Дипломная работа: Расчетно-экспериментальные исследования влияния влажности на теплофизические свойства строительных и теплоизоляционных материалов

1.5 Материалы, отраженные в открытых источниках СМИ

А) Теплоизоляционный блок “Геокар”

Блок применяется как теплоизоляционный материал при строительстве жилых высотных зданий: навесные стены, колодцевая кладка, межкомнатные и межквартирные перегородки, утепление чердачных и межэтажных перекрытий, а также хозяйственных построек. “ГеоКар” может применяться как термоизоляция холодильного оборудования и изоляция трубопроводов, транспортирующих как теплоносители, так и хладагенты. В таблице 1.4 представлены основные характеристики продукта, а на рисунке 1.4 представлена торфяной плита, изготавливаемая производителем ООО “Марси ГРУП”.

Таблица 1. 4 - Характеристики теплоизоляционного блока “Геокар”

Б) Теплоизоляционные плиты на основе торфа - Торфостеклосиликатная плита (ТССП)

Торфостеклосиликатные плиты применяются для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий и сооружений. Применение технологии производства данных плит позволяет при строительстве энергоэффективных зданий придать ограждающим конструкциям низкую теплопроводность при достаточной прочности на изгиб и сжатие, негорючестью и экологичностью, включая целебные бактерицидные свойства. При этом значительно снижается общая стоимость реализации проекта строительства, благодаря использованию местного дешевого сырья. В таблице 1. 5 приведены основные характеристики торфостеклосиликатной плиты, на рисунке 1.5 представлен материал, изготавливаемый Томским государственным архитектурно-строительным университетом.

Таблица 1.5 - Характеристики теплоизоляционной торфостеклосиликатная плиты (ТССП)

1.6 Анализ результатов исследований

Проведенный анализ патентов по теплоизоляционным материалам, представленных в СМИ: торфяных плит и композиционных материалов на основе торфа позволит нам выявить преимущества и недостатки материалов при сравнении друг с другом, а также подобрать тот тип материала, который можно реализовать.

1.6.1 Сравнение материалов, защищенных охранными документами

В таблице 1.6 представлены основные сравнительные критерии материалов, защищенных охранными документами.

Таблица 1.6 - Сравнительные характеристики материалов, представленных в защищенных охранных документах

На основании данных сравнительных результатов можно сделать следующие выводы: наиболее примирителен патент № 2307813, так как в данном патенте использует преимущественно органические составляющие; способ изготовления соответствует нормативному значению; имеется применение готовых изделий в различных направлениях строительства. Патент № 2409529 менее примирителен, так как в его составе преимущественно используются не органические материалы, которые могут принести вред как человеку, так и окружающей среде, но основным преимуществом является быстрый способ изготовления, который по сравнению с ГОСТ 4861-74 менее энерго- и время затратный.

1.6.2 Сравнение материала, представленных в открытых источниках СМИ

В таблице 1.7 представлены основные характеристики материалов, представленных в открытых источниках СМИ и сравнены с ГОСТ 4861-74.

Таблица 1.7 - Сравнительные характеристики материалов, представленных в открытых источниках СМИ

В соответствии с представленными характеристиками можно сделать вывод: наиболее применительным материалом можно считать “ГеоКар”, так как данные теплоизоляционные плиты не значительно расходятся с параметрам, представленными в ГОСТ 4861-74, а параметры “ТССП” значительно уступают значениям приведенного ГОСТ.

Таким образом, не смотря на снижение производства и добычи торфа, а также применение его в различных областях народного хозяйства, на современном этапе развития промышленности найдено новое применение торфа в строительстве как теплоизоляционного материала. Приведенные выше данные говорят о его успешном применение в научной разработке для практического применения в промышленности и гражданском строительстве.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ОТ ВЛАЖНОСТИ МИНЕРАЛЬНОЙ ВАТЫ

2.1 Описание теплоизоляционного материала

2.1.1 Общие сведения

Минеральная вата -- это негорючие, гидрофобизированные, тепло-, звукоизоляционные плиты из минеральной ваты на основе горных пород базальтовой группы. Плиты минеральной ваты (рисунок 2.1) предназначены для тепло-, звукоизоляции строительных конструкций жилых зданий и промышленных сооружений, в которых утеплитель не воспринимает внешней нагрузки.

Рисунок 2.1 - Маты из минеральной ваты

В понятие минеральная вата согласно ГОСТ 31913-2011 “Материалы и изделия теплоизоляционные. Термины и определения” [9], 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.

Технология производства минеральной ваты заключается в подготовке сырьевой смеси (измельчение горной породы, шлаков, боя красного или силикатного кирпича и др.), ее расплавлении в вагранке, ванной печи или другом плавильном агрегате и переработке расплава в нити толщиной до 8 мкм, длиной от 5 до 40 мм. Из этих нитей и образуется минеральная вата.

Производство минеральной ваты не зависит от типа плавильного агрегата, а также способа получения волокон и включает следующие основные технологические операции:

- подготовка и загрузка сырьевых материалов в плавильный агрегат;

- плавка сырья, получение расплава в плавильном агрегате;

- переработка расплава на центрифуге или другим способом;

- осаждение минеральных волокон ваты, образование минерало-ватного ковра в камере волокноосаждения.

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.

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.

Существуют ряд документов (ГОСТ), согласно которым регламентируются основные показатели изделий из минеральной ваты:

1. ГОСТ 9573-2012 “Плиты из минеральной ваты на синтетическом связующем теплоизоляционные. Технические условия” [10];

2. ГОСТ 21880-2011 “Маты из минеральной ваты прошивные теплоизоляционные. Технические условия” [11];

3. ГОСТ 22950-95 “Плиты минераловатные повышенной жесткости на синтетическом связующем. Технические условия” [12].

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 фигурируют в ГОСТ.

2.1.2 Теплофизические свойства

Минеральная вата помимо теплофизических свойств обладает также другими свойствами, делающими ее наиболее распространенным теплоизоляционным материалом: звукопоглощение, паропроницаемость, гидрофобность, прочность, химическая и биологическая стойкость, экологичность, низкий уровень гигроскопичности.

Теплопроводность минераловатных изделий складывается из трех составляющих: теплопроводности волокон, теплопроводности воздушной среды и влаги, находящихся между волокнами, а также передачи тепла лучеиспусканием. Теплопроводность твердой основы как основная составляющая общей теплопроводности зависит от геометрии и ориентации волокон в пространстве. При заданной плотности наиболее эффективным теплоизолятором является минеральная вата с хаотически расположенными и беспорядочно ориентированными волокнами. Коэффициент теплопроводности каменной ваты находится в пределах 0,035 -- 0,040 Вт/м*К. Воздух, заключенный в порах ваты, обладает низкой теплопроводностью и находится в статичном состоянии, именно это определяет ее отличные теплоизоляционные качества

Минеральная вата изготовлена из базальтового волокна и поэтому является негорючим материалом. Температура плавления волокон - более 1200 ?С. Благодаря этому изоляционные материалы из минеральной ваты могут использоваться в качестве противопожарных преград и огнезащиты.

2.1.3 Постановка задачи

Теплопроводность является одним из самых важных свойств любого теплоизоляционного материала, в том числе и минеральной ваты, поэтому точное определение теплопроводности становится важнейшей задачей при проектировании теплоизоляции зданий и различных конструкций. В настоящее время при проектировке теплоизоляции основываются на стандартизированных показателях теплопроводности, указанных в ГОСТ и технических условиях используемых теплоизоляционных материалов, однако данные показатели могут значительно отличаться от фактических показателей при эксплуатации в реальных климатических условиях.