m33170

не допускают воздействия ароматических углеводородов и концентрированной азотной кислоты. Соединяются они с помощью сварки, склеивания, а также с помощью фитингов, муфт, фланцев и накидных гаек. Воздействие отрицательных температур ухудшает их свойства, поэтому они должны быть утеплены; трубы могут эксплуатироваться при температурах от -15 до +60 0 С. поливинилхлоридные трубы используются для транспортировки агрессивных жидкостей, а также для монтажа водопроводных и канализационных сетей.

Полипропиленовые трубы изготавливаются диаметром 16125 мм. Они обладают повышенной теплостойкостью по сравнению с трубами из полиэтилена и поливинилхлорида, срок их службы в системах горячего водоснабжения при температуре 75

– 800С не менее 25 лет, в системе холодного водоснабжения – не менее 50 лет. Их целесообразно применять и при транспортировке химически агрессивных стоков. В целях повышения теплостойкости труб, снижения их температурного расширения и увеличения жесткости изготавливают полипропиленовые трубы трехслойной конструкции: внутренний и наружный слой – из пропилена, промежуточный слой – из алюминиевой фольги. Эти трубы выпускаются диаметром 20-63 мм.

Стеклопластиковые трубы выпускают диаметром 70-1200

мм, длиной 6-9 м. Их обычно изготавливают на полиэфирном и эпоксидном связующем веществе, поэтому они имеют высокие механические свойства и коррозионную стойкость, выдерживают высокое рабочее давление от 1,6 до 6,0 МПа, могут эксплуатироваться при температурах от -60 до +900С.

П о г о н а ж н ы е и з д е л и я изготавливают методом экструзии из поливинилхлорида. Преимущество профилированных погонажных изделий – высокие физико-механические, эксплуатационные и декоративные свойства. Наиболее часто в строительстве используют плинтусы для полов, поручни для лестниц, накладки на проступи лестниц, наличники дверные и оконные.

Санитарно-технические изделия из пластмасс нашли широкое применение в жилищном строительстве. Пластмассовые изделия отличаются высокой прочностью, устойчивы против коррозии и не нуждаются в окраске. Такими изделиями являются

201

умывальники, раковины, душевые кабины, вентиляционные и радиаторные решетки и т.д.

Методы изготовления пластмассовых санитарно-техни- ческих изделий различны. Крупногабаритные изделия формуют методом эластичного пуансона, отличающимся от обычного прессования тем, что давление при прессовании передается на прессуемый материал не жестким, а эластичным пуансоном. Благодаря этому достигается равномерное распределение давления по всей поверхности прессуемой детали. Этот метод широко применяется при изготовлении ванн, раковин и других крупногабаритных изделий из термореактивных слоистых и волокнистых материалов.

При изготовлении мелких деталей из полистирола, полиметилметакрилата используют метод литья под давлением. Этим же методом или штампованием изготавливают вентиляционные и радиаторные решетки. Для их производства используют фенолоформальдегидные, карбамидные, полистирольные и другие полимеры с наполнителями.

9. ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

9.1. Классификация и свойства теплоизоляционных материалов

Теплоизоляционными называют строительные материалы и изделия, обладающие малой теплопроводностью и предназначенные для тепловой защиты жилых, производственных и прочих зданий, а также изоляции различных тепловых агрегатов (теплопроводов, котлов) во избежание потерь тепла. Эти материалы используют также для защиты от нагревания (для теплоизоляции холодильников).

Основным показателем теплоизоляционных материалов, определяющим их технические свойства, является пористость. Пористость материала и его теплоизоляционные свойства связаны прямой зависимостью, что обусловлено малой теплопроводностью воздуха или газов, содержащихся в порах материалов. Используя различную технологию производства, можно регулировать пористость материала в широких пределах, придавая ему нужные качества.

202

К теплоизоляционным материалам предъявляют следующие требования:

1)механическая прочность должна обеспечивать надежность материала при монтаже и эксплуатации;

2)высокая биостойкость, исключающая гниение и порчу грызунами;

3)химическая стойкость, обеспечивающая неразрушаемость под действием жидкостей и газов;

4)материал должен быть сухим и негигроскопичным, так

как при его увлажнении повышается теплопроводность и возможно загнивание органических материалов.

Все теплоизоляционные материалы по виду исходного сырья разделяют на три большие группы: органические, неорганиче-

ские и органоминеральные.

К первой группе относятся древесноволокнистые, древесностружечные, торфяные и камышитовые плиты, а также изделия из пластмасс, которые можно разделить на три группы:

– пластмассы с ячеистой пенистой структурой (пенопла-

сты);

–пластмассы с пористой структурой (поропласты);

–сотовые (сотопласты).

К пенопластам относятся пластмассы, состоящие из несообщающихся между собой пор, заполненных газом, к поропластам – пластмассы из сообщающихся между собой пор.

Органические теплоизоляционные материалы менее прочны и надежны в эксплуатации, так как они гигроскопичны и легко загнивают при увлажнении, а также не выдерживают температур свыше 100 °С.

Ко второй группе относят минеральную вату и изделия из нее, стеклянную вату и изделия из нее, пеностекло, трепельные керамические изделия, асбестосодержащие изделия, а также сыпучие теплоизоляционные материалы - керамзит, аглопорит, вспученные вермикулит и перлит.

Неорганические теплоизоляционные материалы более прочны и надежны в эксплуатации, не загнивают, не гигроскопичны, могут работать при очень высоких температурах.

К третьей группе относят теплоизоляционные комбинированные, т.е. содержащие как органическое, так и неорганическое

203

сырье. Примерами могут служить фибролит, изготавливаемый из древесной шерсти и цемента; минераловатные изделия на битумных вяжущих.

По внешнему виду теплоизоляционные материалы делят на

штучные и сыпучие.

Штучные получают формованием материала и приданием ему определенных форм и размеров – плиты, маты, скорлупы, сегменты. Называют их теплоизоляционными изделиями, так как они имеют определенную форму и размеры. Штучные формованные изделия подразделяют на жесткие (плиты, блоки, скорлупы) и гибкие (маты, войлоки, шнуры).

Сыпучие материалы получают в виде бесформенных масс волокнистого и зернистого строения, а также в виде их смесей. Это керамзитовый гравий, вспученные перлит и вермикулит, минеральная и стеклянная вата, торфяная крошка, древесная шерсть.

По средней плотности в сухом состоянии (кг/м3) теплоизоляционные материалы делят на марки 15, 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700.

По характеру применения материалы разделяют на две группы: для тепловой изоляции холодных поверхностей в зданиях (стен, кровель) и для изоляции горячих тепловых установок и трубопроводов. Однако это деление несколько условно, так как одни и те же материалы можно применять для теплоизоляции как строительных конструкций, так и промышленного оборудования. К таким материалам относят минеральную и стеклянную вату, пеностекло, ячеистые бетоны и т.д.

Теплоизоляционные материалы по строению разделяют на: ячеистые, зернистые, пластинчатые, волокнистые и смешанные.

Основными свойствами теплоизоляционных материалов являются пористость, средняя плотность, влажность, водопоглощение, биологическая стойкость, водостойкость, морозостойкость, огнестойкость, сгораемость, температуроустойчивость, теплопроводность.

204

9.2.Органические теплоизоляционные материалы

итехнология их изготовления

Органические теплоизоляционные материалы изготовляют в основном в виде плит из отходов древесины и другого растительного сырья волокнистого строения (соломы, камыша, торфа, костры льна и конопли). Для изготовления этих материалов широко используются полимеры и синтетические смолы. В последние годы все большее применение находят легкие газонаполненные полимерные материалы – пенопласты, поропласты, сотопласты.

Древесноволокнистые плиты представляют собой листо-

вой материал, полученный формованием с последующим высушиванием древесноволокнистой массы, пропитанной синтетическими полимерами. Для повышения водостойкости плит в эту массу добавляют парафиновую эмульсию.

Средняя плотность древесноволокнистых плит – 150–350 кг/м3, предел прочности при изгибе не менее 1,2 МПа, коэффициент теплопроводности – 0,046–0,07 Вт/(м ×°С). Древесноволокнистые плиты изготавливают шириной 300, 270, 250, 180 см; дли-

ной 160, 120 см; толщиной 25, 16, 12 и 5 мм.

Вырабатывают также изоляционно-отделочные твердые древесноволокнистые плиты с окрашенной поверхностью. Применение их снижает трудоемкость строительства, так как отпадает операция отделки лицевых поверхностей.

Древесноволокнистые плиты можно легко пилить, резать, сверлить, они обладают хорошей гвоздимостью, т.е. не трескаются при пробивании и хорошо держат гвозди. Помимо тепловой изоляции плиты используют и для звуковой изоляции в междуэтажных перекрытиях. К утепляемым поверхностям плиты крепят гвоздями или приклеивают битумными мастиками.

Технология производства древесноволокнистых плит складывается из следующих операций: приготовления щепы, размола щепы на волокна, пропитки древесноволокнистой массы связующим веществом, формования плит, их сушки и обрезки кромок.

Древесностружечные плиты изготавливают из древеси-

ны путем горячего прессования древесных стружек, пропитанных

205

полимерным связующим, при этом жидкий полимер отверждается, склеивая стружку в монолитную массу (рис. 45). Древесностружечные плиты выпускают толщиной 1,3–2,5, длиной 250–360 и шириной 120–180 см. Предел прочности при изгибе их должен быть не менее 5 МПа, теплопроводность – не более 0,058 Вт/(м °С). В качестве теплоизоляционного материала используют мягкие плиты со средней плотностью – 250–400 кг/м3. Длина плит – от 250 до 360 см, ширина – 120–180 см, толщина – от 13 до 25 мм.

Изоляционные древесноволокнистые и древесностружечные плиты применяют для тепло- и звукоизоляции стен, перегородок, междуэтажных перекрытий жилых зданий, утепления кровли и перекрытий промышленных зданий. Крепят плиты к стенам и потолкам оцинкованными гвоздями или приклеивают мастиками.

Рис. 45. Технологическая схема производства однослойных древесностружечных плит:

1 – рубильная машина; 2 – вибрационное сито; 3 – накопительный бункер; 4 – сушильная камера; 5 – бункер; 6 – смеситель; 7 – настилочная машина; 8 – холодный пресс; 9 – загружатель; 10 – пресс горячего прессования; 11 – разгружатель; 12 – станок для обрезки плит; 13 – кантователь

Торфяные плиты имеют волокнистую структуру. Теплоизоляционные изделия из торфа выпускают в виде плит, блоков, скорлуп и сегментов. Наиболее широко применяют торфоплиты, которые изготавливают из молодого, еще не перегнившего мха – сфагнума.

206

Производство торфоплит ведется мокрым и сухим спосо-

бами.

П р и м о к р о м с п о с о б е кусковой торф с влажностью до 90–95% разделяют на отдельные волокна на зубчатой вальцевой дробилке, а затем подают в варочные котлы, где тщательно перемешивают с водой, нагретой до 50–60 °С. Хорошо перемешанную массу разливают в металлические формы, имеющие отверстия для стока воды, и прессуют на гидравлических прессах. После прессования плиты, не извлекая из форм, подвергают тепловой обработке, в процессе которой удаляется влага. При этом отдельные волокна торфа склеиваются органическими веществами, которые выделяются из него же при повышении температуры. Затем плиты извлекают из форм и выдерживают несколько дней на воздухе.

С у х о й с п о с о б производства плит отличается от мокрого тем, что в качестве сырья используется подсушенный торф (до влажности 40 – 50%), который перед формованием не разжижается водой. Этот способ проще, при нем не требуется больших затрат воды, топлива и энергии, но средняя плотность плит получается выше, что ухудшает их теплоизоляционные свойства.

Торфоплиты имеют форму прямоугольного параллелепипеда размерами 100х50х3 см. Средняя плотность плиты – 150– 250 кг/м3, предел прочности при изгибе не менее 0,3 МПа.

Теплоизоляционные материалы на основе полимеров от-

личаются легкостью, прочностью, гнилостойкостью и малой теплопроводностью. Тепло- и звукоизоляционные материалы используют в виде газонаполненных пластмасс и изделий из древесной массы или минерального волокна на синтетическом связующем. Газонаполненные пластмассы по структуре разделяются на:

–пенопласты – материалы с системой изолированных, не сообщающихся между собой ячеек, содержащих газ или смесь газов и разделенных тонкими стенками;

–поропласты – материалы с системой мелких сообщаю-

щихся ячеек или полостей, заполненных газом;

– сотопласты – материалы с регулярно повторяющимися полостями в виде пчелиных сот.

207

Разграничение газонаполненных материалов на поро- и пенопласты условно, так как во многих случаях образуются пластмассы, обладающие смешанной структурой.

Пено-, поропласты можно получать различными способами и на основе разных полимеров. Они обладают малой средней плотностью (от 20 до 60 кг/м3), достаточной прочностью, высокими теплозвукоизоляционными свойствами, стойкостью к действию влаги и агрессивных сред. Теплоизоляционные свойства пенопластов различных сортов и материалов при близких средних плотностях различаются сравнительно мало.

