Теплоизоляционные материалы - характеристики и виды

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Тепловая изоляция (теплоизоляция, термоизоляция)−защита зданий, тепловых промышленных установок, холодильных камер, трубопроводов, газопроводов и т. п. от нежелательного теплового обмена с окружающей средой или для обеспечения норм техники безопасности. Тепловая изоляция обеспечивается устройством специальных ограждений из теплоизоляционных материалов. Применение теплоизоляционных материалов в строительстве позволяет снизить массу конструкций, уменьшить потребление конструкционных строительных материалов (бетон, кирпич, древесина и др.). Теплоизоляционные материалы существенно улучшают комфорт в жилых помещениях. Важнейшей целью теплоизоляции строительных конструкций является сокращение расхода энергии на отопление здания.

В технической литературе часто можно встретить деление теплоизоляционных материалов на изоляционно-строительные и изоляционно-монтажные. Изоляционно-строительные материалы применяют для утепления ограждающих конструкций зданий, а изоляционно-монтажные—для тепловой и холодильной изоляции различного технологического оборудования и трубопроводов. Однако такое деление условно. Практически подавляющее большинство материалов может быть использовано как в той, так и в другой области.

Теплоизоляционными называют материалы, имеющие теплопроводность не более 0,175 Вт/(м2*С) при 20°С. Применение таких материалов в конструкциях позволяет весьма существенно экономить тепловую энергию. Считается, что 1 м3 эффективных теплоизоляционных материалов экономит 1,45 тн условного топлива.

Применение теплоизоляционных материалов в строительстве позволяет снизить массу строительных конструкций, уменьшить потребление конструкционных строительных материалов (бетон, кирпич, древесина и др.). Теплоизоляционные материалы существенно улучшают комфорт в жилых помещениях. Важнейшей целью теплоизоляции строительных конструкций является сокращение расхода энергии на отопление здания.

Тепловые агрегаты, аппараты и коммуникации при их изоляции сокращают потери на 20-30%. Изоляция холодильных установок еще более значима, т.к. стоимость получения единицы холода примерно в 20 раз дороже соответствующей единицы тепла. Только высокоэффективные материалы (ρ=200 кг/м3, λ=0,06 Вт/(м°С) способны в течение 5÷15 лет сэкономить энергозатраты на их производство и в дальнейшем приносить чистую прибыль. Пустотелый кирпич окупит энергию на его производство через 50 лет (а кирпичная кладка при термическом сопротивлении 3,5 м2°С/Вт−через 250-300 лет). Особенно важно теплосбережение в северных широтах.

В зависимости от размеров изолируемой поверхности, её конфигурации и вида теплоизоляционного материала устройство теплоизоляционного ограждения производится с применением крупных изделий заводского изготовления (плиты, блоки, сегменты), мягких рулонных

Теплоизоляционные материалы и изделия классифицируются по виду основного исходного сырья(неорганическое, органическое); структуре (волокнистая, ячеистая, зернистая, сыпучие); форме -рыхлые (вата, перлит), плоские (плиты, маты,

войлок), фасонные (цилиндры, полуцилиндры, сегменты и др.), шнуровые (шнуры, жгуты); содержанию связующего вещества (содержащие и не содержащие); возгораемости (горючести) - несгораемые, трудносгораемые, сгораемые, по объемной массе: особо легкие ОЛ, ρк от 15 до 100 кг/м3; легкие ЛС, ρк от 125 до 350 кг/м3; тяжелые Т, ρк от 400 до 600 кг/м3, по сжимаемости: мягкие (М), деформация свыше 30%; полужесткие (ПЖ), деформация 6—30%; жесткие (Ж), деформация не более 6%.

Для высокотемпературной теплоизоляции промышленных печей, котлов, теплообменников и т. п. применяются так называемые монтажные теплоизоляционные материалы на основе асбеста (вулканит, совелит), вспученных горных пород (вермикулит, перлит) и керамики.

Теплоизоляционные конструкции следует предусматривать из следующих элементов:

теплоизоляционные слои;

армирующих и крепежных деталей;

пароизоляционного слоя;

покровного слоя.

Защитное покрытие изолируемой поверхности от коррозии не входит в состав теплоизоляционной конструкции.

При проектировании и монтаже теплоизоляционных конструкций следует руководствоваться СниП.

материалов мелкоштучных засыпкой, напылением или заливкой, набрызгом, изделий обмазкой

Все расчеты по изоляции оборудования и трубопроводов (газопроводов) делятся на следующие группы:

Расчеты тепловой изоляции горячих поверхностей;

Расчеты тепловой изоляции поверхностей с отрицательными температурами;

Расчеты тепловой изоляции коммуникаций подземной прокладки.
Чаще всего на практике приходится сталкиваться с различными вариантами расчетов по

изоляции горячих поверхностей:

Определение потерь тепла в окружающий воздух;

Определение толщины изоляционного слоя по заданной потере тепла;

Определение толщины изоляционного слоя по заданной температуре на поверхности

изоляции;

Определение толщины изоляционного слоя по заданному падению температуры,

протекающей жидкости;

Определение толщины изоляционного слоя по заданному падению температуры,

транспортируемого газа;

Определение толщины изоляции трубопроводов для предотвращения замерзания содержащихся в них жидкости при аварийных остановках.

Теплоизоляция промышленного оборудования и трубопроводов. Изоляционные конструкции из жестких изделий - плит, скорлуп, сегментов могут выполняться из одного материала или из двух разных материалов, укладываемых послойно. В верхнем слое могут применяться менее температуростойкие материалы. Производят двухслойные изделия, сочетающие огнеупорный и теплоизоляционный слои.

Оберточные изоляционные конструкции применяют в тех случаях, когда трубы подвержены вибрации или частым сотрясениям. Используют асбестовую бумагу и картон, различные виды шнура (асбестовый, стекловатный, минераловатный) и жгуты.

Мастичные конструкции выполняют путем нанесения на изолируемую поверхность теплоизоляционного материала в пластичном состоянии в виде мастики. Мастику готовят на месте работ путем затворения порошкообразного материала водой до рабочей густоты, наносят послойно вручную. Поэтому работы по мастичной изоляции трудоемки и продолжаются в 2-4 раза дольше монтажа изоляции из готовых изделий.

Сегодня уже технически устарели различные виды теплоизоляции труб теплоцентралей (минеральной ватой, армопенобетоном и др.), так как они имеют скорость коррозии труб в 20-40 раз большую, чем у труб, изолированных пенополиуретаном. Долговечность последних имеет не менее 30 лет.

Характеристики теплоизоляционных материалов

Процесс переноса теплоты через строительные материалы под действием градиентов температуры называется теплопроводностью λ, Вт/(м°С):

λ = δ/R
где δ - толщина материала, м; R-термическое сопротивление, м2С/Вт, определено через λ. Теплопроводность связана с коэффициентом температуропроводности а, теплоемкостью C и плотностью материала ρ λ=аCρ

Числовые значения коэффициента температуропроводности а и теплоемкости C для материалов строительных конструкций можно условно считать постоянными. Отсюда следует, что λ=f(ρ). Эта зависимость значительно упрощает маркировку теплоизоляционных материалов, которую можно проводить по их плотности с достаточной для практики точностью. Марки теплоизоляционных материалов (кг/м3): D15, D25, D35, D50, D100, D125, D150, D175, D200, D250, D300, D350, D400, D500.

Тепловой поток через пористые многокомпонентные строительные материалы представляет собой сумму кондукционного λТ, конвекционного λК и радиационного λР потоков. Для описания процессов теплопереноса через строительные материалы нельзя использовать термин теплопроводность, относящийся только к кондукционному переносу тепла. Зависимость λЭ = λТ + λК + λР характеризует составные части или компоненты эффективной (общей) теплопроводности.

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 тепло-проводности скелета материала λСК, теплопроводности воздушной среды λВ и влаги λW, 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.

Минимальную теплопроводность имеет сухой воздух, заключенный в мелких замкнутых порах, в которых практически не возможен конвективный теплообмен. В этом случае теплопроводность

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 воздуха минимальна и составляет 0,023 Вт/(м°С). Следовательно, структура теплоизоляционного материала и изделия должна иметь скелет аморфного строения предельно насыщенный мелкими замкнутыми порами или тонкими воздушными слоями.

