Неорганические теплоизоляционные материалы - Минеральная вата

Нижегородский государственный  архитектурно-строительный университет

 

 

 

 

 

 

 

Реферат по Архитектуре  на тему: Неорганические теплоизоляционные  материалы - Минеральная вата.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нижний Новгород 2013г.

Содержание.

1. Введение
2. Общие сведения.
3. Разновидности минеральной ваты.
4. Влияние минеральной ваты на здоровье человека.
5. Заключение.
6. Список литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Неорганические  теплоизоляционные материалы и  изделия изготовляют на основе минерального сырья (горных пород, шлака, стекла, асбеста). К этой группе относят: минеральную, стеклянную вату и изделия из них, некоторые виды легких бетонов на пористых заполнителях (вспученном перлите  и вермикулите), ячеистые теплоизоляционные бетоны, пеностекло, асбестовые и асбестосодержащие материалы, керамические и др. Эти материалы малогигроскопичные, огнестойки, не подвергаются загниванию. Их используют как для утепления строительных конструкций, так и для изоляции горячих поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов.

Наиболее  распространенными в наше время  являются минераловатные изделия. Среди всех применяемых теплоизоляционных материалов их число составляет приблизительно 80 %. Минеральная вата (минвата, минераловатный утеплитель) - волокнистый теплоизоляционный материал. Структура представляет из себя тонкие и гибкие волокна, которые получились из капель раздробленного минерального расплавава вытянутого в нити.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общие сведения.

Характеристика.

Минеральная вата (в зависимости  от вида исходного сырья) может иметь различную структуру волокнистости, заданную технологически: горизонтально-слоистую, вертикально-слоистую, гофрированную или пространственную, что расширяет возможности её применения в тех или иных конструкциях.

Она характеризуется значительной устойчивостью к высоким температурам и действию химических веществ. Минеральная вата обладает также отличными тепло и звукоизоляционными свойствами.

В настоящее время вырабатывается значительное количество минеральной  ваты, находящей широкое применение в строительстве. Области ее применения — это тепловая изоляция стен и перекрытий, также минеральная вата широко используется для изоляции высокотемпературных поверхностей (печи, трубопроводы и т.д.), огнезащиты конструкций и в качестве звукоизоляционного материала в перегородках, акустических экранах.

Область применения.

Вата минеральная предназначена  для изготовления теплоизоляционных  и звукоизоляционных изделий, а  также в качестве теплоизоляционного материала в строительстве и  промышленности для изоляции поверхностей с температурой до + 700 °C.

Необходимо помнить, что в изделиях из минеральной (каменной) ваты на синтетическом  связующем (фенолформальдегидные смолы) при температуре около 300—350 °С начинается процесс деструкции связующего.

Применение:

• В качестве ненагруженной изоляции горизонтальных, вертикальных и наклонных строительных ограждающих конструкций всех типов зданий.
• В системах наружного утепления штукатурного типа.
• В качестве теплоизоляционного слоя в навесных вентилируемых фасадах.
• В системах с утеплителем с внутренней стороны ограждающей конструкции.
• В системах с утеплителем внутри ограждающей конструкции (трёхслойные бетонные или железобетонные панели, трёхслойные сэндвич-панели с металлическими обшивками, слоистая кладка).
• В качестве тепловой изоляции промышленного оборудования, резервуаров и трубопроводов тепловых сетей, магистральных нефте- и газопроводов, технологических трубопроводов электростанций, металлургических, нефтехимических и др. промышленных предприятий.
• В качестве нижнего теплозвукоизоляционного слоя в многослойных покрытиях плоских кровель, в том числе при укладке на поверхность без устройства цементной стяжки.
• В качестве теплозвукоизоляционного слоя в покрытиях плоских кровель, в том числе при укладке на поверхность без устройства цементной стяжки.
• В качестве верхнего теплозвукоизоляционного слоя в многослойных покрытиях плоских кровель, в том числе при укладке на поверхность без устройства цементной стяжки.

Существует ряд документов (ГОСТов) согласно которым регламентируются основные показатели изделий из минеральной ваты: 1. ГОСТ 9573-96 «Плиты из минеральной ваты на синтетическом связующем теплоизоляционные» 2. ГОСТ 21880-94 «Маты прошивные из минеральной ваты теплоизоляционные» 3. ГОСТ 22950-95 «Плиты минераловатные повышенной жесткости на синтетическом связующем. Технические условия» Большинство производителей в настоящий момент производят минеральную вату по собственным Техническим условиям (ТУ), в этих документах прописывается гораздо более высокие требования к выпускаемому утеплителю, чем те которые фигурировали в ГОСТ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разновидности минеральной  ваты.

В понятие минеральная вата согласно ГОСТ 52953-2008 «Материалы и изделия теплоизоляционные. Термины и определения», входят следующие разновидности ваты:

• Стеклянная вата: Минеральная вата, изготовленная из расплава стекла.
• Каменная вата: Минеральная вата, изготовленная преимущественно из расплава изверженных горных пород.
• Шлаковая вата: Минеральная вата, изготовленная из расплава доменного шлака.

Стеклова́та — волокнистый минеральный теплоизоляционный материал, разновидность минеральной ваты. Для получения стеклянного волокна используют то же сырьё, что и для производства обычного стекла или отходы стекольной промышленности.Стекловата имеет высокую химическую стойкость, её плотность в рыхлом состоянии не превышает 130 кг/м³.

Технология изготовления.

Исходное сырьё для производства стекловаты — песок, сода, доломит, известняк, бура (или этибор). Современные производства используют до 80 % стеклобоя.

В бункер засыпаются основные компоненты. Дальше наступает этап плавления  массы. Дозаторы загружают плавильную печь в строгом соответствии с  рецептурой, чтобы при достижении температуры в 1400 °C, смесь имела заданные механические свойства для получения тончайших нитей. Нити получаются при помощи раздувания паром расплавленного стекла, вылетающего из центрифуги.

Процесс волокнообразования сопровождается обработкой полимерными аэрозолями. В качестве связующего применяются  водные растворы фенол-альдегидного полимера, модифицированного мочевиной. Пропитанная  аэрозолем нить попадает на валки. На конвейере она проходит несколько  этапов выравнивания. Формируется однородный стеклополимерный «ковёр». Дальше наступает  этап полимеризации при температуре 250 °C. Высокая температура — катализатор для образования полимерных связей. Попутно в температурной камере испаряется остаток влаги, полученной вместе с аэрозолем. После полимеризации ваты становятся твёрдыми и приобретают янтарно-жёлтый оттенок.

Следующий этап — охлаждение, где стекловата остужается до температуры окружающей среды, после чего поступает на раскрой. Продольные фрезы и поперечные пилы раскраивают бесконечную ленту на маты и рулоны.

Полученный утеплитель имеет большой  объем, поскольку весь пронизан воздухом. Прессование готовой продукции  позволяет значительно экономить  пространство при транспортировке и хранении. По европейским нормам предусматривается шестикратное сжатие. Упругих свойств теплоизоляции достаточно для полного восстановления первоначальных размеров.

Свойства.

По свойствам стекловата (стекловолокно) отличается от других типов минеральной ваты. Волокно стеклянной ваты имеет толщину — 3-15 мкм, а длину минимум в 2…4 раза большую чем у каменной ваты. Благодаря этому изделия из стеклянной ваты обладают повышенной упругостью и прочностью. Стеклянная вата практически не содержит неволокнистых включений и обладает высокой вибростойкостью.

Теплопроводность 0,030…0,052 Вт/м·К.

Температуростойкость стеклянной ваты — 450 °C.

Действие на человека.

Недостатком стекловаты является повышенная ломкость волокон, острые и тонкие обломки  которых легко проникают в  одежду (из которой их трудно удалить) и далее вкожу, вызывая зуд. Вдыхание воздуха с обломками волокон стекловаты может вызвать длительное раздражение лёгких, поскольку они выходят из лёгких очень медленно. Опасно также попадание волокон стекловаты в глаза.

Для профилактики этих явлений работа со стекловатой должна проводиться  в плотной спецодежде, не оставляющей открытых участков тела, брезентовых рукавицах,защитных очках и респираторе.

Типы изделий.

Номенклатура теплоизоляционных  изделий с использованием стеклянной ваты включает в себя: мягкие маты и  плиты, полужёсткие и жесткие  плиты на синтетическом связующем, позволяющие выдерживать значительные нагрузки. Жёсткие плиты, облицованные стекловойлоком, являются хорошей ветрозащитой. По длинным сторонам плит возможно соединение в шпунт и гребень, что обеспечивает надёжное крепление  и отсутствие зазоров. Мягкие стекловолокнистые  материалы, как правило, прессуются в рулоны. Благодаря высокой упругости, они выпрямляются и восстанавливают  первоначальный объём практически  сразу после вскрытия упаковки. Возможен выпуск изделий с наклейкой дополнительных слоев (кашировка) — фольга в качестве пароизоляции или стеклохолст в качестве ветрозащиты (слой, препятствующий миграции волокон).

Применение.

Применяются для тепловой изоляции строительных конструкций. Облицовывание  неровных поверхностей, применение в  конструкциях любой формы и конфигурации. Области применения практически  такие же, как для изделий из минеральной ваты. Также, широко применяется  в авиации как теплоизолирующий материал для трубопроводов, узлов, имеющих высокую температуру, для теплозвукоизоляции кабин и т. д.

Каменная вата — тепло- звукоизоляция, изготовленная преимущественно из расплава изверженных горных пород. Разновидность минеральной ваты.

Исходным сырьем для производства волокна каменной ваты служат габбро-базальтовые  горные породы.

Сырье.

В качестве одного из основных компонентов  сырья для производства каменной ваты выступают горные породы, как  правило, это изверженные породы габбро-базальтовой группы и подобные им по химическому составу метаморфические  горные породы, а также мергели.

Технология производства каменной ваты.

Методика производства волокна  из камня была «подсмотрена» у  природы: после вулканических извержений на Гавайских островах были найдены  так называемые «Волосы Пеле» — вата из тонких нитей вулканических пород, которые и оказались «предшественниками» современного материала. Впервые вату из горных пород получили в США в 1897 г. Современное производство каменной ваты основано на принципе действия схожим с работой вулкана: В печи, где температура достигает примерно 1500 ºС, из горных пород получают огненно-жидкий расплав, который затем вытягивают в волокно различными способами:

• Дутьевой способ
• Центробежно-валковый способ
• Центробежно-дутьевой способ
• Центробежно-фильерно-дутьевой способ
• Иные модифицированные способы

Производство изделий: После процесса волокнообразования вводится связующее  путем распыления связующего на волокна, полива ковра из каменной ваты или  приготовления гидромасс. Ковер  из каменной ваты с нанесенным на волокна  связующим подвергается термообработке, где теплоноситель с температурой 180—230 °С провоцирует реакцию поликонденсации  связующего. Содержание органических веществ в готовой продукции, как правило, составляет примерно 3 % по массе. Затем происходит резка изделий на необходимые размеры, упаковка и складирование.

Свойства.

Каменная вата является негорючим  материалом. Волокна каменной ваты способны выдерживать температуру, не плавясь до 1000 ºС. Изделия из каменной ваты обладают тепло- звукоизоляционными свойствами благодаря открытой пористости. Коэффициент теплопроводности каменной ваты находится в пределах 0,035 — 0,039 Вт/м•К. Воздух, заключенный в порах ваты, обладает низкой теплопроводностью и находится в статичном состоянии, именно это определяет ее отличные теплоизоляционные качества. Благодаря открытой пористости каменная вата — паропроницаемый материал, паропроницаемость равна примерно 0,25 — 0,35 мг/м•ч•Па. Плотность теплоизоляции может колебаться в широких пределах от примерно 30 кг/м³ до 220 кг/м³, следовательно, отличаются и физико-механические характеристики, так жесткие плиты способны выдерживать распределенную нагрузку в 70 кПа (7000 кг/м²!). Изделия могут выпускаться с покрытием из алюминиевой фольги, крафт-бумаги, стеклохолстом и т. д.

Применение.

Применение каменной ваты в качестве утеплителя получило широкое распространение  с начала 20-го столетия в виду того, что этот натуральный материал (примерно на 95 % состоящий из камня) является негорючим и долговечным. Основное распространение каменная вата получила в качестве утеплителя для ограждающих конструкций зданий (фасадов, кровли). Благодаря своим теплоизоляционным способностям материал позволяет предотвращать теплопотери через поверхности в холодное время года и сохранять прохладу помещения в течение теплого периода года. В настоящее время каменная вата широко применяется для следующих конструкций: