Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и постановка задач 9
1.1. Актуальность использования теплоизоляционных материалов в строительстве 9
1.2. Классификация и краткая характеристика теплоизоляционных материалов 10
1.3. Требования к теплоизоляционным материалам и структура необходимая для их обеспечения 13
1.4. Основные характеристики теплоизоляционного пеностекла и способы его производства 16
1.4.1. Производство теплоизоляционного пеностекла 16
1.4.2. Сырьевые материалы 17
1.4.3. Анализ технологии производства пеностекла 20
1.5. Свойства стеклообразного состояния вещества 21
1.5.1. Свойства стекла в условиях равномерного изменения температуры 22
1.5.2. Изменение свойств стекла в условиях изотермической выдержки 24
1.5.3. Тепловое расширение стекла 26
1.6. Особенности теплообмена в высокопористых телах 27
1.7. Структура пористых теплоизоляционных материалов. 35
1.7.1. Пористость теплоизоляционных материалов - 35
1.7.2. Размер пор теплоизоляционных материалов 36
1.7.3. Характер пористой структуры теплоизоляционных материалов 37
1.7.4. Распределение пор в теплоизоляционных материалах 38
1.8. Выводы 42
1.9. Постановка цели и задач исследования 43
2.Методы исследования. 44
2.1. Метод определения пористости, плотности, прочности, теплопроводности и размера пор. 44
2.2. ИК-спектроскопический метод 46
2.3. Рентгенофазовый метод 48
2.3.1. Методы и схемы съемки рентгенограмм. 48
2.3.2. Расшифровка рентгенограмм 49
2.4. Микроскопический метод. 52
2.4.1. Приготовление препаратов 52
2.4.2. Методы исследования препаратов 54
2.5. Дериватографический анализ 55
3. Изучение строения высокопористых материалов. 57
3.1. Моделирование структуры пористых материалов 58
3.1.1. Исследование образцов пеностекла с различными характеристиками 63
3.1.2. Основные допущения при моделировании структуры пеностекла 70
3.1.3. Описание моделирования структуры высокопористых материалов на основе стекла 71
3.2. Расчет напряжений при термической деформации слоев пеностекла 74
3.2.1. Основные допущения при моделировании процессов образования напряжений при термической обработке пеностекла 81
3.2.2. Алгоритм расчета напряжений в пеностекле при термообработке 81
3.3. Расчет теплообмена в пористых материалах 84
3.3.1.Теплопередача в газовой среде 88
3.3.2. Теплопередача по материалу матрицы пеностекла 90
3.3.3. Теплопередача излучения между слоями пеностекла 91
3.3.4. Основные допущения при моделировании процессов теплопереноса в пористых материалах 95
3.3.5. Алгоритм расчета теплообмена в пористых теплоизоляционных материалах 95
3.3.6.Определение зеркально-диффузионных оптико-геометрических коэффициентов методом парциальных потоков 99
3.4. Выводы 102
4. Исследование свойств пеностекла, проверка адекватности модели термообработки . 104
4.1. Определение параметров свойств пеностекла, используемых в процессе моделирования 104
4.2. Проверка адекватности модели 108
4.3. Выводы 111
5. Определение рациональных свойств и разработка технологических режимов производства теплоизоляционного пеностекла . 112
5.1. Исследование влияния радиационных характеристик пеностекла на его теплоизоляционные свойства. 113
5.1.1. Влияние состава шихты и ее термообработки на радиационные характеристики пеностекла 113
5.1.2. Влияние поглощательной способности на процесс теплопередачи в пеностекле. 116
5.2. Определение влияния размера пор и плотности на свойства теплоизоляционного пеностекла 120
5.2.1. Влияние размера пор и плотности на теплопроводность теплоизоляционного пеностекла 121
5.2.2. Влияние размера пор и плотности на напряженно-деформированное состояние теплоизоляционного пеностекла 124
5.2.3. Определение предлагаемого размера пор. 126
5.3. Влияние структуры и минералогического состава на технологические особенности производства пеностекла 127
5.3.1 Исследование процесса охлаждения пеностекла при фиксации структуры 129
5.3.2 Конструкционные параметры печи вспенивания в зонах резкого охлаждения и стабилизации. 135
5.3.3 Влияние на технологические особенности процесса отжига пеностекла структурных параметров материала. 141
5.4. Применение излучающих (инфракрасного спектра) печей 148
5.5. Выводы 150
6. Расчет экономической эффективности 152
7. Основные выводы и результаты 154
Список литературы 157
Приложение
- Классификация и краткая характеристика теплоизоляционных материалов
- Расчет напряжений при термической деформации слоев пеностекла
- Определение влияния размера пор и плотности на свойства теплоизоляционного пеностекла
- Влияние структуры и минералогического состава на технологические особенности производства пеностекла
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время одним из основных направлений развития как промышленности, так и научной сферы является разработка энергосберегающих технологий. Основной путь снижения энергетических затрат на отопление зданий лежит в повышении термического сопротивления ограждающих конструкций с помощью теплоизоляционных материалов. При решении общей задачи экономии энергоресурсов необходимо учитывать затраты на производство самих теплоизоляционных материалов, составляющих большую часть их себестоимости.
