Строительные материалы и изделия

Структура и свойства теплоизоляционных материалов

г

дотока имелось как можно больше таких воздушных пор, а тон­кие ограничивающие их стенки располагались сотообразно.

В наибольшей мере изолирующее свойство воздуха проявля­йся только при спокойном его состоянии, так как находящийся в движении воздух оказывает содействие переносу тепла. Круп­нопористое, раковистое строение материала с вытянутыми пора­ми создает условия для возникновения конвекционных потоков воздуха, что вызывает усиление передачи тепла через материал. Чем меньше объем воздуха, заключенного в порах, тем меньше его подвижность и тем лучше изолирующие свойства.

Теплоизоляционные свойства материалов зависят также от соотношения объемов воздуха, заключенного в порах, и твердого вещества, входящего в единицу объема материала. Чем тоньше слой твердого вещества, окружающего поры, тем лучше тепло­защитные свойства материала и меньше его коэффициент тепло­проводности. В очень пористых материалах с очень малой плот­ностью объем воздуха, содержащегося в них, настолько велик и теплоизолирующие свойства настолько большие, что роль твер­дого вещества в передаче становится очень незначительной. В таких материалах теплопроводность может приближаться к теплопроводности воздуха (например, в мипоре).

Если сравнить теплопроводность материалов, имеющих оди­наковый вещественный состав, но различную пористость, то можно заметить, что теплопроводность почти пропорциональна плотности материала, т. е. содержанию в них твердого вещества.

Поры и пористые каналы в материале могут быть созданы вспениванием его, введением при изготовлении материала газо­образующих добавок, контактным склеиванием или спеканием отдельных зерен и частиц материала, взаимоналожением боль­шого количества волокон и т. п.

• Структура материала оказывает существенное влияние на его теплозащитные свойства. Особенно наглядно это проявляется в материалах волокнистого строения. Например, теплопроводность древесины вдоль волокон приблизительно в 2 раза больше тепло­проводности поперек волокон. Для характеристики теплоизоля­ционных свойств материалов, применяемых в виде засыпок, боль­шое значение имеет крупность зерен. С уменьшением размера зерен теплозащитные свойства материала улучшаются, что имеет место даже в том случае, если плотность его остается, неизменной.

Таким образом, рассматривая общий характер строения теп­лоизоляционных материалов, можно сделать вывод, что малую теплопроводность материалам придают поры, когда они запол­нены воздухом, но если поверхность этих пор будет покрыта пленкой воды или поры будут заполнены водой, то теплоизоля­ционные свойства материалов резко снижаются. Это происходит потому, что вода имеет большую теплопроводность, нежели воз­дух (примерно в 25 раз). Поэтому при эксплуатации теплоизо­ляционные материалы необходимо защищать от увлажнения.

• Классификация теплоизоляционных материалов и изделий производится по следующим признакам: структуре, форме, виду основного исходного сырья, плотности, жесткости (относительной деформации сжатия), теплопроводности и возгораемости.

В зависимости от структуры теплоизоляционные материалы делят: на волокнистые (минераловатные, стекловолокнистые и др.), зернистые (перлитовые, вермикулитовые, совелитовые известково-кремнеземистые и др.), ячеистые (изделия из яче­истых бетонов, пеностекло, пенопласты).

По форме и внешнему виду теплоизоляционные материалы бывают штучные (плиты, блоки, кирпич, цилиндры, полуци­линдры, сегменты), рулонные (маты, полосы, матрацы), шнуро­вые (шнуры, жгуты), сыпучие и рыхлые (вата минеральная, стеклянная, вспученные перлит и вермикулит).

По виду сырья различают теплоизоляционные материалы неорганические и органические.

В зависимости от плотности теплоизоляционные материалы делят на марки: особо легкие (ОЛ) с марками Д 15, 25, 35, 75 и 100; легкие (Л) — Д 125, 150, 175, 200, 250, 300 и 350; тяже­лые (Т) — Д 400, 450, 500 и 600.

В зависимости от жесткости (относительной деформации сжа­тия) под удельной нагрузкой теплоизоляционные материалы бы­вают пяти видов: мягкие (М), полужесткие (П), жесткие (Ж), повышенной жесткости (ПЖ) и твердые (Т). Для мягких мате­риалов сжимаемость должна быть не более 30%, полужестких —

6.. .30% и жестких — до 6%. Величина относительного сжатия для изделий повышенной жесткости и твердых должна быть не более 10% при удельной нагрузке соответственно 0,04 и 0,1 МПа.

