СМ Черных. Тема 1 Материалы из стеклянных и других минеральных расплавов Определение, краткие исторические сведения

• Название: Тема 1 Материалы из стеклянных и других минеральных расплавов Определение, краткие исторические сведения
• Анкор: СМ Черных.doc
• Дата: 19.08.2018
• Размер: 3.77 Mb.
• Имя файла: СМ Черных.doc
• Тип: Документы; #23204
• страница: 7 из 19

5.2. СПОСОБЫ ПОРИЗАЦИИ МАТЕРИАЛОВ

К главнейшим искусственным способам поризации материалов с приданием им теплозащитных свойств относятся следующие.

Способ газообразования основан на введении в сырьевую смесь компонентов, которые способны вызвать химические реакции с выделением в больших количествах газовой фазы. Газы, стремясь выйти из твердеющей пластической массы, образуют пористую структуру материала газобетона, газосиликата, газокерамики, ячеистого стекла, газонаполненной пластмассы и др.

В качестве химических газообразователей используются алюминиевая пудра и техническая перекись водорода (пергидроль). Алю­миниевая пудра в результате реакции с гидроксидом кальция способствует выделению большого количества молекулярного водорода (см. 9.4.4). Пергидроль легко разлагается в щелочной среде с образованием молекулярного кислорода (см. 9.4.4). В обоих случаях вспучивается цементное тесто. Аналогично в расплавленные стекла и смолы вводятся реагенты, способствующие образованию газов,например СО2.

Способ пенообразования основан на введении в воду затворения вяжущих пенообразующих веществ. Стабилизированные пузырьки пены представляют собой воздушные поры пенобетона, пеносиликата, пенокерамики и др. В качестве стабилизаторов пены для повы­шения ее стойкости до момента отвердевания вяжущего используются столярный клей, сернокислый глинозем, смолы и др. Пенообразователями служат соли жирных кислот натриевые и калиевые мыла, мыльный корень и извлекаемый из него сапонин;

клееканифольный пенообразователь, получаемый из канифольного мыла (соль абиетиновой кислоты C19H39COOH); алюмосульфонафтеновый пенообразователь, получаемый из керосинового контакта и сернокислого глинозема; гидролизованная кровь (ГК), получаемая путем обработки отходов мясокомбинатов по схеме техническая кровь + едкий натр + железный купорос + хлористый аммоний.

Способ повышенного водозатворения состоит в применении большого количества воды при приготовлении формовочных масс (например, из трепела, диатомита) и последующего ее испарения с сохранением пор при высушивании. Этот способ применяют в производстве древесноволокнистых плит, торфяных, асбесто-трепельных и других материалов.

Способ вспучивания заключается в нагревании до высоких температур некоторых горных пород и шлаков. Из сырья выделяются газы или водяные пары главным образом в связи с отделением химически связанной или цеолитной воды. При способе вспучивания сырьем служат перлит и обсидиан, вермикулит, некоторые разновидности глин, в особенности содержащие легкоплавкую закись железа (FeO). Эти и некоторые другие сырьевые материалы после вспучивания образуют соответствующие высокопористые теплоизоляционные материалы вспученные перлит и вермикулит, керамзит, шлаковую пемзу и др. Так, например, при быстром нагревании вермикулит (высокогидратированный алюмосиликат магния — см. гл. 8) расщепляется на отдельные слюдяные пластинки, которых в 1 см³ насчитывается до 200 тыс. шт. (рис. 5.1). При этом зерна вермикулита сильно вспучиваются вследствие обильного выделения из минерала при нагревании химически связанной воды. Раздвигая пластинки, поры увеличивают объем зерен в 20—30 раз и более. Вспученный вермикулит характеризуется малой насыпной плотностью (80—150 кг/м³), низкой теплопроводностью X, = 0,09—0,12 Вт/(м-К). Обжиг производится во вращающих­ся и шахтных печах при быстром подъеме



Рис. 5.1. Вермикулит зернистый обожженный

температуры до 800—1000°С и последующем охлаждении. Аналогичное увеличение объема при вспучивании происходит и при быстром нагревании в печах перлита (высококремнеземистой породы — см, гл. 8). На' сыпная плотность вспученного перлитового щебня составляв 160—500 кг/м³. Пористость вспученного перлита может достигат- 88—90% и более.

Способ распушения заключается в изготовлении из сравнительно плотного минерального сырья волокнистого материала в виде бес форменной массы с возможным последующим приданием ей формы;

изделий. Наибольшее распространение этот способ получил в производстве минеральной и стеклянной ваты и изделий из них. Сырьем для минеральной ваты служат пегматиты, туфы и другие горные породы и металлургические шлаки, а для изготовления стеклянной ваты используют стеклянный бой и отходы стекла на стекольных заводах. Способом распушения получают также органические теплоизоляционные материалы хлопковую и шерстяную вату, ватные изделия (ватин, войлок), древесные волокна и др.

В нашей стране наибольшее применение в строительстве находит минеральная вата в связи с доступностью местного сырья; Для оценки пригодности сырья определяют его химический состав и модуль кислотности.. Рекомендуемые пределы модуля кислотности 0,6—1,5, при значениях которого толщина волокон ваты составляет 2—10 мкм, тогда как при его увеличении ухудшается вата, и волокна достигают толщины 10—40 мкм.

