Ячеистые бетоны

Теплоизоляционные материалы-свойства и область применения

Физико-технические свойства используемых теплоизоляционных материалов оказывают определяющее влияние на теплотехническую эффективность и эксплуатационную надежность конструкций, трудоемкость монтажа, возможность ремонта в процессе эксплуатации и в значительной степени определяют сравнительную технико-экономическую эффективность различных вариантов утепления зданий.

Теплоизоляционные материалы в конструкциях утепления зданий должны соответствовать требованиям пожарной безопасности по СНиП 2.01.02-85, иметь гигиенические сертификаты, не выделять токсичные вещества в процессе эксплуатации и при горении.

На долговечность и стабильность теплофизических и физико-механических свойств теплоизоляционных материалов в конструкциях утепления зданий влияют многие эксплуатационные факторы, включая:

знакопеременный температурно-влажностный режим теплоизоляционных конструкций;

возможность капиллярного и диффузионного увлажнения теплоизоляционного материала в конструкции;

воздействие ветровых нагрузок;

механические нагрузки от собственного веса в конструкциях стен и нагрузки при перемещении людей в конструкциях крыш и перекрытий.

Теплоизоляционные материалы для утепления зданий должны отвечать следующим основным требованиям:

теплоизоляционный материал должен обеспечивать требуемое сопротивление теплопередаче при возможно минимальной толщине конструкции, что достигается применением материалов с расчетным коэффициентом теплопроводности - 0,04 - 0,06 Вт/(м*К');

паропроницаемость материала должна иметь значения исключающие возможность накопления влаги в конструкции в процессе ее эксплуатации;

плотность теплоизоляционных материалов для утепления зданий ограничивается допустимыми нагрузками на несущие конструкции;

прочность материала;

морозостойкость;

гидрофобность и водостойкость;

биостойкость и отсутствие токсичных выделений при эксплуатации.

Основные свойства теплоизоляционных материалов

Теплопроводность

В общем виде теплопроводность можно представить как функцию многих переменных, (см. рис.1 и рис.2, рис.3).

рис. 1

рис. 2

У ряда материалов - особенно волокнистых - теплопроводность с увеличением средней плотности вначале резко уменьшается, а затем возрастает примерно пропорционально увеличению средней плотности материала. Это можно объяснить тем, что при очень малой средней плотности и большом количестве крупных пор теплопроводность с конвекцией растет. С ростом плотности увеличивается доля передачи тепла кондукцией.

рис. 3

Таким образом, можно констатировать, что теплопроводность является важнейшей технической характеристикой ТИМ. От нее зависит напрямую термическое сопротивление ограждения R(терм), кв.мК/Вт

Согласно Постановлению № 18-81 Министерства строительства РФ от 11.08.95, начиная с 1 сентября 1995 г. проектирование, а с 1 июня 1996 г. - новое строительство, реконструкция, модернизация и капитальный ремонт зданий, должны вестись в соответствии с изменениями № 3 СНиП 11-3-79 «Строительная теплотехника». Органам Государственного архитектурно-строительного надзора и Главгосэкспертизы надлежит обеспечить надзор за выполнением этого Постановления.

Повышение эффективности теплоизоляции достигается применением высокопористых материалов и устройством многослойных конструкций с воздушными прослойками.

Пористость ТИМ колеблется от 70 % до 99,9 % по объему. Если поры материала заполнены воздухом, то при высокой пористости он имеет небольшую теплопроводность (теплопроводность воздуха равна 0,027 Вт/мК).

Температуростойкость является весьма важным свойством теплоизоляционных материалов, особенно при использовании их для изоляции промышленного оборудования, работающего при высоких температурах. Характеризуют температуростойкость материалов технической и экономической предельными температурами применения. Под технической температурой понимают ту температуру, при которой материал может эксплуатироваться без изменения технических свойств.

Экономическая предельная температура применения определяется не только температуростойкостью материала, но и другими его показателями - теплопроводностью, стоимостью, условиями монтажа и т. д. Некоторые материалы с повышенной теплопроводностью нерационально, например, использовать для высокотемпературной изоляции, несмотря на их высокую техническую предельную температуру применения.

