Теплоизоляционные материалы маркируются по средней плотности. Технические свойства теплоизоляционных материалов

Теплоизоляционные материалы маркируются по средней плотности. Технические свойства теплоизоляционных материалов

Марки теплоизоляционных материалов. 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).

Строение теплоизоляционных материалов. Глав. Основные сведения о теплоизоляционных материалах

Классификация теплоизоляционных

материалов

Теплоизоляционными материалами называется разновидность строительных материалов, обладающих низкой теплопроводностью и предназначенных для тепловой изоляции зданий, сооружений, оборудования и трубопроводов.

Свойства теплоизоляционных материалов и изделий регламентированы ГОСТ.. Согласно ГОСТ, теплоизоляционные материалы классифицируют по форме и внешнему виду, структуре, виду исходного сырья, плотности, жесткости, теплопроводности, возгораемости.

I. По форме и внешнему виду материалы подразделяют на штучные изделия (плиты, блоки, кирпич, цилиндры, полуцилиндры, сегменты), рулонные и шнуровые (маты, шнуры, жгуты), рыхлые и сыпучие материалы (вата минеральная, стеклянная, вспученный перлит, вермикулит).

II. По структуре материалы и изделия бывают волокнистыми, ячеистыми и зернистыми.

III. По виду исходного сырья их делят на неорганические и органические (приложение).

Смеси из неорганических и органических материалов относятся к неорганическим, если количество последних в смеси превышает 50% по массе.

IV. По плотности материалы и изделия подразделяют на группы и марки:

Таблица 1

Классификация теплоизоляционных материалов

по плотности

V. По жесткости теплоизоляционные изделия подразделяют на указанные в таблице: относительное сжатие, %.

Классификация теплоизоляционных материалов

по жесткости

Таблица 2

VI. По теплопроводности материалы и изделия делят на классы.

Разделение материалов по теплопроводности показано в табл.3.

Классификация теплоизоляционных материалов

по теплопроводности

Таблица 3

1.2.Основные свойства теплоизоляционных материалов

К функциональным свойствам теплоизоляционных материалов относятся пористость и теплофизические характеристики: теплопроводность, теплоемкость, температуропроводность, теплостойкость, т.е. те свойства, которые обеспечивают тепловую изоляцию.

Строительно-эксплуатационные свойства средняя плотность, физико-механические показатели, стойкость при действии влаги, морозостойкость и др., т.е. те свойства, которые обеспечивают долговечность материала, возможность транспортирования, монтаж.

Пористость материала – это показатель, характеризующийся объемом газа (воздуха) в единице объема материала, выраженное в %. Поры по размерам разделяют на макропоры с размером>0,2 мм, видимые невооруженным глазом, и микропоры, обнаруживаемые с помощью микроскопа.

Открытая и закрытая пористость составляют общую (истинную пористость)

H=(1-)·100%

Открытую пористость определяют экспериментально по заполнению пор водой.

Истинная пористость обусловливает не только теплофизические свойства материалов, но и его прочность, так как она определяет содержание твердой фазы.

Пористость выше определенного предела редко снижает прочностные и увеличивает деформативные показатели конгломерата, поэтому при ее увеличении всегда необходимо повышать прочность связки.

Для материалов с зернистой структурой типа насыпной теплоизоляции и с волокнистой структурой истинная пористость меняется в зависимости от прилагаемого давления, которое вызывает их сжатие и уплотнение.

Пористость материала увеличивают оптимизацией его структуры (технологические методы), а также изменением условий эксплуатации. В этом случае для зернистых и волокнистых материалов необходимо снизить эксплутационные нагрузки, которые уплотняют материал.

Какие типы структур характерны для теплоизоляционных материалов. Оптимальная структура теплоизоляционных материалов.

При получении оптимальной структуры теплоизоляционных материалов стремятся получить материал с максимальным объемом мелких замкнутых равномерно распределенных пор .

