Теплоизоляционные и акустические материалы реферат

Обновлено: 07.07.2024

Теплоизоляционными называются материалы, имеющие малую теплопроводность и используемые для тепловой изоляции строительных конструкций зданий и сооружений, технологической аппаратуры, тепловых и холодильных установок и различных трубопроводов. Под тепловой изоляцией понимают мероприятия, позволяющие уменьшить потерю тепла во внешнюю среду зданиями и сооружениями, тепловыми установками и трубопроводами или защитить их от нагрева (холодильные камеры и агрегаты).

Использование 1 т теплоизоляционных материалов для защиты трубопроводов и других промышленных объектов позволяет экономить до 200 т условного топлива в год.

К основным теплофизическим свойствам относятся теплопроводность, к физико-механическим – средняя плотность, прочность и деформативность.

Теплопроводность является важнейшим свойством теплоизоляционных материалов. Коэффициент теплопроводности этих материалов должен быть не более 0,175 Вт/(м·К) при 25 0 С. Он численно равен количеству тепла (в условиях стационарного потока), проходящего в течение 1 ч через преграду площадью 1 м 2 и толщиной 1 м при разности температур на ее поверхностях в 1К. Коэффициент теплопроводности материалов указывается в стандартах при температурах: 25 0 С при применении их до 200 0 С; 125 0 С – до 500 0 С и 300 0 С – свыше 500 0 С.

На теплопроводность материалов оказывает влияние целый ряд факторов: пористость (или средняя плотность), характер пор, их размеры и распределение, химический состав, влажность, температура, давление.

Теплопроводность материала связана с его плотностью следующей зависимостью:


,


где - температуропроводность, м 2 /с;


- теплоемкость, Дж/кг·К;


- средняя плотность, кг/м 3 .

С увеличением средней плотности (уменьшением пористости) теплопроводность материалов растет. На практике удобнее судить о теплопроводности материала по его средней плотности, которая для теплоизоляционных материалов должна быть не более 500 кг/м 3 .

С увеличением пористости теплопроводность материала снижается. Менее теплопроводными являются материалы с мелкопористой структурой при равномерном распределении замкнутых пор. Это объясняется тем, что с увеличением размеров пор, а особенно с образованием сквозных каналов, существенное значение приобретает передача тепла внутри пустот от стенки к стенке путем конвекции.

Абсолютное большинство строительных материалов имеет капиллярно-пористую структуру, заполненную в основном воздухом, теплопроводность которого зависит от диаметра пор.

Так, в мелких порах теплопроводность воздуха имеет самое маленькое значение λ = 0,023 Вт/м·К. В крупных порах теплопроводность его из-за влияния конвекции возрастает до λ = 0,053 Вт/м·К.

2. Классификация теплоизоляционных материалов

По виду основного исходного сырья – органические и неорганические;

по структуре – волокнистые, ячеистые и зернистые;

по форме – рыхлые, плоские, фасонные и шнуровые;

по горючести – несгораемые, трудносгораемые и сгораемые (группа горючести, к которой относятся отдельные виды материалов и изделий, указывается в соответствующих ГОСТ);

по теплопроводности – низкой теплопроводности (класс А – коэффициент теплопроводности при температуре 25 0 С до 0,06 Вт/(м·К)), средней теплопроводности (класс Б – свыше 0,06 до 0,115) и повышенной теплопроводности (класс В – свыше 0,115 до 0,175);

по средней плотности – особо низкой (марки по средней плотности, кг/м 3 , 15, 25, 35, 50, 75), низкой (100, 125, 150, 175), средней (200, 225, 250, 300, 350) и плотные (400, 450, 500);

по жесткости – мягкие (величина относительного сжатия в процентах под удельной нагрузкой 0,002 МПа – свыше 30), полужесткие (от 6 до 30), жесткие (до 6), повышенной жесткости (величина относительного сжатия под удельной нагрузкой 0,04 МПа – до 10), твердые (величина относительного сжатия под удельной нагрузкой 0,1 МПа – до 10).

Неорганические теплоизоляционные материалы имеют преимущества перед органическими. Они негорючи, обладают более высокой температурой использования, водо- и биостойки, поэтому находят наиболее широкое применение.