В связи с этим одной из наиболее актуальной проблемой можно считать создание новых и совершенствование существующих материалов, предназначенных для теплоизоляции различного рода сооружений.
На сегодняшний день существует большое количество утеплительных материалов с разнообразными свойствами. Среди них можно выделить пеностекло, изготовленное на основе неорганического стекла, отличающееся рядом уникальных особенностей, делающих его многофункциональным материалом, пригодным как для внутренней, так и для внешней тепло- и звукоизоляции зданий, а также для других целей.
Пеностекло - один из наиболее эффективных материалов, применяемых для теплоизоляции зданий. Однако технология производства пеностекла связана с термообработкой, потребляющей большое количество энергоресурсов. На мировом рынке теплоизоляционных материалов неорганического происхождения монополистом в производстве пеностекла является американская компания «Pittsburgh Corning Corp.» с широкой европейской дилерской сетью. Цена материала, производимого дочерним предприятием фирмы в Бельгии, составляет 450 USD/м3 и выше. Цена материала, изготовленного крупнейшим в СНГ производителем пеностекла -Гомельским стеклозаводом (Республика Беларусь) колеблется от 150 до 250 USD/m3.
Высокая цена диктуется большими затратами на сырье и термическую обработку. В связи с этим актуальным вопросом является совершенствование процессов термообработки пеностекла. Знание особенностей процессов вспенивания и отжига позволяет регулировать качество материала, расход энергии и производственных площадей путем коррекции режимов термообработки и размеров технологического оборудования.
Цель работы: Разработка рациональных режимов термообработки теплоизоляционного пеностекла на основании моделирования процесса.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
провести исследование структуры образцов пеностекла с различными характеристиками. Построить математическую модель структуры пеностекла;
исследовать процесс теплопередачи в пористом теплоизоляционном материале с построением математической модели;
найти зависимость распределения тепловых потоков и напряжений в высокопористых материалах;
изучить влияние размеров пор на прочность и другие эксплуатационные свойства пеностекла;
применить результаты исследований и моделирования для разработки рациональных режимов высокотемпературной термообработки, в процессе производства пеностекла, на стадиях стабилизации пены и отжига.
Научная новизна работы
Выявлено влияние структуры на радиационные характеристики теплоизоляционного пеностекла, а следовательно, и на особенности теплообмена, и установлено, что с увеличением размера пор повышается радиационная составляющая теплового потока.
Разработана методика определения напряжений, учитывающая сложноорганизованную структуру неорганических высокопористых
материалов (макро- и микропоры, кристаллические включения и т.д.), в процессе термической обработки. Определено влияние структуры материала на величину временных и остаточных напряжений.
Предложена математическая модель высокопористой структуры пеностекла, адекватно описывающая особенности образования напряжений в пористых материалах и позволяющая прогнозировать поведение пеностекла как при его производстве, так и в процессе эксплуатации.
Исследовано взаимное влияние размера пор, теплопроводности и прочности теплоизоляционного пеностекла, позволяющее разработать рекомендации по рациональной структуре пеностекла с заданными свойствами.
