Будмат

81

Лабораторна робота №14

ТЕПЛО- І ЗВУКОІЗОЛЯЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ Мета роботи – вивчити основні види, властивості й галузі застосування

теплоізоляційних матеріалів.

Загальні відомості Теплоізоляційні матеріали призначені для захисту приміщень, теплових і

охолоджуючих агрегатів від втрати тепла або нагрівання. Вони мають високу пористість (П= 50 - 98%), низьку теплопровідність, (λ= 0,025 -0,18 Вт/м 0С) і невелику середню густину ( ).

За походженням теплоізоляційні матеріали можуть бути органічними й неорганічними (мінеральними). Недоліки перших – висока гігроскопічність, горять, загнивають, низька термостійкість (до 100 0С), пошкоджуються комахами.

За конструктивними ознаками теплоізоляційні матеріали поділяються: а) штучні (плити, шкаралупи, сегменти, камені, блоки); б) рулонні (повсть, шевелін); в) сипкі (керамзит, перліт, шлак).

За середньою густиною мають 17 марок:

а) особливо легкі ОЛ (15,25,35,50,75,100); б) легкі Л (125, 150,175,250,300,350); в) важкі В (400, 450, 500, 600).

За теплопровідністю теплоізоляційні матеріали поділяються на три групи: а) мало теплопровідні - клас, А (λ=0,058 Вт/м 0С); б) середньо-теплопровідні - клас Б, (λ=0,058 - 0,116 Вт/м 0С);

в) підвищеної теплопровідності - клас В, (не більше λ=0,18 Вт/м 0С). За жорсткістю (відносна деформація при стиску при навантаженні 2 кПа):

а) м’які (стисливість 30%); б) напівжорсткі НЖ (стисливість 6-30%);

в) жорсткі Ж (стисливість 6%); г) підвищеної жорсткості (стисливість 100 % при навантаженні 4 кПа);

д) тверді Т (стисливість 10% при навантаженні 10 КПа). За займистістю теплоізоляційні матеріали можуть бути:

а) займистими; б) важко займистими; в) незаймистими.

При виконанні лабораторної роботи слід наочно ознайомитись з колекцією теплоізоляційних матеріалів, теоретично вивчити сировину й технологію їх виробництва, основні властивості, а потім охарактеризувати матеріали, які наведені в таблиці лабораторного зошита.

Сировина, основні властивості, галузь застосування деяких теплоізоляційних матеріалів наведені нижче.

82

14.1 Вироби органічного походження

Деревостружкові плити виробляють гарячим пресуванням маси, яка складається з деревних стружок або волокон і термореактивних полімерів (фенолформальдегідних, карбамідних). У результаті гарячого пресування рідка смола твердне й склеює стружки або волокна в плити. Для підвищення вогнестійкості плити просочують антипіренами, для збільшення гнилостійкості

-антисептиками, а для більшої водостійкості – парафіновою емульсією. Як

теплоізоляційний матеріал використовують плити з ρm=250-500 кг/м3. Їх коефіцієнт теплопровідності дорівнює λ=0,046 - 0,093 Вт/м 0С. Розміри плит: довжина 120360 см, ширина 100 - 180 см, товщина 4 - 10 см.

Деревоволокнисті плити. За технологією виготовлення близькі до дерево

-стружкових плит, тільки виробляють їх із розпушеної деревини з добавками

паперових відходів.

Середня густина ρm=150-350 кг/м3, λ=0,047 - 0,093 Вт/м 0С. Міцність при згині σзг=0,4 - 2,0 МПа. Застосовують деревоволокнисті, дерево - стружкові плити для теплоізоляції стін, підлог, перегородок.

Торфові вироби виготовляють з молодого, ще не перегнилого моху -

сфагнуму, що залягає на поверхні боліт. Середня густина торфоплит ρm=150- 3, λ= 0,05 - 0,06 Вт/м0С, міцність при згині σзг=3 кгс/см2, розміри

100x50x3 см. Виготовляють із торфу також сегменти шкаралупи. Застосовують для теплоізоляції стін і поверхні промислового обладнання, трубо проводів стін і поверхні промислового обладнання, трубопроводів при температурі від 60 до 1000С. Для захисту від зволоження їх треба отиньковувати (оштукатурювати).

Очеретяні плити - це спресовані й прошиті сталевим дротом прямокутні плити з очерету. Середня густина ρm= 175 - 250 кг/м3, коефіцієнт теплопровідності λ= 0,047 - 0,1 Вт/м0С, границя міцності при згині σзг= 5 - 10 кгс/см2, розміри 240-280×55 - 150×3 - 10 см. Використовують як утеплювач стін, покрівель. Їх обов’язково обробляють антисептиками, тому що їх псують гризуни.

Будівельна повсть, її виготовляють з грубої кінської або коров’ячої шерсті з домішкою лляного клоччя (не більше як 10%) і клеючої речовини. Середня густина ρm=100 - 300 кг/м3, коефіцієнт теплопровідності λ= 0,04-0,061 Вт/м0С.Застосовують для теплоізоляції стін, стель, для конопачення віконних і дверних коробок. Недолік - високе водопоглинання, розмножується міль.

Фіброліт - це плитний матеріал, виготовлений із суміші портландцементу або каустичного магнезиту, води й деревної шерсті. Середня густина ρm=300 - 500 кг/м3, коефіцієнт теплопровідності λ= 0,099-0,197 Вт/м0С, границя міцності при згині σзг= 4 - 25 кгс/см2, вологість не більше 15%, розміри плит 200-240×50- 55×2,5 - 10 см. Застосовують для обшивки стін і стелі.

Арболітові теплоізоляційні вироби являють собою плити або блоки,

виготовлені з портландцементу, деревної тирси, стружки або щепи подрібненої соломи, очерету, костриці й інших матеріалів, змочених розчинами мінералізаторів. Середня густина ρm=300 - 500 кг/м3, коефіцієнт теплопровідності λ= 0,1 - 0,126 Вт/м0С.

83

Щільнопласти складаються з чарунок, що мають у поперечнику правильну геометричну форму й регулярно повторюються. Їх виготовляють із різних матеріалів – бавовняної тканини, склотканини, паперу, фольги й деревного шпону, просякнутих полімерами (фенолоформальдегідною, епоксидною смолами та ін.). Вони є ефективним утеплювачем для тришарових стінових панелей.

Пінополістирол виготовляють спучуванням розм’якшеного полістирольного полімеру хімічним шляхом. Як пороутворювач застосовують речовини, що легко розкладаються й виділяють інертні гази: азот, вуглекислоту, гелій, бікарбонат амонію та ін. Середня густина ρm= 30 - 300 кг/м3, коефіцієнт теплопровідності λ= 0,03 - 0,055 Вт/м0С. Випускають полістирол у вигляді плит, шкарлуп, блоків білого кольору. Застосовується для теплоізоляції промислового обладнання, трубопроводів суміщеної покрівлі, перекритів, стін, перегородок, для влаштування середнього шару тришарових стінових пенелей, стійкий при температурі 60-100 0С.

Пінополівінілхлорид - виробляють спучуванням полівінілхлориду, випускають у вигляді жорстких та еластичних плит, застосовують там же,де й пінополістирол, проте при температурі від -60 до +60 0С. Середня густина ρm= 60 - 200 кг/м3, коефіцієнт теплопровідності λ= 0,035 - 0,052 Вт/м0С.

Пінополіуретан - випускають у вигляді жорстких плит для влаштування середнього шару тришарових стінових панелей, шкарлуп і сегментів - для ізоляції трубопроводів, еластичний застосовується для герметизації стиків панелей, вікон, дверей. Середня густина ρm= 30 - 200 кг/м3, коефіцієнт теплопровідності λ= 0,032 - 0,058 Вт/м0С. Температура від 160 до 1500С.

Міпора виготовляється на основі сечовино - формальдегідної смоли, являє собою піну, яка затверділа. Середня густина ρm= 10 - 20 кг/м3, коефіцієнт теплопровідності λ= 0,03 - 0,035 Вт/м0С. Гігроскопічна потребує ретельної гідроізоляції. Використовують для теплоізоляції холодильників, дріб’язком мінори заповнюють чарунки в щільнопластах.

14.2 Вироби неорганічного походження

Мінеральна вата - це легкий, схожий на вату матеріал. Здобувають, його з розтопленої рідкої маси гірських порід (сланців, мергелів, доломітів, базальтів), коефіцієнт теплопровідності λ= 0,042 - 0,046 Вт/м0С. Застосовують для теплоізоляції як холодних до -2000С, так і гарячих поверхнею 200-3000С, на її основі виготовляють мінеральну повсть, мінеральні мати тощо.

