Глава 10. Теплоизоляционные, гидроизоляционные, герметизирующие, лакокрасочные и акустические материалы

 

Теплоизоляционные материалы

Общие положения

 

Теплоизоляционными материалами (ТИМ) называют материалы и изделия, используемые для тепловой изоляции ограждающих конструкций зданий, промышленного и энергетического оборудования и различных трубопроводов с целью уменьшения теплообмена с окружающей средой.

На производственных предприятиях дорожной отрасли (асфальто- и цементобетонные заводы, битумные и эмульсионные базы, заводы железобетонных изделий) имеется целый ряд промышленных установок, использующих большое количество тепла.

С целью энергосбережения на АБЗ требуется теплоизолировать: битумопроводы, наземные емкости для хранения горячего битума, битумоплавильни, сушильные барабаны, накопительные емкости для асфальтобетонных смесей.

С этой же целью на ЦБЗ требуется теплоизолировать устройства (камеры) для тепловой обработки бетонных и железобетонных изделий, системы котельных для получения пара.

Применение ТИМ позволяет:

− уменьшить толщину и массу стен и других ограждающих конструкций;

− сократить расход основных конструкционных материалов и топлива.

Классификация теплоизоляционных материалов и изделий проводится по следующим признакам: структуре, форме, виду основного исходного сырья, средней плотности, жесткости (относительной деформации при сжатии), теплопроводности и по горючести.

По структуре теплоизоляционные материалы (ТИМ) делят на:

1) волокнистые (минераловатные, стекловолокнистые и др.);

2) зернистые (перлитовые, вермикулитовые, совелитовые, известково-кремнеземистые и др.);

3) ячеистые (изделия из ячеистых бетонов, пеностекло, ячеистые пластмассы совелитовые).

По форме и внешнему виду ТИМ бывают:

1) штучные (плиты, блоки, кирпичи, цилиндры, полуцилиндры, сегменты);

2) рулонные (маты, полосы);

3) шнуровые (шнуры, жгуты);

4) сыпучие и рыхлые (вата каменная, стеклянная, вспученные перлит (песок) и вермикулит).

По виду исходного сырья ТИМ делят на:

1) неорганические (каменная вата и стеклянная, ячеистые бетоны, материалы на основе асбеста, керамические и др.);

2) органические (древесно-волокнистые и древесно-стружечные плиты, торфяные плиты, материалы из пористых пластмасс и др.);

3) комбинированные (композиционные) материалы, состоящие из органического и неорганического сырья (фибролит, арболит, минеральные волокна с органическим связующим).

По средней плотности r_о ТИМ делят на марки (D):

1) особо легкие (ОЛ), имеющие марки 15, 25, 35, 50, 75, 100;

2) легкие (Л): 125, 150, 200, 250, 300;

3) тяжелые (Т): 400, 50, 500, 600.

По теплопроводности различают 3 класса ТИМ:

1) низкой теплопроводности – класс А (меньше0,058 ВТ/(м∙°С));

2) средней теплопроводности – класс Б (0,058…0,116 ВТ/(м∙°С));

3) повышенной теплопроводности – класс В (от 0,115 до 0,175 ВТ/(м∙°С)).

По возгораемости ТИМ делятся на три группы:

1) несгораемые;

2) трудносгораемые;

3) сгораемые.

Физико-технические характеристики некоторых наиболее эффективных ТИМ приведены в табл. 10.1.

Таблица 10.1

Физико-технические характеристики теплоизоляционных материалов

Наименование материала	Средняя плотность материала rо, кг/м^3	Теплопроводность в сухом состоянии λ, Вт/(м∙°С)	Пористость П, %	Истинная плотность вещества r, кг/м^3
Пенополистирол, пенополиуретан и др. пенопласты	20…35	0,04…0,05	99…97
Каменная вата	150…250	0,05…0,075	94…90
Пеногипс	250…400	0,07…0,095	98…90
Ячеистое стекло	180…350	0,065…0,09	95…98
Газосиликат	250…400	0,07…0,105	90…85
Пенополистирол-бетон	250…350	0,065…0,095	80…70
Керамзитобетон	500…600	0,14…0,16	77…65
Древесина и другие ТИМ из растительных волокон		0,15…0,29	60…70	1540…1550 (целлюлоза)

 

Важнейшей структурной характеристикой ТИМ является пористость, от которой зависят средняя плотность r_о, теплопроводность λ, прочность R, газопроницаемость и другие технические показатели. Большое значение имеют распределение воздушных пор в материале и характер пор, а также химический состав, молекулярное строение каркаса и условия применения ТИМ.

Теплопроводность является главной технической характеристикой теплозащитных свойств материала. При равной пористости более высокими теплоизоляционными показателями обладают материалы, имеющие мелкие замкнутые поры вследствие уменьшения передачи теплоты конвекцией и излучением. Это особенно необходимо учитывать при выборе материалов для высокотемпературной изоляции. Увлажнение и тем более замерзание воды в порах материала ведут к резкому увеличению теплопроводности, так как теплопроводность воды λ_в (0,58 Вт/(м∙°С)) – примерно в 25 раз, а льда λ (2,32 Вт/(м∙°С)) – в 100 раз больше, чем воздуха. Поэтому ТИМ необходимо предохранять от увлажнения.

Прочность ТИМ вследствие их пористого строения относительно невелика. Предел прочности при сжатии обычно колеблется от 0,2 до 2,5 МПа. Требуется, чтобы прочностные характеристики ТИМ были достаточны для их сохранности при транспортировании, складировании, монтаже и работе в конкретных условиях эксплуатации.

Химическую и биологическую стойкость ТИМ повышают, применяя различные защитные покрытия и обработку антисептиками. Применение ТИМ в строительстве позволяет резко снизить массу конструкций, затраты на сооружение зданий, уменьшить потребность в основных строительных материалах, сократить потери тепла в окружающую среду через ограждающие конструкции и тем самым уменьшить расход топлива, повысить комфортность помещений.

Весьма эффективным является использование ТИМ для изоляции тепловых агрегатов, технологической аппаратуры и трубопроводов. В холодильной промышленности ТИМ применяют для уменьшения затрат энергии на охлаждение.