Паропроницаемость

ТИМ с сообщающимися открытыми порами пропускают значительное количество водяного пара, почти столько же, сколько воздуха. Благодаря малому сопротивлению паропроницаемости они почти всегда сухие; конденсация пара наблюдается в основном в следующем слое на более холодной стороне ограждения.

Во избежание конденсации водяного пара, теплая сторона должна обладать большей паронепроницаемостью, чем холодная сторона, а также воздухонепроницаемостью.

Воздухонепроницаемость

Теплоизолирующие свойства основываются на том, что предотвращается движение воздуха внутри изоляции (см. рис 4)

рис. 4

Мягкие изоляционные материалы настолько хорошо пропускают воздух, что движение воздуха приходится предотвращать путем применения отдельной ветрозащиты. Жесткие изделия, в свою очередь, обладают хорошей воздухонепроницаемостью и не нуждаются в каких-либо специальных мерах. Они могут применяться также в качестве ветрозащиты.

Ветрозащитные свойства.

При устройстве теплоизоляции наружных стен и других вертикальных конструкций, воспринимающих напор ветра, следует помнить, что при скорости ветра 1 м/с и выше необходимо поверхность ТИМ покрывать ветрозащитным слоем. (См. «Общие рекомендации по использованию ТИМ»).

Химическая стойкость

Минеральные ТИМ обладают хорошей стойкостью к действию органических веществ, таких как масла и растворители. Также слабые кислые или щелочные вещества не вызывают проблем.

В условиях нормальной влажности они не способствуют коррозии, хотя и не могут предотвратить ее. Поэтому все металлические элементы должны быть выполнены из антикоррозийного материала.

Область применения

Применение теплоизоляционных материалов в строительстве позволяет повысить степень индустриализации работ, поскольку они обеспечивают возможность изготовления крупноразмерных сборных конструкций и деталей, снизить массу конструкций, уменьшить потребность в других строительных материалах (бетон, кирпич, древесина и др.), сократить расход топлива на отопление зданий, уменьшить потери тепла в промышленных агрегатах. Теплоизоляционные материалы обеспечивают надлежащий комфорт в жилых помещениях, улучшают условия труда на производстве, снижают случаи травматизма.

Применение в строительстве, например, облегченных кирпичных стен вместо сплошной кирпичной кладки позволяет в 2-2,5 раза сократить потребность в кирпиче, цементе и извести, в 3 раза снизить массу конструкции, а также значительно уменьшить транспортные затраты.

Хороший эффект дает использование теплоизоляционных материалов для изоляции тепловых агрегатов, технологической аппаратуры и трубопроводов, что позволяет снизить расход топлива за счет уменьшения теплопотерь.

Очень важным считается использование теплоизоляционных материалов в различных холодильных установках для снижения потерь холода (стоимость получения единицы холода примерно в 20 раз выше получения единицы тепла).

Минеральная вата

Представляет собой теплоизоляционный материал, получаемый из расплава горных пород или металлургических шлаков, состоящий из тонких стекловидных волокон и различных неволокнистых включений (капли силикатного расплава и т. п.).

Температуроустойчивость минеральной ваты не менее 600 °С.

Плотность минеральной ваты 75-150 кг/м3.

В зависимости от плотности минеральную вату выпускают трех марок: 75, 100, 125.

Изделия из минеральной ваты по объему производства занимают первое место среди теплоизоляционных материалов, что объясняется простотой технологического процесса, наличием сырьевых ресурсов и небольшими капиталовложениями при организации производства.

ПРИМЕНЯЮТ минеральную вату для теплоизоляции как холодных (до -200 °С), так и для горячих (до +600 °С) поверхностей, чаще всего в виде изделий - войлока, матов, попужестких и жестких плит, скорлуп, сегментов.

Минеральную вату используют также в качестве теплоизоляционной засыпки пустотелых стен и покрытий, для этого ее гранулируют (превращают в рыхлые комочки).

Минеральная вата не горит, ее не портят грызуны.

При работе с минеральной ватой необходимо соблюдать меры предосторожности, так как стеклянные волокна могут вызвать раздражение кожного покрова и слизистой оболочки.

Минеральные маты

Представляют собой минераловатный ковер, заключенный между битуминизированной бумагой, стеклотканью или металлической сеткой, прошитый прочными нитями или тонкой проволокой.

