Главная → Статьи

Теплоизоляционные материалы

Теплоизоляционными называют материалы, характеризующиеся малой теплопроводностью. Цель теплоизоляции — ограничить количество теплоты, передаваемой через ограждающую конструкцию. При использовании теплоизоляционных материалов существенно уменьшается толщина ограждений и, следовательно, сокращается масса сооружений в целом.

Таким образом, применение этих материалов снижает материалоемкость строительства, уменьшает топливные и энергетические затраты на изготовление продукции, а также на эксплуатацию зданий.

Малая теплопроводность обусловлена наличием в структуре материала большого числа пор, заполненных воздухом — плохим проводником теплоты. Пористость теплоизоляционных материалов может достигать 98…99%, следовательно, все они очень легкие

По ГОСТ 16381—77* к теплоизоляционным отно сят материалы, теплопроводность К которых не пре вышает 0,175 Вт/(м-°С). Средняя плотность их в су хом состоянии не более 600 кг/м3. Это означает, что даже самые тяжелые теплоизоляционные материалы примерно в 2 раза легче воды. Их применяют в каче стве утеплителя при изготовлении многослойных огра ждающих конструкций — стеновых панелей, плит пе рекрытий жилых и производственных зданий. Кроме того, теплоизоляцию используют при зимнем бетонировании, чтобы предотвратить чрезмерно быстрое остывание бетона.

Теплоизоляционные материалы изготовляют из разнообразного сырья, поэтому они различаются по свойствам и внешнему виду.

По плотности теплоизоляционные материалы делят на марки — от 15 до 600. Марка указывает наибольшее значение средней плотности материала в сухом состоянии, кг/м3.

Чем ниже марка, тем меньше теплопроводность и, следовательно, лучше теплоизоляционные свойства материала.

По структуре различают волокнистые, ячеистые и зернистые теплоизоляционные материалы.

Пористость волокнистых материалов формируется в результате переплетения тончайших волокон, в промежутках между которыми остается воздух. К таким материалам относятся, например, минеральная вата, распушенный асбест.

В ячеистых материалах поры образованы многочисленными ячейками, возникшими в результате вспенивания сырья. Это различные пенопласты, газо-и пенобетон.

Зернистые материалы представляют собой Рыхлую смесь минеральных или органических частиц (зерен). Их применяют в виде теплоизоляционных засыпок, низкая теплопроводность которых обусловлена воздушными промежутками (пустотами) между зернами, а также пористостью самих зерен. В число зернистых материалов входят вспученный перлит, вспученный вермикулит, древесные опилки и стружки.

По внешнему виду и форме различают теплоизоляционные материалы штучные (плиты, блоки), рулонные и шнуровые (ми-нераловатные маты, асбестовые шнуры и жгут), а также сыпучие, т. е. зернистой структуры.

В зависимости от исходного сырья теплоизоляционные материалы могут быть неорганическими и органическими. Кроме того, изготовляют материалы из смеси органического и неорганического сырья. Например, фибролит представляет собой Древесные стружки, скрепленные портландцементом. Такие материалы не выделяют в самостоятельную группу, а условно относят либо к органическим, либо к неорганическим в зависимости от того, какое сырье в них преобладает.

Среди неорганических теплоизоляционных материалов чаще всего применяют минеральную вату, пеностекло, вспученные перлит и вермикулит.

Минеральная вата состоит из тончайших стекловидных волокон диаметром 5…15 мкм, получаемых из расплава горных пород. Если в качестве сырья используют доменные шлаки, материал называют шлаковой ватой; при переработке стекольного сырья получают стеклянную вату.

Минеральная вата — сравнительно недорогой, но очень эффективный материал. Сыпучая вата неудобна в работе, поэтому чаще используют изделия на ее основе — плиты, маты, войлок, жгуты. Для этого волокна минеральной ваты склеивают с помощью синтетических или битумных связующих. Работать с ватой и изделиями из нее можно лишь в рукавицах, иначе волокна вызывают сильное раздражение кожи. Поэтому часто минерало-ватные изделия поставляют на строительство в оболочке из стеклоткани.

Пеностекло — материал ячеистой структуры, получаемый в результате спекания смеси стекольного порошка с газообразователем. Это легкий материал, в котором равномерно распределенные ячейки разделены тонкими стенками. В изломе пеностекло напоминает застывшую пену. Объем пор в пеностекле достигает 80…95%, средняя плотность 200…400 кг/м3. Оно легко поддается механической обработке: пилению, сверлению, шлифованию. Максимальная температура применения 400 °С. Пеностекло поставляют на строительство в виде плит, блоков, скорлуп и сегментов. Стекольную крошку, образовавшуюся при механической обработке блоков, применяют в качестве теплоизоляционной засыпки.

