Теплоизоляционные материалы классификация

Глава 1. Основные сведения о теплоизоляционных материалах

Классификация теплоизоляционных

Теплоизоляционными материалами называется разновидность строительных материалов, обладающих низкой теплопроводностью и предназначенных для тепловой изоляции зданий, сооружений, оборудования и трубопроводов.

Свойства теплоизоляционных материалов и изделий регламентированы ГОСТ.. Согласно ГОСТ, теплоизоляционные материалы классифицируют по форме и внешнему виду, структуре, виду исходного сырья, плотности, жесткости, теплопроводности, возгораемости.

I. По форме и внешнему виду материалы подразделяют на штучные изделия (плиты, блоки, кирпич, цилиндры, полуцилиндры, сегменты), рулонные и шнуровые (маты, шнуры, жгуты), рыхлые и сыпучие материалы (вата минеральная, стеклянная, вспученный перлит, вермикулит).

II. По структуре материалы и изделия бывают волокнистыми, ячеистыми и зернистыми.

III. По виду исходного сырья их делят на неорганические и органические (приложение).

Смеси из неорганических и органических материалов относятся к неорганическим, если количество последних в смеси превышает 50% по массе.

IV. По плотности материалы и изделия подразделяют на группы и марки:

Классификация теплоизоляционных материалов

Особо низкой плотности

15,25,35,50,75 кг/м 3

V. По жесткости теплоизоляционные изделия подразделяют на указанные в таблице: относительное сжатие, %.

Классификация теплоизоляционных материалов

При удельной нагрузке КПа

VI. По теплопроводности материалы и изделия делят на классы.

Разделение материалов по теплопроводности показано в табл.3.

Классификация теплоизоляционных материалов

Теплопроводность при температуре 25 0 с Вт/м 0 с

1.2.Основные свойства теплоизоляционных материалов

К функциональным свойствам теплоизоляционных материалов относятся пористость и теплофизические характеристики: теплопроводность, теплоемкость, температуропроводность, теплостойкость, т.е. те свойства, которые обеспечивают тепловую изоляцию.

Строительно-эксплуатационные свойства средняя плотность, физико-механические показатели, стойкость при действии влаги, морозостойкость и др., т.е. те свойства, которые обеспечивают долговечность материала, возможность транспортирования, монтаж.

Пористость материала – это показатель, характеризующийся объемом газа (воздуха) в единице объема материала, выраженное в %. Поры по размерам разделяют на макропоры с размером >0,2 мм, видимые невооруженным глазом, и микропоры, обнаруживаемые с помощью микроскопа.

Открытая и закрытая пористость составляют общую (истинную пористость)

H_п=(1-)·100%

Открытую пористость определяют экспериментально по заполнению пор водой.

Истинная пористость обусловливает не только теплофизические свойства материалов, но и его прочность, так как она определяет содержание твердой фазы.

Пористость выше определенного предела редко снижает прочностные и увеличивает деформативные показатели конгломерата, поэтому при ее увеличении всегда необходимо повышать прочность связки.

Для материалов с зернистой структурой типа насыпной теплоизоляции и с волокнистой структурой истинная пористость меняется в зависимости от прилагаемого давления, которое вызывает их сжатие и уплотнение.

Пористость материала увеличивают оптимизацией его структуры (технологические методы), а также изменением условий эксплуатации. В этом случае для зернистых и волокнистых материалов необходимо снизить эксплутационные нагрузки, которые уплотняют материал.

Соотношение между закрытой и открытой пористостью влияет на многие строительно-эксплутационные и теплофизические свойства. Открытая пористость увеличивает теплопроводность материалов и создает условия для проникновения внутрь изделий, газов и влаги. В результате этого возрастает теплоемкость, интенсифицируются процессы химической и физической коррозии, увеличивается средняя плотность изделия и капиллярный подсос. Также деструктивные процессы разрушают межпоровые перегородки, приводя к уменьшению закрытой и увеличению открытой пористости, это ускоряет разрушение материала, поэтому в технологии теплоизоляционных материалов стремятся обеспечить получение минимально открытой и максимально закрытой пористости.

На свойства материалов большое влияние оказывает форма пор; если поры имеют вытянутую форму, то материал может обладать анизотропией свойств, например, прочность материала больше, если поры вытянуты параллельно действующей нагрузке и меньше, если перпендикулярны; теплофизические характеристики в этом случае уменьшаются в обратной зависимости.

По возгораемости теплоизоляционные материалы делят на: несгораемые, трудно сгораемые и сгораемые.

В целом теплоизоляционные материалы и изделия имеют следующую общую техническую характеристику: 1) теплопроводность не более 0,175 Вт/м. гр при 25 0 С; 2) среднюю плотность не более 600 кг/м 3 ; 3) стабильные физико-механические и теплотехнические свойства; 4) не выделяют токсических веществ и пыли в количестве, превышающих предельно допустимые концентрации.

Для тепловой изоляции оборудования трубопроводов с температурой, изолируемой поверхности свыше 100 0 С, чаще всего применяют неорганические материалы.

Основным признаком теплоизоляционных материалов является большая пористость. Она определяет свойства материалов и является причиной их объединения в одну группу. С пористостью непосредственно связана средняя плотность. Критерием деления теплоизоляционных материалов на марки является их средняя плотность. Существуют следующие марки теплоизоляционных материалов: 15, 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600.

