Вермікулітова плита: легка та вогнестійка

Що таке вермікулітова плита і як її виготовляють

Визначення та склад вермікулітової плити

Вермікулітова плита є теплоізоляційним матеріалом, який важко піддається горінню. Вона переважно виготовлена з розширеного вермікуліту, який отримують з природного силікатного мінералу, що пов’язаний зі слюдою. Цікаве відбувається, коли цей матеріал нагрівається до дуже високої температури, приблизно 900–1000 градусів Цельсія. За таких температур він дійсно розширюється приблизно до тридцяти разів порівняно з початковим об’ємом, утворюючи маленькі повітряні кишені всередині, які допомагають утримувати тепло. Виробники змішують цей розширений матеріал з речовинами, такими як натрій сілікат, щоб утворити міцні панелі. Ці панелі важать від 350 до 450 кілограмів на кубічний метр, що робить їх приблизно на шістдесят відсотків легшими порівняно зі звичайними гіпсокартонними плитами, які широко використовуються для стін та стель.

Виробничий процес вогнестійких плит на основі вермікуліту

Виробництво включає три ключові етапи:

1. Ексфоліація : Сировинну вермікулітову руду швидко нагрівають для викликання розширення.
2. Змішування : Розширені частинки змішуються з вогнестійкими зв'язувальними речовинами (наприклад, цементними добавками) та водою.
3. Пресування/вулканізація : Суміш гідравлічно пресується та сушиться в печах при температурі 150–200°C для утворення міцної структури плити.

Цей процес забезпечує матеріал, який може витримувати температури до 1200°C зі збереженням структурної цілісності, що підтверджено стандартами вогневих випробувань BS 476 та EN 1366.

Ключові фізичні та хімічні властивості, що визначають експлуатаційні характеристики

Ці властивості роблять вермікулітову плиту ідеальною для пасивних систем протипожежного захисту та енергоефективних будівельних огороджувальних конструкцій.

Виняткова стійкість до вогню: як вермікулітові плити ведуть себе при екстремальному нагріванні

Механізми, що забезпечують вогнестійкість вермікулітової плити

Чому вермікулітові плити так добре протистоять вогню? Справа в тому, як їх виготовляють. Цей матеріал має шарувату мінеральну структуру, поєднану з певними хімічними речовинами, які просто не взаємодіють з полум'ям. Коли температура піднімається дуже високо, наприклад, понад 300 градусів Цельсія, вода, що міститься всередині, починає перетворюватися на пару. Це створює щось на зразок захисного щита від тепла. У той же час шари починають розширюватися вражаюче, іноді збільшуючись у розмірах аж у 30 разів порівняно з початковим. Це розширення формує шар вуглецю, що нагадує ізоляційний шар, який практично уповільнює рух тепла крізь матеріал. Через ці дві речі, що відбуваються одночасно, вермікулітові плити можуть досить добре витримувати навіть температуру до 1200 градусів Цельсія без того, щоби повністю не руйнуватися.

Ефективність у стандартних випробуваннях на вогнестійкість та класифікація

Відповідно до випробувань у печі за EN 1363-1, вермікулітові плити стабільно досягають:

• 30–120 хвилин вогнестійкості для стін і стельових конструкцій
• Клас A1 сертифікат негорючості (єврокласифікація)
• Втрата маси менше 15% після 2 годин при 1000°C

Ці результати перевищують традиційні гіпсокартонні плити на 200–400% за термічної витривалості.

Дослідження випадку: Використання у вогнестійких стінних конструкціях та пасивному вогнезахисті

У 2022 році під час капітального ремонту багатоповерхового будинку використовували вермікулітові плити для стін сходових клітин, досягнувши:

• 94 хвилини реальний вогнестійкості (перевищуючи вимогу у 90 хвилин)
• зменшення на 37% у проникненні диму порівняно з мінеральною ватою
• на 19% легше вага монтажу порівняно з варіантами з силикатом кальцію

Проект продемонстрував ефективність вермікуліту у виконанні сучасних вимог щодо секціонування.

Обмеження у випадках тривалого або екстремального впливу вогню

Хоча вермікуліт ефективний у стандартних випадках вогню, тривале витримування понад 4 години при температурі 1000°C+ може призводити до поступового відшарування. У промислових умовах з високошвидкісним полум'ям — наприклад, на нафтохімічних підприємствах — ефективність ізоляції може знизитися на 12–18%, що вимагає гібридних рішень або захисних покриттів.

Теплоізоляція та енергоефективність у будівельних застосуваннях

Коефіцієнти теплозахисту та теплопровідність плит на основі вермікуліту

Плити із вермікуліту мають коефіцієнт теплозбереження R 2,9–3,8 на дюйм, з теплопровідністю (λ) 0,048 Вт/м·К — на 40% нижче, ніж у випененого полістиролу (EPS). Ці характеристики досягаються завдяки природним шарам алюмосилікату, які утримують повітря та стійкі до вологи, що робить їх дуже ефективними як у нових, так і в існуючих системах ізоляції.

Застосування в дахах, фасадах та високоефективних будівельних огородженнях

Архітектори використовують плити із вермікуліту в таких випадках:

1. Конструкції дахів, які потребують протипожежного класу A та ізоляції R-15+
2. Скляні фасади, що потребують теплових розривів і протипожежного ущільнення
3. Реконструкція будівель із обмеженнями щодо ваги конструкцій

Дослідження європейських реконструкцій 2021 року виявило, що фасади з вермікуліту зменшили річні витрати на опалення на 19% порівняно з традиційною цегляною конструкцією.

Енергоефективність у сучасному будівництві

Інтегровані в системи безперервного утеплення, вермікулітові плити зменшують навантаження на опалення та кондиціонування повітря на 18–27% у змішаному кліматі. З вмістом 94% вторсировини та 0,007 кг CO₂eq ембоді карбону — на 63% менше, ніж у жорстких пінопластів — вони відповідають вимогам LEED v4.1. Будівельники зазначають період окупності 6–8 місяців завдяки енергозбереженню в комерційних будівлях середньої висоти.

Конструктивні та екологічні переваги легких вермікулітових плит

Зменшення конструктивного навантаження в багатоповерхових та реконструкційних проектах

Вермікулітові плити на 70% легші за традиційну мінеральну ізоляцію, що зменшує конструктивне навантаження та зменшує потребу у сталевому підсиленні в багатоповерхівках. Їхня міцність на стиск (≥1,2 МПа) забезпечує довговічність і спрощує використання під час реконструкції старих будівель з обмеженою вантажопідйомністю — особливо корисно в сейсмічних зонах.

Стійкість, нешкідливість та роль у сертифікації екологічних будівель

Плити із вермікуліту не містять шкідливих ЛОС, про які усі так багато чують останнім часом, а ще їх можна повністю переробити, що робить їх досить гарним вибором для екологічного будівництва. У процесі виробництва ці плити потребують приблизно на 35 відсотків менше енергії порівняно з виробництвом синтетичних матеріалів. Така економія енергії допомагає будівлям отримати бали LEED v4.1, пов’язані з ефективними матеріалами та зменшенням кількості відходів. Незалежні дослідження показали, що вермікуліт добре взаємодіє з живими системами, отримавши сертифікації, такі як Cradle to Cradle. Підрядники також схвалюють цей матеріал — за результатами багатьох опитувань, понад вісім із десяти фахівців обирають вермікуліт для проектів пасивних будинків, адже він гарно вписується в концепцію циклової економіки, де ресурси повторно використовуються, а не викидаються.

Ринкові тенденції та перспективи розвитку ринку вогнестійких плит на основі вермікуліту

Інновації у вермікулітових композитах для підвищення ефективності

Останні інновації передбачають змішування вермікуліту з кремнеземом і графітом для виготовлення плит, які не лише тонші, а й мають кращі експлуатаційні характеристики порівняно з традиційними вогнестійкими матеріалами. Нещодавнє дослідження Американської асоціації будівельних матеріалів показало, що приблизно 60 відсотків усіх замовлень сьогодні надходить із будівельних майданчиків і фабрик, головним чином тому, що забудовники прагнуть використовувати легші матеріали, які добре працюють із сучасними системами розумних будинків. Багато компаній у галузі почали переходити на клеї рослинного походження, оскільки прагнуть отримати сертифікацію LEED v4.1. Цей перехід сприяє розвитку справи щодо виробництва вогнестійких продуктів, які насправді корисні для навколишнього середовища.

Регулюючі чинники збільшують використання у будівництві

Зміни будівельних норм щодо негорючих облицювальних матеріалів та виконання стандартів NFPA 285 значно збільшили увагу до вермікулітових плит у комерційних будівельних проектах. Новий Кодекс пожежної безпеки 2023 року тепер вимагає використання цих плит у вогнестійких конструкціях для будинків з квартирами, і ми бачимо аналогічні зрушення в Європі, де оновили регулювання EN 13501-1. Крім того, через посилення вимог OSHA та EPA щодо продуктів, що містять азбест, забудовники переходять на вермікуліт як на більш безпечний варіант, який відповідає всім нормам. Це робить його особливо популярним під час реконструкції старих будівель, де питання безпеки мають велике значення.

Прогноз ринку легких вогнестійких матеріалів (2025–2030)

За даними Grand View Research за 2023 рік, світовий ринок вермікулітових плит може досягти приблизно 1,2 мільярда доларів США до кінця цього десятиліття, збільшуючись приблизно на 7,8 відсотка щороку. Найбільшими чинниками зростання, ймовірно, стануть регіони Азійсько-Тихоокеанського регіону та частини Близького Сходу, де міста продовжують швидко розвиватися. Там особливо високим є попит на вогнестійкі рішення для дахів, при цьому очікується збільшення потреби майже на 30 відсотків з часом. Тим часом у США виробники очікують, що їхні обсяги виробництва зростуть приблизно на 18 відсотків щороку до 2027 року. Це зростання, схоже, зумовлене зростанням популярності збірних будівель і модульних конструкцій, які потребують матеріалів для ізоляції з гарними тепловими властивостями. Вермікуліт добре підходить для цього, оскільки він забезпечує достатній опір теплопередачі понад 1,25 м²·К/Вт, а також стійкий до вогню.

Часті запитання

З чого виготовляється вермікулітова плита?

Плити із вермікуліту в основному виготовляються з експандованого вермікуліту — природного силікатного мінералу, змішаного з натрієвим силікатом та іншими добавками.

Як плити із вермікуліту забезпечують вогнестійкість?

Під час впливу високих температур вода, що міститься всередині плит із вермікуліту, перетворюється на пару, утворюючи захисний бар'єр, тимчасом як мінеральні шари розширюються, створюючи обвугленого ізоляційний шар, що перешкоджає передачі тепла.

Де можна використовувати плити із вермікуліту?

Їх використовують у вогнестійких стінних конструкціях, дахах, фасадах, високоефективних будівельних оболонках та під час модернізації об'єктів, де потрібна теплоізоляція та вогнестійкість.

Чи є плити із вермікуліту стійкими до використання?

Так, плити із вермікуліту є стійкими, оскільки вони не виділяють шкідливих ЛОС, підлягають повному переробленню та виготовляються з використанням менше енергії порівняно з синтетичними матеріалами.