Вспученный перлит получают обжигом природных вулканических стекол — перлита, обсидиана и поставляют в виде песка и щебня. Частицы сыпучих материалов светлые, часто белые. Пористость перлитового песка свыше 90%, насыпная плотность 75…500 кг/м3. Песок применяют для устройства теплоизоляционных засыпок, а также в составе изделий — битумоперлита, цементоперлита, перлитовый щебень — для изготовления легкого бетона. Температура применения засыпок из вспученного перлита от —200 до 800 °С.

Вспученный вермикулит получают в результате высокотемпературной обработки минерала вермикулита (гидрослюды), в составе которого содержится связанная вода. Этот легкий материал представлен пластинчатыми зернами золотистого оттенка. Плотность его не превышает 200 кг/м3. Вспученный вермикулит используют в качестве засыпной теплоизоляции при температуре до 1200 °С. Так же, как и перлит, его применяют для изготовления плит, скорлуп.

Органические теплоизоляционные Материалы применяют для изоляции строительных конструкций при температуре не более 100°С. В эту группу входят ячеистые пластмассы, древесноволокнистые плиты, фибролит.

Ячеистые пластмассы относятся к наиболее эффективным теплоизоляционным материалам. Их получают вспениванием различных полимеров: полистирола, поливинилхлорида, полиуретана. Различают пено-пласты, в структуре которых преобладают замкнутые поры, и поропласты — с преимущественно сообщающимися порами.

Среди ячеистых пластмасс наиболее широко применяют пенополистирол, выпускаемый в виде плит толщиной 25… 100 мм. Средняя плотность пенополи-стирола 15…40 кг/м3. Плиты используют при изготовлении трехслойных стеновых панелей и в комплексных панелях кровли.

Древесноволокнистые плиты изготовляют путем формования массы, состоящей из тонкоразмолотой древесины. Как правило, для этой цели используют древесные отходы. Плиты выпускают мягкие, полутвердые, твердые и сверхтвердые. Для теплоизоляции применяют мягкие плиты со средней плотностью 150… 250 кг/м3.

Фибролит — плитный материал, состоящий из древесной шерсти (тонких длинных стружек), скрепленной затвердевшим портландцементом. Средняя плотность фибролита не более 500 кг/м3. Толщина крупноразмерных плит 30… 150 мм. Они относятся к категории трудносгораемых.

Многие теплоизоляционные материалы используют для утепления опалубки и укрытия конструкций при зимнем бетонировании способом «термоса». Такие материалы сокращают теплоотдачу в 2…4 раза и позволяют длительно сохранять положительную температуру твердеющего бетона.

Теплопроводность материалов резко повышается при увлажнении. Поэтому их следует оберегать от попадания влаги.

—

Теплоизоляционными называются материалы, предназначенные для защиты жилых, производственных и других помещений, а также различных тепловых агрегатов (паровых котлов, теплопроводов) от потерь тепла или для противоположной цели — защиты от нагревания (например, камер холодильников). Все теплоизоляционные материалы обладают высокой пористостью, имеют небольшой объемный вес (не более 1000 кг/м3) и низкий коэффициент теплопроводности (менее 0,25 ккал/м чград). Теплоизоляционные материалы, применяемые в строительстве, в зависимости от состава разделяются на органические и неорганические (минеральные).

По внешнему виду органические и минеральные теплоизоляционные материалы могут быть сыпучие, применяемые для засыпки пустотелых стен (керамзит, перлит, шлак и др.) и изготовления мастики; рулонные и штучные, которые используют в виде плит, листов, скорлуп и сегментов.

Основные требования, предъявляемые к теплоизоляционным материалам, следующие:
1) достаточная механическая прочность, что обеспечивает надежность материала-при монтаже и в процессе эксплуатации;
2) биостойкость (материал не должен подвергаться гниению и порче грызунами);
3) материал должен быть сухим и как можно менее гигроскопичным, так как увлажнение материала оказывает весьма неблагоприятное действие как на его сохранность (подвергается загниванию), так и на теплопроводность (повышается коэффициент теплопроводности).

Органические теплоизоляционные изделия, вырабатываемые из различных растительных материалов (древесины, камыша, торфа), по сравнению с минеральными, состоящими из асбеста, шлаков и стекла, более гигроскопичны, легко загнивают при увлажнении и не выдерживают действия высоких температур (выше 100°).

Экономическое значение теплоизоляционных материалов в строительстве очень велико: их применение дает возможность уменьшить толщину стен, вес сооружений, расход других строительных материалов (стали, цемента) и снизить стоимость строительства.

—

Назначение н свойства. Теплоизоляционные материалы применяют для предохранения ограждающих конструкций от потерь тепла или, наоборот, для сохранения низких температур в замкнутых пространствах (например, в холодильных установках). Теплоизоляционные материалы разделяют на две группы: органического и минерального происхождения. Органические теплоизоляционные материалы гигроскопичны, малотемпературоустойчивы и подвергаются процессам гниения. Их применяют или.в рыхлом виде, или в виде изделий. Рыхлые материалы используют для засыпки свободного пространства между слоями ограждающих конструкций либо в качестве сырья для получения паст, намазываемых на теплоизолируемую поверхность. Штучные изделия изготовляют в виде листов, плит, рулонов, сегментов и т. п. Минеральные теплоизоляционные изделия обладают высокими термическими свойствами, не подвергаются гниению и хорошо работают в условиях воздействия высоких положительных температур окружающей среды. Эти изделия изготовляют в виде листов, плит, паст, матов, полотнищ и т. п.

