Строение теплоизоляционных материалов — Теплоизоляционные и огнеупорные материалы
Главная » Теплоизоляционные и огнеупорные материалы
Автор Admin На чтение 2 мин. Просмотров 41 Опубликовано
Теплоизоляционными материалами принято называть строительные материалы, обладающие малой теплопроводностью вследствие их высокой пористости.
Высокая пористость — основная и общая особенность строения всех теплоизоляционных материалов, определяющая их основные свойства. По характеру макроструктуры (строение и форма пор) пористые теплоизоляционные материалы в зависимости от способа их производства могут быть ячеистыми, зернистыми, волокнистыми, пластинчатыми или смешанными.
Ячеистое строение характерно для ячеистых бетонов, пеностекла, пенокерамики, газонаполненных пластмасс и некоторых других материалов.
Конфигурация пор боль-
шинства ячеистых материалов сферическая с большей степенью замкнутости, чем у других теплоизоляционных материалов.
Зернистое строение имеют сыпучие материалы. Пористость таких материалов зависит от однородности их гранулометрического состава: чем однороднее гранулометрический состав, тем выше пористость. Однако практически межзерновую пористость более 46% получить не удается.
Волокнистое строение имеют материалы, получаемые на основе минерального или органического волокна. Для материалов с волокнистым строением характерна очень высокая степень пористости и отсутствие замкнутых пор.
Пластинчатое строение имеет вспученный вермикулит, что является его отличительной особенностью по сравнению с другими пористыми материалами.
Теплоизоляционные материалы со смешанным строением макроструктуры, как правило, отличаются лучшими физико-техническими свойствами по сравнению с материалами, имеющими однородную структуру. К таким материалам относятся пеноперлитокерамика, вермикулитокерамика, ячеистая керамика, армированная тугоплавким волокном и др.
Строительные теплоизоляционные материалы характеризуются наличием в них макро — и микропор. Деление пор по их размерам на макро — и микро- условно. Макропорами принято считать относительно крупные поры, видимые невооруженным глазом, микропорами — мелкие, видимые только под микроскопом.
Свойства теплоизоляционных материалов в основном зависят от их макропористости, поэтому применительно к ним термин «пористость» характеризует макропористое строение. Пористость теплоизоляционных материалов, а следовательно, и их основные свойства можно регулировать в определенных пределах, изменяя некоторые технологические факторы.
При производстве теплоизоляционных материалов с высокой пористостью применяют следующие способы образования пористой структуры:
1)газообразования;
2)пенообразования;
3)высокого водозатворения;
4)создания волокнистого каркаса;
5)вспучивания минерального и органического сырья;
6)введения выгорающих добавок;
7)механической диспергации.
Основные виды теплоизоляционных материалов
Статьи
Фасад — внешняя, лицевая часть здания. Ограждающие конструкции — строительные объекты (стены, перекрытия, покрытия, кровля и пр.), выполняющие задачи ограждения либо деления пространства здания. Используются для защиты объектов от внешних воздействий — холода, солнца, ветра, звуков и пр. Ограждающие конструкции бывают несущими или самонесущими, для монтажа внутри помещений или на открытом воздухе. Фасад по сути является внешней ограждающей конструкцией.
При организации внешних ограждающих конструкций значение имеет утеплитель. Его функция — сократить тепловые потери жилых и коммерческих строений. Теплоизоляционные материалы имеют пористую структуру, малую плотность (не больше 600 кг/м3 ) и низкую теплопроводность.
Установка изоляционных материалов сокращает толщину и вес стен и ограждающих строений, снижает трату главных конструктивных материалов, урезает транспортные затраты и сокращает цену строительства.
Кроме этого, благодаря уменьшению тепловых потерь падает расход горючего. Большинство утеплителей благодаря значительной пористости обеспечивают возможность поглощать звуки, что делает их оптимальными акустическими материалами для борьбы со звуками. Изоляционные материалы делятся по типу главного сырья, форме, текстуре, плотности, жесткости и пр.