Для теплопроводности имеет огромное значение влажность материала и его адсорбционная емкость, так как теплопроводность воды λW =0,58 Вт/(м°С), что в 25 раз выше, чем теплопроводность воздуха, содержащегося в мелких замкнутых порах материала.

В случае замерзания воды в порах теплопроводность льда составит 2,32 Вт/(м°С), что на два порядка выше значения теплопроводности сухого воздуха и в 4 раза больше теплопроводности воды.

Принято защищать теплоизоляционные материалы и изделия от увлажнения. Материал, прикрепленный к изоляционному материалу в изделии и закрывающий его поверхность с одной, двух или всех сторон, называется покровным.

Теплопроводность λТ, при повышенной температуре материала можно вычислить по формулам, приводимых в справочниках. У некоторых материалов (магнезиальных огнеупоров, металлов) теплопроводность уменьшается при повышении температуры и, следовательно, температурная поправка имеет отрицательный знак.

Для теплоизоляционных материалов имеется ряд специфических показателей.

Плотность−отношение массы сухого материала к его объему, определенному при заданной нагрузке (кг/м3).

Прочность. Прочность на сжатие−это величина напряжения, вызывающего изменение толщины изделия на 10%. 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 быть такова, чтобы обеспечивалась его сохранность при перевозке, складировании, монтаже и, конечно, в эксплуатационных условиях.

Сжимаемость−способность материала изменять толщину под действием заданного давления. Материалы по сжимаемости делятся на: мягкие М−деформация свыше 30%; полужесткие ПЖ−деформация 6-30%; жесткие Ж−деформация не более 6%. Сжимаемость характеризуется относительной деформацией материала под действием нагрузки 2 КПа.

Водопоглощение−способность материала впитывать и удерживать в порах (пустотах) влагу при непосредственном контакте с водой. Водопоглощение теплоизоляционных материалов характеризуется количеством воды, которое впитывает сухой материал при выдерживании в воде, отнесенным к массе или объему сухого материала. Для снижения водопоглощения ведущие производители теплоизоляционных материалов вводят в них гидрофобизирующие добавки.

Сорбционная влажность−равновесная гигроскопическая влажность материала при определенных условиях в течение заданного времени. С повышением влажности теплоизоляционных материалов повышается их теплопроводность.

Морозостойкость−способность материала в насыщенном влагой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения. От этого показателя существенно зависит долговечность всей конструкции.

Газо- и паропроницаемость−способность материала обеспечивать диффузионный перенос водяного пара или газа. Диффузия пара характеризуется сопротивлением паропроницаемости (кг/м2·ч Па). Теплоизоляция не препятствует воздухообмену жилых помещений с окружающей средой, происходящему через наружные стены зданий. Паропроницаемость теплоизоляции во многом определяет влагоперенос через ограждающую конструкцию в целом. В свою очередь последний является одним из наиболее существенных факторов, влияющих на термическое сопротивление ограждающей конструкции.

Теплоизоляцию стен влажных производственных помещений защищают от увлажнения с помощью надежной гидроизоляции, устраиваемой с “теплой” стороны. Во избежание накопления влаги в многослойной ограждающей конструкции и связанного с этим падения термического сопротивления паропроницаемость слоёв должна расти в направлении от тёплой стороны ограждения к холодной.

Воздухопроницаемость.
Теплоизолирующие свойства тем выше, чем ниже воздухопроницаемость теплоизоляции. Мягкие изоляционные материалы настолько хорошо пропускают воздух, что движение воздуха приходится предотвращать путем применения специальной ветрозащиты. Жесткие изделия, в свою очередь, обладают хорошей воздухонепроницаемостью и не нуждаются в каких-либо специальных мерах. Они сами могут применяться в качестве ветрозащиты. При устройстве теплоизоляции наружных стен и других вертикальных конструкций, подвергающихся напору ветра, следует помнить, что при скорости ветра 1 м/с и выше целесообразно оценить необходимость ветрозащиты.

Огнестойкость−способность материала выдерживать воздействие высоких температур без воспламенения, нарушения структуры, прочности и других его свойств.

Основными требованиями, предъявляемыми к теплоизоляционным материалам, являются следующие:

• низкий объемный вес, который не должен превышать 650 кг/м3 для стационарных и 250 кг/м3 для нестационарных установок. Материалы, имеющие низкий объемный вес, как правило, требуют усиленных защитных покровных слоев;

• низкий коэффициент теплопроводности, который не должен превышать для высокоэффективных теплоизоляционных материалов 0,10 вт/м град при средней температуре 200ОС (средняя температура изоляции), для среднеэффективных материалов 0,17 вт/м град при средней температуре 170° С. Коэффициент теплопроводности материалов, применяемых для теплоизоляции объектов с отрицательными температурами, должен быть не более 0,63 вт/м град;

• Огнестойкость (температуроустойчивость). Материал не должен гореть и поддерживать горение, не должен тлеть после удаления открытого пламени и должен выдерживать температурные пределы его применения. Сгораемые материалы можно применять только при осуществлении мероприятий по защите от возгорания. Возгораемость материалов определяется при воздействии температуры 800-850°С и выдержке в течение 20 мин;

• механическая прочность материала, которая в значительной степени определяет долговечность изоляции и надежность ее в эксплуатации,

• низкая водопоглощающая способность материала при погружении в воду и низкая гигроскопичность. 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;

• постоянство объема материала, которое определяется малой его способностью самоуплотняться и давать усадку;

• морозостойкость;

• биостойкость. Материал не должен подвергаться гниению, способствовать разведению плесени и насекомых, а также быть съедобным для грызунов;

• химическая стойкость. Большая пористость теплоизоляционных материалов благоприятствует проникновению в них агрессивных газов и паров, находящихся в окружающей среде;

• Материал недолжен вызывать или способствовать коррозии металла;

• отсутствие специфического запаха. Материал не должен выделять при эксплуатации и горении ядовитых и вредных газов, кроме окиси углерода и углекислого газа, и должен быть безвредным как при монтаже, так и при эксплуатации;

• воздухо-игазонепроницаемость;
• удобствовмонтаже;
• материалы должны изготовляться промышленностью.

Неорганические теплоизоляционные материалы
В зависимости от исходного сырья вата разделяется на: минеральную вату, изготовляемую из

минералов горных пород; шлаковую вату, изготовляемую из металлургических шлаков, и стеклян- 27

ную вату, изготовляемую из стекла.
Минеральная вата имеет ряд недостатков. Она уплотняется от собственного веса и под

действием вибрации. Волокна минеральной ваты разрушаются при транспортировке. Кроме того, волокна ваты поражают кожный покров рук при работе с ней и дыхательные пути. При наличии питательной среды для грибков минеральная вата разрушается и превращается в порошок.

Минеральная и стеклянная вата представляют собой волокнистый материал, получаемый в результате специальной переработки силикатных расплавов. Сырьем для производства минеральной ваты являются различные горные породы осадочного и магматического происхождения: глинистые, карбонатные, базальтовые, гранитные (мергели, доломиты) и другие, а также отходы промышленности—доменные и мартеновские шлаки, бой глиняного и силикатного кирпича и др. Расплав обычно получают в вагранке. Волокна образуются при воздействии подаваемого под давлением пара или воздуха на непрерывно вытекающую из вагранки струю расплава, либо путем подачи расплава на валки или фильтры, или диск центрифуги.

В производстве стеклянной ваты применяют те же сырьевые материалы, что и в производстве обычного оконного стекла: песок, известняк, соду и др. Стеклянная вата имеет много общего с минеральной. Различие заключается в свойствах готовой продукции. Основной причиной различий является исходное сырье. Минеральную и стеклянную вату применяют для изготовления теплоизоляционных и акустических изделий в виде плит, скорлуп, матов и т. п. Кроме того, их используют при производстве кровельных и стеклопластиковых материалов.

Минераловатные твердые плиты, имеющие повышенную жесткость, изготовляют на синтетическом связующем. Существенно важным для свойств изделий является ориентация волокон. Наиболее прогрессивная технология формования твердых минераловатных плит с вертикальной ориентацией волокон осуществляется на 10 и 17-этажных прессах.

Минераловатные изделия с гофрированной структурой, содержащие до 30% ориентированных в вертикальном направлении волокон, имеют плотность 140-200 кг/м3. По сравнению с плитами с горизонтальной ориентацией волокон гофрированные плиты отличаются меньшей деформативностью и повышенной в 1,7-2,5 раза прочностью.

Минераловатные жесткие плиты и фасонные изделия (скорлупы, сегменты) выпускают с синтетическим, битумным и неорганическим связующим (цементом, глиной, жидким стеклом и др.). Плиты толщиной 40-100 мм выпускают плотностью 100-400 кг/м3 и теплопроводностью 0,051-0,135 Вт/(м-°С).

Минераловатные полужесткие и мягкие плиты изготовляют с синтетическим, битумным и крахмальным связующим. Изделия (плиты, цилиндры, сегменты, маты) с синтетическим связующим имеют меньшую плотность, более прочны и привлекательны на вид по сравнению с изделиями на битумном связующем.

Прошивные маты−это гибкие изделия из слоя прошитого волокнистого материала. Последнее время используются вертикально-слоистые гибкие маты, состоящие из приклеенных к покровному материалу полос волокнистых плит при преимущественно перпендикулярном расположении волокон. Гибкие изделия, состоящие из слоя волокнистого материала со связующим веществом, называются войлоком.

Минераловатные маты в рулонах выпускают следующих видов:

с синтетическим связующим (ρ = 35-75 кг/м3),

прошивные с металлическими, тканевыми, бумажными обкладками, с обкладкой из стеклохолста (ρ = 100-200 кг/м3);

из штапельного стекловолокна (ρ = 25-50 кг/м3);

из непрерывного стекловолокна ρ = 80-120 кг/м3);

в виде холста из базальтового волокна (ρ = 15-20 кг/м ).

Базальтовое волокно выдерживает температуру до 1000°С как и основная порода (стекловолокно только 650 и 550°С). Базальтовая вата применяется в виде огнестойких матов, лент и плит, поставляемых в рулонах, обладает стойкостью к коррозии. При плотности 130 кг/м3 и температуре 0°С вата имеет теплопроводность 0,035 Вт/(м-°С).

Керамические теплоизоляционные изделия изготовляют путем формования, сушки и обжига. По сравнению с другими теплоизоляционными материалами они имеют высокую прочность и температуростойкость до 900°С. В качестве сырья используют диатомит, трепел, огнеупорную глину, перлит. Большая пористость создается путем введения в формовочную массу пенообразователей, выгорающих добавок.

Перлит−кислая, водосодержащая порода вулканического происхож-дения со стекловатой структурой. Вспученный перлитовый порошок применяют для термоизоляции установок глубокого охлаждения. Теплопроводность порошка при температуре минус 85°С должна быть не более 0,3 Вт/(м-К). Вспученный перлит, как правило, используют в виде основного компонента в производстве перлитосодержащих теплоизоляционных материалов. Из вспученного перлита могут быть изготовлены различные теплоизоляционные материалы и изделия, отличающиеся технологией изготовления, видом связующего вещества, областью применения. Перлитокерамические теплоизоляционные изделия весьма эффективны. В пределах своей температуростойкости (900°С) перлитокерамические изделия во многих случаях могут заменять легковесные огнеупоры. По объемной массе они не отличаются от так называемых ультралегковесных огнеупоров, но пер- литокерамические изделия в 10 раз дешевле. Безобжиговые перлитоцементные изделия получают пу- тем формования и сушки. Их выпускают в виде скорлуп, сегментов и плит.

Вермикулит. Вспученный вермикулит представляет собой сыпучий зернистый материал чешуйчатого строения, получаемый в результате обжига природного вермикулита.

Теплоизоляционные легкие бетоны (слитного строения и крупнопористые) готовят из пористого заполнителя−вспученного перлита, легкого керамзита или вермикулита и минерального (реже органического) вяжущего. Перлитовые изделия включают перлитовый обжиговый заполнитель−легковес, перлитобитумные и битумно-перлитные изделия, перлитопластбетон, перлитофосфатные изделия, поризованный перлитосиликат, их плотность 150-300 кг/м3.

Вулканитовые изделия изготовляют из смеси молотого диатомита или трепела (окало 60%), воздушной извести (20%) и асбеста (20%). Диатомитовые (трепельные) теплоизоляционные изделия изготавливают в виде кирпича, скорлуп и сегментов из диатомитов и трепелов путем формования, сушки и обжига. Теплоизоляционные пенодиатомитовые изделия (ПД) наготавливают с добавкой специально приготовленной пены; теплоизоляционный диатомитовые (Д) и теплоизоляционные трепельные (Т) −с древесными опилками в качестве выгорающей добавки. Теплоизоляционные диатомитовые, трепельные и пенодиатомитовые изделия применяют для тепловой изоляции печей, а также промышленного оборудования и трубопроводов с температурой изолируемых поверхностей до 900°С.

Совелит является в стране наиболее распространенным асбестомагнезиальным материалом. Сырьем для производства совелита служат доломит (СаСО3-MgCO3) и асбест (в количестве 15%). Как и во всех асбестсодержащих материалах, его роль−создавать армирующий каркас материала. Изделия из совелита изготовляют в виде плит и скорлуп. Совелит применяют для изоляции промышленного оборудования при температурах до 500°С.

Теплоизоляционные цементные ячеистые (газо- и пено-) бетоны получают плотностью 100- 500 кг/м3. Эти бетоны имеют низкую теплопроводность, достаточную марку по прочности, низкое водопоглощение, морозостойки, обладают хорошей гвоздимостью, повышенной огнестойкостью. Бетонная смесь высокопластична, заполняет форму для утепления наружных ограждений в виде комбинированных плит или монолита, изоляции трубопроводов и других конструкций.

Ячеистое стекло (пеностекло) вырабатывают из стекольного боя, либо используют те же сырьевые материалы, что и для производства других видов стекла: кварцевый песок, известняк, соду и сульфат натрия. Могут использоваться горные породы: трахиты, сиениты, нефелины, обсидианы. При спекании порошка стекольного боя с газообразователями (коксом и известняком, мел или карбиды кальция и кремния) - выделяется углекислый газ, образующий поры. Ячеистое стекло имеет в материале стенок крупных пор мельчайшие микропоры, обуславливающие малую теплопроводность при достаточно высокой прочности, водостойкости и морозостойкости. Применяют для теплоизоляции тепловых сетей при их подземной бесканальной прокладке, для теплоизоляции стен, перекрытий, кровель, в конструкциях холодильников.

Стеклопор получают путем грануляции и вспучивания жидкого стекла с минеральными добавками (мелом, молотым песком, золой ТЭС и др.). Стеклопор выпускают трех марок: “СЛ” с ρ=15-40 кг/м3, λ=0,028-0,035 Вт/(м-°С); “Л” с ρ=40-80 кг/м3; λ=0,032-0,04 Вт/(м-°С); “Т” с ρ =80-120 кг/м3; λ = 0,038-0,05 Вт/(м-°С). В сочетании с различными связующими стеклопор используют для изготовления штучной, мастичной и заливочной теплоизоляции. Наиболее эффективно применение стеклопора в наполненных пенопластах, так как введение его в пенопласт позволяет снизить расход полимера и значительно повысить огнестойкость теплоизоляционных изделий.

Монтажные асбестовые материалы выпускают в виде листов и рулонов из асбестового волокна; иногда вводят наполнитель и небольшое количество склеивающих веществ (крахмала, казеина и др.), получая асбестовую бумагу, картон, шнур. Алюминиевую фольгу применяют в качестве отражателей изоляции в воздушных прослойках слоистых ограждающих конструкций зданий и для теплоизоляции промышленного оборудования и трубопроводов при температурах до 300°С.

Неорганические рыхлые материалы для мастичной теплоизоляции изготовляют из смеси волокнистых материалов (асбеста, минерального волокна) с неорганическими вяжущими, затворяемыми водой. Их применяют для изоляции промышленного оборудования и трубопроводов с учетом температуры у границ теплоизоляционного слоя.

Минераловатную смесь приготовляют из минеральной ваты, асбеста, тонкодисперсной глины и портландцемента.

Асбестодиатомитовый порошок представляет собой смесь асбеста (15%), молотого диатомита и трепела (85%) иногда с добавками других веществ (отходов асбоцементных заводов, слюды).

Совелитовый порошок−это смесь легкого основного углекислого кальция с асбестом, применяемая при температурах до 500°С. Готовая совелитовая теплоизоляция имеет плотность 450 кг/м3 и теплопроводность - не более 0,098 Вт/(м-°С).

Асбестомагнезиальный порошок (ньювель) готовят в виде смеси легкого основного углекислого кальция с асбестом и применяют при температурах до 500°С.

Зернистые материалы применяют для теплоизоляционных засыпок. При температурах до 900°С применяют: вспученный перлит в виде пористого песка, вспученный вермикулит, измель- ченные диатомиты и трепелы.

При температурах до 450-600°С применяют гранулированную и стеклянную вату, дробленую пемзу и вулканический туф, топливные шлаки, получаемые при сжигании кускового топлива, топливные золы от сжигания пылевидного топлива, доменные гранулированные шлаки.

Органические теплоизоляционные материалы

Теплоизоляционные материалы, основную массу которых составляют полимеры, часто называют газонаполненными пластмассами. По характеру структуры эти материалы подразделяют на пенопласты, поропласты и сотопласты. Пенопласты−материалы, имеющие ячеистое строение с не сообщающимися, замкнутыми порами. Поропласты имеют сообщающиеся поры. Такое деление весьма условно, так как материал одновременно может иметь как сообщающиеся, так и замкнутые ячейки. Сотопласты−газонаполненные пластмассы с регулярно повторяющимися полостями правильной геометрической формы. Для производства газонаполненных пластмасс применяют термопластичные и термореактивные полимеры, вспененные химическим или физическим способами. При химическом способе поризации газообразователь (порофор), введенный в полимер, либо разлагается при нагревании, либо взаимодействует с компонентами композиции с выделением газообразных продуктов, вспенивающих полимер. Физический способ основан на механическом диспергировании воздуха в среде полимера с одновременным или последующим отверждением последнего. К этому способу относят также метод вспенивания, основанный на повышенной растворимости некоторых жидкостей или газов в полимере при повышенных температуре и давлении. При снижении этих параметров растворенные жидкость или газ начинают интенсивно выделяться, вспенивая полимер. Сотопласты получают формованием исходного материала без вспе- нивания, поры создают специальными пустотообразователями. В ячеистых пластмассах поры занимают 90-98% объема материала, а на стенки приходятся всего лишь 2-10%, поэтому ячеистые пластмассы очень легки и малотеплопроводны (теплопроводность 0,026-0,058 Вт/(м-°С)). В то же время они водостойки, не загнивают; жесткие пено- и поропласты достаточно прочны, гибки и эластичны. Особенностью теплоизоляционных пластмасс является ограниченная температуростойкость. Применяют газонаполненные пластмассы для тепловой и холодильной изоляции в промышленном и гражданском строительстве, в вагоно-, самолето- и кораблестроении, в бытовых приборах и оборудовании и т.д. Для тепловой и холодильной изоляции промышленного оборудования и трубопроводов наибольшее распространение получили пенополистирол, пенополивинилхлорид, мипора, пенополиуретан, фенолформальдегидный пенопласт. Теплоизоляционные изделия из этих материалов выпускают в виде плит, блоков и скорлуп. Основным недостатком органических теплоизоляционных материалов является их горючесть. Горючесть большинства пенопластов можно значительно снизить. Основными приемами снижения возгораемости этих материалов, как и полимеров вообще, являются: введение минеральных тонкомолотых добавок или волокнистых материалов, снижающих горючесть изделий в целом; введение веществ, разлагающихся при нагревании с выделением продуктов, препятствующих горению, например с выделением углекислого газа, фосфорных соединений и т.д. Поскольку температуроустойчивость газонаполненных пластмасс зависит от температуроустойчивости смолы (наполнитель в большинстве случаев имеет более высокую температуроустойчивость), максимальная температура применения термопластов, материалов на основе термопластичных смол, как правило, ниже температуры применения реактопластов (материалов на основе термореактивных смол).

Фибролит - плитный материал из древесной шерсти и неорганического вяжущего вещества. Вяжущим чаще всего служит портландцемент и раствор минерализатора−хлористого кальция. Плиты выпускают плотностью 300-500 кг/м3, теплопроводностью 0,1-0,15 Вт/(м-°С). Плиты применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций, для устройства перегородок, каркасных стен и перекрытий в сухих условиях. Фибролит хорошо обрабатывается−его можно пилить, сверлить, в него можно вбивать гвозди.

Арболитовые изделия изготовляют из портландцемента и органического коротковолокнистого сырья (древесных опилок, дробленой станочной стружки или щепы, сечки соломы или камыша, костры и др.), обработанного раствором минерализатора. Химическими добавками служат: хлористый кальций, растворимое стекло, сернокислый глинозем. Одним из перспективнейших современных теплоизоляционных материалов является использование вторичного сырья из бытовых отходов (бумаги и картона). Полученная эковата является идеальным заменителем традиционных утеплителей: минеральной ваты, стекловаты и т.д. Эковата трудно сгораема, что обусловлено добавками антипиренов, биостойка, обладает звукопоглощающими свойствами.

Сотопласты изготовляют путем склейки гофрированных листов бумаги, стеклянной или хлопчатобумажной ткани, пропитанных полимером. Они служат эффективным утеплителем в трехслойных панелях. Теплоизоляционные свойства сотопласта повышаются при заполнении ячеек крошкой из мипоры.

Пенополиуретан получают в результате химических реакций, протекающих при смешении исходных компонентов (полиэфира, диизоцианата, воды, катализаторов и эмульгаторов). Изготовляют жесткий и эластичный полиуретан. Жесткий полиуретан используется в широком интервале температур, отличается легкостью и экономичностью обработки, высокой механической прочностью, устойчивостью к износу и химической и биологической стойкостью. Характеризуется самой низкой теплопроводностью по сравнению с другими изоляционными материалами, теплопроводность при температуре 10°С ниже 0,019 Вт/(м°С). Может быть использован при температуре от -50°С до +110°С. Нулевая капиллярность. Объемное водопоглощение 0,2%.

Стойкость к действию грибков и микроорганизмов делает его не гниющим и не разлагающимся. Жесткий пенополиуретан применяют в виде плит и скорлуп. Эластичный пенополиуретан служит для герметизации стыков панелей. Разработаны рецептуры заливочных композиций, которые могут вспениваться даже на холоде. Материал «самозатухающий» по огнестойкости.

Пенополистирол–вспененный суспензионный полистирол. Пенополистирол-легкий, имеет плотность до 25 кг/м3, стоек к истиранию, низкое водопоглощение, трудно воспламеняется. Недостатком материала является усадка, которую можно уменьшить путем выдерживания материала до применения и использования гибких и эластичных материалов типа битумно-эластомерного наплавляемого полотна в качестве гидроизоляционного слоя. Применяется в трехслойных стеновых панелях на гибких связях совместно с жесткими минераловатными плитами, при теплоизоляции стен и кровель.

Пенополиуретан и пенополистирол выпускают как высокоэффективные теплоизоляционные материалы, а в сочетании с упаковкой в усадочную пленку под давлением или другими приемами как новые гидротеплоизоляционные материалы.

Пенополивинилхлорид выпускают жесткий и эластичный. Жесткий пенополивинилхлорид–теплоизоляционный материал, незначительно изменяющий свои свойства при изменении температуры от +60°С до -60°С. Он менее горюч по сравнению с пенополистиролом.

Мипору изготовляют путем вспенивания мочевиноформальдегидной смолы, отвердения отлитых из пеномассы блоков. Мипора наиболее легкий (10-20 кг/м3) и наименее теплопроводный из всех теплоизоляционных материалов-λ=0,026-0,03 Вт/(м-°С). Пенопласты на основе феноло- формальдегидных полимеров выпускают на основе чистого полимера (ФФ) с введением в него стек- лянного волокна (ФС) или каучука (ФК), а также каучука и газообразователя в виде алюминиевой пудры (ФК-А).

Пористые пластмассы можно пилить, резать обычными способами, а также проволокой, нагреваемой электрическим током. Они хорошо склеиваются с бетоном, асбоцементом, металлом, древесиной. Это значительно упрощает изготовление крупных панелей ограждающих конструкций.

Некоторое распространение, как теплоизолирующие материалы, имеют древесностружечные и древесноволокнистые изоляционные плиты. На основе растительного сырья готовят ряд местных материалов: камышит, соломит, торфяные изоляционные плиты и др.