ТЕХНОЛОГИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ. И АКУСТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ИХ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ

Качество теплоизоляционных и акустических материалов и изде­лий, определяемое комплексом функциональных и общестроитель­ных свойств, решающим образом зависит от их пористой структуры: общей пористости, равномерности ее распределения, размеров пор, характера их внутренней поверхности, замкнутости, толщины, плот­ности и прочности межпоровых перегородок, прочности клеевых контактов, вида пористой структуры.

В гл. 5 учебника достаточно подробно рассмотрены пути форми­рования оптимальной пористой структуры для всех известных видов пористости: ячеистой, волокнистой, зернистой, а в гл. 6—возможно­сти получения (способы) высоконорнстых структур рассматривае­мых материалов и изделий при применении различного сырья.

Анализируя эти главы, можно сделать следующие обобщения для теплоизоляционных материалов и изделий:

А) во всех случаях (прн получении всех видов пористой струк­туры) повышение дисперсности каркасоопра. нтощих элементов позволяет снижать среднюю плоіпосгь материалов, увеличивать содержание в них газовой фазы, повышать равномерность ее рас­пределения и дисперсность, а следовательно, улучшать теплоизо­ляционные свойства материалов;

Б) применение полидисперсных частиц твердой фазы позволяет при создании ячеистых пористых структур получать более плотные и прочные межпоровые перегородки, что является резервом для дальнейшего снижения средней плотности материалов с позиций их прочностных свойств;

В) важнейшее влияние на формирование пористых структур ма­териалов (с любым видом пористости), а также на их прочностные характеристик оказывают реологические свойства формовочных масс и связующих композиций (при получении волокнистых и зер­нистых материалов и изделий), поэтому оптимизация реологических свойств перерабатываемых систем является одним из основных ус­ловий повышения качества высокопористых материалов;

Г) повышение значения водосодержания формовочных масс или пониженные концентрации полимерных композиций всегда приводят к снижению плотности межпоровых перегородок и клеевых пленок, омоноличнвающих волокнистые или зернистые каркасообразующне элементы, что негативно влияет на прочностные показатели мате­риалов, увеличивает их сорбционную влажность и, как следствие, ухудшает теплоизолирующую способность.

Рассматривая эти положения с технико-экономических позиций, можно констатировать следующее. Повышение дисперсности карка - сообразующих элементов всегда требует увеличения энергозатрат, которые, как правило, с лихвой окупаются за счет снижения мате­риалоемкости (снижения средней плотности изделий), уменьшения расхода теплоты, необходимой на тепловую обработку изделий, за счет снижения их массы.

Кроме того, в сфере применения снижение массы конструкций существенно влияет на удельный расход строительных материалов, стоимость которых в общем балансе затрат в строительстве состав­ляет 40...60%. Необходимо учитывать и такой долговременный пози­тивный фактор, как повышение термического сопротивления строи­тельных конструкций, достигаемое за счет применения более эффективных строительных материалов и обеспечивающее сниже­ние затрат топливно-энергетических ресурсов на отопление зданий;

Д) снижение исходного водосодержания формовочных масс, достигаемое за счет применения эффективных технологических приемов регулирования их реологических свойств или принципи­ально новых технологий, является одним из основных путей эконо­мии технологического топлива, расходуемого на тепловую обработ­ку изделий.

Анализ отечественного и зарубежного опыта в области получе­ния высокопористых материалов свидетельствует о перспективности применения технологических приемов, позволяющих сочетать раз­личные способы порообразования с целыо повышения общей порис­тости материалов и управления ее характеристиками. Например, газопенная технология, термобаротермальный способ в сочетании с химическим газообразованием при получении теплоизоляционных и акустических материалов с ячеистой пористостью, сочетание спо­соба создания волокнистых структур со способом выгорающих доба­вок при получении керамо-волокнистых жаростойких материалов и, особенно монолитных футеровок методом самоуплотнения формо­вочных масс и др.

Весьма перспективным направлением следует считать получение материалов с комбинированными пористыми структурами: зерннс - тополокпнетой, дерннето-яченстоп, волокпнето-ячспстой II др.

Зсрннсго-по. юкнисгая сгрумурл весьма эффект шиї для шуко - поглощающнх материалов типа «Лкмигран», когда межзерновая пористость, образованная мннераловатными гранулами, сочетается с волокнистой пористостью самих гранул. Такое сочетание сущест­венно улучшает звукопоглощение материала в широком диапазоне частот звуковых волн.

Зернпсто-нченстая пористость особенно эффективна при получе­нии композиционных материалов, например, наполненных пеноплас­тов. В этом случае введение в пенопласты легких пористых запол­нителей (вспученного перлита, особо легкого керамзита и др.) позволяет существенно повысить прочностные характеристики пе­нопластов и понизить их горючесть. Наибольший эффект достига­ется в случае соизмеримости средней плотности зерен заполните­ля и пенопласта. Таким суперлегким заполнителем является стеклопор или его более дисперсная разновидность — енлнпор.

В СССР наиболее широко развито производство и применение минераловатных теплоизоляционных материалов. Объем их выпус­ка достигает 55% от общего объема теплоизоляционных материа­лов, изготовляемых промышленностью. Поэтому, говоря о перспек­тивных теплоизоляционных материалах для строительства, следует в первую очередь иметь в виду материалы на основе минеральной ваты.

В последние годы ряд научно-исследовательских институтов и вузов уделяют большое внимание минераловатному производству (ВНИИПИТеплопроект, ВНИІ ІТеплонзоляцня, УралНИИстром- проект, МИСИ им. В. В. Куйбышева и др.). Работы этих организа­ций позволили наладить выпуск эффективных минераловатных из­делий: плит повышенной жесткости с различно ориентированной во­локнистой структурой, армированных и упрочненных изделий и др.

В настоящее время ставится еще более сложная задача — полу­чение высококачественных минераловатных изделий по энергосбере­гающей безотходной технологии, не оказывающей вредного влияния на окружающую среду. _

В качестве примера такого подхода к производству минерало­ватных изделий можно привести совместную работу МИСИ им. В. В Куйбышева и Белгородского комбината строи тельных конструкции Мин тяже троя СССР но (о і т. іпніо Н010ЧН0И криологи­ческой липни минералон. п ныч или г повышенного качества. Отличи­те іьной особенностью •мй липни яв. тмется наличие замкнутой си­стемы утилизации теплоты и фенолоспиртового связующего, содержащихся в отходящих газах, ранее выбрасываемых в атмосфе­ру. В результате создания такой технологической линии резко улуч­шены санитарные условия в производственных помещениях, исклю­чен выброс в атмосферу паров фенола и наряду с этим на 15...16% сокращен удельный расход дефицитного связующего, а себестои­мость изделий снижена с 40,59 руб. до 34,93 руб.; прочностные показатели (Rcm) повышены с 0,06...0,09 до 0,1...0,11 МПа прн сред­ней плотности плит 215...240 кг/м3. Прочностные показатели изделий при снижении удельного расхода связующего повышены главным образом за счет увеличения степени отверждения феиолоспнртов, достигаемой применением более рациональных режимов тепловой обработки.

