Теплоизоляционные материалы и изделия

Теплоизоляционные материалы – материалы, имеющие теплопроводность не более 0,175 Вт/(м·К) при 25°С и предназначенные для тепловой изоляции зданий, технологического оборудования, трубопроводов и др. Применение теплоизоляционных материалов позволяет существенно экономить тепловую энергию.

Кроме того, это имеет важное технологическое значение, например, если для теплоизоляции 1 м² наружной стены жилого дома потребуется 0,64 м³ кирпича или 0,32 м³ керамзитобетона, то фибролита потребуется только 0,14 м³, минераловатных плит – 0,1 м³ и поролона – 0,04 м³.

Теплоизоляционные материалы и изделия классифицируются по виду основного исходного сырья:

• органическое;
• неорганическое.

по структуре:

• волокнистая;
• зернистая;
• ячеистая;
• сыпучая.

по содержанию связующего вещества:

• содержащие;
• не содержащие

по возгораемости:

• несгораемые;
• трудносгораемые;
• сгораемые.

по форме:

• плоские (плиты, маты, войлок);
• рыхлые (вата, перлит);
• шнуровые (шнуры, жгуты);
• фасонные (сегменты, цилиндры, полуцилиндры и др.).

Арболитовые изделия изготавливают из портландцемента и органического коротковолокнистого сырья: древесных опилок, сечки соломы и камыша, дробленой станочной щепы или стружки, обработанных раствором минерализатора. Химическими добавками служат: растворимое стекло, сернокислый глинозем, хлористый кальций.

В строительстве применяют теплоизоляционный арболит плотностью до 500 кг/м³ и конструкционно-теплоизоляционный арболит плотностью до 700 кг/м³. Теплопроводность арболита составляет 0,08-0,12 Вт/(м·К), прочность при сжатии – 0,5-3,5 МПа, растяжение при изгибе –0,4-1,0 МПа.

Древесно-волокнистые изоляционные плиты производят из неделовой древесины, отходов деревообработки и лесопиления, бумажной макулатуры, стеблей кукурузы и соломы. Плотность этих плит до 250 кг/м³, теплопроводность – до 0,07 Вт/(м·К).

Древесно-стружечные плиты изготавливают путем горячего прессования массы, содержащей около 90% органического волокнистого сырья, как правило, специально приготовленной древесной шерсти и 7-9% синтетических смол. Для улучшения свойств плит в сырьевую массу добавляют гидрофобизирующие вещества, антисептики и антипирены.

Пеноизол теплоизоляционный применяют в виде блоков и плит любых форм и размеров для тепловой и звуковой изоляции в качестве среднего слоя ограждающих конструкций, утепления полов, стен, потолков, крыш зданий, а также для теплоизоляции трубопроводов в виде мягкой или жесткой оболочки типа «скорлупа».

Достоинства:

• плита пеноизола толщиной 5 см с жесткой наружной облицовкой по теплопроводности соответствует 90-100 см кирпичной кладки и поглощает до 95% звуковых колебаний. Утепление пеноизолом толщиной 10 см снижает затраты на отопление в несколько раз, покрывая затраты на утепление в один отопительный сезон;
• пеноизол стоек к воздействию агрессивных сред, грибков, микроорганизмов и органических растворителей;
• не горит после удаления источника пламени, не образует расплавов, под воздействием пламени не выделяет высокотоксичных веществ;
• является экологически чистым материалом.

Пенополивинилхлорид выпускается двух видов: эластичный и жесткий. Жесткий пенополивинилхлорид — теплоизоляционный материал, незначительно изменяющий свои свойства при изменении температуры в диапазоне от +60…-60°С.

Пенополистирол изготавливаемый из полистирола с порообразователем. Это мягкий материал с плотностью до 25 кг/м³, стойкий к истиранию, трудновоспламенимый, но более горючий по сравнению с поливинилхлоридом. Недостаток материала— его усадка, которую можно уменьшить путем выдерживания материала перед использованием. Применение – в трехслойных стеновых панелях на гибких связях совместно с жесткими минераловатными плитами при теплоизоляции стен и кровель.

В Великобритании, Германии и других европейских странах выпускают пенополиуретан и пенополистирол; которые являются высокоэффективными теплоизоляционными материалами.

Пенополиуретан получают в результате химических реакций, протекающих при смешивании исходных компонентов (полиэфира, воды, диизоцианита, эмульгаторов и катализаторов).

Изготавливают жесткий и эластичный полиуретан. Жесткий полиуретан используется в широком интервале температур, обладает высокой механической прочностью, устойчивостью к износу, химической и биологической стойкостью, легок и экономичен в обработке. Он имеет самую низкую теплопроводность, ниже 0,019Вт/(м·К) по сравнению с другими изоляционными материалами; может быть использован в интервале температур от. -50…+110°С; максимальное водопоглощение составляет 2-5%.

Облицовка конструкции (безрулонной кровли) водостойкой алюминиевой фольгой, пленкой и другими покрытиями способствует предотвращению проникновения влаги. Благодаря стойкости к действию микроорганизмов и грибков, материал не гниет и не разлагается. Жесткий пенополиуретан применяют в виде плит и скорлуп с учетом его горючести. Эластичный пенополиуретан служит для герметизации стыков панелей.

Полиэтилен вспененный Fagerdala с замкнутыми порами. Плотность 30 г/м³, теплопроводность 0,04 Вт/(м·К) допустимые температуры от -45…+100°С, диаметр от 10 до 114 мм, толщина стенок изоляции 10, 15 и 20 мм, длина 2м.

Изоляция Fagerdala не гигроскопична (не впитывает влагу) и химически нейтральна, легко монтируется, возможна установка на систему труб как в процессе монтажа, так и на существующую систему.

Термоизоляцию Fagerdala применяют для стальных, метагоюполимерных и медных трубах, оборачивая их слоем вспененного полиэтилена, что значительно снижает потери тепловой энергии.

Сотопласты изготавливают путем склейки гофрированных листов бумаги, хлопчатобумажной или стеклянной ткани, пропитанной полимером. При заполнении ячеек крошкой из мипоры теплоизоляционные свойства сотоплаета повышаются.

Фибролит представляет собой плитный материал из древесной шерсти и неорганического вяжущего вещества. Древесную шерсть – стружку длиной 200-500 мм, толщиной 0,3-0,5 мм и шириной 2-5 мм получают на специальных станках, используя короткие бревна ели, липы или сосны. В качестве вяжущего служит портландцемент и раствор минерализатора – хлористого кальция. Плиты выпускаются толщиной 25; 50; 75 и 100 мм с теплопроводностью 0,1-0,15 Вт/(м К), плотностью 300-500 кг/м³.

Фибролит хорошо обрабатывается, его можно сверлить, пилить, вбивать в него гвозди. Применяют плиты для теплоизоляции ограждающих конструкций, устройства каркасных стен, перегородок, перекрытий в сухих условиях.

Ячеистые пластмассы в зависимости от характера пор подразделяются на пенопласты и поропласты. Пенопласты имеют, преимущественно закрытые поры в виде ячеек, разделенных тонкими перегородками. Поропласты — ячеистые пластмассы с сообщающимися порами.

Выпускаются также и материалы со смешанной структурой. Поры в ячеистых пластмассах занимают 90-98% объема материала, на стенки приходится всего лишь 2-10%, вследствие этого ячеистые пластмассы легки и малотеплопроводны – 0,026-0,058 Вт/(м·К). Особенностью теплопроводных пластмасс является ограниченная температуростойкость.

Большинство из них горючи, поэтому необходимо предусматривать меры защиты пористых пластмасс от непосредственного действия огня. Ячеистые пластмассы водостойки, не подвержены гниению, жесткие поро- и пенопласты достаточно прочны, эластичны и гибки.

Теплоизоляционный слой пенопласта толщиной 5-6 см, имеющий плотность около 2-3 кг/м³, вследствие этого масса 1 м² трехслойной панели, утепленной ячеистой пластмассой, снижается на 20-50 кг. Ячеистые пластмассы применяют для утепления стен и покрытий, теплоизоляции трубопроводов при температуре до 60°С.

Пористые пластмассы пилятся, режутся обычными способами, а также проволокой, нагреваемой электрическим током. Они хорошо склеиваются с бетоном, металлом, древесиной, асбоцементом и др.

