книги из ГПНТБ / Зезин В.Г. Эффективность применения в строительстве теплоизоляционных материалов

тельное сокращение таких статей затрат, как заработная ■плата, расходы по содержанию оборудования, цеховые и общезаводские, а также внепроизводственные расходы. Эти виды затрат для многих теплоизоляционных матери­ алов составляют более 35—40% себестоимости. Расчеты показывают, что увеличение мощности предприятий до оптимальных размеров позволит уменьшить эти виды затрат на 30—40% или соответственно снизить себестои­ мость продукции на 1-0—16%. Общее же снижение на­ роднохозяйственных затрат при увеличении концентра­ ции производства составит (с учетом указанной выше экономии от применения специализированного транспор­ та) 25—35%.

Вопрос качества продукции

Повышение качества теплоизоляционных материалов является крупным резервом, увеличивающим эффектив­ ность применения этих материалов. В отдельных случа­ ях есть еще нарушения рецептуры и технологии произ­ водства материалов, снижающих качество продукции. Исследования, проведенные институтом ВНИИтеплоизоляция, показали, что долговечность минераловатных изделий в конструкциях была в некоторых случаях зна­ чительно ниже допустимой, что объяснялось недопусти­ мыми отклонениями в химическом составе волокна и связующего.

Совершенно очевидно, что при нормальном режиме эксплуатации (соблюдении заданного влажностного ре­ жима) срок службы теплоизоляционных материалов должен быть не менее срока службы основных элементов утепляемой конструкции. При расчетах экономической эффективности обычно срок службы принимают в 50 лёт. Предотвращению увлажнения конструкций во время эк­ сплуатации необходимо уделять особое внимание. В за­ рубежной практике строительства защите от -сорбцион­ ного увлажнения теплоизоляции придается очень боль­ шое значение. В частности, при устройстве плоских кро­ вель с рулонным покрытием, как правило, кроме обыч­ ного пароизоляционного слоя предусматриваются специ­ альные устройства для выхода паров воды из теплоизо­ ляционного слоя. Рекомендуется устройство вентиляци­ онных каналов, через которые удаляется водяной пар. Такие вентиляционные каналы особенно важны в навес­ ных панелях.

Большое значение для повышения эффективности применения теплоизоляционных материалов имеет сни­ жение величины коэффициента теплопроводности. Как ■уже указывалось, минимальная требуемая толщина теп­ лоизоляции пропорциональна коэффициенту теплопро­ водности и, следовательно, снижение коэффициента теп­ лопроводности на 10—1і5% позволяет снизить расход ма­ териала также на 10—15%, или же при той же толщине теплоизоляции получить экономию на теплопотерях че­ рез ограждения.

Некоторые пути улучшения качества теплоизоляци­ онных материалов будут указаны ниже. Основную роль в повышении качества материалов должны сыграть госудаственные стандарты и другие документы, на основе ко­ торых производятся материалы. По нашему мнению, на­ зрела необходимость пересмотреть некоторые стандарты, повысив требования к качеству материалов. Целесооб­ разно для многих изделий поднять требования до уров­ ня лучших мировых стандартов. Так же целесообразно в этих документах более жестко регламентировать харак­ тер упаковки и условия хранения. В возможно короткий срок необходима разработка стандартов на такие мате­ риалы, как минераловатные и стекловатные плиты повы­ шенной жесткости для применения под рулонную кров­ лю, и стандартов для плит того же назначения на осно­ ве вспученных перлитов и других легких заполнителей. Также необходимы стандарты или технические условия на самонесущие плиты для утепления скатных кровель.

Типы ограждающих конструкций и потребность для них в теплоизоляционных материалах

В целях определения пропорций между различными теплоизоляционными материалами на перспективный пе­ риод необходимо установить структуру основных кон­ струкций, в которых эти теплоизоляционные материалы будут применяться. В табл. 49 приводятся ориентировоч­ ные данные по изменению структуры основных типов утепляемых конструкций в последующие годы с ростом объемов утепляемых конструкций.

