ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ СТЕНОВЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

Применение теплоизоляционных материалов является одним из важнейших методов энергосбережения. Последовательное применение энергосберегающих материалов способно снизить энергопотребление на 70 %.

Часто вместо термина «энергосбережение» употребляют слово «теплоизоляция». Это допустимо, разве что первое понятие более широко и относится к экономии различных ресурсов. Теплоизоляционные материалы, являющиеся одним из механизмов энергосбережения, используются в строительстве многие годы. Современные технологии позволяют создавать материалы с инновационными характеристиками.

Тепловая изоляция в строительстве позволяет уменьшить толщину ограждающих конструкций, снизить расход основных материалов, облегчить конструкции и понизить их стоимость, уменьшить расход топлива в эксплуатационный период. Для того чтобы получить положительный эффект от применения тепловой изоляции, в инженерных проектах производятся соответствующие тепловые расчеты, в которых принимаются конкретные разновидности теплоизоляционных материалов и учитываются их теплофизические характеристики.

Утепление наружных ограждающих стен здания может производиться как снаружи помещения, так и изнутри. Второй вариант выбирается вынужденно, когда невозможно выполнить теплоизоляцию снаружи.

Среди фасадных систем утепления наибольшее распространение получили вентилируемые фасады, где применяется негорючая и паропроницаемая теплоизоляция (минераловатные плиты) и тонкоштукатурные системы, где используются и минераловатные плиты и блочный пенополистирол ПСБ. Основным преимуществом пенополистирола ПБС является доступная стоимость, а вот по тепло- и звукоизоляции, водопоглощению он уступает ЭППС.

Производители сухих строительных смесей активно продвигают «теплую штукатурку». Технология утепления проста и аналогична нанесению обычной штукатурки. Но рассматривать теплые штукатурки как альтернативу известным системам (так их позиционируют разработчики и производители), наверное, не вполне корректно, хотя в некоторых случаях они могут быть очень эффективны.

«Теплая штукатурка» представляет штукатурную смесь, где вместо обычного песка используется пористый наполнитель с низкой теплопроводностью: гранулы пеностекла или пенополистирольные шарики, а также древесные опилки, вспученные гранулы вермикулита или перлита и др. Физические свойства наполнителей определяют свойства каждого вида «теплой штукатурки»: теплопроводность, горючесть, водопоглощение, массу, токсичность, биологическую уязвимость, воздухопроницаемость и др. И эти свойства значительно различаются. Например, коэффициент теплопроводности «теплых штукатурок» колеблется в пределах от 0,065 до 0,35 Вт/м∙К в зависимости от наполнителя.

«Теплые штукатурки» с пенополистирольным наполнителем по теплоизолирующим свойствам заметно уступают пенополистиролу и нуждаются еще в гидроизоляции и финишной декоративной облицовке, что сопряжено с  дополнительными затратами.

«Теплые штукатурки» на основе пеностекла имеют преимущество. Гранулы пеностекла за счет своей структуры не накапливают влагу, но при этом хорошо пропускают воздух и водяной пар. В застывшем виде теплоизоляция представляет собой экологически безопасное, прочное, водонепроницаемое, дышащее, огнестойкое покрытие с высокими теплоизолирующими свойствами. Коэффициент теплопроводности такой штукатурки ниже, чем у теплых штукатурок на основе пенополистирола и вермикулита за счет меньшего количества цементного раствора на тот же объем. Еще одно их преимущество – отсутствие необходимости во внешней отделке. Получаемая поверхность имеет вполне привлекательный декоративный вид. Такую штукатурку можно применять при отделке фасадов и стен знаний, оконных откосов, гаражей, подвалов, лоджий и балконов, а при реконструкции сложного фасада можно даже выполнять лепные работы. Недостаток «теплых штукатурок» на основе пеностекла - их относительно высокая стоимость, хотя она компенсируется за счет многих положительных свойств.

По ГОСТ 16381-77 все теплоизоляционные материалы и изделия  классифицируют по основным признакам:

• по виду исходного сырья:

- неорганические (минеральная вата, вспученный перлит и вермикулит, диатомит-трепел, ячеистые материалы, алюминиевая фольга, стеклянное волокно);

- органические (торфяные изделия, древесноволокнистые плиты, теплоизоляционные пластмассы - пенопласты и поропласты).