Практическая ценность работы
Разработанная математическая модель термообработки высокопористых материалов позволяет рассчитывать температурное поле и напряжения по сечению образца в зависимости от режима термообработки, структурных параметров изделий, их теплофизических свойств и характера внешнего воздействия. Это дает возможность проводить проектирование режимов термообработки на различных этапах процесса производства.
Разработаны рекомендации по рациональной структуре пеностекла в зависимости от направления его использования.
На основе модели высокотемпературной термообработки высокопористых материалов рассмотрены процессы, протекающие в зонах быстрого охлаждения и стабилизации в печи вспенивания, разработаны режимы, позволяющие повысить эффективность производства, а также снизить энергозатраты и продолжительность процессов при термообработке пеностекла в 2,0 раза.
Апробация работы
Результаты работы доложены на Международной научно-практической Интернет-конференции «Проблемы и достижения строительного
материаловеденья» (Белгород, 2005), 4-й Научно-технической конференции «Надёжность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований фундаментов» (Волгоград, 2005), Международной научно-практической конференции «Современные технологии в промышленности строительных материалов» (Белгород, 2005).
Внедрение результатов работы: Результаты работы апробированы и внедрены в опытно-промышленное производство на ООО Производственно-коммерческая фирма «Уральская стекольная компания».
Публикации всего опубликовано 12 печатных работ из них 7 по теме исследований.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов по работе, списка литературы и приложения. Диссертация изложена на 168 страницах, включает 62 рисунка и 8 таблиц. Библиографический список составлен из 122 источников.
Классификация и краткая характеристика теплоизоляционных материалов
Современная промышленность производит достаточно большое количество различных теплоизоляционных материалов, которые можно классифицировать следующим образом [1,-3]. По структуре - пористо-волокнистые (минераловатные, стекловолокнистые); пористо-зернистые (перлитовые, известково-кремнеземистые); ячеистые (ячеистые бетоны, пенопласты, пеностекло). По форме - штучные, рулонные, сыпучие и др. По виду исходного сырья - органические и неорганические. По плотности - особо легкие (15-100 кг/м3); легкие (125-350 кг/м3); тяжелые (400-600 кг/м3); По сжимаемости - мягкие (под нагрузкой 2 кПа сжимаемость более 30%); полужесткие (то же, от 6 до 30%); жесткие (то же до 6 %); повышенной жесткости (прочность на сжатие при 5% деформации от 1 до 25 кПа). По теплопроводности - малотеплопроводные (менее 0,058 Вт/(м-К)); среднепроводные (0,058-0,116 Вт/(м-К)); с повышенной теплопроводностью (0,116-0,174 Вт/(м-К)). Рассмотрены основные виды теплоизоляционных материалов [1, 2, 3, 4, 5]. Минеральная вата - относится к неорганическим пористо-волокнистым теплоизоляционным материалам, состоит из тонких и гибких стекловидных волокон диаметром 7-15 мкм. Использование минеральной ваты в качестве самостоятельного теплоизолятора в большинстве случаев нецелесообразно, так как она подвергается самоуплотнению и усадке, что приводит к сокращению долговечности. Изделия из минеральной ваты относятся к среднепроводным, легким теплоизоляционным материалам, не горят, не гниют, морозоустойчивы, температурный интервал использования до 600 С. Однако эти материалы имеют низкую прочность (0,03-0,12 МПа при сжатии) и большое водопоглощение (до 30 %).
Вспученный перлит - относится к неорганическим пористо-зернистым сыпучим теплоизоляторам, мало гигроскопичен, биостоек. В зависимости от размера производится в виде щебня, песка, порошка, пудры. Используется в качестве заполнителя в бетонах и растворах для теплоизоляционных изделий. В качестве самостоятельного утеплителя непригоден.
Ячеистые бетоны - относятся к неорганическим ячеистым теплоизоляторам штучного типа. Получают смешением вяжущего вещества, кремнеземистого компонента, порообразователя и воды с последующим твердением в автоклаве. Относится к легким теплоизоляционным материалам с повышенной жесткостью средней и повышенной теплопроводности. Недостатком материала является необходимость защиты от влаги и других агрессивных сред.