Теплоизоляционными называются материалы, имеющие теплопроводность не более 0,175 при 20С и предназначены для теплоизоляции зданий, технологического оборудования, трубопроводов и т.д.

-по виду исходного сырья (органические, неорганические)

-по структуре (волокнистая, ячеистая, зернистая, сыпучая)

-по форме – рыхлая (вата, перлит), плоская (плиты, маты, войлок), фасооная форма (цилиндры, сегменты), шнуровая.

-по содержанию связующего

1) Теплопроводность – процесс переноса теплты через строительные материалы под действием градиентов Т.

2) Плотность – отношение массы сухого ТИМ к его объему, определяему заданной нагрузкой.

3) Прочность на сжатие – определяется при 10%-ой деформации. Величина напряжения, вызываемая изменение толщины изделия на 10%.

4) Сжимаемость – способность материала изменять толщину под действие заданного давления.

9) Химическая и биологическая стойкость

ВОПРОС 8.2. Неорганические теплоизоляционные материалы.

Неорганические ТИМ не подверженные гниению, достаточно огнестойкие и более долговечные, чем материалы из растительного волокна. Минеральная вата представляет собой теплоизоляционный материал, получаемый из расплава горных пород или металлургических шлаков и состоящий из стекловидных волокон. Минеральная вата прочно занимает ведущее положение среди теплоизоляционных материалов из неорганического сырья. Это обусловлено неорганиченностью сырьевых запасов. Простотой производства, высокой морозостойкостью, малой гигроскопичностью и не большой стоимостью.

При перевозках и хранении уплотняется и комкается, часть волокон ломается и превращается в пыль, в конструкциях должны быть защищена от механических воздействий, ее укладка требует больших трудозатрат, пористость до 95%.

Применяют для теплоизоляции, температура применения до 600 С. Стеклянная вата представляет собой волокнистый теплоизоляционный материал, получаемый из расплавленной стекломассы. Изделия из стеклянного волокна применяют для теплоизоляции строительных конструкций, холодильников и средств транспорта.

При температуре от -60 до +180 С волокна более длинные, чем у минеральной ваты и имеют большую химическую стойкость. Пеностекло является хорошим теплоизоляционным высокопористым материалом ячеистого строения. Плиты из пеностекла применяют для теплоизоляции ограждающих конструкции зданий, декоративной отделки интерьеров, изоляции поверхностей с температурой эксплуатации до 180 С. Изготавливают путем спекания порошка стеклянного боя или горных пород с газообразователями. Высокая прочность и пористость.

ВОПРОС №8.3. Неорганические материалы.

Фибролит – плитный материал из древесной шерсти и неорганического вяжущего ПЦ. Теплоизоляция стен и перегородок.

Арболитовые изделия. ПЦ+органическое коротковолокнистое сырье – древесные опилки.

ДСП – горячее прессование массы из органического сырья.

ДВП – из отходов неделовой древесины.

Сотопласты – склейка гофролистов бумаги, ткани, пропитанной полимерами.

Ячеистые пластмассы – пенно и поропласты. Плиты из них применяют для утепления стен и покрытий, теплоизоляция труб.

Пенополеуретан – химическая реакция при смешивании полиэфира, воды, диизоцианита, катализаторов и эмульгаторов. Жесткий и эластичный пенополиуретан. Плиты и скорлупы – герметизация швов и стыков.

Пенополистирол – в пластиковых трех-слойных панелях.

Мипора – вспениванием мочевинно-формальдегидной смолы.

ВОПРОС №8.4. Акустические материалы.

Звуки, вызываемые случайными причинами, не несущие полезной информации и мешающие тому или иному жизненному процессу, принято называть шумами. Они раздражают и угнетают нервную систему человека. Воздушный шум возникает и распространяется в воздушной среде. Звуковые волны воздействуют на ограждающие конструкции, приводят их в колебательное движение и тем самым передают звук в соседние помещения, отражаются и частично поглощаются ограждениями, а также проникают через них.