При выборе теплоизоляционных материалов следует учитывать, что на долговечность и стабильность теплофизических и физико-механических свойств теплоизоляционных материалов, входящих в конструкцию ограждения, оказывают существенное влияние многие эксплуатационные факторы. Это, в первую очередь, знакопеременный (зима-лето) температурно-влажностный режим «работы» конструкции и возможность капиллярного и диффузионного увлажнения теплоизоляционного материала, а также воздействие ветровых, снеговых нагрузок, механические нагрузки от хождения людей, перемещения транспорта и механизмов по поверхности кровли производственных зданий.

Поскольку теплоизоляционные материалы, применяемые в строительстве, «работают» в достаточно жестких условиях, к ним предъявляются повышенные требования. Прежде всего, коэффициент теплопроводности материала должен быть таков, чтобы материал, в условиях эксплуатации, мог обеспечить требуемое сопротивление теплопередачи в конструкции, при минимально возможной толщине теплоизоляционного слоя. Следовательно, предпочтение надо отдавать высокоэффективным материалам.

Кроме того, теплоизоляционные материалы должны обладать морозостойкостью (не менее 20-25 циклов), чтобы сохранять свои свойства без существенного снижения прочностных и теплоизоляционных характеристик до капитального ремонта здания, а также быть водостойкими, биостойкими, не выделять в процессе эксплуатации токсичных и неприятно пахнущих веществ. Плотность материала, применяемого для утепления, должна быть не более 250 кг/м 3 , иначе существенно возрастают нагрузки на конструкции, что нужно учитывать, при выборе материалов для ремонта ветхих строений.

Теплоизоляционные материалы обладают рядом теплотехнических свойств, знание которых необходимо для правильного выбора материала конструкции и проведения теплотехнических расчетов. Точность последних в значительной степени зависит от правильного выбора значений теплотехнических показателей. Какие же это показатели?

1. Средняя плотность — величина, равная отношению массы вещества ко всему занимаемому им объему. Средняя плотность измеряется в кг/м 3 . Следует отметить, что средняя плотность теплоизоляционных материалов достаточна низка по сравнению с большинством строительных материалов, так как значительный объeм занимают поры. Плотность применяемых в настоящее время в строительстве теплоизоляционных материалов лежит в пределах от 17 до 400 кг/м 3 , в зависимости от их назначения.

Известно, что чем меньше средняя плотность сухого материала, тем лучше его теплоизоляционные свойства при температурных условиях, в которых находятся ограждающие конструкции зданий. Чем меньше средняя плотность материала, тем больше его пористость. От характера пористости зависят основные свойства материалов, определяющие их пригодность для применения в строительных конструкциях: теплопроводность, сорбционная влажность, водопоглощение, морозостойкость, прочность. Наилучшими теплоизоляционными свойствами обладают материалы с равномерно распределенными мелкими замкнутыми порами.

2. Теплопроводность — передача тепла внутри материала вследствие взаимодействия его структурных единиц (молекул, атомов, ионов и т.д.) и при соприкосновении твердых тел. Количество теплоты, которое передается за единицу времени через единицу площади изотермической поверхности при температурном градиенте, равном единице, называется теплопроводностью (коэффициентом теплопроводности). Теплопроводность (l) измеряют в Вт/(мК). Методики и условия испытаний теплопроводности материалов в различных странах могут значительно различаться, поэтому при сравнении теплопроводности различных материалов необходимо указывать при каких условиях, в частности температуре, проводились измерения. На величину теплопроводности пористых материалов, каковыми являются теплоизоляционные материалы, оказывают влияние плотность материала, вид, размеры и расположение пор, химический состав и молекулярная структура твердых составных частей, коэффициент излучения поверхностей, ограничивающих поры, вид и давление газа, заполняющего поры. Однако преобладающее влияние на величину теплопроводности имеют его температура и влажность. Теплопроводность материалов возрастает с повышением температуры, однако гораздо большее влияние в условиях эксплуатации оказывает влажность.

3. Влажность — содержание влаги в материале. С повышением влажности теплоизоляционных (и строительных) материалов резко повышается их теплопроводность. Очень важной характеристикой теплоизоляционного материала, от которой зависит теплопроводность, является и сорбционная влажность , представляющая собой равновесную гигроскопическую влажность материала, при различной температуре и относительной влажности воздуха.

4. Водопоглощение — способность материала впитывать и удерживать в порах влагу при непосредственном соприкосновении с водой. Водопоглощение теплоизоляционных материалов характеризуется количеством воды, которое поглощает сухой материал при выдерживании в воде, отнесенным к массе сухого материала. Следует обратить внимание, что водопоглощение теплоизоляционных материалов отечественного производства и инофирм определяется по разным методикам. При выборе материала для конструкции рекомендуется обращать внимание на показатели, приведенные в ТУ, ГОСТ или рекламных проспектах (для материалов инофирм), и сравнивать их с требуемыми по условиям эксплуатации А и Б (приложения 3 СНиП II-3-79* Строительная теплотехника’ ). Как правило, теплопроводность теплоизоляционных материалов в условиях А и Б на 15 – 25% выше, чем указано в стандартах для сухих материалов при температуре 25 0 С. Значительно снизить водопоглощение минераловатных и стекловолокнистых теплоизоляционных материалов позволяет их гидрофобизация, например, путем введения кремнийорганических добавок. Продукция инофирм, поставляемая на наш рынок, является гидрофобизированной, а отечественная за небольшим исключением является негидрофобизированной.

5. Морозостойкость — способность материала в насыщенном состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения. От этого показателя существенно зависит долговечность всей конструкции, однако, данные по морозостойкости не приводятся в ГОСТах или ТУ.