Данная структура конструкций включает дополни­ тельную группу прогрессивных трехслойных панелей типа «сэндвич» бескаркасного типа. Такие панели будут ши­ роко применяться в перспективном периоде.

132

Т а б л и ц а 49*

Структура утепляемых конструкций

М-

* Цифры приняты условные.

В следующем разделе будут рассмотрены теплоизоля­ ционные материалы, которые наиболее целесообразно применять для каждой из основных четырех групп ог­ раждающих конструкций в перспективный период. Как уже было сказано выше, при выборе наиболее эффектив­ ных материалов основное внимание уделено - снижению приведенных затрат на конструкцию в целом и сокраще­ нию трудозатрат на строительной площадке.

;При определении экономических показателей матери­ алов предусмотрены наиболее рациональные мощности предприятий, определенные с учетом методических поло­ жений III главы книги. Так, например, при решении воп­ росов организации производства минераловатных тепло­ изоляционных материалов целесообразно предусматри­ вать на большинстве заводов производство всех основ­ ных видов теплоизоляционных материалов — минерало­ ватные плиты повышенной жесткости для плоских по­ крытий с рулонной или мастичной кровлей, самонесущие плиты для гофрированных или волнистых скатных кро-

133

вель и мягкие и полужесткие плиты для наружных стен построечного изготовления и па'нелей каркасного типа.

Толщина теплоизоляционных материалов в конструк­ циях определена также с учетом-методических 'положе­ ний III главы книги.

1. Теплоизоляционные материалы для утепления плоских покрытий из сборного железобетона и стального профилированного настила с рулонной или мастичной кровлей

Материалы этой категории должны быть в виде плот­ ных плит, выдерживающих без заметных деформаций на­ грузки на сжатие 1—1,5 кгсісм2. При применении этих изделий желательно до минимума сократить трудозатра­ ты на их укладку и последующее устройство кровли (от­ сутствие мокрых процессов). Эти материалы должны быть долговечны и огнестойки.

В качестве утепляющих материалов для первой груп­ пы конструкций могут быть использованы минераловат­ ные плиты повышенной жесткости, плиты на основе вспученного перлита и пенопласты. Плиты из ячеистого бетона и теплоизоляционные засыпки типа керамзитово­ го гравия с последующей цементной затиркой рекомен­ довать для утепления плоских кровель нецелесообразно,- учитывая повышенную трудоемкость их укладки и срав­ нительно большой вес.

В качестве мннераловатных плит под рулонные кров­ ли, выдерживающих давление до 1,5 кгс/см2, могут быть использованы плиты повышенной объемной массы из ми­ нерального волокна. Для этого целесообразно использо­ вать волокно, полученное фильерно-дутьевым способом. Такое волокно дает возможность в сочетании с поливинилацетатной эмульсией получать плиты заданных физи­ ческих характеристик при объемной массе около 150 кг/м3 (оборудование фирмы «Грюнцвейг и Харт­ манн»), что неосуществимо при использовании волокна, полученного другим способом.

Большой интерес представляет работа Уралниистромпроекта, где были получены плиты повышенной жест­ кости отличного качества из минерального волокна мокрым способом из гидромассы.

В качестве, связующего могут применяться различные смолы, например фенолоформальдегидные. Плиты обла­ дают высокими механическими свойствами (предел проч­

1 3 4

ности при изгибе и сжатии не меиее 2 кгс/см2). Объем­ ная масса около 200 кг/м3 при коэффициенте теплопро­ водности около 0,05. Расчетная перспективная себестои­ мость I м3 такой продукции составит 25—28 руб.