Применение вибрационной обработки на стадиях приготовления и укладки формовочных смесей (гидромасс) создает благоприятные условия для улучшения волокнистой структуры плит, облегчения обезвоживания формовочных масс, повышения степени отверждения связующего и, как следствие, является весьма эффективным прие­мом для повышения качества продукции без заметного ее удорожа­ния.

Особенно эффективна вибрация в сочетании с подогревом, кото­рый можно осуществлять за счет утилизации теплоты отходящих газов. Такой опыт в отечественной промышленности имеется, поэто­му главной задачей на современном этапе является его широкое распространение.

Весьма перспективной является технология рулонного материа­ла из стекловолокна, названного «стекломехом». Отличительной особенностью этой технологии является получение материала с очень низкой средней плотностью, что предопределяет малый рас­ход сырьевых материалов и ставит эту технологию в ряд ресурсо­сберегающих. .

Средняя плотность стекломеха не превышает 10 кг/м3; масса 1 м2 теплоизоляции из этого материала при ее толщине 5 см находится в пределах 350...450 г; теплопроводность стекломеха в сухом состоянии составляет 0,05...0,055 Вт/(м-°С), коэффициент звукопоглощения — 0,65, а прочность при разрыве—1 МПа. Мате­риал упруг, характеризуется хорошей формостабильностью, удо­бен в работе, значительно меньше ранит кожу, чем минераловатные изделия, практически не пылит.

Стекломех выпускают в рулонах длиной до 30 м, шириной 0,8... 1,5 м и толщиной 5 см. Изделия площадью 25 м2 сворачиваются в рулон диаметром всего 40 см и могут транспортироваться без спе­циальной упаковки. После раскатывания рулона изделие полностью восстанавливает свои первоначальные размеры.

Сырьевыми материалами для получения стекломеха являются: стекловолокно и в качестве связующего синтетические смолы (фе - нолоформальдегидная, карбамидная, полнвинилацетатная) или композиции па основе отходов целлюлозоварення (см. ниже).

Для производства 1 м3 стекломеха расход материалов составля­ет 4,5 ...8,5 кг стекловолокна и 1,2... 1,5 кг связующего. Именно это обстоятельство определяет эффективность данной технологии и де­лает ее чрезвычайно перспективной.

Технологический процесс изготовления стекломеха прост и за­ключается в следующем. Стекольный расплав, истекающий из фи­дера ванной печи через керамическую фильеру, вытягивается в непрерывное волокно, наматываясь на вращающийся барабан, кото­рый одновременно совершает возвратио поступательные перемеще­ния с различной заданной частотой. Изменением частоты и скорости возвратно-поступательного движения барабана регулируется плот­ность укладки стекловолокна на барабан. С цслыо увеличения упругости стекловолокна н упрочнения изделия во время намотки стекловолокна на барабан оно опрыскивается раствором связую­щего.

Но достижении заданной толщины намотки она разрезается по образующей, снимается с барабана и растягивается на специаль­ном приспособлении. В результате образуется ковер из стеклово­локна с более плотной укладкой волокон с нижней стороны, кото­рая играет роль упрочняющего слоя. Такая структура ковра обес­печивается изменением скорости возвратно-поступательного движения барабана и, следовательно, изменением плотности уклад­ки волокон.

Применение стекломеха прн устройстве тепловой изоляции по­зволяет достигать большой экономии материальных и трудовых ресурсов. Особенно он эффективен при теплоизоляции трубопрово­дов горячего и холодного водоснабжения при канальной прокладке внешних сетей, разводке трубопроводов внутри зданий, изоляции вентиляционных систем и систем кондиционирования. Стекломех может с успехом применяться в качестве утеплителя в многослой­ных стеновых панелях различной конструкции, а также в холодиль­никах, в рефрижераторах и различных транспортных средствах. При обеспечении хорошей пароизоляции стекломех можно использовать в качестве подвесной теплоизоляции (с внутренней стороны) покры­тий промышленных зданий.

В гл. 19 рассмотрена эффективность применения жаростойких волокон и изделий на их основе промышленной тепловой изоляции. Однако существенные затраты в сфере производства этих материа­лов, необходимость использования дефицитного и зачастую хими­чески чистого дорогостоящего сырья сдерживают широкое произ­водство и применение жаростойких волокнистых теплоизоляцион­ных материалов. Следует отметить также, что ряд отраслей народного хозяйства остро нуждается в эффективной тепловой изоляции с рабочей температурой до 1000°С. Это прежде всего электроэнергетика, нефтехимия, промышленность строительных материалов и др.

В этой связи создание высокоэффективных волокнистых мате­риалов из недефнцнтного сырьч и отходов производства является важной задачей, решение которой даст народному хозяйству стра­ны существенный технико-экономический эффект.

В СССР, имеются достаточно полные разработки по использова­нию зол тепловых электростанций для получения жаростойкой зо - ловаты (см. гл. 19). В настоящее время задача состоит в стабилиза­ции зол как сырья для получения золоваты и организации промыш­ленного производства этого весьма эффективного жаростойкого теплоизоляционного материала.

Весьма перспективным направлением следует признать повыше­ние температуроустойчивости обычной минеральной ваты, получае­мой из горных пород и промышленных отходов, например металлур­гических шлаков. Успешное решение этой задачи позволит приме­нять для получении жаростойких волокнистых материалов распространенное относительно дешевое сырье, что само по себе является весьма важным вопросом, влияющим на экономику отрас­лей промышленности, использующих в своей ТЄХІІОЛОІ ии высокие температуры. В этом направлении весьма интересные исследования проведены во ВНИИПИТеплопроекте.

Известно, что температуроустойчивость минеральной ваты опре­деляется температурой спекания волокон и температурой растекло - вывания. Значения этих температур зависят от многих факторов: химико-минералогического состава шихты, условий получения рас­плава, режимов нагревания и охлаждения волокон и др.

Обычно температура спекания минераловатных волокон в зави­симости от применяемого сырья находится в пределах 700...800°С, поэтому температура применения минеральной ваты не превышает 600...700°С. Расстекловывание же (нерегулируемое кристаллообра­зование), могущее привести к полной потере прочности и разруше­нию волокон, начинается уже при температуре 500°С и протекает во времени. Оно характеризуется кристаллообразованием, как прави­ло, неравномерным, которое предопределяет возникновение напря­женного состояния и при образовании крупных кристаллов, распо­ложенных неравномерно по сечению волокна, это напряжение становится критическим и является причиной потери прочности во­локном или его полного разрушения. Поэтому длительная служба минераловатных изделий при температуре начала растекловывання практически невозможна.

С другой стороны, известны искусственно полученные стекло - кристаллические материалы, свойства которых существенно выше, чем стекловидных того же химико-минералогического состава. По­этому одним из направлений повышения температуроустойчивости стекловидных минеральных волокон является их направленная кристаллизация, обеспечивающая создание более устойчивой к тем­пературному воздействию мелкокристаллической структуры. Имен­но решению этой задачи посвящена работа ВНИИПИТеплопроекта, являющаяся еще одним шагом в развитии производства жаростой­ких волокон и изделии на их основе.

В процессе выполнения работы удалось установить взаимозави­симости ряда технологических параметров, которые решающим об­разом влияют на свойства кристаллизующихся волокон.

Во-первых, состав шнхты должен обеспечивать получение крис­таллизующихся волокон, т. е. расплав и стекло должны обладать высокой кристаллизационной способностью. Во-вторых, образующа­яся кристаллическая структура должна быть равномерной, сложен­ной из мелких кристаллов, а процесс кристаллообразования должен характеризоваться равнозначной интенсивностью в объеме волокна.

Для обеспечения этих условии необходимо получение расплава с высокой степенью гомогенности н создание в стекле (в волокнах) большого количества равномерно распределенных центров кристал­лизации. В этом случае возможно получение закристаллизованных волокон, устойчивых при эксплуатации в условиях высоких темпе­ратур и характеризующихся удовлетворительной прочностью. При этом максимальная температура применения таких волокон или изделий из них будет обусловливаться минералогическим составом кристаллической фазы.

Теплопроектом разработана технология кристаллизу­ющихся волокон, получаемых из расплавов горных пород габбро- базальтовой группы, доломитов, магнезита или мартеновских шла­ков. Разработанные составы шихт приведены в табл. 21.1.

Отличительными особенностями этой технологии являются сле­дующие основополагающие положения.

Для получения однородного расплава плавильный агрегат сле­дует выбирать с учетом применяемого сырья, исходя из следующих обстоятельств:

А) для повышения гомогенности расплава необходимо приме­нять мелкозернистое сырье, особенно его тугоплавкую часть;

Б) модуль кислотности шихт для получения кристаллизую­щихся минеральных волокон, обеспечивающий оптимальную вяз­кость расплава при температуре варки стекла 1350.. 1400°С, дол­жен быть не менее 1,9, при этом необходимо выдерживать соотно-

MgO 4- FeO. 0 Л

Шение -—- ^ о--------- = 1 •••3, что обеспечивает высокую кристал­лизационную способность расплава и стекла;

В) при превалирующем содержании в шихте Fe203, который восстанавливается интенсивнее, чем FeO, процесс плавления следу­ет вести в слабоокислительной среде, а при большем содержании FeO — в нейтральной;

Г) в случае применения карбонатных пород (добавок) или сырьевых материалов, в состав которых входят минералы, содержа­щие кристаллитную воду, необходимо увеличить время плавления для достижения полной дегазации расплава, так как в данном слу­чае этот процесс будет более продолжительным;

Д) скорость процесса силикато - и стеклообразования обусловли­вается минералогическим составом шихты, поэтому процесс плавле­ния необходимо вести с учетом повышенного содержания в шихте минералов, медленно растворяющихся в расплаве, к которым отно­сятся кварц, оливин, мелилит, и неполное растворение которых не­избежно снизит гомогенность расплава;

Е) температурный режим процесса плавлении приведенных в табл. 21.1 составов шихт характеризуется следующими превраще-

Nr;r>

Ниями сырья: при температуре 1230...1260°С начинается процесс плавления (появляется жидкая фаза), а при 1350... 1370°С расплав характеризуется жидкотекучнм состоянием и не содержит твердой фазы.

Операции по переработке расплава в волокно, формированию ковра и изготовлению прошивных матов осуществляются обычными способами.

Весьма ответственной операцией является термообработка из­делии, которая должна обеспечить предкрнсталлпзацпоппую перс - стройку структуры стекла и образование в нем центров кристалли­зации. При этом следует учитывать возможность оплавлення воло­кон, поэтому температура термообработки минераловатных изделий не должна превышать допустимые пределы. Как показали исследо­вания, для рассматриваемых составов шихт пзтожепные выше тре­бования обеспечиваются прн температуре 700...750 С

После термообработки при повышении температуры (во время эксплуатации материала) пт. ст быстрое кристал. тообразование, в результате которого волокна из метастабильной (стекловидной) фазы переходят в более устойчивую кристаллическую фазу, сложен­ную в основном из мелких кристаллов шпииелндно-пироксенового состава, характеризующихся весьма высокой стабильностью.

При определении режима термообработки необходимо прини­мать во внимание следующие обстоятельства.

Во-первых, минеральное волокно вследствие малого диаметра не испытывает заметных температурных напряжении, т. е. темпе­ратурный градиент по его толщине практически отсутствует. По­этому нагрев изделий может осуществляться методом термоуда­ра— введением обрабатываемого материала сразу же зону макси­мальных температур. Такой прием существенно сокращает продолжительность термообработки

Во-вторых, продолжительность выдержки волокон при макси­мальной температуре должна обеспечпть предкрнсталлизационную перестройку структуры стекла и образование многочисленных центров кристаллизации во всем объеме волокна. Здесь решающую роль играет фазовый состав стекла. Для пирокссиовых [8] стекол характерна генетическая взаимосвязь между процессами, протека­ющими в ряду шихта — расплав — стекло — кристалл, что обеспечи­вает весьма быстрое образование кристаллической фазы. Уже через 5...7 мин выдержки при температуре 700°С в волокнах возникают мпкрокрнсгал. ты. Прн термической обработке мппераловагных ма­тов продолжительность выдержки, обеспечивающая прогрев ковра по всей толщине, должна составлять 20...25 мин.

Скорость охлаждения матов регламентируется их толщиной и процессом иредкристаллтаипонноп перестройки стекла, которая завершается при снижении температуры до 300...400°С 11а практике продолжительность охлаждения ковра составляет примерно 30... 35 мин.

Таким образом, целью термообработки минераловатныч волокон является обеспечение предкристаллизационной перестройки стекла, после достижения которой волокна закристаллизовываются при их повторном нагреве до 1000°С (в процессе службы) с образованием мелкокристаллической шпинелидно-пироксеновой фазы. В данном случае роль центров кристаллизации играют шпинелидные ядра.

Известно, что рост кристаллов под воздействием высоких тем­ператур происходит во времени и может явиться причиной разруше­ния волокон. Поэтому главной задачей является выбор составов шихт, обеспечивающих образование мелких кристаллов и ограниче­ние свободы их роста. Ограничение свободы роста кристаллов обес­печивает остаточная стеклофаза, которая располагается в виде пленок между кристаллами и служит «буфером», способствующим релаксации возникающих при росте кристаллов напряжении. Как правило, в термоустойчивых стеклокристаллическнх волокнах доля стеклофазы составляет 10...15%.

Для получения стеклокристаллическнх волокон с мелкими кри­сталлами (0,5...0,2 мкм) химические составы исходных шихт долж­ны приближаться к составу проектируемой кристаллической фазы (например, шпинелидно-пироксеновой), но не должны точно соот­ветствовать ее стехиометрическому составу. Именно такой подход к проектированию исходных составов шихт обеспечивает наличие в закристаллизованных волокнах остаточной стеклофазы, ограничи­вающей или предотвращающей рост кристаллов во времени и обес­печивающей омоноличивание образовавшейся мелкокристалличе­ской фазы.

Для предотвращения роста кристаллов в волокнах под воздейст­вием высоких температур в состав исходных шихт вводят добавки, замедляющие эти процессы.

Термообработку прошивных матов наиболее целесообразно осу­ществлять в конвейерных электропечах типа леров с высокотемпе­ратурной зоной и зоной принудительного охлаждения.