6. К механическим свойствам теплоизоляционных материалов относят прочность (на сжатие, изгиб, растяжение, сопротивление трещинообразованию). Прочность — способность материалов сопротивляться разрушению под действием внешних сил, вызывающих деформации и внутренние напряжения в материале. Прочность теплоизоляционных материалов зависит от структуры, прочности его твердой составляющей (остова) и пористости. Жесткий материал с мелкими порами более прочен, чем материал с крупными неравномерными порами. В соответствии со СНиП II-26-99 «Кровли» (проект, действующий СНиП II-26-76) прочность на сжатие для теплоизоляционных материалов, применяемых в качестве основания под рулонные и мастичные кровли, является нормируемым показателем. Прочность теплоизоляционных материалов, которые могут применяться для утепления скатных крыш, не нормируется, поскольку теплоизоляция укладывается в обрешетку и не несет нагрузки от кровли.

Читать еще: Материал для гидроизоляции крыши

7. На долговечность конструкции покрытия влияют также химическая стойкость теплоизоляционного материала (это, как правило, следует учитывать при выборе материалов для утепления покрытий производственных зданий) и его биологическая стойкость.

8. Теплоизоляционный материал для применения в покрытиях выбирается с учетом его горючести, способности к дымообразованию и возможности выделения токсичных газов при горении. Выбор теплоизоляционного материала в зависимости от типа кровельного покрытия определяется с учетом требований СНиП на кровли, пожарную безопасность и др.

Применение теплоизоляционных материалов в строительстве позволяет:

1) повысить его эффективность в целом и облегчить нагрузку на несущие конструкции, например, 1 т минераловатного утеплителя по теплоизолирующему эффекту заменяет 1,5 тыс. штук кирпича.

2) уменьшить потребность в цементе, стали, так, применение теплоизоляционных материалов в ограждающих конструкциях жилых панельных зданий позволяет уменьшить расход стали в 1,5-3 раза и цемента в 3 раза по сравнению со стенами без применения в них тепловой изоляции;

3) повысить индустриальность строительных работ за счет расширения диапазона получаемых сборных конструкций (например, применение панелей типа «сэндвич» позволяет сократить трудозатраты почти в 2 раза);

4) сократить транспортные расходы (перевозка легких конструкций в 5,6 раз дешевле);

5) сократить расход топлива на отопление зданий.

Теплоизоляционные материалы эффективно используются для изоляции трубопроводов.

Классификация теплоизоляционных материалов

Теплоизоляция необходима для снижения энергетических потерь. Она применяются при возведении жилых и промышленных зданий, прокладывании трубопроводов и технических сооружений. Эту группу строительных материалов объединяет значительная пористость, низкая теплопередача и средняя плотность. Такая структура позволяет уменьшить эффективную толщину изолируемых конструкций и получить существенную экономию общей сметы возведения здания.

Ячеистая структура утеплителей легко поглощает звуковые волны, поэтому изоляция от шума является дополнительным плюсом установки таких материалов.

Принципы использования теплоизоляции

Размещение утеплителя должно проектироваться так, чтобы во время эксплуатации здания он не терял свои изолирующие свойства. В проектной документации прилагаются описания монтажа и защиты теплоизоляционных материалов.

Чтобы избежать конденсации влаги в многослойной конструкции, необходимо устанавливать паробарьер из диффузной мембраны около стены. Места соединения пароизоляционного полотна обязательно герметизируют фольгированным скотчем. Утеплители, на которые оказывается повышенная ветровая нагрузка, нуждаются в монтаже специального плотного защитного слоя.

Из-за поднятия уровня влажности внутри многослойной конструкции снижается качество теплоизоляции и возникает плесень и гниль. Уменьшить негативного воздействия сырости позволит гидроизоляция и использование паропроницаемых мембран.

Параметры классификации теплоизоляторов

Огромный ассортимент утеплителей позволяет подобрать материал под любые требования проектировщиков. Определится с оптимальным вариантом, позволит классификация теплоизоляционных материалов. Она выполняется по множеству признаков:

Волокнистые — минеральные изделия на основе стекла, шлака и горных пород, передача тепла осуществляется между волокнами. Чем меньше диметр волокон, тем качественней теплоизоляция.
Пористые (ячеистые) — материалы имеют в составе замкнутые ячейки, наполненные воздухом. К ним относятся: пенобетон, пенополистирол, пеностекло и т. д.
Зернистые — гранулы различного размера или шарики, которые засыпаются как самостоятельный утеплитель или добавляются в раствор. Например, перлит, пробковый гранулат, вермикулит, керамзит.

Форма и внешний вид:

Штучные — производятся в виде отдельных единиц: кирпич, плиты, блоки, полимерная скорлупа для трубопроводов, сегменты и цилиндры.
Рулонные и шнуровые — полотна различной длины и ширины, а также маты и шнуры из асбеста и минеральной ваты.
Рыхлые и сыпучие — материалы, используемые как засыпка — эковата, перлитовый песок, насыпная каменная вата, керамзит. Органические засыпки (опилки, стружки) склонны к осадке и гниению, поэтому применяются редко.

Вид сырья, служащего основой для изготовления.

Производятся из сырья растительного происхождения: отходы деревообработки, лен, шерсть, конопля. Большую популярность получили древесноволокнистые плиты, используемы для утепления и облицовки стен и потолка в помещениях, защищенных от влаги. Полимерные составы — пенопласты, пеноизол, пенополиуретан, вспененный полиэтилен. Арболитовые плиты — один из видов такой теплоизоляции, для его изготовления берется портландцемент, растительные наполнители и химические добавки.

