![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Неорганические материалы и изделия.
Минеральная вата и изделия из нее по объему производства занимает первое место среди теплоизоляционных материалов. Этому способствует на-личие сырьевых ресурсов для их получения в виде горных пород (доломит, известняк, мергели, базальт и др.), шлаков и зол; простота технологического процесса; небольшие капиталовложения при организации производства. Минеральная вата состоит из искусственных минеральных волокон. Производство ее включает две основные технологические операции — полу-чение расплава и превращение его в тончайшие волокна. Иногда вату используют в качестве теплоизоляционной засыпки пустотелых стен и перекрытий, для чего ее гранулируют, т. е. превращают в рыхлые комочки в дырчатом барабане. Минеральный войлок выпускают в виде листов и рулонов из минеральной ва-ты, пропитанной синтетическими смолами и спрессованной. Плотность войлока 100-150 кг/м3, теплопроводность 0, 046-0, 052 Вт/(м°С). Листы и полотнища ми-нерального войлока применяют для утепления стен и перекрытий жилых и промышленных зданий. Минеральные маты представляют собой минераловатный ковер, заключен-ный между битуминизированной бумагой, стеклотканью или металлической сет-кой, прошитый прочными нитями или тонкой проволокой. Длина матов до 500 см, ширина до 150 см, толщина до 10 см. Плотность матов 100-200 кг/м3, тепло-проводность 0, 046-0, 058 Вт/(м°С), Маты применяют для теплоизоляции огражда-ющих конструкций жилых и общественных зданий, их используют также для утеп-ления свежеуложенных бетонов и растворов при строительстве в холодное время года. Минераловатные полужесткие плиты изготовляют из минерального воло-кна путем распыления на него связующего (синтетических смол или битума) с пос-ледующим прессованием и термообработкой, для сушки или полимеризации. Плотность плит в зависимости от вида связующего и уплотнения 75-300 кг/м3 и теплопроводность 0, 041-0, 07 Вт/(м°С). Полужесткие изделия применяют для те-плоизоляции ограждающих конструкций зданий и горячих поверхностей оборудо-вания при температуре до 200-300°С, если изделия изготовлены на синтетиче-ском связующем, и до 60°С — на битумном связующем. Жесткие минераловатные плиты получают смешиванием минеральной ваты с битумной эмульсией или синтетическими смолами с последующим формо-ванием, прессованием и прогреванием отформованных изделий для их сушки или полимеризации. Жесткие минераловатные плиты изготовляют толщиной 4-10 см, плотностью 100-400 кг/м3 и теплопроводностью 0, 051-0, 135 Вт/(м°С). Жесткие минераловатные плиты применяют для утепления стен, покрытий и перекрытий жилых и промышленных зданий и холодильников. Жесткие плиты ифасонные из-делия (сегменты, скорлупы) на синтетическом и бентонитоколлоидном связующих применяют для теплоизоляции горячих поверхностей. Стеклянная вата является разновидностью искусственного минерального во-локна. Для изготовления ваты используют стеклянный бой или те же сырьевые ма-териалы, что и для оконного стекла; кварцевый песок, известняк или мел, соду или сульфат натрия. Тонкое стеклянное волокно для текстильных материалов получают вытягиванием из расплавленной Стекловатные маты, полужесткие и жесткие плиты, а также фасонные изделия на связующих из синтетических смол применяют в качестве теплоизоля-ционного, акустического материала при температуре не выше 200 ˚ С, а прошивные маты и полосы — при температуре до 450°С. Пеностекло (ячеистое стекло) выпускают в виде блоков или плит разме-ром 50 х 40 х (8...14) см путем спекания порошка стекольного боя или некоторых горных пород вулканического происхождения (трахиты, сиениты, нефелины, обси-дианы и др.) с газообразователями, например с известняком или антрацитом. При температуре 800-900°С частицы стекольного боя начинают сплавляться, а выделя-ющиеся из