Теплоизоляционные материалы

К теплоизоляционным относятся материалы и изделия, применяемые для защиты жилых и других помещений, от нагревания или охлаждения. Они имеют малый объемный вес (менее1000кг/м³), высокую пористость и малый коэффициент теплопроводимости (не более 0,25 ккал/м. час. град.). По величине объемного веса (в кг/м³) они делятся на марки от 25 до 1000.

Теплоизоляционные материалы не должны оказывать вредного влияния на соприкасающиеся с ними материалы и конструкции, вызывать порчу пищевых и других продуктов, иметь неприятный запах, а также разрушаться под влиянием атмосферных агентов.

По внешнему виду и форме они подразделяются на сыпучие и штучные.

Сыпучие представляют собой порошкообразные материалы, применяемые для засыпки, набивки и мастичной изоляции (опилки, шлак, зола и др.). Штучные материалы это отдельные изделия, которые делятся на жесткие (плиты, скорлупы, кирпич, камни) и гибкие (маты, плиты, шнуры и др.).

Ассортимент теплоизоляционных материалов.

Теплоизоляционные материалы классифицируются по следующим основным признакам:

· Форма и внешний вид

· Структура

· Вид исходного сырья

· Средняя плотность

· Жесткость

· Теплопроводность

· Горючесть

По форме и внешнему виду теплоизоляционные материалы подразделяют на:

· Штучные изделия (плиты, блоки, кирпич, цилиндры, полуцилиндры, скорлупы, сегменты)

· Рыхлые и сыпучие (вата, перлит, песок)

· Рулонные и шнуровые (маты, шнуры, жгуты)

В отличие от многих других строительных материалов, марка теплоизоляционного материала отражает величину не прочности, а средней плотности, которая выражается в кг/м³. Согласно этому показателю теплоизоляционные материалы имеют следующие марки:

-Особо низкой плотности (ОНП) 15, 25, 35, 50, 75

-Низкой плотности (НП) 100, 125, 150, 175

-Средней плотности (СП) 200, 250, 300,350

-Плотные (ПЛ) 400, 450,500

Марка теплоизоляционного материала обозначает предел его средней плотности. Например, изделия марки 100 могут иметь ρ= 75-100 кг/м³

По виду исходного сырья материалы относятся к двум группам: неорганические и органические:

По жесткости теплоизоляционные материалы подразделяются на следующие виды:

· Мягкие (М) – сжимаемость >30% (при удельной нагрузке 0,002 МПа)

· Полужесткие (П) – сжимаемость< 30% (при удельной нагрузке 0,002МПа)

· Жесткие (Ж) – сжимаемость до 6% (при удельной нагрузке 0,002 МПа)

· Повышенной жесткости (ПЖ) – сжимаемость до 10%(при удельной нагрузке 0,04 МПа)

· Повышенной твердости (Т) – сжимаемость до 10%(при удельной нагрузке около 0,1 МПа), хорошо сопротивляющиеся нагрузкам.

По возгораемости теплоизоляционные материалы бывают:

· Несгораемые

· Трудносгораемые

· Сгораемые

· Трудновоспламеняющиеся

Органические теплоизоляционные материалы.Органические теплоизоляционные материалы изготовляются из отходов древесины, льна, конопли, шерсти, камыша, соломы, а также из пластмасс. Применяются они как в виде засыпных, так и в виде штучных материалов. Недостатком их является то, что они легко подвергаются гниению, сгоранию и разрушаются грызунами. Применять органические материалы можно только для тепловой изоляции сухих помещений. При повышенной влажности они быстро загнивают и понижают теплозащитные свойства. Температура защищаемой поверхности не должна превышать 110–120º.

Пакля – волокнистый материал, получаемый в виде отхода при мятье и трепании льна или конопли. По виду исходного материала подразделяется на пеньковую (от конопли) и льняную (от льна). Пропиткой смолистыми веществами получают просмоленную паклю. Объемный вес ее 300 кг/см³. Применяется для конопачения пазов бревенчатых стен, оконных дверных колод; просмоленная пакля – для уплотнения пазов и заделки соединения труб, конопачения лодок, барж и т.п.

Войлок строительный шерстяной– полотнища прямоугольной формы, изготовляемые из грубой низкосортной коровьей или конской шерсти и отходов мехового и вяляльно-войлочного производства. Объемный вес от 100 до 300 кг/м³. Этот войлок не гниет, не горит, но тлеет и разрушается молью. Для предохранения от моли его обрабатывают антисептиками. Применяется для утепления стен и потолков перед оштукатуриванием, для утепления оконных и дверных коробок наружных дверей, а также углов в рубленых домах.

