Свойства и применение теплоизоляционных материалов

Вид материала	Основные показатели	Область применения
средняя плотность, кг/м3, r	коэффициент теплопроводности, Вт/(м×К), l	интервал температуры применения DТ, оС	Стены	Крыши	Полы	Потолки
фасадные	наружные	внутренние	кладка	3-х сл. панели
Неорганические материалы
Штучные волокнистые: Плиты минераловатные (шлаковатные) на синтетическом связующем (фенольная смола)	50-175	0,040-0,052	до +600	+	+	+	+	-	+	+	+
Плиты минераловатные (шлаковатные) на органическом (битумном) связующем	50-350	0,048-0,091	до +600	+	+	+	+	-	+	+	+
Плиты стекловатные на синтетическом связующем	15-45	0,025-0,037	от -60 до +400	+	+	+	+	-	+	+	+
Штучные ячеистые Плиты из ячеистого бетона на цементном и известково-кремнеземистом вяжущем	350-400	0,08-0,10	до 400	+	-	-	-	+	+	-	-
Плиты и блоки из пеностекла	200-400	0,085-0,11	до 400	+	-	-	-	+	+	-	-
Рулонные Маты минераловатные (стекловатные) прошивные	10-35	0,04-0,48	от -60 до +700(400)	-	–	+	–	–	–	+	+
Рыхлые волокнистые Вата минеральная	30 (насыпная)	0,050	до 400	-	-	-	+	-	+	-	-

Окончание табл. 10.1

Сыпучие зернистые Щебень (аглопоритовый, керамзитовый), гравий керамзитовый, песок (аглопоритовый, керамзитовый)	200-300	0,099-0,108		-	-	-	+	-	+	+	+
Органические материалы
Штучные ячеистые Плиты пенополистирольные (экструзионные)	15-50	0,038-0,041	от -60 - до +80	+	+	+	+	+	+	+	+
Плиты пенополиуретановые	40-80	0,029-0,041	до +170	-	+	+	-	+	+	-	-
Плиты и блоки фенолформальдегидные (пеноизол-мипора)	10-20	0,02-0,03	до 110	-	-	+	-	-	-	-	+
Плиты полистиролбетонные теплоизоляционные	230-300	0,068-0,085	до 200	+	+	-	+	-	+	-	-
Плиты пенополиэтиленовые фольгированные	50-100	0,04-0,05	от -60 – до +160	+	+	+	-	-	+	+	+
Штучные волокнистые Плиты древесноволокнистые (мягкие)	230-270	0,04-0,045	до 100	-	+	-	-	-	+	-	+
Плиты древесностружечные	250-400	0,045-0,09	до 100	-	+	-	-	-	+	-	+
Плиты теплоизоляционные фибролитовые	300-350	0,01-0,11	до 100	-	-	-	-	+	+	-	-
Плиты теплоизоляционные арболитовые	< 350	0,12	до 100	-	-	-	-	+	+	-	-
Плиты и блоки торфяные (геокар)	150-430	0,06-0,08	до 100	+	+	+	-	-	+	-	-
Плиты льнокостричные на сапропелевом связующем	< 200	0,046	до 100	-	+	-	-	-	+	+	+
Плиты камышитовые	175-250	0,046-0,093	до 100	-	+	+	-	-	+	-	-
Эковата (рыхлая)	35-65 (насыпн.)	0,041-0,05	до 100	-	+	+	+	-	+	-	+

Плитный материал силопор, применяемый для теплоизоляции стен и крыш в жилищном и промышленном строительстве, изготавливают из смеси песка, цемента, извести и комплексной пеногазообразующей добавки. Он характеризуется высокой огне- и биостойкостью, плотностью
150 –300 кг/м³, коэффициентом теплопроводности 0,04 – 0,06 Вт/(м×К).

Большое разнообразие имеют материалы, полученные на основе вспученного гранулированного полуфабриката – бисерного стеклопора, насыпная плотность которого 70 – 200 кг/м³, коэффициент теплопроводности 0,04 – 0,10 Вт/(м×К). Путем смешивания этого материала с минеральными и органическими связующими получают такие плитные и блочные материалы, как стеклосиликат, стеклоцемент, стеклопенополиуретан.

Путем резкого нагрева до температуры 1050^оС дробленых природных вулканических стекол (перлит), в состав которых входит кристаллизационная вода, происходит пятикратное увеличение объема материала – вспучивание. В зависимости от применяемого вяжущего (связующего)
с использованием перлита производят теплоизоляционные плитные изделия на жидком стекле (r = 200 – 300 кг/м³) – перлитосиликатные, перлитобетонные на портландцементе (r до 600 кг/м³, l до 0,12 В/(м×К), перлитобитумные на органическом вяжущем (r = 200 – 300 кг/м³, l = 0,076 –
0,87 В/(м×К), перлитопластбетонные – на полимерном связующем (r = 100 – 175 кг/м³, l = 0,039 – 0,046 Вт/(м×К).

