WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 |
ИЗДАТЕЛЬСТВО ТГТУ Министерство образования и науки Российской Федерации Тамбовский государственный технический университет ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ Методические указания для студентов очной и заочной форм обучения по специальности 270100 "Строительство" Тамбов Издательство ТГТУ 2004 УДК 699.86(075) ББК Н307я73-5 К70 Утверждено Редакционно-издательским советом университета Р е ц е н з е н т Доцент ТГТУ П.В. Монастырев А в т о р ы - с о с т а в и т е л и:

О.А. Корчагина В.Г. Однолько К70 Теплоизоляционные материалы: Метод. указ. / Авторы-сост.: О.А. Корчагина, В.Г. Однолько. Тамбов:

Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2004. 32 с.

В методических указаниях представлены различные теплоизоляционные материалы и их классификация.

Даны основные свойства этих материалов, краткое описание сырья, технология изготовления.

Методические указания по проведению практических занятий по теме "Теплоизоляционные материалы" предназначены для студентов очной и заочной форм обучения по специальности 270100.

УДК 699.86(075) ББК Н307я73-5 © Корчагина О.А., Однолько В.Г., 2004 © Тамбовский государственный технический университет, 2004 УЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ Методические указания А в т о р ы - с о с т а в и т е л и:

КОРЧАГИНА Ольга Алексеевна ОДНОЛЬКО Валерий Григорьевич Редактор Т. М. Федченко Инженер по компьютерному макетированию М. Н. Рыжкова Подписано к печати 15.06.2004 Формат 60 84 / 16. Бумага газетная. Печать офсетная Гарнитура Тimes New Roman. Объем: 1,86 усл. печ. л.; 1,82 уч.-изд. л.

Тираж 200 экз. С. 433 Издательско-полиграфический центр Тамбовского государственного технического университета 392000, Тамбов, Советская, 106, к. 14 ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ Теплоизоляционные материалы предназначены для защиты от проникновения тепла или холода.

Это обычно очень пористые материалы, имеющие плотность не более 600 кг/м3 и низкую теплопроводность не более 0,18 Вт/(м К).

Теплопроводность – свойство материала передавать теплоту от одной поверхности другой.

возд. = 0,023 Вт/(м К) меньше твердого вещества.

ТРЕБОВАНИЯ К ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫМ МАТЕРИАЛАМ 1 Механическая прочность, обеспечивающая надежность материалов при монтаже и эксплуатации.

2 Высокая биостойкость, исключающая гниение и порчу грызунами.

3 Химическая стойкость.

4 Материал в сухом состоянии должен быть негигроскопичен.

Увеличение пористости материала является основным способом уменьшения теплопроводности.

В материале стремятся создавать мелкие закрытые поры, чтобы снизить количество теплоты, передаваемой конвекцией и излучением.

На практике удобно судить о теплопроводности материала по его плотности. Для некоторых групп материалов установлена определенная связь между теплопроводностью и относительной плотностью по формуле Некрасова = 1,16 0,0196 + 0,222 - 0,16, где – плотность материала, г/см3.

Теплопроводность (Вт/(м К)) характеризуется количеством теплоты (Дж), проходящей через материал толщиной 1 м, площадью 1 м2 в течение 1 с, при разности температур на противоположных поверхностях материала 1 °С.

Коэффициент теплопроводности зависит от химического состава и структуры, степени и характера пористости, влажности и температуры при которых происходит процесс передачи тепла (рис. 1, а – е).

Материалы слоистого или волокнистого строения имеют различную теплопроводность в зависимости от направления потока теплоты по отношению к волокнам.

m П, % а) б) Вл.

Сух.

m в) г) Рис. 1 Зависимость теплопроводности материалов от:

а – плотности; б – пористости; в, г – влажности; д, е – температуры Например, у древесины теплопроводность вдоль волокон в два раза больше, чем поперек волокон.

Материал кристаллического строения более теплопроводен, чем материал того же состава, но аморфного строения.

С увеличением влажности материала теплопроводность возрастает, поскольку вода имеет теплопроводность в 25 раз больше чем воздух (рис. 1, в).

возд. = 0,023 Вт/(м К), воды = 0,59 Вт/(м К), льда = 2,32 Вт/(м К).

Гигроскопичность – способность материала поглощать и конденсировать водяные пары из воздуха.

Гигроскопичность – это отношение массы влаги, поглощенной материалом, к массе сухого материала (в процентах). Гигроскопичность зависит от величины и характера пористости, температуры t, влажности, дисперсности, их растворимости в воде.