Необходимо обратить внимание на то, что производ­ ство таких плит при небольших дополнительных капи­ тальных вложениях может быть осуществлено в короткие сроки на многих предприятиях минераловатных изделий. Учитывая большой дефицит в теплоизоляционных мате­ риалах повышенной жесткости, целесообразно в возмож­ но короткий срок организовать производство плит но технологии, разработанной Уралниистромпроектом, на действующих заводах-. Эти материалы экономически эф­ фективны (их удельная стоимость с учетом транспорт­ ных затрат составляет около 1,5 руб. на 1 ккал/мі -ч.град, поэтому толщина теплоизоляции должна быть доведена до оптимального значения, а именно: в южных районах страны 5 см; в средней полосе страны 7 см и в условиях Крайнего Севера 5+7 = 12 см. В связи с тем, что эффективность минераловатных плит повышенной жест­ кости мало отличается от других перспективных матери­ алов этой группы (теплоизоляционные материалы на ос­ нове іперлитов и пористые пластмассы), их применение может быть принято в количестве 35—40% общей по­ требности в материалах для утепления первой группы конструкций на отдаленную перспективу. Около 70% этого количества минераловатных плит повышенной же­ сткости может быть получено на действующих заводах путем их реконструкции.

Расчеты показывают, что мощности цехов по произ­ водству этих плит целесообразно в большинстве случаев предусматривать 300—400 тыс. м3. Ввод мощностей эко­ номически выгодно предусматривать очередями с учетом потребности районов.

Следующим перспективным направлением развития теплоизоляционных материалов для утепления покрытий зданий под рулонную кровлю является производство плит на основе вспученного перлита. Предпосылкой для широкого внедрения этих теплоизоляционных материа­ лов является наличие в СССР крупной сырьевой базы. Изверженные горные породы, из которых путем обжига может быть получен легкий пористый песок и гравий (перлиты, обсидианы, витробазальты и др.), располага­ ются в районах Западной Украины, Кабардино-Балкар­

135

ской АССР, Армении, Азербайджана, Таджикистана, Казахстана, а также в районах Забайкалья и Приморья.

Наибольший коэффициент вспучивания у горных по­ род в месторождении Береговского Холмогорья (Закар­ патье) и в Закавказских республиках.

В последнее время ведутся исследовательские рабо­ ты по получению недорогих легких теплоизоляцио'нных плит на основе перлитового песка и гравия на различных вяжущих. Наибольший интерес представляют материалы на основе ортофосфорной кислоты, жидкого стекла и по­ лимерных связующих.

В настоящее время трудно предсказать, какое из этих направлений получит наибольшее развитие в буду­ щем. Однако анализ себестоимости этих материалов, вы­ рабатываемых в полупроизводственных условиях, пока­ зывает, что их перспективные показатели будут в сле­ дующих пределах: объемная масса 150—200 кг/м3; пре­ дел прочности при сжатии не меньше 2 кгс/см2; коэффи­ циент теплопроводности 0,05—0,055; расчетная себесто­ имость (при мощности предприятий 300—400 м3 в год) от 23 до 28 руб. за 1 м3.

Учитывая, что удельная стоимость этих материалов будет в пределах 1,5—2 руб■ккал/мА-ч-град, оптималь­ ная толщина теплоизоляции (усредненная по Советско­ му Союзу) составит около 7 см. Применение этих мате­ риалов в строительных конструкциях составит на отда­ ленную перспективу 4—5 млн. м3. Следовательно, перед промышленностью стоит задача создания большого ко­ личества предприятий по производству теплоизоляцион­ ных материалов на основе перлитов.

Для утепления легких покрытий из стального профи­ лированного настила будут широко использоваться пли­ ты из пористых пластмасс — на основе самозатухающего полистирола и фенольно-резольных смол, а также плиты и самовспенивающиеся композиции на основе самозатухающих полиуретанов.

Использование полистирольных плит требует приме­ нения холодных мастик для рулонных покрытий, так как расплавленные обычные битумы имеют температуру при которой полистирольные плиты расплавляются

Перспективным направлением следует считать ис­ пользование огнестойких и недорогих фенолоформальдегидных плит объемной массой около 40—45 кг/м3 при ко­ эффициенте теплопроводности 0,05. Прочность таких

136

плит на ’Сжатие достаточна для применения под рулон­ ную кровлю. Расчетная перспективная себестоимость около 27—30 рі/б/м3.

