64. Неорганические теплоизоляционные материалы.

Минеральная вата

Минеральная (каменная) вата – волокнистый материал, получаемый из силикатных расплавов металлургических шлаков, их смесей и горных пород с добавлением органического связующего компонента. Превращение расплава в тончайшие волокна может производиться как дутьевым (вытягивание нитей из раздробленного на капли расплава), так и центробежным (продавливание расплава через фильеры центрифуги) способом. Минвата, получаемая центробежным способом, считается более высокого качества, поскольку прохождение расплава через фильеры обеспечивает присутствие меньшего количества неволокнистых включений, а также небольшой диаметр волокон. Волокна минеральной ваты обычно имеют длину от 2 до 10 мм, их диаметр – не более 6 мк.

В зависимости от вида сырья минеральная вата делится на каменную и шлаковую. Каменная вата, производимая на основе доломита, диабаза, базальта, и прочих горных пород, считается более качественной. У шлаковой ваты короткий срок службы при изменении температур, она более подвержена влажности и воздействию деформаций. Из-за дешевизны она чаще используется при строительстве временных сооружений и в дачном строительстве.

Химический состав твердой основы определяет основные свойства минеральной ваты – химическая стойкость и негорючесть. Изделия из минеральной ваты препятствуют распространению пламени и применяются в качестве противопожарной изоляции и огнезащиты. К основному недостатку можно отнести способность впитывать влагу и вследствие этого ухудшение теплопроводящих показателей по истечению определенного срока. Также высока стоимость монтажа и невысока его скорость. При перевозке и хранении данная теплоизоляция занимает значительное пространство.

Теплопроводность разных типов минеральных ват во многом зависит от геометрии и ориентации волокон в пространстве. Кроме теплопроводности ориентация волокон влияет еще и на прочностные характеристики минераловатных изделий. Прочность на сжатие возрастает с ростом количества вертикально ориентированных волокон.

Стекловолокно

Стекловолокно (стеклянное штапельное волокно) получают в основном фильерно-дутьевым способом из кварцевого песка и добавок, модифицирующих свойства стекла. По технологии и свойствам оно имеет много общего с минеральной ватой, но для получения стеклянного волокна используют отходы стекольной промышленности. Средняя длина стекловолокна составляет 5 см, длина каменного волокна – 1,5 см.

Стекловолокно обладают высокой химической стойкостью, не содержит коррозионных агентов. Изделия из стекловолокна обладают повышенной упругостью, что позволяет транспортировать маты в виде рулонов. В развернутом виде они возвращаются практически к исходной толщине. Другим ценным свойством стекловолокнистых изделий является высокая прочность и виброустойчивость. Мягкость и эластичность изделий из стеклянной ваты позволяет использовать их при изоляции строительных конструкций любой конфигурации, в том числе с неровными поверхностями. Однако из-за большой доли связующего компонента, такой материал относится к слабогорючим веществам. Кроме того, с течением времени наблюдается значительная усадка стекловатных изделий. Довольно велико водопоглощение этого материала, достигающее у некоторых производителей 20-30% по объему. Эти факторы приводят к прогрессирующему ухудшению теплоизолирующих свойств изделий из стекловаты уже через год службы.

Стекловата идет на производство матов (мягкие плиты), прошивных матов и полужестких плит на синтетической связке, шнуров (стекловатный сердечник, оплетенный штапельным стекловолокном). Как и минеральная вата, стекловатные изделия применяются в строительных конструкций, но основная область их применения – изоляция холодильников, трубопроводов, промышленного оборудования, работающего в условиях вибрации, транспортных средств.

Вспененное (ячеистое) стекло

Вспененное (ячеистое) стекло – теплоизоляционный материал, который получают спеканием с одновременным вспучиванием под действием газообразователя стеклянного порошка. Сырьем для пеностекла это кварцевый песок, сода, известняк, или сульфат кальция. В качестве газообразователей применяют антрацит, каменноугольный кокс, известняк, мрамор. Углеродсодержащие газообразователи создают в пеностекле замкнутые поры, а карбонаты – сообщающиеся. Размеры пор ячеистого стекла составляют от 0,1 до 3 мм, пористость достигает 95%.

