Есть мнение Теплоизоляция Теплоизоляционные материалы

Теплоизоляционные материалы

Материалы, характеризующиеся малой способностью проводить тепло относят к теплоизоляционным (ТИМ). По виду исходного сырья (ГОСТ 16381 -77) различают неорганические (минеральное волокно, вспученный перлит) и органические (пенопласты, целлюлозные волокна) материалы. Смеси из органических и неорганических материалов относят к неорганическим, если содержание неорганического компонента превышает 50% по массе. По структуре теплоизоляционные материалы подразделяют на волокнистые (минеральные или органические волокна), ячеистые (пенопласты, пеностекло, пенобетон) и зернистые (вспученный перлит, вермикулит). По возгораемости различают несгораемые, трудносгораемые и сгораемые материалы. По плотности ТИМ подразделяют на марки (от 15 до 500). По теплопроводности (Вт/м°С) различают низко- (до 0,06), средне- (0,06-0,115) и высокотеплопроводные (0,115-0,175) при средней температуре 25°С материалы. По области применения теплоизоляционные материалы разделяют на общестроительные и технические. В отдельную подгруппу можно отнести огнеупорные легковесы - материалы для высокотемпературной изоляции.

К настоящему времени в сфере производства и применения ТИМ складываются следующие закономерности. Во-первых, в среде отечественных предприятий сохраняется ориентация на производство теплоизоляционных изделий на основе минеральной ваты. Это обусловлено технологическими возможностями большинства предприятий, построенных в 50-80-е годы прошлого века. При этом по мере выработки технологического ресурса формируется тенденция на перевооружение их современными технологиями, как правило, предусматривающими использование базальтовой ваты, стекловолокна, пенопла-стов полистирольных или полиуретановых. Во-вторых, большинство крупных иностранных фирм-производителей ТИМ (или оборудования для их изготовления) начинают вкладывать капиталы в организацию производства теплоизоляции в России.

В сфере мелкого и среднего производства теплоизоляционных материалов формируются направления на использование современных технологий производства базальтовых и стеклянных волокон (и изделий на их основе), ТИМ, которые традиционно относили к категории «местных», таких, как торфоплиты, эковата, цементный фибролит; широко развивается производство ячеистого бетона.

Ячеистые бетоны и бетоны на основе легкого (или суперлегкого) заполнителя сохраняют позиции одного из эффективных и экономичных строительных материалов. Ячеистые бетоны широко применяют во Франции, в Скандинавских странах, Финляндии и Польше. В основе изготовления газобетонных изделий лежат заводские технологии. Производство изделий из пенобетона осуществимо как в заводских условиях (индустриально и на мини-заводах), так и на строительной площадке с применением мобильных установок.

В последние годы нашло применение строительство малоэтажного жилья из монолитного пенобетона или из крупных элементов, изготавливаемых на месте строительства. В связи с ростом стоимости энергии увеличивается удельный вес безавтоклавных ячеистых бетонов.

В сфере применения теплоизоляционных материалов складывается ряд тем, часть которых уже становится традиционными. Это вопросы, связанные с огнестойкостью ТИМ и конструкций на их основе, паропроницаемостью таких конструкций, вопросы, обусловленные теплофизической эффективностью тех или иных материалов, вопросы стабильности свойств этих материалов в процессе эксплуатации. До сих пор является объектом обсуждения вопрос, какое утепление лучше: снаружи, изнутри или еще как-то?

Наилучшими теплофизическими показателями обладают пенопласты. В своем большинстве это материалы из вспененного и экструзионного полистирола или пенополиуретана и в меньших объемах из вспененного полиэтилена или каучука. К сожалению, любая органика горюча, а синтетическая при этом выделяет далеко не безвредные вещества. Это и предполагает использование подобных материалов в специальных конструкциях с соблюдением норм безопасности при монтаже и эксплуатации. Большинство полимеров при воздействии УФ-облучения начинают разлагаться. В меньшей степени это относится к пенопластам (хотя выделяющийся стирол обладает кумулятивным свойством, то есть накапливается в организме), в большей - к вспененному полиэтилену. Полиэтилен изначально и задумывался как упаковочный материал, с гарантией разложения в течение одного-двух лет в атмосферных условиях. Вспененный каучук является технической изоляцией. Условие соблюдения нормированной проницаемости строительной конструкции является важным как с точки зрения сохранения ее долговечности, так и с точки зрения комфортности в помещении. Любая правильно сформированная строительная конструкция обладает способностью «дышать», то есть пропускать сквозь себя воздух, паровоздушную смесь, пары воды. Это, с одной стороны, способствует удалению из помещений энзимов (вредных продуктов человеческого метаболизма, содержащихся в воздухе), избытков паров воды, а с другой стороны, в самой стене не происходит спонтанного накопления влаги.

