Раздел 3 функциональные строительные материалы

Эти материалы в зданиях и сооружениях выполняют определенные функции, обеспечивая создание внутри помещений комфортных условий труда и отдыха. К функциональным строительным материалам относятся теплоизоляционные, акустические, гидроизоляционные и кровельные. В предыдущем разделе мы частично касались этих материалов, так как одновременно с выполнением определенных функций они могут нести и нагрузки, и являться отделочным слоем в конструкциях, то есть являться конструкционными или конструкционно-отделочными.

3.1. Общие сведения, классификация, разновидности, применение и основные свойства теплоизоляционных материалов

3.1.1. Общие сведения о теплоизоляционных материалах

Основными критериями принятой мировым сообществом в последнее десятилетие стратегии «устойчивого развития» мировой цивилизации является энерго- и ресурсосбережение и охрана окружающей среды.

На фоне грядущего исчерпания запасов природных топливных ресурсов и постоянного роста цен на них, проблема энергосбережения является особенно актуальной, тем более, что с ней связаны решения в определенной мере проблемы ресурсосбережения и охраны окружающей среды.

Одним из важнейших путей экономии топливно-энергетических ресурсов является минимизация тепловых потерь посредством обеспечения надлежащей теплоизоляции ограждающих конструкций зданий, сооружений, технологического оборудования, теплопроводов. Известно, что каждый уложенный в дело 1 м³ теплоизоляции обеспечивает в среднем экономию 1,45 т условного топлива в год, а эффективность затрат на тепловую изоляцию в 4…5 раз выше, чем эффективность капиталовложений в разработку новых месторождений топливно-энергетических ресурсов [15].

На отопление существующих зданий ежегодно расходуется 240 млн т условного топлива в год, что составляет около 1/5 всех потребляемых энергоресурсов России, или 34 % от произведенной в стране тепловой энергии. Большой расход энергоресурсов объясняется теплопотерями через ограждающие конструкции, кровлю, оконные и дверные проемы и вентиляцию (рис. 3.1).

Хотя некоторые теплоизоляционные материалы начали применять еще в древние времена (например, древесина), большая часть их разработана и получила применение в строительстве только в последнее время.

Рис. 3.1. Распределение потерь тепла жилого строения [15]

Теплоизоляционными называют материалы, имеющие теплопроводность не более 0,18 Вт/(м·⁰С), среднюю плотность не выше 600 кг/м³ и высокую пористость, составляющую до 90…95 % от их объема.

Теплоизоляционные материалы предназначены для тепловой изоляции ограждающих конструкций зданий, промышленного, энергетического оборудования, трубопроводов, тепловых и холодильных установок. Применение этих материалов дает возможность резко снизить массу строительных конструкций, затраты на сооружение зданий, рационально использовать энергетические ресурсы, снизить расходы на отопление. Так, например, тепловые агрегаты при их изоляции сокращают потери на 20…30 %. Изоляция холодильных установок еще более значима, так как стоимость получения единицы холода примерно в 20 раз дороже соответствующей единицы теплоты. Особенно важна проблема теплосбережения в северных районах нашей страны.

При строительстве Транссибирской магистрали (1907 г.), на Амурской железной дороге был проложен туннель в вечномерзлом грунте с применением теплоизолирующего слоя между отделкой туннеля и горной породой.

В табл. 3.1 представлены теплотехнические характеристики ограждающих конструкций, выполненных из различных материалов.

Таблица 3.1

Сравнительные характеристики стен из различных штучных материалов

и требуемая толщина стены для обеспечения термического сопротивления, равного 3,15 м²·⁰С/Вт

Наименование материала кладки стен	Средняя плотность, кг/м3	Морозостой кость, циклы	Прочность при сжатии, МПа	Эксплуатационная влажность материала в стенах, %	Расчетная теплопроводность, кладки, Вт/м·0С	Требуемая толщина однослойной стены, м
Керамический кирпич	1800	25	12,5	2	0,81	2,55
Силикатный кирпич	1800	25	15,0	4	0,87	2,74
Пустотелый керамический камень	1000	25	10,0	2	0,52	1,64
Силикатный пустотелый кирпич	1500	25	10,0	4	0,76	2,40
Керамзитобетонные стеновые камни	1000	25	5,0	10	0,42	1,30
Блоки из неавтоклавного пенобетона на растворе	500	25	2,0	12	0,2	0,63
Блоки из автоклавного ячеистого бетона на клею	400 500	25 25	2,0 2,5	5 5	0,13 0,16	0,4 0,5