Маты из кристаллизующихся волокон характеризуются средней плотностью 130... 150 кг/м3. Следует отметить, что процесс кристал­лизации волокон минеральной ваты сопровождается их уплотнени­ем и усадкой, а также определенной потерей прочности. Поэтому усадка прошивных матов после их нагрева до температуры 1000°С составляет 5%. а после термообработки — 2...3%. Это обстоятельст­во необходимо учитывать при устройстве теплоизоляционной конст­рукции Прочность мниераловатных волокон после термообработки составляет 70% от первоначальной, а после нагрева до рабочей тем­пературы (до 800...1000°С) еще снижается соответственно до 60... 50%, что, однако, вполне достаточно для обеспечения сохранности изделии в период эксплуатации.

Приведенные выше технологические принципы повышения тем­пературы службы мниераловатных изделий весьма перспективны и

Заслуживают расширения исследовании в направлении их дальней­шего совершенствования.

Задача заключается в проведении систематических исследований по выявлению наилучших составов шихт, параметров изготовления волокон, их термической обработки с целью получения устойчивых мелкокристаллических структур, нахождения более действенных средств, препятствующих росту кристаллов во времени под воздей­ствием высоких (рабочих) температур.

Перспективным направлением следует также считать получение жестких жаростойких изделий на основе этих волокон, что сущест­венно расширит область их применения и позволит уменьшить де­фицит эффективных волокнистых теплоизоляционных и конструк­ционно-теплоизоляционных изделий, применяющихся в диапазоне температур 800...1000°С.

К этому следует прибавить технико-экономические соображения. Развитие производства кристаллизующихся волокон и изделий на их основе может существенно расширить сырьевую базу для полу­чения волокнистых жаростойких материалов, сократить расход де­фицитного и дорогостоящего сырья, значительно снизить стоимость эффективных теплоизоляционных изделий, применение которых в современном печестроении непрерывно расширяется.

На этом примере достаточно четко иллюстрируется значение технологических путей повышения эффективности производства и применения теплоизоляционных материалов за счет улучшения их функциональных свойств (в данном случае долговечности, лимити­рующейся температуроустойчивостью), а также увеличения темпе­ратуры службы.

В Советском Союзе получило широкое развитие производство вспученного перлита — весьма ценного полуфабриката для изготов­ления эффективных теплоизоляционных изделий. Однако производ­ство изделий осуществляется пока в масштабах, не соответствую­щих имеющимся возможностям. Для ликвидации такого положе­ния необходимо создание новых способов переработки этого ценного полуфабриката в эффективные теплоизоляционные и акус­тические изделия.

Главной задаче в решении этой проблемы является создание эффективных и дешевых связующих веществ, позволяющих омопо - личивать зерна вспученного перлитового песка и без существенно­го увеличения средней плотности придавать изделиям необходимую прочность.

При создании таких связующих веществ наибольший интерес представляет использование отходов и побочных продуктов про­мышленности, так как в этом случае кроме технико-экономического эффекта может быть достигнут экологический эффект.

Перспективность технологических решений в этом направлении можно проиллюстрировать лвуми примерами

Коллективами IU11II 1ЭПсельстроя, ВІII1111III Гсилонроекта и МПСИ им В В Куйбышева разработана технология перлитовых изделий на связующем, основу которого составляют многотоннаж­ные отходы производства целлюлозы сульфитным способом — суль­фитный щелок и попутный продукт его переработки на спирт или дрожжи — сульфитно-дрожжевая бражка (СДБ). Основными со­ставляющими этих продуктов яздяются лнгносу.-.ьфенозые КИСЕТЫ и их раетзорну. ь:е со.".;:. Подавляющая часть этих ве^естэ не нахо­дит широкого применения и либо подвергается дорогостоящей нейтрализации перед сбросом в реки и водоемы, либо сжигается.

Товарная сульфитно-дрожжевая бражка выпускается в виде вод­ного раствора 40...65%-ной концентрации и является нефондируе - мым продуктом.

Выбор лигносульфоновых кислот и их растворимых солей в каче­стве основы для связующего продиктован не только доступностью сырья (хотя это и очень важно), но и их качественным составом.

Основным структурным элементом этих веществ является бен­зольное кольцо с присоединенными к нему реакционноспособными радикалами. Это дает основание считать, что свойства связующего могут быть приближены к свойствам хорошо известных, но дефи­цитных и дорогостоящих фенолоформальдегидных смол.

На основании исследований предложен наиболее рациональный состав связующего, включающий следующие компоненты, % по массе:

Лигносульфоновые кислоты и (или) их водорастворимые

TOC o "1-3" h z соли (СДБ).................................................................................................... 65.36

Ортофосфорная кислота.......................................................................... 16

Фенолоформальдегидная смола (фенолоспирты)................................ 13,7

Органосиликонаты щелочных металлов (ГКЖ—10,11) . . 5

Сущность данного технологического решения состоит в том. что входящая в состав композиции фосфорная кислота при тепловой об­работке (175...240°С) взаимодействует с макрофрагментами лигно­сульфоновых кислот и их солей, а также с фенолоспиртами с обра­зованием сшитых полимеров, нерастворимых в воде. Входящая в состав связующего ГКЖ придает изделиям на этом связующем гид - рофобность.

Технология перлитовых теплоизоляционных изделий на основе данного связующего, названных «Лпгноперлнтом», включает в себя следующие основные операции: приготовление водного раствора связующего: приготовление формовочной смеси; формование изде­лий: тепловую обработку изделий.

Связующее приготавливают в смесителе принудительного дейст­вия с вертикальным расположением вала с частотой вращения 60... 120 мин-1. Загрузка компонентов связующего в смеситель долж­на производиться в строгой последовательности. Вначале в смеси­тель с работающей мешалкой подают ГКЖ, затем фенолоспирты; перемешивание ведут 0,5...1,5 мин с момента начала загрузки фено - лоеппртон. После этого загружают 15...20% СДБ от общего ее коли­чества; смесь перемешивают 1...2 мин с момента подачи СДБ, после чего добавляют остальное количество СДБ, продолжая перемеши­вание еще в течение 2...5 мин. Затем в смеситель подают ортофос­форную кислоту и необходимое количество воды и перемешивают композицию еще 2...5 мин с момента начала подачи кислоты. Таким образом, процесс приготовления связующего сложности не пред­ставляет н продолжается всего 6... 14 мин.

Формовочную смесь приготавливают в лопастном смесителе в течение 5...6 мин. Формование осуществляют на гидравлическом прессе обычным для перлитовых изделии способом.

Тепловую обработку изделии производят на поддонах в сушиль­ных камерах туннельного типа способом противотока по режиму: начальная температура 110°С, максимальная — 200.. 220СС. Продот - жнтельность тепловой обработки 6 ..9 ч. После охлаждения изделия упаковывают и складируют.

Изделия, получившие название лигноперлитов, характеризуются следующими показателями: средняя плотность —200, 250 и 300 кг/м3; прочность при сжатии соответственно 0,45, 0,5 и 0,7 МПа; прочность при изгибе — 0,25; 0,35 и 0,45 МПа; теплопроводность при температуре 25°С —0,055; 0,062 и 0,07 Вт/(м-°С).

