Общие принципы устройства теплоизоляции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Общие принципы устройства теплоизоляции

2. Классификация теплоизоляционных материалов

3. Основные технические характеристики

4. Органические материалы

4.1 Общие сведения

4.2 Древесноволокнистые плиты

4.3 Древесностружечные плиты

4.4 Арболит

4.5 Фибролит

4.6 Торфоизоляционные изделия

4.7 Эковата

4.8 Войлок строительный

4.9 Камышит

4.10 Пробковые плиты

4.11 Теплоизоляционный материал РАЙВ

4.12 Отражательные теплоизоляционные материалы

5. Неорганические теплоизоляционные материалы

5.1 Минеральная вата

5.2 Стеклянная вата

5.3 Пеностекло

5.4 Асбест и изделия на его основе

5.4.1 Хризотил-асбест

5.4.2 Асбестовая бумага

5.4.3 Асбесто-магнезиальный порошок

5.4.4 Асбестовый шнур

5.4.5 Асбестовый картон

5.5 Вспученные минеральные теплоизоляционные материалы

5.5.1 Вермикулит

5.5.2 Шунгизит

5.5.3 Газобетон и газосиликат

5.5.4 Вспученный перлит

5.5.5 Пеностекло

5.6 Вспененные минеральные теплоизоляционные материалы

5.6.1 Шамот

5.6.2 Диатомитовый ультралегковес

5.6.3 Пенодиатомитовый ультралегковес

6. Общие рекомендации

Заключение



Введение

теплоизоляционный отопление термический

Целью работы является ознакомление со свойствами теплоизоляционных материалов, их использованием и предназначением.

Теплоизоляционные материалы (ТИМ) предназначены для тепловой изоляции конструкций зданий и сооружений, а также различных технических применений.

Основной особенностью теплоизоляционных материалов является их высокая пористость и, следовательно, малая средняя плотность и низкая теплопроводность. 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.

Основной путь снижения энергозатрат на отопление зданий лежит в повышении термического сопротивления ограждающих конструкций с помощью теплоизоляционных материалов (ТИМ). С 2000 года нормативные требования по расчётному сопротивлению теплопередачи ограждающих конструкций в России увеличены в среднем в 3,5 раза и практически сравнялись с аналогичными нормативами в Финляндии, Швеции, Норвегии, Северной Канаде, других северных странах. Соответственно выросло значение (ТИМ).



1. Общие принципы устройства теплоизоляции

1. Теплоизоляция строительных конструкций должна быть запроектирована так, чтобы выполнять возложенные на нее функции в течение всего жизненного цикла конструкции.

2. В проекте должны быть описаны способы укладки и защиты теплоизоляционных материалов для обеспечения заданной теплопроводности. Изоляционный материал должен заполнять весь предусмотренный проектом объем и выдерживать нагрузки, возникающие как при укладке, так и в процессе эксплуатации. При необходимости проект должен содержать описание способов заполнения стыковочных швов.

3. Слой теплоизоляционного материала с подветренной стороны здания необходимо защищать от ветра. Ветрозащитный слой должен покрывать весь изоляционный материал и быть настолько плотным, чтобы препятствовать проникновению в строительные конструкции или сквозь них воздушных потоков, существенно снижающих изоляционные свойства материала.

4. Если в многослойной ограждающей конструкции паропроницаемость слоёв уменьшается по мере движения от тёплой стороны к холодной, существует опасность накопления внутри конструкции конденсирующейся влаги. Для минимизации этого эффекта на теплой стороне ограждения устраивают специальный пароизоляцонный барьер, паропроницаемость которого не менее чем в несколько раз выше, чем у наружных слоёв. Швы и соединения пароизоляционного барьера должны быть загерметизированы.

5. Ограждающая конструкция должна быть спроектирована так, чтобы создать как можно более благоприятные условия для свободного выхода за её пределы паров неизбежно проникающей в неё влаги. При необходимости защиты теплоизоляционных материалов от ветра или атмосферной влаги целесообразно использовать специальные "дышащие" мембраны, прозрачные для выхода водяных паров.

6. Исследования показали, что многие негативные явления, возникающие в многослойных ограждающих конструкциях (плесень, гниль, формальдегид, радон и др.), как правило, связаны с сыростью. Залог надёжной работы ограждающей конструкции - учёт на стадии проектировании всего комплекса вопросов тепломассопереноса.



2. Классификация теплоизоляционных материалов

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. Деление это условно, так как некоторые материалы используют как для изоляции строительных конструкций, так и для изоляции промышленных объектов.

Теплоизоляционные материалы классифицируют по следующим признакам:

форме и внешнему виду:

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

рулонные и шнуровые (маты, шнуры, жгуты);

рыхлые и сыпучие (вата, перлитовый песок и др.);

структуре:

волокнистые (минераловатные, стекловолокнистые и др.);

зернистые (перлитовые, вермикулитовые);

ячеистые (изделия из ячеистых бетонов, пеностекло, пенопласты, совелитовые и др.);

виду исходного сырья:

неорганические и органические;

средней плотности:

на группы и марки, материалы, которые имеют промежуточные значения плотности, не совпадающие с указанными выше, относятся к ближайшей большей марке;

жесткости:

мягкие (М) - сжимаемость по объему выше 30% при удельной нагрузке 0,002 МПа (минеральная и стеклянная вата, вата из каолинового и базальтового волокна, вата из супертонкого стекловолокна, маты и плиты из штапельного стекловолокна);

полужесткие (П) - сжимаемость от 6 до 30% при удельной нагрузке 0,002 МПа (плиты минераловатные и из штапельного стекловолокна на синтетическом связующем);

жесткие (Ж) - сжимаемость до 6% при удельной нагрузке 0,002 МПа (плиты из минеральной ваты на синтетическом или битумном связующем);

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

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

теплопроводности:

класс А -- низкой теплопроводности -- теплопроводность при средней температуре 298 К (25 °С) до 0,06 Вт/(м·К);

класс Б -- средней теплопроводности -- теплопроводность при средней температуре 298 К от 0,06 до 0,115 Вт/(м·К);

класс В -- повышенной теплопроводности -- теплопроводность от 0,115 до 0,175 Вт/(м·К);

возгораемости:

несгораемые, трудносгораемые, сгораемые, трудновоспламеняющиеся (материалы из пластмасс).



