ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2019
Просмотров: 8614
Скачиваний: 3
W
м
= W
об
⁄ p
ср
. (6.12)
Гигроскопичность – способность сорбировать влагу из воз-
духа, зависит от природы материала, характера пористости, от-
носительной влажности воздуха. Снижение гигроскопичности
достигается путем уменьшения содержания открытых микро-
пор, гидрофобизации, защиты поверхности водоотталкиваю-
щими растворами и обкладками. Для современных теплоизоля-
ционных материалов это является обязательным условием.
Принципы получения пористой структуры
Для получения высокопористого строения материалов ТИМ
применяют несколько основных методов. Для получения мате-
риалов ячеистого строения (ячеистые бетоны, пеностекло, пе-
нопласты, пенокерамика) используют методы газо- и пенообра-
зования, выгорающие добавки. Для волокнистой структуры
(торфо-, минераловатные плиты) – способы свойлачивания и
высокого водозатворения. Для теплоизоляционных засыпок –
используют сыпучие зернистые материалы однородной формы.
1.Способ газообразования состоит во вспучивании исход-
ной массы за счет выделения пузырьков газа в объеме материа-
ла, находящегося в пластичном состоянии. Газообразователи
обычно вводят в исходную массу (алюминиевая пудра, порофо-
ры, карбонаты и т.д.), но их роль могут выполнять и содержа-
щиеся в материале компоненты, например, гидратная вода в
перлитовой породе. Объем пористости может достигать 98 %.
2.Способ пенообразования. Для его реализации используют
поверхностно-активные вещества (ПАВ), способные снижать
поверхностное натяжение на границе раздела жидкая фаза –
воздух., что обуславливает пенообразование. Синтетические пе-
нообразователи – продукты нефтехимического синтеза, приме-
няемые в строительстве моющие средства, сульфанолы. При-
родные – клееканифольный, смолосапониновый и др. Варианты
реализации способа: а) смешение суспензии пенообразователя и
жидкой растворной части; б) сухая минерализация пены;
в) аэрирование.
3.Способ удаления порообразователя. При его использова-
нии возможно применение высокого водозатворения, которое
состоит в введении большого количества воды при получении
формовочных масс, испаряющейся при обжиге или сушке с об-
разованием воздушных пор. Другим вариантом этого способа
является использование выгорающих добавок при высокотемпе-
ратурном обжиге.
4.Неплотная упаковка. Состоит в создании волокнистого
каркаса путем образования искусственных волокон или при ис-
пользовании естественного волокнистого строения (минераль-
ная вата, древесноволокнистые плиты). Структура закрепляется
при тепловой обработке. Этот метод также осуществляется при
механическом связывании волокнистых материалов (камышит).
Третьим вариантом является создание зернистой структуры, ко-
гда пористость образуется при применении сыпучих материалов
и определяется гранулометрическим составом.. Чем однороднее
по форме и размерам зерна, тем выше пористость материала,
точнее межзерновая пустотность. Достигает 45–50 %.
Характеристика отдельных видов материалов
1. Неорганические теплоизоляционные материалы
Неорганические теплоизоляционные материалы составляют
основную часть продукции отрасли, это объясняется распро-
страненностью сырья, возможностью широкого регулирования
свойств, применением практически в любых условиях эксплуа-
тации.
Минеральная вата – рыхлый волокнистый материал, со-
стоящий из тонких 0,5–12 мкм стекловидных волокон, полу-
чаемых из расплава легкоплавких горных пород, металлургиче-
ских или топливных шлаков и их смеси. Расплав получают в вы-
сокотемпературных печах (вагранках, ванных, электродуговых,
индукционных и др.) при 1300–1500 ºС, с последующим разду-
вом в волокно под воздействием пара, вращающихся устройств
или продавливанием через фильеры. Полученное минеральное
волокно собирается в камере волокноосаждения на непрерывно
движущемся конвейере. Минеральную вату различают по плот-
ности – до 80, до 90 и до 100 кг/м
3
, по теплопроводности – не
более 0,041 и не более 0,047 Вт ⁄(м·ºC). Изделия на основе мине-
ральной ваты получают путем закрепления волокнистого ковра
сшивкой или склеиванием синтетическими, в основном фено-
лоформальдегидными, битумными или минеральными связую-
щими (жидкое стекло, глина, цемент и др.). Относятся к одним
из самых эффективных современных теплоизоляционных мате-
риалов.
Прошивные маты – гибкие изделия из слоя минеральной ва-
ты без связующего, скрепленные при помощи прошивки прово-
локой или синтетическими нитями. Температура применения –
до +700 ºС.
Мягкие и полужесткие плиты изготавливают путем скреп-
ления волокон при распылении связующего в камере волокно-
осаждения с последующей сушкой в камере полимеризации.
Плотность плит 35–75, теплопроводность – 0,041–0,047
Вт⁄(м·ºC). Применяют для теплоизоляции сложных криволиней-
ных поверхностей.
