К неорганическим теплоизоляционным материалам относят. Минеральная вата и изделия на её основе

К неорганическим теплоизоляционным материалам относят. Минеральная вата и изделия на её основе

Минвата представляет собой теплоизоляционный материал, получаемый из расплава горных пород или металлургических шлаков и состоящий из стекловидных волокон и различных неволокнистых включений в виде капель силикатного расплава и микроскопических обломков волокон. Длина волокон минеральной ваты в зависимости от способа производства бывает от 2 до 60 мм, в массе должно содержаться до 80—90% тонкого волокна диаметром менее 7 мкм. В зависимости от величины объёмной массы минеральную вату выпускают трёх марок — 75, 100 и 125. Коэффициент теплопроводности при средней температуре 25±5°С равен соответственно 0,042, 0,044 и 0,047 Вт/м-°С, при температуре 100°С — 0,058, 0,059 и 0,060 Вт/м-°С, влажность — не более 2%.

Минеральная вата прочно занимает ведущее положение среди теплоизоляционных материалов из неорганического сырья. Это обусловлено неограниченностью сырьевых запасов, простотой производства, высокой морозостойкостью, малой гигроскопичностью и небольшой стоимостью; её можно применять для изготовления теплоизоляционных изделий и теплоизоляции при температуре изолируемых поверхностей от -200 до + 600° С. Вместе с тем следует отметить, что применение рыхлой минеральной ваты для тепловой изоляции затруднено присущими ей специфическими недостатками. При перевозках и хранении вата уплотняется и комкуется, часть волокон ломается и превращается в пыль; в конструкциях рыхлая вата должна быть защищена от механических воздействий, её укладка требует больших трудозатрат. Перечисленные недостатки рыхлой минеральной ваты частично или полностью устраняются при переработке её в различные минераловатные изделия.

На основе минерального сырья производят минераловатные маты, полужёсткие и жёсткие плиты, а также скорлупы, сегменты, цилиндры и другие изделия. Теплоизоляционные маты на основе минерального волокна предназначены для тепловой изоляции строительных конструкций, промышленного оборудования и трубопроводов тепловых сетей. Отечественная промышленность производит несколько видов минераловатных матов. Маты минераловатные прошивные применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий и поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов при температуре до 400° С. Изготавливают их следующим образом: слои минеральной ваты из камеры осаждения сначала подают транспортёром в камеру охлаждения, где минераловатный ковёр уплотняется до заданной толщины и одновременно через него просасывается холодный воздух. Охлаждённый ковёр затем направляют на прошивочную машину, прошивают нитями с помощью специальных игл. На этом же станке при помощи дисковых ножей осуществляют продольную разрезку ковра, после чего разрезанные на заданные размеры маты поступают на рулоно укладчик, а затем на упаковку.

Теплоизоляционные материалы на основе минерального сырья. Определение и классификация теплоизоляционных материалов

Основное назначение теплоизоляционных (энергосберегающих) материалов в зданиях и сооружениях – ограничивать количество передаваемого тепла от нагретой среды к холодной, т.е. сохранять в помещении внутреннее тепло зимой и защищать от жары летом. Передача тепла внутри материала или от одного элемента конструкции к другому (теплообмен) обусловлена разностью температур. Любое ограждение способствует сопротивлению передачи тепла от нагретой среды к холодной. Однако для достижения требуемого сопротивления необходимо либо увеличивать толщину ограждения, либо применять теплоизоляционные материалы, позволяющие снижать толщину ограждения.

Основными качественными характеристиками теплоизоляционных материалов являются их пористость, плотность и теплопроводность. К теплоизоляционным относят материалы и изделия, имеющие численное значение теплопроводности не более 0,175 Вт/(м · К) и среднюю плотность до 500 кг/м³. Следовательно, самым характерным признаком таких материалов является низкая плотность и высокая пористость, так как воздух, находящийся в порах материала, обладает гораздо меньшей теплопроводностью (0,025 Вт/(м · К), чем окружающее его вещество.

Поскольку теплопроводность материалов напрямую связана с его пористостью, а пористость – со средней плотностью, то с достаточной степенью точности можно установить и связь между плотностью и теплопроводностью материала. Чем ниже средняя плотность материала, тем больше в нем пор и тем ниже его теплопроводность. Поэтому теплоизоляционные материалы принято подразделять на марки в зависимости от плотности (кг/м³): D15, D25, D35, D50, D75, D100, D125, D150, D200, D250, D300, D350, D400, D500. Марка теплоизоляционного материала обозначает верхний предел его средней плотности. Например, изделия марки 75 могут иметь плотность, равную 51…75 кг/м³(ГОСТ 16381).

В условиях эксплуатации теплопроводность материалов зависит не только от плотности и пористости, а также от структуры, пористости, влажности, температуры окружающей среды и других факторов. Не менее важными качественными характеристиками теплоизоляционных материалов являются сжимаемость, прочность, теплоемкость, водопоглощение, сорбционная влажность, гидрофобность, паропроницаемость, водостойкость, морозостойкость, огнестойкость, негорючесть, надежность и долговечность, биостойкость, экологичность и возможность проведения монтажных работ вне зависимости от сезона.

