Файл: Кропотов В.Н. Строительные материалы учеб. для [архитектур.] вузов.pdf

Г Л А В А XI

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ И АКУСТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

1. ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Общие сведения. Группа теплоизоляционных материалов весьма широко применяется в современном строительстве для уменьшения теплообмена, а также для теплоизоляционных устройств в промышлен­ ности (тепловые установки, печи, трубопроводы и др.).

Для теплоизоляционных материалов характерна высокая пори­ стость, небольшой объемный вес и малая теплопроводность. К ним относят такие, объемный вес которых не превышает 700 кг/м3, а тепло­ проводность не более 0 , 18 ккал/м-ч-град.

Основным показателем, определяющим качество и особенности теплоизоляционных материалов, является их пористость, поскольку она оказывает влияние на их водопоглощение, теплопроводность, моро­ зостойкость и прочность. Материалы с замкнутыми порами имеют более низкое водопоглощение по сравнению с содержащими сообщающиеся поры.

Чем больше пористость материала, тем меньше его коэффициент теплопроводности. Существенное значение имеет размер пор. Мелко­ пористые материалы меньше проводят тепло, чем крупнопористые, так как при этом уменьшается передача тепла посредством конвекции. Мелкопористая структура теплоизоляционных материалов особенно важна при устройстве тепловой изоляции поверхностей с высокой тем­ пературой.

В практике более удобно связывать коэффициент теплопроводно­ сти материала с его объемным весом.

Высокопористое строение материала способствует капиллярному и гигроскопическому насыщению его водой и снижает такое каче­ ство материала, как его морозостойкость. Вода, замерзая в порах ма­ териала и увеличиваясь при этом в объеме, может создать напряжения, превышающие прочность материала, и привести к его разрушению.

Теплопроводность материалов возрастает с увеличением их влаж­ ности. Это объясняется тем, что коэффициент теплопроводности во­ здуха, заключенного в порах материала, составляет 0,022—0,025, тогда как у воды 0,5 ккал/м-ч-град. В связи с этим теплоизоляцион-

310

ные материалы должны быть хорошо защищены в конструкциях от проникновения влаги.

На теплоизоляционность материалов влияет также температура. С повышением ее повышается теплопроводность материала. Особенно заметно это повышение у крупнопористых материалов, так как при крупных порах возрастает теплопередача путем конвекции и луче­ испускания.

Зависимость коэффициента теплопроводности от температуры опре­ деляется следующим математическим выражением:

A , t = a 0 ( i +ßO,

к теплоизоляционным материалам могут быть предъявлены такие требования, как водостойкость, биологическая стойкость (способ­ ность сопротивляться разрушению от действия микроорганизмов), температуро- и огнестойкость, акустические и декоративные качества.

С учетом этих требований применяют теплоизоляцию на основе

ватных материалах в качестве связующего применяют полимеры. Название таких комбинированных материалов определяется преобла­ дающим в них компонентом.

Более распространенными в современном строительстве тепло­ изоляционными материалами являются материалы на основе мине­ ральной ваты. Это объясняется такими преимущественными качествами минеральных материалов по сравнению с органическими, как более высокая водостойкость, огне- и биостойкость.

плиты, скорлупы, сегменты и др. К сыпучим материалам относят воло­ книстые, зернистые и порошкообразные, например, перлитовый или керамзитовый песок, диатом или трепел, асбестовое или стеклянное волокно.

Теплоизоляция может быть изготовлена в виде сухих мастичных смесей для покрытия горячих поверхностей (котлы, трубы), напри­ мер, асбозурит (смесь асбеста и трепела).

Все теплоизоляционные материалы подразделяют на марки, опре­ деляемые их объемным весом. Марки всех таких материалов нахо­ дятся в пределах 16—700 кг/м3.

Ниже рассмотрены основные виды теплоизоляционных материалов.

311

2. МИНЕРАЛЬНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Минеральная вата и изделия из нее. Для получения минеральной ваты различные горные породы или доменные шлаки плавят в специаль­ ных печах-вагранках с последующим превращением расплава в во­ локно (рис. 123).

Из горных пород, применяемых для производства минеральной ваты, могут быть использованы легкоплавкие глины, известняки, мергели, доломиты, базальт и др.

Вагранка представляет собой печь шахтного типа непрерывного действия. Загруженная в вагранку смесь сырья и топлива последо-

Рис. 123. Технологическая схема производства минеральной ваты:

вательно опускается вниз и плавится, достигая зоны с температурой 1500—1800°. Топливом для вагранок могут служить кокс и природный газ.

Полученный расплав каменного сырья или шлака превращается в минеральную вату дутьевым или центробежным способом. Дутьевой способ заключается в воздействии струи пара или сжатого воздуха на вытекающий из вагранки или ванной печи жидкий расплав. При центробежном способе используется центробежная сила, превращаю­ щая струю расплава в волокна.

Из полученной минеральной ваты изготовляют различные изделия: плиты, маты, скорлупы, войлок, шнуры. Связующими веществами при производстве этих изделий служат нефтяные битумы, полимеры, цемент, растворимое стекло и др. (рис. 124).

Изделия из минеральной ваты производят конвейерным способом (гибкие изделия) и способом штучного формования (жесткие изделия).

312

При конвейерном производстве осаждаемые в камере волокноосаждения волокна смачиваются и обволакиваются водными эмульсиями связующих веществ. Осаждаясь на конвейер, они образуют пласт минеральной ваты, который при дальнейшем движении подвергается тепловой обработке (в сушилках) или охлаждению (продуванием воздуха) в зависимости от вида связующего вещества.

Процесс производства жестких изделий состоит из операций сме­ шивания волокон ваты со связующим в специальных смесителях, фор-

Рис. 124. Теплоизоляционные конструкции из минераловатных на­ вивных цилиндров, покрытых:

а — листовым металлом; б — асбестоцементаым полуцилиндром; в — р у л о н ­ ным материалом; г — гибким стеклопластиком

Объемный вес минеральной ваты колеблется в широких пределах — от 30 до 150 кг/м3. Наилучшие показатели объемного веса и коэффи­ циента теплопроводности имеет вата с диаметром волокон 3—15 мк. Коэффициент теплопроводности минеральной ваты зависит от объем­ ного веса. При малом объемном весе и увеличении пористости ваты усиливается конвекция заключенного в порах воздуха и теплопро­ водность ее повышается. Наилучшие показатели теплопроводности имеет минеральная вата с объемным весом 100—150 кг/м3. Вата обла­ дает биостойкостью.

Стеклянная вата. Из стеклянной ваты изготовляют маты с синте­ тическими смолами или обернутые в бумагу и прошитые стеклянными или другими нитями скорлупы для изоляции труб, шнур или жгуты, звукопоглощающие стекловатные плиты.

Объемный вес стекловаты для целей теплоизоляции должен нахо­ диться в пределах 75—125 кг/м3.

313