Теплоизоляционные материалы и изделия из неорганического сырья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Казанский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра строительных материалов

Реферат

Теплоизоляционные материалы и изделия из неорганического сырья

Выполнил: Исанбирдин Б.Д.

Проверил: Халиуллин М.И.

Казань, 2018 г.

Введение

Теплоизоляционные материалы и изделия широко используются в качестве утепления для строительных конструкций и в качестве термоизоляции поверхностей производственного оборудования, излучающего большое количество тепла, а так же различных трубопроводов. Их основной особенностью является высокая пористость и, следовательно, низкая теплопроводность и малая плотность.

Теплоизоляционные материалы широко используются в конструкциях современных зданий. С их помощью утепляют кровли, наружные, внутренние и подвальные стены, полы и перекрытия. Они выполняют функции: создание комфортного условия проживания, снижение тепловых потерь в окружающую среду, уменьшение температурного напряжения в металлических конструкциях, защиты от огня.

Главной технической характеристикой теплоизоляционных материалов является теплопроводность - способность материала передавать теплоту. Для количественного определения этой характеристики используется коэффициент теплопроводности л, который равен количеству тепла, проходящему за 1 час через образец материала толщиной 1 м и площадью 1 м 2 при разности температур на противоположных поверхностях 1°С. Отметим, что величина теплопроводности теплоизоляционных материалов зависит от плотности материала, вида, размера, расположения пор, температуры и влажности материала.

Актуальность данной темы в том, что теплоизоляционные материалы из неорганического сырья играют большую роль в современном строительстве.

Объектом работы будет являться неорганический теплоизоляционный материал - минеральная вата.

Цель работы состоит в изучении процесса производства минеральной ваты. вата минеральный теплоизоляционный

Задачи работы:

1. Показать историческую справку.

2. Привести классификацию теплоизоляционных материалов.

3. Указать сырьевые материалы.

4. Привести технологическую схему производства материала.

5. Указать основные свойства продукции

6. Привести технико-экономические показатели.

Историческая справка

Являясь одной из ведущих держав мира по производству энергии, Россия значительно уступает экономически развитым странам в вопросах рационального использования энергоресурсов. Эффективность использования топливно-энергетических ресурсов в России остается крайне низкой. Если в 1971 году страны Восточной Европы (СССР и его союзники) и Западной Европы (все остальные страны Европы плюс Турция) характеризовались одинаковым количеством энергии, потребляемой надушу населения, то к 90-м годам этот показатель в странах Восточной Европы был уже на 37 % выше.

Сложившийся не в пользу России баланс энергопотребления еще более усугубился в 90-е годы. Энергоемкость продукции в связи с переживаемым в стране экономическим кризисом выросла более чем на 40 %.

Основным видом применяемых в России утеплителей являются минераловатные изделия, доля которых в общем объеме производства и потребления составляет более 65 %. Около 8 % приходится на стекловатные материалы, 20 % - на пенополистирол и другие пенопласты. Структура объемов выпуска утеплителей в России близка к структуре, сложившейся в передовых странах мира, где волокнистые утеплители также занимают 60--80 % от общего выпуска теплоизоляционных материалов.

Следует заметить, что потребность в утеплителях резко возрос ла после ужесточения нормируемых теплопотерь через ограждающие конструкции зданий, принятых Госстроем РФ в 1995--1996 годах.

Классификация

Теплоизоляционные материалы в зависимости от назначения подразделяют на изоляционно-строительные, которые применяют для утепления строительных ограждений, и изоляционно-монтажные - для утепления трубопроводов и промышленного оборудования.

Теплоизоляционные материалы классифицируют по следующим признакам:

1. По форме и внешнему виду.

-штучные (плиты, кирпичи);

-рулонные и шнуровые (маты, жгуты);

-рыхлые и сыпучие (вата).

2. По структуре.

-волокнистые (минераловатные);

-зернистые (перлитовые);

-ячеистые (пеностекло).

3. По средней плотности.

Табл. 1. Классификация теплоизоляционных материалов по средней плотности.

4. По теплопроводности.

-класс А, низкой теплопроводности, до 0,06 Вт/(м * К);

-класс Б, средней теплопроводности, от 0,06 до 0,115 Вт/(м * К);

-класс В, повышенной теплопроводности, от 0,115 до 0,175 Вт/(м*К).

5. По виду исходного сырья.

-неорганические;

-органические;

-композиционные.

6. По жесткости.

-мягкие (М) - сжимаемость свыше 30% при удельной нагрузке 0,002 МПа (минеральная и стеклянная вата);

-полужесткие (П) - сжимаемость от 6 до 30% при удельной нагрузке 0,002 МПа (плиты минераловатные);

-жесткие (Ж) - сжимаемость от 6% при удельной нагрузке 0,002 МПа (плиты минераловатные на битумном связующем);

-повышенной жесткости (ПЖ) - сжимаемость до 10% при удельной нагрузке 0,04 МПа (плиты минераловатные повышенной жесткости на синтетическом свзующем);

-твердые (Т) - сжимаемость до 10% при удельной нагрузке 0,1 МПа.

Сырьевые материалы

Теплоизоляционные материалы изготавливаются как правило множественным переплетением растительных минеральных волокон, которые в свою очередь получают из разнообразных горных пород, шихт и т.д. Горные породы бывают: осадочные (глина, доломит) и изверженные (базальт, гранит).

В качестве сырья для производства минераловатных изделий в США применяются доменные и другие шлаки; во Франции, Швеции и Югославии используются доменные шлаки с добавлением базальта и диабаза, а также горные породы с добавками; в ФРГ при меняется мергель; в Финляндии - горные породы и отходы асбестоцементного производства, содержащие магнезит.

Около 70 % общего выпуска минераловатной продукции в нашей стране изготовляют на металлургических шлаках, в основном доменных (огненно-жидких и ваграночных шлаков около 8 %).

После того как минеральные волокна получают из горных пород, их обогащают путем дробления, в следствии чего, получают пучки волокон.

Связующие вещества скрепляют волокна между собой, фикси руют структуру и объемную массу изделия. Причем в твердых и 64 жестких плитах из минеральной ваты заполняющее поры связу ющее значительно ограничивает взаимное перемещение волокон, а в мягких и полужестких изделиях связующее скрепляет волокна преимущественно в местах их контактов, в результате чего упругость изделию сообщается за счет эластичности отвердевшего связующе го, а главное - за счет упругости самих волокон

Рис.1. Базальт.

Рис.2. Минеральные волокна.

Основные технологические процессы и оборудование

В качестве теплоизоляционного материала будет рассматриваться минеральная вата. Минеральная вата состоит из искусственно полученных минеральных волокон. Теплоизоляционные материалы на основе минерального волокна позволяют создать различные варианты легких конструкций. Так, применение в производственных зданиях панельных ограждений с утеплителем из минераловатных плит позволяет по сравнению со зданиями из типовых железобетонных конструкций снизить вес основных конструктивных элементов в 4--5 раз, трудоемкость монтажа здания - в 1,8--2 раза, значительно сократить сроки строительства.

Рис.3. Минеральная вата.

Для производства минераловатных изделий применяют сравнительно небольшое количество исходных сырьевых материалов. Однако имеющиеся значительные технологические разработки позволяют получать теплоизоляционные изделия довольно широкой номенклатуры. Свойства изделий можно регулировать, изменяя технологию обработки, состав материала и характер пористости. Это позволяет выпускать разнообразные изделия с заранее заданными свойствами применительно к различным условиям эксплуатации.

Переработку расплава осуществляют следующими основными способами раздува: центробежным и дутьевым. Дутьевой способ основан на раздуве расплава струей водяного пара или сжатого воздуха при 6-10 атм. А в центробежном способе для вытягивания минерального волокна используются центробежные силы. Вытягивание волокна осуществляется в центрифугах, вращающихся со скоростью 3000-8000 об./мин.

В свою очередь дутьевой метод подразделяется на:

- дутьевой горизонтальный метод;

- дутьевой вертикальный метод;

Центробежный метод подразделяется на:

- центробежный метод с применением горизонтальных дисков;

- центробежно-валковый метод;

- центробежно-валковый способ с центральной раздаточной чашей;

Рассмотрим центробежный метод.

Центробежно метод заключается в том, что струя рас плава попадает на быстро вращающийся водоохлаждаемый валок, посредством которого она расщепляется и в виде пучка струек и крупных капель передается на второй валок, вращающийся навстречу первому. Избыточная часть расплава может перебрасываться центробежными силами на следующие, третий и четвертый, валки. Получающаяся вата воздухом притягивается к сетке транспортера. Производительность одного узла до 2,5 т/ч, удельный расход электроэнергии на 1 т минеральной ваты - 10 кВт * ч, а включая и отдув ваты, - 60 кВт * ч.

Рис.4. Схема производства минеральной ваты.

Основные свойства продукции

Минеральная вата применяется для изготовления теплозвукоизоляционных изделий, а также в качестве теплоизоляционного материала в строительстве и промышленности при температуре изолируемых поверхностей до +600 °С.

Качество минеральной ваты определяется главным образом содержанием неволокнистых включений, длиной и диаметром волокна. За последние годы объемная масса минеральной ваты снижена с 150--200 до 75--125 кг/м 3, а средний диаметр волокна - с 10--12 до 8 мкм. Количество неволокнистых включений в вате уменьшено более чем в два раза (ГОСТ 4640) "Вата минеральная".

Табл.2. Свойства минеральной ваты.

Показатель горючести - еще один довод в пользу выбора минеральной ваты. Материал считается абсолютно негорючим, кроме того, при температурном воздействии не выделяет едких веществ и дыма при горении. Базальтовая вата выдерживает нагрев без потери эксплуатационных характеристик до 700°С. Температура горения ваты превышает 1000°С.

Минеральная вата должна соответствовать требованиям настоящего стандарта и изготавливаться по технологической документации. По физико-механическим и теплофизическим свойствам, она должна соответствовать данным, приведенным в таблице, в которой и указаны основные ее свойства.

Табл.3. Физико-механические и теплофизические показатели (ГОСТ 4640-2011 Вата минеральная).

Чем ниже плотность, тем мягче материал и лучше гибкость.

Рис.5. Вата с низкой плотность.

Технико-экономические показатели.

Производство минеральной ваты не зависит от типа плавильного агрегата, а также способа получения волокон и включает следующие основные технологические операции:

* подготовка и загрузка сырьевых материалов в плавильный агрегат;

* плавка сырья, получение расплава в плавильном агрегате;

* переработка расплава в волокно на центрифуге или другим способом;

* осаждение минеральных волокон ваты, образование минераловатного ковра в камере волокноосаждения.

Табл.4. Затраты на производство минераловатных изделий при различных способах волокнообразования.

Стоимость минеральной ваты зависит от разных факторов.

Во-первых, тип материала - волокно или панель.

Во-вторых, тип ваты.

Дело в том, что под термином "минеральная вата" понимается группа материалов, которая включает в себя: каменную (базальтовую) вату, стекловату и шлаковую вату. Самая дешевая последняя, так как она производится из доменных шлаков. Самый дорогой тип ваты - базальтовая.

В-третьих, конкретный состав панельного материала.

Четвертый фактор, действительно влияющий на стоимость - плотность материала.

Чем плотнее вата (независимо от того, идет ли речь о панелях или о волокнистых материалах), тем выше ее цена. Если речь идет о волокнистом материале, то более высокая плотность подразумевает большее количество материала, которое можно использовать. Повышение плотности панельных материалов приводит к увеличению стойкости к деформационным нагрузкам, что является чувствительным моментом для минеральной ваты.

Заключение

Таким образом, из данного исследования неорганического теплоизоляционного материла, а именно минеральной ваты, можно прийти к выводу.

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

Производство минеральной ваты может быть центробежным и дутьевым. Сущность дутьевого способа заключается в том, что на струю жидкого расплава, вытекающего из летки вагранки, воздействует струя водяного пара или сжатого газа. Центробежный способ основан на использовании центробежной силы для превращения струи расплава в тончайшие минеральные волокна толщиной 2-7 мкм и длиной 2-40 мм.

Минеральная вата обладает свойствами, которые хорошо ценятся в нынешнем строительстве, благодаря чему, можно уменьшить толщину ограждающих конструкций, облегчить сами конструкции и уменьшить их стоимость.

Существует множество классификаций минеральной ваты, но самой значимой из них является классификация по теплопроводности, по которой и определяется какую вату нужно применить для того или иного назначения.

Список литературы

1. К.Э. Горяйнов "Минеральная вата и изделия из нее. Технология изготовления и применения".

2. Ю.Л. Бобров "Теплоизоляционные материалы и конструкции".

3. И.А. Рыбьев "Строительное материаловедение".

4. Ю.И. Киреева "Строительные материалы".

Размещено на Allbest.ru