Самым распространенным способом плавки шихты является ваграночный; применение ванных пламенных и электрических печей более ограничено. Вагранка — шахтная цилиндрическая печь из листовой стали и футерованная изнутри шамотным кирпичом. В зависимости от производительности вагранки диаметр шахты, куда загружают шихту, составляет от 750 до 1250 мм при высоте, в 425 раз большей диаметра. Охлаждение шахты в зоне плавления производится с помощью водяной рубашки. Максимальная темпе­ратура газов в вагранке достигает 1700°С и выше, что зависит от интенсивности горения кокса. Вязкость вытекающего расплава составляет не более 2,0—2,5 Па-с, что регулируется добавлением в шихту плавней.

Существует несколько способов переработки расплавов в минеральную вату, но к основным относятся дутьевой и центробежный.

При дутьевом способе расплав попадает на желоб и рассекатели. Вертикальная струя расплава разбивается струёй пара или воздуха, поступающих к соплу под давлением 0,6—0,8 МПа и выходящих из соп­ла со скоростью 700—800 м/с. При встрече со струёй расплава образу­ются капли, вытягивающиеся в цилиндрики и грушевидные тела. Дальнейшее удлинение грушевидных тел приводит к образованию ни­тей из расплава при раздуве. Часть волокон не успевает оформиться и остается близкой по форме к каплям-шарикам, называемым королька­ми. С увеличением давления и скорости истечения уменьшается коли­чество нежелательных корольков в вате. Волокна, образовавшиеся при раздуве, увлекаются в специальную камеру и там осаждаются. В ниж­ней части камеры установлен сетчатый конвейер, оканчивающийся ва­ликами для подпрессовки ваты. Для придания эластичности волокна опрыскивают синтетическим связующим или битумом, что позволяет придавать вате форму матов, плит и др.

При переработке расплава центробежным способом струя на­правляется на горизонтально расположенный диск с радиальными насечками (канавками). Диск насажен на вертикальный вал, кото­рый от мотора передает вращательное движение диску со скоростью 3500—4000 об/мин. Под влиянием центробежной силы струя, стека­ющая по канавкам с диска, разбрасывается в виде тончайших нитей, прижимаемых сжатым воздухом к корпусу установки. Волокно из центробежной установки переносят к прессу и прессуют его в кипы или направляют на формование изделий.

Качество минеральной ваты характеризуется средней плотно­стью от 50 до 125 кг/м³, пористостью —- до 90%, теплопроводно­стью — 0,038—0,043 Вт/(м-К) при температуре 25±5°С.

Дутьевым и центробежным способом получают также стеклова­ту, а направленное стекловолокно — способом непрерыв­ного вытягивания нити из отверстий (фильер) жароупорной пласти­ны (фильерный способ). Получаемые нити отличаются высокой прочностью на растяжение: при диаметре 4—5 мкм прочность со­ставляет до 50 МПа.

Способом распушения получают асбест, а затем асбестовый м териал, являющийся хорошим теплоизолятором, особенно в виде а бестовых бумаги, картона, войлока, а также пластичных смесей изделий на основе вяжущих.

Известен еще один способ поризации теплоизоляционных мат риалов — способ выгорающих органических веществ, вводимых в cырье как порообразующие добавки, в частности, при произведет керамических теплоизоляционных изделий. К керамическому cырью — диатомиту, трепелу, глине и т. п. — добавляют опилки, дробленый уголь, торф, лигнин и др., а для мелкой и равномерно пористости — нафталин, который при нагревании полностью улетучивается (возгоняется). На выгорании органического «ядра» из сферической минеральной оболочки основано производство поло! шарообразного заполнителя — керамического вакулита (рис. 13.2 Этот способ позволяет использовать невспучивающееся сырье, учитывая дефицитность вспучивающихся глин. Насыпная плотность] вакулита — до 300 кг/м³; используют в теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных легких бетонах.

Кроме свойств, упоминавшихся выше (теплопроводности, про¹ ности, средней плотности), следует отметить еще ряд свойств теплоизоляционных материалов, обусловливающих их качество.

Температуростойкость и стойкость к термической деструкци характеризуют способность материала выдерживать длительны нагрев при высокой температуре без изменения своего состояние От этого свойства зависит максимальная температура применяемо го материала, например минеральной ваты каолинового состава -до 1150°С, вспученного перлита — до 900°С, обычной минеральной ваты — до 600°С. Огнестойкость характеризует способность воспламеняться и гореть.

Влагопоглощение — способность поглощать, а водоудерживак щая способность — удерживать влагу при контакте с ней. Вместе другими свойствами — водостойкостью, гигроскопичностью, водопроницаемостью —



Рис. 5.2. Вакулит разного размера

они отражают важные стороны качества теплоизоляционных материалов и изделий. Вода отрицательно влияет и на теплозащитные свойства материалов, и на его долговечность в конструкциях. Устраивают защитные покрытия по теплоизоляции из стеклопластиков, алюминиевой фольги и др.

