13.2. Теплоизоляционные материалы

Теплоизоляционными называют материалы, имеющие коэффициент теплопроводности не более 0,175Вт/(м·°С) при 20°С и предназначенные для теп­ловой изоляции зданий, технологического оборудования, трубопро­водов, тепловых и холодильных промышленных установок.

Теплоизоляционные материалы и изделия классифицируются по виду основного исходного сырья (неорганическое, органическое); структуре (волокнистая, ячеистая, зернистая, сыпучие); форме - рыхлые (вата, перлит и др.), плоские (плиты, маты, войлок), фасонные (цилиндры, полуцилиндры, сегменты и др.), шнуровые (шнуры, жгу­ты); содержанию связующего вещества (содержащие и не содержа­щие); возгораемости (горючести) - негорючие и горючие (горючие подразделяются на четыре группы горючести Г1, Г2, Г3, Г4).

Процесс переноса теплоты через строительные материалы под действием градиентов температуры характеризуется коэффициентом теплопроводности λ, Вт/(м·°С):

, (11)

где δ - толщина материала, м;

R - термическое сопротивление, м²·°С/Вт.

Маркировка теплоизоляционных материалов произво­дится по их плотности (кг/м³): D15, D25, D35, D50, D100, D125, D150, D175, D200, D250, D300, D350, D400, D500.

Минимальную теплопроводность имеет сухой воздух, заключен­ный в мелких замкнутых порах, в которых практически невозможен конвективный теплообмен. В этом случае теплопроводность воздуха минимальна и составляет 0,023 Вт/(м·°С). Следовательно, структура теплоизоляционного материала и изделия должна иметь скелет аморфного строения, предельно насыщенный мелкими замкнутыми порами или тонкими воздушными слоями.

К основным теплоизоляционным материалам, применяемым в строительстве относятся следующие.

Минеральная вата – волокнистый бесформенный материал - состоит из тонких стекловидных волокон диаметром 5-15 мкм, полу­чаемых из расплава легкоплавких горных пород (мергелей, доломи­тов и др.), металлургических и топливных шлаков и их смеси.

Минераловатные твердые плиты, имеющие повышенную же­сткость, изготовляют на синтетическом связующем (фенолоспирте, растворе или дисперсии карбамидного полимера и др.).

Минераловатные фасонные изделия (полуцилиндры, сегменты) выпускают с синтетическим, битумным или неорганическим связующим (цементом, глиной, жидким стеклом и др.).

Прошивные маты – это гибкие изделия из слоя прошитого во­локнистого материала.

Керамические теплоизоляционные изделия изготовляют путем формования, сушки и обжига. По сравнению с другими теплоизо­ляционными материалами они имеют высокую прочность и температуростойкость до 900°С. В качестве сырья используют диатомит, трепел, огнеупорную глину, перлит. Большая пористость создается путем введения в формовочную массу пенообразователей, выгораю­щих добавок.

Теплоизоляционные легкие бетоны готовят из пористого заполнителя - вспученного перли­та, легкого керамзита или вермикулита и минерального (реже орга­нического) вяжущего.

Ячеистое стекло (пеностекло) вырабатывают из стекольного боя, либо используют те же сырьевые материалы, что и для производства других видов стекла: кварцевый песок, известняк, соду и сульфат на­трия. При спекании порошка стекольного боя с газообразователями - коксом и известняком - выделяется углекислый газ, образующий поры.

Фибролит – плитный материал из древесной шерсти и неоргани­ческого вяжущего вещества. Древесную шерсть (стружку длиной 200-500, шириной 2-5 и толщиной 0,3-0,5 мм) получают на специаль­ных станках, используя короткие бревна ели, липы, осины или сосны. Вяжущим чаще всего служит портландцемент и раствор минерализа­тора – хлористого кальция. Плиты применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций, для устройства перегородок, каркасных стен и перекрытий в сухих условиях.

Арболитовые изделия изготовляют из неорганического вяжущего и орга­нического коротковолокнистого сырья (древесных опилок, дробле­ной станочной стружки или щепы, сечки соломы или камыша, костры и др.), обработанного раствором минерализатора.

Ячеистые пластмассы подразделяются в зависимости от ха­рактера пор на пенопласты и поропласты. Пенопласты имеют пре­имущественно закрытые поры в виде ячеек, разделенных тонкими перегородками. К поропластам относятся ячеистые пластмассы с сообщающимися порами. Имеются материалы со смешанной струк­турой. Ячеистые пластмассы в виде плит и скорлуп применяют для утеп­ления стен и покрытий, теплоизоляции промышленного обо­рудования и трубопроводов при температурах до 60°С.

Пенопласты получают по беспрессовому методу из готовой смеси компонентов путем вспенивания смеси при нагреве и последующего охлаждения. Регулируя рецептуру исходной смеси и технологические условия, можно получить пенопласты с каучуком, выдерживающие длительное время действие высоких температур (200-250°С). Эти по­лимеры устойчивы к влиянию вибрации.