Реферат: Теплоизоляционные материалы

Теплоизоляционные  материалы .

Виды и свойства теплоизоляционных материалов.

   Теплоизоляционными называют материалы, применяемые в строительстве жилыхи промышленных зданий, тепловых агрегатов и трубопроводов с целью уменьшитьтепловые потери в окружающую среду. Теплоизоляционные материалы  характеризуются  пористым строением  и, как следствие  этого, малой плотностью (не более 600 кг/м3)и  низкой теплопроводностью (не более0,18 Вт/(м*°С).

    Использованиетеплоизоляционных материалов позволяет уменьшить толщину и массу стен и другихограждающих конструкций, снизить  расходосновных  конструктивных  материалов, уменьшить транспортные расходы исоответственно снизить стоимость строительства. Наряду с этим при сокращениипотерь тепла отапливаемыми зданиями уменьшается расход топлива. Многиетеплоизоляционные  материалы вследствиевысокой пористости обладают способностью поглощать звуки, что позволяетупотреблять их также в качестве акустических материалов для борьбы с шумом.

    Теплоизоляционные  материалы  классифицируют  по виду  основного сырья, форме ивнешнему виду, структуре, плотности, жесткости и теплопроводности.

Теплоизоляционные материалы по виду основного сырьяподразделяются на неорганические, изготовляемые на основе различных видов минеральногосырья (горных пород, шлаков, стекла, асбеста), органические, сырьем дляпроизводства которых служат природные органические материалы (торфяные,древесноволокнистые) и материалы из пластических масс.

     По форме ивнешнему виду различают теплоизоляционные материалы штучные жесткие (плиты,скорлупы, сегменты, кирпичи, цилиндры) и гибкие (маты, шнуры, жгуты), рыхлые исыпучие (вата, перлитовый песок, вермикулит).

     По структуретеплоизоляционные материалы классифицируют на волокнистые         ( минераловатные, стекло — волокнистые), зернистые (перлитовые, вермикулитовые), ячеистые (изделия изячеистых бетонов, пеностекло).

     По плотноститеплоизоляционные материалы делят на марки: 15, 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150,175, 200, 225, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600.

     В зависимостиот жесткости (относительной деформации) выделяют материалы мягкие (М) — минеральная и стеклянная вата, вата из каолинового и базальтового волокна,полужесткие (П) — плиты из шпательного  стекловолокна насинтетическом связующем и др., жесткие (Ж) -плиты из минеральной ваты насинтетическом связующем, повышенной жесткости (ПЖ), твердые (Т).

     Потеплопроводности теплоизоляционные материалы разделяются на классы: А — низкойтеплопроводности до 0,06 Вт/(м-°С), Б — средней теплопроводности — от 006 до0,115 Вт/(м-°С), В — повышенной теплопроводности -от 0,115 до 0,175 Вт/(м.°С).

     По назначениютеплоизоляционные материалы бывают теплоизоляционно-строительные (для утеплениястроительных конструкций) и теплоизоляционно-монтажные (для тепловой изоляциипромышленного оборудования и трубопроводов).

    Теплоизоляционные материалы должны быть биостойкими  т. е. не подвергаться загниванию и порченасекомыми  и грызунами, сухими, с малойгигроскопичностью так как при увлажнении их теплопроводность значительноповышается, химически стойкими, а также обладать тепло  и огнестойкостью.

 

Органические теплоизоляционные материалы.

     Органическиетеплоизоляционные материалы в зависимости от природы исходного сырья можноусловно разделить на два вида: материалы на основе природного органическогосырья (древесина, отходы деревообработки, торф, однолетние растения, шерстьживотных и т. д.), материалы на основе синтетических смол, так называемыетеплоизоляционные пластмассы.

     Теплоизоляционные материалы из органическогосырья могут быть жесткими и гибкими. К жестким относят  древесносткужечные, древесноволокнистые,фибролитовые, арболитовые, камышитовые и торфяные, к гибким — строительный войлоки гофрированный картон. Эти теплоизоляционные материалы отличаются низкой  водо — и биостойкостью.