Длина матов до 500 см, ширина до 150 см, толщина до 10 см. Плотность 100-200 кг/м3

Минераловатные маты на металлической сетке изготавливают из фильерной ваты марки ВФ путем прошивки хлопчатобумажными нитками на металлической сетке.

ПРИМЕНЯЮТ минеральные маты для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий и поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов при температуре до 400 °С.

Маты минераловатные на металлической сетке используют для теплоизоляции при температуре до 600 °С.

Минеральный войлок

Выпускают в виде листов и рулонов из минеральной ваты, пропитанной дисперсиями синтетических смол.

Плотность войлока 100-150 кг/м3, теплопроводность 0,046-0,052 Вт/(м °С).

ПРИМЕНЯЮТ для утепления стен и перекрытий в кирпичных, бетонных и деревянных домах в виде листов и полотнищ.

Минеральные маты на обкладке из стеклохолста

Состоят из минеральной ваты, прошитой стекложгутом, прошедшим обработку в мыльном растворе.

Выпускают размером 2000x500x40 мм, плотностью 125-174 кг/м3.

ПРИМЕНЯЮТ для теплоизоляции поверхностей с температурой до 400 °С.

Минераловатные полужесткие плиты

Минераловатные полужесткие плиты изготавливают из минерального волокна путем напыления на него синтетических смол или битума с последующим прессованием и сушкой. Плотность плит находится в непосредственной зависимости от вида связующего и уплотнения. В среднем она составляет 75-300 кг/м3.

ПРИМЕНЯЮТ для теплоизоляции ограждающих конструкций и горячих поверхностей оборудования при температуре до 300 °С, если в процессе изготовления плит применялись синтетические связующие; и до 60 °С - на битумном связующем.

Минераловатные жесткие плиты

Минераловатные жесткие плиты изготавливают путем смешивания минеральной ваты с битумной эмульсией или синтетическими смолами методом прессования и полимеризации.

Изготавливают жесткие плиты толщиной 4-10 см, плотностью 100-400 кг/м3.

Жесткие минераловатные плиты производят нескольких видов. Жесткие плиты типа СМ-250 на битумном связующем производят мокрым способом формования гидросмеси. Они биостойки и водостойки. Выпускают размером 1000x500x60 мм.

Жесткие плиты марки ПЖ на синтетическом связующем выпускают размерами 1000x500x60 мм. Они очень стойки к воздействию химических и биологических сред.

Жесткие плиты на бентонитоколлоидном связующем, благодаря высокой отражательной способности, очень эффективны для теплоизоляции поверхностей с высокой температурой (до 600 °С).

ПРИМЕНЯЮТ минераловатные жесткие плиты для утепления стен, покрытий и перекрытий жилых и промышленных зданий и холодильных установок.

Плиты СМ-250 применяют для теплоизоляции строительных конструкций, имеющих температуру эксплуатации до 70°С.

Жесткие плиты марки ПЖ применяют для теплоизоляции строительных конструкций с температурой до 600 °С.

Стекловата

Стекловата - волокнистый теплоизоляционный материал, получаемый из расплавленной стекломассы.

Стекловата имеет повышенную химическую стойкость, не горит и не тлеет, ее плотность в рыхлом состоянии не превышает 130 кг/м3.

Изготавливают стекловату из стеклянного боя или из тех же компонентов, что и оконное стекло (кварцевый песок, известняк или мел, сода или сульфат натрия). Тонкое стеклянное волокно для текстильных материалов получают вытягиванием из расплавленной стекломассы (фильерный или штабиковый способ). Более грубое волокно изготавливают дутьевым способом.

Стеклянная вата практически не дает усадки в конструкциях. Волокна ее не разрушаются при длительном сотрясении и вибрации.

Она плохо проводит и хорошо поглощает звук; малогигроскопична; морозостойка. Слой стеклянной ваты толщиной 5 см соответствует термическому сопротивлению кирпичной стены толщиной 1 м.

Маты и полосы из стеклянной ваты получают путем прошивки стеклянных волокон асбестовыми или скрученными из стекловолокна нитями.

ПРИМЕНЯЮТ стеклянную вату из непрерывного стекловолокна для изготовления теплоизоляционных материалов и изделий и теплоизоляции конструкций при температуре поверхности от -200 °С до +450 °С.

