Свойства теплоизоляционных материалов

Общие сведения, классификация

Теплоизоляционными называют материалы, характеризуемые низкой теплопроводностью и применяемые для тепловой изоляции строительных конструкций, промышленного оборудования, трубопроводов, а также холодильников. Такие материалы имеют теплопроводность 0,175 Вт/(м.⁰С) и плотность 500 кг/м³.

Назначение теплоизоляционных материалов - уменьшение теплообмена с окружающей средой. Эффективность их использования в ограждающих строительных конструкциях заключаетсяв экономиитопливно-энергетических ресурсов, снижении материалоемкости строительства, уменьшении транспортных затрат, снижении массы здания, увеличении этажности, возможности укрупнения конструктивных элементов и т.п. Использование теплоизоляционных материалов для изоляции горячего промышленного оборудования способствует экономии тепловой энергии, интенсификации протекания технологических и химических процессов, улучшению условий труда и проч.

Теплоизоляционные материалы классифицируют:

- по теплопроводности (малотеплопроводные, среднетеплопроводные и повышенной теплопроводности);

- по средней плотности (особо легкие ОЛ, , кг/м³: 15-100, легкие Л: 125-300 и тяжелые Т: 400-500);

- по виду сырья (неорганические и органические);

- по форме и внешнему виду (штучные: плиты, блоки, кирпич, цилиндры, сегменты; рулонные: маты, полосы, матрацы; шнуровые: шнуры, жгуты; сыпучие: вспученный перлит, вермикулит и др.);

- по сжимаемости (мягкие, полужесткие, жесткие, повышенной жесткости и твердые);

- по структуре (волокнистая, ячеистая, зернистая, рыхлозернистая, мелкопористая);

- по возгораемости (несгораемые, трудносгораемые, сгораемые);

- по назначению (строительные теплоизоляционные - для обычных температурных условий и монтажные теплоизоляционные - для изоляции горячих поверхностей).

Общим признаком теплоизоляционных материалов является высокая пористость (обычно более 50% и до 90-98%), которая достигается различными технологическими приемами.

10.2. Способы создания высокопористого строения:

- Способ газообразования, при котором газообразователи (например, Аl-пудру), вводят в исходную сырьевую смесь; этим способом получают газобетон, ячеистое стекло, поропласты;

- Способ пенообразования заключается в смешивании пластичного теста со специально приготовленной пеной. Пенообразователями служат высокомолекулярные соединения ПАВ (поверхностно-активные вещества), мыла и др.; необходимая стойкость пены достигается применением стабилизаторов. Таким способом получают пенобетон, пеностекло, пенодиатомовые изделия;

- Способ аэрирования заключается во введении ПАВ с высокой воздухововлекающей способностью; так получают, например, поризованный бетон;

- Способ вспучивания: при быстром нагревании водосодержащих горных пород - перлита, вермикулита, некоторых видов глин происходит выделение из них водяного пара и увеличение объема. Так получают вспученный перлит, вспученный вермикулит и др;

- Введение выгорающих добавок (углесодержащих отходов, древесных опилок и др.) применяют при получении теплоизоляционных керамических изделий;

- Способ высокого водозатворения состоит в использовании формовочных масс с высоким содержанием воды, которая в дальнейшем, испаряясь, способствует образованию воздушных пор. Таким образом получают изделия из трепела, диатомита, древесноволокнистые, торфяные, асбестоцементные теплоизоляционные плиты. Этот способ часто сочетают с введением выгорающих добавок;

- Способ неплотной упаковки для сыпучих материалов достигается подбором гранулометрического состава частиц, обеспечивающим повышенную межзерновую пустотность;

- Создание волокнистого каркаса - основной способ образования пористости волокнистых материалов: минеральной ваты, фибролита и т.п. Пористость обусловлена взаимным переплетением волокон, образующих жесткий каркас. Изделия из волокон часто формуют с различными вяжущими веществами;

- Контактное омоноличивание заключается в связывании волокнистых или зернистых материалов в местах их контакта тонкими прослойками связующего;

- Объемное омоноличивание в отличие от контактного основано на полном заполнении межзерновых пустот связующим; при этом способе применяют высокопористые заполнители с оптимальным зерновым составом (перлит, вермикулит, распушенный асбест и др.).

Теплопроводность () определяет качество теплоизоляционных материалов и составляет 0,03-0,175 Вт/(м.⁰С). Теплопроводность материалов зависит в первую очередь от объема пор (пористости) и характеристик поровой структуры (характер пор, их распределение по размерам, по объему). Предпочтительны мелкие, замкнутые, равномерно распределенные по объему поры. Теплопроводность материала зависит также от химического состава, строения (кристаллическое или аморфное), от влажности и температуры применения материала. Чем сложнее химический состав и структура ближе к аморфной, тем меньше теплопроводность. Увлажнение и тем более замерзание воды в порах приводит к увеличению . _возд.= 0,023; _Н2О = 0,58, _льда = 2,32 Вт/(м.⁰С). Теплопроводность материалов (кроме магнезитовых огнеупоров, металлов) увеличивается при повышении температуры.

Плотность (кг/м³) материала определяет его теплопроводность. По плотности устанавливают марки: от D15 до D500.

Прочность теплоизоляционных материалов невелика (табл 10.1), обычно колеблется от 0,2 до 2,5 МПа (R_cж) и определяется прочностными показателями твердой фазы и параметрами поровой структуры.

Таблица 10.1

Дата добавления: 2014-01-20