Надежность и долговечность теплоизоляции дома зависит от используемого материала. Сыпучие утеплители устойчивы к температурным колебаниям, обладают экологической безопасностью и просты в монтаже. Их способность заполнять все пространство и не оставлять щелей, совмещенная с низкой теплопроводностью сделала материалы востребованным товаром на строительном рынке.
Вермикулит - типичный представитель засыпных утеплителей. Природный материал используется как термо- и звукоизоляционный наполнитель бетона, в качестве огнезащиты покрытий, в виде сухой насыпной изоляции в стены и перекрытия.
Материал, относящийся к группе природных минералов, не используется в чистом виде. Гидрослюда, из которой получают утеплитель, отличается высокой плотностью и склонностью к расслаиванию. Ее состав включает 35% кремния, а также примеси металлов. При нагревании минерала до температуры в 700-1000º C, он теряет входящую в состав воду, увеличивается в объеме и получает пористую структуру. Материал, прошедший такую обработку, называют вспученный вермикулит. От количества слюды в минерале зависит его цвет, он меняется от серебристого до желтого.
Фракции минерала имеют различный размер, в зависимости от которого они находят дальнейшее применение. Мелкий вермикулит используется как наполнитель для растворов, средние и крупные зерна идут на засыпку. Чешуйчатая структура материала предполагает наличие между слоями воздуха, препятствующего распространению тепла и звука.
Благодаря минеральному происхождению материал не разлагается, не гниет и имеет неограниченное время эксплуатации. Вермикулит не горит, температура его плавления составляет 1000º C, при нагревании не выделяется запах и токсичные вещества. Эти свойства позволяют использовать утеплитель для зданий, построенных из легковоспламеняющихся материалов и устанавливать из него огнезащиту для металлических конструкций.
Утеплитель рассчитан не только на высокую, но и на низкую отрицательную температуру, достигающую показателя −200º C.
Плотность, теплопроводность и другие свойства вспученного вермикулита зависят от размера его фракций. Продукт разделяют на три стандартных размера:
Насыпная плотность мелкого зерна составляет до 200 кг/м3, а крупного - до 65 кг/м3. Коэффициент теплопроводности составляет:
Слой вермикулитовой засыпки в стене толщиной 20 см по сопротивлению теплопередаче равен 2 метрам бетона. Сыпучий утеплитель высотой до 10 см на чердачном перекрытии снижает выход энергии из помещения на 92%.
Слоистая структура минерального утеплителя поглощает звуковые волны. Коэффициент шумопоглощения также зависит от размера гранул, чем они больше, тем эффективней останавливают распространение звука.
Высокая пористость не ослабляет материал, он характеризуется достаточно высокой прочностью, которая исключает повреждения при транспортировке и позволяет прессовать из вермикулита плиты. При использовании в виде изоляционной засыпки утеплитель не дает усадку, не дробится при утрамбовывании.
Материал не подвергается биологическому воздействию насекомых и грызунов. Агрессивные химические составы (щелочи и кислоты) не оказывают на него воздействия.
Вермикулит характеризуется высокой гигроскопичностью, при намокании влага распределяется по всей площади утеплителя и быстро выводится наружу.
Продажа материала осуществляется в мешках весом по 50 литров. Мелкую фракцию к месту засыпки можно подавать воздуховодом, аналогично с эковатой. Минеральные гранулы обладают высокой текучестью, поэтому отлично заполняют все щели, дополнительного вспушивания слоя утеплителя не требуется.
Минусов у материала немного, к ним относится его значительная гигроскопичность, требующая при укладывании утеплителя использовать диффузную мембрану. Такое полотно обеспечивает защиту от влаги и свободное отведение пара.
Второй недостаток - стоимость, среди сыпучей теплоизоляции вермикулит выделяется высокой ценой. Долговечность эксплуатации и отличные характеристики вполне оправдывают выбор этого материала из аналогичных утеплителей.
Утепление потолка с помощью пористого материала выполняется со стороны чердачного помещения. На черновой потолок укладывается гидроизоляционное полотно, и монтируются лаги под настил. Между деревянным брусом насыпается вермикулит слоем10-15 см. Поверх него раскладывается диффузная мембрана, и набиваются доски или фанера.
