7. Современные теплоэффективные материалы Виды теплоизоляционных материалов Неорганические материалы и изделия

Волокнистые теплоизоляционные материалы

Минеральная вата - любой волокнистый утеплитель, получаемый из минерального сырья ( мергелей, доломитов, базальтов и др.) Минеральная вата высокопористая (до 95% объема занимают воздушные пустоты).

Минеральная вата

Шлаковата

Каменная вата

Стекловолокно

Базальтовое тонкое и супертонкое волокно

Из природных ископаемых со связующим компонентом

Волокно, которое получают из расплава, скрепляется в изделие с помощью связующего (чаще всего это фенолформальдегидная смола). Есть изделия, которые называются прошивными матами – в них материал зашивается в стеклоткань и прошивается нитками. Минеральная вата (в зависимости от вида исходного сырья) может иметь различную структуру волокнистости, заданную технологически: горизонтально-слоистую, вертикально-слоистую, гофрированную или пространственную, что расширяет возможности её применения в тех или иных конструкциях.

Она характеризуется значительной устойчивостью к высоким температурам и действию химических веществ. Минеральная вата обладает также отличными тепло (с температурой до + 700 °C) и звукоизоляционными свойствами.

Необходимо помнить, что в изделиях из минеральной (каменной) ваты на синтетическом связующем (фенолформальдегидные смолы) при температуре около 300-350 °С начинается процесс деструкции связующего.

Применение:

- В качестве ненагруженной изоляции горизонтальных, вертикальных и наклонных строительных ограждающих конструкций всех типов зданий.

- В системах наружного утепления штукатурного типа.

- В качестве теплоизоляционного слоя в навесных вентилируемых фасадах.

- В системах с утеплителем с внутренней стороны ограждающей конструкции.

- В системах с утеплителем внутри ограждающей конструкции (трёхслойные бетонные или железобетонные панели, трёхслойные сэндвич-панели с металлическими обшивками, слоистая кладка).

- В качестве тепловой изоляции промышленного оборудования, резервуаров и трубопроводов тепловых сетей, магистральных нефте- и газопроводов, технологических трубопроводов электростанций, металлургических, нефтехимических и др. промышленных предприятий.

- В качестве нижнего теплозвукоизоляционного слоя в многослойных покрытиях плоских кровель, в том числе при укладке на поверхность без устройства цементной стяжки.

- В качестве теплозвукоизоляционного слоя в покрытиях плоских кровель, в том числе при укладке на поверхность без устройства цементной стяжки.

- В качестве верхнего теплозвукоизоляционного слоя в многослойных покрытиях плоских кровель, в том числе при укладке на поверхность без устройства цементной стяжки.

Наиболее популярная теплоизоляция : маты и плиты из базальтовой ваты

- Высокие теплоизолирующие свойства

- Выдерживает высокие температуры, не теряя теплоизолирующие свойства.

Стекловата. Производят ее из волокна, которое получают из того же сырья, что и стекло (кварцевый песок, известь, сода).

Выпускают в виде рулонных материалов, плит и скорлуп (для трубной изоляции). Она прочнее базальтовой ваты, лучше гасит шум.

Недостаток температуростойкость стекловаты 450°С, ниже, чем у базальтовой (речь идет о самой вате, без связующего). Эта характеристика важна для технической изоляции.

Пеностекло (вспененное стекло, ячеистое стекло) - теплоизоляционный материал, представляющий собой вспененную стекломассу. Для изготовления пеностекла используется способность силикатных стёкол размягчаться и (в случае наличия газообразователя, например, известняк или углерод) пениться при температурах около 1000°С. По мере нарастания вязкости при охлаждении вспененной стекломассы до комнатной температуры получившаяся пена приобретает существенную механическую прочность. Пористость материала 80-95%.

Пеностекло выпускают в форме блоков и гранул. Плотность пеностекла - 120-200 кг/м. куб. Сорбционная влажность пеностекла - 0,2-0,5%, при ф=97% Теплопроводность пеностекла - 0,04-0,08 Вт/(м·К)(при +10°С) Паропроницаемость пеностекла - 0-0,005 мг/(м.ч.Па) Предел прочности на сжатие - 0,7-4 МПа Предел прочности на изгиб - 0,4-0,6 МПа Температура начала деформации пеностекла - 450°С Водопоглощение пеностекла 0-5 % от объёма. Шумопоглощение: до 56 Дб Эффективный диапазон температур: от −200°С до +500°С.

Наряду с отличными теплоизоляционными свойствами и полной экологической и гигиенической безопасностью, пеностекло имеет высокую прочность, безусадочность, низкую плотность, долговечность, высокую морозостойкость и негорючесть, удобство обработки и простота монтажа, способность сохранять эти показатели на протяжении длительного времени постоянными. Материал стоек ко всем обычно применяемым кислотам и их парам, не подвержен поражению бактериями и грибами, непроходим для грызунов, не поддерживает горения, не выделяет дыма и токсичных веществ. Подобного сочетания свойств нет ни у одного из известных теплоизоляционных материалов.

