ТЕХНОЛОГИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ

ВВЕДЕНИЕ

В своей работе «Развитие капитализма в России» В. И. Ленин писал: «Одним из необходимых условий роста крупной машинной индустрии (и чрезвычайно характерным спутником ее роста) явля­ется развитие промышленности, дающей топливо и материалы для построек, и строительной промышленности» [1]. Эта мысль В. И. Ле­нина проходит через всю историю развития нашего государства, неуклонного возрастания его материально-технической базы, подъ­ема материального и культурного уровня советского народа.

Коммунистическая партия и Советское правительство уделяют большое внимание капитальному строительству как одному из определяющих факторов создания материально-технической базы. Из пятилетки в пятилетку возрастает объем капитальных вложе­ний в промышленное и жилищное строительство, строительство культурно-бытовых объектов, домов отдыха, школ, больниц, до­школьных учреждений, различного рода спортивных сооружений.

Технический прогресс в строительстве существенным образом зависит от уровня развития предприятий промышленности строи­тельных материалов, от их оснащенности современной технологией, позволяющей чутко реагировать на возрастающие требования строительного производства, новые экономичные конструкционные решения зданий и сооружений, их эстетический облик, комфорт­ность внутренних помещений.

Необходимо отметить, что промышленность строительных мате­риалов никоим образом не является пассивным участником разви­тия технического прогресса в строительном комплексе. Наоборот, производя новые эффективные материалы, изделия и конструкции, она самым активным образом влияет на развитие технического прогресса в технологии строительного производства, изменяя мето­ды и темпы производства различных видов строительных работ, создавая новые возможности по улучшению планировки зданий, разнообразию их архитектурных форм, повышению комфортабель­ности помещений.

К числу эффективных строительных материалов, позволяющих существенно снизить материалоемкость и стоимость строительных конструкций и сооружений в целом, а также повысить степень ин­дустриализации строительства, относятся теплоизоляционные мате­риалы.

Теплоизоляционные материалы — разновидность строительных материалов; характеризующихся малой теплопроводностью.

Как известно, тепловой по^ок через какое-либо ограждение, разделяющее среды с разными температурами, направлен от нагре­той к холодной среде. Любой материал, из которого выполнено ограждение, в тон или иной степени препятствет передаче тепла. Степень сопротивления ограждения теплопередаче можно сущест­венно повысить путем увеличения толщины ограждения либо пу­тем применения теплоизоляционных материалов, позволяющих зна­чительно уменьшить толщину и, следовательно, материалоемкость ограждения.

Малая теплопроводность теплоизоляционных материалов обус­ловлена их высокопористым строением. Воздух, заполняющий поры и находящийся в спокойном состоянии, является плохим провод­ником теплоты и создает вследствие этого большое сопротивление теплопередаче.

Таким образом, отличительная особенность теплоизоляционных материалов — высокопорнстая структура. По этому признаку все теплоизоляционные материалы независимо от применяющегося для их изготовления сырья и способов получения объединены в единый раздел учебной дисциплины «Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий».

Функциональное назначение теплоизоляционных материалов — устройство тепловой изоляции ограждающих конструкций зданий и сооружений, технологической аппаратуры, тепловых и холодиль­ных установок и различных трубопроводов.

В понятие «тепловая изоляция» вкладывают весьма широкое и не всегда одинаковое содержание. В наиболее общем и распрост­раненном смысле под теплоизоляцией понимают технико-экономи­ческие мероприятия по уменьшению потерь теплоты во внешнюю среду через ограждающие поверхности зданий и сооружений (строительная теплоизоляция), промышленных тепловых установок и теплопроводов (высокотемпературная теплоизоляция), различно­го рода холодильных установок помещений и емкостей, внутри ко­торых поддерживается отрицательная температура (хладоизо - ляция).

Выражение «тепловая изоляция» часто употребляют для назва­ния теплоизоляционных конструкций (например, теплоизоляция стен, кровель, трубопроводов и т. п.).

Теплоизоляционные материалы широко применяют в строитель­стве, промышленности, на транспорте. При этом достигается весьма большой технико-экономический эффект. В строительстве примене­ние этих материалов позволяет существенно снизить массу зданий и сооружений, т. е. достичь экономию материальных ресурсов и, следовательно, снизить транспортные расходы, расходы на произ­водство монтажных работ.

Снижение массы строительных конструкций позволяет увели­чить их габариты, т. е. повысить степень индустриализации строи­тельного производства, л также существенно экономии, основные строительные материалы: цемент, металл, древесину, кирпич и др.

