Вопрос 28

Опишите свойства и область применения неорганические теплоизоляционных материалов.

Минеральная вата — это волокнистый материал, получае­мый из силикатных расплавов горных пород, металлургиче­ских шлаков и их смесей. В зависимости от исходного сырья минеральную вату подразделяют:

• на шлаковую — сырьем служат металлургические и другие шлаки;

• стеклянную — из отходов стекла и других силикатных мате­риалов;

• каменную (горную) — из осадочных или изверженных гор­ных пород (андезиты, базальты и др.).

Минеральная вата обладает рядом преимуществ по сравне­нию с другими теплоизоляционными материалами. Она не горит (относится к классу негорючих материалов — НГ), неги­гроскопична. Содержание влаги в изделиях из нее при нор­мальных условиях эксплуатации составляет 0,5 % по объему. Для минимизации водопоглощения во влажных условиях эксплуатации минеральную вату, как правило, пропитывают специальными водоотталкивающими составами (кремнийорганическими соединениями или специальными маслами). У минеральной ваты высокая химическая стойкость, она явля­ется химически пассивной средой и не вызывает коррозию контактирующих с ней металлов.

Из минеральной ваты производят:

• войлок — получают в виде листов и полотнищ путем уплот­нения минеральной ваты, слегка пропитанной дисперсиями синтетических смол;

• минераловатные маты — представляют собой минераловатный ковер, заключенный между битуминизированной бумагой, стеклотканью или металлической сеткой и прошитый прочными нитями или тонкой проволокой;

• минераловатные плиты различной жесткости - произво­дят путем пропитки минераловатного ковра синтетическим связующим и уплотнения с последующей термообработкой. Плотность их в зависимости от степени уплотне­ния составляет 50...250 кг/м³;

• минераловатные скорлупы, цилиндры и полуцилиндры..

Пеностекло — ячеистый материал, получаемый спеканием порошка стеклянного боя с газо- или пенообразующими добавками. В результате образуется легкий пористый материал (пористостью 80...95 %), состоящий из герметично замкнутых гексагональных и сферических стеклянных ячеек. Такая струк­тура материала исключает взаимодействие газовой среды ячеек с атмосферой и обусловливает неизменность его физико-технических характеристик во времени. Выпускается в виде плит, блоков и гранулята.

Как теплоизоляционный материал пеностекло обладает целым рядом положительных свойств. Оно самое прочное из всех эффективных теплоизоляционных материалов. Прочность пеностекла на сжатие в несколько раз выше, чем у волокнистых материалов и пенопласта. Оно не дает усадки и не изменяет гео­метрических размеров с течением времени в условиях эксплуа­тационных нагрузок. Отличается абсолютной непроницаемо­стью для воды и стойкостью к химическому и биологическому воздействию. Пеностекло легко обрабатывается столярным инструментом под любые необходимые размеры и форму.

Перлит - это природное вулканическое стекло, обогащен­ное водой, т.е. это застывшее вулканическое стекло изливших­ся пород, которые вышли на поверхность по трещинам в зем­ной коре Содержание воды в перлите колеблется в очень широких пределах — 1...12 % и выше. При нагревании внешние части кусочков стекла размягчаются, и вода, выделяющаяся из внут­ренних частиц куска, вспучивает внешнее размягченное стек­ло, создавая внутренние замкнутые поры. При вспучивании перлит увеличивается в объеме в 10... 12 раз и более, т.е. из 1 м³ перлитового сырья получается до 20 м³ вспученного перлита. Плотность вспученного перлита коле­блется от 75 до 600 кг/м³. Следует отметить, что сырой перлит выгодно перевозить на большие расстояния и вспучивать на месте проводимых работ.

Вспученный перлит применяют для приготовления широ­кого спектра теплоизоляционных и звукоизоляционных мате­риалов и изделий, как заполнитель при изготовлении теплоизоляционных, жаростойких и легких бетонов и раство­ров, в качестве теплоизоляционных засыпок при температуре изолируемых поверхностей от —200 до +875°С (в том числе упакованных в полиэтилен) и др.

Вермикулит является мономинеральной горной породой. При нагревании от 300 до 1000 °С зерна этого минерала в тече­ние 3...5 с способны увеличиваться в объеме в 15...20 раз, а отдельные разновидности в 40 раз. Помимо вспучивания при нагревании они еще расщепляются на тончайшие пластинки. В результате получается сыпучий и очень мелкий материал в виде удлиненных чешуйчатых частиц золотисто-латунного цвета с плотностью 80... 150 кг/м³.

Используется вермикулит в качестве теплоизоляционной засыпки в различных конструкциях, как заполнитель для бето­нов и растворов, в качестве наполнителя в производстве линолеумов, пластмасс, при производстве красок и лакокрасочных материалов. Изделия на основе вспученного вермикулита отличаются очень низкой теплопроводностью.