Базальтовое волокно способно выдерживать действие температурной нагрузки до +1000° С, как и основная порода, тогда как стекловолокно – лишь +550…650°С. Базальтовая вата обладает теплопроводностью 0,035 Вт/(м·К), плотностью 130 кг/м³ при температуре 0°С. Применяется базальтовая вата в виде огнестойких матов, плит и лент; поставляется в рулонах, устойчива к коррозии.

Вулканитовые изделия изготавливают из смеси молотого трепела или диатомита (около 60%), асбеста (20%) и воздушной извести (20%). Автоклавная обработка отформованных изделий ускоряет химическое взаимодействие между кремнеземистыми компонентами и воздушной известью и приводит к образованию гидросиликатов кальция.

Геотекстиль нетканый обладает следующими свойствами:

• высоким модулем упругости (геотекстиль воспринимает усилие и выполняет армирующие функции при относительно малой деформации);
• большими удлинениями при разрыве (до 45%) (местные повреждения не приводят к разрушению материала);
• высокой стойкостью к разрыву и прокалыванию;
• универсальными фильтрующими свойствами (возникает препятствие для внедрения посторонних частиц в поры геотекстиля и засорение пор под воздействием вибрации и высокого давления; геотекстиль не впитывает воду). Благодаря этому свойству вес рулона при использовании во влажных условиях не меняется;
• геотекстиль обладает биостойкостью, стойкостью по отношению к бетону, устойчивостью к воздействию концентрированных кислот, щелочей;
• легко обрабатывается;
• рулоны компактны и легки – при длине 150 м диаметр составляет 30 см.

Геотекстиль применяется применяется в дренажных, противоэрозионных конструкциях, при возведении фундаментов, устройстве кровель, территории строительных объектов.

Зернистые материалы применяют для теплоизоляционных засыпок. При температурах до +450…600°С применяют гранулированную и стеклянную вату, топливные шлаки, полученные в результате сжигания кускового топлива, топливные золы от сжигания пылевидного топлива, дробленую пемзу и вулканический туф.

При температурах до +900°С применяют измельченные трепелы и диатомиты с крупностью до 5 мм, плотностью 400-700 кг/м³ и теплопроводностью 0,11-0,18 Вт/(м·К); вспученный вермикулит в виде смеси пластинчатых зерен крупностью не более 15 мм, плотностью 100-120 кг/м³ и теплопроводностью около 0,075 Вт/(м·К); вспученный перлит в виде пористого песка с плотностью 75-100 кг/м³ и теплопроводностью 0,04-0,05 Вт/(м;К).

Керамическая и стеклянная ваты считаются одними из лучших по звукопоглощению; обладают высокой прочностью, низкой теплопроводностью и температуростойкостью до +900°С, относятся к группе несгораемых строительных материалов и отвечают требованиям пожарной безопасности. Стекловата изготавливается, как правило, из вторично используемого стекла, песка, известняка и соды.

Используются для теплоизоляции горячих криволинейных поверхностей: скорлуп, сегментов, теплоизоляции трубопроводов, полов стен; потолков в кирпичных, бетонных, металлических и деревянных конструкциях, а также в качестве звукоизоляции в конструкциях с двойной стеной. При работе со стеклянной ватой необходимо использовать средства защиты: рукавицы и респиратор, так как мельчайшие частицы ваты могут попасть на кожу и в дыхательные пути.

Минеральная вата представляет собой бесформенный волокнистый материал, состоящий из тонких стекловидных волокон диаметром 5-15 мкм, получаемых да расплава легкоплавких горных пород (доломитов, мергелей), топливных и металлургических шлаков.

Минераловатные изделия с гофрированной структурой содержат до 30% ориентированных в вертикальном направлении волокон; плотность изделий составляет 140-200 кг/м³. По сравнению с плитами с горизонтальной ориентацией волокон гофрированные плиты отличаются повышенной прочностью (в 1,7-2,5 раза) и меньшей деформативностью.

Минераловатные жесткие плиты и фасонные, изделия (скорлупы, сегменты) выпускают с битумным, синтетическим и неорганическим связующим (глиной, цементом, жидким стеклом и др.). Для повышения прочности и снижения количества связующего в состав изделий вводят коротковолокнистый асбест.