Пеностекло используется главным образом в качестве универсального теплоизолятора: в строительном комплексе; жилищно-коммунальном комплексе; в сельском хозяйстве; энергетике; машиностроении; химической и нефтехимической отраслях; пищевом; бумажном; фармацевтическом и других производствах.

Легкие бетоны бетоны

Снижения их массы достигают в основном за счет облегчения заполнителя, иногда еще путем поризации вяжущей части. В нашей стране наиболее широко используемым заполнителем является керамзит, а также аглопорит и перлит. Керамзитовый гравий составляет до 80% общего объема современного производства искусственных пористых заполнителей. За рубежом более типичным легким заполнителем является термозит (шлаковая пемза).

Легкие бетоны разделяют на несколько групп в зависимости от назначения и технических свойств: конструкционные, применяемые для несущих конструкций (стены, перекрытия, и др.); теплоизоляционные, применяемые для ограждающих слоистых конструкций как утеплитель и разного рода теплоизоляции, звукопоглощения; конструкционно-теплоизоляционные. Средняя плотность конструкционных бетонов с применением кварцевого песка составляет 1600 - 1800 кг/м3, что значительно меньше, чем при применении плотного заполнителя для получения тяжелого бетона такой же прочности. Широкому применению конструктивных легких бетонов в наружных конструкциях способствует высокая морозостойкость (Мрз35 и выше), а при использовании для гидротехнических сооружений их морозостойкость увеличивают до 300 и выше, что достигается введением некоторых добавочных веществ.

Теплоизоляционные легкие бетоны имеют относительно невысокую плотность — ниже 500 кг/м3 и тоже обладают хорошими теплозащитными свойствами, так как в сухом состоянии их теплопроводность находится ниже 0,20 Вт/(м-К). Положительные свойства теплоизоляционных легких бетонов позволяют использовать их в конструкциях как достаточно надежную теплоизоляцию.

 Вяжущим веществом в легких бетонах является обычный или быстротвердеющий портландцемент, а в отдельных случаях шлакопортландцементы. Арболит иногда изготовляют и на основе высокопрочного гипса, но чаще - портландцемента.

Нередко в бетон вносят примесь еще более легких заполнителей, например перлита в виде песка. Так, известную распространенность получил поризованный керамзитобетон с вспученным перлитовым песком. Независимо от разновидности заполняющей части на легкие бетоны полностью распространяются общие закономерности оптимальных структур. Среди разновидностей легких бетонов — крупнопористый и поризованный бетоны. Крупнопористый ( беспесчаный ) бетон относится к экономичным и эффективным.

Поризованный бетон изготовляют из цемента, минерального порошка (природного шлака тонкомолотого гранулированного, горелых пород и т. п.) путем смешивания их с предварительно подготовленной вспененной массы из воды и пенообразователя, например смолосапонинового, получаемого из мыльного корня. Данная разновидность бетона обладает улучшенными теплотехническими свойствами и поэтому применяется как теплоизоляционный или конструктивно-теплоизоляционный материал в стеновых ограждающих конструкциях.

Засыпная теплоизоляция

Засыпная теплоизоляция (керамзит, перлит, вермикулит) отличается высоким водопоглощением, неустойчива к вибрации, может дать усадку со временем, что приводит к образованию пустот, требует высоких затрат при монтаже. У нее есть и плюсы, например: керамзит обладает высоким уровнем морозоустойчивости и прочности.

Теплоизоляционные материалы и изделия из различного растительного сырья

Целлюлозная вата - это древесноволокнистый материал, мелкозернистой структуры (например, Эковата). Состоит на 80% из древесного волокна и на 12% антипирена (борной кислоты) и на 7 % из антисептика (буры). Методы укладки материала: мокрый и сухой. При мокром способе вату выдувают, что требует спец. установки. Выдувают ее во влажном состоянии. В ее волокнах находится вещество пектин, который обладает клейкостью при увлажнении. За счет этого вата и образует покрытие.

Сухой способ: можно использовать установку или просто ручная укладка. Просто засыпается вата и трамбуется до необходимой плотности.

Прежде всего, целлюлозный утеплитель не выпускается в рулонах или плитах. Это рыхлый материал, который рассыпается, задувается воздухом в полости или увлажняется и напыляется на поверхности. Соответственно, требует квалификации монтажной бригады и наличия оборудования.

Однако результат превосходит ожидания: полученный слой изоляции не имеет швов, пустот, эковатой заполнена самая маленькая щёлочка, а конструкции надёжно защищены от разрушительного влияния окружающей среды. Это делает эковату достойным конкурентом, существующим на рынке теплоизоляционным материалам. А соотношение цена/эффективность — лидером в этой области