Чтобы сэкономить на теплоизоляции, утеплитель разбавляют опилками. Минеральные фракции не дают им слеживаться, намокать и гнить.
При возведении каркасных или полых стен пространство между двумя перегородками заполняют утеплителем, для этой цели отлично подходит вермикулит. Засыпка разделяется на этапы с прерыванием на трамбовку. Паропроницаемость материала обеспечивает оптимальный воздухообмен.
Теплоизоляция скатной кровли выполняется следующим способом:
Штукатурные составы с добавлением мелкого вермикулита обладают пластичностью и не растрескиваются. Ими можно отделывать фасады зданий, внутренние стены и потолок, уменьшая теплопотери и снижая уровень шума. Серебристый или золотистый цвет минерала придает штукатурке декоративный эффект.
Бетонные смеси с наполнением из пористого утеплителя имеют меньший вес, их относят к группе легких и теплых растворов. Для их создания используется портландцемент марки М400, песок и вспученный вермикулит с гранулой 0,5-10 мм. Слой стяжки для межэтажных перекрытий не менее 30 мм, для первого этажа - 100 мм. Раствор быстро схватывается, поэтому готовится на месте и заливается в течение 30 минут.
Вермикулит добавляется в смесь при кладке газосиликатных блоков и кирпичей. Теплопроводность полученного раствора близка к показателям строительного материала, что исключает появление мостиков холода.
Плиты из вермикулита, отличающиеся огнестойкостью, можно использовать для изоляции печей, каминов, трубных проходок. Материал стоит дороже, чем насыпные фракции, по своим свойствам он схож с минеральной ватой и может заменить ее на участках, где необходим прочный и жесткий утеплитель.
Для утепления домов в основном используют минеральную вату или керамзит. Оба материала отличаются сравнительно низкой ценой и обеспечивают хорошую теплоизоляцию. Заменить популярные утеплители способны вермикулитовые плиты.
Они основаны на природных компонентах и не содержат вредных для человека веществ. Вермикулит по эксплуатационным характеристикам и ряду других показателей сопоставим с минеральной ватой.
Минерал вермикулит представляет собой слоистую породу вулканического происхождения. В его состав входит железо, кремний, магний, алюминий и другие примеси.
В строительстве применяют вспученный вермикулит, который получают путем обработки горной породы при температуре 900-1200°. Тепловое воздействие приводит к многократному (примерно в 20-25 раз) увеличению размера исходного состава.
Результатом такой обработки становится материал, отличающийся низкой теплопроводностью и плотностью. В зависимости от фракции исходной породы и ряда других факторов коэффициент теплопроводности вермикулитовой плиты равен 0,04-0,12 Вт/м*К.
Вермикулит часто используют в сельском хозяйстве для мульчирования почвы. Порода имеет бронзовый или золотистый окрас.
Характеристики вермикулитовых плит зависят от фракции горной породы. Они определяют следующие параметры:
Вермикулит в строительстве применяется в виде фракций, размер которых не превосходит 4 мм. Плиты, получаемые в ходе обработки горной породы, имеют толщину 20-60 мм.
Они используются в основном для утепления стен и пола. Если возникает необходимость в заполнении пустот, образующихся при возведении здания, применяется мелкофракционный вермикулит (диаметр 0,5-1 мм).
Высокая теплопроводность, которой отличается этот утеплитель, обеспечивается его слоистой структурой. Между каждой пластиной остаются пустоты, заполненные воздухом. Однако, несмотря на указанный факт, все слои прочно связаны друг с другом. По показателю теплопроводности вермикулитовые плиты сопоставимы с минеральной ватой.
Таблица характеристик плит
Второй важной особенностью, которой обладает утеплитель, является гигроскопичность. Пустое пространство между пластинами заполняется как воздухом, так и водой. При этом плиты легко выпускают жидкость, благодаря чему они защищают конструктивные элементы здания от контакта с влагой.
Природный вермикулит обеспечивает хорошее звукопоглощение. Плиты из него препятствуют распространению звуковых волн в различном диапазоне за счет упругости, устойчивости к деформированию и других характеристик. Более того, при сжатии вермикулитовой плиты на 20% достигается максимальный коэффициент звукопоглощения.
