Различные виды теплоизоляционных материалов широко используемые в строительстве, а также их важнейшие физико-механические свойства, зависят прежде всего от исходного сырья и способов изготовления.
Широко используемые в строительстве теплоизоляционные и акустические материалы призваны улучшить качество проводимых работ, путем стабилизации технических показателей в условиях заводского изготовления. По виду сырья различают неорганические теплоизоляционные материалы и органические. В настоящее время наиболее широкое распространение получили следующие виды теплоизоляционных материалов:
◊ Теплоизоляционные и акустические изделия из стекла.
◊ Материалы на основе вспученного жидкого стекла.
〉 Минераловатные изделия
Сегодня, в данной статье, поговорим об этих видах теплоизоляционных материалов более подробно. В настоящее время наиболее широкое распространение получило производство минераловатных теплоизоляционных изделий приведенных ниже ( смотри таблицу-1).
Таблица-1. Применение минераловатных теплоизоляционных изделий.
Способы получения изделий из минеральной ваты основаны главным образом на склеивании минеральных волокон между собой в местах их соприкосновения различными минеральными или органическими связующими веществами. Поэтому основные задачи технологии производства минераловатных изделий, это подбор, приготовление, способ введения связующего в волокно и последующая их тепловая обработка.
Рисунок-1. Минераловатные плиты
В качестве связующих для производства минераловатных изделий используют синтетические смолы, композиционные и битумные связующие (ГОСТ 6617-76*). Из синтетических связующих применяют: карбамидную смолу КС-11, фенолоспирты, поливинилацетатную дисперсию (ГОСТ 18992-80*). На предприятиях по производству минераловатных изделий применяют три способа введения связующего в волокно: распыление или пульверизация, полив с вакуумированием, приготовление гидромассы или пульпы.
〉Теплоизоляционные и акустические изделия из стекла
Рисунок-2. Пеностекло
Пеностекло это ячеистый строительный материал, который получают путем спекания пенообразователя и тонкоизмельченного стеклянного порошка. Важным преимуществом такого материала по сравнению с другими видами утеплителями, является его низкое водопоглощение и неорганический состав. Физико-механические свойства пеностекла обусловлены в значительной степени способом его производства, природой и количеством газообразователя, а также составом стекла и пенообразующей смеси, режимом вспенивания и отжига.
Изменяя все эти выше перечисленные факторы добиваются получения пеностекла с различными эксплуатационными свойствами.
Получают пеностекло с различной прочностью, плотностью, водопоглощением, морозостойкостью, теплопроводностью паропроницаемостью и другими свойствами. Зависимость средней плотности пеностекла от вида газообразователя и технологических факторов показана на рисунках -1,2 и 3.
Рисунок-1. Зависимость средней плотности пеностекла от температуры вспенивания Т при различных газообразователях
1-антрацит; 2-сажа; 3-кокс.
Пеностекло можно шлифовать, резать, сверлить и подвергать любой обработке. Развитая поверхность изделий позволяет их склеивать в конструкции различных размеров и сложных конфигураций с помощью различных клеев органического происхождения, а также с помощью силикатных вяжущих.Такие важные свойства позволяют использовать изделия из пеностекла, в качестве теплоизоляции практически во всех областях строительства.
Рисунок-2. Зависимость средней плотности пеностекла от продолжительности вспенивания
Для увеличения нажмите два раза на рисунок.
Цветное пеностекло а также пеностекло светлых тонов с успехом используются в качестве облицовочных и акустических материалов. Отходы и остатки производства в виде крошки из пеностекла, а также пеностекло гранулированного состава, широко используют при проведение работ в виде засыпочной изоляции легких декоративных бетонов, и для других целей.
Рисунок-3. Зависимость средней плотности пеностекла от удельной поверхности шихты S
По номенклатуре изделий а также по физико-техническим свойствам, пеностекло подразделяют на декоративно-акустическое, теплоизоляционное, гранулированное и облицовочное.
Материалы на основе вспученного жидкого стекла
Изделия из жидкого стекла используются широко в строительстве в качестве теплоизоляции различных строительных конструкций и деталей.
Теплоизоляционные изделия из жидкого стекла получают за счет термовспучивания или вспучивания в результате химического взаимодействия жидкого стекла со специальными веществами, вводимыми в сырьевую смесь. Жидкостекольные теплоизоляционные изделия выпускают в виде зернистых теплоизоляционных засыпок, омоноличенных связующим ( композиционные).
Рисунок-2. Изделия теплоизоляционные из жидкого стекла
Зернистые материалы в зависимости от гранулометрического состава разделяются на крупнозернистые ( называемые стеклопором) с размером зерен более 5 мм и мелкозернистые ( силипор)-0,01…5 мм. Композиционные материалы, изготовляемые на основе зернистых продуктов в зависимости от степени заполнения межзерновой пустотности связующими веществами делятся на материалы с контактным и объемным омоноличиванием.