Минераловатные полужесткие и мягкие плиты. Изготавливают с крахмальным, битумным и синтетическим связующим. Изделия с синтетическим связующим – сегменты, цилиндры, плиты, маты имеют меньшую плотность, более прочны и привлекательны на вид по сравнению с изделием на битумном связующем. Плотность плит составляет 35-250 кг/м³, теплопроводность – 0,041- 0,07 Вт/(м·К).

Минераловатные твердые плиты изготавливают на синтетическом связующем – фенолоспирте, растворе или дисперсии карбамидного полимера. Плиты обладают повышенной жесткостью, плотностью 180-200 кг/м³, теплопроводностью 0,047 Вт/(М’К) и толщиной 30-70 мм. Наиболее важным свойством изделий является ориентация волокон.

Монтажные асбестовые материалы изготавливают из асбестового волокна и выпускают в виде рулонов и листов. Для получения асбестового шнура, бумаги, картона вводят наполнитель и небольшое количество склеивающих веществ – казеина, крахмала. Алюминиевую фольгу применяют в качестве отражателей изоляции в воздушных прослойках слоистых ограждающих конструкций зданий и для теплоизоляции трубопроводов.

Неорганические жесткие изделия – диатолитовые, перлитокерамические, ячеисто-керамические обладают высокой температуростойкостью – до +900°С.

Неорганические рыхлые материалы изготавливают из смеси волокнистых материалов, асбеста, минерального волокна с неорганическими вяжущими, затворяемыми водой. Применение – для мастичной теплоизоляции трубопроводов с учетом температуры у границ теплоизоляционного слоя.

Асбестодиатомитовый порошок представляет собой смесь молотого трепела и диатомита (85%), асбеста (15%), иногда с добавками слюды и всякого рода отходов. Плотность теплоизоляции составляет 450-700 кг/м³, теплопроводность 0,093-0,21 Вт/(м·К).

Асбестомагнезиальный порошок готовят в виде смеси легкого основного углекислого кальция с асбестом и применяют при температурах до +500°С.

Минераловатная смесь готовится из минеральной ваты, портландцемента, тонкодисперсной глины и асбеста. Плотность изоляции в сухом состоянии – 400 кг/м³, теплопроводность – не более 0,28 Вт/(м • К).

Прошивные маты – гибкие изделия из слоя прошитого волокнистого материала. В современном строительстве используются вертикально-слоистые гибкие маты, состоящие из проклеенных полос волокнистых плит к покровному материалу при перпендикулярном расположении волокон. Войлок – гибкие изделия, состоящие из слоя волокнистого материала со связующим веществом.

Минераловатные прошивные маты выпускают в виде холста из базальтового волокна (15-20 кг/м³); из штапельного стекловолокна (25-50 кг/м³); с синтетическим связующим (35-75 кг/м³); из непрерывного стекловолокна (80-120 кг/м³); прошивные с бумажными, тканевыми, металлическими обкладками; с обкладкой из стеклохолста (100-200 кг/м³).

Совелит – наиболее распространенный асбесто-магнезиальный материал. Сырьем для производства совелита служат доломит и асбест (15%). Совелит применяют для изоляции трубопроводов, материал способен выдерживать температурную нагрузку до +500°С.

Стеклопор получают путем грануляции и вспучивания жидкого стекла с минеральными добавками – мелом, золой, молотым песком и др.

Стеклопор выпускают трех марок:

«СЛ» с плотностью 15-40 кг/м³, теплопроводностью 0,028-0,035 Вт/(м·К);

«Л» с плотностью 40-80 кг/м³, теплопроводностью 0,032-0,04 Вт/(м·К);

«Т» с плотностью 80—120 кг/м³, теплопроводностью 0,038-0,05 Вт/(м·К).

Применение: разнообразными связующими стеклопор применяют для изготовления заливочной, мастичной и штучной теплоизоляции. Применение стеклопора в наполненных пенопластах наиболее эффективно, так как позволяет снизить расход полимера и значительно повысить огнестойкость теплоизоляционных изделий.