Ячеистые бетоны характеризуются значитель­ным количеством искусственно созданных и условно замкну­тых пор размером 0.5...2 мм. Мелкие воздушные поры равно­мерно распределены по всей массе бетона и разделены тонки­ми и прочными перегородками из отвердевшего вяжущего камня. В результате образуется достаточно прочный простран­ственный каркас. В таких бетонах отсутствует крупный и прак­тически мелкий заполнители. В состав ячеистых бетонов вхо­дят лишь вяжущее, тонкомолотый кремнеземистый компо­нент, вода и порообразователь. Вяжущим в ячеистых бетонах служат портландцемент и его разновидности, известь, гипс. В качестве кремнеземистого компонента используются молотые кварцевый песок и грану­лированный доменный шлак, зола-унос ТЭЦ и др. Кремнезе­мистый компонент уменьшает расход вяжущего и усадку бето­на, а также повышает качество изделий. Применяют ячеистые бетоны для изготовления тепло- и звукоизоляционных изделий, легких железобетонных конст­рукций и в качестве отделочного материала. Из них изготов­ляют панели наружных стен и покрытий зданий, неармированные стеновые и теплоизоляционные блоки, камни для стен и другие изделия. В настоящее время на основе пенобе­тона создан новый материал под условным названием «Пено-декор». Он предназначен для реконструкции (санации) старых зданий и строительства новых. Теплосопротивление стен в таких зданиях обеспечивается за счет примене­ния суперлегкого теплоизоляционного пенобетона с после­дующей отделкой выразительными архитектурными покры­тиями.

ВОПРОС 29 Эти материалы получают при термическом разложе­нии газообразователей или взаимодействии компонентов (химический способ), а также в результате расширения раство­ренных газов при снижении давления или повышении темпе­ратуры (физический способ). По внешнему виду и способу применения эти материалы могут быть в виде штучных изделий (в основном плит) и в виде жидковязких материалов, вспучива­ющихся и отвердевающихся на месте применения (заливочные пенопласты, монтажные пены).

Наибольшее распространение в строительстве получили экструдированный пенополистирол, пенополиуретаны, фенолоформальдегидные и карбамидоформальдегидные пенопласты.

Экструдированный пенополистирол получают из полистирольного бисера прогревом пара в замкнутом объеме. В резуль­тате формируется однородная структура, состоящая из мель­чайших ячеек размером 0,1...0,2 мм, плотная корка на обеих поверхностях плит и полностью закрытая пористость. Поэто­му он практически паронепроницаем, не накапливает влагу, имеет минимальное водопоглощение (менее 0,3 %) и повышен­ную прочность.

Из экструдированного пенополистирола выпускают теп­лоизоляционные плиты, в том числе и плиты «Пеноплэкс». Плотность их составляет 25...45 кг/м³, коэффициент теплопро­водности — 0,028...0,037 Вт/(м*^оК) для различных условий эксплуатации. Долговечность превышает 50 лет при темпера­турном режиме от -50 до +75 °С.

Пеноизол (карбамидный пенопласт) представляет собой материал, изготовленный беспрессовым способом и без термической обработки из пенообразующего состава, включающего полимерную смолу, пенообразователь, воду и специальные модификаторы.

Пенополиуретан (ППУ) — представляет собой пористый жесткий (плиты, скорлупы) или мягкий эластичный (рулоны, листы) материал с плотностью 30... 100 кг/м³. По своим теплофизическим и эксплуатационным свойствам изделия из пенополиуретана значительно превосходят традиционные тепло­изоляционные материалы. Они обладают наиболее низким коэффициентом теплопроводности и высокими гидроизоли­рующими свойствами (до 99 % закрытых пор). Пенополиуре­тан химически нейтрален к кислотным и щелочным средам, может работать в грунте, обладает высокой стойкостью к хими­ческим соединениям, за исключением некоторых растворите­лей и концентрированных кислот.

Вместе с тем пенополиуретан разрушается при воздействии прямых солнечных лучей. Поэтому в случае воздушной про­кладки трубопроводов и монтажа скорлуп без внешнего свето­непроницаемого покрытия поверхность их следует защищать лакокрасочным покрытием.

Пенополиуретан — многофункциональный пенопласт, может применяться во многих областях строительства, ремонта и отделки. Теплоизоляционные изделия из пенополиуретана могут использоваться для теплоизоляции трубопроводов горя­чего и холодного водоснабжения, паропроводов, инженерных сетей химических и нефтехимических производств в диапазо­не температур от —250 до +160 °С.

Жесткий пенополиуретан изготовляется непосредственно на поверхности изолируемых трубопроводов и оборудования заливкой смеси под перемещаемую опалубку или стационар­ный металлический кожух (в зависимости от диаметра трубо­провода).

Заливочные пенопласты можно готовить также на основе фенольных, фенолоформальдегидных, карбамидоформальдегидных и других полимеров.