Особой формой композиционных материалов являются сотопластовые материалы, представляющие собой сотопластовый каркас из бумаги или ткани, пропитанной специальными растворами и заполненные мелкодисперсным зерновым материалом из вспученного жидкого стекла, например селипором.
Производство вспученных жидкостекольных материалов включает следующие операции: приготовление смеси раствора жидкого стекла с технологическими добавками, частичная дегидратация полученной смеси, диспергирование ( грануляция) смеси и вспучивание гранулята. Сырьем для производства вспученных жидкостекольных материалов служат натриевое жидкое стекло, тонкомолотые минеральные наполнители и специальные добавки.
Назначение тонкомолотых минеральных наполнителей -отощение жидкостекольной смеси, необходимое для достижения оптимальных реологических характеристик смеси и повышения прочности материала. Отощающими добавками служат разнообразные тонкомолотые минеральные наполнители: мел, известковая мука, тальк, молотый песок, каолин, асбестовая пыль, зола.
Специальные добавки пердназначены для направленного регулирования эксплуатационных свойств материала. Специальные добавки в зависимости от эффекта, оказываемого ими на свойства вспученных материалов, делятся на упрочняющие, гидрофобизирующие, повышающие водостойкость и вспучивание материала.
Сущность процесса изготовления большинства вспученных жидкостекольных материалов заключается в получении гранулированного полуфабриката ( бисерного стеклопора) и последующего его низкотемпературного вспучивания. В производстве силипора грануляция жидкостекольной смеси осуществляется путем распыления в башенной сушилке. В этом случае грануляция и вспучивание совмещаются в одной операции. Низкая температура вспучивания ( 500 °С) и средняя плотность жидкостекольных материалов отличает их от других обжиговых минеральных материалов.
Вспученный перлит
Вспученный перлит (ГОСТ 10832-83) является пористым материалом получаемый термической обработкой из дробленных вулканических водосодержащих пород. После обжига вспученный перлит в зависимости от размера зерен разделяется на песок-зерна размером менее 5 мм и щебень-зерна которого имеют размеры 5…20 мм.
Вспученный перлитовый песок различают: рядовой -с зернами любых фракций размером менее 5 мм, крупный -с зернами размером 1,25…5 мм, мелкий (порошок) с зернами 0,14 …1,25 мм, пудру- с зернами размером менее 0,14 мм. Средняя плотность вспученного перлитового песка составляет 75…500 кг/м³, а теплопроводность его составляет 0,0047 …0,093 Вт/(м·°С).
Рисунок-3. Вспученный перлит
Производство вспученного перлитового песка (вспученного перлита) включает в себя : измельчение породы (перлита) предварительную тепловую обработку и вспучивание (смотри технологическую схему, рисунок-1). Добытая перлитовая порода должна храниться в условиях, исключающих ее увлажнение, однако часто влажность породы достигает 12% и даже выше. В этой связи необходима предварительная сушка перлита в сушильном барабане.
После этого порода дробиться в две стадии в щековой и молотковой дробилке-9 до необходимой крупности: для получения рядового вспученного песка -до 1,5 мм; для крупного песка-1,5…2,5 мм;
Перлитовые плиты
Перлитовые плиты изготавливаются из вспученного перлита и используются в строительстве в качестве теплоизоляционных материалов.
Рисунок-4. Перлитовые плиты
В зависимости от температуры применения перлитовые теплоизоляционные материалы и изделия можно разделить на три основные группы:
◊ Для обычных положительных и низких отрицательных температур( включая область глубокого холода) -вспученные перлитовые порошок и пудра ( до — 200°С); перлитобитумные изделия ( от -60°С до 100 °С) ; битумно-перлитовая масса ( от -60 до +130°С);
◊ Для средних положительных температур ( до 600 °С) -перлитоцементные, перлитофосфогелевые изделия, перлитовый обжиговый легковес .
◊ Для высоких температур -перлитокерамические изделия( до 900 °С), жароупорный перлитобетон ( до 1000 °С), керамоперлитофосфатные изделия( до 1100°С), перлитовые ультралегковесные огнеупоры со средней плотностью до 400 кг/м³ ( до 1150°С); перлитовые легковесные огнеупоры со средней плотностью 500…800 кг/м³ ( до 1300°С).
Кроме того, разработана технология производства перлитовых теплоизоляционных изделий и штукатурок на известковом и гипсовом вяжущем, на синтетических смолах и др. В состав всех перлитовых изделий входят вспученный перлитовый песок ( заполнитель из вспученного перлита) и различные связующие вещества ( органические или неорганические) для сцепления перлитовых зерен.
В зависимости от вида связующего меняется технология и основные свойства перлитовых изделий. В зависимости от технологии изготовления перлитовые изделия делятся на безобжиговые и обжиговые. При производстве первых,заключительной стадией в технологическом процессе является сушка, вторых-после сушки следует высокотемпературный обжиг.