Мінераловатні мати виготовляють, прошиваючи нитками шар мінеральної вати, покритої з одного або обох боків бітумоізованим папером. Розміри 100-150×35-100×3-6 см. Середня густина ρm= 75-250 кг/м3, коефіцієнт теплопровідності λ= 0,041-0,07 Вт/м0С.

Мінераловатні тверді плити - це жорсткі вироби, які формують і пресують з мінераловатної вати, просякнутої бітумом, синтетичними смолами або неорганічними в’яжучими (цементом, глиною, розчинним склом). Виготовляють плити, шкарлупи, сегменти. Середня густина ρm= 100-400 кг/м3,

84

коефіцієнт теплопровідності λ= 0,051-0,135 Вт/м0С. Застосовують як утеплювач стін, покрівель, холодильників, поверхні промислового обладнання й трубопроводів.

Скляна вата являє собою волокнистий матеріал, що складається з тонких ниток, вироблюваних із розтопленого скляного бою, властивості близькі до мінеральної вати.

Для теплоізоляційних потреб застосовують різні вироби: мати, і стрічки, плити, шкарлупи. Ними ізолюють поверхні з температурою до 4500С.

Чарункове скло (газоскло) має пористу (чарункову) структуру, здобувається спіканням суміші тонкоподрібненого скла та газоутворювача (мелений вапняк, деревне вугілля, кокс) при температурі 750-850 0С виділяється газ. Виготовляють напівциліндри, блоки із середньою густиною ρm= 150-600 кг/м3, коефіцієнтом теплопровідності λ= 0,05-0,1 Вт/м 0С, границею міцності при стиску σст= 10-150 кгс/см2. Використовується для теплоізоляції теплових холодильних агрегатів, утеплення стін, покрівель.

Пінобетон, газобетон виготовляють змішуванням розчину зі стійкою піною (піноутворювачі – алюмосульфонафтенові сполуки й препарат ГКС), або при уведенні в цементне тісто чи розчин газоутворювачів (вапно-пушонка в суміші з алюмінієвим порошком, пероксиду водню). Як теплоізоляційні вироби вони мають середню густину ρm= 500 кг/м3, коефіцієнт теплопровідності λ= 0,08-0,11 Вт/м 0С. Випускають у вигляді плит, блоків, шкарлуп, сегментів. Застосовують для теплоізоляції покриттів, панелей зовнішніх стін, перегородок, трубопроводів.

Спучений перліт – пористий сипкий матеріал, здобутий короткочасним випалюванням подрібненого перліту при 700-1200 0С. Насипна густина ρн= 160250 кг/м3, коефіцієнт теплопровідності λ= 0,05 Вт/м0С. Застосовують для виготовлення теплоізоляційних розчинів, бетонів, а також для теплоізоляційних засипок. Можна виготовляти плити й шкаралупи. Температура застосування від

200 до 8000С.

Вермикуліт - сипкий матеріал, який отримують випалюванням подрібненого природного вермікуліту при 800-10000С. Насипна густина вермикуліту ρн= 80-150 кг/м3, коефіцієнт теплопровідності λ= 0,1-0,15 Вт/м0С. Максимальна температура застосування 11000С, застосовується там, де й перліт.

Керамзит - пористий керамічний гранульований матеріал; який здобувають виполюванням легкоплавких глин, що випинаються (спучуються), утворюючи дрібні замкнуті пори. Керамзит випускають у вигляді гравію, щебеню й піску. Середня густина ρm= 100-800 кг/м3, σ= 4-55 кгс/см2, λ= 0,12- 0,18 Вт/м0С. Застосовують, як найбільш поширений заповнювач для легких бетонів, для теплоізоляційних засипок.

Совеліт - це суміш з азбесту та 15% доломіту. Випускають порошком, з якого роблять мастику для обмазування поверхонь, що ізолюються, або виготовляють різні вироби: плити, шкарлупи для теплоізоляції промислового

85

обладнання й трубопроводів, застосовують при температурі до 500 0С, ρm= 350-

400 кг/м3, λ= 0,082-0,086 Вт/м0С.

Вулканіт - це суміш, що складається із 20% азбесту, 20% вапна, 60% трепелу, або діатоміту. Виготовляють із вулканіту плити, сегменти шкарлупи, піддають автоклавній обробці. Застосовують при температурі до 600 0С, ρm=500

кг/м3; λ=0,087 Вт/м0С.