5.3. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

К группе неорганических теплоизоляционных материалов относятся: минеральная и стеклянная вата и изделия из них; ячеистое стекло (пеностекло); легкие бетоны с применением вспученных перлита и вермикулита; ячеистые теплоизоляционные бетоны; асбестовые и асбестосодержащие материалы; керамические теплоизоляционные изделия и огнеупорные легковесы. Отличительной особен­ностью неорганических теплоизоляционных материалов является их остаточная огнестойкость, малая гигроскопичность, неподверженность загниванию, низкая теплопроводность.

Минеральная вата применяется для теплоизоляции холодных (до -200°С) и горячих (до 600°С) поверхностей. Укладка ваты слоем — сравнительно трудоемкий процесс, поэтому ее чаще при насыпной изоляции превращают в гранулы во вращающемся дырчатом барабане. Однако основными видами изделий с применением минеральной ваты являются плиты полужесткие и жесткие на би­тумном и синтетическом (полимерном) связующем. Битумы для плит полужестких, мягких и войлока применяют с температурой 1змягчения 50°С и выше; из синтетических смол наибольшим применением пользуется фенолоформальдегидная водоэмульсионная и мочевиноформальдегидная смолы. Волокна минеральной ваты ушивают со связующим веществом и из полученной массы при давлении и нагревании формуют изделия.

Из минеральной ваты изготовляют плиты теплоизоляционные i синтетическом связующем (фенолоспирте, растворе карбамидного полимера и др.) марок 50, 75, 125, 175, 200, 300 (по средней плотности). Длина плит 1000 мм, ширина 500; 1000 мм; толщина от 60 до )0 мм. Предел прочности при сжатии (при 10%-ной деформации) должен быть не менее 0,04 МПа для марки 300; предел прочности при растяжении — не менее 0,01 МПа для марок 50 и 75, предел прочности при изгибе — не менее 2 и 4 МПа соответственно для марок 200 и 300. Содержание синтетического связующего от 1,5 до 8% [я плит разных марок.

Теплоизоляционные плиты из минеральной ваты на битумном связующем выпускают марок: 75, 100, 150, 200, 250. Теплопроводность плит первой категории качества при температуре 25±5°С дол­жна быть не более 0,046—0,064 Вт/(м-К). Предел прочности на рас­тяжение при изгибе для плит марок 200 и 250 первой категории качества соответственно не менее 0,1 и 0,12 МПа, а предел прочнос­ти при растяжении для плит марок 75 и 100 соответственно не менее 0,0075 и 0,008 МПа. Содержание битумного связующего вещества в плитах разных марок составляет 5—18%.

Плиты минераловатные повышенной жесткости, изготовляемые по технологии мокрого формования гидромассы или пульпы, дол­жны иметь среднюю плотность не более 200 кг/м³, теплопровод­ность — не более 0,052 Вт/(м-К) при расходе синтетического связую­щего не более 10%, предел прочности при сжатии (при 10%-ной деформации) не менее 0,1 МПа.

К полужестким, гибким минераловатным изделиям относят пли­ты и скорлупы, маты и войлочные изделия, получаемые уплотнени­ем ваты, обработанной битумом или синтетическим связующим ве­ществом. Выпускают прошивные маты длиной до 2500 мм, шириной до 1000 мм и толщиной 40—120 мм. По средней плотности они де­лятся на марки 75, 100, 125, 150, а прошивают их суровыми нитями, шпагатом, стеклянными нитями или проволокой. Эти маты выпус­кают с обкладками с одной или двух сторон или без обкладок. 06-кладочные материалы: упаковочная бумага, металлические сетки, ткани асбестовые, стеклосетки и др.

Как и другие, теплоизоляционные материалы должны обладать определенной прочностью, хотя и не высокой, но достаточной для монтажных работ и сохранения формы изделий.

Из минеральной ваты на синтетическом связующем изготовляют цилиндры и полуцилиндры для теплоизоляции трубопроводов с температурой поверхности от 180 до 400°С. По средней плотности они подразделяются на марки: 100, 150, 200. Длина их 500, 1000 мм, толщина 40—80 мм, внут­ренний диаметр 18— 219 мм. Теплопроводность при температуре 25±5°С — 0,041—0,045 Вт/(м.К), а при 125°С — 0,058 Вт/(м.К). Предел прочности при рас­тяжении для изделий раз­ных марок не менее 0,015— 0,025 МПа .

Стеклянная вата и изде­лия из нее обладают при­мерно теми же свойствами,

что и минераловатные. Эту элементы теплоизоляции из нее разновидность ваты Применяют для теплоизоляции поверхностей промышленного оборудо­вания, трубопроводов с температурой до 450°С, изделия в виде плит, матов, скорлуп — для теплоизоляции ограждающих конструк­ций зданий и поверхностей промышленного оборудования при тем­пературе до 200—450°С в зависимости от связки. В зависимости от назначения и средней плотности они подразделяются на марки:

ПЖС-175 и ПЖС-200 (плиты жесткие строительные); ПП-50 и ППС-75 (плиты полужесткие строительные); ППТ-40; ППТ-50;

ППТ-75 (плиты полужесткие технические); МС-35, МС-50 (маты строительные); МТ-35 и МТ-50 (маты технические). По соглашению с потребителем изделия могут быть оклеены с одной или двух сто­рон стеклотканью, алюминиевой фольгой, синтетической пленкой и другими материалами. Они могут использоваться также в звукоизо­ляционных и звукопоглощающих конструкциях.