Ячеистое стекло отличается высокой прочностью, невысоким водопоглощением, минимальной гигроскопичностью, высокой морозостойкостью (вспененное стекло выдерживает 50 циклов замораживания-оттаивания). Пеностекло является негорючим материалом, устойчиво к воздействиям высоких (до 1000°С) температур. Другие положительные свойства материала – высокая водостойкость и легкость обработки. Недостатком ячеистого стекла является высокая стоимость, поскольку удельные затраты труда, электроэнергии и топлива значительно выше, чем при производстве других теплоизоляционных материалов. При распилке и оправке пеностекла значительно сокращается выход готовой продукции и увеличивается выбраковка что делает его малоприменимым на небольших объектах со сложной поверхностью.

Пеностекло выпускают в виде плит размерами 500-400 мм при толщине 80, 100, 120, и 140 мм. Материал применяется для тепловой изоляции холодильников, промышленного оборудования, работающего при повышенных температурах, в устройствах эксплуатируемых кровель, а также для утепления пустотелых стен, фасадов. При использовании цветной стекломассы получают декоративно-теплоизоляционное стекло.

Каолиновая (керамическая) вата

Сырьем для производства каолиновой ваты служат технический глинозем. В качестве связующих компонентов используют силикатное (жидкое) стекло, глиноземистый цемент, огнеупорные глины, кремнеорганические связующие.

К достоинствам материала стоит отнести устойчивость к вибрации, инертность к воде, водяному пару, маслам и кислотам, жидким металлам, высокие электроизоляционные показателям. Температура применения каолиновой ваты: 1100-1250°С. Температура применения у высоко глиноземистых и циркониевых волокон может достигать 1400 и 1600°С соответственно. Средняя плотность – 80 кг/куб.м. С уплотнением ваты теплопроводность при высоких температурах снижается за счет уменьшения теплопередачи лучеиспусканием и конвекцией.

На основе каолиновой ваты выпускают как рулонный материал, так и штучные изделия (плиты и др.). Изделия из огнеупорных волокон применяются для теплоизоляции миксеров, конверторов и воздухонагревателей металлургических производств, отжигательных печей; для футеровки желобов и труб при разливе и транспортировании жидких металлов; набивки термокомпенсационных швов в печах и других тепловых агрегатах; тепловой изоляции газовых турбин, современных энергетических установок с высокими тепловыми параметрами, трубопроводов перегретого пара, высокотемпературных печей, топок, паровых котлов, камер сжигания и теплообменников и т.д.

Вспученный перлит

Вспученный перлит (ГОСТ 10832-91) – высокоэффективный пористый материал, получаемый в результате термической обработки водосодержащей алюмосиликатной перлитовой породы вулканического происхождения. При быстром нагревании при температуре 900-1100°C он увеличивается в объеме до 20 раз и распадается на шарообразные зёрна размером 1-5 мм.

Перлит, будучи неволокнистым материалом, не вызывает аллергических реакций и раздражения кожи; он не подвержен гниению и паразитам; обладает звукоизоляционными качествами; не теряет своих свойств со временем и не оседает в теплозащитных «оболочках», в пустотах стеновой кладки и стеновых блоках. Кроме того, изделия из вспученного перлита повышают огнестойкость конструкций. Вспученный перлит применяется в качестве засыпной изоляции стен, полов, кровли. Легкие перлитовые изделия в виде кирпичей и блоков применяются для наружной и внутренней кладки стен и перегородок. Перлит может также использоваться при изготовлении клеев и растворов, используемых в комплекте со стеновыми изделиями.

Другие виды неорганических ТМ

Пеноасбест (асбест хризолитывый)

Пеноасбест получают путём механической распушения высоковолокнистых сортов асбеста мягкой текстуры с последующей диспергацией волокна химическими реагентами. Изделия в форме листа (асбокартон) размером 1000x800 мм, ткани, шнура. Пеноасбест применяются в тепловых агрегатах и теплопроводящих системах. Сухой асбест (ГОСТ 12871-93) используют для теплоизоляции печей и нагревательных приборов, обмуровки паровых котлов, газовых турбин.

Вермикулит

Вермикулит – сыпучий пористый материал из группы гидрослюд, вспучивающийся при температуре от 400 до 1000°С до образования гранул объёмом в 15-20 и более раз. Материал не токсичен, не подвержен гниению и препятствует распространению плесени. Для вермикулита также характерны высокая температуростойкость, огнестойкость, отражающая способность. В соединении с асбестом вермикулит используется в виде плит и скорлуп для теплоизоляции горячих поверхностей. Также на его основе производят теплоизоляцию для полов («тёплое» основание), ограждающих конструкций зданий с влажным режимом (струнит), маты, монолитную битумовермикулитовую теплоизоляцию стальных трубопроводов.