Еще в большей степени возрастает теплопроводность сырого материала c понижением его температуры, особенно при замерзании воды в порах, так как льда равна 2,3 Вт/(м К), т.е. в 4 раза больше, чем у воды воды = 0,59 Вт/(м К).

Теплопроводность большинства строительных материалов увеличивается с повышением температуры (рис. 1, е).

Теплопроводность материалов учитывается при теплотехнических расчетах толщины стен и перекрытий отапливаемых зданий, а так же при определении требуемой толщины тепловой изоляции горячих поверхностей и холодильников. Она связана с термическим сопротивлением слоя материала R (мК/Вт), которое определяется по формуле:

R = /, где R – термическое сопротивление, м2 К/Вт; – толщина слоя материала, м; – теплопроводность слоя материала, Вт/(м К).

От термического сопротивления R зависят толщина наружных стен и расход топлива на отопление зданий. Приведем примеры значений коэффициентов теплопроводности некоторых строительных материалов в воздушно-сухом состоянии, Вт/(м К) Сталь Гранит 2,9…3,Бетон тяжелый 1,55…1,Керамический кирпич (сплошной) 0,81…0,Известняк 0,52…0,Вода 0,Бетон легкий 0,35…0,Ячеистые конструкционно-теплоизоляционные бетоны на пористых заполнителях 0,23…0,Пенобетон 0,12…0,Фибролит 0,09…0,Древесноволокнистые плиты 0,Минеральная вата 0,06…0,Теплоизоляционные материалы имеют плотность не больше 600 кг/м3, теплопроводность не больше 0,18 Вт/(м К).



Теплоизолирующая способность материала зависит не только от количества, но и характера пор, их распределения, размеров, открыты они или замкнуты. Пористость теплоизоляционных материалов от до 98 %.

Наиболее высокими теплоизоляционными свойствами обладают материалы содержащие, при всех прочих равных условиях, большое количество мелких и замкнутых пор заполненных воздухом.

Основные способы образования высокопористого строения материалов:

- способ создания волокнистого каркаса, основанный на механическом переплетении волокон (асбестовых, волокон минеральной ваты и стекловаты);

- использование естественной пористости природного материала (диатомит, трепел);

- введение пористых и волокнистых заполнителей (минераловатные изделия на синтетическом связующем, легкие жароупорные теплоизоляционные бетоны);

- введение повышенного количества воды в формовочную массу (используется при производстве известково-кремнистых, перлитоцементных изделий);

- введение выгорающих добавок (керамические теплоизоляционные изделия);

- использование пены (пенобетон);

- введение воздухововлекающих добавок (перлитокерамические изделия);

- введение газообразующих добавок (газобетон, газосиликат, пеностекло, пенопласты);

- способ перекристаллизации химических солей (совелит);

- вспучивание при нагревании (керамзит, вспученный перлит, вермикулит).

При характеристике теплоизоляционных свойств материалов, применяемых в виде засыпок, большое значение имеет крупность зерен.

С уменьшением размера зерен теплозащитные свойства материалов улучшаются.

КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Теплоизоляционные материалы разделяют на ячеистые, зернистые (сыпучие), волокнистые, пластинчатые, смешанные.

Для ячеистого строения характерны однородные, обычно сферические поры, равномерно распределенные в материале (ячеистые бетоны, пеностекло и др.).

Сыпучие материалы имеют зернистое строение, их пористость определяют гранулометрическим составом, чем однороднее по форме и размерам зерна – тем выше пористость.

Материалы из растительных волокон, асбеста, минеральной и стеклянной ваты имеют волокнистое строение.

Пластинчатое строение имеет вспученный вермикулит.

Классификация теплоизоляционных материалов Структу- Форма Исходное сырье Плот- Жестра ность кость Теплопровод- Возгораемость ность ПО СТРОЕНИЮ волокнистые зернистые ячеистые минераловат- перлитовые, вермику- ячеистые беные, стекло- ли- тоны, пеноволок- товые, известково- стекло, нистые и др. кремнеземистые и др. пенопласты Смешанное строение имеют асбестодиатомитовые, совелитовые и другие изделия как волокна, так и зернистые порошки.

