Теплоизоляционные и акустические материалы, марки и применение

Развитие современного жилищного и промышленного строительства неразрывно связано с созданием и повышением качества теплоизоляционных и акустических материалов.

Благодаря этому свойству их применяют для тепловой изоляции зданий и сооружений, а также промышленного оборудования, что позволяет резко снизить массу конструкций, добиться наиболее экономичного использования материалов и затрат при сооружении зданий, рационально использовать энергетические ресурсы. Применение в строительстве облегченных кирпичных стен с эффективными утеплителями взамен сплошной кирпичной кладки позволяет сократить в 2,0— 2,5 раза потребность в кирпиче, цементе, извести, до 30%—стоимость стен, в 3 раза — массу конструкций, а также транспортные расходы. Эффективные теплоизоляционные материалы дают возможность создавать легкие стеновые панели (40—60 кг на м2), а также различные варианты конструкций легких покрытий.

Наиболее эффективными теплоизоляционным материалом является минеральная вата и изделия из нее. К теплоизоляционным материалам относят также поро- и пенопласты (газонаполненные полимер- пые материалы). Они паряду с хорошими теплоизоляционными свойствами и легкостью обладают высокой прочностью, что дает возможность использовать их при создании конструктивных элементов зданий и тем самым наиболее рационально решить вопросы ограждений. Для высокотемпературной теплоизоляции эффективными являются материалы и изделия на основе вспученного перлита и вермикулита, а также известково-кремпеземистые теплоизоляционные изделия.

Акустические материалы. Многие теплоизоляционные материалы могут одновременно служить для теплозащитных и акустических или только акустических целей в ограждающих конструкциях зданий. Снижепие уровня шума осуществляется за счет использования звукопоглощающих или звукоизолирующих материалов. Особую группу составляют декоративные звукопоглощающие плиты различной степени жесткости на основе минеральной ваты или стеклянного волокна с использованием органических (синтетических) связующих. В строительстве успешно применяют звукопоглощающие изделия с тонколистовым акустическим прозрачным экраном и волокнистым звукопогло- тителем, теплоизоляционные и акустические изделия из супертонкого базальтового волокна, имеющего лучшие по сравнению со стекловолокном показатели теплостойкости.

Звукоизоляционные прокладочные материалы на основе минеральной ваты, стеклянного волокна и газонаполненных полимерных материалов обладают низкими значениями динамического модуля упругости, поэтому их применяют при изготовлении звукоизоляционных конструкций междуэтажных перекрытий, стен и перегородок.

Теплоизоляционные и акустические материалы и изделия делят: по характеру строения — на жесткие (плиты, кирпич, скорлупы, сегменты, сборные щиты), гибкие (маты, полужесткие плиты, шнуры, жгуты, матрацы, листы, рулоны), рыхлые (волокнистые, зернистые, порошкообразные); по виду основного сырья — на неорганические и органические; по показателям объемной массы (в кг/м3) в сухом состоянии – на марки 15, 25, 35, 50, 75, 100, 150, 175, 225, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600 и 700.

Технические условия: теплоизоляционные и акустические материалы и изделия должны иметь объемную массу в сухом состоянии не более 700 кг/м3, не выделять веществ, снижающих прочность соприкасающихся элементов конструкций и качество отделки помещений, не выделять веществ, вредных для здоровья людей и вызывающих порчу пищевых продуктов.

Главная особенность этих материалов — высокая пористость (до 98%). Строение их бывает ячеистое, зернистое, волокнистое, пластинчатое или смешанное. Величина пор колеблется в широких пределах п обычно не превышает 3—5 мм. Пористость можно регулировать в определенных пределах, изменяя влияние технологических факторов при производстве, тем самым можно получать материалы с заданными свойствами: объемной массой и коэффициентом теплопроводности. Высокую пористость получают способами: газообразования, высокого водозатворения, механической диспергацией, создания волокнистого каркаса, вспучивания минерального и органического сырья, выгорающих добавок и химической переработки.

Теплоизоляционными называют материалы, которые благодаря своим физико-техническим свойствам — пористости и малой объемной массе — эффективно защищают от потерь теплоты жилые, производственные и другие помещения, тепловые агрегаты, горячие трубопроводы, уменьшая при этом теплообмен с окружающей средой. Теплоизоляционные материалы в соответствии с ГОСТ 16381—77 характеризуются малой теплопроводностью — от 0,025 до 0,15 Вг/ (м°С); объемной массой от 15 до 600 кг/м3. Предел прочности при сжатии теплоизоляционных материалов должен быть не менее 0,4 МПа, а у некоторых видов конструктивно-теплоизоляционных материалов этот показатель достигает 5 МПа.