Возникновение паробарьера в виде того или иного ТИМ препятствует свободному влагообмену и приводит в накоплению влаги в конструкции (появлению плесени, грибков, растрескиванию при замораживании, теплопроводимости) и к снижению качества воздуха в самом помещении. Открывается форточка и все сэкономленное теплоизоляцией тепло идет через нее на обогрев улицы. Теплоизоляционные материалы, обладающие близкой к нулевой паропроницаемостью (некоторые пенопласты, вспененный полиэтилен, пеностекло), целесообразно использовать там, где это их «свойство» становится положительным: в перекрытиях над фундаментами, кровле, конструкциях подвала.

Теплоизоляция на основе минеральных волокон в своем большинстве относится к трудносгораемым или негорючим материалам. Паропроницаемость ее также не вызывает нареканий. Долговечность базальтового и стеклянного волокна высока как у отечественных, так и у импортных материалов. К сожалению, этого нельзя сказать о материалах на основе минеральной ваты, которые в основном и производят российские предприятия. Используемое на части предприятий сырье и технологии не позволяют получать стойкие к агрессивным средам волокна. Поэтому изделия можно (и нужно) применять только при соблюдении специальных условий по пароизоляции (от помещений), встроили гидроизоляции (по внешней площади). В таких «продвинутых» конструкциях, как системы утепления с вентилируемыми фасадами, или в системах скрепленной (по «мокрому» способу) изоляции, подобные материалы применять не рекомендуется.

Ячеистобетонные изделия могут оказаться экономически целесообразными в большей мере, если в строительные нормы будут внесены поправки, касающиеся их расчетной теплопроводности. Фактическая эксплуатационная влажность ячеистых бетонов ниже установленных СНиПом 8 и 12% для условий А и Б. Это означает, что расчетную теплопроводность следует назначать на существенно более низком уровне. В этом случае толщина стен из ячеистого бетона плотностью 600 кг/м³ для центральных регионов России будет составлять 55-60 см.

Теплоэффективные конструкции стен, потолков, перекрытий, специальных помещений должны соответствовать ряду требований. Во-первых, способствовать снижению потерь тепла и сохранять временную стабильность на предусмотренный проектом период. Во-вторых, обеспечивать нормативы пожарной безопасности, предъявляемой к конструкции, даже если она включает горючий материал. В-третьих, не ухудшать микроклимат в помещении и способствовать повышению комфортности, пребывания в нем.

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОЛОКОН

Минеральная вата - волокнистый материал, получаемый из силикатных расплавов горных пород, металлургических шлаков или других силикатных промышленных отходов или их смесей. Она состоит из тончайших взаимно-переплетающихся волокон, находящихся в стекловидном состоянии, и неволокнистых включений в виде капелек застывшего материала. В зависимости от назначения минеральную вату выпускают трех типов (ГОСТ 4640-84): А - для производства плит повышенной жесткости из гидромассы, плит горячего и полусухого прессования (марки 200) и других изделий на синтетическом связующем; Б - для производства плит марок 50, 75, 125, 175, цилиндров, полуцилиндров на синтетическом связующем, матов, шнуров и войлока; В - для производства плит на битумном связующем. У ваты, поступающей на изготовление изделий, или товарной ваты контролируют модуль кислотности, средний диаметр волокна, плотность, влажность, содержание органических веществ.

Минераловатные плиты на синтетическом связующем выпускают в зависимости от плотности марок 50, 75, 125, 175, 200, 300 высшей и первой категории качества с модифицирующими добавками или без них (ГОСТ 9573-82). Плиты марок 200 и 300 изготавливают только гидрофобизированными. Влажность плит не более 1%. Плиты марок 50 и 75 должны обладать гибкостью, позволяющей сгибать их вокруг цилиндра диаметром 217 мм. Размеры плит (мм): длина 1000; ширина 500, 1000; толщина 20-100 с интервалом 10 мм.