По форме и внешнему виду Штучные Рулон- Шнуро- Сыпучие и рыхлые ные вые плиты и маты из ми- маты, шнуты, минеральная ванерального и стек- поло- жгуты та, вата стеклянлянного волокна, сы, ная, вспученный фибролит, матра- перлит, вермидревесно- цы кулит, керамзиволокнистые плиты, товый гравий, блоки, кирпичи, фа- органические – сонные изделия – торфяная крошцилиндры, полуци- ка, древесная линдры, сегменты шерсть ШТУЧНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ ИЗДЕЛИЯ Волокнистые Ячеистые плиты и маты из минераль- Плиты, скоплупы, сегменты из ного и стеклянного волок- газо- на, фибролит, древесно- и пенобетона, пеностекла, ячеиволокнистые плиты стой керамики, ячеистых пластмасс ПО ВИДУ СЫРЬЯ Неорганиче- Комбинированные Органические ские по преобладанию того не выдерживают или иного сырья действия t > °С Фибролит – цемент и древесная шерсть (органические).

Минеральные изделия на битумных вяжущих (неорганические).

ПО ПЛОТНО- СТИ Теплоизоляционные материалы делят на:

особо легкие (ОЛ), легкие (Л), марки тяжелые (Т), мармарки D 15, 25, 35, D 125, 150, 175, ки 50, 75 и 100 кг/м3 225, D 400, 450, 250, 300, 350 кг/м3 500 и 600 кг/мМатериалы и теплоизоляционные изделия, имеющие численное значение плотности, не совпадающее с вышеуказанными марками, относятся к ближайшей большей марке.

При плотности 500…700 кг/м3 – материалы называют конструкционно-теплоизоляционными.

ПО ЖЕСТКО- СТИ Теплоизоляционные материалы делят на:

мягкие полуже- жест- повышен- твердые (М) > 30 сткие (П) кие (Ж) ной жест- (Т) % 6…30 % не > 6 % кости (ПЖ) Сжимаемость при нагрузке 2 кПа (0,002 МПа).

В зависимости от теплопроводности теплоизоляционные материалы делятся на 3 класса.

ПО ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ Класс А Класс Б Класс В низкая, средняя, повышенная, < 0,058 Вт/(м К) = 0,058…0,116 = 0,116…0,Вт/(м К) Вт/(м К) ПО ВОЗГОРАЕМОСТИ Несгораемые Трудносгораемые Сгораемые По предельной температуре теплоизоляционные материалы делят на:

Керамические до 1200…1300 °С Трепельный кирпич до 900 °С Ячеистый бетон и пеностекло до 400 °С Органические материалы 75…100 °С ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫМ МАТЕРИАЛАМ Теплоизоляционные материалы и изделия должны изготавливаться в соответствии с требованиями стандартов или технических условий на эти материалы и изделия.

Материалы и изделия должны обладать стабильными физико-механическими свойствами, не выделять токсичных веществ и пыли в количествах, превышающих предельно допускаемые концентрации, иметь нормированную влажность.





НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ Неорганические теплоизоляционные материалы и изделия получают из неорганического сырья путем его переработки. Изделия этой группы характеризуются сравнительно малой теплопроводностью 0,028…0,13 Вт/(м К) и малой плотностью 35…500 кг/м3. Они не горят, не гниют, сравнительно долговечны и поэтому широко применяются для теплоизоляции строительных конструкций и промышленного оборудования.

Сырье: горные породы, шлаки, стекло и асбест.

МИНЕРАЛЬНАЯ ВАТА Получают из горных пород или металлургических шлаков. Состоит из тонких и гибких стекловидных волокон диаметром 5…12 мкм и длиной 20…60 мм.

Вату, получаемую из расплава горных пород с последующим быстрым охлаждением, называют горной ватой, а из расплава шлаков – шлаковой ватой.

Высокая пористость ваты, содержащей до 95 % объема воздушных пустот, обусловливает ее хорошие теплоизоляционные свойства. Вата должна содержать не менее 80…90 % тонкого волокна диаметром менее 7 мкм. Ухудшает эти свойства также примесь "корольков" – затвердевших частиц шлака или горных пород, не превращенных в волокна.

Сырье: мергели, сланцы, смеси известняков и доломитов с глинистыми и кремнеземистыми породами, металлургические шлаки.

Доменные шлаки – продукт сплавления веществ, находящихся в пустой породе руды и топлива, в основном в виде глины с флюсами (плавнями), которыми обычно являются известняк и доломит. При выплавке 1 т чугуна в среднем получается 0,6-0,75 т шлака.

По своему составу доменный шлак напоминает цементный клинкер: СаО – 30…50 %, SiO2 – 28…%, Al2O3 – 8…24 %, MnO – 1…3 %, MgO – 1…18 %. Их общее содержание 90…95 %.