     Древесноволокнистые теплоизоляционныеплиты получают из отходов древесины, а также из различныхсельскохозяйственных отходов (солома, камыш, костра, стебли кукурузы и др.).Процесс изготовления плит состоит из следующих основных операций: дробление иразмол древесного сырья, пропитка волокнистой массы  связующим, формование, сушка и обрезка плит.

    Древесноволокнистые плиты выпускают  длиной 1200-2700, шириной 1200-1700 и толщиной 8-25 мм. По плотности ихделят на изоляционные (150-250 кг/м3) и изоляционно-отделочные (250-350 кг/м3).Теплопроводность изоляционных плит 0,047-0,07, аизоля-ционно-отделочных-0,07-0,08 Вт/(м-°С). Предел  прочности плит   при изгибе  составляет 0,4-2  МПа. Древесноволокнистыеплиты обладают высокими звукоизоляционными свойствами.

     Изоляционные и  изоляционно — отделочныеплиты применяют для тепло- и звукоизоляции стен, потолков, полов, перегородок иперекрытий зданий, акустической изоляции концертных залов и театров (подвесныепотолки и облицовка стен).

    Арболитизготовляют из смесицемента, органических  заполнителей,химических добавок и воды. В  качествеорганических  заполнителей используют  дробленые отходы  древесных пород, сечку  камыша, коструконопли или льна и т. п. Технология изготовления  изделий из  арболита  проста и включает операции  по подготовке органических  заполнителей, например дробление отходов  древесных пород, смешивание заполнителя с цементнымраствором, укладку полученной  смеси  в формы и ее уплотнение, отвердение  отформованных изделий.

     Теплоизоляционные материалы из пластмасс. Впоследние годы создана довольно большая группа новых   теплоизоляционных материалов из пластмасс. Сырьёмдля их изготовления служат термопластичные (полистирольные;

 поливинилхлоридные, полиуретановые)

и термореактивные  (мочевино — формальдегидные)  смолы, газообразующие и вспенивающие вещества, наполнители,пластификачоры, красители и др. В строительстве наибольшее распространение вкачестве тепло- и звукоизоляционных  материалов получили пластмассы пористо-ячеистой структуры. Образование впластмассах ячеек или полостей, заполненных газами или воздухом, вызвано химическими, физическими или механическимипроцессами или их сочетанием.

    В  зависимости от структуры теплоизоляционныепластмассы могут быть разделены на две группы: пенопласты  и поропласты. Пенопластаминазывают ячеистые пластмассы с малой плотностью и наличием  несообщающихся между собой полостей илиячеек, заполненных  газами или воздухом. Поропласты-пористые  пластмассы, структура которых характеризуетсясообщающимися между собой полостями. Наибольший интерес для  современного индустриального строительства представляют  пенополистпрол,пенополивинилхлорид, пенополиуретан и  мипора. Пенополистирол — материал в виде белой твердой пены сравномерной  замкнутопористой  структурой. Пенополистирол  выпускают марки ПСБС в виде плит размером 1000х500х100мм и плотностью 25-40 кг/м3. Этот материал имеет теплопроводность 0,05Вт/(м-°С), максимальная температура его применения 70 °С. Плиты изпенополистирола  применяют для утеплениястыков крупнопанельных зданий, изоляции промышленных  холодильников, а также  в качестве  звукоизолирующих  прокладок.

Сотопласты- теплоизоляционные материалы с ячейками, напоминающимиформу пчелиных сот. Стенки  ячеек  могут быть выполнены  из различных листовых  материалов (крафт — бумаги, хлопчатобумажной ткани, стекло — ткани  и др.), пропитанных  синтетическими полимерами. Сотопластыизготовляют в виде плит длиной 1-1,5м, шириной  550 — 650 и толщиной 300- 350 мм. Их плотность

30-100 кг/м3, теплопроводность 0,046-0,058 Вт/(м-°С).прочность при сжатии 0,3-4 МПа. Применяют сотопласты  как  заполнитель трехслойных панелей. Теплоизоляционные свойства  сотопастов повышаются в результата заполнениясот крошкой мипоры.

Неорганические теплоизоляционные материалы .

    К  неорганическим теплоизоляционным материаламотносят минеральную вату, стеклянное волокно, пенс стекло, вспученные перлит ивермикулит, асбестосодер жащие теплоизоляционные изделия, ячеистые бетоны, и  др.

    Минеральная вата и изделия из нее.Минеральная  вата  волокнистый теплоизоляционный материал,получаемый из силикатных  расплавов.Сырьем для ее производства  служат  горные породы (известняки, мергели, диориты и др.), отходы металлургическойпромышленности (доменные и топливные шлаки) и промышленности  строительных материалов (бой глиняного и силикатного кирпича).

     Производствоминеральной ваты состоит из двух основных технологических процессов: получениесиликатного расплава и превращение этого расплава в тончайшие волокна.Силикатный расплав образуется  в  вагранках шахтных плавильных печах, в которые загружают минеральное сырье итопливо (кокс). Расплав  с  температурой 1300-1400°С непрерывно выпускаютиз нижней части печи.

    Существует  два  способа превращения  расплава  в минеральное волокно: дутьевой и  центробежный. Сущность дутьевого способазаключается в том, что на струю жидкого расплава, вытекающего из летки вагранки, воздействует  струяводяного пара или  сжатого  газа. Центробежный способ основан наиспользовании центробежной силы для превращения струи расплава в тончайшиеминеральные волокна толщиной 2-7 мкм и длиной 2-40 мм. Полученные волокнаосаждаются в камере  волокна осаждения надвижущуюся  ленту  транспортера. Минеральная  вата это  рыхлый материал,состоящий  из  тончайших переплетенных минеральныхволокон  и небольшого количествастекловидных включений ( шариков, цилиндриков и  др.), так называемых корольков.

Чем меньше  в  вате корольков, тем  выше   ее качество.

     В  зависимости от  плотности   минеральная вата  подразделяется на  марки 75, 100, 125 и 150. Она  огнестойка, не гниет, малогигроскопична иимеет низкую  теплопроводность  0,04 — 0,05 Вт (м.°С).

    Минеральная   вата  хрупка, и при ее  укладке образуется  много  пыли, поэтому вату  гранулируют т.е. о превращают в рыхлые комочки — гранулы. Их используют вкачестве  теплоизоляционной  засыпки пустотелых  стен  и перекрытий. Сама минеральная вата  является  как бы  полуфабрикатом,  из которого выполняют разнообразные теплоизоляционные  минераловатные  изделия: войлок, маты, полужесткие и жесткиеплиты, скорлупы, сегменты и др.

    Стеклянная вата  и изделия из нее. Стеклянная вата  материал, состоящий из  беспорядочно расположенных  стеклянных  волокон, полученных из расплавленного сырья.Сырьем для производства стекловаты служит сырьевая шахта  для варки  стекла (кварцевый песок,кальцинированная сода и сульфат натрия) или стекольный  бой. Производство  стеклянной ваты  и изделий из нее состоит изследующих технологических процессов : варка  стекломассы  в ванных печах  при  1300-1400 °С, изготовление  стекловолокна иформование изделий.

Стекловолокно из расплавленной  массы получают способами вытягивания или дутьевым. Стекловолокно вытягиваютштабиковым (подогревом стеклянных палочек до расплавления с последующим ихвытягиванием в стекловолокно, наматываемое на вращающиеся  барабаны) и фильерным (вытягиванием волокониз расплавленной стекломассы через небольшие отверстия-фильтры  с последующей намоткой волокон на вращающиесябарабаны) способами. При дутьевом способе расплавленная стекломасса распыляетсяпод действием струи сжатого воздуха или пара.

      В зависимостиот  назначения  вырабатывают текстильное  и теплоизоляционное(штапельное) стекловолокно. Средний диаметр текстильного волокна 3-7 мкм, атеплоизоляционного 10-30 мкм.

     Стеклянное  волокно значительнобольшей длины, чем волокна минеральной ваты и отличается  большими  химической стойкостью  и  прочностью. Плотность стеклянной  ваты 75-125 кг/м3, теплопроводность  0,04-0,052 Вт/(м/°С), предельнаятемпература  применения  стеклянной ваты 450 °С. Из стекловолокна выполняют маты, плиты, полосы и другие изделия, в том  числе тканые.

     Пеностекло — теплоизоляционный материал ячеистой структуры. Сырьем для производства изделийиз пеностекла (плит, блоков) служит смесь тонкоизмельченного  стеклянного боя с газообразоватслем (молотымизвестняком). Сырьевую смесь засыпают в формы и нагревают в печах до 900«С, при этом происходит плавление частиц и разложение газообразователя.Выделяющиеся газы вспучивают стекломассу, которая при охлаждении превращается впрочный материал ячеистой структуры

      Пеностеклообладает  рядом  ценных свойств,  выгодно  отличающих его  от  многих других  теплоизоляционных  материалов: пористость  пеностекла 80-95 %, размер пор 0,1-3 мм,плотность  200-600 кг/м3, теплопроводность0,09-0,14 Вт/(м, /(м* °С),  пределпрочности при сжатии пеностекла 2-6 МПа. Кроме того, пеностекло  характеризуется водостойкостью,морозостойкостью, несгораемостью, хорошим звукопоглощением, его легко обрабатывать режущим инструментом.

     Пеностекло в виде плит длиной 500, шириной400 и толщиной 70-140 мм используют в строительстве  для утепления стен, перекрытий, кровель и других частей  зданий, а в виде полуцилиндров, скорлуп исегментов — для изоляции тепловых агрегатов и теплосетей,  где температура не превышает 300 °С. Кроме того, пеностекло служит  звукопоглощающими одновременно отделочным ма-териалом  для  аудиторий, кинотеатров и  концертных  залов.

    Асбестосодержащие материалы и изделия. Кматериалам и изделиям из асбестового волокна без добавок или с добавкойсвязующих веществ относят асбестовые бумагу,  шнур, ткань, плиты и др.Асбест может быть также частью композиций, из которых изготовляют разнообразныетеплоизоляционные материалы ( совелит  идр). В рассматриваемых материалах и изделиях использованы  ценные свойства асбеста: температуростойкость, высокая  прочность, волокнистостьи др.

    Алюминиевая фольга(альфоль)-новый теплоизоляционный материал, представляющий собой ленту  гофрированной бумаги с наклеенной на гребнегофров алюминиевой фольгой. Данный вид теплоизоляционного материала в отличиеот любого пористого материала сочетает низкую теплопроводность воздуха,заключенного между листами алюминиевой фольги, с высокой отража-тельнойспособностью самой поверхности алюминиевой фольги. Алюминиевую фольгу для целейтеплоизоляции выпускают в рулонах шириной до 100, толщиной 0,005- 0,03 мм.

Практика использования алюминиевой фольги в теплоизоляциипоказала, что оптимальная толщина воздушной прослойки между слоями фольгидолжна быть 8- 10 мм, а количество слоев должно быть не менее трех. Плотностьтакой слоевой конструкции из алюминиевой (фольги  6-9 кг/м3,   теплопроводность — 0,03 — 0,08 Вт/(м* С ).

Алюминиевую фольгу употребляют в качестве отражательнойизоляции в теплоизоляционных слоистых конструкциях  зданий  и сооружений, а также для теплоизоляцииповерхностей промышленного оборудования и трубопроводов при температуре 300 °С.

еще рефераты
Еще работы по материаловедению