В качестве синтетических связующих используют: фенолоспирты (марок Б, В, Д), нейтрализованные сернокислым аммонием с добавлением аммиачной воды; карбамидную смолу (КС-11), феноло-формальдегидную смолу (СФЖ-3056). В качестве пластифицирующих добавок, повышающих гибкость пленки отвержденных смол, используют латексы синтетических каучуков, эмульсол, поливинилацетатную дисперсию, в качестве гидрофобизаторов - композиции на основе бентонитовых глин; кремнийорганические соединения и пр.

Плиты на битумном связующем подразделяют в зависимости от плотности и сжимаемости на марки 75, 100, 150, 200, 250 (ГОСТ 10140-80). Влажность по массе не более 1%. В качестве связующего используют нефтяные строительные битумы (ГОСТ 6617-76) марок БН-50/50, БН-70/30, БН-90/10. Возможно сплавление битумов различных марок. Для производства жестких минераловатных плит применяют битумные эмульсии и пасты, в состав которых, кроме битума, входят канифоль, каолин или глина, диатомит или трепел.

Плиты используют для изоляции стен, конструкций кровли; технологического оборудования и трубопроводов.

Полуцилиндры и цилиндры минераловатные (для тепловой изоляции трубопроводов) в зависимости от плотности (кг/м³) подразделяют на марки: 100, 150, 200 (ГОСТ 23208-83). Выпускают длиной 500, 1000 мм, внутренним диаметром 18-219 мм, толщиной 40-80 мм. Содержание синтетического связующего не более 5%. Влажность не более 1%.

Минераловатные вертикально-слоистые маты (ламели) - теплоизоляционные индустриальные конструкции, состоящие из теплоизоляционного и покровного слоев. В качестве теплоизоляционного слоя используют полосы, нарезанные из минераловатных плит на синтетическом связующем, повернутые на 90 град для придания большей жесткости. Защитно-покровный слой выполняют из алюминиевой фольги, дублированной стеклянной сеткой или стеклотканью, фольгорубероида, фольгоизола, фольгокартона. В зависимости от плотности вертикально-слоистые маты делят на марки 75 и 125 (ГОСТ 23307-78*). Влажность изделий не более 1% по массе. Размеры матов (мм): длина -600-1000; ширина 750-1260; толщина 40-100.

Минераловатные прошивные маты представляют собой полотнища из минеральной ваты с покровным материалом с одной или двух сторон или без него, прошитые проволокой или нитью. Маты имеют хорошую гибкость. По плотности (кг/м³) их подразделяют на марки 100, 125. Выпускают маты длиной 1000-2500 мм с интервалом 250 мм, шириной 500 и 1000 мм и толщиной 40, 50, 60, 70, 80, 100, 120 мм. Допускается по согласованию с потребителем изготовлять маты длиной до 6000 и шириной до 2000 мм. Маты применяют для изоляции трубопроводов диаметром более 273 мм и промышленного оборудования с большим радиусом кривизны при температуре изолируемой поверхности от -180 до +700°С.

Теплоизоляционный шнур - это жгут с различными оплетками (в виде сетчатого чулка) из хлопчато-бумажной, стеклянной, капроновой, лавсановой нити или стальной проволоки. Для наполнения сетчатого чулка используют минеральную, стеклянную, базальтовую, муллитокремнеземистую, керамическую вату, а также отходы производства этих материалов. В зависимости от плотности ваты шнур (ТУ 36-1695-79) имеет марки 100, 150, 200, 250, 300, 350. Длина шнура в бухте должна быть не менее 15 м при диаметре 30-50 мм и не менее 10 м при диаметре 60-90 мм. Наибольший размер ячеек сетки шнура 6 мм. Теплопроводность шнура из минеральной ваты при температуре 20±5°С равна 0,07 Вт/м°С, стеклянной и керамической ваты - 0,064 Вт/м°С. Гибкость шнура должна обеспечивать возможность свободного обертывания трубопровода диаметром 15 мм при диаметре шнура 30-50 мм и трубопровода диаметром 30 мм при диаметре шнура 60 мм.

Теплоизоляционный шнур применяют для изоляции трубопроводов диаметром до 108 мм, имеющих значительное количество изгибов. Предельная температура применения шнура в зависимости от теплоизоляционного материала следующая: для минеральной ваты - 600°С; для стеклянной -400°С; для керамической (каолиновой) 1100°С.