Неорганические теплоизоляционные материалы и изделия

 

К группе неорганических теплоизоляционных материалов отно­сятся: минеральная и стеклянная вата и изделия из них; ячеистое стекло (пеностекло); легкие бетоны с применением вспученных перлита и вермикулита; ячеистые теплоизоляционные бетоны; асбе­стовые и асбестосодержащие материалы; керамические теплоизоля­ционные изделия и огнеупорные легковесы. Отличительной особен­ностью неорганических теплоизоляционных материалов является их достаточная огнестойкость, малая гигроскопичность, неподвержен­ность загниванию, низкая теплопроводность.

Минеральная вата применяется для теплоизоляции холодных (до -200°С) и горячих (до 600°С) поверхностей. Укладка ваты сло­ем — сравнительно трудоемкий процесс, поэтому ее чаще при за­сыпной изоляции превращают в гранулы во вращающемся дырча­том барабане. Однако основными видами изделий с применением минеральной ваты являются плиты полужесткие и жесткие на би­тумном и синтетическом (полимерном) связующем. Битумы для плит полужестких, мягких и войлока применяют с температурой размягчения 50°С и выше; из синтетических смол наибольшим при­менением пользуется фенолоформальдегидная водоэмульсионная или мочевиноформальдегидная смолы. Волокна минеральной ваты смешивают со связующим веществом и из полученной массы при давлении и нагревании формуют изделия.

Из минеральной ваты изготовляют плиты теплоизоляционные на синтетическом связующем (фенолоспирте, растворе карбамидно-го полимера и др.) марок 50, 75, 125, 175, 200, 300 (по средней плот­ности). Длина плит 1000 мм, ширина 500; 1000 мм; толщина от 60 до 100 мм. Предел прочности при сжатии (при 10%-ной деформации) должен быть не менее 0,04 МПа для марки 300; предел прочности при растяжении — не менее 0,01 МПа для марок 50 и 75, предел прочности при изгибе — не менее 2 и 4 МПа соответственно для ма­рок 200 и 300. Содержание синтетического связующего от 1,5 до 8% для плит разных марок.

Теплоизоляционные плиты из минеральной ваты на битумном связующем выпускают марок: 75, 100, 150, 200, 250. Теплопроводность плит первой категории качества при температуре 25±5°С дол­жна быть не более 0,046—0,064 Вт/(м∙К). Предел прочности на рас­тяжение при изгибе для плит марок 200 и 250 первой категории качества соответственно не менее 0,1 и 0,12 МПа, а предел прочнос­ти при растяжении для плит марок 75 и 100 соответственно не менее 0,0075 и 0,008 МПа. Содержание битумного связующего вещества в плитах разных марок составляет 5—18%.

Плиты минераловатные повышенной жесткости, изготовляемые по технологии мокрого формования гидромассы или пульпы, дол­жны иметь среднюю плотность не более 200 кг/м³, теплопровод­ность — не более 0,052 Вт/(м∙К) при расходе синтетического связую­щего не более 10%, предел прочности при сжатии (при 10%-ной деформации) не менее 0,1 МПа.

К полужестким, гибким минераловатным изделиям относят пли­ты и скорлупы, маты и войлочные изделия, получаемые уплотнени­ем ваты, обработанной битумом или синтетическим связующим ве­ществом. Выпускают прошивные маты длиной до 2500 мм, шириной до 1000 мм и толщиной 40—120 мм. По средней плотности они де­лятся на марки 75, 100, 125, 150, а прошивают их суровыми нитями, шпагатом, стеклянными нитями или проволокой. Эти маты выпус­кают с обкладками с одной или двух сторон или без обкладок. Обкладочные материалы: упаковочная бумага, металлические сетки, ткани асбестовые, стеклосетки и др.

Как и другие, теплоизоляционные материалы должны обладать определенной прочностью, хотя и не высокой, но достаточной для монтажных работ и сохранения формы изделий.

Из минеральной ваты на синтетическом связующем изготовляют цилиндры и полуцилиндры для теплоизоляции трубопроводов с температурой поверхности от 180 до 400°С. По средней плотности они подразделяются на марки: 100, 150, 200. Длина их 500, 1000 мм,

толщина 40—80 мм, внут­ренний диаметр 18— 219 мм. Теплопроводность при температуре 25±5°С — 0,041—0,045 Вт/(м∙К), а при 125°С — 0,058 Вт/(м∙К). Предел прочности при рас­тяжении для изделий раз­ных марок не менее 0,015— 0,025 МПа (рис. 13.3).

 

Рис. 13.3. Минеральная вата и готовые элементы теплоизоляции из нее

 

Стеклянная вата и изде­лия из нее обладают при­мерно теми же свойствами, что и минеральные. Эту разновидность ваты применяют для теплоизоляции поверхностей промышленного оборудо­вания, трубопроводов с температурой до 450°С, изделия в виде плит, матов, скорлуп — для теплоизоляции ограждающих конструк­ций зданий и поверхностей промышленного оборудования при тем­пературе до 200—450°С в зависимости от связки. В зависимости от назначения и средней плотности они подразделяются на марки: ПЖС-175 и ПЖС-200 (плиты жесткие строительные); ПП-50 и ППС-75 (плиты полужесткие строительные); ППТ-40; ППТ-50; ППТ-75 (плиты полужесткие технические); МС-35, МС-50 (маты строительные); МТ-35 и МТ-50 (маты технические). По соглашению с потребителем изделия могут быть оклеены с одной или двух сто­рон стеклотканью, алюминиевой фольгой, синтетической пленкой и другими материалами. Они могут использоваться также в звукоизо­ляционных и звукопоглощающих конструкциях.

Ячеистое стекло — блоки и плиты, получаемые из измельченно­го в порошок стекла (стеклянного боя, эрклеза) в смеси с газообра-зователем (известняком, антрацитом) и при обжиге (900—1000°С). Марки по средней плотности 200 и 300; теплопроводность при тем­пературе 25°С — 0,09—0,10 Вт/(м∙К), предел прочности при сжатии 0,5—3,0 МПа. Плиты имеют пористость до 85—95%, размеры по длине 500 мм, ширине 400 мм, толщине 80—140 мм. Их применяют в качестве теплоизоляции ограждающих конструкций зданий (вкла­дыши в стеновых панелях). Они поглощают не только теплоту, но и звуковые волны.

Вспученные перлит и вермикулит составляют эффективные сыпу­чие теплоизоляционные материалы для засыпок и набивок поло­стей, но особенно в качестве заполнителей легких бетонов и раство­ров, применяемых в монолитном и сборном строительстве. Из вспученного перлита с применением минеральных или органиче­ских связующих веществ получают жароупорный перлитобетон с частичным введением в него молотого перлита для температур 500—700°С; перлитобетон — без добавления перлитовой молотой муки; поливинилацетатоперлит; мочевиноформальдегидоперлит и др.; изделия из керамзитоперлитобетона, силикатоперлитовые, гипсоперлитовые, перлитоцементные, перлитобитумные изделия и т. п. Из вспученного вермикулита в нашей стране вырабатывают асбе-стовермикулитоперлитовые плиты и сегменты и асбестовермикули-товые плиты, скорлупы и сегменты на основе связующих веществ с применением асбеста и других добавок. Вермикулитобетон марки 50 применяют для изготовления трехслойных панелей. С использо­ванием вспученных перлита и вермикулита можно получать матери­алы трех групп: 1) рядовая изоляция с температурой применения до +200°С — песок и пудра, перлитобитумная изоляция, пер-литопластбетоны, лигноперлит; 2) среднетемпературная изоляция (до +600°С) — перлитоцементы, обжиговый легковес, термоперлит; 3) высокотемпературная изоляция (800—1000°С) — эпсоперлит, пер-литокерамические изделия, жароупорный перлитобетон, перлито-фосфатные изделия, перлитовые огнеупоры и др.

Ячеистые бетоны и силикаты применяют в качестве теплоизоля­ционных материалов и изделий при средней плотности ниже 400 кг/м³. По виду примененного порообразователя и вяжущего ве­щества их называют газобетонами, газосиликатами, пенобетонами, пеносиликатами. Эти бетоны могут быть со смешанным порообразователем и тогда их называют пеногазобетонами, пеногазосиликатами, керамзитопенобетонами и т. п. Из ячеистых бетонов обычно изготовляют плиты длиной до 1000 мм, шириной 400, 500, 600 мм, толщиной 80—240 мм. Их марки по средней плотности 350 и 400 кг/м³, а предел прочности при сжатии для изделий первой кате­гории качества не менее 0,7—1 МПа и > 0,8—1 МПа для изделий высшей категории качества; теплопроводность в сухом состоянии при температуре 25°С составляет 0,093—0,104 Вт/(м∙К) и менее.

Плиты из ячеистых бетонов применяют для теплоизоляции стен (рис. 13.4, а, б, в) и перекрытий, укрытия поверхностей заводского оборудования и трубопроводов (пластичные бетоны и растворы).

 

Рис. 13.4. Утепление стен:

а — снаружи минеральной ватой и вагонкой; б — снаружи плитным утеплителем; в — внутренней теплоизоляцией — же­стким утеплителем; 1 — брус; 2, 12 — стена; 3 — минвата; 4 — вагонка; 5 — штырь; б — теплоизоляция; 7 — каркас; 5 — утеплитель; 9 — отделка; 10 — пергамин; 11 — рейка

 

Асбестовые и асбестосодержащие теплоизоляционные материалы представлены асбестовой бумагой, картоном, шнурами разного диаметра и пр., плитами, скорлупами, сегментами и др., мастичны­ми изоляциями с применением порошков.

Штучные асбестоцементные теплоизоляционные изделия изго­товляют из смеси распушенного асбеста V и VI сортов и цемента не ниже марки 300 с помощью прессования и сушки. Допускается частич­но заменять асбест минеральной ватой, а цемент — известково-трепельным вяжущим веществом. Изделия в виде плит (1000x500x30 мм), скорлуп (длиной 500 мм при толщине 30—40 мм) и сегментов (длиной 500 мм при толщине 50—80 мм) вырабатывают по средней плотности марок 400 и 450, прочностью при изгибе соответственно 0,2 и 0,25 МПа и теплопроводностью 0,08—0,09 Вт/(м∙К). Используют для тепловой изоляции поверхностей промышленного оборудования и трубопро­водов при температуре до 450°С (рис. 13.5).

С меньшей средней плотностью получают асбестовермикулито-вые изделия путем прессования и сушки гидромассы, состоящей из асбеста, вспученного вермикулита и связующих веществ. Предусмотрены три марки — 250, 300 и 350 по средней плотности (в кг/м³). Длина плит 500 и 1000 мм, ширина 500, толщина 40—100 мм, скорлупы и сегменты имеют длину 500 мм, толщину 40 и 50 мм. Их применяют при температуре изолируемых поверхностей до 600°С (рис. 13.6). Предел прочности при изгибе — не менее 0,8— 0,25 МПа (для разных марок), влажность — не более 5%.

 

Рис. 13.6. Изделия из асбестовермикулита

 

Рис. 13.5. Тепловая изоляция промыш­ленного оборудования с помощью асбе­стоцемента

 

Многие асбестосодержащие теплоизоляционные материалы, кроме асбестового волокна, содержат 70—85% наполнителя — диа­томита, трепела, магнезита и др. Целесообразно добавлять в такие смеси отходы асбошиферного производства. Представителями этой группы материалов являются асбестотрепельные (асбозурит, асботермит), асбестоизвестководиатомитовые (вулканит), иногда с час­тичной заменой асбеста гипсом, асбестомагнезиальные (ньювель), асбестодоломитовые (совелит) и др. С применением этих материа­лов изготовляют главным образом мастичную изоляцию, реже изделия. Свежеотформованные изделия направляют в сушильные камеры, в которых они высыхают при температуре 200°С Плиты маркируют в зависимости от средней плотности, определяют их прочность и теплопроводность, которые соответствуют теплоизоля­ционным материалам достаточно высокого качества.

Особенно часто совелитовые плиты, скорлупы и сегменты испо­льзуют при температурах не выше 550°С (начало разложения угле­кислого кальция, содержащегося в высушенном совелите). Находят широкое применение также другие разновидности асбестосодержащих материалов.