8.2. Классификация теплоизоляционных материалов.

По назначению теплоизоляционные материалы делят на общестроительные и монтажные (для изоляции агрегатов и трубопроводов).

По составу исходного сырья теплоизоляционные материалы бывают неорганические, органические и комбинированные материалы, состоящие из орга­нического и неорганического сырья (напр., деревоцементные материалы).

По внешнему виду и форме теплоизоляционные ма­териалы могут быть сыпучие и штучные.

Сыпучие материалы в сухом виде используют для засыпки полостей в ограждающих конструкциях (ке­рамзит, вспученный перлит т. п.). Некоторые порошкообразные ма­териалы затворяют водой и в виде мастик наносят на изолируемую поверхность трубопроводов и тепловых агрегатов.

Штучные теплоизоляционные материалы — жесткие и гибкие изделия различной формы: плиты, маты, блоки, скорлупы и т. п. При­менение штучных изделий позволяет ускорить и упростить производ­ство теплоизоляционных работ и повысить их качество.

8.3. Неорганические теплоизоляционные материалы.

Около 90 % от общего объема применения в строительстве составля­ют два вида изделий: из искусственных минеральных волокон — минераловатные (около 70 %) и ячеистых пластмасс — пенопластов (около 20 %).

Неорганические материалы изготовляют на основе минерального сырья (горных пород, шлаков, стекла, вяжущих веществ, асбеста и т. Неорганические теплоизоляционные материалы теплостойки, него­рючи, не подвержены загниванию.

1)Минеральная вата - это материал, который состоит из тонких стекловидных волокон, получаемых из расплавленных горных пород (базальтов, габбро, диабазов, доломитов и дру­гих - каменная вата) или металлургических шлаков - шлако­вая вата. Теплоизоляционные свойства минеральной ваты обусловлены высоким содержанием воздуха между волокнами (до 95%).

Минераловатные изделия получают путем склеивания во­локон различными связующими (синтетическими смолами, би­тумом, крахмалом) или, реже, прошивкой минеральной ваты, покрытой с двух или одной стороны бумагой (сеткой или тка­нью). Минераловатные изделия применяют для тепловой изоляции в диапазоне температур: -200...+600°С; и до 1000 ⁰С(базальтовая). Они слабо адсорбируют влагу, не поражаются грызунами.

Производят следующие виды минераловатных изделий (рис. ниже).

Рис. Теплоизоляционные изделия из минеральной ваты: а — минеральный войлок; б— полужесткие плиты; в — полуцилиндры;

г — прошивной мат

Минеральный войлок получают путем уплотнения минераль­ной ваты, смоченной битумной эмульсией или синтетической смолой. Он бывает марок от 100 до 200 в виде рулонов или лис­тов толщиной 30...60мм.

Минераловатные прошивные маты полотнища из мине­ральной ваты с обкладками с одной или двух сторон, прошитые проволокой или нитью Такие маты выпускают в виде рулонов. Плотность 30...100 кг/м³; теплопроводность 0,033...0,035 Вт/(м • К).

Полужесткие и жесткие плиты и фасонные изделия получают с ис­пользованием полимерных связующих (размер плит обычно 600х1200мм при толщине от 50 до 120мм). Плотность плит 50... 150 кг/м³; теплопровод­ность 0,04...0,06 Вт/(м • К). Подоб­ные плиты используют для устройст­ва теплоизоляции стен и кровельных покрытий. Плиты легко режутся и укрепляются на стенах клеющими мастиками. Скорлупы и сегменты используют для изоляции трубопро­водов.

2)Стеклянная вата и изделия из нее. Стеклянная вата - мате­риал, состоящий из беспорядочно расположенных стеклянных волокон, полученных из расплавленного сырья. Сырьем для производства стекловаты служат сырьевая шихта для варки стекла (кварцевый песок, кальцинированная сода и известняк) или стеклянный бой. Производство стеклянной ваты и изделий из нее состоит из следующих технологических процессов: варка стекломассы в ванных печах при температуре 1300...1400 °С, изготовление стекловолокна и формование изделий.

Стеклянное волокно значительно большей длины, чем во­локна минеральной виты, и отличается большими химиче­ской стойкостью и прочностью. Плотность стеклянной ваты -75... 125 кг/м³, теплопроводность - 0,Q4...0,052 Вт/(м • °С), пре­дельная температура применения стеклянной ваты составляет 450°С, Из стекловолокна выполняют маты, плиты, полосы и другие изделия, в том числе тканые.

3)Пеностекло (ячеистое стек­ло) — материал, получаемый терми­ческой обработкой порошкообраз­ного стекла (обычно для этого используется стеклобой), смешанно­го с порошком газообразователя (мел, известняк, кокс). В момент пе­рехода стекла в пластично-вязкое состояние газообразователь выде­ляет газ (в данном случае СО₂), который вспучивает стекломассу. Пеностекло получают в виде блоков размером до 500х500х (100...150)мм.

Пеностекло имеет низкое водопоглощение 2...5% и паронепроницаемость. Теплопро­водность пеностекла при плотности 150...400кг/м составляет 0,06...0,12 Вт/(м • К), а прочность на сжатие — 1...3 МПа. Интервал рабочих тем­ператур пеностекла — 200...+500 °С. Ячеистое стекло легко обрабатывается (пилится, сверлится), хо­рошо сцепляется с цементными материалами. Пеностекло применя­ют для изоляции металлоконструкций, при бесканальной прокладке трубопроводов и благодаря паронепроницаемости и очень низкому водопоглощению для теплоизоляции стен, потолков промышленных холодильников.

4)Теплоизоляционные бетоны — бетоны плотностью не более 500 кг/м³ по структуре могут быть трех видов:

• слитного строения на пористых заполнителях (например, ке­рамзитовом гравии и перлитовом песке) и цементном или полимер­ном вяжущем;

• крупнопористые (беспесчаные) на однофракционном керамзи­товом гравии и цементном или полимерном связующем;

• ячеистые.

Крупнопористые бетоны используют в виде плит, заменяющих за­сыпную теплоизоляцию.

Ячеистые бетоны — наиболее перспективный вид теплоизоляци­онных бетонов, отличающиеся сравнительно простой технологией получения. Их широкому распространению препятствует высокое водопоглощение и гигроскопичность. Применяют ячеистые бетоны в основном в виде камней правильной формы, заменяющих 8... 16 кирпичей.

5)Монтажная теплоизоляция — специальная группа неорганиче­ских теплоизоляционных материалов (засыпки и мастики) и готовых изделий (листы, плиты, скорлупы), используемых для изоляции тру­бопроводов и агрегатов с высокими температурами поверхности. К таким материалам относятся асбестосодержащие материалы (чисто асбестовые и смешанные), теплоизоляционная керамика и др.

Асбестовый картон и бумагу изготовляют из асбеста с использованием органических клеев (крахмала, казеина). Асбестовую бумагу используют для изоляции поверхно­стей, работающих при температурах до 500 °С.

Асбестовый картон более толстый, чем бумага (1,5...6,0 мм). Его применяют для предохранения деревянных и других конструкций из легкогорючих материалов для защиты от возгорания. У асбеста для этого есть два необходимых свойства: огнестойкость и низкая тепло­проводность. Очень эффективен асбестовый картон для изоляции те­пловых агрегатов и трубопроводов. Для этого картон размачивают в воде; в таком состоянии он легко приобретает форму изолируемой поверхности, а после высыхания плотно примыкает к ней.

Асбестосодержащие смешанные материалы представляют собой порошки из асбеста с различными добавками (слюда, диатомит и т. п.) и минеральных вяжущих. При затворении водой эти смеси превраща­ются в пластичное тесто, способное при высыхании затвердевать. Из него получают покрытия на изолируемых поверхностях или произво­дят изделия — полуфабрикаты (плиты, скорлупы).

6)Зернистые материалы (теплоизоляционные засыпки). В виде порис­того песка с насыпной плотностью 50-120 кг/м³ и теплопроводностью 0,04-0,075Вт/(м•°С) при температуре до 900°С применяют вспученный пер­лит и вспученный вермикулит (предельная температура применения 1100°С), измельченные диатомиты и трепелы (насыпная плотность 400-700 кг/м³ и теплопроводность 0,11-0,18 Вт/(м • °С)). При температуре до 450-600°С при­меняют гранулированную и стеклянную вату, дробленую пемзу и вулканиче­ский туф, топливные шлаки, доменные гранулирован­ные шлаки и др.

Стеклопор получают путем грануляции и вспучивания жидкого стекла с минеральными добавками (мелом, молотым песком, золой ТЭС и др.). В сочетании с различ­ными связующими стеклопор используют для изготовления штучной, мастич­ной и заливочной теплоизоляции. Наиболее эффективно введение стеклопора в наполненные пенопласты, так как позволяет снизить расход полимера и зна­чительно повысить их теплостойкость.