Структура пористости теплоизоляционных ячеистых материалов определяется объемом, размером, расположением, формой пор, толщиной и пористостью межпоровых перегородок. При идеальной сферической форме пор, их одинаковом размере, правильной кубической упаковке максимальный объем пористости достигает 52,5%, при гексагональном расположении пор * 74%. Увеличения пористости можно достичь за счет сочетания пор разного размера с максимально плотной их упаковкой, т.е. созданием полидисперсной структуры. Дальнейшее повышение пористости возможно только при деформировании самих пор в многогранники, при минимальной толщине межпоровых перегородок, т.е. за счет получения сотовой поровой структуры.

Для ячеистых теплоизоляционных материалов и изделий идеальным является замкнутый характер пор. При этом внутренняя поверхность пор должна быть плотной и гладкой, так как это повышает прочностные характеристики материалов. В реальных материалах характерно наличие дефекгов ячеистой структуры, нарушающих замкнутость пор: трещины в перегородках, разветвленные микропоры, что повышает гигроскопичность и водопоглощение материала.

Таким образом, оптимальная пористость ячеистого материала замкнутая, деформированная в многогранники, с максимально тонкими и плотными межпоровыми перегородками. В этом случае пористость ячеистого материала может достигать » 98 %.

Пористость теплоизоляционных волокнистых материалов складывается из межволокнистой пористости и пористости самих волокон. Большинство волокнистых теплоизоляционных материалов получают из волокон, пористость которых практически равна нулю (минеральные). Поры в материалах с волокнистой структурой имеют неопределенную форму и представляют собой сообщающуюся систему воздушных полостей, в которой замкнутые поры отсутствуют.

Теплопроводность волокнистых материалов во многом зависит от размера меж волоки истой пористости, определяющей вклад конвективного теплообмена. Уменьшение размеров пор достигается снижением диаметра волокон, поскольку чем тоньше волокно, тем больше число волокон в единице объема материала и тем ниже конвективный теплообмен. Чем тоньше волокно, тем меньше площадь контакта между волокнами и тем больше этих контактов, что повышает сопротивление материала передаче теплоты. Поэтому для повышения теплоизоляционных свойств волокнистых материалов необходимо стремиться к уменьшению диаметра волокон. Уменьшение диаметра волокон приводит к повышению их прочности при разрыве. Это объясняется повышенной хрупкостью толстых волокон, что определяет потерю прочности толстыми волокнами при эксплуатации. Волокнистые теплоизоляционные материалы, изготовленные из более тонких волокон, обладают лучшими теплофизическими и строительными свойствами, в том числе меньшей средней плотностью, большей упругостью, более высокой прочностью при изгибе.

Плотность теплоизоляционных материалов. Классификация теплоизоляционных материалов

Среди материалов строительного назначения особое место занимают теплоизоляционные материалы. Во всем мире нарастает тенденция к сбережению тепловой энергии. Введение в действие новых требований к повышению теплозащитных качеств наружных ограждающих конструкций зданий и сооружений различного функционального назначения требует постоянного расширения номенклатуры теплоизоляционных материалов повышенного качества, создания новых технологий производства высокоэффективных теплоизоляционных материалов для устройства многослойных систем утепления.

Теплоизоляционные материалы – это материалы, которые обладают низкой теплопроводностью (не более 0,175 Вт/м °С), малой плотностью (не более 500 кг/м3) и предназначены для тепловой изоляции зданий, сооружений и оборудования.

Пористость теплоизоляционных материалов достигает 98-99%. Поры, заполненные воздухом, плохо проводят тепло, этим и обусловлена малая теплопроводность теплоизоляционных материалов. 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).

Классификация теплоизоляционных материалов:

1. По форме:

2. По структуре:

3. По виду исходного сырья:

4. По средней плотности:

5. По теплопроводности:

6. По назначению:

Неорганические теплоизоляционные материалы. Теплоизоляционные материалы: неорганические и органические. Изготовление, свойства и применение в строительстве.

Теплоизоляционные материалы характеризуются малой теплопроводностью и небольшой сред­ней плотностью из-за их пористой структуры. Их классифицируют по характеру строения: жёсткие (плиты, кирпич), гибкие (жгуты, полужёсткие плиты), рыхлые (волокнистые и порошкообразные); в виду основного сырья: органические и неорганические.