Ячеистое стекло — блоки и плиты, получаемые из измельченно­го в порошок стекла (стеклянного боя, эрклеза) в смеси с газообразователем (известняком, антрацитом) и при обжиге (900—1000°С). Марки по средней плотности 200 и 300; теплопроводность при тем­пературе 25°С — 0,09—0,10 Вт/(м-К), предел прочности при сжатии 0,5—3,0 МПа. Плиты имеют пористость до 85—95%, размеры по длине 500 мм, ширине 400 мм, толщине 80—140 мм. Их применяют в качестве теплоизоляции ограждающих конструкций зданий (вкла­дыши в стеновых панелях). Они поглощают не только теплоту, но и звуковые волны.

Вспученные перлит и вермикулит составляют эффективные сыпу­чие теплоизоляционные материалы для засыпок и набивок поло­стей, но особенно в качестве заполнителей легких бетонов и раство­ров, применяемых в монолитном и сборном строительстве. Из вспученного перлита с применением минеральных или органиче­ских связующих веществ получают жароупорный перлитобетон с частичным введением в него молотого перлита для температур 500—700°С; перлитобетон — без добавления перлитовой молотой муки; поливинилацетатоперлит; мочевиноформальдегидоперлит и др.; изделия из керамзитоперлитобетона, силикатоперлитовые, гипсоперлитовые, перлитоцементные, перлитобитумные изделия и т. п. Из вспученного вермикулита в нашей стране вырабатывают асбестовермикулитоперлитовые плиты и сегменты и асбестовермикулитовые плиты, скорлупы и сегменты на основе связующих веществ с применением асбеста и других добавок. Вермикулитобетон марки 50 применяют для изготовления трехслойных панелей. С использо­ванием вспученных перлита и вермикулита можно получать матери­алы трех групп: 1) рядовая изоляция с температурой применения до +200°С — песок и пудра, перлитобитумная изоляция, пер-литопластбетоны, лигноперлит; 2) среднетемпературная изоляция (до +600°С) — перлитоцементы, обжиговый легковес, термоперлит;3) высокотемпературная изоляция (800—1000°С) — эпсоперлит, перлитокерамические изделия, жароупорный перлитобетон, перлитофосфатные изделия, перлитовые огнеупоры и др.

Ячеистые бетоны и силикаты применяют в качестве теплоизоля­ционных материалов и изделий при средней плотности ниже 400 кг/м³. По виду примененного порообразователя и вяжущего ве­щества их называют газобетонами, газосиликатами, пенобетонами, пеносиликатами. Эти бетоны могут быть со смешанным порообразователем и тогда их называют пеногазобетонами, пеногазосиликатами, керамзитопенобетонами и т. п. Из ячеистых бетонов обычно изготовляют плиты длиной до 1000 мм, шириной 400, 500, 600 мм: толщиной 80—240 мм. Их марки по средней плотности 350 и 400 кг/м³, а предел прочности при сжатии для изделий первой кате­гории качества не менее 0,7—1 МПа и > 0,8—1 МПа для изделий высшей категории качества; теплопроводность в сухом состоянии при температуре 25°С составляет 0,093—0,104 Вт/(м-К) и менее.

Плиты из ячеистых бетонов применяют для теплоизоляции стен (рис. 5.3, а, б, в) и перекрытий, укрытия поверхностей заводского оборудования и трубопроводов (пластичные бетоны и растворы).

Асбестовые и асбестосодержащие теплоизоляционные материа­лы представлены асбестовой бумагой, картоном, шнурами разного диаметра и пр., плитами, скорлупами, сегментами и др., мастичны­ми изоляциями с применением порошков.

Штучные асбестоцементные теплоизоляционные изделия изго­товляют из смеси распушенного асбеста V и VI сортов и цемента не ниже марки 300 с помощью прессования и сушки. Допускается частич­но заменять асбест минеральной ватой, а цемент — известково-трепе-льным вяжущим веществом. Изделия в виде плит (1000х500х30 мм), скорлуп (длиной 500 мм при толщине 30—40 мм) и сегментов (длиной 500 мм при толщине 50—80 мм) вырабатывают по средней плотности марок 400 и 450, прочностью при изгибе соответственно 0,2 и 0,25 МПа и теплопроводностью 0,08—0,09 Вт/(м-К).

Используют для тепловой изоляции поверхностей промышленного оборудования и трубопро­водов при температуре до 450°С (рис. 5.4).