По теплопроводности λ теплоизоляционные материалы делят на три класса: А – низкой (до 0,06 Вт/м · К), Б – средней (0,06…0,115 Вт/м · К) и В – повышенной теплопроводности (0,115…0,175 Вт/м · К). Причем, согласно требованиям европейского стандарта использование показателя теплопроводности λ предполагается с обеспеченностью 90/90. Это означает, что данный показатель будут иметь 90% продукции в 90% проведенных испытаний. А для упрощения восприятия показатель теплопроводности λ указывают в мВт/(м · К) ((Вт/м · К) · 10–3). Например, индекс 35 показывает, что λ = 0,035 Вт/(м · К).

По составу исходного сырья теплоизоляционные материалы подразделяют на органические, неорганические и комбинированные (композиционные). В зависимости от внешнего вида и формы они могут быть рыхлые (минеральная вата) и сыпучие (перлитовый песок); штучные (блоки, кирпичи, плиты), рулонные (маты) и шнуровые (жгуты). По структуре и строению – мелкопористые ячеистые (как пена), волокнистые (как вата), зернистые (воздух находится в межзерновом пространстве) и пластинчатые (воздушные прослойки заключены между листами материала).

В зависимости от жесткости теплоизоляционные материалы подразделяют:

• на мягкие (М) – сжимаемость по объему составляет более 30% при удельной нагрузке 0,002 МПа;
• полужесткие (П) – сжимаемость 6…30% при удельной нагрузке 0,002 МПа;
• жесткие (Ж) – сжимаемость до 6% при удельной нагрузке 0,002 МПа;
• повышенной жесткости (ПЖ) – сжимаемость до 10% при удельной нагрузке 0,04 МПа;
• твердые (Т) – сжимаемость до 10% при удельной нагрузке 0,1 МПа.

По горючести (СНиП 21-01-97) теплоизоляционные материалы подразделяются на негорючие (НГ), слабо горючие (Г1), умеренно горючие (Г2), нормально горючие (Г3) и сильно горючие (Г4).

Номенклатура применяемых в строительстве теплоизоляционных материалов довольно широка. Однако реально рынок теплоизоляционных материалов представлен практически тремя видами материалов: на основе минеральной ваты, органических пенопластов и ячеистых бетонов. Это объясняется в первую очередь простотой технологии их производства, большой сырьевой базой и высокими эксплуатационными характеристиками (ГОСТ 31913, ЕN ISO 9229).

Неорганические теплоизоляционные материалы. Основные виды утеплителей

Современные теплоизоляционные материалы для применения в строительстве и ремонте делятся на множество разновидностей: промышленные и бытовые, природные и искусственные, гибкие и жесткие теплоизоляционные материалы и т.д.

К примеру, по форме современная теплоизоляция разделяется на такие образцы, как:

• рулоны;
• листовой;
• единичный;
• сыпучий.

По структуре отличают следующие типы термоизоляции со своей уникальной особенностью:

• волокнистые;
• ячеистые;
• зернистые.

По виду сырья выделяют такие изделия различного класса качества:

1. Органические, природные или натуральные утеплители — это пробковая кора, целлюлозная вата, пенополистирол, древесное волокно, пенопласт, бумажные гранулы, торф. Эти виды строительных теплоизоляционных материалов применяются исключительно внутри помещения, чтобы минимизировать высокую влажность. Однако природные строительные термоизоляторы не огнеупорны.
2. Неорганические теплоизоляционные материалы — горные породы, стекловолокно, пеностекло, минераловатные утеплители, вспененный каучук, ячеистые бетоны, каменная вата, базальтовое волокно. Хороший изолятор тепла из данной категории отличается высокой степенью паропроницаемости и огнестойкости. Особенно эффективно утепление изделием с гидрофобизирующими добавками.
3. Смешанные — перлит, асбест, вермикулит и другие утеплители из вспененных горных пород. Отличаются наилучшим качеством и, разумеется, повышенной стоимостью. Это самые дорогие марки лучших теплоизоляционных материалов. Поэтому таким утеплителем покрывают помещения намного реже, чем более экономными материалами.

Органические минеральные материалы. Вяжущие материалы

Вяжущими веществами называют материалы, которые способны самостоятельно или в составе других веществ при определенных условиях (при смешивании с водой, контакте с воздухом, нагревании и др.) образовывать пластичный материал, который самостоятельно или под действием определенных условий со временем затвердевает.

Переходя из пластичного состояния в твердое, вяжущие вещества способны скреплять между собой определенные наполнители (камни, кирпич, зерна песка, щебня, стеклоткань и т.д.) образуя новый материал с заданными свойствами. Это свойство вяжущих используется для получения бетонов, строительных растворов различного назначения, силикатного кирпича, асбестоцемента, композитных материалов и т.д.

Начало использования человеком вяжущих открыло новые возможности в строительстве: вместо обтесывания камней или выпиливании их из монолита строители с помощью вяжущих и любого наполнителя смогли делать конструкции нужной прочности и любой формы.