Теплоизоляционные легкие бетоны готовят из пористого заполнителя – легкого керамзита, вермикулита, вспученного перлита и, как правило, минерального или органического вяжущего. К перлитовым изделиям относят перлитовый обжиговый заполнитель-легковес, перлитопластбетон, битумно-перлитные и перлитобитумные изделия, перлитофосфатные изделия, поризованный перлито-силикат.

Теплоизоляционные цементные ячеистые газо- и пенобетона имеют достаточную марку по прочности, низкое водопоглощение, хорошую морозостойкость, повышенную огнестойкость, низкую теплопроводность; плотность составляет 100-500 кг/м³. Бетонная смесь высокопластична, заполняет форму для утепления наружных ограждений в виде монолита или комбинированных плит. Применяют для изоляции строительных конструкций и трубопроводов.

Термозвукоизол – комбинированный современный строительный материал, составленный из холстопрошивного стекловолокнистого полотна типа ПСХ, упакованного в немецкий защитный материал лутрасил – прочное и лёгкое монофиламентное полипропиленовое синтетическое волокно. Лутрасил абсолютно не пропускает пыль и не отсыревает.

Термозвукоизол – является инновационным материалом в строительстве. Внешне он похож на стеганое одеяло, состоящее из внутреннего слоя стекловолокнистого холстопрошивного полотна и оболочки из двух слоев нетканого полипропилена. Стекловолокнистое холстопрошивное полотно ПСХ имеет низкую теплопроводность и выдерживает температуру 200…400°С. Оболочка из лутрасила способна сохранять свои свойства и внешний вид при температуре до 550°С.

При более высоких температурах защитный слой термозвукоизола расплавляется, не выделяя при этом вредных веществ. Термозвукоизол характеризуется высокими теплофизическими показателями и относится к группе трудногорючих материалов. Утеплитель не пропускает электрический ток, что особенно важно при утеплении деревянных конструкций. Легкий, удобный термозвукоизол незаменим при утеплении жилых домов от пола до потолка, особенно подполий, мансардных помещений; чердачных перекрытий.

Термозвукоизол эффективно применять в помещениях с нормальным температурно-влажностным режимом для обеспечения повышенного уровня теплозащитных качеств полов, стен, мансард, крыш, в процессе проведения бетонных работ; обеспечения нормальных УСЛОВИЙ твердения монолитного железобетона в зимних условиях; изоляции труб и трубопроводов.

Свойство звукопоглощения термозвукоизола заключается в том, что звуковая волна, попадая на преграду, частично отражается от нее и частично поглощается. Чем больше поглощение, тем лучше звуко-изолирующие свойства преграды. Термозвукоизол имеет высокоразвитую структуру поглощающего слоя – стекловатина и каландрированную мелкоячеистую структуру оболочки – лутрасила.

Эластичная структура термозвукоизола позволяет использовать его в качестве прослойки заполнителя звукоизолирующих перегородках. Высокие коэффициенты звукопоглощения в области звуковых частот выше 500 Гц экологическая чистота позволяют рекомендовать материал к применению в качестве самостоятельного абсорбента для акустической отделки ограждающих поверхностей помещений.

Термозвукоизол – экологически чистый материал, на который имеется гигиенический сертификат.

Ячеистое стекло (пеностекло) вырабатывается из стекольного боя или для его производства используют кварцевый песок, известняк, соду и сульфат натрия. Газообразующими добавками служат мел, карбиды магния и кальция. Ячеистое стекло имеет в материале стенок мельчайшие микропоры, обуславливающие малую теплопроводность при достаточно высокой прочности, морозостойкости и водостойкости.

Ячеистое стекло – несгораемый материал с высокой температуростойкостью до +400° С, для бесщелочного до +600°С; хорошо вырабатывается. Применение – для теплоизоляции тепловых сетей при их подземной бесканальной прокладке; теплоизоляции стен, перекрытий, кровель.

Оберточные изоляционные конструкции применяют в случаях, когда трубы подвержены частым сотрясениям или вибрации. Используют жгуты, различные виды шнура – асбестовый, минераловатный, стекловатный, асбестовую бумагу, картон и другие виды оберточной бумаги.