Лигноперлнт может быть применен в качестве утеплителя в мно­гослойных стеновых панелях, при устройстве мягкой кровли, в том числе по металлическому профилированному настилу, а также в качестве декоративно-акустического материала.

Вторым весьма перспективным технологическим решением полу­чения высококачественных изделий из вспученного перлита являет­ся разработанная МИСИ им. В. В Куйбышева технология, отличи­тельной особенностью которой является отсутствие в формовочной массе связующего. Для получения изделий, названных термоперли­том, используется двухкомпонентная смесь, состоящая из вспучен­ного перлитового песка и раствора едкого натра технического или щелочесодержащих отходов с R20 не менее 50%, например отходов электрохимической очистки стали от окалины, содержащих до 75% едкой щелочи, и др.

Технология термоперлита включает следующие основные опера­ции: смешивание вспученного перлитового песка с щелочесодержа - щим раствором; формование изделий на гидравлическом прессе и термическую обработку готовых изделий.

Наиболее ответственной операцией является термическая обра­ботка изделий, которая проводится при температуре 500...550°С в течение 1,5...2,5 ч в зависимости от толщины выпускаемых изделий. Наиболее рациональным тепловым аппаратом для этой операции является лер — конвейерная печь, широко применяющаяся в сте­кольном производстве.

Во время тепловой обработки происходят контактное спекание зерен перлита и омоноличнвание всей системы Снижение темпера­туры спекания до 500Т, объясняется наличием в системе плавня, которым является едкая щелочь. В зоне охлаждения образовав­шиеся контакты упрочняются и обеспечивают достаточно высокую

Прочность получаемых изделий. Технологический процесс органи­зуется по конвейерной схеме и отличается простотой. На 1 м3 изде­лий расходуется 1,7...2 м3 перлитового песка с насыпной плотно­стью до 100 кг/м3 и 12 кг едкого натра в пересчете на ХаОН

Термоперлнт характеризуется следующими показателями ос­новных свойств:

Средняя плотность— 150...220 кг/м3;

Прочность, МПа: при сжатии — 0,4...0,7, при изгибе — 0,25 0,45; теплопроводность, Вт/(м-°С): при 25СС — 0,057 .0,065, при 300°С — 0,103; температура применения — до 600СС.

Высокие физико-механические свойства термоперлнта, простота изготовтения изделий, малокомпонентность формовочной смеси и возможность использования промышленных отходов (щелочесо - держащпх. продуктов) позволяют считать эту технологию весьма перспективной Термоперлит по своим свойствам пригоден для ши­рокого применения в строительной и промышленной тепловой изо­ляции.

Еще одна важная проблема ждет своего решения. Развитие производства ячеистых бетонов в нашей стране незаслуженно за­медлилось и, что еще прискорбнее, наблюдается некоторое снпже - г нне объема выпуска этого материала. В то же время мировая практика выявила высокую техническую и экономическую эффек­тивность ячеистых бетонов. Поэтому объем производства и об­ласти применения ячеистых бетонов в отечественном строительстве могут и должны быть существенно увеличены

Исторически сложилось так, что основной объем выпуска тепло­изоляционных ячеистых бетонов приходится на газобетон и газоси­ликат, доля же пенобетона составляет немногим более 2% от обще­го объема выпуска этого вида теплоизоляционных изделий.

Сложившееся положение объясняется рядом причин, главней­шей из которых является то, что в период промышленного развития технологии ячеистых бетонов (50—60-е годы) промышленность не производила высокоэффективных стандартных и стабильных синте­тических пенообразователей. Применение же природных органиче­ских пенообразователей не было эффективным, так как не имело достаточной сырьевой базы, а получаемые из них технические пены отличались короткой жизнеспособностью, нестабильностью и «от­равляющим» воздействием на цементы. Поэтому в настоящее время объем исследований в области технологии пенобетона весьма огра­ничен. Выпуск этого материала ежегодно снижается из-за несовер­шенства технологии и худших по сравнению с газобетоном показа­телей свойств, особенно по средней плотности и, следовательно, теп­лопроводности.

По данным ВНИИТеплоизоляции за 1986 г., средние показатели плотности выпускаемого теплоизоляционного газобетона составили 379 кг/м3, а пенобетона — 492 кг/м3. Это означает, что при произ­водстве пенобетона почти на 30% расходуется больше сырьевых материалов, соответственно с этим возрастают затраты теплоэнер­гетических ресурсов, что существенно снижает рентабельность тех­нической оснащенности заводов пенобетона, на которых главное технологическое оборудование, предназначенное для приготовления пеномасс, безнадежно устарело и не может отвечать современным техническим требованиям.

С другой стороны, газобетонной технологии присущи существен­ные недостатки, устранение которых весьма проблематично. Во-пер­вых, это низкая устойчивость поризованной массы на стадии вспу­чивания и вызревания, а также большая зависимость технологиче­ских операций поризации смесей и закрепления пористой структуры от теплового режима процессов. Во-вторых, большая дефектность пористой структуры, выражающаяся в наличии контактных дырок в стенках пор и разрыхлении поверхности стенок пор в результате прорыва газа через перегородки, что является следствием разности давления газа в порах различного диаметра; наличие трещин в стенках пор из-за разности кинетики вспучивания центра и перифе­рии изделий, где имеет место пристенный эффект. В-третьих, слож­ность стабильного поддержания на заданном уровне плотности (пористости) изделий в силу высокой чувствительности газовыде­ления и газоудержания от многих факторов технологического про­цесса, особенно при получении легких изделий.

Применение вибрационной и ударной технологии, а также газо­пенного способа поризации масс, основанного на трехстадийном насыщении сырьевой смеси газовой фазой, использование песка с прерывистой гранулометрией в определенной мере ослабили нега­тивные стороны традиционной технологии газобетонов, но не уст­ранили их совсем. Необходимо добавить, что для газобетонной тех­нологии свойственна ограниченность сырьевой базы из-за трудно­стей использования вяжущих и смесей, отличающихся кислой средой или высокой скоростью твердения (гипсовые вяжущие, ГЦПВ и др.). Кроме того, в газобетонные смеси невозможно вво­дить подавляющее большинство неметаллических волокнистых армирующих материалов, так как они разлагаются в щелочной среде.

Указанные недостатки отсутствуют при ценовом способе пори­зации строительных материалов. В этом случае формирование яче­истой структуры происходит в условиях пониженною поверхност­ного натяжения растворов, обусловленных наличием в смесях поверхностно-активных веществ — пенообразователей. Введенный в такую смесь воздух диспергирован на примерно равные объемы и окружен припоровым слоем, обогащенным ПАВ. Пониженное по­верхностное натяжение, повышенная вязкость и механическая проч­ность этого слоя, отсутствие заметной разности давления в порах, динамические воздействия в процессе поризации смеси (перемеши­вание) обеспечивают выполнение одного из главных принципов тер­модинамической устойчивости системы создапне наименьших ионсрхпосісп на границе ра ітел. і і аз дисперсионная среда. Поэто­му в материалах, полученных способом ценообразования, пористая структура лучше, чем в материалах, полученных газовым вспучива­нием: поры имеют меньший размер и однородно распределены в объеме изделия, отсутствуют контактные дырки и трешины на меж­поровых перегородках, а внутренняя поверхность пор всегда глад­кая и плотная. Последнее обстоятельство существенно снижает концентрацию напряжений в материале при его нагружении, что обеспечивает получение изделий с повышенной прочностью.

