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

при котором температуры на поверхности трубы и испытуе­ мого материала постоянны во времени. Количество прохо­ дящего через образец тепла определяют по расходу элект­ рической энергии рабочим нагревателем. Коэффициент теплопроводности X вычисляют по формуле

висит от пористости материала, его влажности и темпера­ туры объекта, на поверхности которого находится изоля­ ция. При эксплуатации тепловой изоляции на объектах с высокими температурами теплопроводность значительно возрастает.

Теплопроводность зависит и от объемной массы материа­ ла. Обычно с уменьшением объемной массы уменьшается и теплопроводность, и наоборот. Однако для волокнистых материалов это не характерно. Минеральная вата имеет

лы в увлажненном состоянии имеют более высокий коэф­ фициент теплопроводности и худшие теплозащитные свой­ ства, чем в сухом. На объектах с низкими отрицатель-

20

теплопроводности которого (1,92 ккал/м-ч-град при 0° С и объемной массе 880—920 кг/м3) почти в 80 раз больше, чем воздуха.

Сухие теплоизоляционные материалы с успехом могут применяться для изоляции оборудования, работающего в условиях глубокого холода (до —200° С), так как значе­ ние коэффициента теплопроводности материалов с пони­ жением температуры уменьшается (табл. 2).

§ 5. МЕХАНИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ

Механической прочностью называется способность мате­ риала (изделия) сопротивляться внутренним напряжени­ ям, возникающим в результате действия внешних нагру­ зок. Прочность строительных материалов характеризуется

21

пределом прочности R, т. е. напряжением в материале, соответствующим нагрузке, при которой происходит разру­ шение образца. Предел прочности определяют с помощью специальных приборов и вычисляют по формулам (11) и (12).

В зависимости от условий приложения нагрузки раз­

ких и порошкообразных материалов пользуются образ­ цами в виде кубиков, которые вырезают из готовых штуч­ ных изделий или формуют из мастики. Длина ребра кубика должна быть равна толщине испытуемого изделия, но не менее 30 и не более 100 мм.

Образцы-кубики не должны иметь механических повреж­ дений. Плоскости, на которые передается давление, долж­ ны быть тщательно подшлифованы и измерены с точностью до 0,1 мм. Площадь образца измеряют по верхнему и ниж­ нему основаниям, затем вычисляют среднее значение пло­ щади с точностью до 0,01 см2.

Для установления предела прочности при сжатии мож­ но использовать любой проверенный пресс, позволяющий измерять приложенную нагрузку с точностью до 1%. Схема устройства гидравлического пресса для' испытания образ­ цов на сжатие представлена на рис. 6.

22

Образец устанавливают в центре нижней плиты прес­ са 1, зажимают его между плитами 1 и 2 и начинают давить (без толчков и сотрясений) на образец с равномерной ско­ ростью до его разрушения. Момент разрушения характе­ ризуется резким падением нагрузки, наблюдаемым по ма­ нометру.

Наибольшую нагрузку по шкале манометра отсчиты­ вают с точностью до 5 кГ.

волокон характеризует механическую прочность гибких

лия. Затем для каждого образца определяют средние зна­ чения ширины и толщины с точностью до 0,1 мм. После этого образец 3 в специальном приборе (рис. 7) с обоих концов закрепляют в зажимах 2. Одним зажимом образец закрепляют на стойке 1, а к другому зажиму подвешивают ведерко 4 массой (вместе с зажимом) не более 500 г, в кото-

23

рое непрерывно до момента разрыва образца из дробницы 5 поступает дробь. Расстояние между зажимами должно быть не менее 180 мм. Предел прочности при разрыве образца определяют по весу разрывающей нагрузки (ведерко вме­ сте с дробью) как среднее арифметическое значение из результатов трех испытаний.

Предел прочности при изгибе определяют на образцахбалочках, выпиленных из жестких изделий. Испытание

Рис. 8. Прибор для определения предела прочности .при изгибе:

производят на приборе, показанном на рис. 8, следующим образом. Балочку 4 укладывают в строго горизонтальном положении на две опоры 7, расположенные на станине 8 прибора. Расстояние между центрами опор должно состав­ лять 75% длины образца. Края опоры нужно закруглить (радиус 10 мм). Концы образца должны выходить за опоры на 2,5 см.

Перед началом испытания измеряют металлической линейкой ширину и толщину образца в трех местах — по концам и в середине — с точностью до 0,1 мм и вычис­ ляют среднее арифметическое из результатов трех изме­ рений.