С меньшей средней плотностью получают асбестовермикулитовые изделия путем прессования и сушки гидромассы, состоящей из асбеста, вспученного вермикулита и связующих веществ. Преду­смотрены три марки — 250, 300 и 350 по средней плотности (в кг/м³). Длина плит 500 и 1000 мм, ширина 500, толщина 40—100 мм, скорлупы и сегменты имеют длину 500 мм, толщину 40 и 50 мм. Их применяют при температуре изолируемых поверхностей до 600°С (рис. 5.4). Предел прочности при изгибе — не менее 0,8— 0,25 МПа (для разных марок), влажность — не более 5%. Многие асбестосодержащие теплоизоляционные материалы, кроме асбестового волокна, содержат 70—85% наполнителя — диа­томита, трепела, магнезита и др. Целесообразно добавлять в такие смеси отходы асбошиферного производства. Представителями этой группы материалов являются асбестотрепельные (асбозурит, асботермит),


Рис. 5.3. Утепление стен:

а— снаружи минеральной ватой и вагонкой; 6 — снаружи плитным утеплителем; в — внутренней теплоизоляцией — же­стким утеплителем; / — брус; 2, 12 — стена; 3 — минвата; 4 — вагонка; 5 — штырь; 6 — теплоизоляция; 7 — каркас; 8 — утеплитель; 9 — отделка; 10 — пергамин; 11 — рейка
асбестоизвестководиатомитовые (вулканит), иногда с час­тичной заменой асбеста гипсом, асбестомагнезиальные (ньювель), асбестодоломитовые (совелит) и др. С применением этих материа­лов изготовляют главным образом мастичную изоляцию, реже — изделия. Свежеотформованные изделия направляют в сушильные камеры, в которых они высыхают при температуре 200°С. Плиты маркируют в зависимости от средней плотности, определяют их прочность и теплопроводность, которые соответствуют теплоизоля­ционным материалам достаточно высокого качества.

Особенно часто совелитовые плиты, скорлупы и сегменты испо­льзуют при температурах не выше 550°С (начало разложения угле­кислого кальция, содержащегося в высушенном совелите). Находят широкое применение также другие разновидности асбестосодержащих материалов.


Рис. 5.4. Изделия из асбестовермикулита

5.4. ОРГАНИЧЕСКИЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

Органические теплоизоляционные материалы изготовляют с применением растительного сырья и отходов (побочных продуктов) лесного и сельского хозяйства. Для этих материалов с успехом испо­льзуют древесную стружку, горбыли, рейки, опилки, камыш, кост­ру, торф, очесы льна, конопли и др. Другой важной разновидно­стью органических теплоизоляционных материалов являются полимерные, получаемые на основе термопластичных и термореак­тивных полимерных материалов.

К основным теплоизоляционным материалам с применением растительного сырья относятся древесностружечные, древесноволокнистые, фибролит, арболит, камышит, торфяные, войлочньк (войлок, пакля, шевелин и др.).

Древесностружечные плиты — искусственный строительный конгломерат в форме плит, изготовляемый горячим прессованием смесг измельченной древесной стружки с полимерными веществами, выпол­няющими функции связующего компонента. В качестве связующего вещества применяют термореактивные смолы: мочевиноформальдегидные, фенолоформальдегидные и др. Для улучшения свойств плит из них вводят гидрофобизирующие (парафиновая эмульсия), антисепти рующие и другие добавки. Количественные соотношения компонентов устанавливают с тем расчетом, чтобы в данных технологических условиях получать плиты оптимальной структуры, но обычно органи­ческое сырье составляет до 85—90% по массе. Древесностружечные плиты различают легкие со средней плотностью 250—400 кг/м³, полу­тяжелые — средняя плотность 400—800 кг/м³ и тяжелые — свыше 800 до 1200 кг/м³. Понятно, что для теплоизоляционных целей исполь­зуют легкие плиты; их коэффициент теплопроводности от 0,046 до 0,093 Вт/(м-К). Более тяжелые Древесностружечные плиты прочно­стью при изгибе от 5 до 35 МПа применяют как отделочный материал. Плиты крепят к конструкциям на гвоздях и на специальных мастиках. В отличие от деловой древесины получаемые плиты обладают изот­ропностью по свойствам и структуре, что облегчает их использование в строительстве.

Древесноволокнистые плиты изготовля­ются из отходов дровяной древесины путем ее измельчения в рубильной машине и расщепления в дефибраторе в волокнистую массу. К древесной массе добавляют улучшающие, например гидрофобизирующие (парафиновая эмульсия) или антисептирующие, вещест­ва, и из нее отливают плиты. Их прессуют и сушат при температуре до 1б5—180°С.

В зависимости от Ruзг и технологических особенностей изготов­ления Древесноволокнистые плиты разделяют на сверхтвердые, твердые, полутвердые и мягкие, а также твердые плиты отделочные, имеющие различное назначение. Твердые плиты имеют среднюю плотность не менее 850 кг/м³, а прочность на изгиб — не менее 3,5—4 МПа. Для теплоизоляции используют мягкие плиты со сред­ней плотностью не более 150—350 кг/м³ с теплопроводностью не бо­лее 0,064—0,1 Вт/(м-К) (в сухом состоянии). Размер мягких плит:

длина 1200—3000 мм, ширина 1200—1700 мм, толщина 8, 12, 16 и 28 мм, предел прочности при изгибе не менее 0,4; 1,2; 2,0 МПа (соот­ветственно для марок М-4, М-12, М-20).

