Основні властивості ТІМ

Ефективність і довговічність ТІМ залежать від умов експлуатації. ТІМ повинні не тільки виконувати функції теплоізоляції, але і служити без руйнування, зміни форми, розмірів і основних властивостей у процесі механічних, хімічних, температурних впливів навколишнього середовища. Тому показники якості ТІМ прийнято підрозділяти на функціональні (специфічні) і будівельно-експлуатаційні (загальні).

Функціональні властивості визначаються основним призначенням матеріалу. Для ТІМ такими властивостями будуть теплопровідність і середня густина, гранична температура застосування та ін..

Будівельно-експлуатаційні властивості визначають умови транспортування, монтажу й експлуатації виробів. Це міцністні показники, відношення матеріалу до дії води, температури, вогню, хімічної агресії, морозу та ін.

Теплопровідність - це здатність матеріалу проводити тепло. Вона характеризується коефіцієнтом теплопровідності:

l = (q×d)/ (F×DТ), (16.1)

де q (Дж) - кількість тепла, яке передається через стінку затовшки - d (м) і площею – F (м²) при перепаді температур між протилежними поверхнями стінки - DТ(°С).

Коефіцієнт теплопровідності деяких речовин і матеріалів має наступні значення, Вт/(м×°С): нерухоме повітря - 0,023-0,024 і 0,075 відповідно при 0 і 1000°С; вода - 0,55 і 0,7 відповідно при 0 і 100°С; лід - 2,5; дерево - 0,11- 0,17; керамічна цегла - 0,45 - 0,8; сталь – 45- 60.

Якщо теплоізоляція призначена для поверхні з негативною чи позитивною температурою не вище 100°С, то товщину теплоізоляції визначають за коефіцієнтом теплопровідності, визначеному при 25°С. Для поверхонь з температурою 100 – 600°С - за коефіцієнтом теплопровідності, визначеному при 125°С, а для поверхні з температурою вище 600°С - по теплопровідності при 300°С.

Для визначення коефіцієнта теплопровідності необхідне складне устаткування і спеціально підготовлені зразки або вироби. Тому, як правило, теплопровідність матеріалу, зі звістною долею припущення, визначають по показнику середньої густини.

Теплопровідність матеріалів залежить від наступних факторів:

- фізичного стану і будови матеріалу, що визначаються фазовим складом речовини, ступенем кристалізації і розмірами кристалів, обсягом пористості і характеристикою пористої структури;

- хімічного складу і наявності домішок, особливо для кристалічних тіл.

З метою одержання ТІМ з мінімальною теплопровідністю необхідно прагнути до максимально можливої його пористості. Частка відкритої пористості при цьому повинна бути мінімально можлива, тому, що в замкнуті пори не проникає вода, вологе повітря, агресивні гази.

ЗВЕРНІТЬ УВАГУ! NB!

При однаковій загальній пористості більший опір теплопередаванню чинять такі матеріали, які, крім того, характерізуються мінімальним розміром пор, тому що при цьому гази в них стають меньш рухомими, знижується теплопередавання за рахунок конвекції (див. табл. 3).

Таблиця 3. Залежність коєфіцієнта теплопровідності (l) повітря від діаметра пор

Діаметр пор, мм	0,1
l, Вт/(м×°С)	0,026	0,029	0,038	0,041	0,053

Крупні пори, особливо сполучені між собою, зумовлюють переміщення повітря, наслідком чого є конвекційне передавання тепла, тобто по суті повітря перетворюються з теплоізолятора на теплоносій.

Пористість ТІМ, як правило, вища, ніж 50%, а деякі матеріали, наприклад ніздрюваті пластмаси, мають пористість 90-99%. Тому ніздрюваті пластмаси (пінопласти) найменьш теплопровідні серед усіх будівельних матеріалів.

При однаковому хімічному складі матеріали кристалічної структури більш теплопровідні ніж аморфні. Матеріали, що мають більш простий хімічний склад більш теплопровідні, ніж матеріали більш хімічно складні. Наприклад, чисті вапно (СаО) і періклаз (МgO) значно теплопрвідніщі ніж мулліт (3Al₂O₃×2SiO₂) або силікати кальцію (2CaO×SiO₂ i CaO×SiO₂).

Особливо чіткі ці залежності для газів, їх теплопровідність залежить від молекулярної маси (М) та кількості атомів у молекулі:

l = 1/М ^0,5, (16.2)

Підвищення кількості атомів у молекулі підвищує теплопровідність у середньому на 2 % на кожний атом.

Домішки, як правило, знижують теплопрвідність чистих, однорідних матеріалів, навіть коли самі по собі вони характеризуються більшою теплопровідністю, ніж основна речовина матеріалу.

Гранична температура застосування ТІМ - це та максимальна температура прогріву, до якої матеріал не втрачає свої властивості. Для кристалічних мінеральних матеріалів ця температура близька до вогнетривкості (кераміка, спучений перліт, ніздрюватий бетон). Для склоподібних матеріалів, наприклад мінеральної вати, гранична температура застосування близька до температури кристалізації або розм.’якшення скла, при якої відбувається руйнування скляних волокон вати або вона ущільнюється. Для теплоізоляційних пластмас гранична температура застосування повинна бути нижче температури розм'якшення для термопластичних полімерів або температури деструкції для термореактивних полімерів. Гранична температура застосування деяких ТІМ наведена в табл. 2.

Таблиця 2. Гранична температура застосування деяких ТІМ

№№	Теплоізоляційний матеріал	Гранична температура,°С
	Мінеральна вата
	Скляна вата
	Каолінова вата (50% SiO2 + 50% Al2O3)	1100C
	Спучений перліт	900-1500
	Ніздрюваті бетони	400-1000
	Газонаповнені пластмаси (піно- і поропласти)	60-180

До будівельно-експлуатаційних властивостей ТІМ відносяться: границі міцності при стиску і вигині; морозостійкість, показники, що характеризують відноношення ТІМ до дії води, вогню і та ін.

Звичайні ТІМ мають невисокі міцністні показники, які повинні бути достатніми для опору транспортним, монтажним і експлуатаційним навантаженням. Мінімальні межі міцності ТІМ при стиску і вигині повинні складати відповідно 0,5 і 0,3 Мпа. Деякі ТІМ, наприклад ніздрювате скло, можуть мати достатньо високі границі міцності на стиск – 5-15 МПа.

ТІМ для огороджувальних конструкцій, контактуючих з атмосферою, як і звичайні будматеріали, повинні бути морозостійкими і мати мінімальну марку по морозостікості F15. Для умов Донбасу з характерними частими відлигами і досить сильними морозами цей показник, звичайно, дорівнює F25. Вода в високопорістих ТІМ, як правило, повністю пори не заповнює, ії замерзання починається по поверхні контакту з матеріалом міжпорової перегородки. Льод, який утворюється, витискує воду в вільний об’єм пори і не спричиняє тиску на поверхню пори, тобто не обумовлює зниження морозостійкості матеріалу. Тому, наприклад, при однаковій міцності високопорісті ТІМ більш морозостійкі, ніж щільні матеріали.

Дата добавления: 2014-01-07