Вермикулитовые плиты начинают плавиться при температуре от 1300°. Во время пожара материал не выделяет вредных веществ. А благодаря тому, что вермикулитовые плиты после вспучивания сохраняет свою первоначальную форму, их можно использовать для изоляции труб, каминов и дымоходов.
Вермикулит утеплитель отличается долговечностью в сравнении с минеральной ватой. Длительный срок службы объясняется тем, что материал со временем не разрушается и не спрессовывается. По этому показателю он превосходит керамзит и перлит.
В сравнении с минеральной ватой вермикулитовые плиты имеют сходные показатели теплопроводности и огнестойкости. Этот утеплитель легко поглощает и отпускает влагу, благодаря чему на стенах не образуется конденсат при условии, если созданы соответствующие условия для отвода пара.
Вермикулитовые плиты при толщине листа в 15 мм способны выдерживать воздействие открытого пламени в течение 45 минут. Поэтому их можно применять для отделки внешних частей печей и каминов.
По показателю шумопоглощения вермикулитовые плиты превосходят все названные ранее материалы. За счет того что они изготавливаются из горной породы, утеплитель экологически чистый, не выделяет вредных веществ, вне зависимости от условий эксплуатации, и не провоцирует аллергических реакций. В них не размножаются
бактерии и грибки.
Благодаря высокой гигроскопичности плиты быстро поглощают не только влагу, но и естественные выделения грызунов. Поэтому мыши не портят материал.
Последним важным достоинством вермикулитовых плит является их низкая цена в сравнении с минеральной ватой.
Высокая гигроскопичность создает определенные трудности монтажникам, которые проводят утепление вермикулитом. При работе с материалом важно организовать хорошую вентиляцию помещений, посредством которой лишняя влага будет выводиться наружу.
Горная порода, из которой получают вермикулитовые плиты, может содержать в себе частицы асбеста, вещества, опасного для человеческого организма. При покупке материала для утепления стен необходимо ознакомиться с сертификатом качества. В нем должна быть оговорена безопасность материала.
Для утепления стен, полов и кровли применяются плиты или вермикулит в виде мелкого порошка. Сыпучий материал позволяет заполнить все пустоты. Укладка утеплителя проводится по тому же принципу, что и керамзита. В целях экономии сыпучий вермикулит нередко смешивают с другими строительными материалами.
Плиты, изготовленные на основе вермикулита, используются редко. Обычно в строительстве применяется насыпной материал. Прежде чем укладывать теплоизоляционный слой из вермикулита в кровле или потолочных конструкциях, необходимо смонтировать гидроизоляцию. Она предотвратит образование конденсата.
Сверху на гидроизоляцию насыпается вермикулит. Толщина слоя должна соответствовать климатическим условиям, в которых находится дом. В средней полосе России достаточно насыпать 100-150 мм утеплителя.
В целях снижения расходов можно смешивать вермикулит с опилками. В таком сочетании утеплитель сохранит свои первоначальные свойства и со временем не спрессуется под собственным весом.
Сверху на балках крепится диффузная мембрана. Также важно обеспечить нормальное проветривание чердачного помещения. В ином случае из-за гигроскопичности вермикулитовых плит со временем под кровлей начнутся процессы гниения древесины и появится грибок.
Материал применяется для утепления стен, возведенных по каркасной технологии или по типу «колодезной кладки». Вермикулит засыпается по мере строительства конструкции в пустоты между кирпичами или древесиной. Важно на этом этапе постоянно утрамбовывать материал.
Если при строительстве здания используются крупные блоки, вермикулит засыпается в их пустоты. Такое применение материала повышает показатель шумопоглощения стен.
Вермикулитовые плиты отдельно от других утеплителей чаще применяются, когда возникает необходимость в организации огнеустойчивого слоя. Особенно актуален материал в жилых помещениях, где укладка слоя из асбеста противопоказана в виду крайней вредности этого материала.
