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.