При всех этих преимуществах пеновый способ поризации смесей располагает широкими возможностями направленного регулирова­ния объема пористости и характеристик пористой структуры мате­риала, в частности, создания полифракционных пор. Достигается это регулированием содержания ПАВ в растворе и гидродинамиче­ских условий перемешивания (изменение скорости вращения смеси­тельного вала, площади поверхности лопастей смесителя и ее фор­мы, применение мешалок с несколькими смесительными валами, вращающимися с различной скоростью, и др.).

Выпускаемые в настоящее время синтетические пенообразова­тели (их различные виды) можно применять как в щелочных, так и в кислых средах, что существенно расширит сырьевую базу для ячеистых бетонов.

Необходимо, однако, отметить, что способ пенообразования не лишен недостатков. Во-первых, во время совмещения технической пены с водной суспензией минеральных компонентов происходит частичное механическое разрушение пены. Для предотвращения этого используют минеральные смеси с высоким водотвердым отно - ношением и пены с высокой кратностью. Оба этн приема не только не рациональны, но и вредны, ибо ухудшают качество готового ма­териала и приводят к перерасходу материальных и топливно-энер­гетических ресурсов. Во-вторых, ранее применявшиеся пенообразо­ватели, получение которых основано на использовании природных продуктов, незначительно снижают поверхностное натяжение воды (с 73,9 до 50...60 Н/м), «отравляют» гидравлические минеральные вяжущие, что влечет за собой недобор прочности материалом. Такие пены характеризуются нестабильностью свойств, коротким перио­дом жизнеспособности; сырьевая база для их производства весьма ограничена. Все это привело к ослаблению интереса широкого при­менения способа пенообразования для получения высокопористых строитетьных материалов.

Новые результаты исследований и технологические решения по­следних лет, прошедшие широкую промышленную проверку, позво­ляют полностью преодолеть недостатки, присущие традиционной неповой технологии высокопористых строительных материалов.

Использование в качестве пенообразователей синтетических по - верхностно-активных веществ — продуктов нефтехимического син­теза (см. гл. 6) позволяет в 2,5...2,8 раза снизить поверхностное натяжение ноты (до 27...30 Н/м), что предопределяет их значитель­ную иепообразующую способность и стабильность получаемых пен. Эти свойства обеспечивают существенное снижение расхода синте­зу.» тических ПАВ при получении пенобетонов н, как следствие, отсутст­вие «отравляющего» действия па вяжущие или значительное ослабление лого действия.

Значительным шагом в Сі зсршенствовлнпп точно.,.чип ненобето - нои является разработанный в Ml U II им 15. И Кйбышена нрлпии пиально новый метод поризации минеральных водных суспензий для получения пеноматерналов различного назначения.

Новая технология, названная способом сухой минерализации пены, рассмотренная на примере получения пспогппсииыч підсліпі в гл. 17, пре сусмаірпваеі норн іапню еме<еіі шчниш сухом мине ралпзацип пены; использование неп разной кратности; направлен­ное регулирование структуры пеноматерналов путем подбора крат­ности и степени минерализации пены; введение в состав формомоч - ных смесей волокнистых армирующих и полимерных добавок; применение вибрации па стадиях приготовления пеномассы и фор­мования из нес изделий; короткий цикл приготовления псиомасс.

Варьирование кратностью пены п В Г. направленный выбор ви­да пенообразователя и минеральных компонентов, изменение кон­струкции пеносмесителя (пеногенератора) и параметров его рабо­ты позволяют с высокой степенью надежности получать заданные характеристики технической пены с содержанием в ней диспер­гированного воздуха до 92% объема и, как следствие, изготовлять пеноматерналы из различного сырья в широком диапазоне средней плотности (от 200 до 1000 кг/м3). Введение в смеси волокнистых армирующих и полимерных упрочняющих добавок является допол­нительным мероприятием, обеспечивающим повышение фнзико-ме - ханических характеристик получаемых материалов, а применение вибрации облегчает минерализацию пены и гарантирует надежность бездефектного заполнения форм (опалубки) пеномассон.

Применение такой технологии высокопористых материалов не требует значительных капиталовложений, так как касается в основ­ном модернизации смесительного и дозирующего оборудования, но при этом позволяет резко повысить эффективность получаемых ма­териалов, равно как и рентабельность предприятии, их выпуска­ющих.

Пеновый способ получения пеноматерналов в рассмотренном его виде имеет преимущество перед газобетонной технологией при переходе на монолитное домостроение, развитие которого четко наметилось в мировой практике.

Ячеистый бетой — один из самых перспективных материалов широкого назначения для монолитного строительства. С учетом коэффициента экономической эффективности его применение наи­более целесообразно в следующих трех направленнях: в виде кон­струкционно-теплоизоляционного материала со средней плотностью 800...850 кг/м3 (пористость около 70%) и прочностью не менее Г» МПа л ні стен ма лоэтажных папин в сельском с і роп гельстве; в німе кош і рукпнонпм ієн. він ш. ініі повної о маїерма. іа ти средней плотностью GOO...650 кг/м ' (пористость около 75%) и прочностью не менее 2,5 МПа для ограждающих стен многоэтажных каркасных здании; в виде теплоизоляционного материала со средней плотно­стью 200...250 кг/м3 (пористость более 90%) и прочностью не менее 0,3 МПа для тепловой изоляции кровель, чердачных и междуэтаж­ных перекрытий.

Использование ячеистого бетона в монолитных ограждающих конструкциях позволяет отказаться от сложной транспортировки крупноразмерных панелей, исключает транспортный брак и дефек­ты конструкций, существенно сокращает расход металла и общую трудоемкость работ, что в результате позволяет значительно умень­шить стоимость ограждений и строительства в целом. Кроме того, монолитная тепловая изоляция устраняет швы и мостики холода, являющиеся причиной больших потерь теплоты, в несколько раз снижает трудоемкость на устройство теплоизоляции.

Монолитный ячеистый бетон представляет собой безавтоклав - нып материал, формуемый в построечных условиях. Поэтому ос­новными технологическими задачами его производства являются: достижение заданных значений пористости с характеристиками, близкими к отимальным; создание необходимых условий для твер­дения вяжущего и, как следствие, омоноличивания минеральной композиции.

Реализация производства монолитного ячеистого бетона требу­ет альтернативного решения: принять за основу газобетонную или пенобетонную технологию. В мировой практике преимущество от­дано газобетону. Причины такого решения описаны выще.

Однако анализ показывает сложность газобетонной технологии и ее низкую надежность при производстве монолитного ячеистого бетона вследствие следующих факторов: невозможности достиже­ния высоких значений пористости при условии вспучивания газо­бетона в узком пространстве опалубки из-за больших теплопотерь через ее стенки (очень большое отношение поверхности формы к объему); невозможности или чрезвычайной сложности регулирова­ния теплового режима вспучивания, особенно в холодное время года, а также наличия значительного пристеночного трения; низ­кого качества структуры ячеистого бетона и большого числа тре­щин в межпоровых перегородках из-за разной скорости вспучива­ния центра и периферийных слоев газобетона (большой пристен­ный эффект); образования горбушки, удаление которой невозможно в данных условиях либо сопряжено с большими трудностями, а ее наличие препятствует надежному сцеплению слоев между собой (при горизонтальном формовании, например, при устройстве тепло­вой изоляции горбушка создает неровности).

Таким образом, технологические факторы предопределяют су­щественные преимущества пенобетонной технологии монолитного ячистого бетона, которые выражаются в следующем: в слабой зави­симости объемов пористости и характеристик ее структуры от теп­лового режима формования конструкции; в повышенной устойчи­вости пенобетонной массы к сотрясениям, неизбежным в построеч­ных условиях; в весьма незначительном влиянии поверхности опалубки на характеристику пористой структуры, т. е. в практиче­ском отсутствии пристенного эффекта; в повышенной устойчивости и неизменности свойств пеномассы и прежде всего объема пористос­ти в условиях перекачивания ее на большие расстояния по вертика­ли и горизонтали; в образовании ровной поверхности залитой яче­истой массы, независимо от размеров открытой поверхности.

Несмотря на эти очевидные достоинства, многолетний обширный эксперимент не дал положительных решений при применении тради­ционной технологии пенобетона в производстве монолитных конст­рукций даже при использовании синтетических пенообразователей.

Анализ неудач показывает, что отрицательный результат зало­жен в сущности традиционной технологии пенобетонов, когда от­дельно приготовленную техническую пену смешивают с цементным или цементно-песчаным раствором. Прн таком способе поризации масс имеет место неизбежное разрушение части «чистой» пены и существенное ухудшение пористой структуры. Как уже говорилось выше, увеличение кратности пены и водотвердого отношения не приносит положительного эффекта, а иногда усугубляет негативные явления.

В данном случае, как и при производстве штучных изделий, эф­фективен способ сухой минерализации пены. Технология монолитно­го пенобетона, основанная на этом способе, опробована на ряде строительных объектов Минэнерго СССР, Министерства промыш­ленности строительных материалов и других ведомств. При этом были достигнуты весьма положительные результаты как техниче­ского, так и экономического плана.

Совершенно очевидно, что эта технология требует постоянного совершенствования как в части оснащенности ее современном обо­рудованием, так и в нахождении новых зависимостей между тех­нологическими параметрами и свойствами получаемого материала, использование которых позволяло бы создавать новые действенные возможности управления качеством получаемой про іукции.

Очевидна также и перспективность этой технологии на современ­ном этапе ее развития и при производстве штучных высокопорис­тых изделий из различного сырья, и прн монолитном строительстве с применением ячеистых бетонов.

Приведем еще один пример влияния технологии на качество и технико-экономические показатели теплоизоляционной конструкции трубопроводов тепловых сетей.

Устройство надежной тепловой изоляции тепловых сетей, общая. длина которых в стране достигает многих миллионов километров, представляет собой весьма сложную и исключительно важную на­роднохозяйственную проблему Особенно остро стоит вопрос новы­ми. іг "•< ,_жностн теплоизоляционных конструкций, применяющих­ся при Піч кап.-ілі. ппй уют гікг трубопроводов

В ОІ СЧСС1 ВСІІІЮІІ пр. ІКІПКГ В ) I ом с іучае пснолыуют в основном дне конструкции тепло пой толяцпн стальных труб: па основе армії - рованного пенобетона для условных диаметров труб 200... 1000 мм и на основе битумоперлита для условных диаметров 50...400 мм.

Пористо-капиллярная структура пенобетона предопределяет весьма интенсивный подсос воды в толщу тепловой изоляции из грунта, что создает благоприятные условия для электрохимической коррозии наружной поверхности стальных труб. В то же время пе­нобетон обладает рядом ценных качеств: хорошей адгезией к метал­лу, примерно равным с ним коэффициентом линейного термического расширения, стоек к попеременному увлажнению и высушиванию и в условиях нагревания вплоть до температуры 400°С. Все эти каче­ственные показатели обусловили эффективность его применения для тепловой изоляции тепловых сетей при бесканальной их прокладке, что доказано 35-летней практикой.

Значительное содержание активной серы в битуме (2...9% по массе)—главный недостаток битумоперлита. При систематических увлажнениях битумоперлита в процессе эксплуатации бесканаль­ных тепловых сетей в материале происходит накапливание ионов S. r~ и S, создающих кислую среду (рН<7), что обусловливает высокую скорость электрохимической коррозии наружной поверхно­сти труб. Тем не менее конструкция тепловой изоляции с примене­нием битумоперлита при бесканальной прокладке трубопроводов получила широкое применение. Этому способствовали такие качест­ва битумоперлита, как малая гигроскопичность (до 2% по массе), невысокая скорость увлажнения (1... 1,5% по объему за 24 ч) при полном погружении в воду, отсутствие капиллярного подсоса при одностороннем контактировании с водой, а также высокая техноло­гичность; недефицитность сырья, небольшие капитальные затраты на строительство заводов.

II тем не менее отсутствие надежной (бесшовной) гидроизоля­ции не позволяет обеспечить долголетнюю сохранность стальных труб вследствие имеющих место процессов электрохимической кор­розии в обоих рассмотренных случаях, а также существенно снижа­ет (особенно при применении пенобетона) теплоизотяционные свой­ства применяющихся материалов из-за их увлажнения.

Традиционная гидроизоляция, выполняемая путем обмотки теплоизоляционного слоя гидроизоляционными материалами (толью, рубероидом, полимерной пленкой и др.), не обеспечивает надлежа­щей защиты теплоизоляционной конструкции от увлажнения ввиду ее несовершенства, возможности повреждения при транспортирова­нии изолированных труб и пх монтаже. Поэтому исследовательские работы в области надежной защиты от увлажнения тепловой изоля­ции труб, укладываемых бесканальным способом (непосредственно в грунт), ведутся весьма интенсивно. Так, в ВНИИППЗнергопрохіе были проведены широкие исследования по выбору материала и спо­соба устройства надежной гидроизоляции рассматриваемых конст­рукции. Эти исследования выявили высокую эффективность эксгру - зиоппого способа нанесення гидроизоляции из расплава полиэтиле­на марки ПЭВД (полиэтилен высокого давления). Широкий комплекс положительных свойств полиэтилена (водонепроницае­мость, стойкость к почвенной агрессии, высокие диэлектрические показатели, прочность и эластичность, исключительно высокая Тех­нологичность переработки и др.) делают его высокоэффективным при использовании в качестве гидроизоляционного слоя теплоизоля­ционной конструкции подземных трубопроводов бесканальной про­кладки.

Опыт применения монолитной полиэтиленовой пленки в качестве гидроизоляции рассматриваемых конструкций показал, что пленка толщиной 2...3 мм подо - и паронепроницаема и надежно защищает пенобетон и битумоперлит от увлажнения. Тепловая сеть в целом становится более надежной и долговечной.

