Строительно-эксплуатационные свойства теплоизоляционных материалов и изделий - Классификация и свойства теплоизоляционных материалов

А) Средняя плотность

Средняя плотность г, кг/м3 - физическая величина, определяемая отношением массы тела или вещества ко всему занимаемому ими объему, включая имеющиеся в них пустоты и поры:

Г = mС/V, (24)

Где mС - масса материала в сухом состоянии; V - объем в естественном состоянии.

Среднюю плотность материала в естественно-влажном состоянии определяют по формуле

ГW = mВ/V(l + 0,01W), (25)

Где W - влажность материала; mВ - масса материала в естественно-влажном состоянии.

Средняя плотность материалов в сухом состоянии пропорциональна объему пористости. Для многих материалов (пенобетон, древесина, керамические материалы, пеностекло) теплопроводность можно приближенно определить по значению средней плотности с помощью эмпирических формул В. П. Некрасова, Б. Н. Кауфмана, О. Б. Власова:

(26)

Л=0,11d1,1-1,68D+0,022 (27)

Л=0,2d +0,05d2, (28)

Где d - относительная плотность, равная отношению средней плотности материала к плотности воды.

Б) Прочность

К прочностным показателям относят прочность при сжатии (RСж), прочность при изгибе (RИзг), прочность при растяжении (RРаст) и прочность при сжатии при 10% линейной деформации. Прочность определяется по ГОСТ 17177-94.

Прочность при сжатии распространяется на все теплоизоляционные изделия.

Прочность при сжатии, при 10%-ной линейной деформации, распространяется на неорганические волокнистые и органические ячеистые теплоизоляционные изделия.

Прочность при растяжении распространяется на неорганические волокнистые материалы и изделия.

Прочность при изгибе распространяется на все теплоизоляционные изделия.

Как правило, значения этих показателей не велики и зависят от многих факторов, например, вида пористой структуры, прочностных показателей каркасообразующих элементов структуры.

Вид пористой структуры в значительной мере предопределяет способность материала воспринимать тот или иной вид нагружения, В связи с этим, стандарты регламентируют проведение испытаний теплоизоляционных материалов на один или несколько показателей прочности. Так, материалы с волокнистой структурой испытывают на изгиб и реже - на растяжение, с зернистой и ячеистой структурами - на сжатие и реже - на изгиб.

Прочностные показатели наиболее распространенных теплоизоляционных материалов приведены в табл.

Таблица - Прочностные показатели распространенных теплоизоляционных материалов

Материалы

Средняя плотность, кг/м3

Прочность, МПа, при

Сжатии

Изгибе

1 Ячеистый бетон

350

0,6

-

2. Пеностекло

200

1,0

0,7

Минераловатные плиты

На синтетическом

Связующем

200

-

0,1

4. Асбестосодержащие

350

-

0,17-0,3

5. Перлитовые

- на битуме

300

-

0,15

- на цементе

300

0,8

0,25

6. Керамические

400

0,8

-

7. Древесноволокнистые плиты

300

-

0,12

8. Фибролит

400

-

0,7

9. Пенопласты

25-100

0,07-0,1

0,1

В) Сжимаемость и упругость

К физико-механическим свойствам следует отнести сжимаемость материала, ССж. Этот показатель характеризует уплотняемость материала, %, под действием сжимающих сил.

ССж=(h-h1)/h, (29)

Где h и h1- высота (мм) стандартных образцов материала при давлении 0,5 и 2 КПа, соответственно.

Упругость - способность материала восстанавливать свою форму и размеры после снятия нагрузки.

У=h2/h1 (30)

Где h2 - высота через 15 минут после снятия нагрузки.

Сжимаемость и упругость являются характерными показателями для теплоизоляционных материалов с волокнистой пористой структурой, например; минеральной ваты.

Г) Влажность

Влажность характеризуется отношением массы (объема) влаги, содержащейся в объеме материала, к его массе в сухом состоянии (влажность по массе) или к его объему (влажность по объему). Влажность определяется по формуле:

WM=(m1-m2)/m1, (31)

Где m1 и m2 - масса образца или изделия соответственно в сухом и увлажненном состоянии.

Показатель влажности по массе WM существенно зависит от средней плотности материала, с ее уменьшением WM растет и для теплоизоляционных материалов может достигать значений намного больше 100%. Поэтому удобнее пользоваться объемной влажностью WV, дающей наглядное представление о степени увлажненности материала.

