Пластические массы

Строение и свойства

Процесс переноса тепла в материале под действием градиента температуры называется теплопроводностью.

Тепловой поток q, проходящий через материал, пропорционален градиенту температуры, dt/dx, который обозначается как grad t и имеет размерность, °С/м

q=~Agrad. t. (16.1)

Множитель А в уравнении 16.1, выражающий пропорциональ­ность теплового потока градиенту температуры, называется коэффи­циентом теплопроводности. Он представляет собой количество те­пла, проходящего в единицу времени через единицу поверхности материала при падении температуры 1 °С на единицу длины, и имеет размерность Вт/(м °С). Знак минус в формуле (16.1) означает, что перенос тепла происходит в направлении понижения температуры (отрицательный градиент температуры).

Коэффициент теплопроводности строительных материалов опре­деляют экспериментально в стационарных условиях теплопередачи при температуре +25 °С. Численные их значения приведены в норма­тивных документах — СНиП ЇЇ-3-79 и стандартах общественных ор­ганизаций РНТО и РОИС. Зная коэффициент теплопроводности мате­риала, можно определить его тепловое (термическое) сопротивление R передаче тепла при заданной толщине S из соотношения — R = SI А, м2-°С/Вт и сравнить с требуемым.

Теплопроводность связана с коэффициентом температуропро­водности а, теплоемкостью с и плотностью материала рт в виде А = асрт. (16.2)

Численные значения коэффициента температуропроводности а и теплоемкости с для материалов строительных конструкций в ста­ционарных условиях теплопередачи можно условно считать посто­янными. Отсюда следует, что А = /(/»„). Эта зависимость позволяет установить связь теплопроводности материалов с их плотностью с достаточной для практики точностью (рис. 16.1) и провести марки­ровку теплоизоляционных материалов по этому показателю: D15, D25, D35, D50, D100, D125, D150, D175, D200, D250, D300, D350, D400, D500 (кг/м3).

. „ териалы

100 200 300 400 500 600 700

3

Плотность, кг/м

Строение и свойства

Рис. 16.1. Зависимость теплопроводности теп­лоизоляционных мате­риалов от плотности:

1 — неорганические материалы;

2 — органические ма-

В практике используют следующие основные способы создания высокопористого строения материала. Для получения материалов ячеистого строения (ячеистые бетоны, пеностекло, пористые пласт­массы) используют способы газовыделения и пенообразования.

Способ высокого водозатворения состоит в применении боль­шого количества воды при получении формовочных масс (например, из трепела, диатомита); последующее испарение воды при сушке и обжиге формовочных изделий способствует образованию воздушных пор. Этот способ часто сочетается с введением выгорающих добавок (углесодержащих техногенных отходов, древесных опилок и др.).

Создание волокнистого каркаса — основной способ образова­ния пористости у волокнистых материалов (минеральная вата, дре­весно-волокнистые плиты и т. п.). Высокопористое строение закреп­ляется главным образом путем тепловой обработки изделий.

Тепловой поток через пористые многокомпонентные строитель­ные материалы представляет собой сумму кондукционного ЛТ, кон­векционного Лк и радиационного ЛР потоков. Для описания про­цессов теплопереноса через строительные материалы нельзя исполь­зовать термин теплопроводность, относящийся только к кондукци - онному переносу тепла. Зависимость Лэ = Лт +ЛК + ЛР характеризует составные части или компоненты эффективной (общей) теплопро­водности.

Целесообразно для комплексного ресурсосбережения изготовлять теплоизоляционные изделия с технологическими пустотами, в кото­рых создаются воздушные прослойки. Чем тоньше прослойки воздуха и чем их больше, тем меньше теплопроводность изделия (рис. 16.2).

Стремление к замкнутой пористости отличает структуру тепло­изоляционных материалов от структуры звукопоглощающих, кото­рые должны иметь определенное количество «сквозных» пор. Это принципиальное отличие необходимо иметь в виду, так как часто
для производства теплоизоляционных и звукопоглощающих изделий используются одни и те же исходные материалы.

Известно, что теплопроводность материала является функцией теплопроводности скелета материала Яск, теплопроводности воз­душной среды Лв и влаги AIV, находящейся в поровом пространст­ве. Существенно понизить теплопроводность скелета можно путем использования материала аморфного строения, так как оно значи­тельно хуже проводит тепловой поток, чем материал кристалличе­ского строения.

Строение и свойства

Толщина воздушного слоя, м

Рис 16.2. Зависимость теплопроводности от толщины воздушных прослоек. Q — направление теплового потока

Минимальную теплопроводность имеет сухой воздух, заклю­ченный в мелких замкнутых порах, в которых практически невозмо­жен конвективный теплообмен. В этом случае теплопроводность воздуха минимальна и составляет 0,0255 Вт/(м °С) при 25 °С. Следо­вательно, структура теплоизоляционного материала и изделия долж­на иметь скелет аморфного строения, предельно насыщенный мел­кими замкнутыми порами или тонкими воздушными прослойками.

Для теплопроводности имеет огромное значение влажность материала и его сорбционный потенциал, так как теплопроводность воды Xw = 0,6 Вт/(м °С) при 25 °С, что в 24 раза выше теплопровод­ности воздуха, содержащегося в мелких замкнутых порах материала.

В случае замерзания воды в порах материала теплопроводность его резко возрастает, так как теплопроводность льда на два порядка выше теплопроводности сухого воздуха и в 4 раза больше теплопро­водности воды.

В определенных пределах теплопроводность повышается прямо пропорционально возрастанию объемной влажности WQ (%), что по­зволяет вычислить теплопроводность влажного материала Я№ по следующей формуле:

Xw=Xc+SfV0, (16.3)

где Яс — теплопроводность сухого материала; 8 — приращение теплопроводности на 1% объемной влажности, которое составляет: для неорганических материалов при положительной температуре — 0,002 Вт/(м-°С), при отрицательной температуре — 0,004 Вт/(м-°С); для органических соответственно 0,003 и 0,004 Вт/(м °С).

Принято защищать теплоизоляционные материалы и изделия от увлажнения. Материал, примыкающий к теплоизоляционному мате­риалу в изделии и покрывающий его с одной, двух или всех сторон, называется покровным.

Теплоизоляция тепловых агрегатов и теплопроводов работает при повышенных температурах.

Теплопроводность Я, при повышенной температуре материала можно вычислить, зная теплопроводность при 0 °С и температурную поправку р на 1 °С повышения температуры:

Л,=Л0(1 + /й). (16.4)

У различных пористых материалов теплопроводность возрастает при повышении температуры с разной скоростью, поэтому и темпе­ратурный коэффициент р будет различный. Расчетные значения теплопроводности материала принимают по СНиП «Строительная теплотехника».

У некоторых материалов (магнезиальных огнеупоров, металлов) теплопроводность уменьшается при повышении температуры и, сле­довательно, температурная поправка имеет отрицательный знак.

Плотность волокнистого материала — отношение массы сухого материала к его объему, определенному при заданной нагрузке.

Прочность на сжатие определяется при 10%-ной деформации, это величина напряжения, вызывающего изменение толщины изде­лия на 10%. Сжимаемость — способность материала изменять тол­щину под действием заданного давления. Материалы по сжимаемо­сти делят на мягкие (М) — деформация свыше 30%; полужесткие (П) — деформация 6-30%; жесткие (Ж) — деформация не более 6%. Сжимаемость характеризуют относительной деформацией материала при сжатии под действием удельной нагрузки 0,002 МПа.

Прочность теплоизоляционных материалов при сжатии сравни­тельно невелика — 0,2-2,5 МПа. Основной прочностной характери­стикой волокнистых материалов (плит, скорлуп, сегментов) является предел прочности при изгибе. У неорганических материалов он со­ставляет 0,15-0,5 МПа; у древесных плит — 0,4-2 МПа. Гибкие теп­лоизоляционные материалы (минераловатные маты, войлок, асбе­стовый картон) испытывают на растяжение. Прочность материала должна обеспечивать его сохранность при перевозке, складирова­нии, монтаже и, конечно, в эксплуатационных условиях

Водопоглощение не только ухудшает теплоизоляционные свойст­ва пористого материала, но также понижает его прочность и долговеч­ность. Материалы с закрытыми порами, например пеностекло, отлича­ются небольшим водопоглощением. Для снижения водопоглощения при изготовлении материалов вводятся гидрофобизующие добавки.

Газо - и паропроницаемость учитывают при применении в ог­раждающих конструкциях. Теплоизоляция не препятствует воздухо­обмену жилых помещений с окружающей средой, происходящему через наружные стены зданий. Теплоизоляцию стен влажных произ­водственных помещений защищают от увлажнения с помощью на­дежной гидроизоляции, устраиваемой с «теплой» стороны.

Огнестойкость связана с горючестью материала, т. е. его спо­собностью воспламеняться и гореть. Сгораемые материалы можно применять только при осуществлении мероприятий по их защите.

Горючесть материалов определяется при стандартных условиях воздействия температуры и времени выдержки.

Предельная температура применения не должна изменять экс­плуатационные свойства материала.

Химическая и биологическая стойкость. Большая пористость теплоизоляционных материалов благоприятствует проникновению в них агрессивных газов и паров, находящихся в окружающей среде. Органические теплоизоляционные материалы и связующие (клей, крахмал) должны обладать биологической стойкостью, т. е. сопро­тивляться действию микроорганизмов, домовых грибов, насекомых (муравьев, термитов).

Пластические массы

Сотовый поликарбонат для конструций

Как правильно выбрать сотовый поликарбонат для навеса или беседки

Почему стоит остановить свой выбор на пластиковых окнах?

Не стоит удивляться тому, что сейчас уже практически невозможно встретить стеклянные окна в домах. Все больше людей отказываются от уже привычного стекла в пользу современных металлопластиковых окон. Владельцы домов и …

Заделка трещин и другие ремонтные работы

Наиболее трудоемкой операцией при ремонте каменных, бетон­ных и железобетонных конструкций является ликвидация трещин. Трещины заделываются инъецированием (ширина раскрытия более 0,1 мм) или поверхностной затиркой (ширина раскрытия менее 0,1 мм). Другие …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.