Древесноволокнистые плиты этих разновидностей используют в строительстве как изоляционный материал, не поражаемый домо­выми грибами, для обшивки стен и потолков (именуется как сухая штукатурка из оргалита), утепления кровельных покрытий, дверных проемов и т. п. Они крепятся к конструкциям с помощью специаль­ных мастик, гвоздей или шу­рупов. При необходимости их размер может быть увеличен, например, до 3х1,6 м, что

ускоряет строительные работы на объекте. Древесноволокнистые плиты твердые с лакокрасочным покрытием (декоративные с печатным рисунком либо одноцветные) применяют для отделки жилых, общественных, про­мышленных зданий, транспорта, мебели, дверных полотен.

Фибролит изготовляется на основе неорганиче­ских вяжущих веществ (портландцемента, магнезиальных вяжущих) с применением в качестве заполняющего (армирующего) компонен­та древесной шерсти. Так называют тонкую древесную стружку лен­тообразного вида специального назначения, получаемую на станках из коротких обрезков сосны, ели, липы, березы или осины. Древес­ную шерсть подвергают «минерализации», т. е. обработке химиче­скими веществами (хлористым кальцием, жидким стеклом или сер­нокислым глиноземом и др.). Минерализаторы, проникая в древесную шерсть, уменьшают вредное действие Сахаров, содержа­щихся в древесине. После минерализации древесную шерсть смеши­вают с определенными количествами вяжущего вещества и воды и из смеси формуют плиты под давлением до 0,5 МПа. Отформован­ные плиты в течение суток отвердевают в пропарочных камерах при нормальном давлении и температуре 30—35°С с последующей их сушкой до влажности не более 20%.

Обычная длина плит 3000 и 2400 мм, ширина 600 и 1200 мм при толщинах от 30 до 150 мм. Плиты разделяют по средней плотности на марки 300 (т. е. теплоизоляционный фибролит), 400 и 500 (тепло­изоляционно-конструкционный фибролит) (в кг/м³) с пределом прочности при изгибе не менее 0,35—1,3 МПа в зависимости от мар­ки и толщины плиты и теплопроводностью не более 0,08— 0,10 Вт/(м-К).

Используют фибролит для утепления стен и покрытий; так, сте­на из фибролитовых плит толщиной 15 см равноценна по теплосопротивлению кирпичной стене из двух кирпичей.

Арболит получается из правильно подобранной смеси цемента, древесного заполнителя, химических добавок и воды. По своей структуре он представляет собой разновидность легкого бето­на, матричной частью в котором является цементный камень. Име­ются обоснованные предложения о замене портландцемента, подверженного коррозии при действии экстрактивных веществ и целлюлозы с образованием водорастворимых сахаратов кальция, на высокопрочный гипс (а-модификация гипса). В этом случае в отде­льных районах может потребоваться штукатурный слой по арболи-товой ограждающей конструкции, так как гипс не вполне водостой­кий материал, тем более если он долго не просыхает. Вместе с тем практически отпадает необходимость в замачивании древесной дробленки и щепы в минерализаторах — водных растворах хлори­стого кальция или растворимого силикатного стекла. Пример тех­нологической схемы производства арболитовых изделий способом силового вибропроката представлен на рис. 13.8. Мощность завода по такой технологии составляет до 40 тыс. м³ изделий в год .

Арболит вырабатывают теплоизоляционным со средней плотно­стью до 500 кг/м³ и конструкционным со средней плотностью 500—850 кг/м³. Марки теплоизоляционного арболита М5, М10, М15; марки конструкционного арболита М25, М35, М50. Теплопроводность арболита колеблется в пределах 0,07—0,17 Вт/(м-К) в зависимости от вида заполнителя (древесный, стебли хлопчатника, соломы и др.), а прочность при изгибе — от 0,4 до 1,0 МПа. 3i материал применяют в стеновых конструкциях и как теплоизоляцию в стенах, перегородках и покрытиях зданий, особенно малоэтажных сельскохозяйственного назначения.

Камышит и камышитовые плиты получают из стеблей камыша и тростника путем прессования и скрепления стальной проволок поперек стеблей. Применяют для заполнения каркасных стен и перегородок.

Камыш является растительным веществом, по химическому » ставу он близок к древесине . Стебли камыша содержат до 43% целлюлозы, 24% лигнина и свыше 20% пентазанов, поэ­му камышит подвержен загниванию в условиях повышенной влажности. Возможна и коррозия проволоки, скрепляющей плиты. камышитовые плиты изготовляют длиной 2400—2600 мм, ширин 550—1500 мм, толщиной 30—100 мм.

В зависимости от степени подпрессовки средняя плотность плит колеблется в пределах 175—250 кг/м³ при теплопроводности 0,055 до 0,095 Вт/(м-К). Из теплоизоляционных материалов камышит наиболее дешевый, но менее огнестоек, хотя, будучи спрессованным, он не горит открытым пламенем, но может длительное время тлеть. Его существенные "недостатки — подверженность порче грызунами, загниваемость и плохая гвоздимость. Необходимо оштукатуривать камышитовые стены и перегородки с обеих сторон. В сухих условиях эти плиты относятся к долговечным материалам. В качестве антисептирующих веществ используют фтористый натрий, кремнефтористый аммоний и др. Транспортируют плиты в крытых вагонах или под брезентом плашмя и без свеса концов.


