Файл: Сухарев М.Ф. Производство теплоизоляционных материалов и изделий учебник.pdf

От количества пор зависит показатель плотности тепло­ изоляционного материала, т. е. величина его объемной мас­ сы, которая представляет собой массу единицы объема материала или изделия в естественном состоянии (вместе с имеющимися в нем порами и пустотами). Объемная масса

поры в зернах самого материала, так и пустоты, образую­ щиеся между зернами (частицами). Масса материала в грам­ мах, разделенная на объем мерного сосуда, в который на­ сыпается материал для взвешивания, в литрах представ­ ляет собой насыпную объемную массу в кг/м3.

Насыпную объемную массу зернистых материалов опреде­ ляют с точностью до 5 кг/м3 и вычисляют как среднее ариф­ метическое из результатов трех измерений.

Не следует смешивать понятие объемной массы материа­

Различают истинную, или общую, пористость ПИ и ка­ жущуюся, которая' представляет собой объем открытых, сообщающихся пор. Истинная пористость, определяющая весь объем открытых и закрытых пор, равна отношению общего объема пор va к полному объему изделия vM и вы­ ражается формулой

9

Истинную пористость, являющуюся суммой закрытой П3 и открытой По пористости, можно подсчитать по формуле

Из этой формулы следует, что чем меньше объемная мас­ са, тем выше пористость.

Пористость теплоизоляционных изделий колеблется в пределах от 50% для низкоэффективных до 98% для изде­ лий с высокой теплозащитной способностью.

Большое значение имеют размеры, форма и расположе­ ние пор в материале. Лучшие показатели для тепловой изоляции дают мелкие замкнутые сферические поры. С уве­ личением размеров пор, когда замкнутые поры превраща­ ются в открытые, образуются каналы, соединяющие отдель­ ные поры между собой и с наружной поверхностью изделия. В силу этого заключенный в порах воздух, призванный служить тепловой изоляцией, свободно перемещается и перенос тепла через слой материала увеличивается.

Размер пор у различных теплоизоляционных материа­ лов колеблется в широких пределах. Например, средний диаметр пор пенодиатомитового кирпича равен 0,2—0,4 мм, а диатомитовых изделий с применением выгорающих опи­ лок — 2,5—5,0 мм.

Материалы волокнистого и пластинчатого строения ха­ рактеризуются преимущественно сквозными каналами, и определить их пористость трудно. Структура пор зависит

Для получения теплоизоляционных изделий с высоко­ пористой структурой применяют различные технологиче­ ские приемы, из которых наиболее распространены сле­ дующие.

Использование естественной пористости сырьевых ком­ понентов, к которым могут" быть отнесены диатомит, распу­

чительного количества воды и последующее ее испарение при сушке обеспечивают получение высокой пористости. Поры равномерно распределяются при испарении содер­ жащейся в материале воды, и строение материала становит­ ся достаточно однородным.

10

Однако применение этого способа следует увязывать с экономикой производства, так как в данном случае при сушке изделий .пользуются мощными сушильными уста­ новками, -и расход топлива увеличивается.

Введение выгорающих добавок применяется при про­ изводстве керамических теплоизоляционных изделий, которые подвергаются обжигу. Повышенное порообразо­ вание достигается за счет ввода в шихту измельченных и просеянных органических добавок (древесные опилки, угольная и торфяная мелочь и т. п.), которые в процессе обжига выгорают. На месте выгоревших частиц остаются воздушные поры, понижающие объемную массу и тепло­ проводность изделий. Применяя выгорающие добавки определенных размеров и в заданном количестве, можно получить изделия с требуемой пористостью.

Этот способ более экономичен, так как за счет тепла от сгорания органических добавок снижается расход топлива на обжиг керамических изделий.

Пенообразование — способ, применяемый для увели­ чения пористости за счет введения в формовочную массу заранее приготовленной пены в виде замкнутых мельчай­ ших пленочных сферических оболочек, наполненных воз­ духом.

Газообразование — способ, отри котором пористая структура материала достигается за счет введения в фор­ мовочную массу специального газообразователя. В ре­ зультате химического взаимодействия сырьевых компо­ нентов образуется газовыделяющий порообразователь. Например, при получении газобетона в качестве специ­ ального газообразователя применяют алюминиевую пуд­ ру, которая, взаимодействуя с известью, выделяет в вод­ ной среде газообразный водород по следующей реакции:

2А1 + ЗСа(ОН)2 + 6Н20-^ЗСаО-А12 Оз-6Н20 + З Н 2 | .

Скорость газовыделения может регулироваться приме­ нением соответствующих ускорителей или замедлителей.

Вспучивание при нагревании — это способ получения высокопористых материалов вследствие выделения при нагревании водяных паров или газа, содержащихся в са­ мом исходном сырье (например, вспучивание при обжиге перлита и вермикулита, при котором из тяжелой горной породы плотностью 'более 2000 кг/л13 получается высокопористый материал объемной .массой менее 100 кгДи3 ).

11

• Измельчение для получения материала с заранее задан­ ным зерновым составом также может служить одним из способов повышения пористости. Сыпучие, зернистые и порошкообразные теплоизоляционные материалы, при­ меняемые в качестве засыпной изоляции при оптимальном зерновом составе, могут обеспечить высокую пористость. Пористость сыпучих материалов, состоящих из различных фракций, будет ниже, так как пустоты между более круп­ ными зернами будут частично заполнены более мелкими частицами. В связи с этим в технических условиях на сыпу­ чие теплоизоляционные материалы регламентируется их зерновой состав, т. е. максимальный размер зерен и остат­ ки на нескольких (крупных и мелких) ситах.

§ 3. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМНОЙ М А С С Ы

Объемную массу материала (изделия) определяют, когда материал находится в сухом состоянии. Если же материал находится в естественном состоянии, то его объемную массу определяют вместе с имеющейся в нем влагой.

Для определения объемной массы материала необходимо знать его объем, массу и влажность. Массу материала опреде­ ляют взвешиванием с заданной точностью, а влажность — высушиванием образца при температуре 105—110° С. Осо­ бое внимание обращают на определение объема образца материала, который может быть установлен одним из

нием линейных размеров, измеряя три образца прямоуголь­ ной формы размером 250x250 мм и высотой, равной тол­ щине изделия 1 . Длину и ширину образца замеряют метал­

1 Толщину гибких ыинераловатных изделий измеряют под удельной нагрузкой 0,02 кГ/см2.

12

(6)

К— коэффициент, учитывающий, какую часть длины окружности составляет изделие. Для скорлуп К=0,5, а для сегментов вычисляется по формуле

13