Теплоизоляционные пластмассы - относятся к органическим ячеистым теплоизоляторам штучного типа. Делятся на две группы: с закрытыми ячейками - пенопласты; и с сообщающимися ячейками - поропласты. Получают на основе термопластичных и термореактивных полимеров. Пенопласты относятся к особолегким малотеплопроводным теплоизоляционным материалам. Недостатками материала являются горючесть и низкая прочность.
Пеностекло - относится к неорганическим ячеистым теплоизоляторам с закрытыми или открытыми порами размером 0,1-5 мм. Получают пеностекло спеканием смеси тонкоизмельченного стеклянного порошка с газообразователем. Свойства материала зависят от способа производства, состава стекла и вида газообразователя. Пеностекло относится к леї ким среднетеплопроводным теплоизоляционным материалам, отличается повышенной механической прочностью, малым водопоглощением огне- и биостойкостью. Практически неподвержено старению. Пеностекло обладает уникальным набором свойств (несгораемость, огнестойкость, тем пературостой кость и др.) и является наиболее подходящим теплоизоляционным материалом для долговременного использования в строительных конструкциях.
Величины пор у различных теплоизоляционных материалов колеблются в широких пределах. Размер пор в ячеистых теплоизоляционных материалах обыкновенно не превышают 3-5 мм. Средний диаметр ячеек пенобетона равен 0,4-2 мм, газобетона 0,6-0,8 мм, пенодиатомитового кирпича 0,2-0,4 мм. Пеностекло имеет поры от 0,1 до 3-5 мм, но возможно пеностекло и с порами величиной 1-5 мкм [6].
Прочность используемого материала имеет большое значение в строительстве. Прочность характеризуется показателем пределов прочности: при сжатии аСА, при изгибе сгтг и при растяжении траа. Обычно при определении прочности теплоизоляционных материалов ячеистого строения ограничиваются одним показателем прочности - величиной ссж Прочность изделий волокнистого строения чаще выражают величиной 7И}Г Предел прочности при растяжении служит главным образом для характеристики гибких изделий (войлока и матов из минеральной ваты). В ряде случаев прочность материалов независимо от их строения и вида характеризуют двумя показателями прочности асл1 и аАП Это относится преимущественно к изоляционно-конструкционным материалам.
Прочность отдельных групп теплоизоляционных материалов в известных пределах можно регулировать, подбирая определенный состав сырьевой шихты или применяя некоторые способы обработки материала. Сравнительная оценка плотности, пористости и прочности различных материалов приведена в табл. 1.1
Расчет напряжений при термической деформации слоев пеностекла
В основу модели положено, что изначально в равновесном состоянии пеностекло состоит из шарообразных частиц одинакового радиуса, равного единице, а все изменения их размеров происходит в результате термического расширения. При расчете первоначально определяется геометрическое расположение (координаты точек соприкосновения) всех частиц в фактическом и свободном состоянии. Величина линейной деформации определяется из смещения координат сходственных точек соседних частиц (рис. 3.10): Как уже было отмечено, для стекла (основного материала матрицы пеностекла) при термической обработке, помимо изменения расстояния между частицами, характерно изменение их взаимного расположения (т.е. изменение структуры стекла). Подобное поведение материала оказывает существенное влияние на свойства стекла. В этом смысле коэффициент температурного расширения не отличается от прочих свойств. Поэтому наряду с мгновенными значениями коэффициента при расчете величины деформации необходимо учитывать также влияние второй, «структурной» части так называемой равновесной величины свойства. В силу этого расчет величины свободного размера элемента производится по формуле [70] где ат, ае - мгновенный и структурный коэффициенты термического расширения; Т0, Т , Тк - начальная, структурная и конечная температуры. Величина фактического размера элемента принимается равной среднеарифметическому значению всех свободных размеров взаимосвязанных соседних элементов в исследуемого образца: Так как стекло относится к хрупким материалам, то его разрушение сопровождается упругими деформациями (возможно с небольшой долей пластических деформаций). В соответствии с законом Гука для упругих деформаций, наличие деформации слоев образца, определяемой из формул (3.4)-(3.6), сопровождается образованием в них различного рода напряжений. где Е - модуль упругости.
