Вермикулит утеплитель — характеристики и особенности применения


Вермикулит утеплитель

В большинстве случаев если речь заводится про термоизоляционные материалы, применяемые для утепления жилых домов, то прежде всего вспоминаются минеральная вата в том или ином варианте, пенополистирол, керамзит. Редко кто вспомнит вермикулит, а многие – так и не знают даже о его существовании.

Вермикулит утеплитель

И совершенно напрасно. Незаслуженно находящийся на «вторых ролях», вермикулит утеплитель природного происхождения, в производстве которого не используется не только вредных, но и вообще никаких химических соединений. И, вместе с тем, его термоизоляционные и эксплуатационные качества не просто сравнимы, но в ряде случаев серьезно превосходят аналогичные показатели других широко применяемых утеплителей. Одним словом, этот материал заслуживает того, чтобы с ним познакомиться как можно ближе.

Что такое вермикулит и каковы его основные характеристики

Хотя вермикулит, как утеплительный материал, относится к минеральным, природного происхождения, полезные его свойства, к удивлению, были распознаны не столь давно. Как горная порода он был описан только лишь в конце XIX века, но потребовалось еще почти столетние, чтобы характерные особенности этого минерала были поставлены на службу человеку.

По сути, природный вермикулит – это горная порода силикатного класса, группы гидрослюд. От обычной слюды он отличается повышенным содержанием связанной в кристаллической решетке воды и низким уровнем связей между слоями материала. Так, общая молекула исходного, природного вермикулита включают четыре «прикрепленных» к ней молекулы воды.

Фрагмент гидрослюды — сырья для производства вспученного вермикулита

В обычном состоянии это достаточно твердая порода, с высокой плотностью, доходящей до 2400÷2700 кг/м³, не поддающаяся истиранию, но легко расслаиваемая на пластинки. Температура ее плавления – около 1350 °С. Но была замечена и использована интересная особенность минерала – если его не доводить до плавления, а разогреть до температур порядка 900÷1000 °С, то материал полностью меняет свою кристаллическую структуру. Тонкие пластинки вспучиваются – увеличиваются в размерах в 15÷25 раз и превращаются в пористые столбики червеобразного вида или даже тонкие нити, с выраженных золотистым или серебристым отливом. По всей видимости, отсюда и пошло принятое название минерала – вермикулит, от латинского «vermiculus», что дословно означает «червяк».

В итоге получается вспученный вермикулит – именно тот материал, который в дальнейшем широко применяется в самых разных отраслях строительства, промышленности и сельского хозяйства. Воздухонаполненная структура имеет очень невысокую плотность – она намного легче воды, и ее удельная масса становится всего от 60 до 130 кг/м³.

При высокотемпературном обжиге кусочки слюды превращаются в слоистых «червяков»

В настоящее время производство вспученного вермикулита поставлено на промышленную основу. В нашей стране имеются богатые месторождения необходимых слюдяных пород – в Мурманской, Челябинской, Иркутской областях, в Краснодарском и Приморском крае.

Производственный цикл заключается в нескольких этапах. Это сортировка сырья, обогащение (удаление балластных примесей), дробление в мелкую фракцию и обжиг. Процесс обжига занимает считаные минуты – а затем вспученные столбики проходят стадию дробления до нужной фракции с последующей сортировкой, расфасовкой и отгрузкой потребителям.

Расфасованный вспученный вермикулит

Выпускаемый на предприятиях вермикулит должен соответствовать определенным стандартам, введённым ГОСТ12865-67. Так, его подразделяют на:

— крупный – зерна размером от 5 до 10 мм;

— средний – от 0,6 до 5 мм.

— мелкий – зерна до 0,5 мм

Обычно потребителям поставляется материал трех различных марок – 200, 150 и 100, в которых числам обозначен верхний предел насыпной плотности материала (кг/м³). Сама же плотность и, соответственно, утеплительные качества вермикулита зависят от размера фракции. Например, не выходя за рамки ГОСТа, заводы-производители предлагают материал со следующим параметрами:

Средний размер фракции, ммСредняя насыпная плотность материала, кг/м³Средний коэффициент теплопроводности, Вт/м×°С
при температуре +25 °С при температуре +100 °С
0,5 до 130 0,056 0,062
1,0 до 120 0,052 0,059
2,0 до 110 0,051 0,057
4,0 до 95 0,048 0,054
8,0 до 65 0,046 0,052

Вермикулит в настоящее время широко стал применяться в строительстве, так как обладает целым рядом достоинств:

Одна из задач вермикулита — огнезащита металлических конструкций

Кстати, адсорбирующие качества вермикулита активно применяются для систем фильтрации, для очистки почвы и водоемов от пятен нефтепродуктов и в других аналогичных целях.

