Методика ускоренного контроля качества минераловатных материалов

Комплекс требований, предъявляемых к минераловатным теплоизоляционным материалам (МТМ), определяется, прежде всего, условиями их работы в той или иной системе. Чтобы не ошибиться с выбором утеплителя, предназначенного для теплозащиты строительных конструкций, необходимо понимать, воздействию каких внешних факторов данный утеплитель будет подвергаться в процессе эксплуатации.

Наиболее интенсивные нагрузки испытывают МТМ, применяемые в системах утепления фасадов и кровель. В период эксплуатации в толще волокнистой структуры минераловатной плиты постоянно протекают различные физические процессы, в том числе обусловленные попаданием внутрь теплоизоляционного слоя влаги, в связи с чем не только нарушается режим работы конструкций, но и существенно уменьшается долговечность минваты.

Минераловатная плита может увлажняться как с наружной, так и с внутренней стороны. Сочетание всех воздействий при длительной эксплуатации приводит к разрушению синтетического связующего, что негативно сказывается на прочностных показателях минваты. Поэтому для волокнистых материалов, применяемых в системах наружного утепления ограждающих конструкций, помимо теплотехнических показателей очень важна такая характеристика, как влагостойкость, то есть способность материала сопротивляться разрушающему воздействию влаги, которая всегда присутствует и в конструкциях, и в воздухе. Согласно действующим ГОСТ 9573 и ГОСТ 17177 ее оценивают по степени снижения прочности и сжимаемости после выдерживания образцов МТМ в течение 3-х суток в эксикаторе при температуре (22±5)° С и влажности (98±2)%.

В 1981 году специалистами НИИСФ был разработан метод ускоренной оценки влагостойкости МТМ. Предлагалось считать МТМ влагостойкими, если после одного часа испытаний образцов в среде водяных паров над кипящей водой снижение прочности не превышает 30 %. Эта методика была включена в ГОСТ 9573. Но, как было установлено позже, она не учитывала влияния повышенных температур (до 100 °С) и влажности (до 100 %) при выдержке над кипящей водой образцов, в которых процесс поликонденсации фенолоспиртов, применяемых в качестве связующих веществ, не полностью завершился.

Такие образцы (с неполной степенью отверждения в них связующих) в первые 40-45 минут испытаний над кипящей водой доотверждались (доупрочнялись), то есть изменялись их фактические свойства - одновременно с деструктивными процессами были отмечены признаки структурирования неотвержденной части связующего.

Установленные закономерности позволили сделать следующий вывод: до тех пор, пока нормативно предопределена возможность изготовления МТМ с недостаточной степенью отверждения в них связующего (ГОСТ 9573 и др.), ускоренные испытания над кипящей водой целесообразно проводить в течение не более 27-30 минут. В этот период воздействие температур, близких к 100 °С, не оказывает существенного влияния на показатель влагостойкости исследуемых МТМ. Поэтому специалистами ВНИИТеплоизоляции, МГСУ, ЦНИИПромзданий, ЦМИПКС, УралНИИСтромпроект были разработаны методика и камера для испытания образцов МТМ на влагостойкость (а.с. № 1078303). Однако многолетний опыт эксплуатации этой камеры показал, что в ней практически невозможно провести испытание материалов плотностью до 50-75 кг/м³. Дело в том, что подобные образцы в процессе испытаний очень сильно деформируются и при извлечении из камеры еще больше разрушаются.

Учитывая изложенное, ОАО «МАКСМИР» совместно с ЦНИИПромзданий и ГАСИС при участии МГСУ и ОАО «Теплопроект» под руководством проф. Ю.Л. Боброва произвели работы по усовершенствованию камеры и методики, позволившие проводить оперативные исследования влагостойкости МТМ различной плотности, как в заводских, так и в построечных условиях.

Рассказать об основных особенностях и преимуществах данной методики мы попросили генерального директора группы компаний «МАКСМИР» Александра Анатольевича Матвиевского.

- Работы по исследованию долговечности минераловатных материалов при различных условиях эксплуатации проводились в разные годы в институтах «Теплопроект», ВНИИТеплоизоляция (г. Вильнюс), МИСИ, ВНИИСТРОМ и др. Однако вопросы достоверного определения или прогнозирования долговечности применяемых теплоизоляционных материалов в различных условиях эксплуатации до настоящего времени остаются проблематичными, так как фактически отсутствуют утвержденные методики определения и официальные документы, нормирующие значение этого параметра.

Один из важнейших показателей, влияющих на долговечность МТМ, применяемых в системах утепления строительных конструкций, - влагостойкость. Влагостойкость это, по сути, изменение прочностных свойств материалов и конкретных изделий в условиях повышенной влажности. Какие бы конструктивные решения не предусматривались, в процессе эксплуатации фасада или той же кровли минераловатный утеплитель подвергается периодическому увлажнению. Под воздействием влаги происходит разрушение синтетического связующего, что приводит к значительным структурным изменениям и снижению прочности минваты. Мы смогли разработать способ, который позволяет за 20-25 минут определять влагостойкость минераловатных материалов, а по сути - производить интегрированную оценку их качества и долговечности.

