Утеплители на минеральной основе

Пермский  государственный технический университет. 
 
 
 

РЕФЕРАТ

Утеплители на минеральной основе. 
 
 
 
 

Выполнил:

Тарасов Р.Н., ПСК-10-1 
 
 
 

Пермь 2010

Теплоизоляция.

Теплоизоляция — это элементы конструкции, уменьшающие передачу тепла. Также термин может означать материалы для выполнения таких элементов или комплекс мероприятий по их устройству. Также теплоизоляция, это метод изоляции или отделения одного теплопроводящего тела от другого с помощью не проводящего тепло материала с целью уменьшения или предотвращения передачи тепла; также теплоизолирующий материал или конструкция.

Основные  типы теплоизоляции

Теплоизоляцию можно разделить по следующим  типам, соответствующим разным способам теплопередачи:

• отражающая (лучистая), которая предотвращает потери за счёт инфракрасного «теплового» излучения
• предотвращающая потери за счёт теплопроводности, т.е. за счет кондуктивного и конвективного теплообмена (сочетания передачи тепла через сам материал и воздух или газ, находящийся в нем)

На практике теплоизоляционные материалы принято  делить на три вида (по виду основного  исходного сырья):

1. Органические — получаемые переработкой неделовой древесины и отходов деревообработки (древесноволокнистые плиты и древесностружечные плиты), сельскохозяйственных отходов (соломит, камышит и др.), торфа (торфоплиты) и т. д. Эти теплоизоляционные материалы, как правило, отличаются низкой водо- и биостойкостью. Указанных недостатков лишены так называемые газонаполненные пластмассы (пенополиэтилен, пенополистирол, пеноглас, пенопласты, поропласты, сотопласты и др.) — высокоэффективные органические теплоизоляционные материалы с объёмной массой от 10 до 100 кг/м3. Характерная особенность большинства органических теплоизоляционных материалов — низкая огнестойкость, поэтому их применяют обычно при температурах не свыше 100 °C, а также при дополнительной конструктивной защите негорючими материалами (штукатурные фасады, трехслойные панели, стены с облицовкой, облицовки с ГКЛ и т. п.)

2. Неорганические – минеральная вата и изделия из неё (например, минераловатные плиты), лёгкие и ячеистые бетоны (газобетон и пенобетон), пеностекло, напыление пенополиуретана Пеноглас, стеклянное волокно, изделия из вспученного перлита, вермикулит и др. Изделия из минеральной ваты получают переработкой расплавов горных пород или металлургических шлаков в стекловидное волокно. Объёмная масса изделий из минеральной ваты 35—350 кг/м3. Характерная особенность — низкие прочностные характеристики и повышенное водопоглощение, поэтому применение данных материалов ограничено и требует специальных методик инсталляции. При производстве современных теплоизоляционных минераловатных изделий производится гидрофобизация волокна, что позволяет снизить водопоглощение в процессе транспортировки и монтажа ТИМ. Минераловатные плиты – это получаемый путем горных пород волокнистый теплоизоляционный материал. Как правило, этот материал используется для утепления строительных объектов, для чего волокна склеиваются при помощи синтетического связующего. Минераловатные плиты подразделяются на шлаковые и каменные. Шлаковая вата включает в свой состав шлаки, иными словами - отходы при производстве металлов. В производстве каменной ваты используются только горные породы, такие как базальт, известняк, диабаз, доломит. Каменная вата обладает высокой химической стойкостью. Ни масла, ни растворители не оказывают на нее никакого воздействия. Вытяжка из каменной ваты имеет нейтральную среду, а это значит, что каменная вата не вызывает коррозии на соприкасающихся поверхностях. Это очень актуально при изоляции трубопроводов и резервуаров, в системах навесных вентилируемых фасадов и в легких конструкциях каркасного типа. Волокно каменной ваты само, по своей природе, обладает водоотталкивающими свойствами. Кроме того, при производстве изделий из каменной ваты применяются специальные добавки для усиления их водоотталкивающих свойств.  

3. Смешанные — используемые в качестве монтажных, изготовляют на основе асбеста (асбестовые картон, бумага, войлок), смесей асбеста и минеральных вяжущих веществ (асбестодиатомовые, асбестотрепельные, асбестоизвестковокремнезёмистые, асбестоцементные изделия) и на основе вспученных горных пород (вермикулита, перлита).

Легкие  бетоны.     