Стекловату применяют также в качестве акустического материала.

Маты и полосы из стеклянной ваты используют для теплоизоляции плоских поверхностей и трубопроводов при температуре изолируемых поверхностей от -200 °С до +450 °С.

Пеностекло

Изготавливают путем спекания порошка стеклянного боя или некоторых пород вулканического происхождения с газообразователями (известняк, антрацит). При температуре 800-900 °С частицы стекольного боя начинают спекаться, а выделяющиеся газы - образовывать большое количество пор.

Пористость различных видов пеностекла составляет 80-95 %, размеры ячеек 0,25-0,50 мм.

В результате такого строения пеностекло имеет высокие теплоизоляционные свойства и обладает рядом других ценных свойств - водостойкостью, несгораемостью, морозостойкостью и высокой прочностью от 2 до 6 МПа.

Плотность пеностекла 150-250 кг/м3.

Пеностекло выпускают в виде блоков или плит размерами 50х50х(8‑14) см.

ПРИМЕНЯЮТ пеностекло как утеплитель стен, перекрытий, полов и кровель промышленных и гражданских зданий, в конструкциях холодильников, а также для изготовления изоляции тепловых установок и сетей.

Плиты из пеностекла применяют для изоляции поверхности с температурой изоляции поверхности до180 °С, а также для декоративной отделки интерьеров.

Базальтовое супертонкое стекловолокно (БСТВ)

Физико-технические свойства этого материала определяются его очень малой плотностью - 17-25 кг/м3, низкой теплопроводностью - 0,027-0,037 Вт /(м °С).

ПРИМЕНЯЮТ БСТВ для тепловой изоляции, фильтрации, для изготовления теплостойких бумаг, картонов и матов.

Супертонкое базальтовое стекловолокно применяют при температуре эксплуатации от -200 °С до +700 °С.

Стеклопор

Получают методом грануляции и вспучивания жидкого стекла с минеральными добавками (мелом, молотым песком, золой ТЭЦ, и др.). Сначала производят гранулят-«стеклобисер», который затем вспучивают при температуре 320-360 °С.

Стеклопор выпускают трех марок:

СЛ - плотностью 15-40 кг/м3;

Л - плотностью 40-80 кг/м3;

Т - плотностью 80-120 кг/м3.

ПРИМЕНЯЮТ стеклопор в сочетании с различными вяжущими для изготовления штукатурной, мастичной и заливочной теплоизоляции.

Вспученный перлит

Пористый сыпучий материал получают путем вспучивания природного перлита во вращающихся шахтных печах при температуре 900-1200 °С. При быстром нагревании до таких температур гидратная вода, удаляясь из породы, вспучивает ее, и происходит многократное (от 5 до 20 раз) увеличение объема.

Вспученный перлит представляет собой песок с зернами белого или серого цвета с воздушными замкнутыми порами.

Размер зерен 0,1-5,0 мм. Плотность перлитного песка 100-250 кг/м3. Теплопроводность в сухом состоянии 0,046-0,071 Вт/(м °С). Пористость до 90 %. Количество открытых пор 3-20 %.

ПРИМЕНЯЮТ в виде теплоизоляционных засыпок при температуре изолируемых поверхностей до 800 °С.

Добавка вспученного перлита к минеральным вяжущим позволяет получить несгораемые изделия, обладающие высокой жесткостью и хорошими теплофизическими свойствами.

Перлитовый песок используют в растворах и бетонах, идущих на приготовление теплоизоляционных изделий, огнезащитных и декоративных штукатурок.

Вспученный вермикулит

Представляет собой сыпучий пористый материал в виде чешуйчатых частиц золотистого цвета, получаемых ускоренным обжигом до вспучивания вермикулита - гидрослюды, содержащей между элементарными слоями связанную воду. Пар увеличивает первоначальный объем зерен в 15-20 раз.

Плотность вспученного вермикулита при крупности зерен 5-15 мм составляет 80-150 кг/м3, при более мелких зернах она увеличивается до 400 кг/м3. Вспученный вермикулит при нагревании до температуры 1 100 °С начинает разрушаться, а при 13 000 °С он плавится. При повышении температуры теплопроводность вспученного вермикулита также увеличивается.