Органические теплоизоляторы
Какие материалы относятся к теплоизоляционным органическим? Это жесткие и гибкие изделия. Жесткими считаются древесностружечные, древесноволокнистые, фибролитовые и прочие, к гибким — термовойлок и гофрированный картон. Эти изоляционные плиты отличаются низкими показателями влагоустойчивости.
Древесноволокнистые плиты изготавливают из отходов дерева, а также из разных сельхоз отходов: соломы, камыша, костры, корешков кукурузы и пр. Изоляционные плиты оптимальны для тепло- и шумоизоляции стен, потолков, полов, перегородок и перекрытий строений, звуковой изоляции концертных помещений и театров (подвесные потолки и обшивка стен).
Синтетические материалы
Какие теплоизоляционные материалы сегодня используются? Большое распространение получают теплоизоляционные материалы из пластика. Для их производства используют термопластичные смолы, вспенивающие компоненты, наполнители, пластификаторы, красящие вещества и пр. В строительстве для изоляции в основном используются пластик пористо-ячеистого строения — популярный пример — фасадный пенопласт.
В зависимости от текстуры защитные пластмассы подразделяются на пенопласты и поропласты. Первые типы представляют ячеистый пластик с минимальной плотностью и наличием не контактирующих между собой полостей, которые наполнены газами или кислородом. Поропласты — пористый пластик, структура которого отличается контактирующими между собой полостями.
Современные теплоизоляционные материалы — виды
- Пенопласт
Таким теплоизоляционным материалом является гранула вспененного полистирола. Материал незаменим для изоляции стен из кирпича или строительных блоков, каркасных стен, деревянных и ЖБ перекрытий.
К преимуществам материала относят доступную стоимость, влагоустойчивость, удобная установка враспор или на клей. Минус такого изолятора — низкая прочность, горючесть.
- Минеральная вата
Это доступный, при этом качественный изоляционный материал, используемый для утепления потолков, кровель, полов и стен. Минеральная вата при воздействии сжимается, вот почему при работе с ней следует заранее создать обрешетку, после чего расположить ее между лагами. Сверху нее ставится облицовочное, кровельное или напольное покрытие. Важным достоинством ваты кроме теплоизоляционных качеств является и звукоостанавливающий результат. Минеральная вата негорючая, поэтому ее монтаж дает возможность увеличить пожарную безопасность. При установке этого материала следует уделить внимание защите кожных покровов, глаз и органов дыхания от мелких частей.
- Пеноплекс
Состав теплоизоляционных материалов – полистирол, который отличается стойкостью к воздействию влаги. Плиты используют для утепления фундамента и цоколя, стен, перекрытий, крыши.
Пеноплекс с антипиренами оптимально подходит для установки вентилируемых фасадов. Из-за небольшого коэффициента звукопоглощения плиты не следует использовать для утепления металлической крыши.
- Каменная вата
Она пользуется большим спросом благодаря удобству установки, долговечности, стойкости к усадке, негорючести. Благодаря хаотичному расположению волокон материал обладает хорошими звукоизолирующими свойствами. Базальтовую вату применяют для утепления стен, перекрытий, разных кровель, используют в вентилируемых фасадах.
Минус каменной ваты – гигроскопичность. Материал требует гидроизоляции и пароизоляции. Набравший влажность утеплитель утрачивает свои теплоизоляционные характеристики.
- Напыляемые изоляторы
Напыляемым изоляционным материалам считается экологичная вата и ППУ – пенополиуретан. Для установки таких материалов используется специальное оборудование. Эковата – это целлюлозное волокно, обработанное антипиреном и антисептиком.
ППУ – материал с хорошей адгезией, он прекрасно держится на разных поверхностях. Напыление пенополиуретана дает возможность утеплять строения любой формы без мостиков холода. Это прочный, экологичный теплоизолятор, стойкий к воздействию влаги.
- Рефлекторные теплоизоляторы
В составе этого материала вспененный полиэтилен с внешним слоем из полированного алюминия. Это покрытие отражает от 97% излучения тепла. К достоинствам такого теплоизолятора относят малую толщину, влагоустойчивость.