Химический состав портландцемента СаО – 63…66 %, SiO2 – 21…24 %, Al2O3 – 4,8 %, Fe2O3 – 2…4 %, MgO – 0,5…5 % и т.д. [SO3 – 0,3…1 %, Na2O + + K2O – 0,4…1 %, TiO2 + Cr2O3 – 0,2…0,5 %, P2O5 – 0,1…0,3 %].

Мергели – известняки (в основном из СаСО3 и 20 %, а иногда и более, глинистых примесей).

Мергелистые известняки (известняки + глинистые примеси 6…20 %).

В известняках глины не более 6 %.

Глинистые сланцы – метаморфические горные породы, образовавшиеся из глин, цвет черный или темно-серый.

Кремнеземистые породы – диатомит (в основном SiO2), трепел – (в основном SiO2 аморфный). Содержание SiO2 75…96 %.

Производство ваты состоит из двух основных процессов: расплавления сырьевой смеси и превращения расплава в волокна.

Расплав сырья получают в шахтных печах (вагранках), имеющих высоту 3…6 м и внутренний диаметр 0,75…1,5 м, при t = 1500…1800 °С (зона плавления). Вытекающий из нижней части печи через отверстие 20… 30 мм расплав разбивают струей пара или сжатого воздуха на отдельные капли. Капли, пролетая вдоль камеры волокнообразователя, вытягиваются в волокна, затвердевают и падают на пол камеры, представляющий собой движущийся с определенной скоростью конвейер. На нем образуется слой ваты в виде ленты. При выходе из камеры лента проходит через вальцы, которые ее уплотняют до нужной степени.

Минеральную вату прокладывают бумагой по всей ширине и длине ленты, свертывают в рулоны и упаковывают в картонную тару или водонепроницаемую бумагу.

Преимущества минеральной ваты: не горит, мало гигроскопична и достаточно морозостойка.

Применяют при температуре изолируемой поверхности от – 200 °С до + 700 °С. Плотность 75…кг/м3, = = 0,045…0,50 Вт/(м К).

Используют ее также для изготовления теплоизоляционной мастики, смешивая с асбестом и вяжущими веществами – жидким стеклом, портландцементом и др.

Жидкое стекло – калиевый K2O m SiO2 или натриевый силикат (Na2O n SiO2), где n или m модуль стекла 2,5…4,0. Жидкое стекло получают при t = 1300…1400 °С спеканием кварцевого песка с содой Na2СO3 или поташем Na2 SO4 в стекловаренных печах. При смешивании его с водой образуется гель кремниевой кислоты, обладающий вяжущими свойствами.

Асбест 3MgO 2SiO2 2H2O – хризотил-асбест.

ГРАНУЛИРОВАННАЯ МИНЕРАЛЬНАЯ ВАТА Вата, превращенная в рыхлые комочки – гранулы. Применяют для теплоизоляционной засыпки пустотелых стен и перекрытий.

МИНЕРАЛЬНЫЙ ВОЙЛОК Выпускают в виде листов и рулонов из минеральной ваты, слегка пропитанной дисперсиями синтетических смол и спрессованной. Плотность войлока 100…150 кг/3, = 0,046…0,052 Вт/(м К).

Применение. Листы и полотнища минерального войлока применяют для утепления стен и перекрытий в кирпичных, бетонных и деревянных домах.

МИНЕРАЛОВАТНЫЕ МАТЫ Представляют собой минераловатный ковер, заключенный между битуминизированной бумагой, стеклотканью или металлической сеткой, прошитой прочными нитями или тонкой проволокой. Длина матов до 500 см, ширина до 150 см, толщина до 10 см. Плотность матов 75…200 кг/м3, теплопроводность 0,046…0,058 Вт/(м К).

Применение: для теплоизоляции промышленного оборудования с температурой поверхности от – 180 до + 700 °С, ограждающих конструкций жилых и общественных зданий, для утепления свежеуложенных бетонов и растворов при строительстве в холодное время года.

МИНЕРАЛОВАТНЫЕ ПОЛУЖЕСТКИЕ ПЛИТЫ Изготавливают из минерального волокна путем распыления на него связующего (синтетических смол или битума) с последующим прессованием и термообработкой для сушки или полимеризации.

Плотность плит в зависимости от вида связующего и уплотнения 75…300 кг/м3, теплопроводность 0,041…0,07 Вт/(м К), сжимаемость 6…30 %.

Применение: для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий и горячих поверхностей оборудования при температуре до 200…300 °С, если изделия изготовлены на синтетическом связующем, и от – 100 до + 60 °С на битумном связующем.

Pages:     || 2 | 3 | 4 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.