С другой стороны, в результате деформации одного из элементов модели (рис. 3.10), возникают касательные напряжения, за счет сдвиговых деформаций частиц. В соответствии с законом Гука касательные напряжения Г определяются по формуле где С- модуль сдвига; f — угол сдвига. Между модулем сдвига и модулем упругости существует следующая зависимость: где /л - коэффициент Пуассона, устанавливающий отношения относительных изменений толщины к относительной длине испытуемого образца при растяжении/ - д.,. . Из всего вышесказанного следует, что прочность пеностекла будет определяться величиной нормальных напряжений и касательных напряжений между соседними частицами. Уравнения (3.4)-(3.9) справедливы лишь для материалов, являющихся упругими во всем интервале температур при термообработке. Однако стекло в интервале 480-600 С находится в упруго-пластичном состоянии и в период охлаждения оно переходит в твердое состояние постепенно. При этом вязкость стекла такова, что с одной стороны при наличии разницы температур между слоями в материале возникают напряжения, а с другой, -под влиянием этих напряжений в пеностекле возникает необратимая деформация, ведущая к релаксации этих напряжений. В результате напряжения в пеностекле оказываются значительно меньше, чем рассчитанные по приведенным выше уравнениям. Таким образом, в слоях пеностекла имеют место процессы релаксации, оказывающие существенное влияние на величину напряжений. Поэтому при разработке математической модели образования напряжений в пеностекле этим процессам уделено основное внимание. Как процесс релаксации структуры, так и процесс релаксации напряжений в стекле в настоящее время достаточно хорошо изучены для того, чтобы создать основу для разработки методов расчета напряжений в пеностекле [71, 72]. Расчет релаксации напряжений основан на традиционном подходе к решению вязкоупругих задач - на использовании принципа суперпозиций Больцмана. Согласно этому принципу, каждое механическое воздействие вызывает одну и ту же реакцию тела, вне зависимости от того, какими и когда были предшествующие воздействия. Реакция тела на весь объем возбуждений представляет собой сумму откликов на соответствующие элементарные возбуждения. Справедливость принципа Больцмана подтверждается очень большим объемом экспериментальных данных, полученных на самых различных объектах [92]. Таким образом, применительно к описанию структурной релаксации использование принципа суперпозиций
Больцмана означает, что любое изменение температуры стеклообразующего расплава представляет собой конечное число малых временных интервалов Ath в течение которых температуру можно считать постоянной. На границах между этими интервалами происходит скачкообразное изменение температуры. Поскольку фактическая температура изменяется в конце шага мгновенно, то структурная температура при этом изменяться не может. Возникает разность структурной и фактической температур ATji = Tf, - Т„ которая постепенно уменьшается (релаксирует) в течение (/+1)-го и последующих временных интервалов. Общий закон релаксации разности ATj-, не отличается от закона изотермической релаксации структуры в условиях малого отклонения структуры от равновесия. Скорость протекания релаксационного процесса, однако, обратно пропорциональна Ts и, следовательно, обратно пропорциональна вязкости стекла. При этом в соответствии с принципом суперпозиции предположено, что на ход релаксации разности АТц наличие любых предшествующих или последующих скачков температур не оказывает влияния. Значение в заданный момент времени равно значению в начале опыта плюс сумма результатов всех процессов релаксации структурной температуры от начального до заданного момента времени.
Определение влияния размера пор и плотности на свойства теплоизоляционного пеностекла
Размер пор, пористость и плотность являются основными параметрами, влияющими на теплоизоляционные свойства пеностекла и, соответственно, определяющими его эксплуатационные характеристики как теплоизолятора. Однако, если известно, что увеличение пористости и снижение плотности однозначно улучшают теплоизоляционные свойства (приводят к уменьшению эффективного коэффициента теплопроводности), то влияние на них диаметра пор требует дополнительного изучения. Исходя из данных рис 5.7, увеличение размера пор образца ведет к некоторому росту радиационной составляющей теплового потока QP, а следовательно, увеличивается эффективная теплопроводность пеностекла при высоких температурах. Данный эффект будет благотворно сказываться на технологии производства пеностекла, снижая величину остаточных напряжений, а следовательно, сокращая энергозатраты на производство (отжиг). Однако с другой стороны, бытует мнение, что с уменьшением величины пор повышается прочность готовых изделий [88], т.е. увеличивается предел прочности и, соответственно, допустимые напряжения, выдерживаемые образцом пеностекла без разрушения. В связи с этим появляется возможность для сокращения продолжительности режима отжига пеностекла при температурах ниже 480С. Таким образом, ответ на вопрос о наиболее эффективном размере пор как с точки зрения производства, так и эксплуатации, неоднозначен и требует более подробного рассмотрения. В данном разделе рассмотрено влияние размера пор на величину эффективного коэффициента теплопроводности при высоких и низких температурах. теплопроводности пеностекла при условии, что плотность пеностекла не изменяется. Для этого рассмотрен процесс охлаждения пеностекла от 800 до 20 С со скоростью 10 С/мин. На рис. 5.8 представлены результаты моделирования теплопроводности пеностекла с размером пор изменяющимся от 1 до 8 мм плотностью 200 кг/м в зависимости от температуры.
