Perlitbetón a nové možnosti jeho využitia

Perlitbetón je známy svojou nízkou objemovou hmotnosťou a nízkym súčiniteľom tepelnej vodivosti. Vďaka vynikajúcej tepelnej odolnosti všetkých vstupných surovín na jeho výrobu ho možno využiť ako tepelnoizolačný materiál, a to aj v prípade priemyselných zariadení s vyššími povrchovými teplotami.

V súčasnosti, keď dochádza k neustálemu nárastu cien energie, treba hľadať spôsoby, ako znížiť energetické straty výrobných zariadení. Východiskom z tejto situácie by mohli byť nové stavebné materiály, resp. existujúce materiály s vylepšenými vlastnosťami. Vývoj nových a zdokonaľovanie existujúcich materiálov zároveň môže zvýšiť konkurencieschopnosť domácich výrobcov na európskom stavebnom trhu, čo môže byť východiskom zo súčasnej ekonomickej krízy. Zníženie, resp. eliminácia energetických strát má priamy vplyv na zefektívnenie výroby veľkého počtu podnikov. Spojiť však dve také rozdielne veci, ako sú vysoká kvalita a nízka cena, je pomerne zložité.

Prostredie, do ktorého je nový izolačný systém určený, je charakteristické návrhovými teplotami do 200 °C (prípadne 500 °C). V súčasnosti existuje veľké množstvo tepelne náročnejších zariadení, ktorých renovácia bude v dohľadnom čase veľmi aktuálna, a to vzhľadom na neustále sa zvyšujúce ceny energie, ako aj snahu o ekologickejšiu prevádzku jednotlivých výrobných zariadení.

Nový izolačný materiál do vyšších teplôt
Hlavným cieľom návrhu nového materiálu je modifikáciou prípravy už známych materiálov vytvoriť alternatívny tepelnoizolačný materiál vhodný do vyšších teplôt a zároveň preskúmať možnosti využitia druhotných surovín na jeho výrobu. Výsledný materiál by mal mať vlastnosti porovnateľné s doteraz komerčne vyrábanými izolačnými materiálmi na vyššie tepelné zaťaženie. Tieto vlastnosti vychádzajú z požiadaviek praxe a zároveň vyhovovujú platnej legislatíve.

Jeden z možných variantov plniva na výrobu tepelnoizolačných materiálov predsta­vuje expandovaný perlit. Vďaka jeho vysokej tepelnej odolnosti ho možno aplikovať v podmienkach s vyšším tepelným zaťažením. Vyrába sa z ryolitového skla. Ryolit je hornina sopečného pôvodu, ktorej viskozita sa pri vzniku zväčšila tak rýchlo, že sa voda obsiahnutá v magme nemohla uvoľniť. Keď sa tieto horniny zahrejú do pyroplastického stavu, dôjde k premene tejto viazanej vody na vodnú paru, ktorá spôsobí zväčšenie ich objemu. Expandovaný perlit je jemne pórovitý materiál bielej farby. Najčastejšie sa používa na tepenoizolačné účely (napr. vo forme zásypov do nízkych a vysokých teplôt, ako plnivo do omietok a sanačných zmesí, do perlitových betónov).

Bežný perlitový betón dosahuje objemovú hmotnosť 300 až 700 kg/m³. S tým súvisia aj hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti, ktoré sa v prípade tohto typu perlitbetónu pohybujú v rozpätí od 0,08 až 0,24 W/(m . K). Čím je objemová hmotnosť vyššia, tým je vyšší aj súčiniteľ tepelnej vodivosti. Úpravou receptúr sa dá dosiahnuť objemová hmotnosť menej ako 200 kg/m3 a súčiniteľ tepelnej vodivosti menej ako 0,06 W/(m . K).

Záver
V súčasnosti je dôležité neustále hľadať no­vé spôsoby realizácie tepelnej izolácie v špe­ciálnych podmienkach. Rovnako ako sa pri normálnych podmienkach vo veľkej miere využívajú materiály na polymérnej báze (napr. penový polystyrén, polyuretán a pod.), možno na špeciálne aplikácie tepelnoizolačných systémov využiť ľahký betón.

Podstatou vyvíjaného materiálu je spojenie ochrany a obnovy povrchu existujúcich stavebných objektov so znížením ich energetickej náročnosti. Materiál by mal spájať výhody doteraz vyrábaných ľahkých betónov (nízka objemová hmotnosť, vysoký tepelný odpor, malé výrobné náklady) s vysokou tepelnou odolnosťou.
Prínosom tohto nového materiálu by teda mala byť jeho schopnosť plniť svoju funkciu aj pri vyšších teplotách. Modifikáciou receptúr existujúcich druhov perlitbetónu sa dajú získať materiály schopné odolávať vysokým teplotám s dostatočným tepelným odporom, pričom ich výroba bude oproti ostatným izolačným materiálom s porovnateľnými vlastnosťami finančne menej náročná.

Poďakovanie
Text vznikol s finančnou podporou z prostriedkov štátneho rozpočtu prostredníctvom Ministerstva priemyslu a obchodu ČR v rámci projektu FR-TI2/340 s názvom: Výzkum a vývoj průmyslového tepelněizolačního systému na silikátové bázi s využitím druhotných surovin.

TEXT: prof. Ing. Rostislav Drochytka, CSc., Ing. Lenka Mészárosová
FOTO: archív autorov

Autori pôsobia v Ústave technológie stavebných hmôt a dielcov – THD Stavebnej fakulty VUT v Brne.

Literatúra
1.    Drochytka, R. – Matulová, P.: Lehké stavební látky. Brno: VUT, 2006.
2.    Svoboda, L.: Stavební hmoty. Bratislava: JAGA GROUP, 2007.
3.    Výborný, J. – Košatka, P. – Drochytka, R. – Pume, D.: Porobeton. Brno: VUTIUM Press, 2000, s. 156.
4.    Šťastník, S.: Fyzika stavebních látek, M01 Fyzikální vlastnosti stavebních materiálů a konstrukcí, studijní opory. Brno: FAST VUT, 2006.
5.    Steuer, R. – Kmínová, H.: Izolační materiály M02 Technické izolace, studijní opory. Brno: FAST VUT, 2005.
6.    ČSN 73 0540-3: 1995 Tepelná ochrana budov.
7.    Drochytka, R. – Mészárosová, L.: Aerated concrete used as an insulating material at higher temperatures. In: Cement, wapno, beton. roč. 2011, č. SI, s. 102 – 105.

Článok bol uverejnený v časopise Stavebné materiály.