Вся электронная библиотека >>>

Содержание книги >>>

 

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Строительные материалы


Книги по строительству и ремонту



 

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ И АКУСТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

Строение и свойства теплоизоляционных материалов

 

 

Из всех сред, не считая безвоздушного пространства, самой малой теплопроводностью обладает воздух, особенно когда он заключен в порах материала, т. е. малоподвижен [0,023 Вт/(м-°С)]. Если поры крупные и тем более сообщающиеся между собой и внешней средой, то происходит конвекционное передвижение воздуха и теплопроводность материала увеличивается. Поэтому материалы для тепловой изоляции изготовляют высокопористыми и по возможности мелкопористыми, а следовательно, и легкими. При этом межпоровое пространство, занимаемое твердым веществом («каркас»), стремятся создавать из веществ, имеющих аморфное, а не кристаллическое строение, так как материалы стеклообразного строения менее теплопроводны, чем кристаллического. Обычно пористость теплоизоляционных материалов более 50 %, а некоторые наиболее эффективные теплоизоляционные материалы, например ячеистые пластмассы, как бы построены из воздуха (поры занимают 90...98 %, а стенки пор — всего лишь 2...10 % от общего объема). Теплоизоляционные материалы могут иметь ячеистое, зернистое, волокнистое и пластинчатое строение. Необходимую пористость создают различными технологическими приемами.

 Для материалов ячеистого строения характерны однородные и равномерно распределенные поры, форма которых обычно близка к сферической. Для получения материалов ячеистого строения (ячеистые бетоны, пеностекло, газонаполненные пластмассы и т. п.) используют способы газовыделения и пенообразования.

 Зернистое строение имеют сыпучие материалы. Пористость сыпучей массы зависит от ее зернового состава. Чем однороднее по форме и размерам зерна, тем больше просветы между ними и тем выше пористость материала в насыпном виде. При изготовлении сыпучих порошкообразных теплоизоляционных материалов применяют механическое дробление и помол исходного сырья, получая продукт с примерно одинаковым размером зерен.

Волокнистое строение присуще материалам из минерального или органического волокна (асбеста, минеральной и стеклянной ваты, растительных волокон и др.). Основным способом получения высокопористого строения для таких материалов является создание волокнистого каркаса с тонкими воздушными слоями, разделяющими волокна.

 

 

Органические волокна получают механическим расщеплением древесины или другого растительного сырья. Минеральное волокно получают путем расплавления неорганического сырья с последующим превращением расплава в волокна.

 Пластинчатое строение характерно для материалов, содержащих в своем составе листочки слюды, которые предварительно при быстром нагревании вспучиваются за счет отщепления у слюды связанной воды (вспученный вермикулит).

 Способ высокого водозатворения иногда используют для получения пористой структуры. В формовочную массу (например, из трепела или диатомита) добавляют заведомо много воды, которая удаляется в процессе сушки и обжига изделий, оставляя вместо себя поры. Этот способ сочетается с введением выгорающих добавок при производстве теплоизоляционных керамических изделий.

 Пористость определяет основные свойства теплоизоляционных материалов: плотность, теплопроводность, прочность, газопроницаемость и др. Важное значение имеет равномерное распределение воздушных пор в материале и характер пор, а также химический состав и молекулярное строение каркаса и условия применения теплоизоляционного материала.

Теплопроводность является главной характеристикой теплозащитных свойств материала. На практике удобно судить о теплопроводности по плотности сухого материала. Однако эта зависимость (11.1) приближенна, поскольку не учитывает влияние химического состава и молекулярного строения материала и характер пористости. При одинаковом или близком химическом составе теплопроводность материалов, имеющих кристаллическое   строение, выше, чем материалов аморфного и смешанного строения.

При равной пористости более высокими теплоизоляцио иными свойствами обладают материалы, имеющие мелкие замкнутые поры вследствие уменьшения передачи теплоты конвекцией и излучением. Особенно это необходимо учитывать при выборе материалов для высокотемпературной изоляции. Это важно и потому, что теплопроводность возрастает с повышением средней температуры, при которой происходит передача теплоты от одной поверхности ограждения к другой. Изменение теплопроводности при изменении температуры у различных материалов происходит с разной скоростью. В расчетах тепловой изоляции всегда надо учитывать ее значение, соответствующее данной рабочей температуре.

Увлажнение и тем более замерзание воды в порах материала ведет к резкому увеличению теплопроводности, так как теплопроводность воды [0,58 Вт/(м-°С)] примерно в 25, а льда [2,32 Вт/(м-°С)] в 100 раз больше, чем воздуха. Поэтому теплоизоляционные материалы необходимо предохранять от увлажнения.

Теплопроводность материалов с волокнистым и слоистым строением зависит от направления потока теплоты. Например, для дерева теплопроводность вдоль волокон примерно в 2 раза выше, чем теплопроводность поперек волокон.

 Прочность теплоизоляционных материалов вследствие их пористого строения относительно невелика. Предел прочности при сжатии обычно колеблется от 0,2 до 2,5 МПа. Материалы, у которых прочность при сжатии выше 5 МПа, называют теплоизоляционно-конструктивными и используют для несущих ограждающих конструкций. Для ряда теплоизоляционных изделий основной характеристикой является предел прочности при изгибе (плиты, скорлупы, сегменты) или при растяжении (маты, войлок, асбестовый картон и т. п.). Во всех случаях требуется, чтобы прочность теплоизоляционного материала была достаточной для его сохранности при транспортировании, складировании, монтаже и работе в конкретных эксплуатационных условиях.

 Температуростойкость оценивают предельной температурой применения теплоизоляционного материала. Выше этой температуры материал изменяет свою структуру, теряет механическую прочность и разрушается, а-органические материалы могут загораться. Предельную температуру применения теплоизоляционных материалов устанавливают (в целях предосторожности) несколько ниже значения температуростойкости и всегда указывают в технической характеристике материала.

 Теплоемлость материала имеет существенное значение в условиях частых теплосмен, так как в этих случаях необходимо учитывать теплоту, поглощаемую (аккумулированную) теплоизоляционным слоем. Теплоемкость неорганических материалов колеблется от 0,67 до-1 кДж/(кг-°С). С увеличением влажности материала его теплоемкость резко возрастает, так как для воды при' 4 °С она очень высокая — 4,2 кДж/(кг°-С). Увеличение теплоемкости наблюдается и при повышении температуры.

 Химическую и биологическую стойкость теплоизоляции повышают, применяя различные защитные покрытия. Высокопористое строение теплоизоляционных материалов способствует прониканию в них жидкостей, га-зови паров, находящихся в окружающей среде, которые, взаимодействуя с материалом, разрушают его. Органические теплоизоляционные материалы или содержащие в своем составе органические связующие вещества '(крахмал, клей и т. п.) должны обладать биологической стойкостью. Так как жизнедеятельность различных микроорганизмов возможна во влажной среде, основным условием повышения биостойкости теплоизоляционных материалов является устранение причин, вызывающих их увлажнение, а также обработка материалов антисептиками.

Теплоизоляционные материалы и изделия, используемые в конструкциях стен зданий и холодильников, в процессе эксплуатации могут подвергаться попеременному замораживанию и оттаиванию. В этом случае к ним предъявляют требования по морозостойкости такие же, как к стеновым материалам.

 

Содержание книги: «Стройматериалы»

 

Смотрите также:

 

  Справочник домашнего мастера  Дом своими руками Строительство дома  Домашнему мастеру Гидроизоляция

 

Строительные материалы

 

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

А. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Б. СВОЙСТВА ПО ОТНОШЕНИЮ К ДЕЙСТВИЮ ВОДЫ И РАСТВОРОВ

В. СВОЙСТВА ПО ОТНОШЕНИЮ К ДЕЙСТВИЮ ТЕПЛА

Г. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 

ПРИРОДНЫЕ КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Б. ПОРОДООБРАЗУЮЩИЕ МИНЕРАЛЫ

В. КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ИЗ ИЗВЕРЖЕННЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

Г. КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ИЗ ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

Д. КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ИЗ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ПОРОД

Е. РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ И ОБРАБОТКА КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

3. ВИДЫ ПРИРОДНЫХ КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ПРИМЕНЕНИЕ ИХ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

И. ЗАЩИТА КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

К. ЗНАЧЕНИЕ КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

 КЕРАМИЧЕСКИЕ ИЗДЕЛИЯ

Б. СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

В. ГЛАЗУРИ И АНГОБЫ

Г. КЛАССИФИКАЦИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Д. ПРОИЗВОДСТВО, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Е. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМИЧЕСКИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИИ

ВЯЖУЩИЕ. КЛАССИФИКАЦИЯ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ

А. ВОЗДУШНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Б. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА

БЕТОНЫ

СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ

 ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ИЗДЕЛИЯ

Б. ПРОИЗВОДСТВО ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

  ИСКУССТВЕННЫЕ КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ НА ОСНОВЕ  НЕОРГАНИЧЕСКИХ (МИНЕРАЛЬНЫХ) ВЯЖУЩИХ

Б. ИЗДЕЛИЯ НА ОСНОВЕ ИЗВЕСТИ

В. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ НА МАГНЕЗИАЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ

 МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ МИНЕРАЛЬНЫХ РАСПЛАВОВ

 ЛЕСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Б. ФИЗИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ

В. ПОРОКИ ДРЕВЕСИНЫ





ффф

Rambler's Top100