газообразователя газы образуют большое количество макропор (порис-тость 80-95%). При этом в стекловидном материале межпоровых перегородок со-держатся мельчайшие микропоры. Двухмодульный характер пористости обеспечива-ет высокую теплоизоляционную способность пеностекла. Теплопроводность плит из пеностекла при плотности 150-600 кг/м3 составляет 0, 06-0, 14 Вт/(м°С), а предел прочности при сжатии 2, 0-6, 0 МПа, при этом они хорошо обрабатыва-ются (пилятся, сверлятся, шлифуются). Изделия из пеностекла обладают высо-кой водостойкостью, морозостойкостью и предельной температурой применения. Для стекол обычного состава предельная температура применения 300 - 400°С, для бесщелочного стекла — до 1000°С. Пеностекло применяют как утеплитель стен, перекрытий, полов и кровель промышленных и гражданских зданий в конструк-циях холодильников, а также для изоляции тепловых установок и сетей. Стеклопор получают путем грануляции и вспучивания жидкого стекла с ми-неральными добавками (мелом, молотым песком, золой ТЭС и др.). Сначала про-изводят гранулят — «стеклобисер», который затем вспучивают нагревом при температуре 320-360°С. В сочетании с различными связующими стеклопор использу-ют для изготовления штучной, мастичной и заливочной теплоизоляции. Теплоизоляционные материалы из вспученных горных пород получают при нагреве некоторых горных пород, содержащих в своем составе связанную воду. Во-да, превращаясь в пар, вспучивает предварительно дробленую породу. В результате этого 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 перпендикуля-рно плоскостям спайности и раздвигает пластинки слюды, увеличивая первонача-льный объем зерен в 15-20 раз и более. Плотность вспученного вермикулита при крупности зерен 5-15 мм составляет 80-150 кг/м3, при более мелких зернах она увеличивается до 400 кг/м3. Теплопроводность при температуре до 100°С равна 0, 048 - 0, 10 Вт/(м°С), а с увеличением температуры до 400 °С повышается до 0, 14 - 018 Вт/(м°С). Вспученный перлит получают путем измельчения и обжига перлита, обсиди-ана и других вулканических горных пород стекловидного строения, содержащих небольшое количество гидратной воды (3-5%). При быстром нагреве до температуры 900-1200° С вода переходит в пар и вспучивает размягченную породу. Она распадается на отдельные шарообразные зерна с увеличением в объеме в 5-10 раз (пористость зерен 80-90%). Насыпная плотность перлитового песка колеб-лется от 75 до 250 кг/м3, щебня до 500 кг/м3. Теплопроводность при 25°С соста-вляет 0, 046-0, 08 Вт/(м∙ °С). Вспученные вермикулит и перлит используют в виде теплоизоляционных за-сыпок. Предельная температура применения этих материалов равна соответст-венно 1100 и 800°С. На основе вспученных вермикулита и перлита, в смеси с вя-жущим веществом, получают растворные и бетонные смеси, из которых формуют теплоизоляционные изделия (плиты, скорлупы, сегменты, кирпич) или выполняют теплоизоляционные, звукопоглощающие и декоративные штукатурки. На основе перлитового песка и щебня изготовляют также конструктивно-теплоизоляционные изделия. 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. Плотность изделий — от 200 до 500 кг/м3, а теплопроводность при 25°С — от 0, 05 до 0, 2 Вт/(м°С). Изделия на битумной связке имеют предельную тем-пературу применения — 60°С, на цементном связующем и жидком стекле (стекло-перлит)—до 600°С, а на керамической связке (керамоперлит)— до 900-1200 °С. Асбестосодержащие материалы и изделия разделяют на асбестовые, состоя-щие из асбестового волокна (асбестовые бумага, картон и изделия из них), и асбес-тосодержащие, изготовляемые из смеси асбестовых волокон с неорганическими вяжущими веществами (магнезиальные вяжущие, известь, цемент) или с трепелом (диатомитом). Порошкообразные смеси этих материалов перед применением затво-ряют водой и полученную пластичную 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 