Характеристики теплоизоляционных материалов
Какой теплоизоляционный материал имеет наибольшее распространение? Это материалы, соответствующие следующим показателям:
- Теплопроводность – важный показатель для теплоизоляции. Материал должен создавать оптимальное сопротивление передаче тепла при небольшой толщине несущей конструкции.
- Горючесть изоляции надо рассматривать с плана обеспечения безопасности. Если материал поддерживает пламя или выделяет при нагреве опасные вещества, то он имеет ограниченную сферу монтажа. Качественный теплоизоляционный материал должен быть соответствующим нормам СНиП 21-01-97.
- Паропроницаемость — способность изделия «дышать». Если в материал проникла вода, его эксплуатационные свойства страдают и свои опции он не выполняет.
- Влагостойкость — необходимое свойство, особенно в наших суровых климатических условиях. Влагостойкий утеплитель химически не контактирует с влагой, сохраняет свои показатели.
- Гидрофобность — это способность изоляции отталкивать влагу. Особенно это касается волокнистых материалов.
- Экологичность – так как люди часто находятся в зданиях, так или иначе защищенных тепловой изоляцией, нужно, чтобы она была биологически устойчивой и ни в кой мере не являлась источником опасных выделений.
Примеры использования теплоизоляционных материалов обширны. Их используют как внутри помещений, так и на открытом воздухе.
Eщё статьи
Все статьи
Перечень теплоизоляционных материалов
РЕКЛАМА:
Некоторые важные теплоизоляционные материалы описаны следующим образом: 1. Пробка 2. Стекловата 3. Минеральная вата 4. Шлаковая вата 5. Асбест 6. Термопласт 7. Светоотражающая бумага 8. Гипс 9. Алюминиевая фольга 10. Расширенный доменный шлак 11 Легкий бетон 12. Вермикулит 13. Кокосовое волокно 14. Целлюлоза.
Получают из коры дубов. Его измельчают, калибруют и запекают в формах. При измельчении и обжиге натуральная смола в пробке связывает материал в однородную массу, которую можно прессовать в гибкие листы или плиты и т. д. Она доступна в виде гранулированной пробки, плитной пробки и регранулированной обожженной пробки.
Структура пробки состоит из совокупности мельчайших воздушных сосудов, снабженных тонкой прочной стенкой, так что при сжатии материал ведет себя скорее как газ, чем как упругое твердое тело; в отличие от поведения пружины, которая оказывает давление, пропорциональное линейной величине сжатия.
Пробка при сжатии оказывает давление, которое увеличивается более быстрым образом и изменяется примерно обратно пропорционально объему.
РЕКЛАМА:
Свойства:
Ниже приведены свойства пробки:
1. Светлый цвет.
2. Пористый по структуре.
РЕКЛАМА:
3. Удельный вес около 0,24.
4. Не боится влаги.
5. Низкая теплопроводность.
6. Легко сжимается.
РЕКЛАМА:
7. Упругий и достаточно эластичный в сухом состоянии.
Использование:
Использование пробки:
1. Пробковые листы и плиты используются для изоляции стен и потолков как от жары, так и от холода, а также в качестве звукоизоляции.
РЕКЛАМА:
2. Используется в качестве непроводящего покрытия для труб, по которым проходит пар или горячая вода.
3. Используется в качестве непроводящего материала для научной аппаратуры.
4. Используется для изоляции холодильных и холодильных камер.
5. Также используется для изготовления пробок для бутылок, вибрационных прокладок и поплавков для плотов и рыболовных сетей.
2. Стекловата:РЕКЛАМА:
Стекловата производится путем обдува струями пара или воздуха под высоким давлением струй расплавленного стекла при высокой температуре. Расплавленное стекло яростно разбрасывается во все стороны, чтобы получить этот продукт.
Стекловата представляет собой форму волокнистого стекла с короткими и тонкими волокнами, разбросанными в различных направлениях.
Доступен в виде свободных волокон, матов, жестких лоскутных одеял, полужестких плит или блоков и т. д.
Свойства:
1. Волокнистая структура.
2. Малый вес.
3. Обладает хорошей прочностью на растяжение и диэлектрической прочностью.
4. Низкая теплопроводность.
5. Достаточно прочный.
