§ 59. Неорганические теплоизоляционные материалы [1986 Попов К.Н. - Материаловедение для каменщиков, монтажников конструкций]

Основные положительные свойства неорганических теплоизоляционных материалов - огнестойкость и биостойкость - сочетаются с высокими теплоизоляционными качествами. Из неорганических теплоизоляционных материалов наиболее распространены минеральная вата и изделия из нее, стеклянная вата, ячеистые бетоны (см. § 30), пеностекло, керамзит (см. § 24). К неорганическим теплоизоляционным материалам относятся также и некоторые монтажные материалы.

Минеральная вата и изделия из нее по объему производства занимают первое место среди всех теплоизоляционных материалов благодаря хорошим эксплуатационным свойствам, неограниченной сырьевой базе и относительной простоте производства.

Минеральная вата - материал, который состоит из тонких стекловидных волокон, получаемых из расплавленных горных пород или металлургических шлаков. В последнем случае она называется шлаковой ватой. Теплоизоляционные свойства минеральной ваты обусловлены большим (до 95%) содержанием воздуха между волокнами.

Выпускают ее в виде бесформенной волокнистой массы желтовато- или зеленовато-серого цвета, иногда гранулируют в комочки. В зависимости от плотности минеральную вату подразделяют на марки: 75; 100; 125; 150. Теплостойкость минеральной ваты достигает 700°С. Минеральная вата трудоемка в применении и склонна к слеживанию, поэтому в настоящее время из нее главным образом выпускают готовые изделия (рис. 40).

Рис. 40. Теплоизоляционные изделия из минеральной ваты: а - минеральный войлок, б - полужесткие плиты, в - полуцилиндры для изоляции труб, г - прошивной мат

Минераловатные изделия получают путем склеивания волокон различными связующими (синтетическими смолами, битумом, крахмалом) или реже прошивкой минеральной ваты, покрытой с двух сторон бумагой. Выпускают гибкие, жесткие и полужесткие минераловатные изделия. К гибким изделиям относят минеральный войлок, прошивные маты и теплоизоляционный шнур.

Минеральный войлок получают уплотнением минеральной ваты, смоченной битумной эмульсией или синтетической смолой. Выпускают минеральный войлок марок от 100 до 200 в виде рулонов или листов толщиной 30...60 мм.

Минераловатные прошивные маты - полотнища из минеральной ваты с обкладками с одной или двух сторон, прошитые проволокой или нитью, - выпускают длиной 1000...2500 мм, шириной 500....2500 мм, толщиной 40...120 мм.

Теплоизоляционный шнур - сетчатая трубка, наполненная минеральной ватой или другим волокнистым неорганическим материалом. Шнур выпускают марок от 100 до 350. Длина шнура в бухте 10...15 м при диаметре 30...90 мм.

Теплоизоляционные минераловатные плиты получают на битумном или синтетическом связующем. Они предназначены для тепловой изоляции строительных конструкций, промышленного оборудования и трубопроводов.

Плиты на битумном связующем используют для изоляции поверхностей с температурой от -100 до +60°С; при более высоких температурах битумное связующее размягчается. Марки таких плит от 75 до 250; размеры - длина от 1000 до 2000, ширина 500 и 1000 мм и толщина от 40 до 70 мм.

Плиты на синтетическом связующем выпускают марок от 50 до 300; они имеют большую теплостойкость, чем на битумном связующем (до 100...120°С). Плиты марок 50 и 75 - гибкие, а марок 200 и 300 - жесткие с прочностью при изгибе не менее 0,2 и 0,4 МПа соответственно. Жесткие плиты выпускают гидрофобизированными, причем их водопоглощение не должно для марок 200 и 300 превышать 30 и 20% соответственно.

Минеральную вату и изделия из нее применяют для утепления наружных конструкций зданий, а также для устройства звукоизолирующих слоев в перекрытиях и внутренних стенах зданий. В промышленном строительстве минеральную вату и изделия из нее, кроме того, применяют для изоляции холодильных камер, тепловых сетей (трубопроводы горячей воды, пара и т. п.), оборудования теплоэлектростанций, котельных и т. п.