во-локна 5-6-го сортов с небольшим количеством (до 5%) склеивающих веществ (крахмал, казеин). Толщина бумаги 0, 3-1, 5 мм, плотность 450-950 кг/м3, а теп-лопроводность при 100°С составляет 0, 14-0, 198 Вт/(м°С); предельная темпера-тура применения 500 °С. Гладкую бумагу используют в качестве теплоизоляци-онной прокладки при изоляции трубопроводов, а гофрированную — для произ-водства одной из разновидностей асбестового картона (ячеистый асбестовый кар-тон). Асбестовый картон изготовляют из асбеста 4-5-го сортов с наполнителем (каолин) и склеивающим веществом (крахмал) в виде листов толщиной 2-10 мм. Плотность листов 900-1000 кг/м3, теплопроводность при 100°С 0, 182 Вт/(м°С). Асбестовый картон применяют для изоляции трубопроводов (до 500°С), а также для покрытий деревянных конструкций и дверей, чтобы повысить их огнестой-кость. 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 обладает низкой теп-лопроводностью (0, 052-0, 093 Вт/(м°С)). В виде плит его применяют для тепло-изоляции плоских поверхностей, в виде цилиндрических и полуцилиндричес-ких элементов — для изоляции трубопроводов. Асбестодиатомовые (асбестотрепельные) теплоизоляционные материалы представляют собой порошки, состоящие из смеси асбеста (15%) и молотого тре-пела или диатомита (асбозурит), иногда с добавками других веществ: слюдяных чешуек, отходов асбестоцементных заводов (асбослюда, асботермит). Порошки за-творяют водой и в виде тестообразной массы наносят на изолируемую поверхность. Плотность изделий из асбозурита в сухом состоянии 500-800 кг/м3, а при 100°С — 0, 093- 0, 21 Вт/(м°С); предельная температура применения — до600°С. Вулканитовые изделия (асбестоизвестковотрепельные) изготовляют из сме-си диатомита (60%), асбеста (20%), извести (20%) и воды. Изделия в виде плос-ких или лекальных плит небольших размеров после формования пропаривают в автоклаве, где происходит образование гидросиликатов кальция, обеспечивающих прочность вулканита. Плотность вулканитовых плит до 400 кг/м3, теплопровод-ность при 50°С не выше 0, 091 Вт/(м°С), предел прочности при изгибе не менее 0, 3 МПа, максимальная температура применения 600°С. Теплоизоляционные материалы и изделия из ячеистых бетонов получают в результате затвердевания предварительно поризованной смеси вяжущего вещества, кремнеземистого компонента и воды. Структура ячеистого бетона характеризуется наличием большого количества воздушных пор-ячеек диаметром от десятых долей до нескольких миллиметров. Такую структуру называют ячеистой. Благодаря боль-шой пористости ячеистый бетон обладает малой теплопроводностью. Это делает его эффективным материалом для ограждающих конструкций. К теплоизоляционным относят ячеистые бетоны со средней плотностью в сухом состоянии не более 500 кг/м3. Основные эксплуатационные характеристики ячеистых бетонов приведены в табл. 16.1. Таблица 16.1
Основные эксплуатационные характеристики теплоизоляционных ячеистых бетонов По способу образования ячеистой структуры различают бетон, поризован-ный газом и пеной. По способу тепловлажностной обработки изделий различают автоклавный (запаренный в автоклаве при температуре t = 175-200°С и влажности Wo= 100%) ячеистый бетон (газосиликат и пеносиликат) и неавтоклавный (пропаренный при температуре до 100° С и влажности W0 = 100%) газобетон и пенобетон. Для производства автоклавных ячеистых бетонов, как правило, испо-льзуют известковые вяжущие или смешанные (цементно-известковые) вяжущие. В качестве кремнеземистого компонента(мелкого заполнителя) используют моло-тый кварцевый песок или золу ТЭС. Для получения газобетона (газосиликата) в состав сырьевой смеси вводят вяжущее, наполнитель, воду и газообразователь (обычно суспензию алюминиевой пудры). В результате реакции взаимодействия алюминия со свободной известью в растворе выделяется водород. Пузырьки