Рис. 5.5. Технологическая схема производства арболитовых изделий способом силового вибропроката:

1 — цех подготовки древесной дробленки; 2 — склад цемента; 3 — склады щебня и песка; 4 — бункер для щебня; 5 — бункер для песка; 6 — бункер для цемента; 7— бак для воды; 8 — бак для раствора хлористого кальция; 9 — бункер древесной дробленки; 10 — весы; 11 — ванна для зама­чивания дробленки; 12 — пересыпной бункер; 13 — дозатор для раствора хлористого кальция;14 — дозатор воды; 15 — дозатор цемента; 16 — дозатор песка; 17 — дозатор щебня; 18 — мешал­ка для арболитовои смеси; 19 — бетономешалка; 20 — бункер для арболитовой смеси; 21 — бун­кер для бетонной или растворной смеси; 22 — бетоно- или раствороукладчик; 23 — арболитоукладчик; 24 — арматурное отделение; 25 — вибровалок; 26 — прокатная секция; 27 — кран-балка;28 — стопа арболитовых изделий; 29 — камера термообработки; 30 — пост распалубки; 31 — склад готовой продукции

Торфяные теплоизоляционные плиты, скорлупы и сегменты производят из малоразложившегося торфа, сохранившего волокнист строение. С этой целью торфяную массу доводят смешением до однородного состояния с добавлением (или без добавления) антисептиков, антипиренов, гидрофобизаторов, заполняют ею металлические формы и прессуют. Отпрессованные изделия подвергают тепловой обработке при температуре 120—150°С. В процессе тепловой обработки торфа выделяются смолистые вещества, которые склеивают волокна без внесения каких-либо дополнительных вяжущих веществ. Размеры плит 1000х500х30 мм (выпускаются плиты шириной и 1000 мм), а марки по средней плотности равны: 170,200,230,260, что обеспечивает величину теплопроводности в пределах 0,052—0,075 Вт/(м-К), а предел прочности при изгибе — не менее 0,4 МПа.

Торфяные плиты применяют для утепления стен и перегородок в зданиях III класса, а также для изоляции поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов при температурах в пределах от -60 до +100°С, однако следует учитывать их высокую гигроско­пичность и водопоглощаемость.

Войлочные материалы изготовляют из грубой конской или коро­вьей шерсти с примесью льняной пакли. Пакля представляет собой спутанное волокно, получаемое как отход при мытье и трепании льна. В мягкой пакле допускается небольшое содержание костры, но не должно быть гнилостного запаха. Шерстяной войлок выпус­кают в виде прямоугольных полотнищ длиной 1 и 2 м, шириной 1 м при толщине 10 и 15 мм. Его средняя плотность 100—300 кг/м³, теп­лопроводность 0,045—0,065 Вт/(м-К). Войлок используют при утеп­лении стен и потолков, помещая его под штукатурку, которую устраивают по древесной драни, при утеплении оконных и дверных коробок, наружных дверей и углов в рубленых домах.

Войлок не гниет и не горит, но он может тлеть, имеет большое водопоглощение, служит средой для размножения моли. Паклю ис­пользуют в просмоленном (уплотнение пазов водохозяйственных сооружений) и в непросмоленном (для конопатки бревенчатых стен) состоянии.

Простейшим теплоизоляционным материалом из льняной пакли является шевелин — слой пакли, помещенный между двумя листами беспокровного толя или пергамина. Шевелин прошивают по длине крепкими кручеными нитями. Длина полотнища составляет 25 м, ширина 1 м, толщина 12,5 и 25 мм; полотнища связывают в рулоны. Средняя плотность шевелина 100—150 кг/м³, теплопроводность — около 0,05 Вт/(м-К). Используется этот простейший теплоизоляци­онный материал для утепления стен и перекрытий в облегченном де­ревянном строительстве.

5.5. ПОЛИМЕРНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Теплоизоляционные материалы, получаемые на основе органи­ческих полимеров, характеризуются значительной легкостью, малой теплопроводностью и достаточной механической прочностью. Осо­бый интерес представляют «заливочные» пено- и поропласты на основе фенолоформальдегидных, пенополистирольных, пенополивинилхлоридных и полиуретановых полимеров. Образование теплоизолирующей прослойки пено- или поропласта непосредственно при изготовлении стеновых панелей значительно упрощает и уде­шевляет производство работ.

Пенополистирол имеет пористую структуру с замкнутыми ячей­ками, заполненными воздухом или газом (азот и др.); Сырьем для изготовления пенополистирола служат суспензионный полистирол и порофор как вспенивающий компонент.

Эту разновидность пенопласта выпускают в виде плит, изготов­ляемых беспрессовым способом, марок ПС-С (с антипиреном) и ПСБ (без него) или фасонных изделий марок ПС-1, ПС-4 и ПС-6. Пенополистирол характеризуется следующими показателями физи­ко-механических свойств: средняя плотность плит находится в пределах 20—40 кг/м³, теплопроводность 0,035—0,4 Вт/(м-К), предел прочности при изгибе до 0,18 МПа, водопоглощение по объему — не более 2—5% за 24 ч. Пенополистирол не подвержен гниению, лег­ко гвоздится и склеивается со многими строительными материала­ми. Он используется в конструкциях совмещенных кровель, в строи­тельстве холодильников, при устройстве внутренних перегородок, междуэтажных перекрытий, вентиляционных каналов, утепления стен.

К весьма эффективному материалу относится экструзионный пе-нополистирол «Экспол», вспучивающийся через расплав в экструдере. Он характеризуется максимальной устойчивостью теплотехниче­ских и физико-механических свойств во времени. Его структура отличается микропористостью при нулевой капиллярности, что обеспечивает низкое водопоглощение при гарантированной высо­кой прочности. Такое сочетание позитивных показателей свойств пенополистирола благоприятствует его высокой долговечности. Он применяется как утеплитель оснований автомобильных дорог и же­лезнодорожного полотна, подземных частей зданий и сооружений, в конструкциях кровли, в зонах вечной мерзлоты и т. п.

Пенополивинилхлорид — жесткий, эластичный или полуэластич­ный пенопласт. Плиточный жесткий пенопласт ПХВ-1 — легкая га­зонаполненная пластмасса равномерного, замкнутопористого стро­ения. Длина и ширина плит бывает 500 мм при толщине не менее 45 мм. Эти плиты устойчивы к действию кислот, щелочей, воды и могут быть использованы в интервале температур от —60 до +60°С. Средняя плотность ПХВ-1 70—130 кг/м³, предел прочности при сжа­тии (перпендикулярно плоскости плиты) 0,4—7 МПа, водопоглоще­ние за 24 ч не более 0,3%, теплопроводность — 0,04 Вт/(м-К).

Пенополивинилхлорид широко применяют для термоизоляции холодильников, рефрижераторов, а также для звукоизоляционных целей наравне с пенополистиролом.

Пенополиуретаны — газонаполненные пенопласты, получающи­еся на основе полиэфиров и диизоцианатов. Выпускают их в виде плит размером 500х500х50 мм. Такие пенопласты могут быть при­менены в интервале температур от —60 до +170°С. Пенополиурета­ны имеют среднюю плотность 100—200 кг/м³, теплопроводность — 0,06 Вт/(м-К); предел прочности при сжатии от 0,55 до 2,2 МПа.

Жесткие пенополиуретаны можно обрабатывать на токарных станках, пилить, сверлить, гвоздить. Пенополиуретан применяют в качестве тепло- и звукоизоляционного материала, в виде скорлуп и сегментов; широко используют для изоляции трубопроводов горячего и холодного водоснабжения.

Плиты теплоизоляционные из пенопласта на основе резальных фе-тоформальдегидных смол применяют в ограждающих конструкциях. при температуре изолируемых поверхностей не более 130°С. Это трудносгораемые изделия, марки по средней плотности 50, 75, 100. Размеры плит: длина — от 600 до 3000, ширина — 500—1200, толщина — 50—150 мм. Предел прочности при изгибе — не менее ,08—0,26 МПа (в зависимости от марки), теплопроводность — не более 0,038—0,043 Вт/(м-К), влажность при отгрузке плит всех марок — не более 20% по массе.

Изделия теплоизоляционные из пенопласта марок ФРП-1 и резопен применяют в виде цилиндров, полуцилиндров, сегментов и отводов. Они имеют среднюю плотность в сухом состоянии 65—110 кг/м³. Внутренний диаметр цилиндров 47—221 мм, номинальная толщина 30,40,50,60 мм и длина 1000 и 1500 мм. Их применяют для теплоизоляции трубопроводов диаметром 45—219 мм. Полуцилиндры применяют для изоляции трубопроводов диаметром 45—273 мм, сегменты — диаметром 325—1020 мм.

Сотопласты — тепло- и звукоизоляционные материалы, получаемые путем горячего формования гофрированных листов бумаги, ткани или древесного шпона, предварительно пропитанных фенолоформальдегидным резольным полимером.

Физико-механические свойства сотопластов зависят в основном от формы и размеров сот и от природы материала, образующего стенки полостей. Благодаря невысокой стоимости и малой теплопроводности наиболее широкое применение в строительстве полу­чили сотопласты с наполнителем из хлопчатобумажных тканей и бумаги. Для улучшения теплотехнических показателей материала ячейки-соты заполняют измельченным пенопластом или стеклова­той. Сотопласты применяют чаще всего как промежуточный слой при изготовлении трехслойных высокопрочных панелей.

Munopa — легкий, тепло- и звукоизоляционный материал в виде затвердевшей пены белого цвета. Сырьем для мипоры служат моче-виноформальдегидные полимеры, 10%-ный раствор сульфонафтеновых кислот и некоторые добавки. Мипору выпускают блоками объемом от 0,005 до 0,100 м³ (при толщине 10 и 20 см) или в виде плиток и крошки.

Основные физико-механические свойства мипоры: средняя плот­ность 10—20 кг/м³, теплопроводность 0,03 Вт/(м-К). Крайне малая механическая прочность мипоры затрудняет ее непосредственное применение. Поэтому ее чаще всего используют как теплоизоляци­онный заполнитель и звукопоглощающий материал в каркасных конструкциях.