Графики на рис. 5.9 отображают зависимость коэффициента теплопроводности пеностекла от размера пор для интересующих нас температур: средней температуры применения пеностекла для наружной облицовки зданий - 20 С; максимальной температуры применения пеностекла - 450 С; температуры начала отжига - 650 С; и максимальной температуры вспенивания - 800С. &ЭФ, Вт7м К производства размер пор увеличивает теплопроводность пеностекла в 2,7 раза при отжиге и 3,6 раза при вспенивании. Далее рассмотрено влияние плотности на величину эффективной теплопроводности при том же режиме термообработки для пеностекла с размером пор 1 мм. На рис. 5.10. приведены графики зависимости коэффициента теплопроводности от температуры при изменении плотности пеностекла от 100 кг/м3 до 400 кг/м"\ &ЭФ) Вт/м К со скоростью 5 С/мин, и при двухчасовой выдержки при 20 С .На рис. 5.12 представлены результаты моделирования относительной деформации элементов структуры и напряжений с размером пор, изменяющиеся от I до 8 мм плотностью 200 кг/м3 при разнице температур между центральным и поверхностным слоями пеностекла. Графики на рис. 5.12, соответственно, отображают зависимость напряжения для слоев пеностекла в определенный промежуток времени для различных размеров пор в поверхностном слое пеностекла. Из графиков видно, что максимальные нормальные напряжения образуются с размером пор 1 мм как и на внешнем слое так и на внутреннем. При увеличении размера пор до 4 мм нормальные напряжения снижаются в 1,9 раз. С размером пор 8 мм нормальные напряжения снижаются в 3,8 раз. наибольшее значение, однако это приводит к существенному уменьшению прочности получаемого изделия и, естественно, ухудшаеі теплоизоляционную способность пеностекла при высоких температурах. Компромиссным вариантом в данных условиях можно считать структуру пеностекла с размером пор, равных 1 мм. Основной стадией технологии производства пеностекла является термическая обработка специально подготовленной шихты. Исходя из применяемого оборудования, процесс термообработки подразделяется на два основных этапа: вспенивание шихты в среднем до температуры 750...900 С с последующим резким охлаждением (осуществляется в печи вспенивания) и отжига материала с высокопористой структурой от 650 до 50 С (осуществляется в лере отжига).