Плиты древесноволокнистые(сухая органическая штукатурка) получается из отходов древесины, бумажной макулатуры и других волокнистых материалов путем прессования с последующей термической обработкой. Выпускается они с неотделанной и с отделанной, гладкой, окрашенной, тисненой или офактуренной под ценные породы древесины или глазурованные плитки поверхностью. Лицевая поверхность офактуренных плит покрывается бакелитовой пленкой или специальными фенолформальдегидными эмалями, что придает плитам повышенную водостойкость и красивый внешний вид.

Неорганические теплоизоляционные материалы.Неорганические материалы в отличие от органических являются атмосфера - и теплостойкими, не подвергаются гниению, не разрушаются грызунами и применяются для тепловой изоляции, как холодных, так и горячих поверхностей: чаще всего для тепловых агрегатов, котлов, трубопроводов и др. неорганические материалы изготовляются на основе асбеста, асбеста и вяжущих, слюды и плавленых материалов. В строительстве для теплоизоляции чаще всего используются материалы на основе асбеста (бумага, картон, войлок), из плавленых материалов (минеральная и стеклянная вата, изделия из нее и пеностекло); кроме того, некоторые неорганические теплоизоляционные материалы применяются в качестве засыпки.

Вата минеральная – волокнистый материал из тонких волокон, получаемых из расплавов металлургических шлаков или горных пород. По величине объемного веса (в кг/м³) делится на две марки: 150, 200. Отдельные волокна получаются путем распыления струи расплава паром или воздухом под давлением или подачей расплава на вращающийся диск. Иногда выпускается в виде гранул и называется при этом гранулированной ватой. Применяется в виде засыпки для теплоизоляционных стен и перекрытий жилых зданий.

Недостаток ваты – постепенное уплотнение в процессе службы с понижением теплозащитных свойств. Поэтому из нее изготовляют штучные гибкие материалы (минераловатные войлок, маты и плиты).

Войлок минераловатный получается в результате пропитки минеральной ваты органическими вяжущими веществами (декстрином и др.), иногда выпускается с бумажной обкладкой. Размеры войлока (в мм): длина 1000-3000, ширина 375-1200, толщина 20, 40, 60. объемный вес 75-250 кг/ м3. подразделяется на те же марки, что и минеральная вата. Применяется для теплоизоляции стен и перекрытий сборных домов, изоляции холодильников и др.

Маты минераловатные – полотнища, получаемые из минеральной ваты с обкладкой ее с одной или двух сторон водонепроницаемой бумагой или металлической сеткой. Полотнища прошиваются нитками. Размеры матов (в мм): длина 600-1200 , ширина 300-1000, толщина 30-100 с интервалом через 10мм. Объемный вес 100-350 кг/м³. применяется для теплоизоляции стен, перекрытий жилых зданий, холодильников и других агрегатов с температурой до 600 ⁰С. Маты с металлической сеткой применяется в качестве основы для мокрой штукатурки.

Плиты минераловатные изготавливаются прессованием из ваты, пропитанной тугоплавкими битумными веществами. Размеры полит (в мм): длина 500, ширина 500, толщина 50, 60, 70, 80, 90. Объемный вес от 300 до 400 кг/м³. применяются в тех же случаях, что и маты.

Вата стекляннаяпредставляет собой тонкие волокна, получаемые распылением или вытягиванием из расплава стекломассы. Является химически – и теплостойким материалом. Объемный вес 130 кг/м³. Применяется в виде засыпки для теплоизоляции холодных и горячих поверхностей.

Из ваты изготовляют маты или полосы, которые покрываются с двух сторон листами битуминизированной бумаги и прошиваются нитями из асбеста или стеклянного волокна. Размер матов (в мм): длина 1000-3000, ширина 200-750, толщина 10-50. Объемный вес 170 кг/м³. Размеры полос (в мм): длина 500-5000, ширина 30-250, толщина 10, 15,20,30. Объемный вес тот же, что и матов.

Среди известных зарубежных производителей стекловатных изделий хорошо зарекомендовала себя финская фирма Изовер (ISOVER).

Здесь же можно отметить продукцию совместного предприятия Флайдерер-Чудово, находящегося на территории России и специализирующегося на производстве теплоизоляционных материалов марки URSAна основе стеклянного штапельного волокна.

Пеностекло– это пористый материал, получаемый вспучиванием расплавленной стекломассы или спеканием тонкоизмельченного стекольного порошка с газообразующими добавками. Выпускается в виде плит.

