности — это способность материала аккумулировать влагу из воздуха, у стекловаты составляет до 5%, у каменной ваты в среднем данный показатель не более 1,5%, т.е. теплоизоляция из каменной ваты практически не впитывает влагу. Поэтому теплопроводность у каменной ваты стабильнее на протяжении всего времени эксплуатации. 5:2, впереди по-прежнему каменная вата.
- Удобство монтажа. Работа с каменной ватой не вызывает каких-либо сложностей — она плотно встает в каркас, края плит не нужно подминать. Мягкие рулоны стекловаты при монтаже в вертикальных и наклонных конструкциях надо придерживать второму человеку, поэтому монтаж стекловаты двумя руками практически невозможен. 6:2 в пользу каменной ваты.
- Область применения. По причине слабой устойчивости стекловаты к высоким температурам ее не применяют в качестве конструктивной огнезащиты, а из-за высоких показателей по сжимаемости (60-65%) стекловату практически не используют в системе вентилируемых фасадов. В то же время каменная вата может применяться и в качестве огнезащиты, и как теплоизоляция в системах вентилируемых фасадов. 7:2!
- Долговечность и надежность. Эти показатели достигаются, в первую очередь, за счет влагостойкости материалов. Главным минусом стекловаты является способность впитывать влагу, которая приводит к хрупкости волокон: уже через 5–15 лет эксплуатации в конструкциях трехслойных панелей эксперты находили труху. Каменная вата устойчива к влаге (показатель гигроскопичности — 0,5%), поэтому на протяжении всего срока службы не подвержена усадке. Также из-за своей структуры (у стекловаты волокна направлены параллельно друг другу, в то время как волокна каменной ваты имеют хаотичное расположение) и высокой сорбционной влажности стекловата более склонна к усадке.
И со счетом 8:2 побеждает каменная вата!
Что ж, выбор вполне очевиден. В качестве последнего аргумента — таблица сравнения каменной ваты и стекловаты.
|
|
Стекловата |
Каменная вата |
|
Основа |
Песок, отходы стекольного производства, бой стекла |
Камни горной породы |
|
Тип волокон |
Мягкие и длинные |
Упругие и короткие |
|
Гидрофобность |
Низкая |
Высокая |
|
Коэффициент теплопроводности (ʎв) |
0,039Вт/м*К |
0,040Вт/м*К |
|
Плотность |
Низкая |
Высокая |
|
Сорбционная влажность |
До 5% |
До 1,5% |
|
Область применения |
С ограничениями |
Широкая, включая применение в качестве конструктивной огнезащиты и в системах вентилируемых фасадов |
|
Удобство монтажа |
Трудно монтировать двумя руками, нужен еще один человек |
Плотно встает в каркас, для монтажа достаточно одного человека |
|
Цвет |
Естественный — белый, желтый оттенок приобретает за счет добавления связующего, иногда подкрашивается «под» каменную вату |
Натуральный светлый серо-коричневый |
|
Температурный диапазон |
— 60 до 500 |
— 190 до 1000 |
Как снизить ущерб от коррозии металла и сократить затраты на обслуживание трубопроводов на 10%?
Каждая шестая домна в России сегодня работает «впустую» по одной причине: коррозия съедает около 10% всего производимого металла[1]. Проблема коррозии под изоляцией обостряется с каждым годом, так как эксплуатируемые металлические изделия стареют, а количество разрушающих факторов увеличивается. В результате коррозия становится причиной колоссального экологического и экономического ущерба. Совсем избежать самопроизвольного разрушения металлов невозможно, но есть способы замедлить процесс. О том, как это сделать, рассказали в компании ROCKWOOL Россия. Эксперты компании с 2015 года прицельно исследуют проблематику возникновения коррозии под изоляцией.
Чем опасна коррозия металла?
Негативные последствия коррозии связаны с существенным увеличением затрат на эксплуатацию промышленного оборудования и устранение последствий разрушения металлов, а также с серьезными рисками для экологии и безопасности людей.
Так, если говорить об экономической стороне проблемы, то ущерб от коррозии и затраты на борьбу с ней составляют 3-4% ВВП в США и Германии, а в России — более 5%. Из-за коррозии трубопроводов и оборудования под изоляцией сокращается потенциальный срок службы промышленных объектов, а вынужденные приостановки на ремонт снижают эффективность и увеличивают потери бизнеса. Так, час простоя может стоить до 20 тысяч долларов.
Эксперты ROCKWOOL добавляют, что 60% аварийных ситуаций с трубопроводами происходят вследствие коррозии металла. При этом стоимость ремонта может составлять до 300 тысяч рублей на один метр трубы. В среднем на ремонт повреждений от коррозии под изоляцией уходит около 10% от общего бюджета на обслуживание трубопроводов.
С точки зрения экологической безопасности и рисков для населения серьезные опасения вызывают возможные последствия из-за производственных аварий по причине коррозии. По данным Росприроднадзора, основная причина утечек из резервуаров и трубопроводов — это коррозионные повреждения. Так, в 2020 году из-за коррозии на трубопроводе Оха-Комсомольск-на-Амуре произошел разлив нефтесодержащей жидкости на площади 0,4 га.
К сожалению, коррозия металла приводит не только к экологическим катастрофам, но и к гибели людей. Один из самых резонансных случаев произошел в 2020 году в Перми: в результате прорыва теплотрассы погибли пять человек. Как сообщили в Ростехнадзоре, причиной аварии стал локальный коррозионный износ участка трубопровода вследствие старения антикоррозионного изоляционного покрытия.
Почему возникает коррозия?
В появлении коррозии всегда так или иначе виновата влага, однако ее влияние может быть разным, например:
- общая и точечная коррозия углеродистой стали возникает при контакте влажной среды и углеродистой стали;
- коррозионное растрескивание под действием внешних напряжений нержавеющей стали происходит из-за воздействия водорастворимых хлоридов из воды.
По оценкам ученых, в последние годы появились дополнительные факторы, которые провоцируют новые ЧП из-за самопроизвольного разрушения металлов. В частности, это интенсивное развитие трубопроводной сферы, нефтяной, химической и нефтехимической промышленности, а также устаревание существующего оборудования и несвоевременный ремонт. Кроме того, по словам академика РАН Евгения Каблова, к таким факторам можно отнести и появление новых видов бактерий.
«Воздействие отдельных бактерий привело к тому, что интенсивность коррозии увеличилась на 20–30%. Даже нержавеющие материалы, которые никогда не корродировали, эти бактерии прожигают, как лазер. Они передвигаются по металлической поверхности, и продукты их жизнедеятельности разрушают нержавейку», — рассказывает Евгений Каблов.
Не последнюю роль в возникновении коррозии играет и промышленная изоляция. Сегодня абсолютное большинство трубопроводов изолируются, чтобы снизить теплопотери. И именно под слоем изоляции зачастую и начинается разрушение металла.
Как снизить риски коррозии под изоляцией
Коррозия под изоляцией — это наружная коррозия трубопроводов или оборудования, которая появляется под внешней обшивкой изделия из-за проникновения влаги. Это одна из самых опасных и коварных разновидностей разрушения металла. Дело в том, что очаги коррозии в таких ситуациях скрыты изоляцией и их нелегко вовремя обнаружить. В лучшем случае проблема вскрывается при снятии изоляции во время очередной проверки, в худшем — уже при аварии. Наиболее высокий риск возникновения коррозии возникает на трубопроводах, работающих в циклическом режиме (нагрев-остывание).
О предотвращении коррозии нужно задумываться еще на этапе проектирования. Есть четыре ключевых правила:
- Трубопроводы и оборудование должны проектироваться так, чтобы положение опор, фитингов и прочего максимально способствовало отведению воды.
- На трубопроводы и оборудование необходимо наносить подходящее антикоррозионное покрытие и регулярно проверять его состояние в рамках плана техобслуживания.
- Необходимо выбрать подходящий изоляционный слой, который будет соответствовать назначению и не станет источником дополнительной коррозии.
- Следует подобрать оптимальную систему защиты от атмосферных воздействий. Она должна соответствовать назначению, сочетаться с установленной под ней изоляцией и регулярно проверяться.
Как выбрать подходящую изоляцию?
Обычно при выборе изоляции для трубопроводов и другого оборудования подрядчики уделяют внимание ее теплопроводности и максимальной температуре эксплуатации. Однако для снижения рисков коррозии под изоляцией этого недостаточно, важно учесть причины ее появления. Их всего три: материал впитывает влагу, плохо выводит влагу или же не соответствует по химическому составу. Таким образом, правильная изоляция не должна влиять на стальную конструкцию, поглощать воду и задерживать пар.
«Есть три параметра, которые непосредственно влияют на саморазрушение металла под изоляцией. Во-первых, это химическая инертность: коррозия стали ускоряется, если из изоляционного материала можно выделить кислотные соединения. Поэтому водная вытяжка из изоляционного материала должна быть слегка щелочной. Во-вторых, это содержание хлоридов. Они могут выщелачиваться и приводить к растрескиванию под внешним напряжением. Уровень содержания подверженных водному выщелачиванию хлоридов в изоляционном материале должен быть выше 10 мг/кг. В-третьих, это водоотталкивающее свойство: водопоглощение должно быть не более 1 кг/м2», — рассказывает Роман Бочков, менеджер по развитию направления Техническая изоляция и Огнезащита компании ROCKWOOL Россия.
Национальная ассоциация инженеров-коррозионистов (NACE) провела ряд испытаний, чтобы проверить, какие именно изоляционные материалы соответствуют перечисленным свойствам. Оказалось, что самый оптимальный вариант для промышленного применения — это каменная вата. Во время испытаний этот материал показал самую низкую площадь повреждения поверхности: всего 32%, в то время как у изоляции из стекловаты этот показатель составил 42%, у пеностекла — 70%, а у ПИР — все 100%. Максимальная глубина повреждения металла при изоляции каменной ватой тоже оказалась самой низкой (всего 40 мкм), а максимальная скорость коррозии — самой медленной из всех (0,5 мм в год)[2].
Аналогичные испытания провела и лаборатория МГУ: каменную вату с содержанием водорастворимых хлоридов менее 10 мг/кг сравнили с каменной ватой с высоким содержанием хлоридов, а также со стеклянной ватой, синтетическим каучуком, пеностеклом и пенополиуретаном. Среди всех перечисленных материалов для промышленной изоляции лучшие результаты продемонстрировал первый образец: скорость коррозии при использовании каменной ваты с низким содержанием водорастворимых хлоридов составила всего 0,23 мм в год. Для сравнения: под изоляцией из каучука коррозия развивается со скоростью 0,52 мм в год, а под пенополиуретаном — 0,75 мм в год.
«Мы регулярно проводим собственные исследования проблематики возникновения коррозии под изоляцией, ориентируясь, в том числе и на рекомендации NACE. Результатом этой работы стала специализированная линейка прошивных матов и навивных цилиндров из каменной ваты ProRox с низким содержанием водорастворимых хлоридов (меньше 10 мг/кг). Испытания показали, что применение такой изоляции увеличивает ресурс трубопроводов от 11 до 17 % по сравнению с изоляцией из каменной ваты с высоким содержанием водорастворимых хлоридов», — добавляет Роман Бочков.
Прошивные маты и цилиндры ProRox гидрофобизированы, что обеспечивает эффективную защиту от проникновения влаги по всей толщине её слоя. Кроме того, она не препятствует проходу пара, что снижает риск образования конденсата. Такая изоляция доказывает свою эффективность даже на предприятии в условиях Крайнего Севера.
Коррозия металла — неизбежный процесс, однако это не повод оставить попытки и прекратить бороться с ней. Современные разработки предлагают эффективные методы защиты технических сооружений от подобных повреждений и позволяют существенно снизить скорость саморазрушения металлов. А значит — избежать колоссального ущерба.
[1] По данным Института физической химии РАН, https://tribune-scientists.ru/articles/357
[2] ASTM – G189-07 Standard Guide for Laboratory Simulation of Corrosion Under Insulation. Испытания NACE
Преимущества и недостатки стеклофибробетона
Стеклофибробетон (СФБ) – экологически чистый, не горючий, антивандальный материал, легкий, но прочный и не требующий ухода, с эксплуатацией не менее 50 лет.
Преимущества
СФБ состоит на 99% из природных компонентов: цемента, кварцевого песка, щелочестойкого стекловолокна и пластификаторов. Путем добавления в состав пигментов и фракций натурального камня, слюд, зеркальной и стеклянной крошки получаются различные фактуры: имитация натурального камня (мрамор, травертин, известняк и др), имитация дерева, гладкий, рельефный, объемный, перфорированный рисунок по чертежам заказчика, фактура с кавернами, "короед", интеграция СФБ с клинкером.
Имитация натурального камня на фасаде пользуется наибольшей популярностью так как позволяет уменьшить смету и время производства минимум в 5 раз, а также снизить риск брака при изготовлении сложных по форме фасадных изделий и их перевозке.
Благодаря армирующему щелочестойкому стекловолокну в составе, изделия имеют более высокую прочность и антивандальность например в сравнении с клинкером. При этом фибра не добавляет избыточного веса, что снижает нагрузку на подсистему и как следствие на фасад здания.
Похожие характеристики у фиброцементных плит, но в отличие от них СФБ не ограничен плоской геометрией, т.е лепнина, радиусные карнизы из фиброцемента не получатся. Также, срок эксплуатации у СФБ не 20, а минимум 50 лет. Объясняется это технологией изготовления фасадного декора. Методом пневмонабрызга позволяет равномерно распределять фибру по всей форме. В результате поверхность не царапается, не скалывается и не хрупкая при перевозке.
Стеклофибробетон не горюч и устойчив к резким перепадам температур, что очень актуально в нашей стране, особенно в районах севера и в Сибири. Даже если пожар все-таки случился СФБ не выделяет токсичных и ядовитых веществ как пенополистерол, полиуретан или полимербетон. Это подтверждено сертификатами и лабораторными испытаниями.
Своей антивандальностью и долговечностью СФБ востребован при строительстве гос объектов. Особенно привлекательно для заказчика что за ним не надо так тщательно ухаживать как за камнем, например.
Недостатки
Стеклофибробетон не самый легкий материал, что влияет на цену при монтаже и перевозке. Тут преимущество на стороне стеклопластика, или как его еще называют стеклокомпозит. Изделия из него тоньше и легче примерно в 3-5 раз. Но сам материал дороже и ограничен по фактурам в отличие от стеклофибробетона.