 |
Теплоизоляционные материалы
|
|
|
|
Теплоизоляционные материалы – строительные материалы, имеющие небольшую среднюю плотность и теплопроводность, и применяемые с целью уменьшения теплообмена с окружающей средой.
Они используются для теплоизоляции конструкций зданий и сооружений, а также различных промышленных установок, аппаратуры, трубопроводов и др.
Классификация теплоизоляционных материалов
Теплоизоляционные материалы подразделяются на следующие группы.
- По виду исходного сырья. Они бывают неорганические и органические.
- По структуре, форме и внешнему виду. Теплоизоляционные материалы
могут быть:
а) неорганические: штучные волокнистые изделия (минераловатные и стекловатные плиты), штучные ячеистые изделия (из ячеистых пенобетонов, газобетонов и пеностекла), рулонные и шнуровые материалы (маты, шнуры, жгуты и др.), рыхлые волокнистые материалы (минераловатная смесь и др.), сыпучие зернистые материалы (керамзит, вспученный перлит, вермикулит и др.);
б) органические: штучные волокнистые изделия (плиты древесно-стружечные, фибролитовые и др.), штучные ячеистые изделия (ячеистые пластмассы).
- По сжимаемости:
М – мягкие – деформация свыше 30% при нагрузке 0,002 МПа;
П – полужесткие – деформация 6…30% при нагрузке 0,002 МПа;
Ж – жесткие – деформация не более 6% при нагрузке 0,002 МПа;
ПЖ – повышенной жесткости – деформация менее 10% при нагрузке 0,04 МПа;
Т – твердые деформация менее 10% при нагрузке 0,1 МПа.
- По средней плотности. По средней плотности (в кг/м3) теплоизоляционные материалы подразделяются на следующие группы.
ОНП –особо низкой плотности – 15…75;
НП – низкой плотности – 100…175;
СП – средней плотности – 200…350;
П – плотные – 400…600.
|
|
|
- По теплопроводности. По теплопроводности (в Вт/моС) теплоизоляционные материалы подразделяются на следующие группы:
класс А – низкой теплопроводности (менее 0, 06);
класс Б – средней теплопроводности (0, 06…0,115);
класс В – повышенной теплопроводности (0,115…0,175).
Структура и свойства теплоизоляционные материалов
Структура теплоизоляционных материалов. Структура и строение теплоизоляционных материалов. Теплоизоляционные материалы имеют высокопористое строение. Они представляют собой аморфные материалы, т.к. именно они, в отличие от кристаллических материалов, плохо проводят тепло. Теплопроводность уменьшается в 10 и более раз, если использовать материалы, получаемые быстрым охлаждением расплавов, например, стеклянные или минеральные волокна.
Важное значение для теплоизоляционных материалов имеет вид пор и равномерность их распределения в материале. Желательно, чтобы теплоизоляционный материал имел мелкие, равномерно распределенные замкнутые поры. Воздух, содержащийся в них, имеет самую низкую теплопроводность - 0,023 Вт/моС. В замкнутые поры не попадает вода, что очень важно для сохранения стабильных теплофизических свойств и долговечности теплоизоляционных материалов.
Теплопроводность пористых теплоизоляционных материалов резко возрастает при увлажнении, т.к. у воды l =0,59 Вт/м о С, а у воздуха l = 0,023 Вт/м о С. Поэтому поры, заполненные водой, гораздо легче проводят тепло, чем поры, заполненные воздухом. Если вода в порах теплоизоляционного материала замерзнет, то его теплопроводность еще больше увеличится, т.к. теплопроводность кристаллического материала – льда составляет 2,32 Вт/м о С.
Величина пор материала также влияет на теплопроводность. Мелкопористые материалы менее теплопроводны, чем крупнопористые. Материалы с замкнутыми порами имеют меньшую теплопроводность, чем материалы с открытыми порами. Это объясняется тем, что в крупных сообщающихся порах возникает движение воздуха, сопровождающееся переносом тепла и повышением суммарного коэффициента теплопроводности.
|
|
|
Свойства теплоизоляционных материалов. Средняя плотность. Средняя плотность теплоизоляционных материалов составляет 15…600 кг/м3. Известна формула В.П. Некрасова, связывающая коэффициент теплопроводности λ со средней плотностью ρо (30).
(30)
Прочность. Прочность теплоизоляционных материалов при сжатии относительно невелика. Предел прочности при сжатии составляет всего 0,2…2,5 МПа. Основной прочностной характеристикой волокнистых теплоизоляционных материалов является предел прочности при изгибе. У неорганических теплоизоляционных материалов он составляет 0,15…0,5 МПа, у древесно-волокнистых плит (ДВП) – 0,4…2 МПа.
