Классификация и свойства теплоизоляционных материалов.

Теплоизоляционными называют строительные материалы и изделия, предназначенные для тепловой изоляции

конструкций зданий, сооружений и различных технических применений.

Основной особенностью теплоизоляционных материалов является их высокая пористость, малая средняя плотность и низкая теплопроводность. Применение теплоизоляционных материалов в строительстве позволяет снизить массу конструкций, уменьшить потребление конструкционных строительных материалов (бетон, кирпич, древесина), сокращение расхода энергии на отопление здания.

Теплоизоляционные материалы классифицируют по следующим признакам:

форме и внешнему виду: штучные (плиты, блоки, кирпичи, цилиндры, сегменты); рулонные и шнуровые (маты, шнуры, жгуты); рыхлые и сыпучие (вата, перлитовый песок);

структуре: волокнистые (минераловатные, стекловолокнистые); зернистые (перлитовые, вермикулитовые); ячеистые ( изделия из ячеистых бетонов, пеностекло, пенопласты);

виду исходного сырья: неорганические, органические;

средней плотности:

1. особо низкой плотности (15, 25, 35, 50, 75) минеральная вата марки менее 75; каолиновое волокно; пенопоропласты; ультра- и супертонкое стекловолокно; вспученный перлит;

2. низкой плотности (100, 125, 150, 175) минеральная вата марки более 75; стеклянная вата; полужесткие и жесткие минераловатные плиты;

3. средней плотности (200, 225, 250, 300, 350) совелитовые, вулканитовые, известково-кремнистые, перлитоцементные изделия, минераловатные плиты на битумном связующем;

4. плотные (400, 450, 500, 600) пенодиатомитовые, диатомитовые, трепельные изделия из ячеистого бетона; монолитный битумо-перлит.

Жесткости:

- мягкие (М) — сжимаемость свыше 30 % при удельной нагрузке 0,002 МПа (минеральная и стеклянная вата, вата из супертонкого стекловолокна, маты и плиты из штапельного стекловолокна);

-полужесткие (П) — сжимаемость от 6 до 30 % при удельной нагрузке 0,002 МПа (плиты минераловатные и из штапельного стекловолокна на связующем);

- жесткие (Ж) — сжимаемость до 6 % при удельной нагрузке 0,002 МПа (плиты из минеральной ваты на синтетическом или битумном связующем);

-повышенной жесткости (ПЖ) - сжимаемость до 10 % при удельной нагрузке 0,04 МПа (плиты минераловатные повышенной жесткости на синтетическом связующем);

-твердые ( Т) — сжимаемость до 10 % при удельной нагрузке 0,1 МПа.

Теплопроводности:

-класс А — низкой теплопроводности — до 0,06 Вт/(м•К);

-класс Б — средней теплопроводности—от 0,06 до 0,115 Вт/(м•К);

-класс В — повышенной теплопроводности — от 0,115 до 0,175 Вт/(м•К);

Горючести: негорючие (НГ); слабогорючие (П); умеренногорючие (Г2); нормальногорючие (ГЗ); сильногорючие (Г4).

Органические теплоизоляционные материалы: на основе природного органического сырья: древесина, отходы деревообработки, торф, шерсть животных; на основе синтетических смол (пластмассы).

Теплоизоляционные материалы из органического сырья могут быть жесткими и гибкими.

К жестким относят древесностружечные, древесноволокнистые, фибролитовые, арболитовые, камышитовые и торфяные. К гибким относятся строительный войлок и гофрированный картон.

Древесноволокнистые плиты (на основе синтетического связующего) выпускают длиной 1200-2700, шириной 1200- 1700 и толщиной 8-25 мм.

По плотности их делят на изоляционные (150-250 кг/м3) и изоляционно-отделочные (250- 350 кг/м3). Теплопроводность изоляционных плит 0,047-0,07, а изоляционно-отделочных-0,07-0,08 Вт/(м·°С).

Предел прочности плит при изгибе составляет 0,4-2 МПа.

Древесноволокнистые плиты обладают высокими звукоизоляционными свойствами. Изоляционные и изоляционно - отделочные плиты применяют для тепло- и звукоизоляции стен, потолков, полов, перегородок и перекрытий зданий, акустической изоляции.

Арболит изготовляют из смеси цемента, органических заполнителей, химических добавок и воды. В качестве органических заполнителей используют дробленые отходы древесных пород, сечку камыша.

Сырьём для изготовления теплоизоляционных пластмасс служат термопластичные и термореактивные смолы, газообразующие и вспенивающие вещества, наполнители, пластификаторы, красители.

В качестве тепло- и звукоизоляционных материалов распространены пластмассы пористо-ячеистой структуры. В зависимости от структуры пластмассы разделяют на: пенопласты и поропласты.

Пенопласты – пластмассы с малой плотностью и наличием несообщающихся между собой полостей или ячеек, заполненных газами или воздухом.

Поропласты - пористые пластмассы, структура которых характеризуется сообщающимися между собой полостями.

К неорганическим теплоизоляционным материалам относят минеральную вату, стеклянное волокно, пеностекло, вспученные перлит, вермикулит, асбестосодержащие теплоизоляционные изделия, ячеистые бетоны. Минеральная вата волокнистый теплоизоляционный материал, получаемый из силикатных расплавов.

Сырьем для ее производства служат горные породы (известняки, мергели, диориты), доменные и топливные шлаки, бой глиняного и силикатного кирпича.

Производство минеральной ваты состоит из двух процессов: получение силикатного расплава и превращение этого расплава в тончайшие волокна. Расплав образуется в шахтных плавильных печах, в которые загружают минеральное сырье и топливо. Расплав с температурой 1300-1400°С непрерывно выпускают из нижней части печи. Полученные волокна осаждаются на движущуюся ленту транспортера.

Минеральная вата это рыхлый материал, состоящий из тончайших переплетенных минеральных волокон и небольшого количества стекловидных включений. В зависимости от плотности минеральная вата подразделяется на марки 75, 100, 125 и 150. Она огнестойка, не гниет, малогигроскопична и имеет низкую теплопроводность 0,04-0,05 Вт (м.°С).

Минеральная вата хрупка, и при ее укладке образуется много пыли, используют в качестве теплоизоляционной засыпки пустотелых стен и перекрытий. Сама минеральная вата является полуфабрикатом, из которого выполняют разнообразные минераловатные изделия: войлок, маты, полужесткие и жесткие плиты и др. Стеклянная вата состоит из беспорядочно расположенных стеклянных волокон, полученных из расплавленного сырья.

Сырьем для производства стекловаты служит кварцевый песок, кальцинированная сода и сульфат натрия или стекольный бой.

Стекловолокно из расплавленной массы получают методами вытягивания или дутьевым. Стекловолокно вытягивают подогревом стеклянных палочек до расплавления с последующим их вытягиванием в стекловолокно, наматываемое на вращающиеся барабаны или вытягиванием волокон из расплавленной стекломассы через небольшие отверстия-фильтры с последующей намоткой волокон на вращающиеся барабаны. При дутьевом способе расплавленная стекломасса распыляется под действием струи сжатого воздуха или пара.

Плотность стеклянной ваты 75-125 кг/м3, теплопроводность 0,04-0,052 Вт/(м/°С), предельная температура применения стеклянной ваты 450°С.

Пеностекло - теплоизоляционный материал ячеистой структуры.

Сырьем для производства изделий из пеностекла служит смесь тонкоизмельченного стеклянного боя с газообразователем (молотым известняком).

Сырьевую смесь засыпают в формы и нагревают в печах до 900 ⁰С, при этом происходит плавление частиц. Выделяющиеся газы вспучивают стекломассу, которая при охлаждении превращается в прочный материал ячеистой структуры.

Пористость пеностекла 80-95 %, размер пор 0,1-3 мм, плотность 200-600 кг/м3, теплопроводность 0,09-0,14 Вт/(м°С), предел прочности при сжатии пеностекла 2-6МПа, характеризуется водостойкостью, морозостойкостью, несгораемостью, хорошим звукопоглощением.

Пеностекло в виде плит используют для утепления стен, перекрытий, кровель и других частей зданий, а в виде полуцилиндров, скорлуп и сегментов используют для изоляции тепловых агрегатов и теплосетей.

Асбестосодержащие материалы и изделия. К материалам и изделиям из асбестового волокна относят: асбестовые бумагу, шнур, ткань, плиты и др. Асбест может быть также частью композиций, из которых изготовляют разнообразные теплоизоляционные материалы, где используются такие свойства асбеста как температуростойкость, высокая прочность, волокнистость и др.

Алюминиевая фольга. в отличие от любого пористого материала сочетает низкую теплопроводность воздуха, заключенного между листами алюминиевой фольги, с высокой отражательной способностью поверхности алюминиевой фольги. Алюминиевую фольгу для теплоизоляции выпускают в рулонах шириной до 100, толщиной 0,005-0,03 мм, толщина воздушной прослойки между слоями фольги должна быть 8-10 мм, а количество слоев должно быть не менее трех.

Плотность такой слоевой конструкции 6-9 кг/м3, теплопроводность - 0,03-0,08 Вт/(м*С ). Алюминиевую фольгу употребляют в качестве отражательной изоляции в теплоизоляционных слоистых конструкциях зданий и сооружений, а также для теплоизоляции поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов.