изолировщик

Министерство народного образования
(министерство)
Учебный комбинат ООО НПФ «СЭМС»
(наименование учебно-курсового комбината, центра)
Отделение Охраны труда и Промышленной безопасности
(пункта, отдела, бюро, сектора технического обучения)
МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
для изолировщиков на термоизоляции
«Основные физико-механические свойства
теплоизоляционных материалов»
На правах рукописи
г. Уфа – 2006г.
ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Одно из главных требований к ограждающим конструкциям зданий и сооружений
(стенам, перекрытиям) — сохранение постоянной температуры внутри здания. Для этого
ограждающие конструкции должны в минимальной степени проводить теплоту.
Для
создания
эффективной
тепловой
изоляции
используют
специальные
теплоизоляционные материалы. Кроме утепления зданий такие материалы необходимы для
устройства тепловой изоляции высокотемпературных промышленных установок (котлов, печей
и т. п.), горячих трубопроводов и холодильных камер.
К
теплоизоляционным
относят
материалы,
имеющие
пористое
строение
и
предназначенные для тепловой изоляции строительных конструкций зданий и сооружений, а
также тепловых и холодильных установок и трубопроводов. Тепловая изоляция в
промышленном и гражданском строительстве ведет к снижению массы ограждающих и
несущих конструкций, уменьшению расхода основных материалов, сокращению затрат топлива
и электроэнергии. В гидротехническом строительстве теплоизоляционные материалы находят
применение для защиты бетонных и металлических трубопроводов от действия мороза, для
изготовления бетона термосным методом, в качестве материалов для герметизации швов,
прокладок и пр.
КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
1. Теплоизоляционные материалы в зависимости от назначения подразделяют на:
-
изоляционно-строительные,
которые
применяют
для
утепления
строительных
ограждений.
-
изоляционно-монтажные — для утепления трубопроводов и промышленного оборудования.
Деление это условно, так как некоторые материалы используют как для изоляции
строительных конструкций, так и для изоляции промышленных объектов.
2. Теплоизоляционные материалы классифицируют по следующим признакам:
по форме и внешнему виду:
• штучные (плиты, блоки, кирпичи, цилиндры, полуцилиндры, сегменты);
• рулонные и шнуровые (маты, шнуры, жгуты);
• рыхлые и сыпучие (вата, перлитовый лесок и др.);
2
по структуре:
• волокнистые (минераловатные, стекловолокнистые и др.);
• зернистые (перлитовые, вермикулитовые):
• ячеистые (изделия из ячеистых бетонов, пеностекло, пенопласты, совелитовые и
др.);
по виду исходного сырья:
• неорганические и органические;
по средней плотности:
• на группы и марки, указанные в табл. 1.; (материалы, которые имеют промежуточные
значения плотности, не совпадающие с указанными выше, относятся к ближайшей большей марке).
Таблица 1.
Классификация теплоизоляционных материалов по средней плотности
Обозначение группы
Группа
Марки
ОНП
Особо низкой
плотности
15; 25;
35; 50; 75
ПН
Низкой
плотности
100; 125;
150; 175
СП
Средней
плотности
200; 225;
250; 300;
350
ПЛ
Плотные
400; 450;
500; 600
Материалы
Минеральная вата марки 75 и ниже;
каолиновое волокно; пенопоропласты;
супертонкое стекловолокно; базальтовое
волокно; вспученный перлит; плиты
минераловатные и стекловолокнистые и
другие
Минеральная вага марки 75 и выше;
стеклянная вата из непрерывного
стекловолокна; плиты минераловатные на
синтетическом связующем; прошитые
минераловатные маты и другие.
Изделия совелитовые; вулканитовые;
известково-кремнеземистые; перлитоцементные; плиты минераловатные на
битумном связующем; шнуры
минераловатные и другие.
Изделия пенодиатомитовые, диатомитовые, из
ячеистого бетона; битумоперлит монолитный
и другие
по жесткости:
• мягкие (М) — сжимаемость по объему выше 30% при удельной нагрузке 0,002 МПа (0,02
кгс/см2) (минеральная и стеклянная вата, вата из каолинового и базальтового волокна, вата
из супертонкого стекловолокна, маты и плиты из штапельного стекловолокна).
• полужесткие (П) — сжимаемость от 6 до 30% при удельной нагрузке 0,002 МПа (плиты
минераловатные и из штапельного стекловолокна на синтетическом связующем);
3
• жесткие (Ж) — сжимаемость до 6% при удельной нагрузке 0,002 МПа (плиты из
минеральной ваты на синтетическом или битумном связующем);
• повышенной жесткости (ПЖ) — сжимаемость до 10% при удельной нагрузке 0,04 МПа
{плиты минераловатные повышенной жесткости на синтетическом связующем);
• твердые (Т) — сжимаемость до 10% при удельной нагрузке 0,1 Мпа (1 кгс/см2 ).
по теплопроводности:
• класс А — низкой теплопроводности — теплопроводность при средней температуре 298 К
(25 °С) до 0,06 Вт/(мК);
• класс Б — средней теплопроводности — теплопроводность при средней температуре 298 К
от 0,06 до 0,115 Вт/(мК);
• класс В — повышенной теплопроводности — теплопроводность от 0,115 до 0,175Вт/(мК);
по возгораемости:
• несгораемые, трудносгораемые, сгораемые, трудновоспламеняющиеся (материалы из
пластмасс).
ОРГАНИЧЕСКИЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Органические
теплоизоляционные
материалы
(древесноволокнистые
и
древесностружечные плиты, фибролит, арболит, камышитовые и торфяные плиты,
пластмассы и др.) обладают существенными недостатками. Они горючи, как правило, легко
поглощают воду и обладают невысокой биостойкостью, что предопределяет их
недолговечность. Однако благодаря богатой сырьевой базе (в основном их получают из
неделовой древесины, камыша, торфа и других местных материалов) и несложности
изготовления их широко применяют в строительстве малоэтажных зданий.
Сравнительно недавно появилась новая группа таких материалов — газонаполненные
пластмассы. Они не поглощают воду, биостойки и долговечны, однако, как и все органические
материалы, имеют низкий предел рабочих температур (100-150 °С) и горючи.
Основные характеристики органических теплоизоляционных материалов
Древесноволокнистые плиты (ДВП) получают измельчением неделовой древесины или
других растительных материалов (камыш, костра, солома) в водной среде до получения
волокнистой массы. Из этой массы сначала отливкой формуют, а затем сушат плиты. Таким
4
образом получают мягкие изоляционные плиты. Если перед сушкой плиты уплотняют или
высушивают под горячим прессом, получают полутвердые и твердые плиты меньшей толщины,
но большей прочности.
Для тепловой изоляции используют мягкие и полутвердые плиты длиной 1200-3000 мм:
шириной 1200-2000 мм; толщина зависит от вида плиты.
Применяют древесноволокнистые плиты в конструкциях сборно-щитовых зданий, для
изоляционно-отделочной обшивки стен, а также для устройства звукоизоляционных прокладок
в конструкциях пола.
Древесностружечные плиты (ДСП) получают горячим прессованием (плоским и
экструзионным) специально приготовленной стружки с добавлением небольшого количества
(8-10%) мочевиноформальдегидной смолы. При плоском прессовании стружка лежит в
плоскости плиты, при экструзионном (осуществляется выдавливание массы через узкую щель,
форма которой соответствует поперечному сечению плиты) — перпендикулярно плоскости
плиты.
Плиты подразделяют на легкие — плотностью 250-500 кг/м3, средние — 500-600 кг/м3 и
тяжелые — плотностью более 600 кг/м3.
Древесностружечные плиты применяют в конструкциях стен, полов, перегородок, для
изготовления столярных изделий и мебели. При хранении и применении их предохраняют от
увлажнения (при насыщении водой они сильно набухают и теряют прочность).
Арболит изготовляют из смеси цемента, органических заполнителей, химических добавок и
воды. В качестве органических заполнителей используют дробленые отходы древесных пород,
сечку камыша, костру конопли или льна и т. п. Технология изготовления изделий из арболита
проста и включает операции по подготовке органических заполнителей, например дробление
отходов древесных пород, смешивание заполнителя с цементным раствором, укладку
полученной смеси в формы и ее уплотнение, твердение отформованных изделий.
Арболит характеризуется невысокой плотностью — менее 700 кг/м3, прочность при
сжатии колеблется от 0,5 до 3,5 МПа, теплопроводность 0,1-0,22 Вт/(м°С). Он обладает рядом
ценных строительных качеств: биостоек, трудносгораем, морозостоек, хорошо пилится и
сверлится. Изделия из арболита в виде плит и панелей применяют для возведения навесных и
самонесущих стен и перегородок, а также в перекрытиях и покрытиях преимущественно
сельских зданий различного назначения.
Камышитовые плиты производят путем прессования на станках стеблей камыша и прошивки
их в поперечном направлении оцинкованной проволокой. Длина плиты 2400-2800 мм, ширина
500-1500мм и толщина 30-100 мм. По плотности плиты выпускают трех марок: 175, 200 и
250, теплопроводность их 0,06-0,09 Вт/(м°С), влажность по массе не более 18%.
Из камышитовых плит устраивают каркасные стены и внутренние перегородки, они служат
5
также для утепления перекрытий жилых малоэтажных зданий и сельскохозяйственных
построек.
Торфяные плиты получают прессованием малоразложившегося торфа с последующей
тепловой обработкой. Водостойкость плит низкая. Плотность торфяных плит 150-250 кг/м3.
Размеры плиты следующие: длина —1000 мм, ширина — 500 мм и толщина — 30 мм.
Газонаполненные пластмассы — пористый (90-95%) материал на основе синтетических
полимеров. Плотность их не превышает 100 кг/м3, но может быть даже 10 кг/м3 (например поропласт мипора). По характеру пористости и способу ее получения газонаполненные
пластмассы делятся на пепопласты (мелкие замкнутые поры сферической формы), поропласты
(сообщающиеся поры) и сотопласты (пористая структура представляет собой ячейки
правильной геометрической формы).
Наиболее распространены в строительстве пенопласты. Промышленность изготовляет
пенополистирол
(ПС-1,
ПС-2,
ПСБ),
пенополивинилхлорид
(ПХВ-1,
ПХВ-2),
фенолоформальдегидный пенопласт (ФРП) в виде плит толщиной 25-100 мм, которые используют
для тепловой изоляции конструкций стен, перекрытий и т. п.
На основе этих пенопластов изготовляют трехслойные панели и плиты, наружные слои
которых выполнены из асбестоцемента, алюминия или стеклопластика, внутри находится
пенопласт. Применяют трехслойные панели для устройства навесных стен промышленных
зданий и специальных сооружений. Такие панели характеризуются легкостью и простотой
монтажа, высокими теплозащитными свойствами и малой массой. Так, масса 1 м2
трехслойной стеновой панели 20-30 кг (для сравнения: масса 1 м2 керамзитобетонной панели —
250 кг).
НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Основные положительные свойства неорганических теплоизоляционных материалов —
огнестойкость и биостойкость — сочетаются с высокими теплоизоляционными качествами.
Из неорганических теплоизоляционных материалов наиболее распространены минеральная
вата и изделия из нее, стеклянная вата, ячеистые бетоны, пеностекло, керамзит.
Минеральная вата и изделия из нее по объему производства занимают первое место среди
всех теплоизоляционных материалов благодаря хорошим эксплуатационным свойствам,
неограниченной сырьевой базе и относительной простоте производства.
Основные характеристики неорганических теплоизоляционных
материалов
Минеральная вата — материал, который состоит из тонких стекловидных волокон,
получаемых из расплавленных горных пород (известняки, мергели, доломиты, базальты,
6
граниты, диориты и др.) или металлургических шлаков. В последнем случае она называется
шлаковой ватой. Теплоизоляционные свойства минеральной ваты обусловлены высоким
содержанием воздуха (до 95%) между волокнами.
Производство минеральной ваты состоит из двух основных технологических процессов:
получения силикатного расплава и превращения этого расплава в тончайшие волокна.
Силикатный расплав образуется в вагранках — шахтных плавильных печах, в которые
загружают минеральное сырье и топливо (кокс). Расплав с температурой 1300-1400 °С
непрерывно выпускают из нижней части печи.
Существует два способа превращения расплава в минеральное волокно: дутьевой и
центробежный. Сущность дутьевого способа заключается в том, что на струю жидкого
расплава, вытекающего из летки вагранки, воздействует струя водяного пара или сжатого
газа. Центробежный способ основан на использовании центробежной силы для превращения
струи расплава в тончайшие минеральные волокна толщиной 2-7 мкм и длиной 2-40 мм.
Полученные волокна осаждаются в камере волокноосаждения на движущуюся ленту
транспортера.
Выпускают ее в виде бесформенной волокнистой массы желтовато-серого или зеленоватосерого цвета, иногда гранулированной в комочки. В зависимости от плотности
минеральную вату подразделяют на марки: 75; 100; 125; 150. Теплостойкость минеральной
ваты достигает 700 °С. Минеральная вата трудоемка в применении и склонна к слеживанию,
поэтому из нее, главным образом, выпускают готовые изделия.
Минераловатные изделия получают путем склеивания волокон различными связующими
(синтетическими смолами, битумом, крахмалом) или реже прошивкой минеральной ваты, покрытой с двух сторон бумагой. Выпускают гибкие, жесткие и полужесткие минераловатные
изделия.
К
гибким
изделиям
относят
минеральный
войлок,
прошивные
маты
и
теплоизоляционный шнур.
В качестве связующих для производства минераловатных изделий используют
синтетические смолы, композиционные и битумные связующие (ГОСТ 6617 — 76*). Из
синтетических связующих применяют: фенолоспирты, карбамидную смолу КС-11, поливинил
ацетатную дисперсию (ГОСТ 18992 — 80*).
На предприятиях по производству минераловатных изделий применяют три способа
введения связующего в волокно: распыление или пульверизацию, полив с вакуумированием,
приготовление гидромассы или пульпы.
Минеральный войлок получают уплотнением минеральной ваты, смоченной битумной
эмульсией или синтетической смолой. Выпускают минеральный войлок марок от 100 до 200
в виде рулонов или листов толщиной 30-60 мм. Физико-механические свойства приведены в
7
табл. 2 .
Таблица 2
Физико-механические свойства минераловатных плит
Наименование показателей
Категория качества
высшая
Средняя плотность, кг/м3
первая
марка 75
от51
до 75
высшая
первая
Марка 100
от 76
до 100
Теплопроводность, Вт/(м °С)
0,044
0,046
0,044
0,046
Сжимаемость, %, не более
38
45
30
35
Предел прочности при растяжении, МПа, не менее
Влажность, % по массе, не
более
Содержание битумного связующего, %, не более
0,01
0,0075
0,012
0,008
1
2
1
2
4
5
4
5
Применение битума в качестве связующего предъявляет повышенные требования к
пожарной безопасности.
Возгореться может и готовая продукция на складе, в железнодорожном вагоне при
транспортировании и на строительной площадке, так как кусочки неостывшего расплава,
окруженные хорошим теплоизоляционным слоем, остывают медленно и при притоке воздуха
могут вызвать воспламенение битума в этом месте, а затем и по всему изделию. В связи с этим
предусматривается тщательный контроль за готовой продукцией на складе. Отгрузку готовой
продукции следует производить не ранее чем через 3...4 дн после изготовления изделий.
Полотнища плит свертывают в рулоны; между соприкасающимися поверхностями по всей
ширине и длине рулона прокладывают бумагу. Рулоны войлока упаковывают в жесткую тару.
При перевозке войлока должны быть созданы условия, предохраняющие его от увлажнения и
уплотнения. Упакованные рулоны войлока хранят и перевозят в вертикальном положении.
Полотнища плит выпускают длиной 1000,1500, 2000 мм, шириной 500,1000 мм, толщиной
50,60,70,80,90,100 мм. Существенный недостаток мягких минераловатных плит на битумном
связующем — возможность их деформации при небольших нагрузках даже от собственной
массы, что приводит к самоуплотнению при хранении и перевозке. При этом плотность изделий
может увеличиваться в 1,5...2 раза против первоначальной.
Мягкие
минераловатные
плиты
применяют
внутри
помещений.
Для
изоляции
поверхностей, температура которых не превышает 60 °С. При изоляции оборудования и
трубопроводов, находящихся вне помещения, за исключением взрывоопасных и опасных в пожарном отношении объектов, мягкие плиты допускается применять при температуре
изолируемой поверхности до 200 °С .
8
Минераловатные прошивные маты — полотнища из минеральной ваты с обкладками с
одной или двух сторон, прошитые проволокой или нитью, — выпускают длиной 1000-2500
мм, шириной 500-2500 мм, толщиной 40-120 мм.
Минеральную вату и изделия из нее применяют для утепления наружных конструкций
зданий, а также для устройства звукоизолирующих слоев в перекрытиях и внутренних стенах
зданий. В промышленном строительстве минеральную вату и изделия из нее, кроме того,
применяют для изоляции холодильных камер, тепловых сетей (трубопроводы горячей воды,
пара и т. п.), оборудования теплоэлектростанций, котельных и т. п.
Минераловатный ковер, пропитанный синтетическим связующим, проходит тепловую
обработку в специальных камерах, в которых осуществляется также подпрессовка ковра до
заданной толщины, сушка и отверждение синтетического связующего. При производстве
минераловатных изделий используют различные конструкции камер тепловой обработки,
отличающиеся механическим исполнением (пластинчатые или сетчатые конвейеры), а также
тепловой и аэродинамической схемой работы (подвод теплоносителя снизу или сверху, с
рециркуляцией или без рециркуляции).
Камера тепловой обработки входит в состав многих технологических линий, работающих на
заводах. Камера представляет собой два пластинчатых конвейера, расположенных один над
другим: нижний — несущий, верхний — прижимный. Пропитанный синтетическим связующим
минераловатный ковер поступает в камеру между двух конвейеров, где он уплотняется до
заданной толщины и подвергается тепловой обработке горячими дымовыми газами.
Тепловая обработка осуществляется путем прососа горячего теплоносителя через
минераловатный ковер. В качестве теплоносителя используются продукты сжигания топлива
в топках, расположенных рядом с камерой или в отдельном помещении. Теплоноситель
подается в камеру дымососом. Пройдя через минераловатный ковер, большая часть
теплоносителя возвращается в топку на рециркуляцию, а другая часть удаляется из рабочего
пространства камеры вентилятором.
Камеры 6645-02 оборудуются одной топкой с дымососом, а теплоноситель подается по всей
длине камеры сверху посредством сосредоточенного ввода. Модернизированные камеры
тепловой обработки 6645-02М по длине разделены на три зоны, каждая из которых имеет
топку с дымососом. Такое устройство камеры позволило поддерживать самостоятельный
режим в каждой зоне и многократную циркуляцию теплоносителя. Длина такой зоны 6 м.
В установленных на большинстве предприятий камерах тепловой обработки 6645-02 и 664502М обеспечивается максимальное усилие подпрессовки до 4 кПа, что недостаточно для
получения жестких плит марки ПЖ со средней плотностью до 150 кг/м3. В состав новых
технологических линий СМТ-126 и СМТ-092 входят более совершенные камеры СМТ-128 и
9
СМТ-097, обеспечивающие выпуск плит повышенной жесткости марок ПЖ и ППЖ.
Минераловатные плиты на крахмальной связке изготовляют путем подпрессовки и
термической обработки минераловатного ковра, пропитанного крахмальным клеем и
разрезанного на полосы. Крахмальное связующее представляет собой водную эмульсию
следующего состава (% по массе): крахмал — 9,5%, мазут —2,4%, парафин — 0,7%, вода —
87,4%. Эмульсию через дозирующее устройство насосом нагнетают в паропровод, который
подает пар к узлу раздува. Связующее вместе с паром попадает на волокна минеральной ваты.
Из камеры волокноосаждения минераловатный ковер поступает в камеру тепловой
обработки, где через него просасывается сначала водяной пар с эмульсией, а потом горячий
воздух. Обработка минераловатного ковра паром с последующей его сушкой обеспечивает
прочное склеивание минеральных волокон между собой. Из камеры тепловой обработки
минераловатный ковер поступает на охлаждение, а потом на продольную и поперечную резку на
плиты необходимых размеров.
Минераловатные полужесткие плиты на крахмальном связующем имеют высокие
качественные показатели (табл. 3). При пониженной плотности они обладают достаточной
механической прочностью, хорошей формой и упругостью.
Плиты упаковывают в специальную тару. Транспортируют их любым видом транспорта в
условиях, не допускающих увлажнения и механических повреждений. Хранят плиты в
закрытых помещениях уложенными плашмя в штабеля высотой не более 2 м.
Таблица 3.
Физико-механические свойства минераловатных плит на крахмальной связке
Минераловатные плиты
Наименование
показателей
мягкие
марки
50
Средняя плотность, кг/м3
50
0
Теплопроводность, Вт/м С) 0,047
Содержание связующего
вещества, % по массе, не
более
Влажность, % по массе, не
более
Сжимаемость под
удельной нагрузкой 2 кПа,
%, не более
полужесткие марки
жесткие марки
75
100
125
150
75
0,047
100
0,049
125
0,049
150
0,051
3,5
1
—
20
15
6
Минераловатные плиты на синтетическом связующем (ГОСТ 9573 — 82) в
зависимости от плотности и сжимаемости под удельной нагрузкой 2 кПа подразделяются на
мягкие ПМ, полужесткие, жесткие ПЖ и повышенной жесткости ППЖ. Мягкие плиты и
10
маты выпускают марок 50 и 75, полужесткие — марок 100 и 125 и жесткие плиты — марки 150.
Промышленность изготовляет плиты длиной 1000 мм, шириной 500 и 1000 мм, толщиной
40...100 мм с градацией через 10 мм, а маты длиной 2000, 3000, 4000 мм, шириной 500 и 1000 мм и
толщиной той же, как и плиты. Физико-механические показатели минераловатных плит и матов
на синтетическом связующем приведены в табл. 4. Количество отвержденного связующего в
изделиях должно быть не менее 90 % от общего количества связующего. Для производства
минераловатных плит на синтетическом связующем применяют различные технологические
линии и комплекты оборудования. В состав таких линий входит оборудование для производства
минеральной ваты, емкости, насосы и механизмы для приготовления и подачи связующего с
последующим уплотнением минераловатного ковра, камера тепловой обработки для
отверждения связующего и обеспечения заданной формы изделий, а также камера охлаждения
ковра, ножи продольной и поперечной резки.
Таблица4.
Физико-механические свойства минераловатных плит на синтетической связующем
Наименование
показателей
Мягкие плиты и
маты марок
Полужесткие плиты
марок
Жесткие
плиты марки
50
75
100
125
150
Средняя плотность, кг/м3
50
75
100
125
150
Теплопроводность,
Вт/(м °С)
Содержание связующего
вещества, % по массе
0,047
0,047
0,049
0,049
0,051
3
3
4
4
5
-
-
20
15
6
Сжимаемость под
удельной нагрузкой
2 кПа, %, не более
Минераловатные полужесткие плиты на битумном связующем получают в результате
тепловой обработки минераловатного ковра, пропитанного битумом не ниже марки БН-70/30
или смесью битумов БН-50/50 и ВН-90/10, и охлаждением его в подпрессованном состоянии.
По плотности полужесткие минераловатные плиты на битумном связующем подразделяют на
марки: 150, 200, 250 и 300. Промышленность выпускает такие плиты плотностью 150 кг/м3,
длиной 500,1000 и 1500 мм, шириной 500 и 1000 мм, толщиной 50…100 мм с градацией через 10
мм. Технология производства полужестких плит несколько отличается от технологии изготовления мягких плит на битумном связующем. Отличие заключается в связующем. При
производстве полужестких плит на битумном связующем применяют более высокоплавкий
битум с температурой размягчения не ниже 700 "С, количество связующего увеличивается до 16
%.
11
Физико-механические свойства минераловатных плит марки 150
на битумном связующем (ГОСТ 10140-80)
Средняя плотность, кг/м3................................................... 101... 150
Теплопроводность, Вт/(м°С) ....................... 0,049/0,052
Сжимаемость, %, не более.................................... 20/27
Влажность, % по массе, не более .............................1/2
Содержание битумного связующего, %, не более
14/16
Примечание. В числителе приведены показатели для плит высшей категории качества, в
знаменателе — первой категории качества.
При производстве полужестких плит расплавленный битум температурой 135...140 °С
распыляется паровым соплом в камеру волокноосаждения и оседает на минеральном волокне.
Одновременно с битумом в камеру из самостоятельной форсунки подается вода в количестве
400..600 кг на 1 т минеральной ваты для снижения температуры волокна и предупреждения
возгорания битума. Расход пара на распыление битума составляет 1...1,2 т/т.
Из камеры волокноосаждения минераловатный ковер в рыхлом состоянии подается в
камеру тепловой обработки, где через ковер просасывается теплоноситель (обычно дымовые
газы) температурой не более 180 °С. Тепловую обработку производят с целью расплавления
битумного связующего перед уплотнением ковра, а также для обеспечения лучшего сцепления
волокон,
повышения
их
водостойкости
и
получения
более
прочных
изделий.
Продолжительность тепловой обработки 16...20 мин. В процессе ее удаляется влага.
Охлаждается ковер путем просасывания через него холодного воздуха в течение б...8 мин
и подпрессовывается уплотняющими приводными валками. Для получения качественных
полужестких минераловатных плит охлаждение в момент подпрессовки необходимо вести очень
интенсивно, чтобы силы сцепления, возникающие в результате воздействия связующего,
могли локализовать упругую деформацию ковра. В этом случае готовые плиты могут иметь
правильную геометрическую форму параллелепипеда.
Охлажденный сформировавшийся минераловатный ковер на битумном связующем
разрезается ножами в продольном и поперечном направлениях на плиты заданных размеров.
Меры противопожарной безопасности такие же, как и при производстве мягких плит на
битумном связующем. Хранят и транспортируют полужесткие плиты таким образом, чтобы
максимально сохранилась их форма. Для этого плиты упаковывают в мягкую тару и
укладывают на твердую ровную поверхность в штабеля высотой не более 1 м в условиях, не
допускающих их увлажнения. Перевозят плиты в ящиках со сплошным днищем или в
контейнерах.
12
Минераловатные жесткие плиты на битумном связующем (ГОСТ 10140 — 80)
изготовляют по мокрой технологии из минеральной ваты и битумной эмульсии с
последующим прессованием и сушкой. Плиты используют для тепловой изоляции строительных
конструкций,
технологического
оборудования
и
трубопроводов
при
температуреизолируемых поверхностей -100...+60°С. Промышленность выпускает жесткие
плиты марок 200 и 250, длиной 1000 мм, шириной 500 мм и толщиной 40, 50, 60, 70 мм.
Показатели физико-механических свойств жестких плит на битумном связующем
приведены в табл. 5.
Таблица 5.
Физико-механические свойства минераловатных плит марок 200 и 250 на
битумном связующем
Наименование
Средняя плотность, кг/м3
Категория качества
высшая
первая
марка 200
От 151
до 200
высшая
первая
марка 250
От 201
до 250
Теплопроводность, Вт/м °С)
0,052
0,058
0,058
0,064
Сжимаемость, %, не более
4
6
3
5,5
Предел прочности при растяжении, МПа, не менее
0,14
0,10
0,18
0,12
Содержание битумного связующего, %, не более
15
17
15
18
Технология производства жестких минераловатных плит на битумном связующем включает в
себя: предварительную подготовку минеральной ваты, вышедшей из камеры волок-досаждения
в трепальном устройстве для получения отдельных хлопьев ваты; получение в баке-смесителе
битумно-диатомитовой эмульсии, применяющейся в качестве связующего; приготовление
гидромассы из отдозированных ваты и связующего в гидросмесителе; формование плит из
отдозированной гидромассы на прессах; укладку поддонов с отформованными плитами на
сушильные вагонетки; сушку плит в туннельной сушилке; складирование готовых изделий.
После формования плита присасывается к формующей плоскости вакуум-щита, который
извлекает ее из формы и переносит на сушильные поддоны. Наиболее распространенная
тепловая схема сушилки — прямоточно-противоточная схема движения теплоносителя.
Высушенные плиты влажностью не более 2 % упаковывают в жесткую тару или пакеты из
водонепроницаемой бумаги. Хранят и транспортируют плиты в условиях, предохраняющих
их от уплотнения, механических повреждений и увлажнения.
13
Таблица 6.
Применение минераловатных теплоизоляционных изделий
Наименование изделий (ГОСТ)
Применение
Теплоизоляция строительных конструкций,
Плиты и маты теплоизоляционные из мипромышленного оборудования и трубопровонеральной ваты на синтетическом связующем
дов при температурах изолируемых поверхнос(ГОСТ 9573-82)
тей - 60... +400 0С
Плиты минераловатные повышенной жесткости на синтетическом связующем (ГОСТ
22950-78)
Полуцилиндры теплоизоляционные из минеральной ваты на синтетическом связующем
(ГОСТ 23208-83)
Цилиндры полые теплоизоляционные из
минеральной ваты на синтетическом связующем (ГОСТ 23208-83)
Войлок эластичный из минеральной ваты на
синтетическом связующем (ТУ 36-2111-78)
Плиты теплоизоляционные из минеральной
ваты на битумном связующем (ГОСТ 10140-80)
Маты минераловатные прошивные (ГОСТ
21880-86)
Плиты минераловатные на крахмальной связке
(ТУ 400-1 -81-78)
Маты теплоизоляционные из минеральной
ваты вертикально-слоистые (ГОСТ 23307-78*)
Теплоизоляция строительных конструкций, в том
числе стеновых панелей, перекрытий и
покрытий
Теплоизоляция трубопроводов при температуре
изолируемых поверхностей -180...+400 0С
Теплоизоляция трубопроводов при температуре
изолируемых поверхностей -180...+400 0С
Теплоизоляция промышленных объектов при
температуре
изолируемых
поверхностей
-180...+600 0С
Теплоизоляция строительных конструкций,
технологического
оборудования
и
трубопроводов, промышленных холодильников
при температуре изолируемых поверхностей
-100... +600 0С
Теплоизоляция промышленного оборудования
и трубопроводов при температуре -180...+600
0
С
Теплоизоляция промышленного оборудования
и строительных конструкций, защищенных от
увлажнения при температуре изолируемых
поверхностей -60...+400 0С
Теплоизоляция
трубопроводов
диаметром
свыше 108 мм и аппарате при температуре
изолируемых поверхностей от -120 до + 300 0С
Стеклянная вата и изделия из нее. Стеклянная вата — материал, состоящий из
беспорядочно расположенных стеклянных волокон, полученных из расплавленного сырья.
Сырьем для производства стекловаты служат сырьевая шихта для варки стекла (кварцевый
песок, кальцинированная сода и сульфат натрия) или стекольный бой. Производство
стеклянной ваты и изделий из нее состоит из следующих технологических процессов: варка
стекломассы в ванных печах при 1300-1400 °С, изготовление стекловолокна и формование
изделий.
14
В зависимости от назначения вырабатывают текстильное и теплоизоляционное (штапельное)
стекловолокно. Средний диаметр текстильного волокна 3-7 мкм, а теплоизоляционного 10-30
мкм.
Стеклянное волокно значительно большей длины, чем волокна минеральной ваты, и
отличается большой химической стойкостью и прочностью. Плотность стеклянной ваты 75-125
Кг/м3, теплопроводность 0,04-0,052 Вт/(м°С), предельная температура применения стеклянной
ваты 450 °С. Из стекловолокна выполняют маты, плиты, полосы и другие изделия, в том числе
тканые.
Пеностекло (ячеистое стекло) — легкий и прочный материал ячеистого строения с
пористостью
80-90%.
Пеностекло
получают
из
стеклянного
боя
с
добавлением
газообразователей (мела, угля). Полученную смесь нагревают до плавления, при этом газообразователь, разлагаясь, выделяет пузырьки газа, вспенивающие расплав, при охлаждении
которого образуется пеностекло. Поры в пеностекле замкнутые, поэтому оно практически не
поглощает влагу и, следовательно, морозостойко. Пеностекло хорошо обрабатывается:
пилится, сверлится.
Плотность пеностекла 200-300 кг/м3. При такой плотности его прочность довольно высока
— 0,5-3 МПа. Промышленность выпускает пеностекло в виде плит толщиной около 100 мм и
размером 500x1000 мм. Применяют пеностекло для тепловой изоляции промышленных
холодильников, трубопроводов, укладываемых в грунт, и металлических конструкций
зданий.
Вспученный перлит и изделия из него. Вспученный перлит представляет собой
теплоизоляционный материал, состоящий из пористых зерен.
Сырьем служат горные породы вулканического происхождения стекловидной структуры с
наличием связной воды до 6%.
Вспучивание происходит путем обжига при температуре 850-1250 °С в результате
испарения воды. Получают щебень с зернами размером от 5 до 20 мм и песок с зернами до 5
мм.
Щебень имеет среднюю плотность от 300 до 600 кг/м3, песок — от 80 до 300 кг/м3.
Вспученный перлит имеет высокую гигроскопичность. Водопоглощение составляет до 60%
по объему (800-900% по массе), коэффициент теплопроводности — до 0,055 Вт/(м°С).
На основе вспученного перлита, который выполняет роль высокопористого заполнителя, и
различных связующих, получают изделия безобжиговые: битумоперлит, цементоперлит,
пластоперлит, стеклоперлит, силикатоперлит, гипсоперлит и обжиговые: керамоперлит,
керамоперлитофосфат, перлитовый легковес на основе легкоплавких связок.
Щебень и песок применяют в качестве засыпок при температуре от -200 °С до +120015
1300°С и в виде заполнителя для легких бетонов.
Битумоперлит применяют для утепления и гидроизоляции совмещенных покрытий,
теплоизоляции промышленных холодильников и пр.; пластоперлиты — в трехслойных
стеновых панелях, для утепления холодильников, покрытий из профилированного настила;
цементоперлит — для тепловой изоляции промышленного оборудования и трубопроводов
при температуре до +600 "С;
Стеклоперлит — для изоляции горячих поверхностей с температурой до 600°С;
силикатоперлит — для изоляции панелей стен, холодильных установок, горячих поверхностей
с температурой до 900 °С; керамоперлит — для изоляции оборудования и трубопроводов с
температурой
поверхности
до
900°С;
керамоперлитофосфат
—
для
футеровки
электронагревательных печей; перлитовый обжиговый легковес — для изоляции горячих
поверхностей промышленного оборудования.
Вспученный вермикулит и изделия из него. Вспученный вермикулит представляет собой
теплоизоляционный материал, получаемый в результате обжига измельченного минерала
вермикулита. При нагревании до температуры 850-880 °С он вспучивается в результате
испарения воды, при этом расщепляется на отдельные пластинки, увеличиваясь в объеме в 15
раз и более.
Средняя плотность вермикулита составляет 80-200 кг/м3, теплопроводность — 0,056-0,07
Вт/(м°С), температура плавления 1210-1350 °С. Из вспученного вермикулита и различных
связующих получают жесткие плиты, полуцилиндры, сегменты для тепловой изоляции
конструкций, оборудования, трубопроводов.
Изделия на битуме применяют при температуре до 60 °С, на жидком стекле — до 500 °С,
на бетонитовой глине — до 900-1100 °С, на цементе — до 1100 °С .
Ячеистые бетоны. Представляют собой искусственный пористый материал, получаемый
из минеральных вяжущих, кремнеземистых компонентов и порообразователей.
В качестве вяжущих применяются известь, цемент и гипс. Кремнеземистым компонентом
служит молотый кварцевый песок. Применяют также золу-унос, кислые металлургические
шлаки, отходы глиноземистого производства.
Поры создаются за счет введения газообразователей (алюминиевой пудры, перекиси
водорода) или пенообразователей (клееканифольного, смолосапонинового, гидролизованной
крови).
По способу твердения ячеистые бетоны разделяют на неавтоклавные и автоклавные.
Названия ячеистого бетона отражают способ образования пор и вид вяжущего: газосиликаты,
пеносиликаты, газобетоны, пенобетоны, газошлакобетоны, пеношлакобетоны.
Теплоизоляционный ячеистый бетон выпускается со средней плотностью до 500 кг/м3. Предел
прочности при сжатии составляет не менее 0,8-1,2 МПа, теплопроводность — 0,11-0,128 Вт/(м°С).
16
Плиты из ячеистого бетона применяют для теплоизоляции строительных конструкций и
поверхностей промышленного оборудования при температуре до 400 °С.
Асбестосодержащие материалы и изделия. К материалам и изделиям из асбестового
волокна без добавок или с добавкой связующих веществ относят асбестовые бумагу, шнур,
ткань, плиты и др. Асбест может быть также частью композиции, из которых изготовляют
разнообразные теплоизоляционные материалы (совелит и др.). В рассматриваемых материалах
и изделиях использованы ценные свойства асбеста: температуростойкость, высокая
прочность, волокнистость и др.
Асбестовая бумага — огнестойкий листовой или рулонный материал. Размеры листов
1000x950мм, толщина 0,5; 1 и 1,5 мм. Бумагу в рулонах выпускают с шириной полотна 670, 950
и 1150мм, толщиной 0,3; 0,4; 0,5; 0,65 и 1 мм. Плотность асбестовой бумаги 650-1500 кг/м3,
теплопроводность 0,1 Вт/(м°С), предельная температура применения 500 °С .