Ударный шум возникает и распространяется в ограждающих конструкциях при ударных, вибрационных и др. воздействиях непосредственно на конструкцию.

Акустические материалы могут быть несгораемыми, трудносгораемые и сгораемыми, должны быть влагостойкими, биостойкими, удовлетворять санитарно-гигиеническим требованиям и сохранять свои свойства в процессе длительной эксплуатации. Они могут быть штучными (блоки, плиты), рулонными (маты, полосовые прокладки, холсты), рыхлыми, сыпучими (вата, керамзит, песок, доменный шлак и др.).

Акустические материалы принято подразделять в зависимости от назначения, структуры и свойств на звукопоглащающие, звукоизоляционные или прокладочные и вибропоглащающие.

Звукопоглащающими материалы: применяются с целью снижения уровня звукового давления в помещениях производственных и общественных зданий.

Звукопоглащение материалов оценивается коэффициентом звукопоглащения.

Большинство применяемых в настоящее время звукопоглащающих материалов обладают большой гигроскопичностью и не обладают водостойкостью.

Звукоизоляционные – прокладочные материалы применяют для изоляции от ударного шума в многослойных конструкциях перекрытий и перегородок и частично для поглощения воздушного шума.

Теплоизоляционными называют материалы, предназначенные для защиты от потерь теплоты конструкциями зданий различного назначения, а также различными тепловыми агрегатами. Эти материалы имеют высокую пористость, небольшую среднюю плотность и низкий коэффициент теплопроводности. По химическому составу теплоизоляционные материалы подразделяют на минеральные и органические, по внешнему виду — на сыпучие, рулонные и штучные. К теплоизоляционным материалам предъявляются требования по средней плотности, теплопроводности, био- и огнестойкости, стойкости к действию воды и др.

В строительстве применяют такие теплоизоляционные материалы, как фибролит, ксилолит, арболит, керамзит, минеральную вату и ДР-

Минеральные теплоизоляционные материалы. Из них наиболее распространены минеральная вата, стеклянная вата, ячеистое стекло, материалы на основе асбеста, вермикулит и перлит, керамзит и др.

Минеральная вата состоит из отдельных волокон, которые получают раздувом струй расплавов горных пород или металлургических шлаков. Ее выпускают марок 75, 100 и 125 с коэффициентом теплопроводности 0,044. 0,105 Вт/(м°С). Она огнестойка, биостойка и обладает малой гигроскопичностью. Применяется для изготовления минерального войлока и минеральных матов, которые используют для теплоизоляции ограждающих конструкций и трубопроводов.

Теплоизоляционные материалы на основе асбеста применяют для изготовления сыпучих (порошкообразные), штучных (плиты, скорлупы и сегменты) рулонных материалов. Они являются хорошими защитными материалами для поверхностей с

высокой температурой нагрева, например котлов, автоклавов, трубопроводов, теплосетей горячего водоснабжения и др.

Вспученные теплоизоляционные материалы. Природный вермикулит представляет собой сложный алюмосиликат магния. В спученный вермикулит — сыпучий материал, получаемый путем кратковременного обжига и измельчения природного вермикулита. Из вспученного вермикулита в смеси с вяжущими веществами изготовляют плиты и скорлупы.

Перлит представляет собой кремнеземистую горную породу вулканического происхождения. При обжиге (700. 1200 С) перлит вспучивается, значительно увеличиваясь в объеме. Как вермикулит, так и перлит обжигают в шахтных или вращающихся печах. Оба эти материала имеют малую среднюю плотность и низкий коэффициент теплопроводности. Вспученные перлит и вермикулит применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций, трубопроводов (скорлупами), котлов, технологического оборудования и т.д.

Звукоизоляционные материалы

Звукоизоляционными, или акустическими, называются материалы, которые применяют для уменьшения или поглощения различного рода шумов. В зависимости от структуры звукоизоляционные материалы подразделяются на зернистые, волокнистые и ячеистые.

Зернистые материалы. К ним относятся керамзитовый гравий, вспученный перлит, вермикулит, гранулированная минеральная вата, пробковая крошка и др.