3. Основные технические характеристики

Свойства теплоизоляционных материалов применительно к строительству характеризуются следующими основными параметрами.

Важнейшей технической характеристикой ТИМ является теплопроводность - способность материала передавать теплоту сквозь свою толщу, так как именно от нее напрямую зависит термическое сопротивление ограждающей конструкции. Количественно определяется коэффициентом теплопроводности л, выражающим количество тепла, проходящее через образец материала толщиной 1 м и площадью 1 м2 при разности температур на противолежащих поверхностях 1°С за 1 ч. Коэффициент теплопроводности в справочной и нормативной документации имеет размерность Вт/(м·°С).

На величину теплопроводности теплоизоляционных материалов оказывают влияние плотность материала, вид, размеры и расположение пор (пустот) и т. д. Сильное влияние на теплопроводность оказывает также температура материала и, особенно, его влажность.

Методики измерения теплопроводности в различных странах значительно отличаются друг от друга, поэтому при сравнении теплопроводностей различных материалов необходимо указывать, при каких условиях проводились измерения.

Плотность

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

Прочность на сжатие

- это величина нагрузки (КПа), вызывающей изменение толщины изделия на 10%.

Сжимаемость

- способность материала изменять толщину под действием заданного давления. 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.

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, однако, данные по морозостойкости не приводятся в ГОСТ или ТУ.

Паропроницаемость

- способность материала обеспечивать диффузионный перенос водяного пара.

Диффузия пара характеризуется сопротивлением паропроницаемости (кг/м2·ч· Па). Паропроницаемость ТИМ 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.

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 ТИМ. 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.

По группе горючести теплоизоляционные материалы подразделяют на горючие и негорючие. Это является одним из важнейших критериев выбора теплоизоляционного материала.

Химическая стойкость

Минеральные теплоизоляционные материалы обладают хорошей стойкостью к действию органических веществ, таких как масла и растворители.

Слабые кислые или щелочные вещества также не вызывают проблем. В условиях нормальной влажности они не способствуют появлению коррозии, хотя и не могут предотвратить ее.



4. Органические материалы

4.1 Общие сведения

Большинство органических теплоизоляционных материалов изготавливают в виде плит, обычно крупноразмерных, что упрощает и ускоряет производство работ и способствует удешевлению строительства.

Основным сырьем для их изготовления служит древесина в виде отходов (опилки, стружка, горбыль, рейка) и другое растительное сырье волокнистого строения (камыш, солома, малоразложившийся верховой торф, костра льна и конопли).

Древесина представляет собой пористый материал (пористость - 60-70%). Кроме того, древесная стружка и древесные волокна в некоторых теплоизоляционных изделиях (фибролитовых, древесностружечных плитах) расположены так, что тепловой поток в конструкции оказывается направленным не вдоль, а поперек волокон, а это создает дополнительное сопротивление утечке тепла. Вместе с тем, стружка и волокна древесины или другого растительного сырья создают своеобразный арматурный каркас в теплоизоляционных изделиях. Наконец, использование древесных и других растительных отходов для массового производства теплоизоляционных материалов является экономически выгодным и способствует решению экологической проблемы, т. е. позволяет снизить загрязнение окружающей среды.

Для повышения огнестойкости, биостойкости и водостойкости в теплоизоляционных материалах на основе органики вводят антипирены, антисептики и гидрофобизаторы.



4.2 Древесноволокнистые плиты

ДВП изготавливают из неделовой древесины, отходов лесопильной и деревообрабатывающей промышленности, бумажной макулатуры, стеблей соломы, кукурузы, хлопчатника и некоторых других растений.

С целью увеличения прочности, долговечности и огнестойкости древесноволокнистых изделий применяют специальные добавки: водные эмульсии синтетических смол, эмульсии из парафина, канифоли, битума, антисептики и антипирены, а также асбест, глинозем и гипс.

Растительное сырье измельчают в различных агрегатах в присутствии большого количества воды, облегчающей разделение древесины на отдельные волокна, и смешивают со специальными добавками. После этого жидкотекучую волокнистую массу передают на отливочную машину, состоящую из бесконечной металлической сетки и вакуумной установки. Здесь масса обезвоживается, уплотняется и разрезается на отдельные плиты заданного размера, которые затем подпрессовывают и сушат.

Плотность древесноволокнистых изоляционных и изоляционно-отделочных плит - 150-350 кг/м3, теплопроводность - 0,046-0,093 Вт/(м·К), предел прочности при изгибе - не менее 0,4-2,0 МПа.

Достоинством плит являются их большие размеры - длина до 3 м, ширина - до 1,6 м, т. к. это способствует индустриализации строительно-монтажных работ и уменьшению трудозатрат.

Изоляционные плиты используют для тепло - и звукоизоляции стен, потолков, полов, перегородок и междуэтажных перекрытий, утепления кровли (особенно в деревянном домостроении), акустической отделки специальных помещений (радиостудий, машинописных бюро, концертных залов).

