§ 1. Виды неорганических теплоизоляционных изделий

Минеральная вата состоит из тонких стекловидных волокон диаметром 5 — 15 мкм, получаемых из расплава легкоплавких горных пород (мергелей, доломитов и др.), металлургических и топливных шлаков. Расплав обычно получают в вагранке. Волокна образуются при воздействии подаваемого под давлением пара или воздуха на непрерывно вытекающую из вагранки струю расплава (рис. 141, а) либо путем подачи расплава на валки или диск центрифуги (рис. 141,6).

Рис. 141. Схемы получения минерального волокна и изделий из него: а — дутьевой способ: 1 — вагранка; 2 — желоб; 3 — пароподводящая трубка; 4 — дутьевая головка; 5 — камера волокнообразования; 6 — отверстие; 7 — струя расплава; в — раздув расплава минерального волокна; б — центробежно-валковый способ: 1 — струя расплава; 2 — вращающиеся валки; 3 — волокна; в — схема горизонтально-дутьевого способа получения минераловатных матов: 1 — вагранка; 2 — дутьевые сопла; 3 — камера волокнообразования; 4 — камера тепловой обработки; 5 — нож продольной резки; 6 — нс(ж поперечной резки; 7 — упаковка; 8 — минераловатный мат

Полученное минеральное волокно собирается в камере волокноосаждения на непрерывно движущейся сетке (рис. 141,в). В эту камеру вводят органические или минеральные связующие вещества.

На основе минеральной ваты выпускают штучные, рулонные, шнуровые изделия и сыпучие материалы.

Минераловатные твердые плиты, имеющие повышенную жесткость, изготовляют на синтетическом связующем (фенолоспирте, растворе или дисперсии карбамидного полимера и др.). По технологии, разработанной в Уралниистромпроекте, предусматривается изготовление твердых плит из гидромассы, т. е. «мокрым» способом. Помимо минерального волокна и раствора полимера в гидромассу вводят пенообразователь (клееканифольный или др.). Гидромассу приготовляют в скоростных турбулентных смесителях. Плиты, из массы жидкотекучей консистенции формуют в вакуум-прессах. Отформованные плиты поступают в туннельные или камерные сушилки, где их подвергают тепловой обработке при 150 — 180°С. Получают плиты объемной массой 180 — 200 кг/м3, теплопроводностью 0,047 Вт/(м.°С); водопоглощением не более 15%, толщиной 30 — 70 мм. При утеплении бесчердачных кровель твердыми минераловатными плитами гидроизоляционный слой устраивают, наклеивая рулонный гидроизоляционный материал непосредственно на эти плиты. При жестких же плитах требуется устройство стяжки из цементного или асфальтового раствора между плитой и гидроизоляцией.

Минераловатные жесткие плиты, скорлупы и сегменты выпускают с синтетическим, битумным и неорганическим связующим (цементом, глиной, жидким стеклом и др.). Для повышения прочности и снижения количества связующего в состав изделий вводят коротковолокнистый асбест. Плиты толщиной 40 — 100 мм выпускают объемной массой 100 — 400 кг/м3 и теплопроводностью 0,051 — 0,135 Вт/(м.°С).

Минераловатные полужесткие и мягкие плиты изготовляют с синтетическим, битумным и крахмальным связующим. Изделия (плиты, цилиндры, сегменты, маты) с синтетическим связующим имеют меньшую объемную массу, более прочны и привлекательны на вид по сравнению с изделиями на битумном связующем. Расход фенолоспиртов составляет 10 — 15%, битума — 9 — 20% в полужестких плитах и 3 — 5% по массе в мягких плитах. Объемная масса плит — 35 — 250 кг/м3, теплопроводность — 0,041 — 0,07 Вт/(м.°С).

Минераловатные маты в рулонах выпускают следующих видов: 1) с синтетическим связующим (7 = 35 — 75 кг/м3), прошивные с металлическими, тканевыми, бумажными обкладками, с обкладками из стеклохолста (у=100 — 200 кг/м3); 2) из штапельного стекловолокна (у = 25 — 50 кг/м3); 3) из непрерывного стекловолокна (у = 80 — 20 кг/м3); 4) в виде холста из базальтового волокна (Y= 15 — 20 кг/м3).

К сыпучим материалам относят: минеральную вату гранулированную и минераловатную смесь с неорганическим вяжущим для мастичной теплоизоляции.

