1.6.2 Теплоизоляционные и акустические материалы

Теплоизоляционными называют материалы, которые благодаря своим физико-техническим свойствам — пористости и малой объемной массе — эффективно защищают от потерь теплоты жилые, производственные и другие помещения, тепловые агрегаты, горячие трубопроводы, уменьшая при этом теплообмен с окружающей сре­дой. Теплоизоляционные материалы в соответствии с ГОСТ 16381-77 характеризуются малой теплопроводностью - от 0,025 до 0,15Вт/(м°С); объемной массой от 15 до 600 кг/м³. Предел прочности при сжатии теплоизоляционных материалов должен быть не менее 0,4 МПа, а у некоторых видов конструктивно-теплоизоляционных материалов этот показатель достигает 5 МПа. По виду исходного сырья все теплоизоляционные материалы разделяются на органические, сырьем для которых служат отходы древесины, камыш, торф, костра, а также синтетические смолы, и неорганические— изготовляемые из минерального сырья: шлаков, стекла, асбеста и различных горных пород. По форме и внешнему виду материалы подразделяют на штучные изделия (плиты, блоки, кирпич, цилиндры, полуцилиндры, сегменты), рулонные и шнуровые (маты, шну­ры, жгуты), на рыхлые и сыпучие материалы (вата минеральная, стеклянная, вспученный перлит, вермикулит). Теплоизоляционные материалы, кроме показателей теплопроводности и прочности, еще характеризуются биостойкостью, т.е. способностью не подвергаться загниванию и порче насекомыми и грызунами; малой гигроскопичностью; химической стойкостью и огнестойкостью (несгораемые, трудно-сгораемые и сгораемые). Большинство теплоизоляционных материалов вследствие высокой пористости обладают способностью поглощать звук, что позволяет использовать их в качестве акустических (звукопоглощающих материалов) для изоляции от шума.

Органические теплоизоляционные и акустические материалы.

Древесноволокнистые плиты представляют собой листовой материал, получаемый горячим прессованием древесноволокнистой массы, пропитанной синтетическими смолами. Основным сырьем служит неделовая, древесина (горбыль, рейки, опилки, щепа, стружка), бумажная макулатура, льняная костра, стебли кукурузы и подсолнечника. В процессе горячего прессования жидкий полимер отвердевает, при этом зерна органического наполнителя склеиваются в единую массу. Объемная масса древесноволокнистых плит 150— 250 кг/м³ (изоляционные) и 250—500 кг/м³ (изоляционно-отделочные плиты); теплопроводность 0,4—0,08 Вт/(м°С), толщина плит 8-25 мм. Размеры зависят от типа прессов, на которых формуются плиты. Древесноволокнистые плиты применяют для тепло- и звукоизоляции помещений, для зашиты от шума театральных и кон­цертных залов— из них выполняют подвесные потолки и облицовку стен.

Цементно-фибролитовые плиты получают прессованием массы, состоящей из древесных волокон (шерсти) и цементного теста с последующим пропариванием. Изготовляют плиты толщиной 25— 100 мм, шириной 500—550 мм, длиной 2000—2400 мм. По объемной массе цементно-фибролитовые плиты делятся на марки 300, 350, 400 и 500. Предел прочности плит на изгиб 0,4—1,2 МПа, тепло­проводность 0,08—0,3 Вт/(м°С). Применяют для утепления стен, перекрытий, покрытий зданий и для перегородок.

Камышитовые плиты — спрессованные и прошитые оцинкованной проволокой прямоугольные плиты из стеблей камыша. Объем­ная масса до 250 кг/м³. В последнее время применение их в строи­тельстве ограничено ввиду наличия отрицательных свойств: под­верженность гниению, порча грызунами, сгораемость.

Торфоплиты изготовляют из неразложившегося торфа прессованием массы в металлической форме с последующей сушкой изделий. Объемная масса торфоплит до 250 кг/м³. Применяют в основном для тепловой изоляции холодильных камер.

Гофрированный картон изготовляют склеиванием листов гладкой бумаги с гофрированной. Выпускают трех- и пятислойный гофрированный картон. Применяют при изготовлении утепленных щитов сборных домов, а также для изоляции трубопроводов и оборудования.

Теплоизоляционные материалы из пластмасс в последние годы получили широкое распространение. Сырьем для их изготовления служат полистирольные, поливинилхлоридные, полиуретановые и мочевиноформальдегидные смолы, газообразующие и пенообразующие вещества, наполнители, пластификаторы и красители.

По структуре пор теплоизоляционные пластмассы бывают двух видов — пенопласты (материал с закрытыми порами) и поропласты (материал с сообщающимися между собой порами). Наибольшее применение в строительстве в качестве тепло- и звукоизоляционных материалов получили пенополистирол, пенополиуретан, фенопласт, пенополивинилхлорид.

Пенополистирол изготовляют беспрессовым способом из суспензионного вспенивающегося полистирола и представляет собой твердый материал, с равномерной замкнуто-пористой структурой. В соответствии с ГОСТ 15588—70 объемная масса теплоизо­ляционного пенополистирола вида ПСБ 25 кг/м³ . Плиты имеют раз­меры (мм): по толщине 50 и 100, по ширине от 500 до 1200, по дли­не от 900 до 2000; теплопроводность 0,033 Вт/(м°С). Применяют в качестве изоляции трехслойных стеновых панелей, стен холо­дильников, а также звукоизоляционных прокладок.