Материалы устойчивые к огню и химическому воздействию, обычно отличаются высокой прочностью. К ним относятся минераловатные изделия, ячеистый бетон, вспученный перлит, стекловолокно. Материалы, изготавливаемые из композиции органики и неорганики, не выделяют в особую группу. В зависимости от преобладающей составляющей их относят к органическим или неорганическим утеплителям.

Устойчивость к сжатию или жесткость:

Мягкие (М) — материал сжимается при нагрузке больше, чем на 30%. (маты и рулоны каменной и стеклянной ваты).
Полужесткие (П) — пределы деформации в границах 6-30% (плиты минеральной ваты с синтетическими связующими).
Жесткие (Ж) — утеплитель изменяет форму не более, чем на 6% объема. (минераловатные плиты).
Повышенной жесткости (ПЖ) — сжатие теплоизолятора составляет 10% при нагрузке, увеличенной вдвое до 0,04 МПа.
Твердые (Т) — деформация материала до 10% под нагрузкой 0,1 МПа.

Особо низкая (ОНП) — показатели составляют 15, 25, 35, 50, 75, 100, это материалы имеющие пористую структуру и незначительный вес (пенопласт, перлит, тонкое стекловолокно).
Низкая (НП) — утеплители 100, 125, 150,175 (плиты минеральной ваты).
Средняя (СП) — 200, 225, 250, 300, 350 (минеральные плиты на битумной основе, перлитоцементные и совелитовые изделия).
Плотные (ПЛ) — материалы с высокими показателями 400, 450, 500, 600 кг/м3 (ячеистый бетон, диатомитовые и пенодиатомитовые утеплители).

Огнестойкость — значимая характеристика для строительных материалов. Основное деление: горючие и негорючие. Для первой категории выделяется несколько критериев:

Воспламеняемость — четыре категории В1-В4.
Горючесть: слабогорючие (Г1), умеренногорючие (Г2), нормальногорючие (Г3), сильногорючие (Г4).

Теплопроводность — этот критерий один из первостепенных показателей теплоизоляционных свойств материала:

класс А — коэффициент проводимости тепла не превышает 0,06 Вт/м*К;
класс Б — средний показатель теплопроводности Ключевые свойства теплоизоляционных изделий

Теплопроводность — основная характеристика, которая определяет, насколько интенсивно материал проводит тепло. Она зависит от плотности, размера, и в большей степени от влажности утеплителя.

Паропроницаемость — способность вещества пропускать водяные пары. Высокий показатель позволяет избежать накопления влаги внутри теплоизолирующего слоя.

Морозостойкость — определяет количество циклов замораживания без утраты свойств.

Водопоглощение — характеризует возможности утеплителя впитывать и удерживать влагу внутри. Он определяется при непосредственном соприкосновении с водой. Материалы с низким водопоглощением более эффективны и могут монтироваться на любых участках.

Воздухопроницаемость — через мягкие и полужесткие материалы свободно циркулирует воздух, а жесткие плиты сами могут использоваться как ветрозащита.

Экологичность — характеризует безопасность материала для жизни и здоровья людей. Этот показательнее должен ухудшаться на протяжении всего срока эксплуатации. При выборе утеплителя для внутреннего монтажа на этот критерий следует обратить особое внимание.

Отсутствие деформации — материал не должен менять размеры и подвергаться усадке.

Гигроскопичность — фактор, ухудшающий изолирующие характеристики утеплителя. Для уменьшения сорбционной влажности утеплители покрываются гидрофобными пропитками.

Органические материалы: распространенные виды и их особенности

Классификация теплоизоляционных материалов выделяет органические и неорганические утеплители. Основная форма производства изделий на основе растительного сырья — плиты. Это облегчает и ускоряет монтаж теплоизоляции, расширяет сферу ее применения. Использование отходов древесины рентабельно и позволяет утилизировать их без загрязнения природы. Чтобы увеличить стойкость органических веществ к влаге и горению в их состав добавляют антисептические препараты и антипирены.

ДВП. Для производства древесноволокнистых плит берутся остатки древесины и другие растительные волокна. Технология изготовления включает горячее прессование и сушку плит. Готовые изделия используются для отделки и теплоизоляции стен, создания перегородок, потолка и пола.

ДСП. Основу древесностружечных плит составляют опилки и синтетические смолы, служащие связующим веществом. Материал прессуется до твердого состояния. Он имеет одинаковую стоимость и назначение с плитами ДВП.

Арболитовый материал — смесь цемента и органических заполнителей. Утеплитель не горит и не поражается плесенью, его используют при возведении стен и перегородок.

Фибролит — утеплитель производится в форме плит из древесной шерсти (тонких волокон) и портландцемента. Материал формируется под действием давления и обработки паром. Плиты легко обрабатываются, но портятся от влаги и неустойчивы к грибку, поэтому требуется защита слоем штукатурки. Утеплитель получил распространение при устройстве пола и монтаже межэтажных перекрытий, а также он незаменим для звукоизоляции внутренних перегородок.

Пробковые плиты — натуральный ячеистый материал с большим количеством воздуха. Утеплитель легкий, упругий и прочный, инертен к химическому воздействию. Может монтировать как изоляция стен и пола.

Эковата — целлюлозный материал с добавкой борной кислоты в качестве антисептика. Утеплитель не горит, не гниет, не выделяет опасных веществ. Рыхлая эковата отличный вариант для теплоизоляции стен, пола по лагам и чердачных перекрытий.