Переход от влажности по объему к влажности по массе осуществляется по зависимости

WV=WM-г, (32)

Где г - средняя плотность материала.

Увлажнение материалов происходит при контакте с водой или воздухом. Свойства материала поглощать влагу из окружающего воздуха называют гигроскопичностью, а достигаемое при этом увлажнение - сорбционной или равновесной влажностью.

Гигроскопичность зависит от природы материалов, характера пористой структуры, величины поверхности пор, а также от относительной влажности воздуха. теплоизоляционный гигроскопичность водопоглощение

При прочих равных условиях гигроскопичность выше у тех теплоизоляционных материалов, в структуре которых больше мелких капилляров, так как в них выше капиллярная конденсация паров воды.

Снижения гигроскопичности теплоизоляционных материалов достигают путем их объемной гидрофобизации, уменьшения содержания микропор, защиты поверхности изделий обкладочными материалами или затирочными растворами.

Свойство материала увлажняться при соприкосновении одной из поверхностей с водой называют капиллярным подсосом.

Величина капиллярного подсоса, главным образом, зависит от пористой структуры материала и смачиваемости его водой.

Чем больше капиллярных пор, тем выше при прочих равных условиях этот показатель. Крупные поры в процессе капиллярного подсоса не участвуют.

Д) Водопоглощение

Водопоглощение - это способность материала впитывать и удерживать воду при непосредственном контакте с ней. Водопоглощение имеет место при погружении материала в воду.

Характеризуется водопоглощение отношением массы (объема) воды, содержащейся в объеме материала, к его массе в сухом состоянии (водопоглощение по массе) или к его объему (водопоглощение по объему).

По объему водопоглощение всегда меньше объема пористости теплоизоляционного материала, а по массе - часто превышает 100%.

Водопоглощение зависит от вида и характера пористой структуры и смачиваемости твердой фазы водой. Примерные значения водопоглощения теплоизоляционных материалов приведены в таблице 4.

Таблица 4. Водопоглощение теплоизоляционных материалов

Материал

Водопоглощение, %

По массе

По объему

Ячеистые материалы

-закрытые поры (пеностекло)

80-120

2-15

-сообщающиеся поры (перлитобетон)

350-400

30-40

Волокнистые материалы (минеральная вата)

400-650

80-85

Е) Паропроницаемость

Паропроницаемость характеризуется способностью материала пропускать сквозь себя водяной пар.

Паропроницаемость теплоизоляционных материалов характеризуется коэффициентом паропроницаемости (м), который численно равен количеству водяного пара в мг, проходящему через один квадратный метр поверхности материала за один час при толщине один метр и разности давлений на противоположных сторонах 1 Па (мг/м-час Па).

Коэффициент сопротивления паропроницанию в (м 2 час Па)/мг определится как:

RП = д/м, (33)

Где д - толщина материала, м.

В зарубежных нормах паропроницаемость характеризуется безразмерным коэффициентом диффузии водяного пара (м*), равным отношению паропроницаемости воздуха к паропроницаемости материала.

При паронеприцаемости воздуха, равной 0,625 мг/(м ч Па),

М=0,625/м*. (34)

Ж) Водостойкость, морозостойкость

Водостойкость теплоизоляционных материалов оценивается по коэффициенту размягчения (водостойкости).

Коэффициент размягчения характеризует влияние влаги на свойства материалов и, прежде всего, на их прочность:

KPaзм=RВн/RC, (35)

Где RВн - прочность водонасыщенного материала; RC - прочность сухого материала.

Коэффициент размягчения учитывается у ячеистых и зернистых теплоизоляционнх материалов.

У некоторых материалов, например, минеральной ваты, водостойкость оценивается по значению рН среды после обработки пробы материала 0,1Н раствором соляной кислоты (ГОСТ 4640-93).

Морозостойкость характеризует способность материалов в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание.

Морозостойкость распространяется на теплоизоляционные бетоны (арболит, газобетон, пенобетон и др.).

Показатель морозостойкости (F) показывает число циклов попеременного замораживания и оттаивания, при котором потеря прочности (для теплоизоляционных бетонов) не превышает 15%, а потеря массы - 5%.

Следует отметить, что показатели водостойкости и морозостойкости для теплоизоляционных материалов во многих случаях теряют смысл, так как водонасыщенные теплоизоляционные материалы не выполняют своих теплоизолирующих функций.

Похожие статьи




Строительно-эксплуатационные свойства теплоизоляционных материалов и изделий - Классификация и свойства теплоизоляционных материалов

Предыдущая | Следующая