Теплоизоляция. Теплоизоляционные работы

Теплоизоляционные материалы

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Расширение областей применения различных теплоизоляционных материалов и конструкций ставит перед наукой и практикой важные вопросы обеспечения высокого их качества, и в первую очередь проблему долговечности.

Понятие долговечности теплоизоляционных материалов может быть определено как способность их сохранять заданное время главные эксплуатационные показатели в конкретных условиях. Следовательно, для определения долговечности необходимо знать условия, в которых находится теплоизоляционный материал в проектируемой конструкции.

Наметившаяся в отечественной и зарубежной практике тенденция к созданию и более широкому применению в строительстве облегченных ограждающих конструкций для зданий и сооружений общего и специального назначения обусловила резкое увеличение потребности в теплоизоляционных материалах повышенной тепло-и огнестойкости. Этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяют теплоизоляционные материалы на основе перлита, некоторые виды поризованных пластмасс, а также из минерального и стеклянного волокна. Их применение в легких слоистых ограждающих конструкциях позволяет реально уменьшить материалоемкость при строительстве, а также снизить энергозатраты и расход топлива в процессе эксплуатации.

В связи со сравнительно низкой теплостойкостью отдельных видов поризованных пластмасс и дефицитом сырья для массового изготовления огнестойких теплоизоляционных изделий Госстроем России введены ограничения на применение отдельных видов пе-нопластов в строительстве. На перспективу предусмотрено увеличение производства изделий на основе перлита, а также минераловатных, стекловолокнистых и других изделий. Наибольшее промышленное производство из всей довольно широкой гаммы теплоизоляционных материалов и изделий, как это отмечено в предыдущих разделах учебного пособия, имеют минераловатные маты и плиты (более 50 %). С учетом этого вопросы эксплуатационной стойкости теплоизоляционных материалов в настоящем учебном пособии рассмотрены на примере минераловатных изделий (МВИ).

Минераловатные изделия (МВИ) изготовляют из минеральной ваты, которая представляет собой рыхлый материал, состоящий из тонких волокон стекловидной структуры и неволокнистых включений. Особенности технологии, количественное соотношение волокон и неволокнистых включений, физико-химические характеристики волокна и используемых в производстве связующих определяют эксплуатационные свойства МВИ

МВИ являются достаточно сложным объектом для исследования эксплуатационных свойств, что во многом обусловлено также особенностями их структуры: волокнистый каркас (пористость 88—95%) из волокон минеральной ваты средним диаметром 6—9 мкм и длиной до 30—50 мм, скрепленных в процессе тепловой обработки в изделие с заданными свойствами с помощью синтетического связующего (3—8% по массе) или путем прошивки сформированной структуры полимерными нитями, металлической проволокой и т. п. Не только вид сырья, свойства волокон и связующих, но и особенности структуры, степень заводской готовности МВИ также влияют на их эксплуатационные свойства.

Водостойкость волокон повышается при увеличении значений модуля кислотности

Поверхностные слои волокон, изготовленных из базальтов и мергелей и многокомпонентных шихт, имеют меньшее количество дефектов, чем волокна из шлаков.

К числу основных технологических факторов, влияющих на формирование повышенных эксплуатационных свойств минераловатных материалов, относится полнота отверждения связующего, зависящая главным образом от режимов тепловой обработки ковра. При недостаточной степени поликонденсации фенолоспиртов минераловатные материалы интенсивно разрушаются даже в условиях склада при температуре 18—20 °С, причем с увеличением влажности до 100% деструктивные процессы интенсифицируются, поэтому в первые дни хранения при положительных температурах минераловатные материалы с недостаточной степенью отверждения связующих незначительно доупрочняются вследствие продолжающихся процессов структурирования неотвержденнои части связующего, а затем резко теряют прочность: степень разрушения тем выше, чем меньше степень отверждения связующего, ниже температура и выше влажность окружающего воздуха

Резкие колебания температур, переменная влажность и агрессивные воздействия, которые испытывает минераловатный материал в конструкции, приводят к развитию микродефектов и трещин в волокне, а также возникновению внутренних напряжений в каркасе материала преимущественно в местах сосредоточения групп волокон на границах раздела фаз «волокно — связующее», что приводит к ослаблению связей между связующим и волокном, нарушению структуры изделия и постепенному его возможному разрушению.

Наибольшие разрушения наблюдаются в слое тепловой изоляции, непосредственно примыкающем к наружному слою конструкции стеновой панели, рулонной кровле покрытия здания, внешним слоям изолируемых оборудования и трубопроводов. Уменьшение расчетной (оптимальной) толщины слоя минераловатной тепловой изоляции не только ухудшает ее запроектированные качества, но и может способствовать интенсификации деструктивных процессов в изоляционном слое и снижению его надежности.

В соответствии с действующим стандартом (ГОСТ 13377) надежность определяется свойством объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных свойств в заданных пределах, соответствующих расчетным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.

Эксплуатационные свойства МВИ, применяемых в качестве слоя тепловой изоляции в ограждающих конструкциях, связаны с нестационарными воздействиями температуры и влаги. Стойкость материалов при периодических колебаниях температурно-влажностных факторов (эксплуатационная стойкость) имеет доминирующее значение.

Вместе с тем отдельные минераловатные изделия в ряде случаев недостаточно стойки в условиях повышенной влажности, что приводит к ухудшению функциональных и строительных свойств изделий (вплоть до разрушения) еще до их применения в конструкциях. Следовательно, основными показателями, nd изменению которых можно исследовать эксплуатационные свойства МВИ, могут быть морозо- и влагостойкость, предусмотренные стандартами.

Как известно, оценку стойкости ряда материалов (бетонов, кирпича и др.) к воздействию температур и влажности проводят в основном после их испытаний на морозостойкость. Однако материалы, показавшие при испытаниях низкую морозостойкость, оказывались в ряде случаев достаточно надежными даже в суровых арктических условиях. Известны примеры, когда изделия, образцы которых полностью выдерживают стандартные испытания на морозостойкость, сравнительно быстро разрушаются в процессе эксплуатации. Данное обстоятельство объясняется в основном тем, что при испытаниях на морозостойкость не соблюдается подобие с теми условиями, которые испытывает данный материал в реальных ограждающих конструкциях, вследствие чего многие факторы, влияющие на эксплуатационные свойства, остаются неучтенными

Поэтому исследования на морозостойкость теплоизоляционных материалов целесообразно проводить при одностороннем циклическом замораживании и оттаивании (а.с. № 209826) в условиях, близких к тем, в которых теплоизоляционный материал находится в ограждающей конструкции: с одной стороны образца на него воздействуют температура и влажность внутреннего микроклимата отапливаемого помещения, а с противоположной — в этот же период времени — расчетные температуры и влажность наружного воздуха. Предусмотрена возможность изучения влияния агрессивных факторов, а также проведения сопоставимых одновременных испытаний образцов под нагрузкой. В основу этой методики в отличие от стандартного метода определения морозостойкости принята обратная предпосылка: нужно определять число циклов ускоренных испытаний в камере, доводящих испытываемые образцы до допустимого (для конкретных условий эксплуатации) снижения прочности или другого обусловленного свойства материала, ниже которого не могут быть гарантированы расчетные эксплуатационные свойства.