6. Действует как отличный изоляционный материал из-за наличия в нем больших воздушных карманов.
7. Не подвержен воздействию низких температур и успешно используется при температурах до – 212°C.
Стекловолокно имеет следующие характеристики:
(i) Не воспламеняться.
(ii) Трудно подвергается воздействию тепла.
(iii) Не испорчена насекомыми и влагой.
Использование:
1. В основном используется для изоляции труб, отводов, клапанов и т. д.
2. Используется для панельной изоляции всех видов промышленного оборудования.
3. Может использоваться для тепло- и звукоизоляции самолетов.
4. Блоки из стекловаты могут быть использованы при строительстве перегородок в целях теплоизоляции.
5. Используется в котлах, печах, изоляции цилиндров или труб.
3. Минеральная вата: Изготавливается из кремневой породы, содержащей некоторое количество известняка. При отсутствии такой природной породы кремень и известь смешивают в необходимых пропорциях и плавят в печи при температуре около 1700°С.
Этот расплавленный материал затем формируется в маленькие шарики с помощью струи пара.
Затем эти шарики превращают в очень тонкие волокна, бросая их в большой контейнер. Затем из этих волокон шерсти формируют доски или одеяла (для использования в качестве изоляторов). Его также можно спрессовать, свернуть и закрепить между тканью проволочной сетки из латуни или меди.
Доступен в следующих формах:
Свободные волокна, матрацы, циновки, доски или войлок, жесткие или полужесткие плиты, стеганые одеяла.
Свойства:
1. Мягкий и гибкий.
2. Эластичная древесная консистенция.
3. Тепло- и звуконепроницаемость (благодаря наличию миллионов минут мертвых воздушных ячеек).
4. Удельный вес около 0,48.
Использование:
1. Применяются для целей тепло- и звукоизоляции.
2. Также используется в качестве электрического изолятора.
4. Шлаковая вата: Это совокупность тонких нитей шлака, получаемая путем продувки воздухом потока доменного шлака.
Доступен в виде свободных волокон.
Использование:
Используется для теплоизоляции высокотемпературных печей.
5. Асбест:Асбест — минеральное волокно, состоящее из водного силиката магнезии с небольшим количеством оксида железа и глинозема.
Листы или плиты асбестовые состоят из натуральных асбестовых волокон, смешанных со вяжущим веществом (обычно цементом), а затем свернуты в виде листов или плит. Они доступны на рынке под торговой маркой «Саламандра».
Свойства:
1. Белый, серый или коричневый цвет.
2. Гибкий и выдерживает высокие температуры.
3. Огнеупорный.
4. Не подвержен воздействию кислот и паров.
5. Устойчив к коррозии и вредителям.
6. Отлично противостоит теплу и электричеству.
Использование:
Применяется для тепло- и звукоизоляции зданий. Также используется для изоляции печей.
6. Термокольцо: Thermocole — одно из торговых названий полистирола.
Этот продукт был разработан (в США) во время Второй мировой войны. Его изготавливали методом прямой экструзии пенопласта из сырья.
Свойства:
1. Имеет очень привлекательный натуральный снежно-белый цвет.
2. Очень легкий вес (плотность: от 150 до 300 Н/м 3 ). Пена очень легкая, потому что она содержит более 98% (по объему) воздуха, заключенного в 3-6 миллионов закрытых ячеек на литр.
3. Прочность на сжатие = от 0,07 до 0,1 МН/м 2 ; поперечная прочность на разрыв = от 0,14 до 0,18 МН/м 2 .
4. Очень низкое значение теплопроводности.
5. Высокая устойчивость к влаге.
6. Без запаха, химически стабильный и устойчивый к грибковым поражениям.
7. Полностью устойчив к воде, соли, мылу, отбеливателям и HCl (35%), HNO 3 (до 50%), H 2 SO 4 (до 95%), едкому соду, едкому кали , крепкий аммиак, спирты и силиконовое масло.
8.
Не устойчив к органическим растворителям, таким как бензол, разбавители краски и насыщенные алифатические углеводороды, такие как нефть и бензин.
9. Очень хорошие противоударные свойства.
10. Способность формоваться в хорошо подогнанные по контуру корпуса.