4.2.2 Акустические материалы

Акустическими материалами (звукоизоляционными) называют материалы способные поглощать звуковую энергию, а также снижать уровень силы и уровень громкости звуков, возникающих как в воздухе, так и в материале ограждения.

Основные требования, предъявляемые к звукоизоляционным материалам - влагостойкость, биостойкость, они должны соответствовать всем санитарным гигиеническим нормам и сохранять свои свойства в процессе длительной эксплуатации.

По своим структурным характеристикам звукоизоляционные материала делятся на пористо-ячеистые: ячеистый бетон, перлит; пористогубчатые: резина, вспененный полиэтилен, пенопласт - и пористо-волокнистые: вата.

По показателям относительного сжатия звукоизоляционные материалы подразделяются на те, которые имеют мягкий, полужесткий, жесткий и твердый скелет. В полужестком и особенно в мягком скелетах происходит процесс усиления поглощения звука падающих звуковых волн за счет упругих деформаций скелета этого материала. Мягкий скелет присутствует в поливинилхлориде, полиуретановом поропласте и прочих типах ячеистых пластмасс. Полужесткий скелет характерен для стекловолокнистых, древесноволокнистых минераловатных материалов, в состав которых входит асбест. К материалам с жестким скелетом относятся фибролит и различные виды легких бетонов.

При применении слоистых систем с прослойкой, в которой динамический модуль упругости материала должен быть гораздо ниже упругости жестких слоев акустически однородной конструкции, значительно повышается звукоизолирующая характеристика материала.

Практически все звукоизоляционные материалы и изделия характеризуются вязкоупругими свойствами и должны иметь динамический модуль упругости (Ед) не выше 15 МПа: керамзит, доменный шлак, песок. Прокладочные материалы и изделия пористо-волокнистой структуры, предназначенные для звукоизоляции и имеющие Ед не выше 0,5 МПа имеют нагрузку на звукоизоляционный слой 0,002 МПа.

Динамический модуль упругости звукоизоляционных материалов отличается от статического тем, что в нем учитываются затухания ударных звуковых колебаний за счет внутреннего трения.

Плотность пористо-волокнистых изделий, предназначенных для звукоизоляции должна быть от 75 до 175 кг/м³ . Материалом для пористо-губчатых звукоизоляционных материалов должны служить пористая резина и пенопласты с Ед от 1 до 5 МПа.

Общая деформативность звукоизоляционного материала складывается из деформативности самого скелета материала и упругих характеристик воздуха, находящегося в материале. Мягкие звукоизоляционные материалы высокой деформативности под идеальной нагрузкой 0,002 МПа обладают относительным сжатием более 15%. Обычно такими качествами обладает материал с пористо-губчатой или волокнистой структурой. Для полужестких материалов величина относительного сжатия определена от 5 до 10%, для жестких до 5%, для твердых – до 0%.

Звукоизоляционные материалы используются при возведении перекрытий в виде сплошных нагруженных или ненагруженных, несущих лишь собственную массу прокладок, штучных нагруженных и полосовых нагруженных прокладок, а также в перегородках и стенах в виде сплошной ненагруженной прокладки. Вибропоглощающие материалы применяются для поглощения вибрации и шума при эксплуатации инженерного и санитарно-технического оборудования.

Согласно ГОСТ Р 23499-79, звукоизоляционные материалы и изделия подразделяются на:

· звукопоглощающие материалы, предназначенные для внутренней облицовки помещений и устройств с целью создания в них требуемого звукопоглощения;

· звукоизолирующие материалы, предназначенные для изоляции от структурного (ударного) шума.

Звукопоглощающие материалы. Отсчет уровня громкости производят от так называемого порога слышимости, или неуловимого уровня, представляющего собой минимальную громкость звука, которую может уловить человек с нормальным слухом.

Звуковая энергия, попадая на перегородку, частично отражается от нее, частично поглощается и частично проходит через нее. Материалы, обладающие способностью в основном поглощать звуковую энергию - называются звукопоглощающими.

Звукопоглощающие материалы, снижая энергию отраженных звуковых волн, благоприятно изменяют характеристику звукового поля. Эти материалы должны быть высокопористыми.

Такие требования к строению звукоизоляционных материалов вызваны тем, что при прохождении звуковой волны через материал она проводит воздух, заключенный в его порах, колебательное движение, и мелкие поры создают большее сопротивление, чем крупные. Движение воздуха в них тормозится, и в результате трения часть механической энергии превращается в тепловую.