В качестве теплоизоляционных материалов пенопласты применяют в плитах перекрытий и ограждающих панелей для устройства совмещенных кровель, утепления междуэтажных и чердачных перекрытий, а также для теплоизоляции инженерных коммуникаций, трубопроводов, холодильников и т.д.

Пористая структура полимерных строительных материалов может быть получена химическим и физическим способами.

Х и м и ч е с к и й с п о с о б основан на термическом разложении газообразователей, введенных в состав полимерной композиции. Образующиеся при этом газы вспенивают полимер. Сущность физического способа заключается в расширении газов, растворенных в полимерах, после снятия давления или при повышении температуры.

К газообразователям относят органические вещества (порофоры), которые при повышенной температуре разлагаются с выделением азота, углекислоты и аммиака (карбонат аммония, бикарбонат натрия). Веществами, способными вспенивать полимеры при нагревании до температуры кипения или при снижении давления, являются такие легкокипящие жидкости, как бензол, ксилол, толуол, вода и т.д. Отдельную группу порообразователей составляют поверхностно-активные вещества, облегчающие диспергирование газа в виде мелких пузырьков и повышающие устойчивость тонких полимерных пленок между пузырьками.

Пористые полимерные материалы можно получать как при повышенном, так и при нормальном давлении. С применением повышенного давления пористые пластмассы получают прессо-

ванием, экструзией и литьем под давлением.

208

Наиболее распространен прессовый метод, сущность которого заключается в прессовании смеси полимера и газообразователя при повышенной температуре с последующим вспениванием размягченной композиции в пресс-форме. Если при формовании поро- и пенопластов повышенное давление не используется, то применяют б е с п р е с с о в ы й, х и м и ч е с к и й и д и с п е р с-

и о н н ы й м е т о д ы. При беспрессовом методе (рис. 46) полимерная композиция вспенивается при нагревании до температуры кипения растворителя или разложения газообразователя.

Рис. 46. Технологическая схема производства пенополистирола беспрессовым методом:

1 – вентилятор; 2 – соединительное устройство; 3 – приемный бункер для бисерного полистирола; 4 – трубопровод; 5 – циклон; 6 – расходный бункер; 7 – шнек с паровой рубашкой (предварительное вспенивание); 8 – бункер; 9 – дозатор; 10 – рольганг; 11 – перфорированная металлическая форма; 12 – тельфер; 13 – вагонетка; 14 – автоклав (вспенивание); 15 – сушильная камера

209

Сущность химического метода заключается во вспенивании смеси газами, выделяющимися при взаимодействии компонентов в процессе полимеризации или поликонденсации. По дисперсионному методу полимерные композиции вспениваются с помощью быстроходных смесителей и продуванием через раствор газообразного вещества с последующим отверждением полимера.

Рассмотрим несколько представителей поропластов. Пенополистирол выпускают трех марок: ПС-1; ПС-4;

ПС-6 в виде плит разных размеров. Его широко применяют для устройства среднего слоя трехслойных панелей, а также для изготовления скорлуп для изоляции труб. При определении областей применения пенополистирола необходимо учитывать его свойства: гнилостойкость, хорошую гвоздимость и способность прочно склеиваться со многими материалами. Как звукоизоляционный материал его применяют при строительстве кинотеатров, концертных залов и т.д. Как теплоизоляционный материал пенополистирол используют в конструкциях совмещенных кровель, перекрытий, стен и перегородок жилых домов.

Пенополивинилхлорид представляет собой материал в виде твердой пены с равномерно замкнуто-пористой структурой, заполненной газом. Применяют для тех же целей, что и пенополистирол. Пенополивинилхлорид не поддерживает горения, что несколько расширяет область его применения.

Пенополиуретан может быть жестким и эластичным. Жесткий пенополиуретан используют как теплоизоляционный заполнитель трехслойных конструкций, в виде скорлуп и сегментов для изоляции холодного и горячего водоснабжения магистральных трубопроводов. Эластичный пенополиуретан применяют для герметизации стыков панелей.

Мипора – пенопласт на основе мочевиноформальдегидного полимера, представляющий собой отвердевшую пену. Мипору изготовляют в виде блоков толщиной 20 и 10 см и длиной 50 см и более. Мипора не загорается при воздействии открытого пламени, при 200 °С она обугливается.

210