Прочность теплоизоляционных материалов должна быть такой, чтобы обеспечивалась его сохранность при перевозке, складировании, монтаже и эксплуатации.
Водопоглощение. Повышенное водопоглощение не только ухудшает теплоизоляционные свойства пористого материала, но значительно понижает его прочность и долговечность. Для снижения водопоглощения в состав теплоизоляционных материалов вводят гидрофобизирующие добавки или пропитывают их поверхность водоотталкивающими пропитками.
Неорганические теплоизоляционные материалы
Минеральная вата. Ее получают из стекловидных минеральных волокон диаметром 5…15 мкм и длиной до 30 см, получаемых расплавом мергелей, доломитов и других горных пород, а также шлаков. Из минеральной ваты производят следующие теплоизоляционные изделия:
- твердые плиты на синтетическом связующем плотностью 180…200 кг/м3;
- жесткие плиты, скорлупы, сегменты, цилиндры на битумных или минеральных вяжущих плотностью 100…400 кг/м3;
- полужесткие и мягкие плиты на синтетических, битумных или крахмальных связующих плотностью 35…250 кг/м3;
- прошитые маты в рулонах из стекловолокна или штапельного волокна на синтетических связующих плотностью 15…20 кг/м3;
Стекловолокно. Оно представляет собой стеклянные волокна диаметром 3…70 мкм. На основе стекловолокна изготавливают стеклоткани, холсты, жгуты, ленты и др.
Ячеистое стекло (пеностекло). Его получают из стекла или стеклянного боя, в который вводят пенообразующие добавки. Ячеистое стекло применяется для изоляции тепловых сетей, стен, перекрытий, кровель и др.
|
|
|
Асбестовые материалы. К ним относятся:
- совелит, получаемый из смеси доломита и асбеста, который применяют для изоляции промышленного оборудования в виде порошков, плит, скорлуп, сегментов;
- асбестовая бумага из асбеста и козеина, применяется для изоляции до 450оС;
- асбестовый картон, более плотный, чем бумага, применяется для изоляции до 500оС;
- асбестовый войлок, представляющий собой несколько слоев асбестовой бумаги;
- вулканит, получаемый из асбеста, извести, трепела или диатомита. Применяется для изоляции теплового оборудования.
Вспученный перлит. Получают из перлита при удалении химически связанной воды. Применяют для теплоизоляционных засыпок.
Вспученный вермикулит. Получают обжигом вермикулита, при котором объем увеличивается в 20 раз. Применяют для теплоизоляционных засыпок до температур 1200 оС.
Органические теплоизоляционные материалы
Пакля. Представляет собой спутанное волокно из отходов при обработке льна. Применяется при законопачивании бревенчатых стен, оконных и дверных проемов.
Камышит. Изготавливается в виде плит с последующей прошивкой стальной проволокой. Недостатком камышита является плохая биостойкость (гниет, повреждается грызунами).
Фибролит. Онпредставляет собой композиционный материал, состоящий из древесных стружек и древесных волокон, связанных магнезиальным вяжущим. Его используют в виде плит для устройства и утепления перегородок, перекрытий, теплоизоляции и др.
Арболит. Представляет собой разновидность легкого бетона из смеси вяжущего, органического заполнителя (отходы древесины, сечка камыша, подсолнечная лузга и др.), химических добавок и воды. Применяется изготовления и теплоизоляции стен, перегородок и перекрытий.
Древесно-волокнистые и древесно-стружечные плиты. Древесно-стружечные плиты (ДСП) и древесно-волокнистые плиты (ДВП) изготавливают из древесных стружек и волокон, используя в качестве связующего полимерные смолы (карбамидные или фенолформальдегидные), а также специальные добавки. Используют для настилки полов, изготовления встроенной мебели и теплоизоляции стен, потолков и перекрытий.
|
|
|
Ячеистые пластмассы. Они имеют до 90…98% пор от объема материала, обладают водо- и биостойкостью. Подразделяются на пенопласты, имеющие закрытые поры в виде ячеек, и поропласты, имеющие сообщающиеся поры. Применяют для утепления стен и покрытий, теплового оборудования и др.
Сотопласты. Их получают склеиванием гофрированных листов бумаги, стеклоткани или хлопчатобумажной ткани, пропитанных полимерами. Применяются как утеплитель в трехслойных панелях.
|
|
|