По виду исходного сырья все теплоизоляционные материалы разделяются на органические, сырьем для которых служат отходы древесины, камыш, торф, костра, а также синтетические смолы, и неорганические — изготовляемые из минерального сырья: шлаков, стекла, асбеста и различных горных пород. По форме и внешнему виду материалы подразделяют на штучные изделия (плиты, блоки, кирпич, цилиндры, полуцилиндры, сегменты), рулонные и шнуровые (маты, шнуры, жгуты), на рыхлые и сыпучие материалы (вата минеральная, стеклянная, вспученный перлит, вермикулит). Теплоизоляционные материалы, кроме показателей теплопроводности и прочности, еще характеризуются биостойкостью, т. е. способностью не подвергаться загниванию и порче насекомыми и грызунами; малой гигроскопичностью; химической стойкостью и огнестойкостью (несгораемые, трудносгораемые и сгораемые). Большинство теплоизоляционных материалов вследствие высокой пористости обладают способностью поглощать звук, что позволяет использовать их в качестве акустических (звукопоглощающих материалов) для изоляции от шума.

Одно из главных требований к ограждающим конструкциям зданий (стенам, перекрытиям)—сохранение постоянной температуры внутри здания при минимальных энергетических затратах. Для этого ограждающие конструкции должны в минимальной степени проводить теплоту. Самый простой, но не эффективный способ для этого— увеличение толщины конструкций. Например, для создания необходимой тепловой защиты помещений толщина кирпичной стены даже у одноэтажных зданий 2…2,5 кирпича (510…640 мм), в то время как по соображениям прочности и устойчивости достаточна толщина стены 250 мм.

Для создания эффективной тепловой изоляции используют специальные теплоизоляционные материалы. Кроме утепления зданий, такие материалы необходимы для устройства тепловой изоляции высокотемпературных промышленных установок (котлы, печи и т.п.), горячих трубопроводов‘и холодильных камер. Применение теплоизоляционных материалов позволяет уменьшить толщину ограждающих конструкций, снизить массу здания (табл. 15), уменьшить расход основных строительных материалов (цемента, стали и др.) в 1,5…2 раза и сократить расходы энергии на отопление.

К теплоизоляционным материалам относятся материалы с теплопроводностью не более 0,175 Вт/(м • К) и плотностью не более 600 кг/м3. Известно, что чем выше пористость материала, тем в меньшей степени он проводит теплоту. Наиболее эффективные теплоизоляционные материалы как бы построены из воздуха. Так, в пенопластах поры занимают 90…95 % общего объема материала. Чтобы в материале содержалось как можно больше воздуха, ему придают либо ячеистое, как у пенопластов, либо волокнистое строение, как у минеральной ваты и асбеста.

Косвенной характеристикой пористости и соответственно теплопроводности служит плотность материала. Поэтому в строительстве для характеристики теплоизоляционных свойств материала обычно используют не показатель теплопроводности, определение которого довольно сложно и трудоемко, а плотность материала.

По плотности теплоизоляционные материалы подразделяют на марки: 15, 25, 35, 50, 75 — особо низкой плотности; 100, 125, 150, 175 —низкой плотности; 200, 225, 250, 300, 350 —средней плотности; 400, 450, 500, 600 — плотные.

Прочность теплоизоляционных материалов невысока: обычно 0,2…2,5 МПа, лишь у отдельных материалов она достигает 10 МПа.

В зависимости от жесткости (относительной деформации сжатия) под удельной нагрузкой 2 кПа теплоизоляционные материалы делят на мягкие (сжимаемость более 30%), полужесткие (сжимаемость от 6 до 30%), жесткие (сжимаемость менее 6%), повышенной жесткости (сжимаемость при удельной нагрузке до 40 кПа до 10%).

По внешнему виду и форме теплоизоляционные материалы могут быть рыхлые и сыпучие, штучные, рулонные и шнуровые. Сыпучие материалы — это порошкообразные, зернистые или волокнистые рыхлые массы, используемые для засыпки полости стен, междуэтажных перекрытий. Более эффективны и индустриальны штучные материалы, выпускаемые в виде плит, матов, полуцилиндров.

В зависимости от вида исходного сырья теплоизоляционные материалы делят на неорганические (минеральная вата, ячеистые бетоны, пеностекло, асбестовые материалы) и органические (древесноволокнистые и древесностружечные плиты, камышит, торфяные плиты и газонаполненные пластмассы). Используют смешанные теплоизоляционные материалы: фибролит, перлито-пластобетон и др.

Теплоизоляционные качества строительных материалов существенно снижаются при увлажнении и насыщении их водой, так как теплопроводность воды в 25 раз выше теплопроводности воздуха. Поэтому теплоизоляционные материалы необходимо предохранять от увлажнения.

Органические теплоизоляционные материалы

Теплоизоляционные материалы этой группы вырабатываются из различного растительного сырья и отходов: горбылей, древесных стружек, рейки, опилок, камыша, торфа, очесов льна, конопли, костры, а также из шерсти животных (войлок).