Основные разновидности органических теплоизоляционных материалов. Плиты древесноволокнистые изготовляют в основном из отходов древесины, горбыля, рейки с добавкой бумажной макулатуры. Процесс изготовления плит состоит из следующих основных операций: дробление, тонкое измельчение исходного сырья, чтобы оно распалось на отдельные волокна, смешение дисперсной массы с вяжущим материалом, формование и горячее уплотнение. Плиты древесностружечные изготовляют из стружки синтетической смолы, по объемной массе они делятся на плиты марки менее 450, 450—700 и 700—1000 кг/м3. Первые применяют для теплоизоляции, вторые являются конструктивно-теплоизоляционными, третьи —конструктивными. Фибролитовые плиты — см. § 9 учебника.

Плиты камышитовые изготовляют из пакетов камыша, прошитого проволокой, и применяют для утепления каркасных стен, а также в качестве самостоятельного материала для строительства сельскохозяйственных зданий. Камышитовые плиты обладают высокими теплоизоляционными свойствами, не горят, а только тлеют при воздействии на них высоких положительных температур. Камышитовые плиты изготовляют длиной 2,4—2,5 м, шириной 0,5—1,5 м и толщиной 30—100 мм; объемная масса их 175, 200 и 250 кг/м3.

Войлок строительный изготовляют из волос животных в виде полотнищ размером 100X500X0,15 см; объемная масса в сухом состоянии 150 кг/м3. Картон гофрированный получают путем склеивания картона с листами гофрированной бумаги, которая представляет собой волнообразно изогнутые листы, обладающие повышенной прочностью и жесткостью. Пробковые плиты изготовляют из тонкоизмельченных отходов пробковой промышленности, обрабатываемых казеиновым клеем и укладываемых в металлические формы. После прессования плиты выдерживают при температуре 80 °С.

Неорганические теплоизоляционные материалы. Вату минеральную получают из шлаков и горных пород (мергеля, доломитов и известняков с примесями глины и кремния). Процесс изготовления минеральной ваты включает следующие технологические операции: плавление исходного сырья, подача его в виде струи в специальную камеру, дном которой является лента конвейера, распыление струи расплава сжатым воздухом, осаждение слоя волокнистого материала на ленте конвейера, подача слоя минеральной ваты к вальцам для уплотнения. Применяется в виде минераловатных матов и минераловатных плит, минераловатного рулонного материала. Вата стеклянная (ГОСТ 5174—49) получается таким же способом, что и минеральная, используется в строительстве в виде стекломатов и полос, покрытых с двух сторон стеклополотном и прошитых стеклонитями. Пеностекло изготовляют, загружая стеклянный бой и газообразователь в плавильные печи. После этого поднимают температуру в печи до 1400 °С. Стекло превращается в жидкое состояние, вспучивается газами и выливается в формы, где застывает, образуя пористый материал, обладающий высокими теплоизоляционными свойствами.

Асбестовые теплоизоляционные материалы применяют в строительстве в виде асбестовой бумаги, асбестового картона и асбестовых матов. Асбестовую бумагу изготовляют в виде листов из асбеста 5- и 6-го сорта, связанного казеиновым клеем. Картон получают при обработке синтетической смолой порошкообразного наполнителя и асбеста 5- и 6-го сорта. Асбестовые маты получают путем склеивания асбестовой гофрированной бумаги. Асбестотрепельные теплоизоляционные материалы бывают двух видов: асбозурит и асботермит. Асбозурит является продуктом перемешивания трепела, предварительно превращенного в порошкообразное состояние асбеста 5- и 6-го сорта и воды. Асботермит — пастообразный материал, состоящий из отходов асбеста, диатомита и асбеста 5- и 6-го сорта. Изделия вул-канитовые состоят из извести, измельченного трепела или диатомита, асбеста 5- и 6-го сорта и воды, смешанных в определенных количествах. Смесь укладывают в формы, уплотняют и подвергают гидротермической обработке.

Технико-экономические показатели. Широкое применение теплоизоляционных материалов в строительстве дает высокий экономический эффект. Минеральная вата и изделия на ее основе составляют 2/3 производства всех теплоизоляционных материалов в СССР. Большой объем производства приходится и на древесноволокнистые, камышитовые и фибролитовые плиты. Замена в строительстве мастичной теплоизоляции готовыми индустриальными теплоизоляционными изделиями позволяет снизить трудовые затраты на 35—75%.

Ваш отзыв