Волокнистые материалы. Их изготовляют на основе минеральных и органических волокон. Наиболее распространены в строительстве плиты на основе минеральной ваты. Они могут быть изготовлены с жестким, полугибким и гибким скелетом. Интересными и разнообразными фактурами обладают минераловатные звукопоглощающие плиты с жестким скелетом, изготовляемые на основе крахмального связующего.

Ячеистые материалы. К ним относятся поропласты и ячеистые бетоны, изготовленные с сообщающимися порами (губчатая структура). Среди поропластов наиболее высокими акустическими свойствами обладают пенополиуретаны, которые могут быть в жестком и гибком исполнении. Эти материалы имеют пористую поверхность, выпускаются любых цветов. Однако горючесть поропластов ограничивает их применение.

По природе используемого сырья звукопоглощающие материалы подразделяют на органические, смешанные (композиционные) и минеральные. Органические мат ер ил л ы могут быть получены на основе поропластов, древесного и другого растительного волокна, пробковой крошки, а минеральные — на основе

керамики, стекла и других легких минеральных заполнителей с минеральными вяжущими. Наиболее распространены смешанные материалы. Они подразделяются на два вида: 1) с минеральным заполнителем и органическим связующим; 2) на основе органических заполнителей с минеральными вяжущими. Природа применяемого заполнителя и связующего определяет огнестойкость материала, его стойкость во времени и другие свойства.

Звукоизоляционные материалы и изделия используют в качестве сплошных облицовок поверхностей помещений или в виде штучных поглотителей Наиболее распространены сплошные звукопоглощающие облицовки потолков и верхних частей стен помещений. Во многих случаях более удобно и целесообразно использовать локальные облицовки и штучные поглотители, располагая их в непосредственной близости от источника шума.

Лакокрасочные материалы

Пигменты

Лакокрасочными называют материалы, наносимые в жидком виде на отделываемую поверхность, которые при высыхании образуют пленку, хорошо сцепляющуюся с окрашиваемой поверхностью. К лакокрасочным материалам относят пигменты, связующие вещества, растворители и красочные составы — масляные, клеевые, эмалевые, известковые, силикатные, синтетические и цементные красители, лаки и политуры.




Пигментами называют цветные порошкообразные вещества, нерастворимые в воде и органических растворителях, однако способные равномерно смешиваться с ними, образуя красочные составы. О качестве пигментов судят по красящей способности, тонкости помола, укрывистости (расходу пигмента на 1 м окрашиваемой поверхности), свето- и огнестойкости, стойкости к агрессивной среде и атмосферостойкости. По цвету пигменты классифицируют на белые, желтые, синие, зеленые, красные, черные и коричневые.

Белые пигменты. К белым пигментам относятся цинковые, свинцовые и титановые белила, а также известь и мел. Белые пигменты делят на естественные и искусственные. Они широко применяются для приготовления красочных составов и для внутренней и наружной отделки.

Среди природных материалов наиболее распространенным пигментом является мел. Его применяют для приготовления водных, казеиновых и клеевых красок, побелочных составов. Для малярных работ применяют просеянный и отмученный мел.

Свинцовые белила. Они представляют собой основной карбонат свинца 2РЬСОзРЬ(ОН)2. В промышленности свинцовые белила получают из уксусно-кислого свинца, пропуская через него углекислый газ. Свинцовые белила долговечны, поэтому их применяют в основном для наружной отделки. Для внутренней отделки их применять запрещено, так как они достаточно ядовиты. Потребителям они отпускаются в виде масляной краски.

Цинковые белила. Цинковые белила представляют собой оксид цинка ZnO, получают из цинковых руд или металлического цинка, для чего их при высокой температуре переводят

в парообразное состояние и окисляют кислородом. Атмосферостойкость цинковых белил невысока, вследствие чего их применяют для внутренней отделки.

Титановые белила. Они представляют собой диоксид титана ТЮг. Получают их из титановых руд методом разложения серной кислотой. Обладают высокой атмосферостойкостью, не ядовиты и применяются как для наружной, так и внутренней отделки.