Древесно-волокнистые плиты получили значительное распространение. Для их производства используются древесные отходы (горбыль, рейка, опилки) с добавлением бумажной макулатуры, льняной и конопляной костры, стеблей кукурузы, подсолнечника и т. п. Плиты представляют собой листовой материал, обладающий большой упругостью, полученный формированием с последующим высушиванием древесно-волокнистой массы, пропитанной синтетическими полимерами. Размеры плит, мм: длина — 3000, 2700, 2500, 1800, ширина— 1600, 1200, толщина — 25, 16, 12, 5.

В соответствии с ГОСТ 8904—66 вырабатываются изоляцион-но-отделочные твердые древесно-волокнистые плиты с окрашенной или оклеенной поверхностью. Применение их снижает трудоемкость строительства, так как отпадает необходимость отделочных работ по лицевым поверхностям.

(Древесно-волокнистые плиты легко поддаются механической обработке: их можно пилить, резать, сверлить. Помимо тепловой изоляции плиты используют также и для звуковой изоляции в междуэтажных перекрытиях. К утепляемым поверхностям плиты крепятся гвоздями или приклеиваются битумными мастиками. Плиты толщиной 9—10 мм, применяемые для внутренней отделки, называют сухой органической штукатуркой. Использование их взамен обычной (мокрой) штукатурки удешевляет и ускоряет наиболее трудоемкие отделочные работы. Сухую штукатурку крепят к стенам и потолкам гвоздями (по планкам) или приклеивают.

Древесно-стружечные плиты изготавливают из древесины путем горячего прессования древесных стружек, пропитанных полимерным связующим. При этом жидкий полимер отвердевает, склеивая стружку в монолитную массу. Древесно-стружечные плиты выпускаются толщиной от 13 до 25 мм, длиной 250—360 и шириной 120—180 мм. Предел прочности при изгибе должен быть не менее 8,0 МПа, а коэффициент теплопроводности 0,05 Вт/м • град.

В качестве теплоизоляционного материала используют легкие плиты с объемной массой 250—400 кг/м3.

Фибролит представляет собой теплоизоляционный материал, получаемый в виде плит из затвердевшей смеси древесных стружек, минерального связующего и воды. Фибролитовые плиты выпускают марок 300, 350, 400, 500. Размеры плит: длина — 2000 (2400) мм; ширина — 500 (750) мм; толщина — 25 (100) мм. Фибролит удобен в работе, хорошо пилится, режется и сверлится, широко используется в жилищном и специальном строительстве для устройства перегородок, теплоизоляции потолков, стен и других элементов зданий и сооружений, а также как теплозаполни-тель в сборно-разборных щитовых воинских зданиях.

Войлок строительный получают из .грубой шерсти животных и отходов мехового производства. Его изготовляют в виде отдельных полотнищ и листов толщиной до 12 мм. Войлок используют для устройства теплоизоляции конструкций с нагревом до 100 °С.

Теплоизоляционные материалы на основе синтетических смол относятся к группе газонаполненных полимеров. Они производятся толстыми (пенопласты), пористыми (поропласты) и сотовыми (сотопласты). По виду применяемых для их получения синтетических смол они могут быть полистирольными, поливинилхлоридны-ми, фенольными и др. Пенополистирольные замкнуто-пористые материалы получают из бисерного или эмульсионного полистирола. Гранулированный пористый материал используют для устройства защитных засыпок. Полистирольные поропласты используются в строительстве для тепло- и звукоизоляции холодильных камер и других установок, для устройства теплозащитных оснований под искусственные покрытия дорог и взлетно-посадочных полос аэродромов в районах вечной мерзлоты, а также для энерго-поглощающих устройств оснований сооружений от сейсмических и иных воздействий.

Пенополивинилхлорид получают аналогично пенополистиролу. Его выпускают в виде жестких и эластичных пластиков в форме плит или отдельных блоков. Объемная масса жесткого пенополи-винилхлорида составляет 60—100 кг/м3. Область применения пе-нополивинилхлорида несколько шире, чем у пенополистирола вследствие плохого его горения.

Фенолоформальдегидные пенопласты получают из новолачных фенолоформальдегидных смол путем введения газообразователей. Вырабатывают пенопласт в виде отдельных плит или изделий нужной формы с объемной массой от 50 до 500 кг/м3. Применяется он для устройства тепло- и звукоизоляций и агрегатов технических систем с нагревом до 250 °С, а при контакте с воздухом — до 150 °С.