Тем не менее н в этом случае обнаружены серьезные негативные факторы. Главным из них является то, что на практике не удается полностью загерметизировать тепловую сеть. Поставляемые заво­дами трубы имеют незаизолированные концы длиной 200...300 мм, необходимые для проведения стыковки и сварки труб между собой, которые производятся непосредственно на месте монтажа тепловых сетей. В полевых условиях возникают трудности по устройству на­дежной тепло - и гидроизоляции этих участков, а также при устрой­стве П-образных компенсаторов, тройников, углов поворота.

Наличие даже незначительных повреждений гидроизоляции или брака при герметизации стыков неизбежно влечет за собой проник­новение влаги в теплоизоляционный слой. В местах, где системати­чески под оболочку проникает почвенная влага, электрохимическая коррозия труб протекает особенно интенсивно, что объясняется об­разованием своеобразного парника. Теплоизоляционный материал под паронепроницаемой оболочкой не сохнет; эти места становятся входами и выходами блуждающих токов — инициаторов электрохи­мической коррозии труб.

Таким образом, отрицательным фактором является паронепрони - цаемость плотной полиэтиленовой пленки, под которой образую­щиеся водяные пары и летучие компоненты битумов создают из­быточное давление (особенно большое при температуре 100°С и выше). Многократное воздействие такого давления приводит к рас­тягиванию полиэтиленовой пленки, появлению в ней трещин, сни­жению прочности и в конечном счете ее долговечности.

Оригинальным технологическим решением, разработанным во ВНИИПИЭнергопроме, эти недостатки были исключены и, кроме того, была повышена теплоизолирующая способность конструкции.

Основная идея этого технологического решения состоит в фор­мировании гидроизолирующей пленки (оболочки) во время ее изго­товления и нанесения на теплоизоляционный слой трубы с такой пористой структурой, которая обеспечивала бы, с одной стороны, непроницаемость для капельной (грунтовой) влаги, а с другой — возможность прохождения через оболочку на ров воды и газообраз­ных продуктов без образования под оболочкой избы очного давле­ния.

Эта идея была реализована путем введения под давлением в расплавленную полиэтиленовую композицию газовой фазы и экст - рузнонного нанесения поризующейся оболочки на тепловую изоля­цию трубы.

Процесс гпдроизолнровання теплоизоляционной конструкции трубы осуществляется в этом случае следующим образом. Расплав полиэтиленовой композиции, насыщенный газовой фазой в прессо­вой части экструдера, выдавливается из кольцевой головки маши­ны в виде вспенивающейся цилиндрической оболочки при вакууми - ровании ее полости. Оболочка надевается па теплоизолированную трубу прн осевом перемещении последней через специальное (внут­реннее) кольцо экструзионной головки машины. Производитель­ность экструдера составляет 1,5...2,5 м/мнн в зависимости от за­данной толщины гидроизоляционной оболочки.

Образующаяся на теплоизолированной трубе пористая полиэти­леновая оболочка характеризуется следующими показателями свойств: средняя плотность—100...500 кг/м3, теплопроводность — 0,05...0,08 Вт/(м-сС), прочность при растяжении— I...5 МПа; обо­лочка может иметь толщину от 7 до 20 мм. При толщине оболочки 7... 10 мм обеспечивается ее водонепроницаемость под гидростатиче­ским давлением до 0,02, а при толщине 11 ...20 мм — не менее 0,3 МПа.

Водонепроницаемость поризованной полиэтиленовой оболочки достигается за счет уплотнения ее поверхностных слоев, что обеспе­чивается их быстрым охлаждением по выходе из экструзионной головки. Паропронпцаемость объясняется наличием в этих слоях мельчайших пор, недоступных для проникновения через них капель­ной (грунтовой) воды.

Таким образом, новый технологический прием позволил не толь­ко создать надежную гидроизоляцию теплоизоляционной констрчк - цни трубопроводов бесканальной прокладки но и существенно улуч­шить условия ее службы, снизить вероятность электрохимической коррозии труб, а также повысить теплоизолирующую способность тепловой изоляции за счет нанесения эффективного гидротеплоизо - ляцнонного слоя.

Применение рассмотренного способа создания теплоизоляцион­ной конструкции трубопроводов прн бесканальной прокладке тепло­вых сетей позволило получить существенный экономический эффект (свыше 10 руб. на 1 км двухтрубной тепловой сети) и в 1,5 раза увеличить продолжительность службы конструкций такого типа.

Все приведенные в данной главе примеры эффективных спосо­бов получения теплоизоляционных материалов п изделий с повы­шенными свойствами либо внедрены в производство на отдельных предприятиях, либо прошли достаточно широкую производственную проверку и приняты к внедрению.

Примеры совершеистновапия технологии высокоиористых мате­риален п изделии с целыо повышения их качества и техпнко-экопо- мических показателей производства можно было бы продолжить.

Однако и приведенные примеры убедительно свидетельствуют о имеющихся неиспользованных пока еще возможностях в области технологии теплоизоляционных и акустических материалов и изде­лий. Приведены эти примеры для того, чтобы наглядно показать выпускникам вузов непрерывность развития научно-технического прогресса, подчеркнуть их задачи как специалистов отрасли в даль­нейшем совершенствовании производства, повышения качества выпускаемой продукции, ресурсосбережения, обеспечении охраны окружающей среды.

[1] Ленин В. И. Поли. собр. соч. Т. 3. С. 525.

[2] Реверберация — послезвучанпе, наблюдающееся после виключення источ­ника лпукл.

[2] Иолпопос сопротивление потух а j»oC0p где |>о плотность воздуха; С0 — скорость распространения звука в воздухе.

[3] 3 4 5 6 7 В Номер термопары

Рнс. 8.3. Режим вспенивания пеностекла

Стекла дисковыми пилами разрезается на плиты заданных раз­меров (по размеру поддонов), которые автоматически перегружа­ются в печь отжига. После окончания тепловой обработки плиты калибруются и направляются на склад готовой продукции.

Практика показала, что двустадийный способ позволяет по­лучать изделия более высокого качества. Он менее металлоемок

[4] По данным ІІИИЖБ Госстроя СССР вермнкулнтовые изделия на цементе можно применял, при температуре до lllXTC. поскольку при нагревании цементного камня с тон­комолотой добавкой вспученного вермикулита полностью связывается выделяющийся сво­бодный оксид кальция.

[5] При оргаптацнн иронлподетиа лсбестопзпестконо кремнеземистих мате­риалов составной частью сырьевой смеси был вулканический пепел, что нашло ртр. іжгчне и пят. інші тделніі.

[6] Цеолиты — алюмосиликаты, кристаллическая структура которых образова­на теїр. пдріїческнмн фрагментами SiOt и /М04> обьедннеинымн общими першн - н імн и трехмерный каркас, ироииі. ппіьіГі нлогьопями и к. ш.іллми; в каналах находятся молекулы воды н катионы металлов. Цеолиты способны селективно ічліелчтт - н nnoni. пгштип. іті. поту, я также обменивать катионы.

> к.

[7] • и,-п 353

[8] tliipQKi'rim і рупии мііш-pii.'um нпдклао.'й цепочечных силикагоп, A'-j(Sir-Oft), где /? — Li. Na, Сл, Mr, I е. ЛІ, і. др.

Мч~.