Современные вяжущие вещества в зависимости от состава делят на:

• минеральные (неорганические ) (известь, цемент, гипсовые вяжущие и др.), которые для перевода в рабочее состояние затворяют водой (реже водными растворами солей);
• органические (битумы, дегти, синтетические полимеры и олигомеры), которые переводят в рабочее состояние нагревом либо с помощью органических растворителей, либо сами они представляют собой вязкопластичные жидкости.
• полимерные - это высокомолекулярные структурные вещества, важные компоненты при изготовлении полимербетонов, строительных пластмасс, стеклопластиков и др., которые называют композиционными материалами.

В строительстве в основном используют неорганические (минеральные) вяжущие вещества.

Ячеистые теплоизоляционные материалы. Общая информация о теплоизоляционных материалах и их классификация

Общая информация

Теплоизоляция – слой в конструкции, позволяющий сократить тепловые потери (увеличить сопротивление теплопередаче), снизить расходы на отопление в зимнее время и охлаждение в летнее время, повысить акустический комфорт.

Теплоизоляция применяется в кровле, фундаментах, перекрытиях и перегородках, наружных ограждающих конструкциях, полах и подвалах.

Одним из наиболее эффективных путей экономии энергии является сокращение потерь тепла через ограждающие конструкции зданий и сооружений.

Потери тепла через крышу в холодное время года составляют 30-35 % в одно-, двухэтажных домах и 5-10% - в многоэтажных.

Применение эффективных систем теплоизоляции позволяет сократить потребление энергоресурсов на отопление (охлаждение) до 10 раз. Внутри помещений, в зависимости от их функционального или технологического назначения, должен обеспечиваться тепловлажностный режим эксплуатации.

Классификация теплоизоляционных материалов

Классификация по виду основного исходного сырья:

• неорганические (искусственно созданные волокнистые материалы с теплоизоляционными свойствами);
• органические (если материал изготовлен из смеси органического и неорганического сырья, то его относят к неорганическим, если количество последних в смеси превышает 50% по массе).

Классификация по структуре:

• волокнистые;
• ячеистые;
• зернистые (сыпучие).

Классификация по горючести:

• несгораемые;
• трудносгораемые;
• сгораемые.

Экструзионный пенополистирол XPS

Экструзионный пенополистирол производится методом экструзии. Экструзионный пенополистирол получают путём смешивания гранул полистирола при повышенной температуре и давлении с введением вспенивающего агента и последующим выдавливанием из экструдера.

Способ производства позволяет добиться закрытой ячеистый структуры, а, следовательно, минимального водопоглощения, высокой прочности и долговечности продукции.

Пенополиизоцианурат PIR

Это теплоизоляционный материал нового поколения, который превосходит по своим техническим характеристикам традиционные теплоизоляционные материалы.

Более 95% объема материала – это закрытые жесткие прочные ячейки, образованные в результате реакции полиола с изоцианатом и изоцианата с изоцианатом, заполненные газом.

Каменная вата

Тепло- и звукоизоляция, изготовленная преимущественно из расплава изверженных горных пород. Разновидность минеральной ваты.

Исходным сырьем для производства волокна каменной ваты служат габбро-базальтовые горные породы.

Основные показатели теплоизоляционных материалов

Теплопроводность

Теплопроводность (λ) – характеристика, которая определяет теплоизоляционные свойства материалов.

Важно! Теплопроводность (λ) – ключевая характеристика теплоизоляционных материалов. Чем ниже теплопроводность, тем меньше материал проводит тепло и тем он эффективнее.

Теплопроводность материала складывается из 3-х составляющих:

• структурная (кондукция);
• конвекция;
• лучистая.

Снижение каждой из составляющих позитивно сказывается на энергоэффективности материала, при работе в конструкции.

Недостаточная теплоизоляция:

• Способствует промерзанию конструкции – риск появления плесени и грибка, повышенная влажность в помещении.
• Приводит к снижению температуры в помещении – низкая температура создает некомфортные условия, появляется риск простудных заболеваний.
• Является причиной повышенных расходов – необходимость больше отапливать помещение приводит к увеличению затрат.

Таким образом низкая теплопроводность позволяет снизить теплопотери, за счет чего снижаются и расходы на отопления, повысить комфорт в помещении, так как после качественной теплоизоляции температуры поверхностей ограждающих конструкций практически не будут отличаться от температуры в самом помещении. Также благодаря теплоизоляции защищаются несущие конструкции здания от промерзания.

Водопоглощение

Водопоглощение – характеристика, определяющая максимальное количество влаги, которое может впитать материал.

Высокое водопоглощение материала:

• Приводит к увеличению теплопроводности – вода является хорошим проводником тепла.
• Является причиной низкой биостойкости – влага в материале способствует образованию плесени и грибка.
• Способствует увеличению морозостойкости – при замерзании вода расширяется, увеличиваясь в размерах, тем самым разрушая материал.

Прочность

Прочность — свойство материала сопротивляться внутренним напряжениям, возникающим в результате действия внешних сил, не разрушаясь.