Несмотря на сравнительно доступную цену, вермикулитовые плиты, укладываемые в «чистом» виде, обойдутся в итоге достаточно дорого. Поэтому чаще в строительстве утеплитель применяется для изготовления разнообразных растворов. В частности, он позволяет изготовить так называемую «теплую штукатурку».
Такое сочетание обладает массой преимуществ в сравнении с традиционными методами отделки наружных и внутренних стен. Удельный вес штукатурки с вермикулитом ниже, чем у других составов.
Утеплитель вермикулит природного происхождения, по минералогическому составу относится к силикатным горным породам, группе слюд. В производстве утеплителя из вермикулита не применяются химические вещества. Технология обусловлена интересным свойством данного минерала – при нагреве происходит изменение его кристаллической структуры, «вспучивание» и увеличение тонких слюдяных пластинок в нити и столбики, при этом размеры становятся в 20-25 раз больше, а объемный вес примерно в 20 раз меньше, всего 60-120 кг/м3. Полученный легкий «воздушный» материал имеет широкий спектр применения, и не только в строительстве.
Основные фракции вермикулита – мелкая до 0,5 мм, средняя до 5 мм и крупная фракция от 6 до 10 мм.
Теплозащитные свойства вермикулита сопоставимы с пенополистиролами и минеральными ватами (коэффициент теплопроводности 0,046-0,062 Вт/м*⁰ К), и плюс к этому он имеет уникальные свойства:
Вермикулит относится к абсолютно негорючим материалам, при нагреве не выделяет опасных для человека веществ. Температурный диапазон работы материала фантастический – от минус 200⁰С до плюс 1000⁰С.
Этот утеплитель применяется для устройства огневых барьеров строительных конструкций. Ни один утеплитель не имеет таких свойств.
Где применяется вермикулит? Для теплоизоляции как сыпучий материал, для улучшения свойств растворов, в составе композитных изделий – плит и скорлуп.
Вермикулит для сухих засыпок высокоэффективен и прослужит не один десяток лет. единственный минус таких решений – вопрос цены. Из-за недешевой стоимости вермикулита практикуется применение этого материала как добавки в строительные растворы для повышения их термоизоляционных свойств.
Для раствора стяжки с вермикулитом используют портландцемент марки ПЦ400, песок и вермикулит средних фракций (с зерном от 0,5 до 5 мм).
Несколько пропорций для растворов цемент/песок/вермикулит. Нужный вариант выбирается по виду требуемого покрытия.
При изготовлении растворов важно помнить о высокой гигроскопичности вермикулита. Все растворы готовятся на месте и должны быть уложены не более чем за 25-30 минут от момента добавления в смесь воды.
Для утепления перекрытий над неотапливаемыми помещениями растворы с долей портландцемента по массе менее чем 450 кг на один куб не будут морозостойкими, максимум на 10 циклов замораживания- оттаивания. Этот вид стяжек – только для помещений с отоплением.
Необходимая толщина слоя растворной стяжки с вермикулитом составляет над холодным подвалом – около 100 мм, между этажами 30 - 40 мм. Стяжка будет обладать как теплозащитными, так и звукоизолирующими свойствами.
Для кладки стен из кирпича и блоков вермикулит применяется как добавка в растворы, решая проблему мостиков холода в стыках между блоками. Еще одна область применения вермикулита – теплые штукатурки. Добавление вермикулита в штукатурные растворы значительно усиливает показатель термического сопротивления конструкции наружной стены. Штукатурная отделка растворами с добавкой вермикулита применяется и внутри помещений, улучшая тепло- влажностный режим и звукозащиту.
При отделке фасадов вермикулитные растворы создают дополнительный оригинальный плюс – выглядят как природный камень благодаря золотистому цвету вермикулита, особенно заметному при ярких солнечных лучах.
Большинство теплоизоляторов имеют один или несколько изъянов – они либо пожароопасны, либо дороги, либо неэкологичны. В поисках оптимального варианта застройщики нередко заинтересовываются идеей использовать в этой роли вермикулит – слоистый минерал, который при высокой температуре меняет свою структуру и приобретает новые свойства, на первый взгляд – вполне подходящие для утепления здания. Насколько такой утеплитель универсален, есть ли у него недостатки, и как грамотно его применять?
