Теплоизоляционные материалы и конструкции

Тепловая изоляция в современном строительстве и промышленности играет важную роль. С ее помощью решают вопросы жизнеобеспечения, организации технологических процессов, экономии энергоресурсов.

Прочность, сжимаемость, упругость, гибкость и уплотнение

К механическим свойствам жестких теплоизоляционных материалов относят прочность (на изгиб, сжатие, растяжение, трещиноустойчивость), а к свойствам мягких и рыхлых волокнистых теплоизоляционных материалов — сжимаемость под воздействием нагрузок, упругость и гибкость.

Прочность — способность материалов сопротивляться разрушению при действии внешних сил, вызывающих деформации и внутренние напряжения в материале. Прочность характеризуется пределом прочности, т. е. наибольшим напряжением в материале, при котором происходит его разрушение.

Прочность теплоизоляционных материалов зависит от структуры, прочности его твердой составляющей (остова) и пористости.

Жесткий материал с мелкими порами более прочен, чем материал с крупными неравномерными порами.

Предел прочности при изгибе Лизг (ГОСТ 17177—94) определяют на образцах в форме прямоугольного параллелепипеда (балочки) сечением 40 х 40 мм, длиной 200 мм и вычисляют по формуле.

Предел прочности при сжатии Д-ж (ГОСТ 17177—94) определяют на образцах-кубах размером ребра 100 мм или двух образцах в виде прямоугольного параллелепипеда высотой 50 мм, которые складывают в виде куба, и вычисляют по формуле Лсж-РД/6),

где Р — разрушающая нагрузка, Н; / — длина образца, см; Ъ —ширина образца, см.

Предел прочности при растяжении Лраст (ГОСТ 17177—94) определяют на образцах, вырезаемых из испытуемого изделия или материала, в форме параллелепипеда длиной 280 мм, шириной 70 мм и толщиной, равной толщине изделия (материала), по формуле

Лраст = Р/{Ьк), где Р— разрушающая нагрузка, Н; Ъ — ширина образца, см; к - толщина образца, см.

Для волокнистых мягких (минераловатные и стекловолокнистые изделия) или волокнистых рыхлых (минеральная или стеклянная вата, асбест) материалов прочность не определяют, так как они не способны воспринимать механические нагрузки без уплотнения. Конструкции из таких материалов должны содержать специальные устройства (разгружающие, опорные), предохраняющие их от уплотнения в процессе эксплуатации.

Такие материалы вместо прочностных показателей характеризуются сжимаемостью и упругостью.

Сжимаемость (остаточная деформация сжатия) — способность материала под действием внешней нагрузки изменять свой объем и после прекращения действия нагрузки восстанавливать его. Сжимаемость (ГОСТ 17177—94) определяют на образцах в форме квадрата (в плане) 100 х 100 мм и толщиной, равной толщине изделия.

Испытывают образцы на специальном приборе.

Сжимаемость И (%) вычисляют по формуле

И=[(Н2-Н1)/Но]ЮО

где Ну — показания индикатора прибора под нагрузкой 0,0005 МПа, соответствующей весу пластины 2, мм; Щ — показания под нагрузкой 0,002 МПа, соответствующей весу движущейся части прибора, мм; ЯО — толщина образца под удельной нагрузкой 0,0005 МПа, мм.

Упругость — свойство материала не полностью восстанавливать первоначальную толщину. Упругость Ле (ГОСТ 17177—94) определяют на том же приборе, что и сжимаемость , и вычисляют по формуле (%) Ае = [1-(ЯЗ-Я1)/Я0100, где Щи НО — те же показатели, что и при определении сжимаемости, мм; Щ — показание индикатора прибора при повторном нагружении под нагрузкой 0,002 МПа, мм.

Гибкость — способность материала сохранять целостность при его изгибании по цилиндрической поверхности. Гибкость изделий (ГОСТ 17177-94) определяют путем изгибания образца шириной 100 мм и толщиной, равной толщине изделия, по поверхности валиков различных диаметров (15, 30, 106, 217 мм). Длина образца зависит от диаметра валика, на котором испытывают материал. Гибкость образца оценивают по наименьшему диаметру валика, на котором при изгибании образца не будут обнаружены разрывы и расслоения его поверхности.

Уплотнение волокнистых материалов, происходящее при их хранении, транспортировании, монтаже и эксплуатации, вызывает уменьшение их первоначального объема и, следовательно, увеличение их средней плотности, так как одно и то же количество материала после уплотнения содержится в меньшем объеме. Уплотнение материалов характеризуется коэффициентом уплотнения Ку, который равен отношению объема материала до уплотнения уу к объему материала после его уплотнения У2 или соответственно отношению средней плотности материала после уплотнения рт! К средней плотности до уплотнения рт2:

Ку=УА2-РтХ/РтТ

Учитывая, что с увеличением средней плотности повышается теплопроводность материала, а следовательно, ухудшаются его теплозащитные свойства, уплотняющиеся материалы следует хранить и транспортировать в условиях, предохраняющих их от уплотнения.

Материалы уплотняются также при монтаже. Например, если прямоугольные изделия из волокнистых материалов в виде плит или матов укладывают на трубопроводы или криволинейные поверхности, то их объем уменьшается; соответственно, увеличивается средняя плотность за счет изменения геометрической формы материала при укладке в конструкцию (объем полого цилиндра меньше объема параллелепипеда, из которого он получен). Кроме того, волокнистые материалы уплотняют специально для уменьшения их теплопроводности при применении для изоляции объектов с высокой температурой.

Трещиноустойчивость гидроизоляционного покрытия характеризуется допускаемым размером трещин, который не должен превышать для монолитных конструкций в зависимости от вида сооружений 1—5 мм (подземные и надземные соответственно).

Понравилось? Расскажи всем!