Неорганические материалы для теплоизоляции

Самым популярным неорганическим утеплителем является минеральная вата. Для ее изготовления используются тонкие стеклянные волокна, расплавы вулканических пород и шлаков. Компании предлагают утеплитель в большом разнообразии форм: рулоны, плиты различной жесткости, прошитые матов и сыпучие волокна. Материал не горюч, устойчив к химии, не боится биологического воздействия. Может эксплуатироваться в условиях нагревания до высокой температуры порядка 1000ºC. Основное назначение — теплоизоляция чердачных помещений, кровли, потолка и стен.

Пеностекло — плиты из стеклянного порошка и пенообразователей. Обладает множеством преимуществ над другими утеплителями:

высокая сопротивляемость теплопередаче
минимальное водопоглощение;
морозостойкость;
прочность и долговечность;
устойчивость к деформации.

Высокая стоимость не мешает применению для утепления стен, пола и крыши в спортивных комплексах, гражданских зданиях и промышленных объектах.

Асбест — волокнистое вещество, из которого изготавливают бумагу, картон, порошок и шнур. Эти материалы совершенно не горят, поэтому используются для теплоизоляции и защиты конструкций от пламени.

Вспученный перлит — песок с воздушными порами, добавляется для повышения теплоизоляционных свойств в бетон и штукатурку.

На чем основана отражательная теплоизоляция?

Для повышения влагостойкости и теплоизоляционных свойств материалы покрывают слоем алюминиевой фольги. Он может наноситься на одну или две стороны материала. Чаще всего металлизируют полиэтиленовую пену или минеральную вату. Такие утеплители экологически безопасны, не имеют токсичных выделений и отражают значительную часть инфракрасного излучения обратно в помещение.

Применение фольгированной изоляции эффективно в банях и саунах, при монтаже системы теплого пола, для радиаторов и трубопроводов. Отражающее полотно монтируется для утепления стен, потолков, мансардных помещений.

Простое сравнение характеристик различных видов утеплителей будет некорректным, необходимо подбирать теплоизоляционный материал по назначению. Установка паро- и гидроизолирующих полотен и нанесение защитного металлизированного слоя позволяет существенно продлить срок эксплуатации утеплителей даже в агрессивной среде.

Классификация теплоизоляционных материалов

Теплоизоляционными материалами называют разновидность строительных материалов, обладающих низкой теплопроводностью и предназначенных для тепловой изоляции зданий и сооружений.

Штучные теплоизоляционные материалы называются теплоизоляционными изделиями и выпускаются в заводских условиях. Теплоизоляционные мастики, засыпки, изготавливаемые на месте производства работ, относятся к теплоизоляционным материалам. Свойства теплоизоляционных материалов и изделий строго регламентированы соответствующими ГОСТами.

Согласно ГОСТ 16381—77, теплоизоляционные материалы классифицируют по форме и внешнему виду, структуре, виду исходного сырья, плотности, жесткости (относительной деформации сжатия), теплопроводности, возгораемости.

По форме и внешнему виду материалы подразделяют на штучные изделия (плиты, блоки, кирпич, цилиндры, полуцилиндры, сегменты), рулонные и шнуровые (маты, шнуры, жгуты), рыхлые и сыпучие материалы (вата минеральная, стеклянная, вспученный перлит, вермикулит).

По структуре материалы и изделия бывают волокнистыми, ячеистыми и зернистыми.

По виду исходного сырья их делят на неорганические и органические.

По плотности материалы и изделия подразделяют на группы и марки, указанные в табл. 3.1.

Материалы, имеющие промежуточное значение плотности, не совпадающее с указанной в табл. 3.1, относят к ближайшей большей марке.

По жесткости теплоизоляционные изделия подразделяют на виды, указанные в табл. 3.2.

По теплопроводности материалы и изделия делят на классы, указанные в табл. 3.3.

В стандартах или технических условиях на каждый вид материала должен быть показатель теплопроводности: при средней температуре испытаний 125°С — для материалов, применяемых при температуре изолируемых поверхностей до 500°С, и при 300°С — для материалов, применяемых при температуре свыше 500°С.

По возгораемости теплоизоляционные материалы и изделия делят на три группы: несгораемые; трудносгораемые; сгораемые.

В действующих стандартах или технических условиях на отдельные виды материалов и изделий, в зависимости от содержания в них органических веществ и способов повышения их огнестойкости, должно быть указано, к какой группе возгораемости они относятся.

В целом теплоизоляционные материалы и изделия имеют следующую общую техническую характеристику:

теплопроводность не более 0,175 Вт/(м·°С) при 25°С;
среднюю плотность не более 600 кг/м 2 ;
стабильные физико механические и теплотехнические свойства;
не выделяют токсичных веществ и пыли в количествах, превышающих предельно допустимые концентрации.

При соответствующих технико-экономических обоснованиях допускается применять материалы, плотностью более 400 кг/м 3 — для тепловой изоляции промышленного оборудования и трубопроводов, а также плотностью более 500 кг/м 3 — для тепловой изоляции ограждающих конструкций зданий и сооружений.

Для тепловой изоляции оборудования и трубопроводов с температурой изолируемой поверхности свыше 100°С чаще всего применяют неорганические материалы. Применение материалов, содержащих органические вещества, для тепловой изоляции поверхностей с температурой свыше 100°С допускается при соответствующих указаниях в стандартах или технических условиях.

Основным признаком теплоизоляционных материалов является большая пористость. Она определяет свойства материалов и является причиной их объединения в одну группу. Вот почему основной технологической задачей при производстве теплоизоляционных материалов является обеспечение их высокопористого строения.