Теплоизоляционные легкие бетоны получают на основе портландцемента  с заполнителем из пористых материалов с насыпной плотностью 1000-1200 кг/м3. К  таким материалам традиционно относят  гранулированный шлак, шлаковую пемзу, аглопорит, керамзит, вспученный перлит и т. д. От вида заполнителей получили свое название и бетоны. К примеру, если в качестве заполнителя применяют  керамзит, то соответственно получается керамзитобетон, перлит — перлитобетон, шлак — шлакобетон и т. д.  
     Песок или щебень, полученные из вспученного перлита, являются одним из самых легких из известных пористых заполнителей минерального происхождения. Эти материалы получают в результате вспучивания некоторых кислых водосодержащих стекловидных пород вулканического происхождения (перлит, обсидиан и т. п.) при температуре 950-1100°С.  
     Вспученный перлитовый песок, в зависимости от насыпной плотности, предназначается для изготовления теплоизоляционных, акустических материалов и штукатурных растворов марок 75, 100 и 150. В зависимости от размера зерен (в мм) песок: подразделяют:  
     — рядовой - до 5  
     — крупный - 2.5-3  
     — средний - 1.25-2.5  
     — мелкий - 0.16-1.25  
     — пудра - до 0.16  
     Отклонения от указанных размеров песчинок в меньшую или большую сторону не должны превышать 15% от общего объема материала. В песке, применяемом для конструкционно-теплоизоляционных бетонов, содержание зерен размером менее 0,16 мм не должно превышать 10% по объему. Пенобетон является самым дешевым из всех альтернативных видов материалов подобного типа. Применение пенобетонных блоков позволяет снизить стоимость жилищного строительства в 2-3 раза. Получают пенобетон из смеси портландцемента с имеющей устойчивую структуру пеной, взбитой из канифольного масла и животного клея. После твердения пены образуется бетон ячеистой структуры, обладающий хорошими теплоизоляционными качествами.  
     Теплоизоляционные блоки из пенобетона с коэффициентом теплопроводности 0,1-0,2 Вт/м.°С после твердения разрезают на плиты нужного размера.  
     В приготовленную цементно-песчаную смесь добавляется пека, которую получают в специальном агрегате — пеногенераторе. После перемешивания компонентов смесь ячеистой структуры готова для формования или заливки в строительную конструкцию. Процесс твердения пенобетона может происходить как методом пропари-вания, так и на открытой площадке.  
     Газобетон получают из смеси портландцемента, кремнеземистого компонента и газообразователя (чаще всего алюминиевой пудры). Нередко в эту смесь добавляют воздушную известь или едкий натрий. Полученную смесь заливают в формы и обрабатывают преимущественно в автоклавах. Изделия из газобетона обычно имеют большие размеры и для более удобного пользования их разрезают на отдельные элементы.  
     Газосиликат автоклавного твердения получают на основе известково-кремнеземистого вяжущего с использованием местных материалов — воздушной извести, песка, золы, металлургических шлаков и т. д. По сравнению с кирпичными стенами трудоемкость возведения газосиликатных стен значительно меньше, а их теплопроводность в четыре раза ниже. Газосиликатные дома возводят из блоков размером 0,2x0,3x0,6 м или 0,3x0,3x0,6 м, соблюдая толщину стен не менее 0,3 м.  
     Беспесчаный бетон изготавливают на основе портландцемента. В его состав входит гравий или щебень с размером зерен 10-20 мм. Песок в бетон не добавляют. Образовавшиеся в бетоне пустоты, заполненные воздухом, повышают теплозащитные свойства стен.  
     Пенополистиролбетон производят на основе поризованной цементно-песчаной смеси, в состав которой вводится в качестве наполнителя пенополистирол и добавляются модификаторы бетона. В результате этого получают материал нового поколения, который обладает значительно лучшими теплоизоляционными, звукопоглощающими, морозостойкими свойствами, чем пенобетон. Основные физико-технические характеристики пенополистиролбетона приведены в таблице 1.  
     Для получения пенополистиролбетона сначала в пенобетонной установке получают пенобетонную смесь, которую затем перегружают в смеситель, где она смешивается с пенополистиролом. Полученную смесь пенополистиролбетона транспортируют к месту укладки по трубопроводу помощью героторного насоса. Вертикальная высота транспортировки составляет 80 м, горизонтальная — 100 м. Смесь пенополистиролбетона можно формовать или укладывать в виде стяжки на перекрытия. Работы производятся при температуре не ниже +5°С. Нужную прочность пенополистиролбетон набирает через 2 недели после укладки, но уже через 2 — 3 дня по стяжке можно выполнять последующие строительные работы. В помещении, в котором выполняются работы с пенополистиролбетоном, не следует допускать сквозняков. Пенополистиролбетон — материал нового поколения, за которым стоит будущее.

Утеплитель  керамзит.