газа насыщают растворную смесь, и она на-чинает вспучиваться, увеличиваясь в объеме. Со временем поризованный раствор схватывается, а после тепловлажностной обработки твердеет, приобретая заданную прочность. Изготовление изделий из газобетона или газосиликата по обычной (литьевой) технологии сводится к следующему. Исходные материалы — вяжущее, кремнезе-мистый компонент и воду — тщательно перемешивают до получения текучей смеси с водотвердым отношением В/Т=0, 5-0, 6. После этого в смесь добавляют водную суспензию алюминиевой пудры и вновь перемешивают для равномерного распределения пудры. Затем смесь заливают в металлические формы с учетом степени вспучивания, с таким расчетом, чтобы после вспучивания форма оказалась за-полненной доверху. Для ускорения процесса газообразования и структурообразова-ния смеси после вспучивания ее температура должна быть около 40 °С. После схватывания и выдерживания в течение 5-8 ч избыток смеси («гор-бушку») срезают струнами или прикатывают, а затем изделия отправляют на тепло-влажностную обработку. Запарка газосиликатов и пеносиликатов производится в автоклавах в среде насыщенного водяного пара при температуре 175-200°С и дав-лении 0, 8-1, 3 МПа. При таких условиях растворимость кремнезема повышается и он активно взаимодействует с гидроксидом кальция, в результате чего образуются гидросиликаты кальция. Это придает ячеистому бетону достаточно высокую проч-ность. Неавтоклавная обработка ячеистого бетона (на цементе) проводится в про-парочной камере при температуре 80-100° С и атмосферном давлении. Получае-мые при этом газобетон и пенобетон несколько уступают автоклавным по прочнос-ти, однако энергозатраты на их производство значительно меньше, а себестои-мость продукции снижается на 20-30%. Литьевая технология ячеистого бетона обладает рядом недостатков, связан-ных с чрезмерно большим количеством воды затворения смеси. Получаемые изде-лия характеризуются высокой влажностью и большими усадочными деформация-ми. Удлиняется производственный цикл изготовления изделий из-за медленного га-зовыделения и схватывания смеси. Этих недостатков в значительной мере лишена более прогрессивная вибраци-онная технология. Она отличается тем, что при перемешивании в смесителе и вспу-чивании в форме газобетонную массу подвергают вибрированию. Под влиянием вибрационных импульсов ослабляется связь между частицами и смесь тиксотропно ра-зжижается. Это позволяет сократить расход воды затворения на 25-30%. Процесс газовыделения в смеси, подвергаемой вибрированию, существенно ускоряется: вспучивание заканчивается через 5-7 мин вместо 15-30 мин при литьевой техно-логии. После прекращения вибрирования газобетонная смесь быстро приобретает структурную прочность, позволяющую разрезать изделие на блоки. Продолжитель-ность автоклавной обработки также сокращается. Все это способствует повышению производительности предприятий, снижает себестоимость и повышает качество продукции. Пенобетон и пеносиликат приготовляют путем смешивания предварительно подготовленной растворной смеси с технической пеной. Пену получают энергичным взбиванием водного раствора поверхностно-активных веществ, понижающих повер-хностное натяжение воды. Качество пены оценивают кратностью, устойчивостью во времени и стойкостью в цементном тесте. Кратность пены — это отношение ее объема к объему водного раствора пенообразователя. Чем выше кратность пены, тем больший объем ячеистой массы может быть получен из данного количества пенообразователя. Устойчивость (стабиль-ность) пены определяется ее способностью не осаждаться и не расслаиваться в течение определенное времени. Стойкость пены в цементном тесте показывает, какая часть технической пены сохраняется в пенобетонной смеси после смешивания компонен-тов. Для получения пены применяют синтетические пенообразователи, например, Сульфонол, Пеностром, Морпен, ПО-ПБ1, ПО-6НП