Асбестовый картон — листовой материал, изготавливаемый из асбестовой бумаги или из
асбестового волокна, смешанного с каолином и крахмалом. Средняя плотность картона
составляет 900-1000 кг/м3, теплопроводность — 0,157 Вт/(м°С). Применяют его для изоляции
плоских поверхностей и трубопроводов при температуре до 500 °С.
Асбестокремнеземистые материалы — состоят из асбеста и кремнеземистых компонентов.
Наибольшее распространение получил асбозурит, в состав которого входит 15-30% асбеста и
70-80% трепела или диатомита. Средняя плотность его составляет 650-850 кг/м3,
теплопроводность 0,186-0,256 Вт/(м°С). Температура применения до 600 °С . Предназначен
для приготовления асбозуритовых растворов.
Асбестовый шнур изготовляют диаметром 0,75-55 мм из нескольких крученых нитей с
сплетением или без него. Шнуры наматывают в бобины, клубки или бухты и упаковывают в
бумагу или полиэтиленовую пленку. Шнуры применяют для тепловой изоляции трубопроводов
малых диаметров (до 89 мм) и промышленного оборудования при температурах теплоносителя до
500 °С .
Асбестовую ткань, полученную прядением асбестовых нитей на ткацких станках,
выпускают в виде полотнищ длиной до 25 м, шириной 1-1,5 м, толщиной 1,4-1,5 мм, свернутых
в рулоны. Плотность асбестовой ткани около 600 кг/м3, теплопроводность около 0,1 Вт/(м°С).
Используют такую ткань для обшивки горячих трубопроводов малых диаметров в один или
несколько слоев. Продольные и поперечные швы покровного слоя из асбестовой ткани
сшивают тонкой проволокой. Поверхность трубопроводов, покрытых асбестовой тканью,
обшивают парусиной или окрашивают красками.
Совелит
—
наиболее
распространенный
в
нашей
стране
асбестомагнезиальный
теплоизоляционный материал, сырьем для производства которого служат доломит (80%) и
распущенный асбест (20%). Совелитовый порошок затворяют водой и наносят на
17
изолируемую поверхность.
На основе совелитового порошка изготовляют плиты длиной 500 мм, шириной 170, 250,
500мм, толщиной 40-75 мм, сегменты и полуцилиндры длиной 500, с внутренним диаметром
57-426, толщиной 40-80 мм. Плотность совелитовых изделий в сухом состоянии не более 400
кг/м3, теплопроводность не более 0,083 Вт/(м°С).
Совелитовые
изделия
применяют
для
тепловой
изоляции
энергетического
и
технологического оборудования, а также трубопроводов при температуре изолируемых
поверхностей до 500 °С. Изделия устанавливают насухо или на мастике со смещением
поперечных швов и крепят бандажными кольцами
(два на длину полуцилиндра).
Теплоизоляционный слой должен быть защищен покровным слоем.
Асбестоизвестково-кремнеземистые материалы (вулканит) изготавливают из асбеста
(3,26%), гашеной извести (7%), трепела или диатомита (68,8%) и строительного гипса (0,95%).
Свое название получил из-за того, что для его изготовления ранее использовали вулканический
пепел. Изделия из вулканита пропаривают в автоклаве при давлении 0,8 МПа. Средняя
плотность его 350-400 кг/м3, теплопроводность — 0,087-0,093 Вт/(м°С). Температура
применения до 600 °С.
Применяют
асбестосодержащие
материалы
для
изоляции
горячих
поверхностей
технологического оборудования и трубопроводов.
Керамические теплоизоляционные изделия. В зависимости от применяемого сырья
керамические теплоизоляционные материалы подразделяют на диатомитовые, трепельные,
перлитокерамические, шамотные и др. Их получают путем формования, сушки и последующего
обжига. Пористая структура образуется в результате введения выгорающих и пористых
добавок. Преимущественно применяется способ изготовления изделий с выгорающими
добавками, как самый технологичный.
Диатомитовые и трепелъные изделия изготавливают в виде кирпича, сегментов, скорлуп
способами выгорающих добавок и вспенивания. Средняя плотность их — до 735 кг/м3,
теплопроводность — от 0,087 до 0,174 Вт/(м°С), предел прочности при сжатии — 0,6-1 МПа.
Предельная температура применения — 850-900 °С.
В керамических перлитовых теплоизоляционных изделиях в качестве порообразователя
используют перлитовый песок. Для изделий с температурой применения 800-900 °С берут
легкоплавкие глины, с температурой применения до 1300-1500 °С — огнеупорные глины и в
качестве добавок вводят шамот или дистен-силиманитовый концентрат.
Шамотными называют изделия, получаемые путем формования, сушки и обжига
огнеупорных глин или каолинов с отощением шамотом. Шамот — огнеупорная, обожженная
измельченная глина, которую вводят как добавку, уменьшающую усадку керамической массы.
Огнеупорность
шамотных
изделий
составляет
от
1580
до
1750°С,
коэффициент
18
теплопроводности — 0,149-0,418 Вт/(м°С), средняя плотность — от 400 до 1000 кг/м3.
Высокопористую корундовую керамику получают из технического глинозема. Поризацию
осуществляют способом выгорающих добавок. Изделия имеют среднюю плотность 1100-1400
кг/м3, огнеупорность — 1330 °С, теплопроводность — 0,52 Вт/(м°С).
Применяют керамические теплоизоляционные материалы для тепловой защиты печей,
топок, трубопроводов и другого оборудования, работающего при высоких температурах.
19
20