Основные показатели полистиролбетона и, следовательно, его назначение в качестве блочного теплоизоляционного материала можно в значительной степени варьировать за счет регулирования структуры межзернового пространства: плотной, поризованной или крупнопористой. Поставленную цель решают путем подбора расхода цемента (120 – 500 кг/м³), размером гранул и насыпной плотностью пенополистирола (8 – 15 кг/м³), вводом эффективных пено- и газообразующих добавок. К этому материалу предъявляют жесткие требования по содержанию свободного мономера (стирола), которое не должно превышать 0,002% по массе. Достигается это специальной обработкой (детоксикацией) полистирольного заполнителя, бетонной смеси или изделий и конструкций.

При использовании пенополиуретановых материалов необходимо учитывать их недостаточную светостойкость, которую можно повысить за счет защиты (каширования) поверхности металлической фольгой, рулонными материалами и стеклопластиками. Перспективны разработки по замене пенополиуретановых плит, требующих использования импортных компонентов, более дешевыми из пеноизола. Этот материал характеризуют следующие свойства: шумонепроницаемость, коэффициент теплопроводности 0,02 Втм/К, плотность 15 кг/м³, не токсичен, марка по горючести Т2, воспламеняемости В2. Плиты толщиной 50 мм могут по теплопроводности заменить кирпичную стену в 1000 мм.

Фольгирование используют также при получении пенофольгированного полиэтилена. К недостаткам этого материала можно отнести паро- и газонепроницаемость. Поэтому при теплозащите фасадов для исключения парникового эффекта необходимо предусматривать вентилируемое пространство. Пенополиэтилен (ППЭ) экструдированный, обладающий закрытой пористой структурой применяют для термо-, звуко- и гидроизоляции в виде листов, настилов толщиной до 15 мм и рулонного материала «Изолон».

Наряду со штучными рулонными, рыхлыми сыпучими материалами применяют монолитную теплоизоляцию, используя специальные напыляемые пенополиуретановые и полистиролбетонные смеси и гипсовые штукатурки, в которые в качестве мелкого заполнителя (наполнителя) входят неорганические или органические волокнистые материалы (минераловатные – асбест, отходы растительного сырья, обработанные жидким стеклом, синтетические волокна.)

Как показали работы российских ученых, эффект теплозащиты достигается не только за счет создания высокопористой замкнутой структуры, но и путем отражения инфракрасного излучения. Именно на этом основано применение лакокрасочного долговечного (10 лет) термоизоляционного покрытия «Термо-Шилд», представляющего собой водный раствор высококачественных акриловых и латексных смол, в котором находится очень большое количество (около двух миллиардов в одном литре) керамических вакуумированных шариков диаметром 8 мкм.

Общая толщина слоя составляет около 1 мм, он обладает высокой паропроницаемостью, влагонепроницаемостью и декоративностью. Теплоизоляционный механизм «Термо-Шилд» заключается в низкой излучательной способности покрытия, которая отражает 90 – 92% солнечного излучения при защите фасадов и крыш. При использовании в помещении «Термо-Шилд интерьер» выравнивается градиент температур внутреннего воздуха и внутренних поверхностей наружных стен. Повышается температура этих поверхностей, уменьшается коэффициент теплообмена. Для обеспечения комфортности пребывания в таком помещении достаточно поддерживать температуру 15^оС. В зависимости от того, где используют покрытие (фасад, крыша, интерьер), корректируют соотношение компонентов.

Акустические материалы

Акустические материалы являются родственными по отношению
к теплоизоляционным. И в том, и в другом случае необходима высокая пористость. Однако в связи с тем, что природа воздействия теплового и звукового потока различна, характер оптимальной структуры также отличается. Так, наиболее эффективными теплоизоляционными материалами являются те, которые обладают замкнутой мелкопористой структурой, исключающей конвекцию воздуха. Акустические, в частности звукопоглощающие материалы, должны иметь открытую пористую структуру, способную поглощать звуковую энергию. Для усиления этого эффекта поверхность изделий дополнительно перфорируют или же придают ей рельефный характер.

В зависимости от источника звуковых волн изоляционные материалы подразделяют на звукопоглощающие, препятствующие отражению и наложению шумового звука, и звукоизоляционные, исключающие прохождение и распространение звука по строительным конструкциям.

Таким образом, основными показателями, характеризующими эффективность материалов, являются для звукопоглощающих – открытая пористость, а для звукоизоляционных – динамический модуль упругости.

Звукопоглощающие материалы должны обладать большой пористостью и декоративностью, малой гигроскопичностью, огне- и биостойкостью.

Предельно допустимый уровень шума (ПДУ) принят для производственных помещений 80 – 85 дБ, административных – до 51 дБ. Физиологической характеристикой звука служит уровень его громкости в фонах. Один фон равнозначен громкости звука с частотой 100 Гц и силой 1 дБ. Степень интенсивности звука приведена в таблице 10.2. Для лучшего представления этого показателя можно рассмотреть несколько примеров [16].

Таблица 10.2