и др. Пенобетонную смесь на цементе или смесь извести с кремнеземистой добав-кой обычно готовят по двухстадийной или одностадийной технологии. В первом случае раздельно приготовляют пену в пеногенераторе и раствор, которые затем смешивают в пенобетономешалке. Полученную ячеистую массу заливают в формы, выдерживают до приобретения необходимой структурной прочности и подвергают тепловой обработке. При одностадийной технологии применяются турбулентные смесители-активаторы, в которые дозируются раствор пенообразователя, вяжу-щее, наполнитель и вода, после чего происходит смешивание и поризация смеси за один цикл. Особое внимание в последние годы уделяется баротехнологии производства ячеистых бетонов, разработанной в начале 80-х гг. коллективом авторов под ру-ководством проф. И.Б. Удачкина. В основу технологии положен принцип насыще-ния под давлением жидкой фазы ячеистобетонной смеси воздухом. В баросмеситель дозируют вяжущее, мелкий заполнитель, воду и пенообразователь. Смеситель гер-метизируют и подают в него сжатый воздух под давлением 1, 6 атм. При переме-шивании под давлением смесь насыщается воздухом, а после открытия сливного крана, за счет перепада давления, смесь поризуется и увеличивается в объеме. При использовании баротехнологии устраивают монолитные теплоизоляционные стяжки перекрытий и покрытий зданий, а также в стационарных условиях изготовляют теп-лоизоляционные блоки и плиты. Теплоизоляционные керамические материалы и изделия используются для утепления ограждающих конструкций зданий, для теплоизоляции тепловых агрега-тов, трубопроводов и другого теплотехнического оборудования. Теплоизоляционные керамические изделия изготовляют в виде кирпича, полуцилиндров (скорлуп), се-гментов, а также в виде гранул. Диатомитовые (трепельные) теплоизоляционные изделия изготовляют мето-дом пластического формования из диатомита или трепела с выгорающими добавка-ми (опилками). Обжиг изделий производится при температуре 900°С. Средняя пло-тность изделий Д-500 кг/м3, теплопроводность при 25°С— 0, 098-0, 104 Вт/(м°С), а при 300°С—0, 150-0, 156 Вт/(м°С). Предел прочности при сжатии 0, 6-0, 8 МПа. Предельная температура применения этих материалов 900°С. Пенодиатомитовые изделия изготовляют из диатомита или трепела путем приготовления из порошков этих материалов и воды пластичного теста с последую-щей его поризацией технической пеной. Полученную пеномассу разливают по формам, а после ее сушки обжигают при температуре 900°С. Пенодиатомитовые из-делия выпускают по плотности ПД-350 и ПД-400, кг/м3. Теплопроводность ПД-350 при 25°С — 0, 078-0, 083 Вт/(м°С), а при 300°С — 0, 116-0, 121 Вт/(м°С). Те-плопроводность ПД-400 при 25°С — 0, 09-0, 095 Вт/(м°С), а при 300°С 0, 127-0, 133 Вт/(м°С). Предел прочности при сжатии 0, 6-0, 8 МПа. Предельная темпе-ратура применения этих материалов 900 °С. Поризованные керамические изделия на основе алюмосиликатных полых ми-кросфер изготавливаются по шликерному способу из смеси глинистого материала и пористого наполнителя. Пористым наполнителем являются алюмосиликатные по-лые микросферы (АСПМ). Они образуются в составе золо-шлаковой смеси при пы-левидном сжигании каменных углей. От золы уноса АСПМ отличается повышен-ным содержанием А12О3 и более низким содержанием Fe2O3, CaO, SO3. АСПМ представляют собой мелкодисперсный материал серого цвета, имеют форму, близкую к сферической и блестящую гладкую поверхность диаметром 20-200 мкм. Их насыпная плотность 380-410 кг/м3, средняяя плотность 580 кг/м3 и теплопроводность 0, 11-0, 125 Вт/(м°С). Поризованные керамические изделия выпускаются в виде кирпича, бло-ков и плит, имеющих среднюю плотность 400-500 кг/м3. Теплопроводность изде-лий составляет 0, 10-0, 12 Вт/(м°С). Предел прочности при сжатии 1, 0-3, 0 МПа. Предельная температура применения этих материалов 1000°С.
|