Керамзит — это уникальный, абсолютно экологически чистый утеплитель и заполнитель для легких бетонов. Он представляет собой легкий пористый материал, который имеет форму округлой гранулы с порами по всему объему и твердой поверхностью. В состав керамзита входит только глина, поэтому этот строительный материал является экологически чистым и безопасным природным материалом.

Керамзит в сравнении с другими утеплителями обладает несколькими преимуществами. В большинстве своем, все аналогичные утеплители имеют тенденцию со временем подвергаться разложению. При разложении они становятся токсичными, так как выпускают в воздух опасные для человека ядовитые вещества, они приносят вред человеку. В отличие от таких материалов керамзит является с точки зрения экологии неопасным на протяжении всего времени его службы. Самой важной отличительной чертой керамзита считается то, что в этом материале не живут грызуны. Также высоко ценятся огнестойкость, звукоизоляция, водостойкость и многие другие его свойства. Также, жилье, при строительстве которого используется сборный керамзитобетон, недорогое и доступное.

Утепление керамзитом.

Керамзит без  преувеличения является одним из лучших на сегодняшний день инертных материалов, применяемых для теплоизоляции в качестве засыпки. Его принято использовать в качестве тепло- и звукоизолирующей засыпки для внешних стен зданий, внутренних перегородок, потолков и кровли при строительстве домов и коттеджей. Он не нанесет ущерб здоровью людей, и  в то же время обеспечит необходимый микроклимат и позволит значительно уменьшить уровень шума.

При устройстве полов также применяется керамзит. В частности, он используется как основа под бетонную стяжку, утрамбованный керамзит-песок — в качестве основы под паркет, для устройства теплого пола. Кроме того, керамзит, засыпаемый под деревянные полы в качестве утеплителя, за счет своих огнестойких качеств усиливает пожаробезопасность жилища в целом.

Особое значение имеет керамзит для строительства  в условиях изменчивого климата и повышенной влажности. Он не боится плесени и грибка, морозостоек и влагоустойчив. Эти свойства позволяют применять его в качестве отсыпки фундамента. Благодаря этому приему удается сократить глубину залегания фундамента почти вдвое, исключив промерзание почвы и перекос оконных и дверных проемов. Керамзит для пола в этом случае засыпают с внешней стороны ленточного фундамента под стяжку из бетона.

Керамзит, используемый при утеплении тепло- и водопроводных сетей облегчает доступ к месту аварии. При этом после аварии он может быть использован повторно, что выгодно отличает его от других утеплителей. 
 
 

Искусственные утеплители из силикатов.

Пеностекло

ПЕНОСТЕКЛО, или  вспененное стекло, по комплексу свойств  – не имеющий аналогов универсальный  теплоизоляционный материал. Оно  обладает присущими только ему уникальными  теплофизическими и эксплуатационными  свойствами. 
В России единственным поставщиком продукции из пеностекла является ЗАО «Русэксп». 
Широчайший температурный диапазон применения, абсолютная непроницаемость для воды и водяного пара, абсолютная негорючесть, стабильность размеров (не дает усадки), стойкость к агрессивным средам, в т. ч. кислотам, высокие прочностные показатели – все это подтверждает целесообразность использования пеностекла. 
Технические характеристики пеностекла: плотность – не более 200 кг/м², диапазон рабочих температур – от -260^OС до +485^OС; теплопроводность – 0,07 Вт/мК; предел прочности при сжатии – не менее 0,7 МПа; водопоглощение – не более 5% по объему; шумопоглощение – не менее 56 Дб. 
ЗАО «Русэксп» поставляет теплоизоляционные блоки из пеностекла длиной от 200 до 475 мм с интервалом 25 мм, шириной от 125 до 400 мм с интервалом 25 мм, толщиной 80, 100, 120 мм.

Уникальная совокупность свойств пеностекла позволяет применять  этот материал достаточно широко. Он используется главным образом в строительстве  и жилищно-коммунальном комплексе  в качестве универсального теплоизолятора, а также в сельском хозяйстве, энергетике, машиностроении, химической и нефтехимических отраслях, пищевом, бумажном, фармацевтическом и других производствах. И везде пеностекло увеличивает надежность конструкций  и экономит средства. Оно может  эффективно применяться даже там, где  применение других теплоизоляционных  материалов затруднено, малоэффективно или даже невозможно.  
Низкая плотность материала при высокой прочности снижает нагрузку на фундамент и позволяет строить даже на слабых грунтах, надстраивать верхние этажи зданий, изготавливать понтонные и иные плавучие конструкции. Благодаря низкой плотности пеностекло незаменимо для теплоизоляции перекрытий, кровель полов, изготовления наполнителей для легковесных панелей. 
Блоки из пеностекла – особо прочная негорючая теплоизоляция, благодаря этому они имеют неоспоримое преимущество при использовании в криогенной технике, на пожаро- и взрывоопасных производствах, особо важных капитальных объектах. Негорючесть пеностекла дает возможность использовать его для теплоизоляции в высотном строительстве, изоляции трубопроводов и иного оборудования, работающего при температуре до 500^OС, а также для создания огнепреградительных конструкций.  
Пеностекло химически инертно, обладает высокой коррозионной устойчивостью, поэтому используется при изготовлении многоразовой изоляции, в строительстве резервуаров и трубопроводов для кислот и нефтепродуктов.  
Эффективно применение пеностекла для защиты зернохранилищ, хозяйственных и жилых помещений, т. к. оно не разрушается грызунами и насекомыми. Пеностекло – идеальный материал для широкого использования в индивидуальном строительстве. Сочетание его экологической чистоты и превосходных теплоизоляционных качеств с легкостью, прочностью и удобством обработки и монтажа позволяет быстро и своими силами утеплить любой объект личного хозяйства, будь то жилой дом, коттедж, хозблок или гараж, установить в квартире теплый пол, утеплить лоджию или мансарду.  
Особенно хорошо пеностекло подходит для утепления помещений с особыми требованиями к температурному и влажностному режимам: подвалов, саун, бань, бассейнов, каминов, дымоходов и т.п. Многочисленные достоинства пеностекла позволяют быстро, качественно и на долгий срок решить многочисленные проблемы теплоизоляции в любом личном хозяйстве.  
Пеностекло – материал безусадочный, т. е. сохраняет долговременную стабильность размеров. Время его эксплуатации практически не ограничено. Жесткость и безусадочность пеностекла позволяют использовать его для теплоизоляции кровель, при создании обогреваемого пола, тротуаров, автостоянок.  
Пеностекло помогает решить проблемы изоляции технологического оборудования, которые сегодня решаются применением, как правило, минеральных ват. Из-за недолговечности последних замена изоляции проводится обычно раз в три года. Учитывая свойства пеностекла, его использование в качестве изоляции позволяет снимать ее для производства ремонтных работ оборудования значительно реже и, более того, далее повторно использовать.

Обладая термической и химической стойкостью, пеностекло может быть использовано для изоляции аппаратуры и реакционных  сред.  
В отличие от традиционных теплоизоляционных материалов (газобетона, пенопластов), пеностекло обладает отличными монтажно-конструкционными свойствами: легко обрабатывается режущими инструментами, сверлится, прибивается гвоздями, клеится. Поскольку наружная поверхность материала состоит из множества разрезанных ячеек, то пеностекло легко и прочно клеится мастиками, хорошо штукатурится, сочетается с алюмосиликатными вяжущими (цементными, известково-цементными растворами). 
Экологическая безопасность пеностекла делает его пригодным для любых видов строительства резервуаров и технологических линий в пищевой и фармацевтической промышленности. В российских климатических условиях, предполагающих значительные перепады температур и высокую влажность, пеностекло является наиболее долговечным материалом, практически не имеющим ограничений по срокам эксплуатации. Кроме того, этот материал может быть использован для реконструкции существующего жилья по простым и доступным технологиям.  
Использование пеностекла в строительстве позволяет создавать энергосберегающие строения значительно легче обычных и, таким образом, при общем удешевлении строительства на 20-25% застраивать площади, расположенные на слабых и заболоченных грунтах в регионах с холодным и жарким климатом, проводить реконструкцию существующих зданий. При этом все конструкции, здания и сооружения, построенные с использованием пеностекла, будут обеспечивать значительное снижение катастрофических последствий при техногенных и природных воздействиях (пожарах, землетрясениях).

Минераловатные  утеплители.

Минеральная вата (минвата, минераловатный утеплитель,стекловата, каменная вата) — волокнистый теплоизоляционный материал на синтетическом связующем, получаемый исключительно из минерального сырья — расплавов, песка, горных пород (часто используются силикатные расплавы из доменных шлаков, смесей осадочных и изверженных горных пород).

Основой для  производства минеральной ваты служат минералы. Использование доменных шлаков снижает качество минераловатного  утеплителя — температуру плавления волокна. В данном случае происходит температурная депрессия расплава, вызванная большим содержанием железа.

Минеральная вата прочно занимает ведущее положение среди теплоизоляционных материалов из неорганического сырья. Это объясняется простотой технологического процесса, неограниченностью сырьевых запасов, простотой производства, высокой морозостойкостью, малой гигроскопичностью и небольшой стоимостью.  
 
Минеральная вата является бесформенным волокнистым материалом, состоящим из тонких стекловидных волокон диаметром 5—15 мкм. Материалом для волокон служат легкоплавкие горные породы (доломиты, мергели), промышленные силикатные отходы и их смеси.