(Мипора представляет собой мелко пористый материал, получаемый из‘водного раствора вспененной мочевиноформальдегид-ной смолы. Блоки мипоры имеют объемную массу не более 20 кг/м3, малую прочность и низкий коэффициент теплопроводности. При воздействии открытого огня мипора не возгорается. Применяют мипору как теплоизоляционный заполнитель для полых устройств и конструкций теплотехнических систем и холодильников. Кроме рассмотренных теплоизоляционных материалов в практике строительства применяются пенополиуретан, сотопласты, получаемые из бумаги, фольги и пленочного полиэтилена, а также асфальтовые материалы на основе битума и пористых заполнителей.

Неорганические теплоизоляционные материалы

Неорганические теплоизоляционные материалы и изделия получают из неорганического стеклосырья — различных горных пород, шлака, стекла, асбеста с применением минеральных вяжущих или без них. К ним относятся ячеистые бетоны, ячеистое стекло, асбоцементные, асбомагнезиальные, асбестовые, минераловат-ные, керамзитовые, вермикулитовые, перлитовые и другие материалы.

Ячеистые бетоны. Теплоизоляционные изделия из ячеистого бетона представляют собой хрупкий пористый материал, получаемый искусственным путем с использованием песка, портландцемента, извести, порообразователя и воды. Теплоизоляционные изделия из ячеистого бетона изготовляют в виде жестких плит, блоков, сегментов и других изделий различных конфигураций и размеров. Ячеистые бетоны широко применяются для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий, поверхностей технических систем, оборудования и теплопроводов с нагревом до 400° С.

Ячеистое стекло (пеностекло). Это теплоизоляционный материал ячеистого строения с пористостью до 80—95%, получаемый при вспенивании стекломассы. Из него изготовляют изделия в виде плит, блоков, сегментов и других элементов. Ячеистое стекло имеет прочность при сжатии не менее 0,5—1,0 МПа. Оно обладает высокими теплоизоляционными свойствами, отличается водостойкостью, легко пилится, режется и сверлится. Из отдельных блоков и глыб этого стекла в полевых условиях можно получить изделия нужной формы и конфигурации. Бой ячеистого стекла используется для теплоизоляционных засыпок. В военном строительстве ячеистое стекло широко применяется для тепло- и звукоизоляции стен и перекрытий, утепления полов и кровель зданий и сооружений, изоляции холодильных камер и горячих поверхностей тепловых установок и технических систем.

Асбоцементные теплоизоляционные изделия получают из смеси асбеста и портландцемента. Их изготовляют в виде плит, скорлуп, труб и сегментов различных размеров и марок (300—500). Эти изделия применяют для теплоизоляции оборудования и трубопроводов с нагревом до 450 °С.

Асбомагнезиальные материалы получают из асбеста и углекислых солей магния и кальция. К таким материалам относятся со-велит и ньювель.

Совелит получают из смеси распущенного асбеста и порошко-образных MgO и СаС03. Из порошкообразного совелита приготовляют растворы, которые используют для теплоизоляционных обмазок или формования изделий. Совелит и совелитные изделия применяются для теплоизоляции тепловых сетей и агрегатов технических систем с температурой нагрева до 500 °С.

Ньювель представляет собой смесь асбеста и уклекислой соли магния. Это порошкообразный материал, используемый аналогично совелиту для теплоизоляции поверхностей с нагревом до 250 °С. По стоимости и теплотехническим характеристикам ньювель уступает совелиту.

Асбестовые материалы и изделия получают из минерала хризотил-асбеста. Высокая термостойкость й прочность, малая объемная масса и армирующая способность асбеста предопределили широкое применение его для получения асбестовых теплоизоляционных материалов и изделий различных видов.

Минераловатные изделия изготавливают на основе минеральной ваты. Минеральная вата состоит из тонких, хаотически расположенных волокон диаметром 5—12 мм, получаемых из жидких металлургических шлаков, расплавленных горных пород и боя стекла. Минеральную вату, получаемую из стекла, называют стек-.ловатой.

Минераловатные теплоизоляционные материалы и изделия выпускают мягкими и жесткими в виде матов, полос, сегментов, скорлуп и др. Жесткость таких изделий достигается введением в волокнистую основу связующего вещества. Маты и полосы выпускают прошитыми нитями или тонкой проволокой и покрытыми с обеих сторон корочкой клеющего вещества или защитной бумагой.

Вспученный вермикулит является пористым материалом чешуйчатого строения с объемной массой 80—150 кг/м3. Вспученный вермикулит применяется как засыпочный теплоизоляционный материал для теплозащиты установок и систем с нагревом до 1000 °С, а также как заполнитель для огнезащитных обмазок и .легких бетонов.

Вспученный перлит получают аналогично вермикулиту нагревом горной породы — перлита. Объемная масса перлита, имеющего вид песка, составляет 100—250 кг/м3. Вспученный перлит применяется для теплоизоляционных засыпок, приготовления огнезащитных обмазок и легких бетонов,


По материалам сайта : http://gardenweb.ru/