Реферат: Неорганические теплоизоляционные материалы

4. Теплоизоляционные материалы из вспученных горных пород и изделия на их основе. Некоторые горные породы, содержащие в своем составе связанную воду, при нагреве теряют ее. Вода превращается в пар, вспучивает предварительно дробленую породу, в результате Чего образуются пористые зерна (вспученный перлит) или че­шуйки (вспученный вермикулит).

Вспученный вермикулит представляет собой сыпучий пористый материал в виде чешуйчатых частиц золотистого цвета, получаемых ускоренным обжигом до вспучивания вермикулита — гидрослюды, содержащей между элементарными слоями связанную воду. Пар, образующийся из этой воды, действует перпендикулярно плоскостям спайности и раздвигает пластинки слюды, увеличивая первоначаль­ный объем зерен в 15—20 раз и более. Объемная масса вспученного вермикулита при крупности зерен от 5 до 15 мм составляет 80— 150 кг/м³ , при более мелких зернах она увеличивается до 400 кг/м³ . Теплопроводность при температуре до 100 °С составляет 0,048-0,10 Вт/ (м-К), а с увеличением температур до 400 °С повышается до 0,14—0,18 Вт/(м-К).

Вспученный перлит получают путем измельчения и обжига перлита, обсидиана и других вулканических горных пород стекло­видного строения, содержащих небольшое количество гидратной воды (3—5 %). При быстром нагреве до температуры 900—1200 ^о С вода переходит в пар и вспучивает размягченную породу; она распа­дается на отдельные шарообразные зерна с увеличением в объеме в 5—10 раз и более (пористость зерен 80—90 %). Объемная насыпная масса перлитового песка колеблется от 100 до 250 кг/м³ , щебня до 500 кг/м³ . Теплопроводность при 25 °С находится в пределах 0,046—0,071 Вт/(м-К).

Вспученные вермикулит и перлит используют в виде теплоизо­ляционных засыпок при температуре изолируемых поверхностей соответственно до 1100 и 800 °С. На их основе в смеси с вяжущим веществом получают растворные и бетонные смеси, из которых формуют теплоизоляционные изделия (плиты, скорлупы, сегменты, кирпич) или выполняют теплоизоляционные, звукопоглощающие и декоративные штукатурки, а на основе перлитового песка и щебня также конструктивно-теплоизоляционные конструкции. Например, цементный бетон на вспученном перлите при объемной массе 900— 1000 кг/м³ имеет прочность при сжатии до 10 МПа, а теплопро­водность — около 0,26 Вт/ (м • К).

Безобжиговые перлитовые и вермикулитовые теплоизоляционные изделия изготовляют на портландцементе, жидком стекле, синте­тических смолах, битуме, различных клеях. Обжиговые изделия получают на связке из огнеупорной глины, диатомита. Свойства изделий зависят от вида вяжущего. Объемная масса колеблется от 200 до 500 кг/м³ , а теплопроводность при 25 °С от 0,06 до 0,1 Вт/(м • К). Изделия на битумной связке применяют при температуре эксплуа­тации до 60 °С, на цементном связующем и жидком стекле — до 600 ^о С, а на керамической связке — до 900—1200 °С.

5. Асбестосодержащие теплоизоляционные материалы и изделия разделяют на асбестовые, состоящие только из асбестового волокна (асбестовая бумага, картон и изделия из них), и асбестосодержащие, изготовляемые из смеси асбестовых волокон с неорганическими вяжущими веществами (магнезиальные вяжущие, известь, цемент) или с трепелом (диатомитом). Порошкообразные смеси этих материа­лов перед применением затворяют водой и полученную пластическую массу наносят на изолируемую поверхность. В заводских условиях из таких же масс формуют изделия — плиты, сегменты и скорлупы.

Асбестовую бумагу изготовляют в виде листов и рулонов из асбес­тового волокна 5—6-го сортов с небольшим количеством (до 5 %) склеивающих веществ (крахмал, казеин). Толщина бумаги —

0,3—1,5 мм, объемная масса — 450—950 кг/м³ , а теплопроводность при 100 °С— от 0,14 до 0,198 Вт/ (м-К); предельная температура применения 500 °С. Кроме гладкой выпускают гофрированную бумагу. Гладкую бумагу используют в качестве теплоизоляционной прокладки при изоляции трубопроводов, а гофрированную — для изготовления одной из разновидностей асбестового картона (ячеис­тый асбестовый картон).

Асбестовый картон изготовляют из асбеста 4—5-го сорта с на­полнителем (каолин) и склеивающим веществом (крахмал) в виде листов толщиной от 2 до 10 мм. Объемная масса листов — 900— 1000 кг/м³ , теплопроводность при 100 °С — 0,182 Вт/ (м-К). Асбес­товый картон применяют для изоляции трубопроводов (до 500 °С), а также для покрытий деревянных конструкций и дверей, чтобы повысить их огнестойкость.

Асбестовый картон ячеистого строения изготовляют путем склеи­вания жидким стеклом или клеем чередующихся слоев гладкой и гофрированной асбестовой бумаги. Благодаря пористому строению такой картон легок и мало теплопроводен (теплопроводность при 50°С и объемной массе 200—600 кг/м³ составляет 0,052—0,093 Вт/(м-К). В виде плит его применяют для теплоизоляции плоских поверхнос­тей, в виде цилиндрических и полуцилиндрических покрышек — для изоляции трубопроводов.

Асбестодиатомовые (асбестотрепельные) теплоизоляционные ма­териалы представляют собой порошки, состоящие из смеси ас­беста (15 %) и молотого трепела или диатомита (асбозурит), иногда с добавками других веществ — слюдяных чешуек, отходов асбестоцементных заводов (асбослюда, асботермит). Порошки затворяют водой и в виде тестообразной массы наносят на изолируемую по­верхность. Объемная масса изделий из асбозурита в сухом состоя­нии — 500—800 кг/м³ , а теплопроводность при 100 °С — от 0,093 до 0,21 Вт/(м-К); температуростойкость — до 600 °С.

Из асбестоизвестковотрепельных теплоизоляционных изделий наибольшее применение нашли вулканитовые изделия. Их изго­товляют из смеси диатомита (60 %), асбеста (20 %), извести (20 %) и воды. Изделия в виде плоских или лекальных плит небольших размеров после формования пропаривают в автоклаве, где проис­ходит образование гидросиликатов кальция, обеспечивающих проч­ность вулканита.

Объемная масса вулканитовых плит — до 400 кг/м³ , теплопровод­ность при 50 ^С С —не выше 0,091 Вт/(м-К), предел прочности при изгибе — не менее 0,3 МПа, максимальная температура примене­ния — 600 °С.

Асбестомагнезиальные и асбестодоломитовые теплоизоляцион­ные материалы и изделия изготовляют из смесей асбеста 5—6-го сорта с легкой водной углекислой солью магния (ньювель) или ас­беста с водной углекислой солью магния и углекислого кальция (совелит), получаемых соответственно при переработке магнезита и доломита. Ньювель и совелит в виде порошков используют для засыпной или мастичной теплоизоляции, а также для изготовления плит, скорлуп и сегментов. Совелит дешевле и не менее эффективен, чем ньювель.

Объемная масса совелитовых изделий — не более 400 .кг/м⁸ , теплопроводность при 100 °С— не выше 0,093 Вт/ (м-К), предель­ная температура применения — 500 °С.