Неорганические теплоизоляционные материалы и изделия

Минераловатные изделия. Минеральная вата – волокнистый бесформенный материал, состоящий из тонких стекловидных волокон диаметром 5-15 мкм, которые полу­чают из расплава легкоплавких горных пород (мергелей, доломи­тов, базальтов и др.), металлургических и топливных шлаков и их смесей. Наилучшим видом минерального волокна является базальтовое волокно, которое выдерживает температуру до 1000 °С, обладает стойкостью к коррозии. Широко используются стеклянные волокна. Минераловатные изделия на основе указанных волокон различаются как по структуре и внешнему виду (плиты, маты, скорлупы и т.д.), так и по эксплуатационным свойствам (прочности, сжимаемости, теплопроводности, стойкости и др.).

Маты в рулонах выпускают с синтетическим связующим (плотность 35-75 кг/м³); прошивные с металли­ческими, тканевыми, бумажными обкладками, а также с обкладкой из стеклохолста (100-200 кг/м³); из штапельного стекловолокна (25-50 кг/м³); из непрерывного стекловолокна (80-120 кг/м³); в ви­де холста из базальтового волокна (15-20 кг/м³). Прошивные маты – это гибкие изделия из слоя прошитого во­локнистого материала. Последнее время используются вертикально-слоистые гибкие маты, состоящие из приклеенных к покровному ма­териалу полос волокнистых плит при преимущественно перпендику­лярном расположении волокон. Гибкие изделия, состоящие из слоя волокнистого материала со связующим веществом, называются вой­локом.

Полужесткие и мягкие плиты изготовляют с синтетическим, битумным и крахмальным связующим. Изделия (пли­ты, маты) с синтетическим связующим имеют меньшую плотность, более прочны и привлекательны на вид по срав­нению с изделиями на битумном связующем. Плотность плит 35-250 кг/м³, теплопроводность 0,041-0,07 Вт/(м × °С). Жесткие плиты и фасонные изделия (скорлупы, сегменты) выпускают с синтетическим, битумным и неорганическим связующим (цементом, глиной, жидким стеклом и др.). Для повыше­ния прочности и снижения количества связующего в состав изделий вводят коротковолокнистый асбест. Плиты толщиной 40-100 мм выпускают плотностью 100-300 кг/м³ и теплопроводностью 0,051-0,135 Вт/(м × °С). Твердые плиты, имеющие пониженную сжимаемость, изготовляют на синтетическом связующем (фенолоспирте, растворе или дисперсии карбамидного полимера и др.). Прочность на сжатие минераловатных изделий повышается с ростом количества вертикально ориентированных во­локон. Прочность на сжатие при 10 %-ной деформации в
100 кПа мо­жет быть достигнута для минераловатных плит плотностью 150-160 кг/м³ при содержании вертикально ориентированных волокон около 65 %; для плит плотностью 180-190 кг/м³ – около 55 %. Минераловатные изделия с гофрированной структурой, со­держащие до 30 % ориентированных в вертикальном направлении волокон, имеют плотность 140-200 кг/м³. По сравнению с плитами с горизонтальной ориентацией волокон гофрированные плиты отлича­ются меньшей деформативностью и повышенной в 1,7-2,5 раза проч­ностью.

Керамические теплоизоляторы изготовляют путем формования, сушки и обжига глинистого и другого минерального сырья (диатомит, трепел, огнеупорная глина, перлит). По сравнению с другими теплоизо­ляционными материалами они имеют высокую прочность и температуру применения (до 900 °С). Большая пористость создается путем введения в формовочную массу газообразователей, выгораю­щих добавок.

Ячеистое стекло (пеностекло) вырабатывают из стекольного боя, либо используют те же сырьевые материалы, что и для производства других видов стекла: кварцевый песок, известняк, соду и сульфат натрия. При спекании порошка стекольного боя с газообразователями – коксом и известняком – выделяется углекислый газ, образующий поры. Газообразующими добавками могут служить так­же мел или карбиды кальция и кремния. Ячеистое стекло имеет в материале стенок крупных пор мель­чайшие микропоры, обусловливающие малую теплопроводность при достаточно высоких прочности, водостойкости и морозостойкости. Ячеистое стекло – несгораемый, экологически чистый материал с достаточно высокой температуростойкостью (для щелочного – 400 °С, для бесщелочного – до 600 °С); хорошо обрабаты­вается. Применяют для теплоизоляции стен зданий, тепловых сетей при их под­земной бесканальной прокладке, для теплоизоляции стен, перекры­тий, кровель, в конструкциях холодильников.

Вулканитовые изделия изготовляют из смеси молотого диа­томита или трепела (около 60 %), воздушной извести (20 %) и асбеста (20 %). Отформованные изделия подвергают автоклавной обработке, которая ускоряет химическое взаимодействие между кремнеземи­стым компонентом и воздушной известью, приводящее к образова­нию гидросиликатов кальция.

Теплоизоляционные бетоны. Крупнопористые легкие бетоны готовят на основе пористого заполнителя – вспученного перли­та, легкого керамзита или вермикулита и минерального вяжущего. Их плотность может составлять 150-300 кг/м³. Теплоизоляционные ячеистые бето­ны (газо- и пенобетоны) получают плотностью от 150 до 500 кг/м³. Эти бетоны имеют низкую теплопроводность, достаточную марку по прочности, сравнительно низкое водопоглощение. Они морозостойки, обладают хорошей гвоздимостью, огнестойкостью. Теплоизоляционные бетоны используют для утепления наружных ограждений как в виде сборных плит, так и в качестве монолита.

Зернистые материалы (теплоизоляционные засы­пки). В виде пористого песка с насыпной плотностью 50-120 кг/м³ и тепло­проводностью 0,04-0,075 Вт/(м × °С) при температуре до 900 °С применяют вспученный перлит и вспученный вермикулит (предельная температура применения 1100 °С), измель­ченные диатомиты и трепелы (насыпная плотность 400-700 кг/м³ и теплопроводность 0,11-0,18 Вт/(м × °С)). При температурах до 450-600 °С применяют гранулированную и стеклянную вату, дробленую пемзу и вулканический туф, топливные шлаки, получаемые при сжигании кускового топлива, топливные зо­лы от сжигания пылевидного топлива, доменные гранулированные шлаки.

Стеклопор получают путем грануляции и вспучивания жидкого стекла с минеральными добавками (мелом, молотым песком, золой ТЭС и др.). Технологический процесс включает производство гранулята – стеклобисера и его низкотемпературное (при 320-360 °С) вспучивание. Стеклопор выпускают трех марок: СЛ (насыпная плотность 5-40 кг/м³ и теплопроводность 0,028-0,035 Вт/(м × °С); Л (соответственно 40-80 кг/м³ и 0,032- 0,04 Вт/(м × °С); Т (соответственно 80-120 кг/м³ и 0,038-0,05 Вт/(м × °С). В сочетании с различными связующими стеклопор используют для изготовления штучной, мастичной и заливочной теплоизоляции. Наиболее эффективно введение стеклопора в наполненные пенопласты, так как позволяет снизить расход полимера и значительно повысить их теплостойкость.