Стандартные изоляционные плиты применяют для дополнительного утепления стен, потолков и полов, а также для увеличения прочности стенных каркасов. Они могут быть применены для внутреннего покрытия стен и потолков перед окончательной отделкой.

Ветрозащитные изоляционные плиты используются для уплотнения и упрочнения внешних стен, потолков и крыш зданий.

Изоляционные плиты для пола применяются в качестве «плавающей» подстилки под паркет и ламинированные полы. Плита выравнивает поверхность под паркетом, утепляет пол и значительно повышает звукоизоляцию.

Наряду с достоинствами древесноволокнистые плиты имеют и недостатки. Они обладают высоким водопоглащением (до 18% в сут.), отличаются значительной гигроскопичностью (до 15% в нормальных условиях), при изменении влажности окружающей среды меняют свои размеры, в них могут развиваться дереворазрушающие грибы. Такие плиты легче воспламеняются, чем обычная древесина.

Снизить загниваемость древесноволокнистых плит, повысить их огнестойкость позволяет введение в их состав антисептиков и антипиренов.

4.3 Древесностружечные плиты

Эти материалы представляют собой изделия, получаемые прессованием древесной стружки с добавкой синтетических смол. Как и древесноволокнистые плиты, они обладают различной плотностью. Для тепловой изоляции используют так называемые легкие плиты, в то время как для конструктивно-отделочных целей - полутяжелые и тяжелые.

Легкие плиты приготавливаются из того же сырья и по той же технологии, что полутяжелые и тяжелые. Отличие состоит лишь в том, что при изготовлении легких плит меньше расход полимера (на 6-8%) и ниже давление при прессовании, чем при изготовлении конструктивно-отделочных.

Древесностружечные плиты получают горячим прессованием массы, содержащей около 90% органического волокнистого сырья (чаще всего - тонкая древесная стружка) и 8-12% синтетических смол.

Древесностружечные плиты выпускают одно - и многослойными. Например, у трехслойной плиты пористый средний слой состоит из относительно крупных стружек, а поверхностные выполнены из одинаковых по толщине тонких плоских стружек.

Легкие древесностружечные плиты имеют длину 2500-3600 мм, ширину - 1200-1800 мм, а толщину - от 13 до 25 мм. Средняя плотность составляет - 250-400 кг/м3. Их преимуществом перед древесноволокнистыми плитами является более простая технология изготовления, они отличаются большей прочностью, но имеют немного большую плотность. Другие свойства древесностружечных плит и области их применения - те же, что и у древесноволокнистых. Стоят они приблизительно столько же, сколько и ДВП.

4.4 Арболит

Этот теплоизоляционный материал представляет собой разновидность легкого бетона, изготавливаемого из рационально подобранной смеси цемента, органических заполнителей, химических добавок и воды (ГОСТ 19222-84). Органические заполнители могут быть различного происхождения и с различной формой частиц (дробленые отходы древесных пород, сечка камыша, костра конопли или льна, подсолнечная лузга). В качестве вяжущего чаще применяют портландцемент, реже - другие неорганические вяжущие вещества. Технология изготовления изделий из арболита во многом схожа с таковой при производстве изделий из обычных бетонов.

Различают теплоизоляционный арболит (плотность до 500 кг/м3) и конструктивно-теплоизоляционный (плотность до 700 кг/м3). Теплопроводность арболита составляет 0,1-0,126 Вт/(м·К). Материал относится к категории труднопоражаемых грибами и трудносгораемых материалов.

Арболит применяют для возведения навесных и самонесущих стен и перегородок, а также в качестве теплоизоляционного материала в стенах, перегородках и покрытиях зданий различного назначения.

4.5 Фибролит

Этот плитный материал обычно изготавливается из специальных древесных стружек (древесной шерсти) и неорганического вяжущего вещества (ГОСТ 19222-84). Древесную шерсть получают на специальных станках в виде тонких и узких лент. В качестве вяжущего используют портландцемент, реже - магнезиальное вяжущее.

Древесную шерсть сначала минерализуют раствором хлористого кальция, жидкого стекла или сернистого глинозема, а затем смешивают с цементом и водой. Плиты формуют под давлением 0,5 МПа и направляют для твердения в пропарочные камеры. Затвердевшие плиты сушат до влажности не более 20%.

Плиты имеют длину 240 и 300 см, ширину - 60 и 120 см, толщину - 3-15 см. По плотности их делят на марки Ф-300 (теплоизоляционный фибролит) и Ф-400, Ф-500 (теплоизоляционно-конструктивный фибролит). Теплопроводность - 0,08-0,1 Вт/(м·К).

Фибролит не горит открытым пламенем, легко обрабатывается: его можно пилить, сверлить и вбивать в него гвозди. Водопоглощение цементного фибролита - не более 35-45%. При влажности выше 35% он может поражаться домовым грибом, поэтому его нужно защищать от увлажнения - в частности путем оштукатуривания. Шероховатая поверхность фибролита способствует хорошему сцеплению со штукатуркой.

Магнезиальный фибролит изготавливают без специальной минерализации, поскольку каустический магнезит затворяется водными растворами магнезиальных солей, которые связывают содержащиеся в древесине водорастворимые вещества.

4.6 Торфоизоляционные изделия

Этот теплоизоляционный материал получают из торфа путем его формовки и тепловой обработки.