В зависимости от теплопроводности (важной характеристики' теплоизоляционные материалы делят на три класса: низкой теп лопроводности—класс А, средней теплопроводности—класс и повышенной теплопроводности — класс В.

• Неорганические теплоизоляционные материалы подраздели ют на штучные, рулонные, шнуровые, а также рыхлые и сыпучие

Штучные материалы бывают волокнистые и ячеистые. Волок нистые неорганические теплоизоляционные материалы произво­дят в виде плит различной степени жесткости, цилиндров, полу­цилиндров и сегментов из минеральной ваты на синтетическом, битумном или крахмальном связующем, а также полужестких плит из стеклянного волокна — на синтетическом связующем. К ячеистым материалам относят: совелитовые плиты, получаемые формованием и сушкой основного углекислого магния, углекис­лого кальция и асбеста; вулканитовые плиты, полуцилиндры и сегменты, получаемые из диатомита (трепела), извести и ас­беста; известково-кремнеземистые изделия, изделия в виде кир­пича, полуцилиндров, сегментов пенодиатомитовые и диатомито - вые; асбестовермикулитовые, перлитоцементные, перлитокерами­ческие и перлитофосфогелевые изделия, а также изделия из ячеистых бетонов на неорганических вяжущих и изделия из пено­стекла.

К. рулонным материалам относятся волокнистые изделия в ви­де матов из минерального и стеклянного волокна на синтетиче­ском связующем или прошивные, а также холсты из ультрасупер - тонкого стеклянного или базальтового волокна, скрепленных между собой силами естественного сцепления.

К шнуровым материалам относятся шнуры из минеральной ваты, асбеста или асбестомагнезиального сырья, а также стек­лянный жгут.

Рыхлые и сыпучие материалы по структуре бывают двух видов: волокнистые и зернистые. К первым относятся минераль­ная вата из металлургических и топливных шлаков, вата из сили­катных горных пород, стеклянная, из штапельного супертонкого стекловолокна и каолинового состава. К зернистым материалам принадлежат совелит, вспученные перлит и вермикулит, асбесто­магнезиальный порошок (ньювель), асбозурит и крошка диато - митовая или трепельная.

Теплопроводность материалов в зависимости от класса приве­дена в табл. 13.1.

Каждый вид теплоизоляционного материала характеризуется показателем теплопроводности при средней температуре испыта­ния 125°С для материалов, применяемых при температуре изоли­руемых поверхностей до 500°С, и при 300°С для материалов, применяемых при температуре свыше 500°С.

К теплоизоляционным относятся материалы и изделия, тепло­проводность которых не превышает 0,15 Вт/(м-°С) при 25°С, плотностью не более 600 кг/м3, обладающих стабильными физи­ко-механическими и теплотехническими свойствами. Они не должны выделять токсических веществ и пыли в количествах, превышающих допустимые концентрации. Материалы и изделия плотностью свыше 400 кг/м3 используют для тепловой изоляции промышленного оборудования и трубопроводов, а плотностью свыше 500 кг/м3 — для тепловой изоляции ограждающих кон­струкций зданий и сооружений.

Использование материалов, содержащих органические ве­щества для изоляции поверхностей свыше 100°С, допускается только при соответствующих указаниях стандарта.

Возгораемость — способность теплоизоляционного материал выдерживать В течение определенного Времени действие ВЫСОКО” температуры и открытого пламени. Предельная температура ппм* менения — важная характеристика при изоляции промышленного оборудования; это свойство зависит от состава и структуры Ма териала. По возгораемости теплоизоляционные материалы и из делия делят на три группы: несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

• Органические теплоизоляционные материалы производят в виде штучных изделий волокнистого или ячеистого бетона К волокнистым относятся: изделия в виде плит, получаемые из распушенных древесных или других растительных волокон (костра, солома, камыш и др.), путем формования и сушки- плиты, полуцилиндры, сегменты, получаемые из малоразложив - шегося торфа, цементно-фибролитовые плиты, а также плиты и другие изделия, получаемые из пробковой крошки и вяжущих.

К ячеистым органическим теплоизоляционным материалам отно­сятся плиты, полуцилиндры и сегменты в виде газонаполненных пластмасс, получаемые вспениванием и формованием синтетиче­ских смол и полимеров (полистирольных, фенольных полиурета­новых, поливинилхлоридных и карбамидных).