1. Структура и важнейшие свойства тим

Теплоизоляционными называют материалы, применяемые в строительстве жилых и промышленных зданий, тепловых агрегатов и трубопроводов с целью уменьшить тепловые потери в окружающую среду. Теплоизоляционные материалы характеризуются пористым строением и, как следствие этого, малой плотностью (не более 600 кг/м3) и низкой теплопроводностью (не более 0,18 Вт/(м*°С).

Теплоизоляционные материалы, материалы и изделия, применяемые для теплоизоляции зданий (сооружений), технологического оборудования, средств транспорта и др. Т. м. характеризуются низкой теплопроводностью [коэффициент теплопроводности не более 0,2 вт/(м × К)], высокой пористостью (70—98%), незначительными объёмной массой и прочностью (предел прочности при сжатии 0,05—2,5 Мн/м2).

Основной показатель качества Т. м. — коэффициент теплопроводности. Однако его определение весьма трудоёмко и требует применения специального оборудования, поэтому на практике в качестве такого показателя — марки Т. м. — используют выраженную в кг/м3 величину их объёмной массы в сухом состоянии, которая в достаточном приближении характеризует теплопроводность Т. м. Различают 19 марок Т. м. (от 15 до 700). В эксплуатационных условиях Т. м. должны быть защищены от проникновения влаги; их теплопроводность при насыщении водой возрастает в несколько раз.

Основные области применения Т. м. — изоляция ограждающих строительных конструкций, технологического оборудования (промышленных печей, тепловых агрегатов, холодильных камер и т. д.) и трубопроводов. Различают Т. м. жёсткие (плиты, блоки, кирпич, скорлупы, сегменты и др.), гибкие (маты, матрацы, жгуты, шнуры и др.), сыпучие (зернистые, порошкообразные) или волокнистые. По виду основного сырья Т. м. подразделяют на органические, неорганические и смешанные.

Главной особенностью строения теплоизоляционных материалов является из высокая пористость.

Различают понятия микропористости и микропористости строительных материалов.

Макропористое строение материала характеризуется содержанием в нём сравнительно крупных пор, видимых невооружённым взглядом.

Микропористое строение материала отличается наличием в нем весьма мелких пор, видимых лишь в микроскоп.

ТИМ имеют оба вида пор. Но практически на свойства этих материалов влияют в основном их макропористое строение (структура), которое может быть ячеистым, зернистым, волокнистым, пластинчатым или смешанным.

Ячеистая структура отличается однородностью пор и равномерностью распределения их в материале. Ячейки имеют обычно форму, близкую к сферической. Такое строение присуще ячеистым бетонам, пеностеклу, газонаполненным пластмассам и др.

Зернистую структуру имеют сыпучие материалы. Величину пористости таких материалов определяют гранулометрическим составом их. Чем однороднее по форме и размерам гранулы, тем выше пористость материала.

Волокнистая структура характерна для материалов из минерального или органического волокна; асбеста, минеральной и стеклянной ваты, растительных волокон.

Пластинчатая структура встречается только у вспученного вермикулита, содержащего листочки слюды.

Смешанная структура может быть у материалов, содержащих, например, волокна и зернистые порошки: асбестодиатомитовые, совелитовые и др.изделия.

Теплоизоляционные материалы классифицируют по виду основного сырья, форме и внешнему виду, структуре, плотности, жесткости и теплопроводности. По структуре теплоизоляционные материалы классифицируют на волокнистые (минераловатные, стекло - волокнистые), зернистые (перлитовые, вермикулитовые), ячеистые (изделия из ячеистых бетонов, пеностекло).

1. Плотность. Все основные свойства ТИМ связаны с их пористостью, но самую непосредственную связь с пористостью имеет плотность материала (кг/м3). Чем меньше плотность, тем, как правило, выше качество ТИМ (верхний предел для плотности всех ТИМ – 600 кг/м3). При увлажнении ТИМ вследствие высокопористого строения плотность их увеличивается. Плотность сыпучих материалов зависит от степени уплотнения.