Что такое вермикулит и для чего используют? Как и базальтовая вата, это природный минерал, при этом в составе нет ни единого компонента, добавленного непосредственно на производстве. Промышленная обработка ограничивается нагревом до 1000 градусов, в результате чего кристаллы превращаются в чешуйчатые червеобразные зерна разной фракции. Существует также технология производства теплоизоляционных смесей и плит из вермикулита.
Вспученный вермикулит
О том, что такое вермикулит, хорошо знают цветоводы и огородники, ведь они часто его используют в качестве субстратного, мульчирующего и аэрирующего материала. А вот в строительных целях его применяют реже, хотя он и отличается весьма интересными для этой сферы свойствами.
Вариант термоизоляции прохода дымоходной трубы через перекрытия
Самые богатые месторождения кристаллов вермикулита обнаружены в России – в Мурманской, Челябинской и Иркутской областях, однако, несмотря на отечественное происхождение, он является достаточно недешевым. За 50-литровый мешок покупателю придется заплатить от 200 до 450 руб., а 1 кубометр материала ему обойдется в 5–7 тыс. руб. Таким образом, утепление 1 кв. м поверхности слоем термовермикулита толщиной 10 см стоит примерно 500–700 руб.
К этой сумме следует добавить стоимость гидро- и пароизоляции, так как утеплитель из вермикулита по уровню водопоглощения лидирует среди прочих материалов: при прямом контакте с водой он легко впитывает ее в объеме, превосходящем собственный в 4–5 раз. Несмотря на то, что так же легко (при условии свободного доступа воздуха) и без потери теплоизолирующих свойств он избавляется от излишков влаги, стройматериал нуждается в надежной гидрозащите.
Сертификат пожарной безопасности
Кроме этого, при теплотехническом расчете сложно определить фактическую теплопроводность, так как ее значение сильно зависит от зернового состава, плотности и влажности зерен. По ГОСТу предприятие-изготовитель обязано определять коэффициент теплопроводности вермикулита ежеквартально и информировать о результатах испытаний в сопровождающем документе.
Еще одним недостатком вспученного вермикулита как утеплителя является малое количество отзывов, подтверждающих многолетний положительный опыт его использования в этой сфере. Вызывает подозрение и экологичность гранул вермикулита: сырье для их производства изначально может содержать опасный канцерогенный минерал – асбест. Недопустимо, чтобы вермикулит был им загрязнен, и его чистота должна подтверждаться соответствующим сертификатом.
Сыпучий вермикулит поставляется в бумажных или полиэтиленовых мешках объемом 50 л. Согласно требованиям стандарта, зерна делят на фракции в зависимости от их диаметра:
Для агротехнических целей используются крупные и средние фракции, а в качестве засыпного утеплителя – вермикулит мелкофракционный. В зависимости от плотности – 100, 150 или 200 кг/куб. м – его подразделяют на марки 100, 150 и 200. Поскольку увеличение плотности материала приводит к повышению его способности проводить тепло, для лучшей теплоизоляции желательно выбирать вермикулит марки 100 с коэффициентом теплопроводности 0,055.
Упругость зерен вермикулита позволяет производить из них не только засыпку, но и различные формованные изделия (плиты, скорлупы, трубные сегменты, вкладыши). Эти элементы обладают исключительно высокой термостойкостью, поэтому их можно применять для защиты различных конструкций как от переохлаждения, так и перегрева.
Таблица характеристик плит
Следует учитывать, что из-за изменения состава и плотности технические характеристики вермикулитовой плиты существенно отличаются от вспученного вермикулита. Например, поднимается нижний температурный порог их применения (до –50 градусов) и повышается коэффициент теплопроводности (0,12 Вт/(м °C)). Это обуславливает их преимущественное использование в качестве огнеупорного покрытия, а не тепло- или звукоизоляции.
Размеры плит не регламентируются стандартом, и предприятия предлагают самые разнообразные типоразмеры:
Также на основе вермикулита производят штукатурные растворы, которые в сравнении с песчаными смесями имеют высокую пористость, обеспечивают лучшую шумозащиту, гораздо эффективнее сберегают тепло. Все это вместе позволяет в 2–3 раза уменьшить толщину штукатурного слоя.
