2.Общие сведения о теплоизоляционных материалах
Теплоизоляционными называют материалы, обладающие малой теплопроводностью ( < О,21 Вт/м*К) и предназначенные для тепловой защиты зданий, горячих поверхностей оборудования, тpубопpоводов и камер холодильников. Они хаpактеpизуются пористым строением, малой объемной массой. Поскольку теплопроводность воздуха в поpах матеpиала очень мала (в = О,О2 Вт/м*К), то с увеличением поpистости понижается теплопpоводность матеpиала. Меньшей теплопроводностью обладают матеpиалы с мелкими закpытыми поpами. В кpупных откpытых поpах возникают конвективные потоки воздуха, пеpеносящие тепло, что повышает их теплопpоводность. С увеличением влагосодеpжания повышается теплопpоводность матеpиалов, т.к. теплопpоводность воды значительно выше, чем воздуха. Пpименение теплоизоляционных матеpиалов в стpоительстве позволяет уменьшить толщину стен. Например, панели типа «Сэндвич» с утеплителем из пенополиуретана толщиной 60 мм обеспечивает такую же теплоизоляцию, как кирпичная стена толщиной 900 мм.
Плитный материал силопор, применяемый для теплоизоляции стен и крыш в жилищном и промышленном строительстве, изготавливают из смеси песка, цемента, извести и комплексной пеногазообразующей добавки. Он характеризуется высокой огне- и биостойкостью, плотностью 150 – 300 кг/м3 , коэффициентом теплопроводности 0,04 – 0,06 Вт/(м К). Большое разнообразие имеют материалы, полученные на основе вспученного гранулированного полуфабриката – бисерного стеклопора, насыпная плотность которого 70 – 200 кг/м3 , коэффициент теплопроводности 0,04 – 0,10 Вт/(м К). Путем смешивания этого материала с минеральными и органическими связующими получают такие плитные и блочные материалы, как стеклосиликат, стеклоцемент, стеклопенополиуретан. Путем резкого нагрева до температуры 1050 С дробленых природ- ных вулканических стекол (перлит), в состав которых входит кристаллизационная вода, происходит пятикратное увеличение объема материала – вспучивание. В зависимости от применяемого вяжущего (связующего) с использованием перлита производят теплоизоляционные плитные изделия на жидком стекле ( = 200 – 300 кг/м3 ) – перлитосиликатные, перлитобетонные на портландцементе ( до 600 кг/м3 , до 0,12 В/(м К), перлитобитумные на органическом вяжущем ( = 200 – 300 кг/м3 , = 0,076 – 0,87 В/(м К), перлитопластбетонные – на полимерном связующем ( = 100 – 175 кг/м3 , = 0,039 – 0,046 Вт/(м К). Основные показатели полистиролбетона и, следовательно, его назначение в качестве блочного теплоизоляционного материала можно в значительной степени варьировать за счет регулирования структуры межзернового пространства: плотной, поризованной или крупнопористой. Постав- ленную цель решают путем подбора расхода цемента (120 – 500 кг/м3 ), размером гранул и насыпной плотностью пенополистирола (8 – 15 кг/м3 ), вводом эффективных пено и газообразующих добавок. К этому материалу предъявляют жесткие требования по содержанию свободного мономера (стирола), которое не должно превышать 0,002 % по массе. Достигается это специальной обработкой (детоксикацией) полистирольного заполнителя, бетонной смеси или изделий и конструкций. При использовании пенополиуретановых материалов необходимо учитывать их недостаточную светостойкость, которую можно повысить за счет защиты (каширования) поверхности металлической фольгой, рулонными материалами и стеклопластиками. Перспективны разработки по за- мене пенополиуретановых плит, требующих использования импортных компонентов, более дешевыми из пеноизола. Этот материал характеризуют 306 следующие свойства: шумонепроницаемость, коэффициент теплопроводности 0,02 Втм/К, плотность 15 кг/м3 , не токсичен, марка по горючести Т2, воспламеняемости В2. Плиты толщиной 50 мм могут по теплопроводности заменить кирпичную стену в 1000 мм. Фольгирование используют также при получении пенофольгированного полиэтилена. К недостаткам этого материала можно отнести паро и газонепроницаемость. Поэтому при теплозащите фасадов для исключения парникового эффекта необходимо предусматривать вентилируемое пространство. Пенополиэтилен (ППЭ) экструдированный, обладающий закрытой пористой структурой применяют для термо, звуко и гидроизоляции в виде листов, настилов толщиной до 15 мм и рулонного материала «Изолон». Наряду со штучными рулонными, рыхлыми сыпучими материалами применяют монолитную теплоизоляцию, используя специальные напыляемые пенополиуретановые и полистиролбетонные смеси и гипсовые штукатурки, в которые в качестве мелкого заполнителя (наполнителя) входят неорганические или органические волокнистые материалы (минерало ватные – асбест, отходы растительного сырья, обработанные жидким стек- лом, синтетические волокна.) Как показали работы российских ученых, эффект теплозащиты достигается не только за счет создания высокопористой замкнутой структуры, но и путем отражения инфракрасного излучения. Именно на этом основано применение лакокрасочного долговечного (10 лет) термоизоляционного покрытия «Термо-Шилд», представляющего собой водный раствор высококачественных акриловых и латексных смол, в котором находится очень большое количество (около двух миллиардов в одном литре) керамических вакуумированных шариков диаметром 8 мкм. Общая толщина слоя составляет около 1 мм, он обладает высокой паропроницаемостью, влагонепроницаемостью и декоративностью. Тепло- изоляционный механизм «Термо-Шилд» заключается в низкой излучательной способности покрытия, которая отражает 90 – 92 % солнечного излучения при защите фасадов и крыш. При использовании в помещении «Термо-Шилд интерьер» выравнивается градиент температур внутреннего воздуха и внутренних поверхностей наружных стен. Повышается темпера- тура этих поверхностей, уменьшается коэффициент теплообмена. Для обеспечения комфортности пребывания в таком помещении достаточно поддерживать температуру 15 С. В зависимости от того, где используют покрытие (фасад, крыша, интерьер), корректируют соотношение компонентов.