Твердые плиты изготавливают «мокрым» способом из гид-
ромассы, состоящей из минерального волокна, раствора свя-
зующего, поверхностно-активных веществ. Изделия из жидко-
текучей массы формуют на вакуум–прессах с последующей теп-
ловой обработкой при 150–180 ºС в многоэтажных прессах. По-
лучают плиты плотностью 175–200 кг⁄м
3
, теплопроводностью
0,047–0,058 Вт ⁄(м·ºC).
Плиты повышенной жесткости получают путем пролива
раствора связующего через слой рыхлой ваты с последующим
формованием плит вертикальной слоистости или гофрирован-
ной структуры на прессах различного типа. Имеют плотность
175–225 кг⁄м
3
, λ ≈ 0,045 Вт ⁄(м·ºC), прочность при сжатии не ме-
нее 0,1 МПа. Плиты повышенной жесткости и твердые приме-
няют при устройстве бесчердачных кровель, утеплении фаса-
дов.
Для защиты теплопроводов и других криволинейных по-
верхностей применяют фасонные минераловатные изделия
(скорлупы, сегменты, шнуры и т.п.).
Для промышленной теплоизоляции применяют также спе-
циальное базальтовое или диабазовое супертонкое волокно, ко-
торое выдерживает температуру до 1000 ºC, имеет диаметр 0,5–
3 мкм, плотность от 30 кг⁄м
3
, теплопроводность ≈ 0,035
Вт ⁄(м·ºC), обладает стойкостью к коррозии.
В строительстве также используется стекловата и изделия
на ее основе, которые получают из расплавленной стекломассы.
По свойствам они близки к минераловатным изделиям. Т
прим
до
400 ºC, характеризуются вибростойкостью.
Изделия из минерального и стеклянного волокна, получен-
ные по современным технологиям, отличаются от традицион-
ных повышенной водостойкостью, не гигроскопичны и не го-
рючи, это достигается применением специальных гидрофобизи-
рующих добавок и антипиренов.
Такие изделия выпускают по технологиям фирм: PAROC,
ROCКWOOL (производство минераловатных изделий); URSA,
ISOVER (производство изделий из стекловолокна). Выпуск из-
делий по современным технологиям организован в последние
годы и в России. Подобные материалы значительно дороже тра-
диционных, но затраты себя оправдывают.
Ячеистое стекло (пеностекло) – высокопористый теплоизо-
ляционный материал ячеистой структуры, полученный из стек-
лянного расплава спеканием с газообразователем при
Т ≈ 800–900 ºC. При спекании выделяется углекислый газ, обра-
зующий поры. При выходе из печи от непрерывно движущегося
бруса отрезают блоки требуемой длины. Характеризуется высо-
кой прочностью при плотности 150–500 кг ⁄м
3
, R
сж
от 0,8 до
5 МПа, R
изг
– 0,5–2 МПа, теплопроводность 0,058–0,12
Вт⁄(м·ºC), водостойкостью, минимальным водопоглощением до
5 % по объему, полной несгораемостью, морозостойкостью,
легко обрабатывается, Т
прим
– 400 ºC. Применяют для изоляции
тепловых сетей, стен, перекрытий, кровли, холодильников.
Ячеистые бетоны (газо- и пенобетоны) получают плотно-
стью 250–400 кг⁄м
3
при λ от 0,07 до 0,11 Вт⁄(м·ºC), прочность
при сжатии – от 0,5 до 2,5 МПа, водопоглощение по объему от
21 до 35 %, требуется защита от увлажнения. Ячеистые газобе-
тоны получают на основе минеральных вяжущих (цемента, из-
вести, промотходов) и кремнеземистого компонента (чаще всего
кварцевого песка) с использованием порообразователя (алюми-
ниевая пудра). Твердение бетонов происходит в пропарочных
камерах при атмосферном давлении или автоклавах при давле-
нии 0,8–1,2 МПа. Пенобетоны получают с применением пено-
образователей (поверхностно-активных веществ для приготов-
ления пены) с последующим смешением с цементным раство-
ром.
В последние годы для снижения теплопроводности тепло-
изоляционных газобетонов применяют дополнительно пориза-
цию пенообразователями, то есть получают пеногазобетон с
плотностью до 250 кг/м
3
.
Для повышения прочности при изгибе на основе современ-
ных технологий возможно дополнительное применение волок-
нистых добавок, например, стекловолокна. Такие бетоны назы-
вают «фиброгазобетон». Теплоизоляционные ячеистые бетоны
используют в трехслойных стеновых конструкциях, монолитной
изоляции и других изделиях.
Керамические теплоизоляционные изделия изготавливают
на основе пористых кремнеземистых горных пород (диатомитов
и трепелов). Диатомиты или трепелы сушат, измельчают до тон-
кого порошка, иногда для лучшей связи вводят глину, в качестве
порообразователя вводят выгорающие добавки (опилки, моло-
тый уголь) или пенообразователи (пенодиатомитовые изделия).
Массу перемешивают, разбавляют водой до пластичного со-
стояния, формуют. Отформованные изделия сушат и обжигают
при 900–1000 ºC. Применяют в теплоизоляции промышленного
оборудования в виде блоков или скорлуп. Т
прим
изделий – до 900
ºC , ρ ~ 350–500 кг⁄м
3
, λ от 0,087 до 0,119
Вт ⁄(м·ºC).