Использование:
1. Thermocole (рабочий диапазон от – 200°C до 80°C) является отличным материалом для изоляции от холода в холодильниках, холодильных камерах, кондиционерах, охлаждаемых трубопроводах и химических процессах.
2. Используется для промышленной изоляции и изоляции зданий от экстремальных климатических условий.
3. В виде специально изготовленных гибких листов термопанель можно использовать на межэтажных бетонных перекрытиях в многоэтажных зданиях для уменьшения передачи ударного звука.
4. Используется для упаковки электронных товаров, таких как транзисторы, радиоприемники, магнитофоны и счетные машины, часы, флаконы с лекарствами, фотоаппараты и т.
д.
5. Он также используется для воздушно-капельной упаковки, декоративной и подарочной упаковки, а также упаковки для защиты краев.
7. Светоотражающая бумага:Светоотражающая бумага (также известная как строительная бумага) представляет собой прочную жесткую бумагу, покрытую алюминиевой или медной фольгой с открытой стороны, которая отражает тепловые волны, исходящие от источника, и сохраняет прохладу стен и закрытых помещений.
Иногда на различные сорта бумаги из волокнистых материалов наносят отражающие покрытия из лаков, парафинов, каучуков или синтетических смол.
Свойства:
1. Сильный и выносливый по своей природе.
2. Термостойкий.
3. Обладает достаточной диэлектрической прочностью.
Использование:
Используется для теплоизоляции.
8. Гипс: Это гидратированный сульфат кальция (CaSO 4 .H 2 O), встречающийся в виде моноклинных кристаллов.
Редко встречается в природе в чистом виде; содержит примеси, такие как оксид алюминия, карбонат кальция, карбонат магния и кремнезем до 6 процентов.
При обжиге в печах получается «Парижский гипс».
После смешивания с асфальтом и отливки в плиты он обжигается в печи для получения очень прочных листов, обладающих очень хорошими изоляционными свойствами.
Свойства:
1. Кристаллическая и волокнистая структура.
2. Контролирует время схватывания цемента.
3. Гипсокартонные плиты являются хорошими теплоизоляторами.
Использование:
Применяется в целях теплоизоляции. Потолочные панели из гипса используются для подвесных потолков.
9. Алюминиевая фольга:Это очень тонкая фольга или листы алюминия, также известные как «альфойлы».
Доступны в виде фольги на бумажной основе, отдельных слоев фольги и некоторых жестких материалов, покрытых фольгой.
Свойства:
1. Малый вес.
2. Низкая теплопроводность.
3. Обладают гладкой и блестящей поверхностью.
4. Низкий коэффициент излучения (снижает потери на излучение).
5. Устойчив к обычным атмосферным газам.
Использование:
Используется в качестве теплоизолятора в холодильниках.
10. Расширенный доменный шлак:Получается при производстве железа и стали. Он собирается в виде жидкого шлака, который собирается поверх расплавленного железа.
Обладает высокой устойчивостью к коррозии и воздействию насекомых и микроскопических организмов.
Это также хорошая огнеупорность. Но он обладает высокими водопоглощающими свойствами и может использоваться только в ситуации, когда нет риска проникновения влаги.
Использование:
Может использоваться на крышах и полах выше уровня влагоизоляционного слоя.
11. Легкий бетон: Легкий бетон, также известный как ячеистый бетон, состоит из измельченного шлака или песка и цемента, смешанного с алюминиевой пудрой.
Затем через бетонную смесь высвобождаются пузырьки газообразного водорода, которые образуют ячейки и делают штукатурку пористой или образуют пену, подобную ячеистому бетону, известную как легкий бетон.
Изготавливается в виде ячеистого бетона.
Использование:
Применяется для облицовки стен и крыш с целью тепло- и звукоизоляции зданий.
12. Вермикулит:Это геологическое название, данное группе гидратированных слоистых минералов, которые представляют собой силикаты алюминия, железа и магния и по внешнему виду напоминают слюду.
Обладает отличными огнезащитными свойствами.
Вермикулитовый бетон можно приготовить путем смешивания вермикулита, портландцемента и бетона. Варьируя плотность, можно получить различные прочностные и термические свойства.