Сырьем для производства торфяных изделий служит слаборазложившийся мох - сфагнум («белый мох») из верхних слоев торфяников, сохранивший волокнистое строение и не использующийся в качестве топлива и сельскохозяйственного удобрения. Около 50% мировых запасов торфа находятся в России. Изготавливать торфоизоляционные изделия можно двумя способами - мокрым и сухим.

Торфяные теплоизоляционные плиты характеризуются однородной волокнистой структурой мелкопористого строения с открытыми сообщающимися порами. Абсолютные значения пористости торфяных плит колеблются в пределах 84-91%.

При производстве торфяных плит структура торфа нарушается незначительно, и средняя плотность их близка к этому показателю у торфа-сырца. Торфяные плиты выпускают с плотностью 170-260 кг/м3. Предел прочности при изгибе торфяных плит равен 0,3-0,5 МПа, что обеспечивает удовлетворительные условия их транспортирования и монтажа.

Водопоглощение у торфяных плит довольно высокое. Высокопористое строение этого вида ТИМ способствует капиллярному и гигроскопическому его увлажнению. Так, водопоглощение обычных плит (по массе) за 24 ч. составляет 190-180%, а специальных водостойких - 50%.

Теплопроводность торфяных плит в сухом состоянии невелика по причине смешанной мелкопористой структуры и органического происхождения твердой фазы и составляет 0,052-0,075 Вт/(м·К).

Торфяные плиты - горючий материал. Температура воспламенения - около 160°С, а самовоспламенения - около 300°С.

Предельная температура хранения и эксплуатации торфяных плит составляет 100°С; однако она может быть повышена, если в их состав ввести антипирены.

В нашей стране работают около 10 предприятий, выпускающих торфяные плиты.

Размеры торфяных плит обычно составляют 1000x500x30 мм.

В зависимости от назначения они могут быть:

водостойкими - В,

трудносгораемыми - О,

биостойкими - Б,

комплексными, имеющими 2 или 3 из указанных выше свойств,

обычными.

Эти теплоизоляционные изделия применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий 3-го класса и поверхностей промышленного оборудования с рабочей температурой от - 60°С до 100°С.

4.7 Эковата

Эковата - древесный материал, изготавливается из макулатуры. 80% эковаты состоит из газетной бумаги, а 20% приходится на нелетучие, безопасные для здоровья добавки, служащие антисептиками и антипиренами.

Эковата позволяет зданию «дышать». Она не содержит летучих, опасных для здоровья человека химикатов. Входящие в состав эковаты бор и борная кислота благодаря своим антисептическим свойствам защищают эковату и соприкасающиеся с ней деревянные конструкции от гниения и грибковых болезней. Соединения бора, имеющие инсектицидные свойства, не позволяют заводиться в теплоизоляционных материалах насекомым и грызунам.

Эковата относится к группе трудногорючих материалов. В случае пожара борные соединения эковаты освобождают кристаллизационную воду: утеплитель увлажняется и задерживает распространение пожара. При возгорании эковата не выделяет никаких токсичных газов.

Средняя плотность в конструкциях - 35-65 кг/м3. Теплопроводность - 0,041 Вт/(м·К).

4.8 Войлок строительный

Характерными особенностями войлочных материалов являются их волокнистое строение, органическое происхождение (синтетические волокна, волокна животного - шерсть - или растительного происхождения). Наиболее эффективными с точки зрения теплоизоляционных качеств являются отходы синтепона (одежного утеплителя), шевелин (льняная пакля), строительный войлок (полотнища из скатанной шерсти животных, маты из полиэтиленовой пленки, набитые отходами синтетического меха, нитяными отходами или войлоком из синтетических волокон). Средняя плотность таких материалов - 10-80 кг/м3, теплопроводность - 0,03-0,07 Вт/(м·К).

Чтобы предотвратить появление моли, войлок пропитывают 3% раствором фтористого натрия и хорошо просушивают. После механической обработки войлок имеет вид полотнищ 2x2 м.

Этот материал горюч, и применяют его главным образом в деревянных постройках: для утепления наружных дверей, оконных коробок, для тепловой и звуковой изоляции стен и потолков под штукатурку, утепления наружных углов в рубленых домах, при оконных и дверных работах.

Войлоки, пропитанные глиняным раствором, используются при печных работах в противопожарных целях.



4.9 Камышит

Это теплоизоляционный материал в виде плит, спрессованных из стеблей обыкновенного камыша. В зависимости от расположения стеблей плиты бывают поперечными и продольными. Камышитовые плиты изготавливают из тростника или камыша осенне-зимней рубки. Для производства камышита задействуют передвижные установки, оборудованные прессами высокой производительности, на которых осуществляется прессование, а также прошивка проволокой и торцовка плит.

Плотность камышита в зависимости от степени прессования - 175-250 кг/м3, теплопроводность - 0,046-0,093 Вт/(м·К), предел прочности при изгибе - 0,5--0,1 МПа.

Камышит загнивает при увлажнении, не держит гвозди, способен возгораться, подвержен порче грызунами. Эти недостатки можно уменьшить путем пропитки плит антисептиками или оштукатуриванием.

Выпускают плиты длиной 2400-2800 мм, шириной - 550-1500 мм, толщиной - 30-100 мм. Марки плотности - 175, 200 и 250, предел прочности при изгибе -- до 0,5 МПа.

Камышит применяют для заполнения стен каркасных зданий, устройства перегородок, утепления перекрытий и покрытий в малоэтажном строительстве, для теплоизоляции небольших производственных помещений в сельскохозяйственном строительстве. Это один из самых дешевых ТИМ.