Принципиальное отличие нашей методики заключается в том, что она позволяет в одном устройстве определять влагостойкость не только жестких, но и полужестких и мягких МТМ за счет контроля изменения разницы показателей их сжимаемости до и после выдержки образца над кипящей водой под воздействием нагрузки в течение заданного времени (не извлекая при этом образец из камеры). По изменению сжимаемости мы судим о том, насколько изменились прочностные показатели образца утеплителя. Даже если образец к концу испытаний разрушается, мы все равно можем сказать, какова его остаточная прочность. Для большинства минераловатных изделий на синтетических связующих относительное изменение сжимаемости составляет 5-20 %. Существенное превышение этих значений может свидетельствовать об ухудшении качества связующего, нарушениях технологии изготовления МТМ, режимов их хранения и т.д.

Выпущено достаточно много приборов. Они уже прошли сертификацию и аттестацию. В настоящее время мы приступили к циклу исследований по определению влагостойкости конкретных минераловатных материалов и изделий, представленных на российском рынке.

Основные преимущества методики - возможность оперативно определять свойства минваты или конкретных изделий, причем не только в производственных условиях, но и на строительной площадке, что до сегодняшнего дня было невозможно. Внедрение этой методики и оборудования позволит:

1. Значительно сократить длительность и повысить энергоэффективность испытаний (20-25 минут вместо 72 часов по ГОСТ 9573).
2. Повысить надежность и достоверность результатов измерений при одновременном улучшении условий труда и техники безопасности лаборантов на предприятиях и в научно-исследовательских организациях.
3. Проводить все испытания образцов теплоизоляционных материалов на влагостойкость на одном портативном устройстве.

Для массового внедрения данной методики необходимо внести дополнения в действующие нормативные документы. Поэтому полтора года назад компания «МАКСМИР» по собственной инициативе взялась за разработку новой редакции ГОСТ 9573-96 «Плиты из минеральной ваты на синтетическом связующем теплоизоляционные. Технические условия». На сегодняшний момент мы эту работу завершили, прошли общественные слушания, получили рекомендации, замечания и планируем провести переговоры с Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии на предмет включения этой разработки в план. Основные авторы новой редакции ГОСТ 9573 - Владимир Борисович Пономарев, зам. директора НИЦ ОАО «Теплопроект», Юрий Леонидович Бобров, зав. кафедрой «Методология лицензирования и аттестации» ГАСИС, ваш покорный слуга и группа специалистов ОАО «Теплопроект».

- Насколько мне известно, комплексные поставки теплоизоляционных систем - не единственное направление работы компании «МАКСМИР»?
- В течение последних трех лет мы достаточно активно работаем в НАМИКС, Национальном агентстве малоэтажного и коттеджного строительства, где я возглавляю группу по энергоэффективности и подготовке кадров для малоэтажного строительства. Точнее было бы сказать по опережающей подготовке и переподготовке кадров. Это очень важное направление, которое к сожалению, не находит отражения в деятельности государства. Процесс привлечения представителей ближнего зарубежья в качестве исполнителей работ пущен на самотек. Никто не знает, обладают эти рабочие хотя бы элементарными навыками в области производства строительных работ или нет. Поэтому вопросы аттестации, сертификации, подготовки или опережающей переподготовки кадров на сегодняшний день достаточно актуальны. Считаю, что это одно из важнейших направлений в деятельности государства в целом.

Здесь конечно должно быть частно-государственное партнерство. Однако оно только в том случае может состояться, если государство будет предъявлять к людям определенные сертификационные требования, а сами люди проявят заинтересованность в повышении своей квалификации или получении второго образования. Для этого уровень обучения должен быть таким, чтобы человек сам захотел за него заплатить. Это достаточно большой пласт работы, ведь малоэтажное строительство - генеральное направление развития жилищного строительства в стране.

- Расскажите, пожалуйста, о наиболее известных разработках компании.
- Компанией накоплен более чем 10-летний опыт разработки и промышленной эксплуатации электромагнитных установок для обработки воды. Применение таких установок в сетях теплоснабжения и ГВС позволяет не только предотвращать образование твердокристаллических отложений на поверхностях, контактирующих с водой, но и удалять с них накипь, которая уже образовалась. Все наши системы отопления разработаны для того, чтобы отапливать жилища, но накипь, образующаяся в трубопроводных системах и на поверхности теплотехнического оборудования в процессе их эксплуатации, резко снижает эффективность работы этих систем. Так, миллиметровый слой накипи на внутренней поверхности котла влечет за собой перерасход 5-8% топлива. В свое время эту проблему решали, промывая стояки раствором кислоты. Однако в течение последних 15 лет этим никто не занимался. Поэтому Москва сегодня вынуждена менять трубы. Применение аппаратов позволяет полностью отказаться от отключения и промывки теплообменников, продлить срок их эксплуатации. И такой опыт у нас имеется.

Первый электромагнитный аппарат компании «МАКСМИР», запатентованный в 2001 году, был установлен в качестве плотного образца на подающем трубопроводе горячего водоснабжения ЦТП №17 в г. Мытищи Московской области. Модель производительностью 25 м³/ч решила задачу защиты от накипи и коррозии пластинчатых теплообменников и обеспечила беспрерывное снабжение горячей водой 20 многоэтажных домов.

Срок эксплуатации аппаратов более 10 лет. Затраты на их приобретение, монтаж и пуско-наладочные работы относительно невелики. Эксплуатационные расходы сводятся к оплате потребляемой электроэнергии. Поскольку потребляемая мощность невелика (1,5 Вт/м?), обеспечивается существенная экономия энергоресурсов. По расчетам эксплуатирующих организаций срок окупаемости установки при использовании в ЦТП составляет не более 1,5 лет.

Особый интерес представляет применение подобных установок на предприятиях, специализирующихся на производстве бетона и изделий из него. Использование при затворении бетона воды, подвергнутой магнитной обработке, не только повышает механическую прочность конструкций, но и позволяет экономить 8-10% цемента. На Подольском домостроительном комбинате такая установка стоит уже 4 года. К сожалению, востребованность данной технологии пока низкая. Во многом это объясняется тем, что оборудование, которое используется на ДСК, очень сильно устарело. Наши клиенты - современные предприятия, которые провели модернизацию и заинтересованы в том, чтобы выпускать качественный бетон, но с меньшими затратами цемента. На наш взгляд, это очень перспективная технология, и мы ведем достаточно широкие исследования в этой области.

P.S.: В конце сентября 2010 года Александр Анатольевич Матвиевский отметил свой юбилей. Пользуясь случаем, редакция журнала «Технологии строительства» поздравляет его с этим знаменательным событием и желает реализации всех намеченных планов, новых профессиональных свершений, неиссякаемой энергии, здоровья, счастья и благополучия.

Справка журнала «ТС»

Александр Анатольевич Матвиевский,
генеральный директор ОАО «МАКСМИР» и ЗАО «МАКСМИР-М»; председатель Совета директоров ЗАО «МАКСМИР СПБ», ЗАО «МАКСМИР Тула», ЗАО «МАКСМИР Екатеринбург», ЗАО «МАКСМИР Черноземье», ЗАО «МАКСМИР Юг», ЗАО «МАКСМИР Самара».

Родился 28.09.1960 г. в г. Сталино (ныне г. Донецк). Окончил факультет «Мосты и тоннели» Московского института инженеров транспорта. В 1986 поступил в аспирантуру МИИТ. В 1988 году защитил кандидатскую диссертацию на тему «Долговечность проезжей части металлических пролетных строений железнодорожных мостов». Научно-педагогический стаж - 6 лет. Научное звание - научный сотрудник.

С 1988 по 1992 год - заместитель начальника отдела обследований зданий и сооружений НПК «Стройтрест». Руководил обследованием более 150 объектов в Москве и других городах.

В 1991 году организовал собственную фирму «МАКСМИР» и еще 4 компании.

Кандидат технических наук (2010); академик Международной академии транспорта (2001); почетный строитель РФ (2007); член Генерального совета «НАМИКС» (Национального агентства малоэтажного и коттеджного строительства) (2007); член Экспертного совета по жилищно-коммунальному хозяйству при Комитете Государственной Думы ФС РФ по строительству и земельным отношениям (2009); председатель рабочей группы ФАС РФ по теплоизоляционным материалам и конструкциям (2009). Соавтор 14 изобретений, автор более 20 статей и 2 книг.

Основные направления работы группы компаний «МАКСМИР»:

• Комплексные поставки систем теплоизоляции (с 1996 г.)
• Производство и поставка аппаратов электромагнитной обработки воды для энергетики и ЖКХ (с 2000 г.)
• Производство и поставка оборудования для упрочнения бетонов (с 2007 г.)
• Поставка систем очистки сточных вод (с 2010 г.)

Научная и общественная деятельность - Активная работа по продвижению эффективных и безопасных материалов и технологий для городской целевой программы капитального ремонта многоквартирных домов «Ответственному собственнику - отремонтированный дом».
- Участие в выработке государственной технической политики в области теплоизоляционных материалов и систем. Разработка новой редакции ГОСТ 9573 на теплоизоляционные плиты из минеральной ваты на синтетическом связующем.
- Участие в редактировании закона «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».
- Разработка методики и оборудования для экспресс-контроля качества изделий из минеральной ваты.
- Проведение научных разработок и получение патента на оборудование для упрочнения бетонов.
- Проведение научных разработок и получение патента на оборудование для электромагнитной обработки воды.

Прибор для определения показателя сжимаемости минераловатных изделий экспресс-методом после выдержки над кипящей водой. Марка ПОС-120.УХЛ.4. (Прибор соответствует требованиям ТУ 4932-002-52654857-2009).