Влияние структуры и минералогического состава на технологические особенности производства пеностекла
Зарубежный опыт показывает актуальность использования комбинированных конструкций, состоящих из несущего элемента и теплоизолирующего материала. На данный момент это один из наиболее эффективных способов теплоизоляции, так как позволяет получить высокую прочность сооружения с низкой теплопроводностью стен. Современная промышленность производит достаточно большое количество различных теплоизоляционных материалов, которые можно классифицировать следующим образом [1,-3]. По структуре - пористо-волокнистые (минераловатные, стекловолокнистые); пористо-зернистые (перлитовые, известково-кремнеземистые); ячеистые (ячеистые бетоны, пенопласты, пеностекло). По форме - штучные, рулонные, сыпучие и др. По виду исходного сырья - органические и неорганические. По плотности - особо легкие (15-100 кг/м3); легкие (125-350 кг/м3); тяжелые (400-600 кг/м3); По сжимаемости - мягкие (под нагрузкой 2 кПа сжимаемость более 30%); полужесткие (то же, от 6 до 30%); жесткие (то же до 6 %); повышенной жесткости (прочность на сжатие при 5% деформации от 1 до 25 кПа). По теплопроводности - малотеплопроводные (менее 0,058 Вт/(м-К)); среднепроводные (0,058-0,116 Вт/(м-К)); с повышенной теплопроводностью (0,116-0,174 Вт/(м-К)). Рассмотрены основные виды теплоизоляционных материалов [1, 2, 3, 4, 5]. Минеральная вата - относится к неорганическим пористо-волокнистым теплоизоляционным материалам, состоит из тонких и гибких стекловидных волокон диаметром 7-15 мкм. Использование минеральной ваты в качестве самостоятельного теплоизолятора в большинстве случаев нецелесообразно, так как она подвергается самоуплотнению и усадке, что приводит к сокращению долговечности. Изделия из минеральной ваты относятся к среднепроводным, легким теплоизоляционным материалам, не горят, не гниют, морозоустойчивы, температурный интервал использования до 600 С. Однако эти материалы имеют низкую прочность (0,03-0,12 МПа при сжатии) и большое водопоглощение (до 30 %).
Вспученный перлит - относится к неорганическим пористо-зернистым сыпучим теплоизоляторам, мало гигроскопичен, биостоек. В зависимости от размера производится в виде щебня, песка, порошка, пудры. Используется в качестве заполнителя в бетонах и растворах для теплоизоляционных изделий. В качестве самостоятельного утеплителя непригоден. Ячеистые бетоны - относятся к неорганическим ячеистым теплоизоляторам штучного типа. Получают смешением вяжущего вещества, кремнеземистого компонента, порообразователя и воды с последующим твердением в автоклаве. Относится к легким теплоизоляционным материалам с повышенной жесткостью средней и повышенной теплопроводности. Недостатком материала является необходимость защиты от влаги и других агрессивных сред. Теплоизоляционные пластмассы - относятся к органическим ячеистым теплоизоляторам штучного типа. Делятся на две группы: с закрытыми ячейками - пенопласты; и с сообщающимися ячейками - поропласты. Получают на основе термопластичных и термореактивных полимеров. Пенопласты относятся к особолегким малотеплопроводным теплоизоляционным материалам. Недостатками материала являются горючесть и низкая прочность. Пеностекло - относится к неорганическим ячеистым теплоизоляторам с закрытыми или открытыми порами размером 0,1-5 мм. Получают пеностекло спеканием смеси тонкоизмельченного стеклянного порошка с газообразователем. Свойства материала зависят от способа производства, состава стекла и вида газообразователя. Пеностекло относится к леї ким среднетеплопроводным теплоизоляционным материалам, отличается повышенной механической прочностью, малым водопоглощением огне- и биостойкостью. Практически неподвержено старению. Пеностекло обладает уникальным набором свойств (несгораемость, огнестойкость, тем пературостой кость и др.) и является наиболее подходящим теплоизоляционным материалом для долговременного использования в строительных конструкциях. Величины пор у различных теплоизоляционных материалов колеблются в широких пределах. Размер пор в ячеистых теплоизоляционных материалах обыкновенно не превышают 3-5 мм. Средний диаметр ячеек пенобетона равен 0,4-2 мм, газобетона 0,6-0,8 мм, пенодиатомитового кирпича 0,2-0,4 мм. Пеностекло имеет поры от 0,1 до 3-5 мм, но возможно пеностекло и с порами величиной 1-5 мкм [6]. Прочность используемого материала имеет большое значение в строительстве. Прочность характеризуется показателем пределов прочности: при сжатии аСА, при изгибе сгтг и при растяжении траа. Обычно при определении прочности теплоизоляционных материалов ячеистого строения ограничиваются одним показателем прочности - величиной ссж Прочность изделий волокнистого строения чаще выражают величиной 7И}Г Предел прочности при растяжении служит главным образом для характеристики гибких изделий (войлока и матов из минеральной ваты). В ряде случаев прочность материалов независимо от их строения и вида характеризуют двумя показателями прочности асл1 и аАП Это относится преимущественно к изоляционно-конструкционным материалам.
