ГЛАВА 16. ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ, АКУСТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

16.1. 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:

плоские (плиты, блоки, кирпичи);

шнуровые;

рыхлые (вата, перлитовый песок).

2. По структуре:

волокнистые (минераловатные, древесно-волокнистые);

зернистые (перлитовые, вермикулитовые);

ячеистые (изделия из ячеистых бетонов, пеностекло, пенопласты).

3. По виду исходного сырья:

неорганические;

органические.

4. По средней плотности:

особо низкой плотности;

низкой плотности;

средней плотности;

плотные.

5. По теплопроводности:

класс А – низкой теплопроводности (до 0,06 Вт/м °С);

класс Б – средней теплопроводности (0,06 – 0,115 Вт/м °С);

класс В – повышенной теплопроводности(0,115 – 0,175 Вт/м °С).

6. По назначению:

изоляционно-строительные, которые используются для утепления ограждающих конструкций;

изоляционно-монтажные – для утепления трубопроводов и промышленного оборудования.

Интересно знать: Теплоизоляционные материалы

16.2. Неорганические теплоизоляционные материалы

Неорганические теплоизоляционные материалы обладают такими свойствами, как огнестойкость и биостойкость. К ним относятся:

1. Минеральная вата – это материал, который состоит из тонких стекловидных волокон, получаемых из расплавленных горных пород или металлургических шлаков. Полученные в результате расплавления минералов волокна скрепляются связующим веществом, в качестве которого применяется формальдегидная смола (Рис.16.1).

Обладает преимуществами: не горит; хорошие теплоизолирующие свойства; морозостойкая; практически не впитывает воду; не подвержена гниению. Недостатки: недостаточно прочная; требует гидро - и пароизоляции; содержит токсичное вещество (формальдегид); требует специальной утилизации. Применение: для теплоизоляции фасадных стен, изоляции нагретых коммуникаций, производственного оборудования, утепления стен, полов, потолков, перекрытий,в качестве звукоизолирующего материала.

Рис.16.1. Минеральная вата

Интересно знать: Теплоизоляционные материалы IZOVOL

2. Стеклянная вата состоит из беспорядочно расположенных стеклянных волокон, полученных из расплавленного сырья. Кварцевый песок, кальцинированная сода и известняк (сырьевая шихта) или стеклянный бой варят в печах при температуре 1300-1400°С, затем изготавливают стекловолокно и формуют изделия (Рис.16.2).

Преимущества стекловаты: прочный и упругий материал; высокая устойчивость к вибрации; выдерживает температуру до 450˚С. Недостатки: повышенная теплопроводность при увлажнении материала; усадка стекловаты; требует защитной одежды при установке.Применение: для теплоизоляции и звукоизоляции строительных и прочих конструкций, трубопроводов и т.п.

Рис.16.2. Стеклянная вата

3. Пеностекло – получают из стеклянного боя или специально сваренного стеклогранулята с добавлением газообразователей (0,5 – 3% мела или угля от массы стекла). Затем смесь измельчают в мельнице, загружают в формы и нагревают до вспенивания, после чего охлаждают. Газообразователь, разлагаясь или сгорая, выделяет газообразные продукты, которые вспенивают размягченные тонкодисперсные частицы стекла, при охлаждении которых образуется пеностекло (Рис.16.3).

Преимущества: очень долгий срок службы; отсутствие воздействия температурных перепадов; высокая прочность; стойкость к химическим и биологическим воздействиям; негорючий материал; шумоизоляция; влагостойкость; экологически чистый материал. Недостатки: хрупкий; отсутствует паропроводимость; тяжелый; плохо переносит ударные нагрузки. Пеностекло применяется для тепловой изоляции при возведении гидротехнических сооружений, наружных стен и покрытий зданий.

Рис.16.3. Пеностекло

Интересно знать: Энциклопедия изобретений. Пеностекло

16.3. Органические теплоизоляционные материалы

Органические теплоизоляционные материалы изготовляют с применением растительного сырья и отходов (побочных продуктов) лесного и сельского хозяйства. Их применяют для теплоизоляции конструкций при температуре не более 100 °С. Эти материалы обладают меньшей теплопроводностью, горючи.

К ним относятся:

1. Древесно-волокнистые плиты (ДВП). Они получаются при измельчении древесины или других растительных материалов (камыш, солома) в водной среде до получения волокнистой массы. В смесь добавляют парафиновую эмульсию, антисептики. Затем из этой массы формуют, высушивают под горячим прессом и, после чего, сушат плиты (Рис.16.4). Применяются для изоляционно-отделочной обшивки стен, для устройства звукоизоляционных прокладок в конструкциях пола.

Рис. 16.4. Древесно-волокнистые плиты (ДВП)

2. Пенополистирол получают вспениванием полимера – полистирола газообразным пентаном – низкокипящей жидкостью из группы углеводородов (Рис.16.5). Пенополистирольные плиты применяют для утепления ограждающих конструкций жилых зданий.

Рис.16.5. Пенополистирол

3. Арболит изготавливают из смеси цемента, органических заполнителей (дробленые отходы древесных пород), химических добавок (хлористый кальций, жидкое стекло) и воды (Рис.16.6). Характеризуется морозостойкостью, он трудносгораем, хорошо, пилится и сверлится. Изделия из арболита в виде плит и панелей применяют для возведения навесных и самонесущих стен и перегородок, в перекрытиях и покрытиях малоэтажных зданий.

Рис.16.6. Арболит

4. Камышовые плиты производят путем прессования на станках стеблей камыша и прошивки их в поперечном направлении оцинкованной проволокой (Рис.16.7). Применяют для утепления перекрытий жилых малоэтажных зданий и сельскохозяйственных построек.

Рис.16.7. Камышовые плиты

5. Газонаполненные пластмассы – пористый (90...95%) материал на основе синтетических полимеров. Плотность их не превышает 100 кг/м3, но может доходить до 10 кг/м3 (например, поропласт мипора). По характеру пористости и способу ее получения газонаполненные пластмассы делятся на пенопласты (мелкие замкнутые поры сферической формы) (Рис.16.8), поропласты (сообщающиеся поры) (Рис.16.9) и сотопласты (пористая структура представляет собой ячейки правильной геометрической формы) (Рис.16.10).

Рис.16.8. Пенопласт

Рис.16.9. Поропласт

Рис. 16.10. Сотопласт

16.4. Теплоизоляционные плиты Пеноплекс

Пеноплекс – это теплоизоляционный материал, выпускаемый одноименной компанией.

Пеноплекс производится в результате воздействия на гранулы полистирола высокой температуры и давления. Добавляя на следующей стадии смесь из двуокиси углерода и легкого фреона (бесцветного газа или жидкости, без запаха, хорошо растворимого в органических растворителях, а также во многих смазочных маслах и практически нерастворимого в воде) получают пористую массу, которую затем выдавливают из экструзионной установки. После изготовления плит в ячейках происходит относительно быстрое замещение остаточного фреона окружающим воздухом. (Рис.16.11).

Рис. 16.11. Пеноплекс

Экструдированный пенополистирол (ЭППС или XPS) используется в качестве утеплителя. От более дешевого аналога – вспененного полистирола (пенопласта), отличается большей плотностью, за счет чего лучше переносит механические нагрузки. Обладает более низкой паропроницаемостью, он почти не проводит пар. А также имеет лучшие теплотехнические характеристики. Пеноплэкс толщиной 20 мм по сохранению тепла равнозначен почти удвоенной толщине минеральной ваты и 37-сантиметровой кирпичной кладки (Рис.16.12).

Рис.16.12. Сравнение материалов по теплопроводности

16.5. Отражательная теплоизоляция Пенофол

Пенофол представляет собой двухслойный теплоизоляционный строительный материал, который может изготавливаться из одного или 2 слоев фольги толщиной 20 микрон, нанесенных на базовый слой из вспененного полиэтилена (Рис. 16.13). Фольга обеспечивает пенофол хорошими теплоотражающими качествами.

Рис.16.13. Пенофол

Виды Пенофола:

Пенофол «Тип А» – алюминиевая фольга с одной стороны, наиболее широко распространенный вариант.

«Тип ALP» – фольга покрыта защитной полимерной пленкой, применяется, когда возможен контакт с бетоном, который агрессивен по отношению к алюминию.

«Тип В» – фольга с двух сторон.

«Тип С» – с одной стороны фольга, с другой стороны клеевой слой, материал можно наклеивать на поверхность.

Рис.16.14. Виды пенофола

Пенофол применяется в быту и промышленности в качестве основного утепляющего материала либо как вспомогательный теплоизоляционный слой.

Преимущества пенофола: небольшая толщина; монтаж материала не требует специальных навыков и специальных инструментов; экологически чистый материал; пожаробезопасный; шумоизоляция.

Недостатки: мягкий материал; требует использование клеящего средства при фиксировании.

16.6. Система утепления зданий «Термошуба»

Система утепления зданий «Термошуба» – это легкая многослойная конструкция с тонким штукатурным слоем, предназначенная для утепления фасадов зданий.

В роли утеплителя выступают плиты пенопласта толщиной 4-10 сантиметров или жесткой минеральной ваты толщиной 5 – 15 см. Теплоизоляция крепится непосредственно на стену, без зазора. Отвод водяного пара обеспечивается паропроницаемостью применяемых материалов для утепления.

Рис. 16.15. Структура утепленной стены

Преимущества системы:

обеспечение температурно-влажностного режима в помещении;

утепление зданий любой этажности без усиления стен, фундаментов;

эффективная звукоизоляция стен;

устранение проблем «мостиков холода» по перемычкам, металлическим балкам.

16.7. Комплексные изоляционные сэндвич-панели ИЗОБУД для промышленного и гражданского строительства

Основой трехслойных металлических панелей является наполнитель из различных изоляционных материалов: минераловатных плит, пенополистирола. Снаружи плиты обшиваются оцинкованной сталью с разными полимерными покрытиями, нержавеющая сталь и т.д. (Рис. 16.16). Для простоты соединения все блоки комплектуются удобными замками, которые и создают бесшовные стыки.

Толщина сэндвич - панелей может колебаться от 50 до 220 мм. Максимальная длина – 12 м. Ширина имеет возможность отличаться по виду применения: кровельные – 1 м, а фасадные – от 1 м до 1,19 м.

Преимущества:

высокое качество изоляции;

металлические листы с защитой от воздействия окружающей среды;

удобное замковое соединение;

простота и скорость монтажа;

хорошая шумоизоляция;

большой выбор цветов;

негорючесть материалов;

гарантия надежности 50 лет;

максимально быстрое изготовление.

Рис. 16.16. Сэндвич-панель

16.8. Ячеистые теплоизоляционные материалы

Теплоизоляционный ячеистый бетон обладает такими свойствами, как низкая теплопроводность, жесткость, негорючесть, высокая паропроницаемость, что позволяет широко использовать его для утепления ограждающих конструкций. К основным видам ячеистых бетонов относятся: пенобетон, газобетон, газосиликат, опилкобетон.

Пенобетоны получают из смеси цементного теста с пеной (взбитой из канифольного мыла и животного клея или другого компонента), имеющей устойчивую структуру. После затвердения ячейки пены образуют бетон ячеистой структуры (Рис. 16.17).

Рис. 16.17. Пенобетон

Газобетон получают из смеси портландцемента, кремнеземистого компонента и газообразователя (чаще всего алюминиевой пудры). Полученную смесь заливают в формы, для улучшения структуры подвергают вибрации и обрабатывают преимущественно в автоклавах. Изделия из газобетона формуют большого размера, а затем разрезают на элементы (Рис. 16.18).

Рис.16.18. Газобетон

Газосиликат автоклавного твердения получают на основе известково-кремнеземистого вяжущего, с использованием местных материалов – воздушной извести, песка, золы, металлургических шлаков (Рис. 16.19).

Рис. 16.19. Газосиликат

Опилкобетон также используют для строительства домов. В его состав входит известково-цементное тесто, которое смешивают со смесью опилок с песком. Получаемый бетон состава – вяжущее: песок: опилки – (1:1,1:3,2) – (1:1,3:3,3) (по объему) является хорошим теплоизоляционным материалом (Рис. 16.20).

Рис. 16.20. Опилкобетон

Использование теплоизоляционных материалов позволяет уменьшить толщину и массу стен и других ограждающих конструкций, снизить расход основных конструктивных материалов, уменьшить транспортные расходы и соответственно снизить стоимость строительства. Наряду с этим при сокращении потерь тепла отапливаемыми зданиями уменьшается расход топлива. Многие теплоизоляционные материалы вследствие высокой пористости обладают способностью поглощать звуки, что позволяет употреблять их также в качестве акустических материалов для борьбы с шумом.