         Самым характерным признаком теплоизоляционных материалов является их высокая пористость, так как воздух в порах имеет меньшую теплопроводность, чем окружающее его вещество в конденсированном состоянии (твердом или жидком). Воздух имеет теплопроводность 0,023—0,030 Вт/(м-К) при  величине пор 0,1—2,0 мм. Теплоизоляционные материалы могут иметь пористость до 98%, а супер тонкое стекловолокно имеет пористость до 99,5%. Пористость некоторые конструкционных материалов следующая: цементный бетон – 9 – 15%; гранит, мрамор — 0,2—0,8%; керамический кирпич — 25—35%; древесина — до 70%.

Главными являются - следующие способы искусственной поризации материалов с приданием им теплозащитных свойств.

Сущность способа газообразования заключается в том, что газы, выделяющиеся в результате химических реакций, стремятся выйти из свежеприготовленной массы и при этом образуют в ней поры. Высокопористая структура материала получается вследствие введения в полужидкую массу газообразователя.

Газообразование применяется для производства ячеистых бетонов (газобетон и газосиликат), ячеистой керамики (газокерамика), ячеистого стекла (пеностекла), газонаполненных пластмасс и др.

При получении ячеистого бетона в конце XIX в. использовали углекислые соли и кислоты. При взаимодействии этих газообразователей выделялся углекислый газ. В настоящее время для получения ячеистых бетонов применяют главным образом алюминиевую пудру, которая вводится в количестве 0,1-0,2% от веса цемента.

Выделяющийся водород обеспечивает вспучивание цементного теста или раствора. При этом конец схватывания должен совпадать с концом газообразования.

Иногда вместо алюминиевой пудры применяют водный раствор перекиси водорода (Н2О2), который в щелочной среде выделяет газообразный кислород.

Газообразование может происходить при обычной температуре, а также при нагревании смешанной с газообразователем массы до высокой температуры.

К газообразователям предъявляют ряд требований. Они должны выделять значительные объемы газа, быть химически стойкими и не разлагаться при хранении и транспортировании, не выделять вредные продукты.

Если газообразователь применяется при высокой температуре, то наибольшее количество газов он должен выделять при температуре, соответствующей оптимальной вязкости вспучиваемых масс. При производстве ячеистого стекла (пеностекла) эта температура колеблется в пределах 700-900°, при производстве газонаполненных пластмасс составляет около 140-160°.

Традиционные способы вспучивания вермикулита подразумевают быстрый нагрев при температуре 850... 1200°С. При этом происходит выделение паров воды и вспучивание вермикулита из-за его расщепления на отдельные слюдяные пластины, слегка скрепленные между собой.

Использование микроволновой энергии позволяет проводить процесс вспучивания при температуре не более 200°С с увеличением объёма образцов вермикулита в 20-25 раз. Таким образом, микроволновый способ вспучивания вермикулита является наиболее энергосберегающим, экологически чистым, не требующим подвода топочных газов. Использование микроволнового оборудования поднимает культуру производства вспученного вермикулита на более высокий уровень.

Вспученный вермикулит обладает большой пористостью, легкостью, малой теплопроводностью и высокой температуростойкостью, а также упругостью - после снятия нагрузки частично восстанавливает размеры зерен.

Теплоизоляционных материалов сегодня представлено огромное количество. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки, поэтому при выборе универсального решения исходить нужно из различных предпочтений грамотная и качественная теплоизоляции – залог того, что в здании будет тепло, и можно будет экономить на его дальнейшем обслуживании.

Список литературы:

1. Рыбьев И.А. «Строительное материаловедение»: – М.: Высш. шк., 2003.- 701 с., ил.
2. Попов К.Н. «Строительные материалы и изделия»: - М.: Высш. шк., 2002.- 367 с.: ил.
3. Характеристики современных теплоизоляционных материалов [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.stroy-dom.net/?p=4039 (дата обращения 15.03.2016)