4.10 Пробковые плиты

Пробковые теплоизоляционные плиты производят на основе коры пробкового дуба. Это натуральный природный нестареющий материал. Ячейка, из которой состоит пробка (их приблизительно 40 млн. в 1 см3), состоит из минимального количества твердого вещества и максимального количества воздуха. Еще одна особенность пробки - состав стенок ячейки. Каждая стенка состоит из 5 слоев: 2 слоя клетчатки, к которым прилегает воздух, находящийся в ячейке, 2 плотных и жирных слоя; непроницаемых для воды, и заключительный деревянистый слой, который придает ячейке жесткость и формирует конечную структуру.

Материалы из пробки - легкие, прочные на сжатие и на изгиб. К тому же этот материал не поддается усадке и гниению. Пробка не подвергается и воздействию щелочей. Она легко режется, это гарантирует чистую и быструю работу. Пробка химически инертна и очень долговечна. Она никогда не покрывается плесенью, и ее физические свойства практически не меняются с течением времени, хорошо сопротивляется атакам грызунов. Если этот материал установлен, к примеру, на стены (потолок) или на пол в рабочем помещении, то он защищает людей от воздействия радиации. Пробка не проводит электрический ток и не накапливает статическое электричество.

Материалы из пробки не горят, а только тлеют (при наличии источника открытого огня), после обработки огнестойкими составами они принадлежат к классу горючести ВТ. При тлении пробка не выделяет фенолы и формальдегиды.

4.11 Теплоизоляционный материал РАЙВ

Материал производится на основе целлюлозных волокон и имеет превосходные теплоизоляционные свойства.

РАЙВ не удерживает сырость и не передает ее в строение. Он не испаряется и не разрушается в помещениях с повышенной влажностью и высокой температурой (бани, сауны). Волокна не выделяют вредных веществ, не запылят воздух, не вызывают аллергических реакций у пользователя. Утеплитель РАЙВ - легкий, он легко укладывается и крепится в пазы и проемы при сборке строения.

По своим физическим свойствам такой ТИМ аналогичен дереву, имеет долгий срок службы, не требуя обслуживания в течение всего периода эксплуатации деревянного строения, а самое главное - дом с утеплителем РАЙВ дышит. Этот материал обладает прекрасными звукоизоляционными и пылезащитными свойствами, снижает шумовой фон и сохраняет чистоту воздуха в помещениях.

Теплопроводность - 0,023 Вт/(м·К).

Блочный утеплитель РАЙВ:

Теплопроводность - 0,03 Вт/(м·К).

Средняя плотность - около 25 кг/м3.

4.12 Отражательные теплоизоляционные материалы

Особым видом тепловой изоляции является отражательная - ее изготавливают с применением фольги: из алюминия, меди, латуни, стали и других металлов. Чаще других используют алюминиевую фольгу, которую еще называют альфолью. Теплозащитные свойства альфоли обусловлены тем, что она имеет коэффициент излучения приблизительно в 10-15 раз меньший, чем у обычных строительных материалов, гладкую полированную поверхность и поэтому хорошо отражает тепловые лучи, снижая потери тепла в окружающую среду.

Сферы применения отражающей теплоизоляции:

изоляция в банях и саунах;

в системах «теплый пол»;

утепление стен, потолков, кровли, чердачных, мансардных и подвальных помещений;

за радиаторами отопления;

изоляция трубопроводов в системах водоснабжения и отопления.

К ним относятся: Пенофол, Армофол, Теплоизоляция БАТ, Жидкая фольга.

5. Неорганические теплоизоляционные материалы

5.1 Минеральная вата

Если взять за 100% все применяемые в строительстве ТИМ, то на долю минеральных материалов с волокнистым покрытием приходится приблизительно 80%.

Минеральная вата представляет собой изоляционный материал, получаемый из расплава горных пород или металлургических шлаков, состоящий из тонких стекловидных волокон и различных неволокнистых включений (капли силикатного расплава). Расплав получают в шахтных плавильных печах - вагранках или ванных печах. Превращение расплава в минеральное волокно происходит дутьевым или центробежным способом. При дутьевом способе выходящий из печи расплав разбивается на мелкие капельки струей пара или воздуха, которые вдуваются в специальную камеру и в полете сильно вытягиваются, превращаясь в тонкие волокна диаметром 2-10 мкм. При центробежном способе струя жидкого расплава поступает на быстро вращающийся диск центрифуги и под действием большой окружной скорости сбрасывается с него и вытягивается в волокна.

Температуроустойчивость минеральной ваты не менее 600°С. Плотность минеральной ваты 75 - 150 кг/м3.

В зависимости от плотности минеральную вату выпускают трех марок: 75, 100, 125.

Применяют минеральную вату для теплоизоляции как холодных (до -200°С), так и горячих (до 600°С) поверхностей, чаще всего в виде изделий - войлока, матов, полужестких и жестких плит, скорлуп и сегментов.

Минеральную вату используют также в качестве теплоизоляционной засыпки пустотелых стен и покрытий, для этого ее предварительно гранулируют (т. е. превращают в рыхлые комочки).

Минеральная вата не горит, ее не портят грызуны. Следует помнить, что при работе с минеральной ватой необходимо соблюдать меры предосторожности, т. к. стеклянные волокна могут вызвать раздражение кожного покрова и слизистой оболочки.

Рыхлая минеральная вата - побочный продукт изготовления минераловатных изделий (плит, цилиндров, матов). «Обрезки», остающиеся при их изготовлении, измельчаются в специальной машине. Поступает потребителю в рыхлом сыпучем виде.

Основная область применения этого теплоизолирующего материала - утепление чердачных помещений. Минеральная вата из мешка (обычно емкостью 0,3-0,5 м3) высыпается в энжекторную воронку пневмоустановки и под давлением, по шлангу, поступает в сопло. Сжатым воздухом она распыляется на толщину, предусмотренную проектом (с учетом возможной осадки во время эксплуатации, которая не превышает 5%). Вот почему этот материал называют «надувная» минеральная вата. Поскольку теплоизоляция рыхлая, непрочная, в чердачном помещении необходимо оборудовать переходные мостки.

Это материал с низким содержанием связующего и предназначен для изоляции колонн, резервуаров и печей. Его также можно использовать как набивной материал в полиэтиленовых матах.

Фирма ПАРТЕК (Финляндия) поставляет рыхлую минеральную вату в полиэтиленовых мешках емкостью 0,5 м3, а также осуществляет доставку и обслуживание пневмоустановки.

5.2 Стеклянная вата

Стеклянная вата представляет собой минеральное волокно, которое по технологии изготовления и свойствам имеет много общего с минеральной ватой.

Для получения стеклянного волокна используют то же самое сырье, что и для производства обычного стекла, или отходы стекольной промышленности.

Изготавливают стекловату из стеклянного боя или из тех же компонентов, что и оконное стекло (кварцевый песок, известняк или мел, сода или сульфат натрия).

Тонкое стеклянное волокно для текстильных материалов получают с помощью вытягивания из расплавленной стекломассы (фильерный или штабиковый способ). Более грубое волокно изготавливают способом дутья.

Маты и полосы из стеклянной ваты получают путем прошивки стеклянных волокон асбестовыми или скрученными из того же стекловолокна нитями.

Стекловата имеет повышенную химическую стойкость, не горит и не тлеет, а ее плотность в рыхлом состоянии не превышает 130 кг/м3.

Стеклянная вата почти не дает усадки в процессе эксплуатации, а ее волокна не разрушаются даже при длительной вибрации.

Она хорошо поглощает звук, малогигроскопична, морозостойка.

Слой стеклянной ваты толщиной 5 см соответствует термическому сопротивлению кирпичной стены толщиной 1 м.

Следует отметить, что прочность волокон стеклянной ваты выше, чем у минеральной, а температуростойкость стекловаты обычного состава составляет - 450°С, что ниже, чем у минеральной.

Применяют стеклянную вату из непрерывного стекловолокна для изготовления термоизоляционных материалов и изделий, а также для теплоизоляции конструкций при температуре поверхности от -200°С до 450°С.

Комовую стеклянную вату для тепловой изоляции применяют реже, чаще всего ее перерабатывают в изделия. Стекловату применяют также в качестве акустического материала.

Кроме того, для нужд специальной теплоизоляции используются следующие виды ваты:

каолиновая,

кварцевая,

графитовая.

Эти разновидности ваты обладают повышенной температуростойкостью.

5.3 Пеностекло

Этот материал изготавливают путем спекания стеклянного порошка или некоторых пород вулканического происхождения с газообразователями (известняк, антрацит). При температуре 800-900°С стекло начинает спекаться, а выделяющиеся газы при этом образуют большое количество пор. В результате такого строения пеностекло имеет высокие теплоизоляционные свойства.

По прочности оно превосходит все минеральные теплоизоляционные материалы и к тому же обладает рядом других ценных свойств: водостойкостью, несгораемостью, морозостойкостью, а также высокой прочностью.

Пеностекло выпускают в виде блоков или плит размерами 50х50х(8 -14) см.

Применяют пеностекло обычно как утеплитель стен, перекрытий, полов и кровли промышленных и гражданских зданий, в конструкциях холодильников, а также для изоляции тепловых установок и сетей.

Плиты из пеностекла используют для изоляции поверхностей с температурой 180°С, а также для декоративной отделки интерьеров.



5.4 Асбест и изделия на его основе

Асбестом называются минералы группы серпентинов или амфиболов, имеющих волокнистое строение, способные при механическом воздействии разделяться на тончайшие волоконца. По химическому составу асбестовые минералы являются водными силикатами магния, железа, кальция и натрия. Содержание воды в асбесте группы серпентина составляет 13-14,5%, а в группе амфиболов (в зависимости от вида) - 1,5~3%.

Волокнистое строение наиболее ярко выражено у асбеста серпентиновой группы, к которой относится только один вид асбеста - хризотиловый. Именно он чаще всего применяется в промышленности.

Мировые запасы хризотил-асбеста значительно превышают запасы этого минерала амфиболовой группы. На долю хризотил-асбеста приходится 96% мировой добычи асбеста.

Россия - крупнейший производитель асбеста в мире.

5.4.1 Хризотил-асбест

Этот материал обладает высокой прочностью на разрыв по оси волокнистости. Наибольшей прочностью отличаются волокна асбеста, осторожно отделенные от кускового асбеста. В зависимости от эластичности волокна различают три разновидности хризотил-асбеста:

нормальный,

полуломкий,

ломкий.

Важная характеристика асбеста - модуль упругости. Средние значения модуля упругости у хризотил-асбеста колеблются от 16·104 до 21·104 МПа.

Хризотиловый асбест, в зависимости от длины волокон, подразделяется на 8 сортов. Первые три сорта асбеста считаются длинноволокнистыми и относятся к текстильным сортам, а последние пять сортов -- коротковолокнистыми: их называют строительными.

В зависимости от текстуры (степени сохранности агрегатов волокон) асбест подразделяется на:

жесткий (Ж), в котором преобладают иголки;

полужесткий (П) - с равным количеством иголок и распушенного волокна;

мягкий (М) - с преобладающим количеством распушенного волокна.

5.4.2 Асбестовая бумага

Этот материал изготавливается в виде рулонов и листов из асбестового волокна 5-6-го сортов, с небольшим количеством склеивающих веществ (крахмал, казеин).

Толщина бумаги - 0,3-1,5 мм, предельная температура применения - 5000°С, плотность - 450-950 кг/м3.

Выпускают ее гладкой и гофрированной.

Гладкую асбестовую бумагу применяют в качестве теплоизоляционных прокладок при изоляции трубопроводов. Гофрированную бумагу используют для производства ячеистого асбестового картона.

5.4.3 Асбесто-магнезиальный порошок

Этот материал получают путем смешивания измельченного асбеста с водной углекислой солью магния.

Отформованные изделия имеют плотность до 350 кг/м3 и предел прочности при изгибе не менее 0,15 МПа.

Применяют этот вид ТИМ для тепловой изоляции промышленного оборудования при температуре до 350°С.

Порошок используют не только в виде засыпной теплоизоляции, но и для приготовления мастик, плит, сегментов.



5.4.4 Асбестовый шнур

Этот вид изоляционного материала получают из нескольких крученых нитей или ровницы, сложенных вместе в сердечнике и обвитых или оплетенных снаружи асбестовой нитью (пряжей).

Диаметр асбестовых шнуров может быть от 3 до 25 мм.

Шнуры имеют маркировку от 100 до 380.

Применяют асбестовый шнур для теплоизоляции промышленного оборудования и теплопроводов. При отсутствии в составе шнура органического волокна его можно применять при температуре до 500°С; при наличии волокна - не более 200°С.

5.4.5 Асбестовый картон

Этот материал производят из асбеста 4-го и 5-го сортов (65%), каолина (30%) и крахмала (5%). Полученную смесь формуют под давлением 5 МПа на гидравлическом прессе. Полученные листы высушивают, а потом разрезают на стандартные размеры.

Плотность теплоизоляционного материала - 1000-1400 кг/м3. Предел прочности при растяжении - не менее 0,6 МПа. Влажность - не более 3% по массе. Теплопроводность - 0,157 Вт/(м·К).

Применяют асбестовый картон для теплоизоляции трубопроводов с температурой эксплуатации до 500°С, для защиты деревянных и легковоспламеняющихся предметов. В виде плит он применяется для теплоизоляции плоских поверхностей, в виде полуцилиндрических покрышек - для изоляции трубопроводов.

5.5 Вспученные минеральные теплоизоляционные материалы

5.5.1 Вермикулит

Это материал из группы гидрослюд, образовавшийся из биотита или флогопита под влиянием гидротермальных процессов в коре выветривания. Основным свойством вермикулита, определяющим его промышленную ценность, является способность резко увеличиваться в объеме - вспучиваться при обжиге в интервале температур 400-1000°С.

Вспученный вермикулит состоит из чешуек серебристого и золотистого цветов, получаемых ускоренным обжигом при вспучивании вермикулита - гидрослюды, содержащей между элементарными слоями связанную воду.

Вспученный вермикулит обладает высокими тепло - и звукоизоляционными свойствами, не токсичен, не подвержен гниению, плюс к этому он препятствует распространению плесени.

Технические свойства: высокая температуростойкость, огнестойкость, отражающая способность.

Основные характеристики:

Плотность - 100-200 кг/м3.

Температура плавления: 1350°С.

Коэффициент звукопоглощения при частоте 1000 Гц - в пределах 0,7-0,8.

Коэффициент теплопроводности при 25°С - 0,05-0,07 Вт/(м·К), при 400°С -0,14-0,18 Вт/(м·К).

5.5.2 Шунгизит

Это новый вид пористого заполнителя, получаемого вспучиванием шунгитовых пород Карелии (район Петрозаводска).

Шунгитовые сланцы - камнеподобная порода плотной структуры. Их переработка для изготовления легкого заполнителя сводится к дроблению, классификации и обжигу во вращающихся печах при температуре 1100-1160°С. В результате этого процесса получают сыпучий материал со средней плотностью 200-450 кг/м3.

Применяют шунгизит как заполнитель в производстве легких и особо легких теплоизоляционных бетонов, а также в качестве засыпной теплоизоляции.

5.5.3 Газобетон и газосиликат

Газобетон и газосиликат представляют собой ячеистые теплоизоляционные бетоны, получаемые из специального материала - портландцемента (ГОСТ-57-42-76) (газобетон) или из смеси извести с молотым кварцевым песком (газосиликат).

Водопоглощение теплоизоляционного газобетона - до 20%, а газосиликата - до 25-30%, поэтому изделия из него не применяют при относительной влажности окружающей среды более 60%.

Газобетонные и газосиликатные теплоизоляционные изделия применяют для утепления стен и бесчердачных кровель промышленных и жилых зданий и для изоляции тепловых сетей и промышленного оборудования.

5.5.4 Вспученный перлит

Этот материал представляет собой песок с зернами белого или серого цвета с воздушными замкнутыми порами.

Размер зерен - 0,1-5,0 мм. Плотность перлитного песка - 100-250 кг/м3. Пористость - до 90%. Теплопроводность в сухом состоянии - 0,046-0,071 Вт/(м·К).

Вспученный перлит получают путем измельчения и обжига перлита, обсидиана и других вулканических горных пород стекловидного строения, содержащих небольшое количество гидратной воды (3-5%).

При быстром нагреве до температуры 900 - 1200°С вода переходит в пар, который вспучивает размягченную породу, она распадается на шарообразные зерна с увеличением в объеме в 5-10 раз и более (пористость зерен - 80-90%).