Азбозурит - це суміш 30% азбесту й 70 % діатоміту, її змішують із водою й цю мастику наносять на поверхню, що ізолюється. Середня густина ρm= 400850 кг/м3, теплопровідність λ= 0,08-0,2 Вт/м0С. Азбозурит не змінює своїх властивостей при нагріванні до 800-900 0С.

86

Лабораторна робота № 15

БУДІВЕЛЬНІ МАТЕРІАЛИ І ВИРОБИ ІЗ ПЛАСТИЧНИХ МАС

Пластичними масами називають матеріали, які складаються із декількох речовин які є смолоподібні органічні речовини з великою молекулярною масою (полімери), які здатні під впливом нагрівання й тиску набирати потрібної форми і стійко зберігати її після зняття навантаження.

Полімери можуть бути природні та штучні. Природні – природний каучук, целюлоза, шовк, вовна, бурштин тощо.

Пластмаси одержують хімічним способом із найпростіших речовин, які добувають із вугілля, нафти, повітря, вапна та ін. Пластмаси поділяють на прості і складні. Прості пластмаси складаються із смоло подібних органічних речовин (органічне скло). Здебільшого для будівництва використовують складні пластмаси. Вони складають із полімерних смол і різних компонентів – наповнювачів, пластифікаторів, змащувальних речовин, барвників. Для виробництва пористих пластмас застосовують спеціальні речовини – пороутворювачі.

Наповнювачі надають пластмасам потрібних фізико-механічних властивостей. Наповнювачі бувають порошкоподібні (кварцове борошно, крейда, барит, тальк, деревне борошно), волокнисті (азбестове, деревне і скляне волокно) й листовидні (папір, бавовняна і скляна тканини, азбестовий картон, деревний шпон).

Пластифікатори надають пластмасам у процесі їх виготовлення більшої пластичності (дибутилфалат, камфора, олеїнова кислота).

Змащувальні речовини не дають пластмасам приставити до форм під час пресування виробів (стеарин, олеїнова кислота).

Розвиток сучасної промисловості будівельних полімерних матеріалів ґрунтується на застосуванні штучних (синтетичних) полімерів, що їх одержують методом полімеризації і поліконденсації.

Полімеризаційні (поліетилен, полівінілхлорид,поліакрилати) – мають такий самий хімічний склад, що й вихідні мономери, і жодних побічних продуктів реакції не виникає.

Поліконденсаційні (фенолформальдегідні, сечовино-формальдигідні, поліефірні, епоксидні) - високомолекулярні органічні сполуки, які утворюються з низькомолекулярних речовин, при цьому відбувається відщеплення побічних продуктів (води, спирту, хлористого водню). Хімічний склад полімерів, що утворилися при цьому, відрізняються за своїм складом від вихідних речовин. Полімери, одержані шляхом модифікації природних полімерів (целюлози і білків) застосовують для виготовлення водостійкого лаку із ацетилцелюлози для фарбування дерев’яних і металевих поверхонь.

Синтетичні каучуки і гуми мають велике значення у виробництві будівельних пластмас. Синтетичні каучуки – продукти полімеризації насичених вуглеводів. Вихідними речовинами для цієї мети застосовують: ізопрен, бутадієн (дивиніл), хлоропрен, ізобутілен. Одержали розповсюдження

87

поліізопренові каучуки (СКЇ), бутилкаучук (СКЇ – 3), хлоропренові каучуки різних марок під назвою «наіріт», гума, вулканізований каучук, який піддався обробленню під дією сірки або радіації.

За структурою пластмаси поділяють на гомогенні (однорідні) і гетерогенні (неоднорідні).

За призначенням полімерні матеріали поділяються на такі групи:

1.Матеріали для покриття підлог (рулонні, плиткові матеріали і монолітні покриття).

2.Стінові матеріали – конструкційні (склопластики, деревні пластики, стінові панелі)й опоряджувальні (паперопласти, облицювальні плитки, погонні вироби, плінтуси, поручні, нащільники).

3.Сантехнічні вироби та труби ( труби поліетиленові, вініпластові, склопластикові).

4.Герметики, клей і мастики.

5.Теплоізоляційні матеріали (пінопласти, сотопласти). Характеристики деяких матеріалів із пластмас наведені в таблиці 15.1.

Таблиця 15.1

88

89

90