После анализа свойств минерала становится ясно, что сыпучий утеплитель из вермикулита – это весьма перспективный стройматериал, с помощью которого можно снизить материалоемкость конструкций и избавиться от непродуктивных тепловых затрат, одновременно обеспечив звукоизоляцию, длительную огнезащиту и декоративность. Безопасность, прочность и долговечность вермикулитовых изделий позволяют использовать их как снаружи, так и внутри строения.
Первое, для чего используют вермикулит – утепление стен здания. Теплоизоляционная засыпка толщиной 20 см по теплопроводности равна двухметровой бетонной или полутораметровой кирпичной стене. Особенно эффективным является утепление фасада, выполненного колодезной кладкой, так как 5-сантиметровый слой вермикулитовой засыпки позволяет снизить теплопотери на 75% (данные приведены для Краснодарского края).
Помимо этого, вермикулит вполне пригоден для решения прочих строительных задач:
Засыпка вермикулита на чердачное перекрытие
Оштукатуривание стен цементно-вермикулитовым составом снаружи защищает их от непогоды и резких температурных перепадов, препятствует поражению плесенью и насекомыми. Штукатурные утепляющие смеси актуальны и для внутренней отделки: их слои наносятся привычными инструментами, легко затираются и приобретают эстетичный внешний вид. Есть смысл добавлять вермикулит и в кладочные бетонные смеси, чтобы он препятствовал потерям тепла через швы.
В полной мере можно использовать вспученный вермикулит для пола: его рекомендуется включать в состав бетонного раствора для заливки стяжки, а также для укладки теплых и наливных полов. Таким образом, достигается существенное снижение объемного веса, повышение надежности покрытия и сокращение расхода материалов. Вместе с тем, вермикулит не подходит для утепления подземных и цокольных этажей, поскольку не обладает должным уровнем гидрофобности.
Вермикулитовые плиты
Благодаря своей структуре, сыпучий вермикулит способен создавать среду, не просто отражающую, а поглощающую и рассеивающую звук. Конкретная величина поглощения звуковых волн зависит от частоты их колебания, а также толщины слоя, формы и фракции зерен. Максимума можно достичь при толщине засыпки 50 мм и более, но для одновременного решения задачи теплоизоляции толщину следует увеличить до 80–150 мм.
Для создания звукоизолирующей прослойки на стенах можно закрепить вермикулитовые плиты – они так же хорошо помогают в борьбе с бытовым и техническим шумом, но при этом их легко обрезать по нужному размеру с помощью деревообрабатывающего инструмента и быстро прикрепить к уже готовой поверхности стандартными крепежами или высокотемпературным клеем. Плиту допускается обрабатывать любыми красками или облицовывать декоративными материалами.
Работы с минеральным утеплителем не являются тяжелыми или вредными – по степени воздействия на человеческий организм вермикулитовое покрытие, согласно ГОСТ 12.1.007-76, относится к IV классу (малоопасные вещества). Чтобы предупредить попадание пыли в глаза и органы дыхания, перед тем как использовать вермикулит, рабочему их стоит защитить очками и респиратором. При условии хранения стройматериала в сухих закрытых помещениях его срок годности ничем неограничен.
Теплоизоляция ограждающих конструкций дома засыпным вермикулитом
Чтобы защитить потолок мансарды и поверхность скатной кровли от утечек тепла, необходимо следовать несложному алгоритму:
Схема утепления чердачных перекрытий, в принципе, аналогична:
Макет утепления каркасных деревянных стен
Засыпка в стены вермикулита возможна на этапе их возведения по каркасной или колодезной технологии либо в процессе внешнего утепления. Для этого по мере возведения несущей стены и облицовочного слоя пространство между ними заполняется гранулами вермикулита с легкой трамбовкой. Ориентировочная толщина слоя – 100 мм (для Москвы). Дополнительной паро- и гидроизоляции не требуется, вентиляционные зазоры во внешней стене также не нужны.