Создание и применение новых более эффективных видов тепло­изоляционных материалов, совершенствование тепловой изоляции ограждающих конструкций зданий неизбежно приводят к сокраще­нию расхода топлива на отопление зданий и повышению комфорта в помещениях.

Так, подсчитано, что в среднем общая масса конструкций зда­ния в расчете на 1 м2 жилой площади составляет для кирпичного и крупноблочного домов около 3 т, крупнопанельного — около 2 т. В случае же применения легких стеновых панелей, утепленных эффективным теплоизоляционным материалом, масса конструкций на 1 м2 здания снижается до 0,5...0,8 т, т. е. в 4...6 раз.

При применении теплоизоляционных материалов в ограждаю­щих конструкциях панельных и каркасно-панельных зданий сокра­щается расход стали в 1,5...3 раза и цемента в 3...4 раза по сравне­нию со стенами без тепловой изоляции; 1 т минераловатного утеп­лителя заменяет не менее 7,5 тыс. шт. кирпича.

Соответственно со снижением массы зданий сокращаются пере­возки не только готовых строительных материалов и сборных кон­струкций на стройплощадку, но и сырьевых материалов от места их добычи на заводы-изготовители. Все это дает весьма существен­ный экономический эффект, исчисляемый в масштабе страны де­сятками миллиардов рублей.

В промышленности теплоизоляционные материалы применяют с целью сокращения теплопотерь через ограждающие конструкции тепловых агрегатов и теплопроводов, экономии ценного огнеупор­ного сырья, тепловой защиты строительных конструкций и обору­дования от вредного воздействия высоких температур, интенсифи­кации технологических процессов, создания нормальных условий для работы людей в горячих цехах.

Например, изоляция поверхности оборудования и трубопрово­дов на тепловых электростанциях снижает потерн теплоты в 25 раз. Так, без изоляции теплопотери на 1000 кВт установочной мощности составляют 1450...2950 кДж/ч, что эквивалентно примерно 12...25% расхода топлива. Потери же теплоты через слой изоляции состав­ляют лишь 65...130 кДж/ч, что равно 0,5...1% расхода топлива. За­мена кирпичной кладки легким жаростойким материалом «керам - волом» при строительстве кольцевых печей для обжига глиняного кирпича позволяет в 15 раз уменьшить массу печи, существенно повысить ее производительность и снизить удельный расход топлива.

Еще большую экономию энергии дает применение теплоизоля­ционных материалов при транспортировке и хранении сжиженных газов, при тепловой изоляции стационарных, передвижных (желез­нодорожные вагоны, суда-рефрижераторы и т. п.) холодильников и другого холодильного оборудования.

Производство теплоизоляционных материалов — одна из моло­дых подотраслей промышленности строительных материалов. Одна­ко в связи с высокой эффективностью применения этих материа­лов в народном хозяйстве их производство за последние 30 лет бурно развивалось.

Начало заводского производства теплоизоляционных материа­лов относится к концу второй пятилетки (1933—1937). В годы Ве­ликой Отечественной войны выпуск этих материалов сократился, а в послевоенное время стал быстро возрастать. Это положение хорошо иллюстрируется на примере темпов развития производства минеральной ваты, являющейся основным продуктом теплоизоля­ционной промышленности. Так, в 1940 г. в стране было всего три предприятия, вырабатывающих минеральную вату. Годовой объем продукции этих предприятий составлял всего 30 тыс. м3. В после­военный период было организовано и развито производство и дру­гих видов теплоизоляционных материалов: цементного фибролита, автоклавного ячеистого бетона, пеностекла, вспученного перли га, газонаполненных пластмасс и др. Общий объем выпуска теплоизо­ляционных материалов к 1985 г. увеличился более чем в 25 раз.

В постановлениях ЦК КПСС и Совета Министров СССР посто­янно делался упор на повышение эффективности во всех отраслях народного хозяйства и повышение качества работы.

XXVII съезд КПСС с особой силой подчеркнул необходимость кардинального повышения эффективности строительного производ­ства на основе достижений современной науки и техники, совер­шенствования механизма управления отраслью.

В связи с этим характерной чертой развития производства теп­лоизоляционных материалов, без которых невозможно дальнейшее развитие капитального строительства, в настоящее время является преимущественное увеличение выпуска эффективных теплоизоля­ционных материалов.

К таким материалам относятся: минераловатные изделия на синтетических связ>ющих (жесткие плиты и плиты повышенной жесткости), а также минераловатные маты с обкладками и без них; стекловолокнисгые плиты и маты; изделия из вспученного перлита; калиброванные плиты из ячеистого бетона со средней плотностью не выше 250 кг/м3; изделия из пластмасс высокопо­ристой структуры и пониженной горючести.