Возможно также получение теплоизоляционных плит из фенольных композиций с заполнителем из вспученно­ го перлитового песка и гравия. Необходимо отметить, что качество материалов иа основе вспученного перли­ та в значительной степени зависит от исходного сырья, и поэтому выбор соответствующих горных пород с наи­ большим коэффициентом вспучивания поможет получить наиболее экономичные виды теплоизоляции. Экономич­ ным видом теплоизоляции следует признать так назы­ ваемый мешкоперлит — вспученный перлитовый гравий, упакованный в пластмассовые герметичные мешки. Удельная стоимость мешкоперлита не превышает 1 руб-ккал/м4-ч-град. Недостатком этого материала яв­ ляется малая прочность упаковки, требующая осторож­ ной работы при его укладке и тщательного контроля за работой.

2. Теплоизоляционные материалы для утепления покрытий под волнистые и гофрированные скатные кровли

Эта группа утепляемых ограждающих конструкций, в которых в качестве кровельного материала будут исполь­ зоваться асбестоцементные волнистые листы, листы из волнистого алюминия и оцинкованной стали, листы из гофрированных стеклопластиков и др. Такие кровли при­ меняются и будут широко применяться в промышленных и производственных сельскохозяйственных зданиях, а также в одноэтажных и двухэтажных жилых и общест­ венных зданиях в сельской местности и небольших посел­ ках городского типа.

. В настоящее время промышленность выпускает очень небольшое количество таких теплоизоляционных плит­ ных материалов, которые могут быть использованы как самонесущие, укладываемые по обрешетке или по прого­ нам 'без специальных поддерживающих листов (см. гл. I). К таким материалам, в частности, относятся фибролито­ вые и камышитовые плиты. Последние с успехом приме­ нялись в сельскохозяйственных постройках, таких, как птичники, коровники и др. Нет оснований сдерживать применение материалов типа фибролита, организация производства которых может быть экономически оправ­ дана на большей части Советского Союза. Особый ин­

терес .представляют плиты типа «велоке», которые изго­ товляются в отличие от фибролита не из специально приготовленной древесной шерсти (тонкая калиброван­ ная стружка), а из древесных отходов, получающихся на деревоперерабатываюоцих заводах.

Камышитовые плиты, которые также применялись для утепления скатных кровель животноводческих зда­ ний, несмотря на имеющиеся высокопроизводительные станки для их производства, по-видимому, значительного распространения не получат, если не будет организовано на высоком научно-техническом уровне воспроизводство

ном— сырье-тростнике нриводило к необоснованным ре­ шениям по его использованию и большим затратам на его заготовку. Только превращение дикорастущих зарос­ лей тростника в культурные плантации с регулируемым водным режимом, внесением соответствующих удобре­ ний и созданием специализированных агрегатов по его уборке может создать необходимые предпосылки для экономически выгодного производства материалов. При обосновании капитальных вложений в развитие культур­ ных тростниковых плантаций необходимо учитывать ряд других сопряженных с этим отраслей народного хозяй­ ства (рыбное, разведение ондатры и т. д.).

Расчеты показывают, что для утепления скатных кро­ вель (волнистых, гофрированных, профилированных) целесообразно применять или самонесущие теплоизоля­ ционные плиты, располагаемые под кровельными листа­ ми, или же теплоизоляционный слой (обычно поропла­ сты), который непосредственно наносится в заводских условиях на нижнюю сторону кровельного листа.

Один из наиболее простых способов получения само­ несущих плит является широко распространенный в за­ рубежной практике способ армирования небольшими ме­ таллическими .полосами (алюминиевыми или стальными) минераловатных плит, по качеству соответствующих полужестким плитам, выпускаемым отечественной промыш­ ленностью. Благодаря армированию плиты, уложенные на обрешетку, легко выдерживают собственный вес без заметных прогибов. В целях предохранения от увлажне­ ния сорбционной влагой со стороны помещения плиты с нижней стороны покрываются пароизоляционным сло­ ем (синтетическая пленка, алюминиевая фольга). Такие

138

Аналогичным способом армирования могут быть по­ лучены самонесущие плиты и из других материалов, в частности из плит на основе вспученного перлита на фос­ фатах или органических вяжущих. Ориентировочные экономические показатели себестоимости .самонесущих плит из различных материалов будут около 28—35 руб. за '1 лі3.

Другое прогрессивное решение утепления скатных кровель из различного вида кровельных волнистых лис­ тов, как уже указывалось, —нанесение теплоизоля­ ционного слоя непосредственно на нижнюю поверхность кровельных листов. Кровельные листы такого типа из не­ ржавеющей или плакированной стали и алюминия полу­ чили широкое распространение в зарубежной практике строительства. В США кровельные алюминиевые листы такого типа, утепленные пенополиуретаном, изготовляют­ ся крупной фирмой «Кайзер Алюминум». В Японии ана­ логичные стальные кровельные листы, также утепленные пенополиуретаном, отвечающие современным требовани­ ям, носят название «современной кровли».

По-видимому, целесообразно широко внедрять такие материалы. Экономические показатели таких конструк­ ций будут при поточном изготовлении на автоматизиро­ ванных линиях вполне конкурентоспособны с кровлями другого типа.

Пенополиуретан, применяющийся для утепления кро­ вельных листов, имеет очень высокие адгезионные свой­ ства почти ко всем материалам. Замкнутая структура очень мелких пор позволяет снизить сорбционное влагопоглощение при Ю0% влажности,и70О|С до0,003 г/см3 за 7 дней. Использование газа типа фреона, теплопровод­ ность которого в 3 раза ниже, чем у воздуха, в качестве порообразователя позволяет снизить коэффициент тепло­ проводности пенополиуретана до 0,02 ккал/м-ч-град. Такой низкий коэффициент теплопроводности позволяет для средних условий нашей страны ограничиваться тол­ щиной утепляемого слоя в 20.—25 мм. Вес теплоизоляци­ онного слоя составляет всего около І кг/м.2 кровли. Спе­ циальные добавки (хлористый фосфор и др.) позволяют значительно увеличить сопротивляемость пенополиурета­ на возгоранию.

Вспучивание и затвердевание пенополиуретановых

композиций в течение -нескольких минут позволяет нано­ сить их на утепляемые поверхности на месте строитель­ ства. При этом способе утепления трудозатраты сокра­ щаются в несколько раз. Преимущества способа особен­ но убедительно выявляются при необходимости изолиро­ вать поверхности сложной конфигурации.

Технико-экономические расчеты показывают, что при­ менение других видов поропластов, таких, как феноло­ формальдегидные иіполистнрольные, для утепления скат­ ных кровель также целесообразно. Эти материалы могут применяться в качестве самонесущих плит и будучи под­ клеенными к кровельным листам.

Из сказанного видно, что основное внимание при развитии производства теплоизоляционных материалов для утепления кровель с уклоном следует уделять само­ несущим плитам и производству комплексных утеплен­ ных кровельных листов. Также целесообразно широко использовать нанесение теплоизоляционного материала в виде самовспенивающихся композиций.

3. Теплоизоляционные материалы для трехслойных панелей типа «сэндвич»

Широкое применение найдут стеновые трехслойиые навесные панели типа «сэндвич», состоящие из наруж­ ных листов (гофрированных или гладких) облицовочных материалов из алюминия, стали, стеклопластика и др. и внутреннего теплоизоляционного слоя. Внутренний теп­ лоизоляционный слой надежно соединяется с наружны­ ми обшивками, благодаря чему получается достаточно прочная конструкция. В качестве внутреннего слоя мо­ гут применяться жесткие сорта различных поропластов; в последнее время наибольшее применение в зарубеж­ ных странах получил пенополиуретан. Применение жид­ ких полиуретановых композиций, вспучивающихся меж­ ду двумя облицовочными слоями, позволяет создавать очень производительную технологию на поточных линиях мощностью до 1 500 000 м2/год. Именно это качество вы­ двинуло пенополиуретан в число наиболее прогрессив­ ных, отвечающих требованиям технической революции. Такие панели широко используются в США, ФРГ, Фран­ ции, Англии и др.

Пенополиуретан является также одним из наиболее эффективых теплоизоляционных материалов при произ­ водстве панелей для сводов и куполов. Эти панели так

1 4 0