При транспортировании и укладке минеральной ваты и изделий из нее необходимо принимать меры предосторожности: не допускать попадания минерального волокна на кожу и в дыхательные пути. Это связано с тем, что волокно минеральной ваты отличается жесткостью и легко ломается, образуя короткие, острые частицы, вызывающие зуд и воспаление кожи и дыхательных путей.

Стеклянная вата получается из расплава сырья, используемого для изготовления стекла (кварцевого песка, мела, соды и др.). По сравнению с волокном из минеральной ваты стеклянное волокно толще, длиннее, более гибкое. Благодаря этому стеклянную вату и изделия из нее применяют не только для теплоизоляции, но и для изоляции от ударных и вибрационных шумов. Теплостойкость стеклянной ваты ниже минеральной и не превышает 450°С.

Пеностекло (ячеистое стекло) - легкий и прочный материал ячеистого строения с пористостью 80...90%. Пеностекло получают из стеклянного боя с добавлением газообразователей (мела, угля). Полученную смесь нагревают до плавления, при этом газообразователь, разлагаясь, выделяет пузырьки газа, вспенивающие расплав, при охлаждении которого образуется пеностекло. Поры в пеностекле замкнутые, поэтому оно практически не поглощает влагу и, следовательно, морозостойко. Пеностекло хорошо обрабатывается: пилится, сверлится.

Плотность пеностекла 200...300 кг/м³. При такой плотности его прочность довольно высока - 0,5...3 МПа. Промышленность выпускает пеностекло в виде плит толщиной около 100 мм и размером 500х1000 мм. Применяют пеностекло для тепловой изоляции промышленных холодильников, трубопроводов, укладываемых в грунт, и металлических конструкций зданий.

Монтажные теплоизоляционные материалы используют для тепловой изоляции промышленного оборудования и тепловых сетей. Различают сыпучие (вспученный перлит и вермикулит), обмазочные и штучные материалы.

Вспученный перлит (см. § 26) используют в качестве теплоизоляционной засыпки и как материал для получения перлитобетонных изделий (плит, полуцилиндров). Особенно эффективны перлитовые бетоны с плотностью менее 500 кг/м3 на полимерных связующих. На перлитовом заполнителе можно получить и обычный легкий бетон плотностью не более 1000 кг/м³. Применяют перлит также для акустических штукатурных растворов.

Вспученный вермикулит - сыпучий пористый материал в виде чешуйчатых частиц золотистого цвета - получают дроблением и обжигом одной из разновидностей слюды - вермикулита, способного при нагревании до 900... 1000°С увеличиваться в объеме в 15...20 раз. Насыпная плотность вспученного вермикулита 80...150 кг/м³. Используют его для тепловой изоляции промышленного оборудования при температурах до 1100°С в виде засыпок или обмазочных паст в смеси с асбестом и вяжущими веществами.

Материалы на основе асбеста - большая группа монтажных теплоизоляционных материалов. Из чистого асбеста изготовляют асбестовую бумагу, картон, ткань и шнуры. Но чаще асбест применяют в смеси с вяжущими материалами и другими добавками в виде обмазок. После нанесения на изолируемую поверхность такая обмазка, высыхая, твердеет и приобретает пористую структуру.

Примером такого материала может служить совелит - смесь асбеста с порошкообразными углекислыми солями магния и кальция. Выпускают его в виде порошка, затворяемого водой, или в виде готовых изделий (плит, скорлуп и т. п.). Совелит можно использовать до температуры 500°С.

Большое распространение получили асбестоцементные теплоизолирующие материалы, которые в отличие от описанного ранее асбестоцемента (§ 57) имеют большую пористость и меньшую прочность.

Керамические теплоизоляционные изделия получают обжигом керамических масс. В отличие от других видов керамических изделий теплоизоляционные обладают большой пористостью (более 50%) за счет введения в массу пенообразователей или выгорающих добавок.

Для тепловой изоляции топок и промышленных печей применяют легковесные огнеупоры (корундовые, трепельные) и пенокерамику, выпускаемые в виде кирпича и фасонных деталей.