Керамические теплоизоляционные изделия изготовляют путем формования, сушки и обжига. По сравнению с другими теплоизоляционными материалами они имеют высокую прочность и температуростойкость до 900°С. В качестве сырья используют диатомит, трепел, огнеупорную глину, перлит. Большая пористость создается путем введения в формовочную массу пенообразователей, выгорающих добавок.

Виды и характеристики керамических изделий приведены в табл. 44.

Таблица 44 Физико-механические свойства неорганических жестких изделий

Теплоизоляционные легкие бетоны (слитного строения и крупнопористые) изготовляют из пористого заполнителя — вспученного перлита, легкого керамзита или вермикулита и минерального (реже органического) вяжущего.

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

Совелит является у нас наиболее распространенным асбестомагнезиальным материалом. Сырьем для производства совелита служат доломит (СаСОз-МдСОз) и асбест (в количестве 15%). Доломит подвергают сложной переработке, которая включает обжиг, гашение обожженного доломита, карбонизацию полученного доломитового молока с использованием газов, содержащих СОг. Конечным продуктом химической переработки доломита является четырехводный основной карбонат магния MgCCvMg(OH)2-4H20, который вместе с осажденным СаСОз составляет основу совелита.

Тепловая обработка совелитовых изделий состоит из двух стадий: сушки и прокаливания, имеющего целью декарбонизацию магнезиальной составляющей. Благодаря прокаливанию снижается объемная масса и теплопроводность, а температуростойкость повышается. Совелит применяют для изоляции промышленного оборудования при температурах до 500°С.

Теплоизоляционные цементные ячеистые бетоны (газо- и пено-бетоны) имеют объемную массу не более 500 кг/м3. Ячеистые бетоны применяют для изоляции трубопроводов, а также для утепления строительных конструкций.

Ячеистое стекло (пеностекло) вырабатывают из стекольного боя, либо используют те же сырьевые материалы, что и для производства других видов стекла: кварцевый песок, известняк, соду и сульфат натрия. Могут использоваться горные породы: трахиты, сиениты, нефелины, обсидианы. При спекании порошка стекольного боя с газообразователями — коксом и известняком — выделяется углекислый газ, образующий поры. Газообразующими добавками могут служить также антрацит и мел или карбиды кальция и кремния. Имеются автоматические установки для непрерывного производства ячеистого стекла. При выходе из печи от непрерывно движущегося бруса отрезаются блоки определенной длины, направляемые в печь отжига. Благодаря этому предотвращается возникновение внутренних напряжений, вызывающих растрескивание.

Ячеистое стекло имеет специфическое строение. В материале стенок крупных пор содержатся мельчайшие микропоры. Двоякий характер пористости обусловливает малую теплопроводность при достаточно высокой прочности, водостойкости и морозостойкости. Ячеистое стекло — несгораемый материал с высокой температуростойкостью — 400°С, для бесщелочного — до 600°С. Ячеистое стекло хорошо сцепляется с цементными материалами, его можно обрабатывать — пилить, шлифовать, сверлить. Ячеистое стекло применяют для теплоизоляции тепловых сетей при их подземной бесканальной прокладке. Оно находит применение для теплоизоляции стен, перекрытий, кровель, в конструкциях холодильников.

Крупнопористый керамзитобетон в виде плит используют для утепления ограждающих конструкций. Его объемная масса 400 — 500 кг/м3, марки по прочности при сжатии М4 — М10, теплопроводность 0,14 — 0,17 Вт/(м.°С).

В сочетании с различными связующими стеклопор используют для изготовления штучной, мастичной и заливочной теплоизоляции. Наиболее эффективно применение стеклопора в наполненных пенопластах, так как введение его в пенопласт позволяет снизить расход полимера и значительно повысить огнестойкость теплоизоляционных изделий.

Монтажные асбестовые материалы выпускают в виде листов и рулонов из асбестового волокна; иногда вводят наполнитель и небольшое количество склеивающих веществ (крахмала, казеина и др.). получая асбестовую бумагу, картон, шнур.

Алюминиевую фольгу применяют в качестве отражательной изоляции в воздушных прослойках слоистых ограждающих конструкций зданий и для теплоизоляции промышленного оборудования и трубопроводов при температурах до 300°С.