Органические теплоизоляционные материалы Опилки, стружки — применяют в сухом виде с пропиткой в конструкции известью, гипсом, цемен­том.

Войлок строительный изготовляют из грубой шерсти. Выпускают его в виде пропитанных антисеп­тиком полотнищ длиной 1000—2000 мм, шириной 500—2000 мм и толщиной 10-12 мм.

Камышит выпускают в виде плит толщиной от 30-100 мм, получаемых путём проволочного скреп­ления через 12-15 см рядов прессованного камыша.

Целлюлозный утеплитель на 80 % состоит из обработанной целлюлозы (древесное волокно), на 12 % — из антипиренов (борная кислота), и на 8 % — из антисептика (бура). Все составляющие мате­риала являются нетоксичными, нелетучими, безвредными для человека природными компонен­тами.

Неорганические теплоизоляционные материалы Минеральная вата — спутанное волокно (диаметром 5-12 мкм), получаемое из расплавленной массы горных пород или шлаков либо в процессе распыления её тонкой струи паром под давле­нием. Минеральную вату используют в качестве теплоизоляции поверхностей с температурой от −200 °C до +600 °C.

Стеклянная вата — спутанное волокно, получаемое из расплавленного стекла. Её используют для приготовления теплоизоляционных изделий (матов, плит) и теплоизоляции поверхностей.

Пеностекло — пористый лёгкий материал, получаемый путём спекания смеси стекольного по­рошка с газообразователями (известняком, каменным углём). Изготавливают его с открытыми и закрытыми порами. Плиты из пеностекла применяют для теплоизоляции стен, покрытий, пере­крытий, утепления полов.

Коэффициент теплопроводности современного пеностекла сопоставим с пенопластами: от 0,042 Вт/(м*К) при средней плотности от 100 до 200 кг/м³. Температура применения: −180 до +480 (нижний предел обусловлен конденсацией газовой фазы в ячейках пеностекла, верхний — нача­лом размягчения стеклянной матрицы). Наиболее качественным считается пеностекло с мелкими закрытыми порами одинакового раз­мера.

Пеноизол — универсальный утеплитель, который относится к новому поколению карбомидных теплоизоляционных пенопластов, имеет высокие теплоудерживающие способности, низкую объ­ёмную плотность, стойкость к действию микроорганизмов и грызунов.

Какой теплоизоляционный материал имеет наибольшее распространение. Сравнение материалов для теплоизоляции дома

Основные характеристики теплоизоляционных материалов – это теплопроводность, пористость, плотность, паропроницаемость, влажность, водопоглащение, биостойкость, огнестойкость, прочность, температуростойкость и удельная теплоёмкость. Выбирая лучший теплоизоляционный материал, нужно внимательно изучить его сравнительные характеристики.

Коэффициент теплопроводности. Он равен такому количеству теплоты, которое за 1 ч пройдет сквозь 1 м материала площадью 1 м2 при разнице температур внутри и снаружи строения в 10 °С. Этот показатель характеризует теплопроводность и измеряется в Вт/ (м х °С) или в Вт/ (м х К). Показатель зависит от уровня влажности материала, так как вода проводит тепло лучше воздуха. Другими словами, мокрый и даже сырой материал не будет выполнять свою основную функцию по теплоизоляции.

Помимо этого теплопроводность зависит от структуры, пористости, химического состава материала и его температуры.

Пористость. Под пористостью понимается доля пор в общем объеме теплоизоляционного материала. Бывают поры мелкие, крупные, закрытые и открытые. Важен их тип и равномерность распределения в материале.

Плотность. Измеряется в кг/м3 и указывает на соотношение массы материала и занимаемого им объема.

Паропроницаемость. Указывает на количество пара, которое проходит через 1 м2 материала толщиной в 1 м за 1 ч. Водяной пар измеряется при этом в мг, а температура воздуха по разные стороны материала принимается за одинаковую.

Влажность. Указывает на объем влаги в материале. Еще одна важная характеристика — сорбционная влажность. Под ней понимается равновесная гигроскопическая влажность в условиях различных температур и относительной влажности воздуха.

Водопоглощение. Это количество воды, которое может поглотить материал и удержать в порах при прямом контакте с влагой. Чтобы улучшить этот показатель, к некоторым материалам (например, минеральной вате) добавляют специальные вещества, отталкивающие влагу. Этот процесс называется гидрофобизация.

Биостойкость. Микроорганизмы размножаются там, где есть повышенная влажность. Материал с повышенной биостойкостью способен противостоять воздействию грибков, микроорганизмов и некоторых насекомых.

Огнестойкость. Существуют принятые показатели пожарной безопасности: дымообразующая способность, горючесть, воспламеняемость и токсичность продуктов горения. Чем дольше материал может выдерживать воздействие высоких температур, тем выше его огнестойкость.

Прочность. Этот показатель помогает выяснить, окажет ли на материал существенное влияние его транспортировка, складирование и монтаж. Предел прочности колеблется от 0,2 до 2,5 МПа.

Температуростойкость. Устойчивость материала к температурному воздействию. Показатель отражает температуру, после воздействия, которой материал изменит свои свойства, структуру и потеряет прочность.

Теплоемкость (удельная). Измеряется в кДж/ (кг х °С) и указывает на количество теплоты, аккумулированное теплоизоляционным слоем. Морозостойкость. Показатель указывает на способность материала выдерживать изменения температуры, замораживаться и оттаивать без нарушения основных свойств.

Свойства теплоизоляционных материалов. Теплоизоляция. Плотность, огнестойкость и долговечность

Под теплоизоляцией обычно понимают конструкции и элементы, которые значительно уменьшают теплопередачу. Такое объемное понятие относится к разным материалам, объединенным функцией сохранять тепло (утеплитель) и предотвращать его потери (теплоизоляция).

А какими характеристиками и свойствами должны обладать теплоизоляционные материалы, которые применяются для стен и фасадов, для крыш и фундаментов? На что следует обратить внимание еще перед покупкой изделия? Рассмотрим их подробнее.

- Коэффициент теплопроводности (обозначается λ) — это один из основных показателей, характеризующих качество теплоизоляции. Физический смысл коэффициента в следующем: сколько теплоты пройдет через материал толщиной в 1 метр за 1 час, если разность температур двух поверхностей составляет 10 градусов. Лучше, если показатель близок к 0,022-0,031 Вт/м*K, значению сухого воздуха при различном давлении. Цифровые значения вместе с буквой λ наносятся на упаковку с теплоизоляцией или утеплителем.

- Пористость. Обозначает объем пор по отношению к общему объему материала. Для теплоизоляционных материалов пористость колеблется от 50 и до 98%, для ячеистых пластмасс. Не стоит ориентироваться на числовой показатель, лучше подбирать материал с равномерными порами, обращать внимание на их характер (открытее, закрытые, крупные или мелкие).

- Плотность. От этого показателя напрямую зависит масса теплоизоляции. Здесь зависимость прямая: чем больше плотность, тем больший вес у материала. Это важно учитывать при сооружении зданий, закладывая данные о массе теплоизолирующего слоя.

- Водопоглощение . По-другому это свойство можно назвать способностью материала поглощать воду. Важно помнить, что мокрая теплоизоляция тяжелее и свои функции выполняет хуже. Потому показатель должен стремиться к наименьшему значению.

- Огнестойкость. Качественная теплоизоляция должна выдерживать воздействие высоких температур без возгорания достаточно долгое время. На материал помещается отметка о его горючести и степени огнестойкости.

- Морозоустойчивость . Важно знать, сколько циклов замораживания и размораживания способен выдержать материал во влажном состоянии. Это влияет не только на качество теплоизоляции, но и на ее долговечность.

Также материал должен быть устойчивым к воздействию микроорганизмов, паропроницаемым и прочным на изгиб. Обращайте внимание и на количественные показатели отдельной плиты теплоизоляции: длину, ширину и толщину. Обычно они указываются в виде соотношения в миллиметрах. К примеру, 1000х600х100 (длина х ширина х толщина).