Усилиями научных и производственных коллективов расширя­ется номенклатура эффективных теплоизоляционных материалов, предназначенных для строительной н промышленной теплоизоля­ции, разрабатываются новые технологические приемы их получе­ния, обеспечивающие ресурсосбережение как в сфере производства, так и в сфере применения, все шире используются в качестве сырья отходы и побочные продукты других производств.

Второй группой материалов, рассматриваемых в рамках данной дисциплины, являются акустические материалы, применение кото­рых в строительстве и промышленности призвано создавать ком­фортные условии п жилых, общественных н проп шодствеиных по­мещениях, снижать вредное воздействие шума на организм че­ловека, н

Эти материалы по своему функциональному назначению под­разделяются на следующие виды:

Звукопоглощающие материалы, предназначенные для гашения воздушных шумов и регулирования акустических характеристик помещений; •

Звукоизоляционные материалы, применяемые в качестве про­кладок под плавающими полами и в многослойных ограждающих конструкциях для изоляции ограждений от ударного и воздушного звуков;

Вибропоглощающие материалы, предназначенные для ослабле­ния изгибных колебаний, распространяющихся по жестким (пре­имущественно тонким) конструкциям, для снижения излучаемого ими шума.

Звукопоглощающие материалы и отчасти звукоизоляционные близки по своей структуре и методам получения к теплоизоляци­онным материалам, что и позволило объединить изучение их тех­нологии в одну учебную дисциплину.

Начало широкого заводского производства акустических (осо­бенно звукопоглощающих) материалов в СССР связано с разви­тием производства теплоизоляционных материалов и относится к 50-м годам. Широкое применение звукопоглощающих и звукоизо­ляционных материалов в жилых, производственных и обществен­ных зданиях, в зданиях и сооружениях культурно-массового назна­чения повысило возросшую культуру строительства в нашей стра­не, призванную обеспечивать повышенную комфортабельность для жизни, труда и отдыха советских людей.

Особенно бурное развитие производств и применение акустиче­ских материалов в строительной практике получили в последние 20 лет. При этом особое внимание уделялось и уделяется созданию наиболее эффективных материалов, сочетающих в себе акустиче­ские и декоративные свойства и получивших поэтому название декоративно-акустических материалов. К таким материалам отно­сят жесткие минераловатные изделия в виде плит для навесных потолков с декорированной поверхностью, газобетонные, пеногип - совые, комбинированные плитные изделия с фасонной или плоской поверхностью, перфорированные цветные листы и др.

Создание новых видов акустических материалов, отличающихся более высокими функциональными и эксплуатационными свойства­ми, является и по сей день весьма важной задачей научно-исследо­вательских, проектных и производственных коллективов строитель­ной отрасли народного хозяйства.

Советские ученые внесли большой вклад в теорию и практику развития производства теплоизоляционных и акустических мате­риалов и изделий. Используя основополагающие материалы, изло­женные в трудах Б. Г. Скрамтаева, П. П. Будинкова, Ю. И. Бутта, А. В. Вол женского, П. И. Боженова, Н. А. Попова, А. И. Августи - иика, В. В. 'Гнмашева, И. И. Китайгородского, наиболее существен­ный вклад в развитие производства теплоизоляционных и акусти - ческнх материалов в СССР внесли К. Э. Горяйиов, А. П. Меркни, В. А. Китайцев, А. И. Жилин, А. Ю. Каминскас, В. И. Соломатов, М. И. Хигерович, А. В. Жуков, А. Т. Баранов, Ю. Л. Бобров, В. Н. Соков, Б. М. Румянцев, Г. Я. Кунос, Р. А. Андрианов и мно­гие другие. Ими сформулированы научные концепции, вскрыты за­кономерности получения высокопористых материалов с высоко организованной пористой структурой, обеспечивающей высокие функциональные свойства материалов, получаемых из различного вида сырья; разработаны эффективные способы порообразования, которые реализованы в производстве и продолжают совершенство­ваться.

Процесс поиска новых принципов производства высокопорнстых материалов продолжается и в настоящее время. В нем участвуют научные коллективы ряда научно-исследовательских институтов.

Основной задачей текущего момента и на перспективу является вовлечение в сферу производства максимально возможных объемов побочных продуктов других отраслей и промышленных отходов, образующихся в весьма большом количестве, исчисляемом миллиардами тонн, при добыче и сжигании углей, выплавке чер­ных и цветных металлов, производстве и применении стекол, пере­работке нефти, производстве удобрений, добыче и переработке руды и нерудных полезных ископаемых и т. п.

Решение этой проблемы кроме значительного технико-экономи­ческого эффекта имеет важное экологическое значение.