Желтые пигменты. К ним относятся охра, свинцовые крона, желтый светопропиточный пигмент. Охру получают из глины. В ее составе содержатся оксиды железа (20. 25 %) и небольшие примеси оксидов марганца, которые придают ей темноватый оттенок. Охру применяют для получения клеевых, масляных, эмалевых, казеиновых и других красок. Охра — наиболее дешевый и долговечный пигмент. Свинцовые крона состоят в основном из хромокислого свинца (РЬСгО4), ядовиты и требуют осторожного обращения. Цвет их меняется от светло-лимонного до темно-желтого. Применяют для наружной отделки, для окраски металлических и деревянных поверхностей.

Синие пигменты. К синим пигментам относят железную лазурь. Применяют ее для подцветки белых колеров с целью устранения желтого оттенка. Лазурь представляет собой железную соль же-лезистосинеродистой кислоты. Ее получают из желтой кровяной соли и железного купороса с последующим окислением белого осадка. Применяют для создания колеров с масляными и лаковыми связующими

Зеленые пигменты. В строительной индустрии наиболее распространены зелень свинцовая хромовая, представляющая собой механическую смесь желтого крона с наполнителями и лазурью, оксид хрома. Эти пигменты отличаются высокой укрывистостыо, красящей способностью, а также антикоррозийными свойствами.

Черные пигменты. К ним относятся сажи, перекись марганца и графит. В строительстве применяют их как в чистом виде, так и в смеси с белыми пигментами для получения серых красок. Отличаются стойкостью к действию высоких температур и кислот.

Красные пигменты. В их состав входят естественная и искусственная мумия, а также сурик свинцовый. Мумия природная применяется как масляная и клеевая краска по металлу, дереву и штукатурке. Искусственную мумию нельзя применять только для окраски металлических поверхностей.

Коричневые пигменты. При производстве малярных работ в качестве коричневых пигментов применяют железный сурик и умбру. Умбра — это глина, окрашенная окислами железа и марганца. Она имеет коричневый цвет с зеленоватым оттенком. Жженая умбра имеет коричневый цвет с зеленоватым оттенком. Жженая умбра имеет красно-коричневый цвет. Применяют в клеевых и масляных красочных составах. Сурик железный представляет собой измельченные железные руды, состоит в основном из оксида железа, имеет коричневый цвет, атмосферостоек и долговечен. Применяется для окраски кровель из листовой стали, для окраски труб и столярных изделий.

К любым строительным материалам предъявляется комплекс требований функционального (специфического) и строительно - эксплуатационного характера. Например, к материалам для полов основным требованием функционального характера является низ­кая истираемость. Наряду с этим данные материалы должны отве­чать общестроительным требованиям: соответствовать стандартам по форме и размерам, цвету, прочности и т. д.

Соответствие любого строительного материала предъявляемым к нему требованиям оценивается по его качеству, которое опреде­ляется совокупностью показателей его свойств.

В соответствии с требованиями свойства строительных, в том числе теплоизоляционных и акустических, материалов и изделий подразделяются на функциональные и общестроительные или строительно-эксплуатационные.

Таким образом, функциональные свойства определя­ются основным назначением материала.

Для теплоизоляционных материалов такими свойствами явля­ются теплоизолирующая способность (теплопроводность) и темпе­ратура применения, для звукопоглощающих материалов — величи­на звукопоглощения, для звукоизоляционных материалов — способ­ность гасить звуковые волны, характеризуемая динамическим модулем упругости и относительным сжатием при кратковременной и длительной нагрузках.

К функциональным свойствам теплоизоляционных и акустиче­ских материалов и изделий следует отнести пористость, величина и структурные показатели которой решающим образом влияют на качество этих материалов.

Строительно-экспуатационные свойства характери­зуют материалы с позиции их транспортирования, монтажа и экс­плуатации. Важнейшими из них для теплоизоляционных и аустиче - ских материалов являются прочность, стойкость к действию воды, температуры, огня, химической и биологической агрессии. Для звукопоглощающих материалов немаловажным показателем явля­ется декоративность.

Применяя различные технологические приемы, можно в ка­ких-то пределах направленно изменять эти свойства. Однако это не должно существенно отражаться на функциональных свойствах материалов и изделий.

Читайте также: