17. Теплоизоляционные материалы

К теплоизоляционным относят материалы, имеющие порис­тое строение и предназначенные для тепловой изоляции строи­тельных конструкций зданий и сооружений, а также тепловых и холодильных установок и трубопроводов. Тепловая изоляция в промышленном и гражданском строительстве ведет к снижению массы ограждающих и несущих конструкций, уменьшению рас­хода основных материалов, сокращению затрат топлива и элек­троэнергии. В гидротехническом строительстве теплоизоляци­онные материалы находят применение для защиты бетонных и металлических трубопроводов от действия мороза, для изготов­ления бетона термосным методом, в качестве материалов для герметизации швов, прокладок и пр.

Теплоизоляционные материалы в зависимости от назначения условно подразделяют на изоляционно-строительные, которые применя­ют для утепления строительных ограждений, и изоляционно-мон­тажные — для утепления трубопроводов и промышленного обо­рудования.

Теплоизоляционные материалы классифицируют по следу­ющим признакам:

• форме и внешнему виду: штучные (плиты, блоки, кирпичи, цилиндры, полуцилинд­ры, сегменты); рулонные и шнуровые (маты, шнуры, жгуты); рыхлые и сыпучие (вата, перлитовый песок и др.);

• структуре: волокнистые (минераловатные, стекловолокнистые и др.); зернистые (перлитовые, вермикулитовые); ячеистые (изделия из ячеистых бетонов, пеностекло, пенопласты и др.);

• виду исходного сырья: неорганические и органические;

• средней плотности: подразделяются на группы и марки (цифра обозначает плотность в кг/м³): особо низкой плотности (ОНП, марки 15 – 75); низкой плотности (НП, марки 100 – 175); средней плотности (СП, марки 200 – 350); плотные (ПЛ, марки 400 – 600);

• жесткости (по величине сжимаемости в % при стандартной нагрузке): мягкие (М); полужесткие (П); жесткие (Ж); повышенной жесткости (ПЖ); твердые (Т);

• теплопроводности: класс А (низкой теплопроводности,  до 0,06 Вт/мС); класс Б (средней теплопроводности,  от 0,06 до 0,115 Вт/мС); класс В (повышенной теплопроводности,  от 0,115 до 0,175 Вт/мС);

• возгораемости: несгораемые, трудносгораемые, сгораемые, трудновоспламеняющиеся.

Органические теплоизоляционные материалы (древесново­локнистые и древесностружечные плиты, фибролит, арболит, камышитовые и торфяные плиты, пластмассы и др.) обладают существенными недостатками. Они горючи, как правило, легко поглощают воду и обладают невысокой биостойкостью, что предопределяет их недолговечность. Однако благодаря бога­той сырьевой базе (в основном их получают из неделовой древе­сины, камыша, торфа и других местных материалов) и неслож­ности изготовления их широко применяют в строительстве ма­лоэтажных зданий.

Сравнительно недавно появилась новая группа материа­лов  газонаполненные пластмассы. Они не поглощают воду, био­стойки и долговечны, однако, как и все органические материалы, имеют низкий предел рабочих температур (100…150 °С) и горючи.

Газонаполненные пластмассы — пористый (90…95%) мате­риал на основе синтетических полимеров. Плотность их не пре­вышает 100 кг/м³, но может быть даже 10 кг/м³ (например, поропласт мипора). По характеру пористости и способу ее получе­ния газонаполненные пластмассы делятся на пенопласты (мел­кие замкнутые поры сферической формы), поропласты (сообща­ющиеся поры) и сотопласты (пористая структура представляет собой ячейки правильной геометрической формы).

Наиболее распространены в строительстве пенопласты, которые использу­ют для тепловой изоляции конструкций стен, перекрытий и т. п. На основе пенопластов изготовляют трехслойные пане­ли и плиты, наружные слои которых выполнены из асбестоце­мента, алюминия или стеклопластика, внутри находится пено­пласт.

Основные положительные свойства неорганических тепло­изоляционных материалов  огнестойкость и биостойкость  сочетаются с высокими теплоизоляционными качествами. Из неорганических теплоизоляционных материалов наиболее рас­пространены минеральная вата и изделия из нее, стеклянная вата, ячеистые бетоны, пеностекло, керамзит.

Минеральная вата  материал, который состоит из тонких стекловидных волокон, получаемых из расплавленных горных пород (известняки, мергели, доломиты, базальты, граниты, дио­риты и др.) или металлургических шлаков. Теплоизоляционные свойства минеральной ваты обусловлены высоким содержанием воздуха (до 95%) между волокнами.

Производство минеральной ваты состоит из двух основных технологических процессов: получения силикатного расплава и превращения этого расплава в тончайшие волокна.

Выпускают ее в виде бесформенной волокнистой массы жел­товато-серого или зеленовато-серого цвета, иногда гранулиро­ванной в комочки. Теплостойкость минеральной ваты достигает 700 °С. Минеральная вата трудо­емка в применении и склонна к слеживанию, поэтому из нее, главным образом, выпускают готовые изделия.

Минераловатные изделия получают путем склеивания воло­кон различными связующими (синтетическими смолами, биту­мом, крахмалом) или реже прошивкой минеральной ваты, по­крытой с двух сторон бумагой. Выпускают гибкие, жесткие и полужесткие минераловатные изделия. К гибким изделиям отно­сят минеральный войлок, прошивные маты и теплоизоляцион­ный шнур.

Стеклянная вата и изделия из нее. Стеклянная вата  мате­риал, состоящий из беспорядочно расположенных стеклянных волокон, полученных из расплавленного сырья.

В зависимости от назначения вырабатывают текстильное и теп­лоизоляционное (штапельное) стекловолокно. Средний диаметр текстильного волокна 3…7 мкм, а теплоизоляционного 10…30 мкм. Стеклянное волокно значительно большей длины, чем волокна минеральной ваты, и отличается большой химической стойко­стью и прочностью. Из стекловолокна выпол­няют маты, плиты, полосы и другие изделия, в том числе тканые.

Пеностекло (ячеистое стекло)  легкий и прочный материал ячеистого строения с пористостью 80…90 %. Пеностекло получа­ют из стеклянного боя с добавлением газообразователей (мела, угля). Полученную смесь нагревают до плавления, при этом газообразователь, разлагаясь, выделяет пузырьки газа, вспенива­ющие расплав, при охлаждении которого образуется пеностек­ло. Поры в пеностекле замкнутые, поэтому оно практически не поглощает влагу и, следовательно, морозостойко. Пеностекло хорошо обрабатывается: пилится, сверлится. Применяют пеностекло для тепловой изоляции промышленных холодильников, трубопроводов, укладываемых в грунт, и металлических конструкций зданий.

Ячеистые бетоны. Представляют собой искусственный по­ристый материал, получаемый из минеральных вяжущих, крем­неземистых компонентов и порообразователей. Основные разновидности: газосиликаты, пеносиликаты, газобетоны, пенобетоны, газошлакобетоны, пеношлакобетоны.

Также для теплоизоляции используют: вспученный перлит и вермикулит и изделия из них, асбестосодержащие материалы (асбестовая бумага и картон, совелит и др.), керамические теплоизоляционные изделия и др.