Другой способ создания утепленной стены – заполнение вермикулитом полостей строительных блоков. Теплоизоляционный эффект такой конструкции резко возрастает, а свободный парообмен в стене не нарушается, и она остается легкой и дышащей. При необходимости наружную стену можно еще больше изолировать, если ее возвести из бетонных панелей на основе быстротвердеющего цемента с добавлением сыпучего утеплителя для стен.
Пропорции растворов для стяжек
Утепление сухим вермикулитом – достаточно дорогое решение, поэтому в частном строительстве предпочитают добавлять этот материал в состав строительных и отделочных смесей. Для приготовления раствора для термоизолированной стяжки нужно запастись стандартным портландцементом марки М400, песком и мелко- или среднефракционным вермикулитом. Из-за его высокого водопоглощения раствор требуется израсходовать в течение 30 минут после замешивания.
Для надежного утепления перекрытия над неотапливаемым пространством обычно хватает 100 мм стяжки, а для межэтажных перекрытий достаточно 30 мм. Нужно помнить, что залитое перекрытие ввиду небольшой массовой доли цемента не обладает морозоустойчивостью, поэтому такие стяжки рекомендованы только для отапливаемых помещений.
Рецепт штукатурных растворов для наружных работ
Чтобы оштукатурить стены изнутри, можно применять такой же состав, а для их наружной обработки пропорции раствора должны быть несколько изменены. И внешние, и внутренние штукатурки обладают высокой паропроницаемостью, способствующей нормальной саморегуляции внутреннего микроклимата. Теплые штукатурки на основе вермикулита имеют природный золотистый или серебристый отлив, но при желании в их состав можно добавить пигмент нужного оттенка.
Штукатурка для внутренней отделки: Ц – цемент, И – известь, Г – глина, В – вермикулит
При кладке стен целесообразно использовать современные термоизоляционные материалы (газо-, пеноблоки, вермикулитобетон), а швы между ними выполнять из кладочного раствора с низким коэффициентом теплопроводности. Замесить его можно с применением все того же вермикулита, предварительно определившись с оптимальным составом.
Таким образом, востребованность вермикулита в строительстве очевидна: отличная технологичность и уникальное сочетание свойств выводят вермикулитовые засыпки и плиты на первый план среди огнестойких утеплителей. Достаточно весомым препятствием для расширения области их применения является лишь высокая цена, однако увеличение производства дает надежду, что в скором времени оно будет устранено.
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.
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.
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 считанные минуты – а затем вспученные столбики проходят стадию дробления до нужной фракции с последующей сортировкой, расфасовкой и отгрузкой потребителям.
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, мм | Средняя насыпная плотность материала, кг/м³ | Средний | |
|---|---|---|---|
| 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:
Вермикулит для обеспечения необходимых термоизоляционных характеристик здания может использоваться в нескольких вариантах:
Один из популярных методов применения вермикулита – это засыпка полостей утепляемых конструкций.
На рисунке показана примерная схема утепления скатной кровли, например,
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.
Схема утепления перекрытий, в принципе, схожая.
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.
утеплиель SVT Вермикулит ВВФ
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.
При возведении стен по технологии «колодезной кладки», пространство между кирпичами модно заполнить сухим вермикулитом. Аналогичный подход может применяться и при утеплении
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.
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.
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.
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.
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.
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 раствора | Плотность раствора, кг/м³ | Прочность, кг/см² | Коэф. 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.
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 материала | Плотность, кг/м³ | Коэффициент 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 |
| 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.
Очень эффективным методом существенного повышения теплоизоляционных качеств стен является применение так называемых , 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 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 раствора | Раствор № 1 | Раствор № 2 |
|---|---|---|
| Пропорции раствора: | ||
| - цемент, кг | 760 | 600 |
| - вермикулит, л. | 1050 | 1300 |
| - вода, л. | 530 | 455 |
| Плотность в сухом состоянии, кг/м³ | 1100 | 880 |
| 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 растворе | Примерный расход на 1м³ готового раствора | Плотность раствора, кг/м³ | Предел 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.
Чтобы придать штукатуркам , 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:
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:
Еще одна сфера применения вермикулита в строительстве – использование готовых плит, выполненных на его основе.
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 параметров | Показатели |
|---|---|
| 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.