Пенополиуретан получают из полиэфиров с добавкой антипирена. Он может быть жестким и эластичным. Объемная масса 30—200 кг/м³; теплопроводность 0,02—0,05 Вт/(м°С); предел прочности при сжатии (жесткого) 0,5—2,2 МПа; теплостойкость до 170° С. Жесткий плотный пенополиуретан применяют в качестве утеплителя трехслойных стеновых панелей, в виде сегментов скорлуп для теплоизоляции трубопроводов, а эластичный пенополиуретан — в качестве звуко- и теплоизоляционных прокладок для герметизации стыков стеновых панелей.

Фенопласты изготовляют из резольных фенолформальдегидных смол и фенолоспиртов. Плиты из фенопласта объемной мас­сой 30—50 кг/м³ используют для теплоизоляции строительных конструкций и в качестве теплоизоляционного слоя трехслойных стеновых панелей.

Пенополивинилхлорид получают на основе поливинилхлоридной смолы. Характеристики те же, что и у пенополистирола.

Неорганические изоляционные и акустические материалы.

По виду исходного сырья неорганические изоляционные материалы разделяют ну минеральную вату, стекловату, пеностекло, вспученные перлит и вермикулит, асбестовые волокна и изделия из перечисленных материалов.

К теплоизоляционным материалам относятся также газосиликаты, газо- и пенобетоны и изделия из них.

Минеральную вату получают из расплавленных доменных и топ­ливных шлаков или горных пород (известняки, мергели, сланцы, доломиты и др.) при температуре 1300—1400⁰С дутьевым или центробежным способом. В результате минеральный расплав превращается потвердевшие тонкие нити толщиной 2—7 ммк и длиной 2— 60 мм. Минеральная вата не гниет, огнестойка, малогигроскопична и при объемной массе 75-125кг/м³ имеет теплопроводность 0,036— 0,04 Вт/(м°С).

Минеральная вата является полуфабрикатом, из которого можно изготовлять такие минераловатные изделия, как войлок — уплотненный слой ваты пропитанной битумом или синтетическими смолами; маты — слой ваты, с одной или двух сторон покрытый битуминизированной бумагой и прошитый прочными нитками; полужесткие и жесткие плиты на фенольном, карбамидном или битумном связующем; жесткие минераловатные сегменты и скорлупы.

Стекловата изготовляется из расплава стекломассы при температуре 1300—1400°С дутьевым способом или вытягиванием волокон. В зависимости от назначения вырабатывают стекловолокно текстильное (длинное) и теплоизоляционное (короткое или штапельное). Объемная масса стекловаты 75-125кг/м³ теплопроводность 0,035—0,046 Вт/(м°С); теплостойкость до 450°С. Из стекловолокна получают стекловатные маты, состоящие из нескольких слоев стеклянных волокон на синтетических связующих и прошитых стеклянными или асбестовыми нитями, и стекловатные полужесткие плиты на синтетических связующих. Изделия из стекловаты применяют для тепловой изоляции строительных конструкций, трубопроводов с температурой до 200°С, а также кораблей, холодильников.

Пеностекло — материал ячеистой структуры, получаемый из вспученной газообразователями (СО₂) расплавленной стекломассы, которая при охлаждении и отвердевании сохраняет пористую структуру. Пористость пеностекла 80—95%; объемная масса 200—600кг/м³: теплопроводность 0,08—0,12 Вт/(м°С); предел прочности при сжатии 2—6 МПа. Кроме того, пеностекло обладает водостойкостью, морозостойкостью, несгораемостью и хорошим звукопоглощением. Применяют в качестве теплоизоляции и звукоизоляции строительных конструкций.

Вспученные перлит и вермикулит изготовляют из природных перлита к вермикулита обжигом во вращающихся или шахтных пе­чах при температуре 900—1200°С. В процессе обжига происходит удаление из зерен минералов парен химически связанной воды, что приводит к увеличению объема исходной массы от 5 до 20 раз с образованием равномерно распределенных защитных пор.

Вспученные перлит и вермикулит в виде зерен размером 1 - 20мм характеризуются небольшой объемной массой 125— 250кг/м³, малой теплопроводностью и повышенной огнестойкостью. Используют как засыпной утеплитель, а также в качестве заполнителей легких бетонов.

Асбестовые волокна и изделия. Ценные качества асбестовых волокон – огнестойкость, высокая прочность, малая теплопроводность – широко используются при изготовлении специальных тепло и звукоизоляционных несгораемых строительных материалов и изделий. К материалам и изделиям из асбестовых волокон без добавки или с добавками связующих веществ относят: асбестовую бумагу – огнестойкие листы толщиной от 0,3 до 1,5 мм; асбесто­вый картон толщиной от 2 до 12 мм; асбестовый войлок – слоистый листовой материал толщиной от 5 до 50 мм; асбестоцементные пли­ты и скорлупы толщиной 30—60 мм; асбозурит – порошкообразную смесь асбестовой пыли с молотым диатомитом или трепелом; совелит – порошкообразную смесь асбеста с магнезиальными вяжущими. Перечисленные материалы применяют для тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, работающих при температуре до 500°С, а асбозурит – до 900°С.