С пористостью непосредственно связан такой показатель качества материалов, как средняя плотность. В производственных условиях ее несложно определить, поэтому на практике она чаще всего используется для характеристики качества теплоизоляционных материалов. Критерием деления теплоизоляционных материалов на марки является их средняя плотность. Существуют следующие марки теплоизоляционных материалов: 15, 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600. Максимальная средняя плотность и соответственно марка теплоизоляционных материалов не должна превышать 600 кг/м 3 .

Теплоизоляционные материалы предназначены для тепловой изоляции зданий, сооружений, аппаратуры, трубопроводов и т. п. При этом под тепловой изоляцией понимают технико-экономические мероприятия по сохранению теплоты, уменьшению ее потерь во внешнюю среду.

Применение теплоизоляционных материалов в строительстве позволяет повысить его эффективность в целом, а именно:

снизить массу конструкций и облегчить нагрузку на несущие конструкции; например, 1 т минераловатного утеплителя по теплоизолирующему эффекту заменяет 7,5 тыс. шт. кирпича;
уменьшить потребность в цементе, стали. Так, применение теплоизоляционных материалов в ограждающих конструкциях панельных и каркасно-панельных жилых зданий позволяет уменьшить расход стали в 1,5—3 раза и цемента в 3—4 раза по сравнению со стенами без применения в них эффективной тепловой изоляции;
повысить индустриальность строительных работ за счет расширения диапазона получаемых сборных конструкций в заводских условиях; например, сооружение домов с применением панелей типа «сэндвич» позволяет сократить трудозатраты почти в два раза;
сократить транспортные расходы. Так, доставка крупноразмерной панели на расстояние 800—1000 км стоит около 75 руб., т. е. столько же, сколько стоит ее изготовление. Перевозка такой же, но облегченной панели стоит 12—15 руб., т. е. в 5—6 раз меньше; сократить расход топлива на отопление зданий.

Тепловая изоляция играет важную роль в развитии капитального строительства в таких отраслях промышленности, как энергетика, металлургия, химия, нефтехимия. Благодаря ее применению экономятся энергоресурсы, стабилизируются технологические процессы, крупные агрегаты и установки можно располагать вне помещений, придается сооружениям эстетический вид, обеспечивается их долговечность.

Примерами эффективного использования теплоизоляционных материалов в различных отраслях промышленности могут служить:

1. Изоляция трубопроводов для экономии энергоресурсов. Чем выше температура изолируемой поверхности, тем больший эффект применения теплоизоляционных материалов. Подсчитано, что применение изоляции трубопроводов, транспортирующих воду ТЭЦ, допускает 5—8 % потерь теплоты.

Экономические затраты на устройство тепловой изоляции вполне оправданы. Обычно они окупаются за счет стоимости сэкономленной теплоты в течение 1 года. Степень экономической эффективности тепловой изоляции трубопроводов оценивают с помощью коэффициента сбережения теплоты:

где Q₁ — потери теплоты трубопровода без изоляции; Q₂ — то же, но с тепловой изоляцией.

При хорошей изоляции этот коэффициент составляет 95—97 %.

В настоящее время распространена бесканальная прокладка трубопроводов, когда на месте строительства заделывают только стыки изоляции. В качестве изолирующих материалов используют армопенобетон, перлитобитум, асфальтокерамзитобетон в виде скорлуп, сегментов заводского производства.

2. Изоляция промышленного оборудования для стабилизации производственных режимов и интенсификации технологических процессов. Такой изоляцией ограждают вагранки, сушилки, печи, первичные контуры атомных электростанций и пр. Применение теплоизоляционных материалов для изоляции промышленного оборудования позволяет экономить до 200 т условного топлива в год при затрате 1 т изолирующих материалов.

3. Изоляция для сохранения отрицательных температур. Известно, что стоимость единицы тепловой энергии, отобранной при охлаждении, в 20 раз больше стоимости единицы теплоты, затраченной на нагревание. Поэтому особенно важно применять теплоизоляционные материалы для изоляции холодильного оборудования, в частности в сельском хозяйстве для сохранения продуктов. Решению этой задачи, предусмотренной Продовольственной программой, способствует использование эффективных теплоизоляционных материалов.

4. Тепловая изоляция как фактор, обеспечивающий нормальные условия труда людей на промышленных предприятиях. Применение теплоизоляционных материалов снижает температуру воздуха в горячих цехах промышленных предприятий, что способствует улучшению условий труда и повышению его производительности.

Большие объемы строительства требуют значительного увеличения производства теплоизоляционных материалов. Основными задачами развития промышленности теплоизоляционных материалов являются: расширение освоения сырьевой базы; совершенствование технологических процессов производства для увеличения выпуска и улучшения качества материалов; автоматизация производства и внедрение принципиально новых высокомеханизированных приемов; обеспечение максимальной заводской готовности сборных изделий; обеспечение безопасных и здоровых условий труда на производстве.

Классификация теплоизоляционных материалов

Тепловая изоляция нужна для уменьшения энергетических потерь. Она используются при возведении жилых и зданий промышленной направленности, прокладывании трубопроводов и технических строений. Данную группу стройматериалов соединяет внушительная пористость, невысокая передача тепла и средняя плотность. Данная структура дает возможность сделать меньше эффективную толщину изолируемых конструкций и получить большую экономию всей сметы строительства строения.

Ячеистая структура теплоизоляторов легко поглощает волны звука, благодаря этому изоляция от шума считается добавочным плюсом установки подобных материалов.