Достоинством можно считать то, что на утеплительном слое из вермикулита никогда не образовывается капель конденсата – вода впитывается в пористую структуру, и при нормализации условий влага свободно испаряется. Таким образом, материал способствует поддержанию в помещениях оптимального температурно-влажностного баланса. Тем не менее, следует учитывать эту особенность материала при планировании утепления строительных конструкций.

К условным недостаткам материала можно отнести всего две позиции:

Применение вермикулита для термоизоляционных работ

Вермикулит для обеспечения необходимых термоизоляционных характеристик здания может использоваться в нескольких вариантах:

Применение вермикулита в виде засыпок

Один из популярных методов применения вермикулита – это засыпка полостей утепляемых конструкций.

а. Утепление кровельной конструкции 

На рисунке показана примерная схема утепления скатной кровли, например, при строительстве жилой мансарды.

Схема утепления скатной кровли и потолка мансарды вермикулитом

1 – стропильные ноги.

2 – слой пароизоляционной пленки, не дающей влаге из помещений проникать в слой утеплителя.

3 – внутренняя обшивка скатов и потолка мансарды.

4 – каркасная конструкция – обрешетка под дальнейший настил кровли.

5 – в образовавшиеся полости засыпается сухой вермикулит.

6 – поверх утеплителя застилается ветрозащита – диффузная мембрана, не допускающая выветривания сыпучего вермикулита и прямого попадания на него воды, но не препятствующая свободному испарению влаги.

7 – затем, поверх мембраны устанавливается контробрешетка, производится настил кровельного материала.

б. Утепление перекрытий

Схема утепления перекрытий, в принципе, схожая.

Утепление вермикулитом чердачного перекрытия

На подшитый «черновой» потолок между балками перекрытия укладывается надежный гидроизоляционный материал, с обязательным перехлестом полотен и герметизацией стыков.. Монтируется система обрешетки (лаг) для последующего настила чердачного пола.

Затем, образовавшие полости засыпаются сухим вермикулитом. Обычно для этого достаточно слоя в 100 ÷ 150 мм.

Сверху по балкам и лагам крепится диффузная мембрана, а затем настилается (при необходимости) дощатое или фанерное покрытие пола.

При обеспечении проветривания чердака (мансарды) в таком утеплительном слое влага скапливаться не станет – у нее будет свободный выход к испарению в атмосферу.

Так как вермикулит является достаточно дорогим материалом, некоторые хозяева применяют его смесь с древесными опилками. Обычно используют пропорции или 1:1, или 3:2. Интересно, что в смеси с вермикулитом опилки «перенимают» его стойкость к биологическому разложению – процессов слёживания и гниения в них отмечаться не будет. Такую сухую смесь можно приготовить, используя обычный строительный миксер или насадку на дрель.

в. Утепление полых стен

При возведении стен по технологии «колодезной кладки», пространство между кирпичами модно заполнить сухим вермикулитом. Аналогичный подход может применяться и при утеплении каркасных стен.

Вермикулит может засыпаться в оставленные полости многослойных кирпичных или каркасных стен …

Засыпка выполняется поэтапно, по мере возведения несущей стены и облицовочного слоя (обшивки каркасной конструкции), с легкой трамбовкой материала.

Другой вариант создание «теплых стен» — это заполнение пустот строительных блоков. Термоизоляционный эффект подобной конструкции резко возрастает, повышается показатели шумопоглощения стены.


… или им заполняются пустоты строительных блоков

Стена при этом остается «дышащей» — свободный парообмен в ней не нарушается.

г. Термоизоляция дымоходных труб

Важным моментом при установке печи или котла всегда является термоизоляция проходов дымоходных труб через стены и перекрытия. И эту проблему очень эффективно можно решить с использованием вермикулита.

Варианты термоизолированного прохода дымоходной трубы через перекрытия с использованием вермикулита

Один из вариантов – установка металлического короба в месте прохода. Образовавшаяся полость между трубой и перекрытием заполняется сухим вермикулитом – и термоизоляция дымохода будет обеспечена.

Другой вариант – использование проходных гильз, которые также внутри заполняются вермикулитом.

Применение вермикулита в качестве компонента для строительных и отделочных растворов

Утепление вермикулитов в виде сухой засыпки – высокоэффективное, но все же – весьма дорогостоящее решение. Поэтому в практике частного строительства этот материал чаще используют для приготовления строительных растворов – так можно существенно повысить их термоизоляционные характеристики.

а. Приготовление растворов для стяжки

Если пол предполагается заливать стяжкой, и в то же время он требует дополнительной термоизоляции, есть смысл использовать для этих целей бетонный раствор с включением в него значительной доли вермикулита.

Стяжка с вермикулитом обладает повышенными термоизоляционными и шумопоглощающими свойствами

Для приготовления подобных составов используется стандартный портландцемент М400, песок и вермикулит с насыпной плотностью от 80 до 150 кг/м³, фракцией от 0,5 до 5 мм. В итоге такая заливка будет отличаться небольшой общей массивностью и выраженными термоизоляционными и звукоизоляционными качествами.

Существует несколько опробованных пропорций приготовления таких растворов. Выбираются они в зависимости от необходимых прочностных и утеплительных качеств создаваемых покрытий. Пропорции и основные растворов для стяжек представлены в таблице:

Пропорции раствора (цемент песок вермикулит) Доля компонентов на 1 м³ раствораПлотность раствора, кг/м³Прочность, кг/см²Коэф. теплопроводности, Вт/м×°С
Цемент Песок Вермикулит Сжатие Изгиб
1 / 0,5 / 2 495 кг 247 кг 865 л. 1000÷1100 45 24,5 0,25
1 / 0,75 / 2,25 430 кг 320 кг 895 л. 1120÷1180 35,5 30 0,28
1 / 0,75 / 1,75 410 кг 307 кг 800 л. 1210÷1275 58,5 30 0,33
1 / 1 / 2 380 кг 380 кг 785 л. 1300÷1350 47 30,5 0,35
1 / 1,25 / 1,75 365 кг 455 кг 740 л. 1400÷1425 66 32 0,41
1 / 1,65 / 2,5 365 кг 685 кг 640 л. 1450-1550 72 35 0,44

Ввиду того, что вермикулит обладает повышенной гигроскопичностью, раствор готовится непосредственно по месту его применения, и должен быть израсходован в течение 30 минут с момента его затворения водой.

Обычно для надёжного утепления перекрытия над неотапливаемым помещением (подвалом, цоколем) достаточно 100 мм стяжки. Для межэтажных перекрытий вполне хватит слоя в 30 мм.

При использовании подобных составом нужно помнить, что в растворах с массовой долей цемента менее 450 кг/м³ залитое покрытие не будет обладать морозоустойчивостью – выдержит не более 5÷7 циклов. Так что такие стяжки рекомендованы исключительно для внутренних отапливаемых помещений.

б. Приготовление кладочных растворов

При кладке стен оптимальным будет использование материалов с повышенными термоизоляционными характеристиками – газосиликатные блоки, пустотные кирпичи и т.п. Но уязвимым участком все равно остаются швы – если теплопроводность кладочного раствора выше, чем у самого стенового материала, в этих местах образуются мощные «мостики холода» что резко снижает теплотехнические показатели всей конструкции в целом.

Кладочные швы могут стать мощными «мостиками холода»

Выход – подбирать растворы таким образом, чтобы их теплопроводность была сопоставима с аналогичным показателем блоков (кирпичей). И в этом случае опять на помощь может прийти вермикулит.

Пропорциональный состав кладочных растворов, в принципе, такой же, как показан в таблице выше. Значит, выбирая стеновой материал, необходимо сравнить его показатели теплопроводности с аналогичными параметрами растворов, и выбрать наиболее близкий по этому значению. Чтобы было проще, ниже расположена таблица, в которой указаны коэффициенты теплопроводности материалов, наиболее часто используемых для кладки стен.

Тип материалаПлотность, кг/м³Коэффициент теплопроводности, Вт/м×°С
Керамзитобетон 1000 0.27
Керамзитобетон 800 0.21
Керамзитобетон 600 0.16
Керамзитобетон 500 0.14
Перлитобетон 800 0.16
Перлитобетон 600 0.12
Газосиликатные блоки 1000 0.29
Газосиликатные блоки 800 0.21
Газосиликатные блоки 600 0.14
Пено-газо-золобетонные блоки 1200 0.29
Вермикулитобетон 800 0.21
Вермикулитобетон 600 0.14
Вермикулитобетон 400 0.09
Бетон с полистирольной крошкой 600 0.145
Бетон с полистирольной крошкой 500 0.125
Бетон с полистирольной крошкой 400 0.105
Кирпич керамический 1600 0.47
Кирпич керамический 1400 0.41
Кирпич керамический 1200 0.35
Раствор кладочный цементно-песчаный 1800 0.58
Раствор кладочный известково-песчаный 1600 0.47

Сопоставив данные двух таблиц, несложно будет определиться с оптимальным составом кладочного раствора.

в. Изготовление «теплых штукатурок»

Очень эффективным методом существенного повышения теплоизоляционных качеств стен является применение так называемых «теплых штукатурок», изготовленных на базе вермикулита.

Набирает популярность использование «теплых штукатурок» с вермикулитом

Такие покрытия стен имеют массу преимуществ. Прежде всего, удельный вес самого штукатурного слоя – в несколько раз ниже, чем у традиционных составов. Показатели термического сопротивления – наоборот, значительно превосходят. Так, для сравнения, слой всего в 25 мм будет аналогичен по теплотехническим характеристикам 100 – 150 мм обычной цементно-песчаной штукатурки.

Применение «теплых штукатурок» позволяет уменьшить толщину возводимой кирпичной стены примерно на четверть, без каких бы то ни было потерь термоизоляционных качеств.

Помимо этого, сразу существенно возрастают звукоизоляционные качества стеновой конструкции. У обычных штукатурок коэффициент звукопоглощения находится в диапазоне от 0,015 до 0,02, то есть они практически не противостоят распространению шумов. У «теплых» этот показатель несравнимо выше – от 0,2 до 0,65.

Для оштукатуривания стен могут применяться те же составы, которые были рассмотрены в первой таблице. Однако, существуют и более легкие растворы, в которых вообще не используется песка. Компонентами являются только цемент М400 и вермикулит с фракцией от 0,5 до 2 мм.

Параметры штукатурного раствораРаствор № 1Раствор № 2
Пропорции раствора:
— цемент, кг 760 600
— вермикулит, л. 1050 1300
— вода, л. 530 455
Плотность в сухом состоянии, кг/м³ 1100 880
Предел прочности на сжатие, кг/см² 50 35
Коэффициент теплопроводности, Вт/м×°С
— в сухом состоянии 0.22 0.165
— при влажности 5% 0.27 0.22

Все эти штукатурки вполне применимы для наружных работ по практически любой стеновой поверхности – показатели адгезии у них очень хорошие. Морозоустойчивость таких покрытий оценивается примерно в 25 циклов.

Если планируется отделка стен или даже потолков «теплыми штукатурками» изнутри помещений, то можно воспользоваться и измененными растворами. В таких условиях эксплуатации показатели высокой прочности уже не так важны, и прямого воздействия воды на оштукатуренные стены не предполагается. Но зато на первые позиции наверняка выйдет ровность покрытия, для чего в состав штукатурки целесообразно ввести пластифицирующие компоненты. Чтобы не нарушать природной минеральной структуры смеси, в качестве добавок, повышающих пластичность и улучшающих затираемость отделываемой поверхности, можно использовать известь или очищенную тонкодисперсную глину. «Рецепты» таких штукатурок приведены в таблице ниже («Ц» — цемент, «И» — известь, «Г» — глина, «В» — вермикулит):

Соотношение компонентов в раствореПримерный расход на 1м³ готового раствораПлотность раствора, кг/м³Предел прочности на сжатие, кг/см²
Ц И Г В Вода, л. Цемент. кг
1 2 6 400 185 586 8.1
1 3 8 400 125 581 6.7
1 2 6 400 185 650 10.3
1 3 8 400 135 624 8.1

И внешние, и внутренние штукатурки с вермикулитом обладают высокой паропроницаемостью, что способствует нормальной саморегуляции температурно-влажностного режима.

«Теплые штукатурки» при соблюдении определённых правил их приготовления, имеют еще одно замечательное свойство – природный золотистый или серебристый отлив вермикулита создает очень интересный декоративный эффект при отделке фасадов. Особенно он будет заметен в игре солнечных лучей.

