Неорганические, органические и полимерные теплоизоляционные материалы

Краткий справочник для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению «Строительство»

Неорганические, органические и полимерные теплоизоляционные материалы. 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, 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 ЗСа(ОН)2 + 2А1 + 6Н2О = ЗСаО • А12Оз • 6Н2О + ЗН2. Пергидроль легко разлагается в щелочной среде с образованием молекулярного кислорода 2Н2О -» 2Н2О +О2. В обоих случаях вспучивается цементное тесто.

Аналогичным путем в расплавленные стекла и смолы вводятся реагенты, способствующие образованию газов СО2, N2 и др. При производстве пеностекла газообразователями служат известняк, антрацит.

Способ пенообразования основан на введении в воду затворения вяжущих пенообразных веществ. Стабилизированные пузырьки пены представляют собой воздушные поры пенобетона, пеносиликата, пенокерамики и др. В качестве стабилизаторов пены с повышением их стойкости до момента отвердевания вяжущего используется 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 Ci9H39COOH ); 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 изготовлении формовочных масс (например, из трепела, диатомита) и последующего ее испарения с сохранением пор при высушива-

нии. Этот способ применяется при производстве древесно-волокнистых плит, торфяных, асбестотрепельных и других материалов.

Способ вспучивания некоторых горных пород и шлаков при нагревании до высоких температур заключается в выделении газов или водяных паров главным образом в связи с отделением химически связанной воды или цеолит-ной воды. При способе вспучивания сырьем служат перлит и обсидиан, вермикулит, некоторые разновидности глин, в особенности содержащие легкоплавкую закись железа (FeO).

Способ распушения заключается в изготовлении из сравнительно плотного минерального сырья волокнистого материала в виде бесформенной массы с возможным последующим приданием ей формы изделий. Наибольшее распо-странение получило производство минеральной ваты, стеклянной ваты и изделий из них.

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

Органические теплоизоляционные материалы изготовляют с применением растительного сырья и отходов (побочных продуктов) лесного и сельского хозяйства. К основным теплоизоляционным материалам с применением растительного сырья относятся древесно-стружечные, древесно-волокнистые, фибролит, арболит, камышит, торфяные, войлочные.

Теплоизоляционные материалы на основе полимеров характеризуются значительной легкостью, малой теплопроводностью и достаточной механической прочностью. Особый интерес преставляют «заливочные» пено- и поро-пласты на основе фенолоформальдегидных и полиуретановых полимеров. Образование теплоизолирующей прослойки пено- или поропласта непосредственно при изготовлении стеновых панелий значительно упрощает и удешевляет производство работ.

Газонаполненные полимерные материалы (пенопласты) - это полимерные композиты, наполненные газом, содержание которого может составлять от 10 до 90 %. Для прогнозирования (расчета) свойств пенопластов необходимо рассматривать в качестве дисперсной фазы не газ, а полимер. С учетом такого подхода легче будет рассчитывать пенопласты. Это направление - разработка наполненных пенопластов - приобретает самостоятельное значение при использовании в строительстве.

К недостаткам этих материалов следует отнести сравнительно низкую теплостойкость и горючесть большинства полимерных материалов.

Наиболее эффективным представителем газонаполненных полимерных материалов для быстровозводимых малоэтажных построек из легкого кирпича, в конструкциях сборно-разборных и передвижных домов, в навесных и несущих сэндвич-панелях является полистирол. Основные свойства полистирола марок ПСВ -А , ПСВ, ПСВ- С, предназначенных для получения беспрессовым методом, вспениванием в формах изделий различной конфигурации и деталей с высокими звуко- и теплоизолирующими свойствами, представлены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 Некотооые свойства ПСВ

Показатели Марка полистирола

ПСВ-А ПСВ псв-с Содержание стирола, % 0.25 (I группа) 0.25 (I группа) Плотность, кг/м3 0.25 20 ...30 -60 0.30 (II группа) 0.30 (II группа) Температура эксплуата- 70 ...0.25 0.11 20 ...30 20 ... 30 ции минимальная, °С 0.035 ... 0.0442 -60 -60 Максимальные рабочая 70 70 ... 00.22 0.1 температура, °С Сжатие, 0.13 ...0.25 0.11 ...0.3 МПа Изгиб, МПа ...0.15 0.035 ... 0.0442 Теплопроводность, 0.035 ... 0.0442 Вт/(м-К) Марка ПСВ-А - предназначена для изготовления различных деталей; ПСВ - для изготовления тепло- и звукоизоляционных плит, упаковки, технических изделий и товаров народного потребления; марка ПСВ-С - для изготовления технических изделий, тепло- и звукоизоляционных плит, самозатухающих.