Использование:
1. Вермикулит низкой плотности используется для утепления крыш и полостей стен в качестве сыпучего наполнителя.
2. Вермикулит можно использовать для защиты стальных балок и стоек. Он может быть связан с битумом и использоваться в качестве композиционного теплоизоляционного и гидроизоляционного материала.
3. Вермикулитобетон можно использовать для кровли на месте, а также для изготовления блоков, черепицы и плит.
13. Кокосовое волокно:Волокна, полученные из наружных слоев кокоса, твердые и эластичные. Войлочные волокна зажаты между бумагой и покрыты с обеих сторон слоем битума. Такой материал полностью водоотталкивающий.
Применение:
1. Используется для утепления полов и плавающих полов.
2. Также используется для внутренней изоляции стен.
14. Целлюлоза: Изготавливается путем преобразования бумажных отходов или другой древесины в форму волокна путем добавления некоторых химических веществ, таких как бура, борная кислота, сульфат алюминия и т. д.
В основном целлюлозный изоляционный материал получают путем измельчения и измельчения макулатуры и смешивания ее с сухими химикатами.
Использование:
Применяется в качестве сыпучей засыпки при утеплении потолков и стен жилых и коммерческих зданий, как при новом строительстве, так и при реконструкции.
Главная ›› Теплотехника ›› Материалы ›› Теплоизоляционные материалы
Новый материал является теплоизоляционным и в то же время теплопроводным — ScienceDaily
Пенополистирол или медь — оба материала обладают очень разными свойствами в отношении их способности проводить тепло. Ученые из Института исследований полимеров имени Макса Планка (MPI-P) в Майнце и Университета Байройта совместно разработали и охарактеризовали новый, чрезвычайно тонкий и прозрачный материал, обладающий различными свойствами теплопроводности в зависимости от направления. Хотя он может очень хорошо проводить тепло в одном направлении, он демонстрирует хорошую теплоизоляцию в другом направлении.
Теплоизоляция и теплопроводность играют решающую роль в нашей повседневной жизни — от компьютерных процессоров, где важно как можно быстрее рассеивать тепло, до домов, где хорошая изоляция необходима для затрат на энергию. Часто для изоляции используются чрезвычайно легкие пористые материалы, такие как полистирол, а для рассеивания тепла используются тяжелые материалы, такие как металлы. Недавно разработанный материал, который ученые MPI-P разработали и охарактеризовали совместно с Байройтским университетом, теперь может сочетать в себе оба свойства.
Материал состоит из чередующихся слоев тончайших стеклянных пластин, между которыми вставлены отдельные полимерные цепи. «В принципе, наш материал, произведенный таким образом, соответствует принципу двойного остекления», — говорит Маркус Реч, профессор Байройтского университета. «Разницу показывает только то, что у нас не два слоя, а сотни».
Хорошая теплоизоляция наблюдается перпендикулярно слоям. С микроскопической точки зрения, тепло — это движение или колебание отдельных молекул в материале, которое передается соседним молекулам.
Путем наложения множества слоев друг на друга эта передача уменьшается: каждый новый пограничный слой блокирует часть теплопередачи. Напротив, тепло внутри слоя может хорошо отводиться — нет границ раздела, которые блокировали бы поток тепла. В целом теплопередача внутри слоя в 40 раз выше, чем перпендикулярно ему.
Теплопроводность по слоям сравнима с теплопроводностью термопасты, которая используется, в том числе, для нанесения радиаторов на процессоры компьютеров. Для электроизоляционных материалов на основе полимера/стекла это значение исключительно велико — оно превышает значение коммерчески доступного пластика в шесть раз.
Чтобы материал функционировал эффективно, а также был прозрачным, слои должны были быть изготовлены с очень высокой точностью — любая неоднородность нарушала бы прозрачность, как царапина на куске плексигласа. Каждый слой имеет высоту всего одну миллионную миллиметра, то есть один нанометр. Чтобы исследовать однородность последовательности слоев, материал был охарактеризован группой Йозефа Бреу, профессора неорганической химии Байройтского университета.