Вермикулитовые декоративные штукатурки вполне способны оригинально украсить фасад дома

Чтобы придать штукатуркам декоративности, используют или цветные цементы, или применяют с белым цементом минеральные пигменты, например, сурик, охру, умбру и другие составы. Количество пигмента выбирают от 5 до 25% от общей массы белого цемента. При минимальном расходе получаются мягкие пастельные расцветки фасадов. При увеличении содержания пигмента до 15 – 25% фасад получит яркую, насыщенную окраску.

Примерные рецептуры самодельных декоративных «теплых штукатурок» приведены в таблице:

Ингредиенты штукатурного раствораС использованием белого цемента и пигментовС использованием цветного цемента
Цемент 200 кг 380 кг
Известь 250 кг
Вермикулит 1000 л. 1000 л.
Вода 700 л. 400 л.
Пластификатор 0,2 кг
Пигментные красители 20 — 50 кг

Можно приобрести и готовую сухую строительную смесь – штукатурку с вермикулитом наполнением. Она готовится непосредственно перед применением по инструкции производителя и наносится в соответствии с приложенными к ней технологическими рекомендациями. В качестве примера можно привести два состава – «ТЕПЛОВЕР standard» «VERMIX»:

Наименование параметров«ТЕПЛОВЕР STANDARD»«VERMIX»
Иллюстрация
Срок годности растворной смеси до 4-х часов До 2-х часов
Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии, Вт/м×°С 0.08 0,12÷0,13
Паропроницаемость, мг/м×час×Па 0.09 0.21
Предел прочности, МПа
— на отрыв от основания 0,44 0.6
— на сжатие 2,19 2.3
Срок достижения нормативных значений по прочности 28 суток 28 суток
Морозостойкость F50 для внутренних работ
Марка смеси по подвижностью ПК8 ПК3
Допустимая толщина штукатурного слоя, мм
— минимальная 10
— максимальная 100 50
Заводская расфасовка Бумажный мешок на 25 л. (9 кг) Бумажный мешок на 25 или 50 л. (9 или 17 кг)
Расход сухой смеси 1 упаковка на 1 м² при толщине штукатурного слоя 25 мм 9 кг на 1 м² при толщине штукатурного слоя 25 мм

А в качестве наглядного примера – видео-презентация еще одного типа «теплой штукатурки» на основе вермикулита:

Видео: достоинства теплой штукатурки «ThermoVer»

Готовые плиты на основе вермикулита

Еще одна сфера применения вермикулита в строительстве – использование готовых плит, выполненных на его основе.

Готовые огнеупорные плиты из вермикулита

Помимо всех уже упомянутых достоинств материала, эти плиты обладают еще и чрезвычайно всякой жаростойкостью, что и предопределяет область их использования. Так, они обычно применяются:

Форма выпуска подобных плит может быть различной – толщина от 15 до 120 мм, длина и ширина обычно 600 × 600 мм или 1200 × 600 мм. Впрочем, под заказ производители могут предложить и иные размеры.

Основные характеристики вермикулитовых плит приведены в таблице:

Наименование параметровПоказатели
Плотность, кг/м³ 600 ÷ 700
Предел прочности, Мпа, не менее
— на изгиб 1.1
— на сжатие 1.2
Коэффициент звукопоглощения на частоте 1 кГц 0,45 – 0,6
Коэффициент теплопроводности, Вт/м×°С, не более
— при температуре +25 °С 0,11
— при температуре +400 °С 0,16
Степень горючести НГ
Водопоглощение за первые сутки, % 12.6
Выделение токсичных газов при нагрве нет
Огнестойкость:
— толщина 15 мм 45 мин.
— толщина 20 мм ≈1 час
— толщина 40 мм ≈2 часа
— толщина 50 мм ≈2,5 часа

Безусловно, применять такие плиты в качестве строительного материала для возведения стен и перегородок – чрезвычайно дорогое «удовольствие», но если необходимо в каком-либо помещении или на какой-нибудь конструкции добиться выраженных противопожарных качеств, то лучше вермикулитовых плит ничего не придумаешь. Применение в подобных целях асбестосодержащих материалов в жилых и общественных помещениях крайне нежелательно, а вот вермикулит из-за своей экологической чистоты никаких ограничений по использованию не имеет.

Видео: наглядная инструкция по монтажу вермикулитовых плит


Фотогалерея (17 фото)

Добавить комментарий