книги из ГПНТБ / Сухарев М.Ф. Производство теплоизоляционных материалов и изделий учебник

Истинную пористость, являющуюся суммой закрытой П3 и открытой По пористости, можно подсчитать по формуле

Из этой формулы следует, что чем меньше объемная мас­ са, тем выше пористость.

Пористость теплоизоляционных изделий колеблется в пределах от 50% для низкоэффективных до 98% для изде­ лий с высокой теплозащитной способностью.

Большое значение имеют размеры, форма и расположе­ ние пор в материале. Лучшие показатели для тепловой изоляции дают мелкие замкнутые сферические поры. С уве­ личением размеров пор, когда замкнутые поры превраща­ ются в открытые, образуются каналы, соединяющие отдель­ ные поры между собой и с наружной поверхностью изделия. В силу этого заключенный в порах воздух, призванный служить тепловой изоляцией, свободно перемещается и перенос тепла через слой материала увеличивается.

Размер пор у различных теплоизоляционных материа­ лов колеблется в широких пределах. Например, средний диаметр пор пенодиатомитового кирпича равен 0,2—0,4 мм, а диатомитовых изделий с применением выгорающих опи­ лок — 2,5—5,0 мм.

Материалы волокнистого и пластинчатого строения ха­ рактеризуются преимущественно сквозными каналами, и определить их пористость трудно. Структура пор зависит

Для получения теплоизоляционных изделий с высоко­ пористой структурой применяют различные технологиче­ ские приемы, из которых наиболее распространены сле­ дующие.

Использование естественной пористости сырьевых ком­ понентов, к которым могут" быть отнесены диатомит, распу­

чительного количества воды и последующее ее испарение при сушке обеспечивают получение высокой пористости. Поры равномерно распределяются при испарении содер­ жащейся в материале воды, и строение материала становит­ ся достаточно однородным.

10

Однако применение этого способа следует увязывать с экономикой производства, так как в данном случае при сушке изделий .пользуются мощными сушильными уста­ новками, -и расход топлива увеличивается.

Введение выгорающих добавок применяется при про­ изводстве керамических теплоизоляционных изделий, которые подвергаются обжигу. Повышенное порообразо­ вание достигается за счет ввода в шихту измельченных и просеянных органических добавок (древесные опилки, угольная и торфяная мелочь и т. п.), которые в процессе обжига выгорают. На месте выгоревших частиц остаются воздушные поры, понижающие объемную массу и тепло­ проводность изделий. Применяя выгорающие добавки определенных размеров и в заданном количестве, можно получить изделия с требуемой пористостью.

Этот способ более экономичен, так как за счет тепла от сгорания органических добавок снижается расход топлива на обжиг керамических изделий.

Пенообразование — способ, применяемый для увели­ чения пористости за счет введения в формовочную массу заранее приготовленной пены в виде замкнутых мельчай­ ших пленочных сферических оболочек, наполненных воз­ духом.

Газообразование — способ, отри котором пористая структура материала достигается за счет введения в фор­ мовочную массу специального газообразователя. В ре­ зультате химического взаимодействия сырьевых компо­ нентов образуется газовыделяющий порообразователь. Например, при получении газобетона в качестве специ­ ального газообразователя применяют алюминиевую пуд­ ру, которая, взаимодействуя с известью, выделяет в вод­ ной среде газообразный водород по следующей реакции:

2А1 + ЗСа(ОН)2 + 6Н20-^ЗСаО-А12 Оз-6Н20 + З Н 2 | .

Скорость газовыделения может регулироваться приме­ нением соответствующих ускорителей или замедлителей.

Вспучивание при нагревании — это способ получения высокопористых материалов вследствие выделения при нагревании водяных паров или газа, содержащихся в са­ мом исходном сырье (например, вспучивание при обжиге перлита и вермикулита, при котором из тяжелой горной породы плотностью 'более 2000 кг/л13 получается высокопористый материал объемной .массой менее 100 кгДи3 ).

11

• Измельчение для получения материала с заранее задан­ ным зерновым составом также может служить одним из способов повышения пористости. Сыпучие, зернистые и порошкообразные теплоизоляционные материалы, при­ меняемые в качестве засыпной изоляции при оптимальном зерновом составе, могут обеспечить высокую пористость. Пористость сыпучих материалов, состоящих из различных фракций, будет ниже, так как пустоты между более круп­ ными зернами будут частично заполнены более мелкими частицами. В связи с этим в технических условиях на сыпу­ чие теплоизоляционные материалы регламентируется их зерновой состав, т. е. максимальный размер зерен и остат­ ки на нескольких (крупных и мелких) ситах.

§ 3. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМНОЙ М А С С Ы

Объемную массу материала (изделия) определяют, когда материал находится в сухом состоянии. Если же материал находится в естественном состоянии, то его объемную массу определяют вместе с имеющейся в нем влагой.

Для определения объемной массы материала необходимо знать его объем, массу и влажность. Массу материала опреде­ ляют взвешиванием с заданной точностью, а влажность — высушиванием образца при температуре 105—110° С. Осо­ бое внимание обращают на определение объема образца материала, который может быть установлен одним из

нием линейных размеров, измеряя три образца прямоуголь­ ной формы размером 250x250 мм и высотой, равной тол­ щине изделия 1 . Длину и ширину образца замеряют метал­

1 Толщину гибких ыинераловатных изделий измеряют под удельной нагрузкой 0,02 кГ/см2.

12

(6)

К— коэффициент, учитывающий, какую часть длины окружности составляет изделие. Для скорлуп К=0,5, а для сегментов вычисляется по формуле

13

делении. Затем поворачивают прибор измерительным ци­ линдром вниз и держат его в таком положении до тех пор, пока Еесь песок из резервуара не пересыплется в стеклян­ ный измерительный цилиндр. После этого плавно повора­ чивают прибор измерительным цилиндром вверх и осторож­ но ставят его на мягкую подставку. Когда весь песок снова пересыплется вниз, отмечают его уровень с точностью до одного деления.

'ределяется как разность меж-

Д-У Уровнем песка в приборе вместе с образцом и первоначальным уровнем песка по шкале прибора. Показания прибора тем точнее, чем боль­

ше объем образца. Образец должен помещаться в приборе без нажима на него крышки

и с зазорами между образцом и стенками резервуара не менее 10 мм с каждой стороны.

Объем образца можно определить также гидростатиче­ ским методом, по количеству вытесненной образцом воды.

14

Для определения объема по этому способу образец необ­ ходимо покрыть водонепроницаемой пленкой парафина, т. е. запарафинировать. Предварительно высушенный и взвешенный образец погружают в расплавленный в фар­ форовой чашке парафин, быстро вынимают и осматривают, проверяя плотность парафинового покрытия и отсутствие трещин или пузырьков воздуха. При обнаружении дефек­ тов покрытия трещины заливают парафином, а пузырьки воздуха удаляют с помощью раскаленной металлической проволоки. После остывания образец вновь взвешивают. Раз­ ность в массе характеризует массу парафинового покрытия.

Объем парафинированного образца определяют пу­ тем принудительного погружения его в воду в приборе, показанном на рис. 2. Запарафинированный образец по­ гружают в мерный цилиндр / с водой, накрывают пластин­ кой 3 и отпускают стопорный винт 2 прибора таким обра­ зом, чтобы пластинка находилась на 30 мм ниже уровня

ной шкале 4 цилиндра. Объем парафина вычисляют по фор­ муле

Объем пластины прибора определяют по отградуиро­ ванной шкале прибора до проведения испытаний, замеряя

в свободной засыпке. Размеры мерных сосудов в зависи­ мости от крупности зерен материала приведены в табл. 1.

Высушенную до постоянной массы и охлажденную до комнатной температуры навеску насыпают в предварительно

15

16

няются высокие теплозащитные свойства изоляционных материалов.

Теплопроводность материалов проверяется с помощью специального прибора (рис. 4), предназначенного для оп­ ределения коэффициента теплопроводности строительных и теплоизоляционных материалов в сухом состоянии при температуре на горячей стороне образца от 25 до 700° С путем измерения установившегося стационарного потока тепла, проходящего через испытуемый образец.

Прибор состоит из плоского электронагревателя и теп­ ломера 3, установленного на расстоянии 2 мм от поверх­ ности холодильника 4, через который непрерывно проте­ кает вода с постоянной температурой. На поверхностях нагревателя и тепломера заложены термопары 5, 6, 8 и 9. Прибор помещен в металлический кожух 10, заполненный теплоизоляцией. Плотное прилегание образца к тепломе­ ру и нагревателю обеспечивается прижимным устройством 7. Нагреватель, тепломер и холодильник имеют форму круга диаметром 250 мм.

Тепловой поток от нагревателя через образец и тепломер передается холодильнику. Величина теплового потока, проходящего через центральную часть образца, измеряется тепломером.

Образец должен иметь в плане форму круга диаметром 250 мм или форму квадрата со стороной 250 мм; толщина образца должна быть не более 50 мм и не менее 10 мм. Тол­ щину образца измеряют с точностью до 0,1 мм и определяют как среднее арифметическое значение из результатов четы­ рех измерений.

Поверхности образцов должны быть плоскими и парал­ лельными. При испытании, волокнистых, сыпучих, мягких

и полужестких материалов отобранные образцы помещают

вобоймы диаметром 250 мм, высотой 30—40 мм и толщи­ ной 3—5 мм, изготовленные из асбестового картона и скле­ енные жидким стеклом. Плотность заложенного в обойму материала, находящегося под нагрузкой, должна быть равномерна по всему объему и соответствовать среднему значению объемной массы материала.

Образцы предварительно должны быть высушены при температуре 105—110° С до постоянной массы.

Подготовленный к испытанию образец материала укла­ дывают на тепломер и прижимают нагревателем. Затем уста­ навливают терморегулятор нагревателя на заданную тем­ пературу испытания и включают нагреватель в сеть.

18

Рис. 5. Схема цилиндрического прибора для

ности, называемый методом пластины, применим лишь к плоскимобразцам теплоизоляционных материалов. Коэф­ фициент теплопроводности фасонных изделий — скорлуп, сегментов, цилиндров — определяют по методу трубы с помощью цилиндрического прибора (рис. 5). Внутри сталь­ ной трубы 1 диаметром 100—150 мм и длиной не менее 2,5 м на огнеупорном материале вмонтирован нагревательный элемент 2, разделенный на три самостоятельные секции по длине трубы: центральную (рабочую), занимающую око­ ло 7з Длины трубы, и боковые, служащие для устранения

19