Водопоглощение вспученного вермикулита очень большое - оно может быть более 300 %.

Цементно-вермикулитовые плиты М 300

Изготавливают из вспученного вермикулита на вяжущем портландцементе.

Цементно-вермикулитовые плиты имеют размеры 500x500x100 мм, небольшую теплопроводность - до 0,08 Вт/(м °С), плотность до 300 кг/м3, предел прочности при сжатии 0,5 МПа.

Технология производства плит состоит в смешивании вспученного вермикулита с цементным молоком, формирования плит прессованием с последующей их тепловой обработкой.

ПРИМЕНЯЮТ цементно-вермикулитовые плиты М 300 для тепловой изоляции ограждающих конструкций гражданских и промышленных зданий и сооружений.

Керамовермикулитовые плиты М 350

Керамовермикулитовые плиты М 350 выпускают размером 500x500x125 мм, плотностью 350 кг/м3, теплопроводностью до 0,08 Вт/(м °С).

Технология производства плит состоит из смешения вспученного вермикулита со шликером, приготовленном из смеси огнеупорной глины и воды. Формовочная масса подается на ленточный пресс, затем формованные изделия направляются на сушку и обжиг.

ПРИМЕНЯЮТ керамовермикулитовые плиты для теплоизоляции ограждающих конструкций, горячих поверхностей печных и других тепловых агрегатов и оборудования. Используют плиты при температуре не более 1200 °С.

Асбестовая бумага

Асбестовую бумагу изготавливают в виде рулонов и листов из асбестового волокна 5-6 - го сорта, с небольшим количеством склеивающих веществ (крахмал, казеин).

Толщина бумаги 0,3-1,5 мм, плотность 450-950 кг/м3. Предельная температура применения асбестовой бумаги 5 000 °С. Бумагу выпускают гладкой и гофрированной.

ПРИМЕНЯЮТ гладкую асбестовую бумагу в качестве теплоизоляционных прокладок при изоляции трубопроводов.

Гофрированную бумагу используют для производства ячеистого асбестового картона.

Асбестовый картон

Для получения асбестового картона используют асбест 4-го и 5-го сортов (65 %), каолин (30 %) и крахмал (5 %). Полученную смесь прессуют на гидравлическом прессе под давлением 5 МПа. Уплотненные листы картона высушивают, а потом разрезают на стандартные размеры.

Листы асбестового картона выпускают длиной и шириной 900-1 000 мм и толщиной 2-10 мм. Теплопроводность сухого картона 0,157 Вт/(м °С). Плотность -- 1 000-1 400 кг/м3. Предел прочности при растяжении не менее 0,6 МПа. Влажность - не более 3 % по массе.

ПРИМЕНЯЮТ асбестовый картон для теплоизоляции трубопроводов с температурой эксплуатации до 500 °С, а также для покрытия деревянных и других легковоспламеняющихся предметов и изделий с целью повышения огнестойкости.

В виде плит асбестовый картон применяется для теплоизоляции плоских поверхностей, в виде полуцилиндрических покрышек - для изоляции трубопроводов.

Асбестовый шнур

Получают из нескольких крученых нитей или ровницы, сложенных вместе в сердечнике и обвитых или оплетенных снаружи асбестовой нитью или пряжей. Диаметр асбестовых шнуров может быть от 3 до 25 мм. В плотном и сухом состоянии асбестовые шнуры делятся на марки от 100 до 380.

ПРИМЕНЯЮТ асбестовый шнур для теплоизоляции промышленного оборудования и теплопроводов. При отсутствии в составе шнура органического волокна его можно применять при температуре до 500 °С, при наличии волокна - не более 200 °С.

Асбесто-магнезиальный порошок

Получают путем смешения измельченного асбеста с водной углекислой солью магния.

Отформованные изделия имеют плотность до 350 кг/м3 и предел прочности при изгибе не менее 0,15 МПа.

ПРИМЕНЯЮТ для тепловой изоляции промышленного оборудования при температуре до 350 °С.

Порошок используют не только в виде засыпной теплоизоляции, но и для приготовления мастик, плит, сегментов.

Пробковые теплоизоляционные материалы

Изготавливают путем прессования измельченной пробковой крошки.