Материал применяют в виде теплоизоляционных засыпок при температуре изолируемых поверхностей до 800°С.

Добавка вспученного перлита к минеральным вяжущим позволяет получать несгораемые изделия, обладающие высокой жесткостью, а также хорошими теплофизическими свойствами.

Перлитовый песок используют в растворах и бетонах, идущих на приготовление теплоизоляционных изделий, огнезащитных и декоративных штукатурок.

5.5.5 Пеностекло

Пеностекло (ячеистое стекло) представляет собой ячеистый теплоизоляционный материал. В качестве сырья при получении пеностекла используют: кварцевый песок, известняк, соду или сульфат кальция, трахит, сиенит, нефелин, обсидиан, вулканический туф.

В качестве газообразователей применяют каменноугольный кокс, антрацит, известняк и мрамор.

Недостатком ячеистого стекла является высокая стоимость: при распиловке и оправке пеностекла выход готовой продукции существенно уменьшается.

По прочности пеностекло превосходит все другие минеральные теплоизоляционные материалы. Ячеистое стекло обладает малым водопоглощением и очень низкой гигроскопичностью. Изделия с замкнутыми порами выдерживают до 50 циклов попеременного замораживания и оттаивания.

Предельная температура применения обычного пеностекла составляет 300-400°С. Из стекла особого состава можно производить изделия с температуростойкостью до 800- 1000°С. Пористость обычно применяющегося пеностекла составляет 80-95%. Размеры пор - от 0,1 до 2-3 мм.

Применяют пеностекло для тепловой изоляции ограждающих конструкций, холодильников, промышленного оборудования, работающего при повышенных температурах, а также в качестве декоративного отделочного материала.

5.6 Вспененные минеральные теплоизоляционные материалы

Изоляционные материалы данной группы получают путем приготовления так называемой пеномассы (смеси тонкодисперсных минеральных компонентов с добавками воды и технической пены) с последующей формовкой изделий и термической обработкой.

К этим материалам относятся пенобетоны, пенокерамика, а также аэрированные теплоизоляционные бетоны с пористым наполнителем.

Высокопористая огнеупорная пенокерамика применяется обычно для тепловой изоляции промышленных печей, теплопроводов, а также другого термического оборудования.

5.6.1 Шамот

Шамот - обожженная до спекания огнеупорная глина, подвергнутая затем измельчению (тонкость помола: удельная поверхность - до 8000 см2/г).

Для производства шамотных ультралегковесов используют также огнеупорные глины, ПАВ, перлит, вермикулит и керамзит. В вибромельнице готовится пеномасса, из которой формируется кирпич-сырец. Затем он сушится и обжигается при температуре приблизительно 1320°С. В огнеупорную теплоизоляционную керамику добавляют выгорающие добавки: гранулы вспученного полистирола и опилки.

5.6.2 Диатомитовый ультралегковес

Этот теплоизоляционный материал готовят на основе кремнеземистых органических осадочных пород диатомита и трепела, состоящих в основном из амфорного кремнезема с добавлением органических хорошо выгорающих добавок (например, опилок).

Формуют пластическим способом на ленточных прессах, затем сушат и обжигают.

5.6.3 Пенодиатомитовый ультралегковес

Это самый легкий керамический материал, однако он дороже 2-х предыдущих. Готовят его путем смешивания диатомитового шликера и технической пены.



6. Общие рекомендации

Далее будут даны общие рекомендации по использованию эффективных теплоизоляционных материалов, как при строительстве нового здания, так и при его ремонте.

Раньше, когда здания строили из одного материала, технических проблем, связанных с сыростью, не возникало, они стали появляться при переходе к комбинированным многослойным ограждениям. Исследования показали, что возникающие в конструкциях пагубные явления - плесень, гниль, формальдегид и радон - всегда связаны с сыростью. Чтобы избежать этого, конструкции должны отвечать тепло - и гидротехническим требованиям.

Чтобы теплоизоляция давала требуемый эффект в течение всего срока службы конструкции дома или другого помещения, в последних необходимо правильно применять подходящие утеплители.

Правильно выбранные материалы и аккуратно произведенные изоляционные работы приводят к следующему:

1. Сокращаются эксплуатационные расходы по зданию за счет уменьшения потребности в отоплении и благодаря тому, что внутреннюю температуру воздуха можно понизить путем повышения температуры поверхностей и уменьшения сквозняков.

2. Благодаря равномерности распределения температуры по гладкой стене создается более здоровый внутренний климат.

3. Отпадает надобность в кропотливых и дорогостоящих ремонтных работах, вызванных дефектами в изоляции.



Заключение

По назначению теплоизоляционные материалы бывают теплоизоляционно-строительные (для утепления строительных конструкций) и теплоизоляционно-монтажные (для тепловой изоляции промышленного оборудования и трубопроводов).

Теплоизоляционные материалы должны быть биостойкими т. е. не подвергаться загниванию и порче насекомыми и грызунами, сухими, с малой гигроскопичностью так как при увлажнении их теплопроводность значительно повышается, химически стойкими, а также обладать тепло и огнестойкостью.

Использование теплоизоляционных материалов позволяет уменьшить толщину и массу стен и других ограждающих конструкций, снизить расход основных конструктивных материалов, уменьшить транспортные расходы и соответственно снизить стоимость строительства. Наряду с этим при сокращении потерь тепла отапливаемыми зданиями уменьшается расход топлива. Многие теплоизоляционные материалы вследствие высокой пористости обладают способностью поглощать звуки, что позволяет употреблять их также в качестве акустических материалов для борьбы с шумом.

Размещено на Allbest.ru

...