2. Прочность. Высокая пористость обусловливает меньшую прочность у ТИМ, чем у др. строительных материалов. Малая прочность многих ТИМ не позволяет использовать их в несущих конструкциях. Некоторые наиболее прочные материалы могут служить для самоненесущих конструкций зданий, такие материалы называются теплоизоляционно-конструкционными. Прочность ТИМ зависит от их пористости: с увеличением пористости уменьшается прочность, одновременно уменьшается и теплопроводность. Прочность также характеризуется показателями пределов прочности при сжатии (ячеистая структура), при изгибе (волокнистая структура) и при растяжении (гибкие ТИМ – войлок, маты из мин.ваты. Теплоизоляционно-конструкционные материалы хар-ся прочностью при сжатии и изгибе. Прочность отдельных групп изделий можно регулировать, подбирая определённый состав сырьевой шихты или применяя некоторые способы обработки материала. Более полной характеристикой прочности может служить коэффициент конструктивного качества К, представляет собой отношение показателя прочности к плотности материала.

3. Влажность. Высокопористое строение ТИМ способствует капиллярному и гигроскопическому увлажнению их, что ухудшает основные свойства материала: теплопроводность, прочность, морозостойкость, биостойкость. Влажность характеризует степень увлажнения материалов. Содержание влаги в материале выражают в % по массе и объёму.

4. Водопоглощение ТИМ является одной из основных характеристик. Изделия с преимущественно замкнутыми порами имеют более низкое водопоглощение, чем с сообщающимися порами; зависит не только от капиллярного строения, но и от сорбционных свойств. ТИМ органического происхождения обладают бОльшим водопоглощением, чем неорганические.

5. Водостойкость – способность материала сохранять свои свойства при увлажнении, обычно оценивается коэффициентом размягчения, который равен отношению пределу прочности в водонасыщенном состоянии к тому же в сухом состоянии. Если коэффициент выше 0,75 – материалы водостойкие. Водостойкость можно повысить специальными средствами (гидрофобные материалы) обработки материалов.

6. Биостойкость тесно связана с водостойкостью ТИМ. Под биостойкостью понимают способность материала сопротивляться разрушающему действию микроорганизмов, грибков и некоторых видов насекомых. Данное понятие относится только к органическим материалам или к изделиям, содержащим в своем составе органические вяжущие вещества. Биостойкость может быть повышена при обработке материалов антисептиками и инсектофунгисидами.

7. Морозостойкость – способность насыщенного водой материала выдерживать неоднократные замораживание и оттаивание без значительного уменьшения прочности. Морозостойкость важна лишь для тех ТИМ, которые применяют в наружных стенах зданий и в сооружениях холодильников. Высокопористое строение ТИМ и в особенности сообщающаяся пористость создают благоприятные условия для увлажнения таких материалов, но вместе с тем эта же особенность строения является и благоприятным качеством их: в таких материалах имеется возможность расширения воды при замерзании без возникновения разрушающих напряжений в материале.

8. Теплопроводность. Все ТИМ вследствие высокой пористости имеют малый коэффициент теплопроводности, являющийся важнейшим показателем качества ТИМ. Выражается коэффициентом теплопроводности = количество тепла, проходящее через 1 кв.м поверхности материала при толщине его 1 м за 1 ч при разности температур на противоположных поверхностях в 1 градус. Чем меньше коэффициент теплопроводности, тем более качественным считается ТИМ.

9. Температуростойкость – способность материала сохранять свои свойства при нагревании до определённой температуры. Это свойство важно, главным образом, для тех материалов, которые применяются для изоляции нагретых поверхностей разного оборудования и трубопроводов. Обычно для характеристики поведения ТИМ при нагревании служит величина предельной температуры применения, которая имеет два значения: техническое и экономическое. Температуростойкость, а следовательно, и температуру применения зависят от свойств исходного сырья и способов его обработки. Используя специальные приемы обработки можно повысить температуростойкость материалов.

10. Сгораемость – свойство, присущее лишь органическим материалам: сгораемые, трудносгораемые и несгораемые.

11. Акустические свойства. Многие ТИМ могут одновременно служить для теплозащитных и акустических целей в ограждающих конструкциях зданий. Звукопоглощение – способность материала поглощать звук; звукоизоляция – способность материала снижать уровень громкости звука при прохождении его через ограждение из такого материала.