Принципы применения тепловой изоляции

Расположение теплоизолятора должно проектироваться таким образом, чтобы в ходе эксплуатации строения он не терял собственные изолирующие свойства. В документации проекта прилагаются описания монтажа и защиты материалов для теплоизоляции.

Во избежание конденсации влаги в конструкции из нескольких слоев, следует монтировать паробарьер из диффузной мембранной ткани около стены. Места соединений пароизоляционного полотна в первую очередь герметизируют фольгированным скотчем. Теплоизоляторы, на которые оказывается очень высокая нагрузка ветра, нуждаются в монтаже специализированного плотного слоя для защиты.

Из-за поднятия уровня влаги в середине конструкции из нескольких слоев уменьшается качество тепловой изоляции и появляется плесень и гниль. Сделать меньше неблагоприятного воздействия сырости даст возможность защита от негативного воздействия влаги и применение паропроницаемых «дышащих» пленок.

Параметры спецификации утеплителей

Очень большой выбор теплоизоляторов дает возможность подобрать материал под любые требования проектантов. Сориентироваться с подходящим вариантом, даст возможность классификация материалов для теплоизоляции. Она исполняется по множеству признаков:

Волокнистые — минеральные изделия на основе стекла, шлака и горных пород, теплопередача выполняется между волокнами. Чем меньше диметр волокон, тем качественней тепловая изоляция.
Пористые (ячеистые) — материалы имеют в составе замкнутые ячейки, зпполненные воздухом. Сюда можно отнести: пеноблок, пенопласт, ячеистое стекло и т. д.
Зернистые — гранулы разного размера или шарики, которые засыпаются как самостоятельный теплоизолятор или прибавляются в раствор. К примеру, перлитовый песок, пробковый гранулат, вермикулит, керамзитовый песок.

Форма и внешний вид:

Штучные — производятся в виде индивидуальных единиц: кирпич, плиты, блоки, полимерная скорлупа для трубопроводов, участки и цилиндры.
Рулонные и шнуровые — полотна разной длины и ширины, а еще маты и шнуры из асбеста и мин. ваты.
Рыхлые и сыпучие — материалы, которые применяются как засыпка — целлюлозная вата, перлит, насыпная базальтовая вата, керамзитовый песок. Органические засыпки (опилки, стружки) предрасположены к осадке и гниению, благодаря этому используются нечасто.

Вид сырья, служащего основой для производства.

Изготавливаются из сырья растительного происхождения: деревообрабатывающие отходы, лен, шерсть, конопля. Огромную известность получили древесные плиты средней плотности, используемы для теплоизоляции и облицовки потолка и стен в помещениях, влагозащищенных. Составы полимера — пенополистиролы, пеноизол, искусственный латекс, пенополиэтилен. Арболитовые плиты — один из видов такой тепловой изоляции, для его изготовления берется портландцемент, растительные наполнители и добавки на основе химии.

Материалы стойкие к огню и воздействию химии, в большинстве случаев выделяются большей прочностью. К ним можно отнести изделия из минеральной ваты, легкий бетон, вспученный перлитовый песок, стекловолокно. Материалы, изготавливающиеся из композиции органики и неорганики, не подчеркивают в особенную группу. В зависимости от доминирующей составляющей их относят к органическим или неорганическим теплоизоляторам.

Стойкость к сжатию или жесткость:

Мягкие (М) — материал сжимается при нагрузке больше, чем на 30%. (маты и рулоны каменной и стеклянной ваты).
Полужесткие (П) — пределы деформации в пределах 6-30% (плиты мин. ваты с искусственными связующими).
Жёсткие (Ж) — теплоизолятор изменяет форму не больше, чем на 6% объема. (плиты минераловатные).
Очень высокой жесткости (ПЖ) — сжатие утеплителя составляет 10% при нагрузке, увеличенной в два раза до 0,04 МПа.
Твёрдые (Т) — деформация материала до 10% под нагрузкой 0,1 МПа.

Особо невысокая (ОНП) — показатели составляют 15, 25, 35, 50, 75, 100, это материалы имеющие структуру с порами и маленький вес (вспененный полимер, перлитовый песок, тонкое стекловолокно).
Невысокая (НП) — теплоизоляторы 100, 125, 150,175 (плиты мин. ваты).
Средняя (СП) — 200, 225, 250, 300, 350 (теплоизоляционные плиты на битумной основе, перлитоцементные и совелитовые изделия).
Плотные (ПЛ) — материалы с большими показателями 400, 450, 500, 600 кг/м3 (легкий бетон, диатомитовые и пенодиатомитовые теплоизоляторы).

Устойчивость к огню — значимая характеристика для стройматериалов. Главное дробление: горючие и негорючие. Для первой категории выделяется несколько параметров:

Возгораемость — 4-ре категории В1-В4.
Возгораемость: слабогорючие (Г1), умеренногорючие (Г2), нормальногорючие (Г3), сильногорючие (Г4).

Проводимость тепла — такой критерий один из первоочередных показателей качеств теплоизоляции материала:

класс А — показатель проводимости тепла не будет больше 0,06 Вт/м*К;
класс Б — усредненный норматив теплопроводимости Главные свойства утеплительных изделий

Проводимость тепла — главная характеристика, которая определяет, насколько активно материал пропускает тепло. Она подчиняется от плотности, размера, и в основном от влаги теплоизолятора.

Проходимость пара — способность вещества пропускать пары перегретые. Больший коэффициент дает возможность избежать накопления влаги в середине слоя теплоизоляции.

Устойчивость к морозам — определяет кол-во циклов замораживания без утраты параметров.

Поглощение воды — определяет возможности теплоизолятора впитывать и держать влагу в середине. Его можно определить при непосредственном соприкосновении с водой. Материалы с невысоким влагопоглощением очень продуктивны и устанавливаются на любых участках.

Проницаемость воздуха — через мягкие и полужесткие материалы свободно двигается воздух, а жёсткие плиты сами могут применяться как защита от ветра.

Экологическая безопасность — определяет безопасность материала для здоровья и жизни людей. Этот показательнее должен ухудшаться в течении всего эксплуатационного периода. Во время выбора теплоизолятора для монтажа внутри на такой критерий необходимо обратить большое внимание.

Отсутствие деформации — материал не должен менять размеры и подвергаться усадке.

Гигроскопичность — фактор, ухудшающий изолирующие характеристики теплоизолятора. Для снижения сорбционной влаги теплоизоляторы покрываются гидрофобными пропитками.

Органические материалы: популярные виды и их специфики

Классификация материалов для теплоизоляции выделяет органические и неорганические теплоизоляторы. Главная форма производства изделий на основе сырья на основе растительности — плиты. Это делает легче и убыстряет монтаж тепловой изоляции, увеличивает сферу ее использования. Применение древесных отходов рентабельно и дает возможность перерабатывать их без загрязнения природы. Чтобы сделать больше устойчивость органических веществ к проявлениям влаги и горению в их состав добавляют дезинфицирующие препараты и антипирены.

Двп. Для изготовления древесных плит средней плотности берутся останки древесины и прочие растительные волокна. Производственная технология включает прессование горячим способом и сушку плит. Изделия которые уже готовы применяются для отделки и стеновой теплоизоляции, создания перегородок, потолка и пола.

Дсп. Основу плит из ДСП составляют опилки и искусственные смолы, работающие связующим веществом. Материал прессуется до твёрдого состояния. Он имеет одинаковую стоимость и назначение с Древесноволокнистыми плитами.

Арболитовый материал — цементная смесь и органических заполнителей. Теплоизолятор не горит и не поражается плесенью, его применяют при строительстве стен и перегородок.

Блоки из арболита

Фибролит — теплоизолятор изготавливается в форме плит из деревянной шерсти (тонких волокон) и портландцемента. Материал вырабатывается под воздействием давления и обработки паром. Плиты легко отделываются, но портятся от проявления влаги и неустойчивы к грибку, благодаря этому требуется защита штукатурным слоем. Теплоизолятор распространение получил при устройстве пола и монтаже перекрытий между этажами, а еще он незаменим для шумоизоляции перегородок внутри.

Пробковые плиты — настоящий ячеистый материал с большим числом воздуха. Теплоизолятор не тяжелый, упругий и прочный, инертен к воздействию химии. Может устанавливать как изоляция пола и стен.

Целлюлозная вата — целлюлозный материал с добавлением борной кислоты в качестве антисептика. Теплоизолятор не горит, не подвержен гниению, не выделяет опасных веществ. Рыхлая целлюлозная вата прекрасный вариант для стеновой теплоизоляции, пола по брускам из дерева и перекрытий между верхним этажом и чердаком.

Неорганические теплоизоляционные материалы

Достаточно популярными неорганическим теплоизолятором считается минвата. Для ее изготовления применяются тонкие стеклянные волокна, расплавы вулканических пород и шлаков. Компании рекомендуют теплоизолятор в широком разнообразии форм: рулоны, плиты разной жесткости, прошитые матов и сыпучие волокна. Материал не возгораем, стоек к химии, не боится биологического влияния. Может использоваться в условиях нагревания до большой температуры порядка 1000?C. Главное назначение — тепловая изоляция помещений чердака, кровли, стен и потолка.

Ячеистое стекло — плиты из стеклянного порошка и пенообразователей. Владеет большим количеством положительных качеств над иными теплоизоляторами:

большая сопротивляемость передаче тепла
небольшое поглощение воды;
устойчивость к морозам;
надёжность и долговечность;
стойкость к деформированию.

Большая цена не мешает использованию для стенового утепления, пола и крыши в спортивных комплексах, гражданских зданиях и объектах промышленности.

Асбест — волокнистое вещество, из которого делают бумагу, картон, порошок и шнур. Данные материалы совсем не поддаются возгоранию, благодаря этому применяются для теплоизоляции и защиты конструкций от пламени.

Вспученный перлитовый песок — песок с воздушными порами, добавляется для увеличения качеств теплоизоляции в бетон и штукатурку.

На чем основана отражательная тепловая изоляция?

Для увеличения влагоустойчивости и качеств теплоизоляции материалы накрывают слоем фольги на алюминевой основе. Его можно наносить на одну или две стороны материала. Очень часто металлизируют полиэтиленовую пенку или минвату. Такие теплоизоляторы в плане экологии неопасны, не имеют ядовитых выделений и отражают большую часть инфракрасного излучения назад в помещение.

Использование фольгированной изоляции хорошо в банях и саунах, при монтажных работах системы пола с подогревом, для радиаторов и трубопроводов. Отражающее полотнище устанавливается для стенового утепления, потолков, помещений мансардного этажа.

Обычное сопоставление параметров разных видов теплоизоляторов будет некорректным, следует выбирать утеплительный материал по назначению. Установка паро- и гидроизолирующих полотнищ и нанесение защитного металлизированного слоя дает возможность значительно увеличить время работы теплоизоляторов даже в агрессивной обстановке.