24

Нагрузка на испытуемый образец создается с помощью дроби, которая насыпается в ведерко 2, укреплен­ ное на подвеске 3. Подвеска соединена стержнем 5, лежа­ щим по середине испытуемого образца параллельно опорам. Дробь в ведерко насыпается равномерно со скоростью около 100 г/сек из сосуда 6. Для пуска дроби нажимают на рычаг /. В момент излома образца и падения ведерка на рычаг подача дроби в ведерко автоматически прекращается.

Образцы, изломанные вне средней трети длины, в рас­ чет не принимаются. В этом случае испытание должно быть повторено на новых образцах.

Теплоизоляционные изделия волокнистого строения под действием сжимающих нагрузок не разрушаются, а только сжимаются. Такие материалы (изделия) характеризуются

7

в

Рис. 9. Прибор для определения уплотняемости под

линейка, 8 — у к а з а т е л ь шкалы

величиной сжимаемости (остаточной деформацией сжатия),

на образцах-плитках размером 100x100 мм и высотой (толщиной), соответствующей высоте (толщине) изделия. Плоскости, на которые производится давление (нижнее и

25

Для испытания минераловатных плит на синтетическом и битумном связующем может быть использован прибор, показанный на рис. 9. На нем можно определять упру­ гость и возвратимость к первоначальному объему образцов

основание 1, а на поверхность образца опускают пласти­ ну 2 массой 500 г. По масштабной линейке 7 замеряют тол­ щину образца под нагрузкой 0,005 кГ/см2. Затем с помощью винта 5 опускают пластину 3. Масса пластин 2, 3 и 6 вместе со стержнем равна 2 кг, а удельная нагрузка на образец составляет 0,02 кГ/см2. Под этой нагрузкой образец выдер­ живают в течение 5 мин при 18—20° С, после чего замеряют толщину образца с помощью указателя 8 на масштабной линейке. Сжимаемость подсчитывают по формуле (13).

После определения исходной толщины образца под нагрузкой 0,005 кГ/см2 подвижную часть прибора 4 опу­ скают на пластину 2, лежащую на поверхности образца. На верхнюю пластину б подвижной части прибора устанав-

26

ливают груз с таким расчетом, чтобы вся нагрузка на об­ разец, включая массу подвижной части прибора, составила 10 кГ. Под этой нагрузкой образец выдерживают в течение 15 мин, после чего пластину 2 поднимают и закрепляют вин­ тами. Через 15 мин после снятия нагрузки на образец вновь опускают пластину 2 и оставляют ее в этом положении в течение 5 мин, после чего по шкале отсчитывают толщину образца и по формуле (15) вычисляют коэффициент возвратимости.

Для сильно сжимающихся эластичных материалов (поропластов) остаточную деформацию после воздействия сжимающих нагрузок определяют следующим образом

S3

и

§3

Пуансон

Цилиндр

Рис. 10. Прибор для определения предела проч­ ности при сжатии зернистых материалов

Образец (кубик) выдерживают 72 я в сжатом на 50 % состоя­

первоначальную толщину образца, а также толщину его

27

цилиндр с внутренним диаметром и высотой 120 лш (рис. 10) так-, чтобы после разравнивания верхний уровень материала примерно на 20 мм не доходил до верхнего края цилиндра. Затем в цилиндр вставляют пуансон таким образом, чтобы нижняя риска на пуансоне совпала с верх­ ним краем цилиндра. После этого цилиндр с пробой поме­ щают на подушку гидравлического пресса, сдавливают материал до верхней риски пуансона и отмечают в этот мо­

где Р — нагрузка при сдавливании материала при погру­

Прочность материала вычисляют как среднее арифме­ тическое из результатов трех определений. Каждое опре­ деление производят с новой порцией материала.

§ 6. ОТНОШЕНИЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ К ДЕЙСТВИЮ ВОДЫ

Увлажнение теплоизоляционных материалов резко ухуд­ шает коэффициент теплопроводности, а следовательно,

итеплозащитные свойства этих материалов.

Содержание в материале свободной воды, которая химически с ним не связана и которая выделяется из мате­ риала при сушке его до постоянной массы, характеризует влажность, материала.

Влажность материала определяют следующим образом. Берут небольшую навеску (5—10 г), помещают ее в сухие, предварительно взвешенные стеклянные бюксы или фар­ форовые стаканчики и сушат в сушильном шкафу при температуре 105—110° С до постоянной массы. Взвешивают навеску с точностью до 0,01 г. Разница в массе навески до

28

и после просушки показывает количество влаги. Различа­ ют объемную и массовую влажность в зависимости от того, к чему оиа относится: к объему или массе материала.

Влажность, отнесенная к массе абсолютно сухого мате­ риала, называется абсолютной влажностью. Когда коли­

29