«Импрегнированиые» пробковые плиты изготавливают с применением клеящего вещества «Экспанзит»; плиты, изготовленные без связующих добавок, путем тепловой обработки при температуре 250-300 °С.

ПРИМЕНЯЮТ для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий, поверхностей холодильного оборудования при температуре изолируемой поверхности от -150 до +70 °С, а также в кораблестроении.

Торфяные теплоизоляционные материалы

Сырьем для их производства служит малоразложившийся верховой торф, имеющий волокнистую структуру, что позволяет получать из него качественные продукты путем прессования.

Изготавливают плиты размером 1 000x500 x30 мм путем прессования в металлических формах с последующей сушкой при температуре 120-150 °С.

Плотность торфоплит 170-220 кг/м3, прочность при изгибе 0,3 МПа.

Торфяные теплоизоляционные изделия отличаются большой гигроскопичностью и водопоглощением.

ПРИМЕНЯЮТ для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий 3‑го класса и поверхностей промышленного оборудования с рабочей температурой от -60 до +100 °С.

Камышитовые плиты

Теплоизоляционный материал в виде плит, спрессованных из стеблей камыша. В зависимости от расположения стеблей плиты бывают поперечными и продольными.

Выпускают плиты длиной 2 400-2 800 мм, шириной 550-1 500 мм, толщиной 30-100 мм, марками по плотности 175, 200, 250, с пределом прочности при изгибе до 0,5 МПа.

ПРИМЕНЯЮТ для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий 3‑го класса, при строительстве жилых домов и небольших производственных помещений в сельскохозяйственном строительстве.

Войлок строительный

Изготавливают из низших сортов шерсти животных и отходов прядильного производства с добавкой растительных волокон и крахмального клейстера.

После механической обработки войлок имеет вид полотнищ длиной и шириной 2 000 мм. Плотность войлока 150 кг/м3. Теплопроводность около 0,06 Вт/(м°С).

ПРИМЕНЯЮТ войлок для тепловой и звуковой изоляции стен и потолков под штукатурку, утепления наружных углов в рубленых домах, при оконных и дверных работах. Войлок, пропитанный глиняным раствором, применяется при печных работах в противопожарных целях.

Чтобы предотвратить появление моли, войлок пропитывают 3 %‑ным раствором фтористого натрия и хорошо просушивают перед применением.

Теплоизоляционные пенопласты

Теплоизоляционные пенопласты изготавливают на полимерном связующем в виде газонаполненных пластмасс, а также минераловатных и стекловатных изделий.

Пористые и ячеистые пластмассы получают двумя способами - прессовым и беспрессовым.

При изготовлении прессовым способом тонкоизмельченный порошок полимера с газообразователями и другими добавками спрессовывается под давлением 15-16 МПа, после чего вспенивается. При изготовлении пористых пластмасс беспрессовым способом полимер с добавками и газообразователем нагревают в формах до соответствующей температуры.

Изделия из пористых пластмасс на суспензионном полистироле делят на марки М 25 и М 35, на эмульсионном полистироле (по плотности) - М 50-200.

Плиты изготавливают длиной до 1000 мм и шириной до 700 мм.

ПРИМЕНЯЮТ как утеплитель в слоистых панелях (он хорошо сочетается с асбестом, алюминием, стеклопластиком). Как изоляционный материал применяется в холодильной промышленности, машино- и вагоностроении, а также для изоляции стен, потолков, крыш.

Для современных систем теплоизоляции нормой стало использование материалов на минеральной, полимерной и композиционной основах. Их применение в комплексе с покрытиями из тонколистового металла, фольги, гидроизоляционных и паропроницаемых мембран, декоративных и отделочных материалов обеспечивает зданию стойкость и значительную долговечность в условиях любых атмосферных воздействий, агрессивных сред, вибрации, диффузии паров и т. п. Современное здание становится сложным техническим сооружением, причем созданным индивидуально под конкретные требования, условия и возможности.

Теплопроводность графита, измеренная в направлении плоскости слоев, в пять раз больше теплопроводности, изме-ренной в поперечном направлении; электричес-кая проводимость в плоскостном направлении в десять тысяч раз превышает проводимость в поперечном направлении.

Дата добавления: 2015-08-10