Теплоізоляційні матеріали

Теплоїзоляція будинку з використанням матів кам'яної вати (базальтової вати)

Спінені теплоізолятори, що застосовуються при ізолюванні труб

Теплоізоляці́йні матеріа́ли — матеріали, що відрізняються невеликою теплопровідністю. Використовуються для теплової ізоляції огороджувальних конструкцій будівель та інших споруд, промислового устаткування і трубопроводів.

Одна з основних характеристик теплоізоляційних матеріалів — це їх висока пористість і, відповідно, мала середня густина і низька теплопровідність. Застосування теплоізоляційних матеріалів в будівництві дозволяє знизити масу конструкцій, зменшити споживання конструкційних будівельних матеріалів (бетон, цегла, деревина тощо).

Призначення теплоізоляції

Застосування теплоізоляційних матеріалів призводить до економії основних будівельних матеріалів (цементу, металу, деревини, кераміки), до зменшення товщини і маси стін і інших захисних конструкцій, скорочення витрат праці, транспортних витрат і, врешті, до зниження вартості будівництва. Крім того, використання їх скорочує втрати тепла і витрати палива на опалювання будівель і технологічні процеси.

Теплоізоляційні матеріали істотно покращують комфорт у житлових приміщеннях. Найважливішою метою теплоізоляції будівельних конструкцій є скорочення витрати енергії на опалювання будівлі.

Види теплоізоляції

Теплоізоляційні матеріали класифікують:

• за об'ємною масою в сухому стані (у кг/м³) — на марки 15, 23, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600 і 700;
• на вигляд за формою — на формовані (листи, плити, мати, рулони, шкаралупи, сегменти, цегла, блоки) і безформних (засипки, набивання, штукатурки і т. д.);
• за характером будови — на жорсткі (плити, камені, цегла, шкаралупи, сегменти), гнучкі (мати, напівжорсткі плити, шнури, джгути, листи, рулони) і рихлі (волокнисті, зернисті, порошкоподібні);

за галуззю застосування — на ізоляційно-будівельні, що використовуються для утеплення конструкцій будівель та інших захисних споруд, ізоляційно-монтажні — для теплової ізоляції промислового устаткування і трубопроводів.

Розрізняють також теплоізоляційні

• неспалимі матеріали, що під впливом вогню або високої температури не горять, не тліють і не обвуглюються;
• важкозаймисті, які під впливом вогню та високої температури важко займаються, тліють або обвуглюються і продовжують горіти чи тліти лише за наявності теплового джерела (після його видалення горіння або тління припиняється);
• спалимі і такі, що продовжують горіти і після видалення теплового джерела під впливом вогню або високої температури займання.

Властивості

Об'ємна маса теплоізоляційних матеріалів в сухому стані не більше 700 кг/м³, а таких, що застосовуються для ізоляційно-монтажних цілей — не більше 400 кг/м³. Теплоізоляційні матеріали не повинні змінювати властивостей і виділяти речовин, що знижують міцність дотичних елементів конструкцій, викликати корозію металевих поверхонь чи погіршувати якість обробки приміщень, а також виділяти речовини, шкідливі для здоров'я людей чи призводити до псування харчових або інших продуктів.

Виготовляють теплоізоляційні матеріали з матеріалів переважно мінерального походження: азбесту, гіпсу, цементу, вапна, пемзи, гірських порід тощо.

Основні особливості теплоізоляційних матеріалів — невелика об'ємна маса, теплопровідність і значне водопоглинання — обумовлюються їх великою пористістю. Способи утворення пор: вільна засипка пилоподібних, зернистих або волокнистих часток (наприклад, діатоміту, шлаку, скляного або мінерального волокна, спученого перліту або вермикуліту); випар природної або доданої води (гіпс з надлишковим вмістом вологи — мікропорит тощо); випалювання органічних добавок з неорганічних формованих виробів; утворення бульбашок повітря або газу в твердному цементі або гіпсі механічним способом — введенням повітря при перемішуванні з появою піни (пінобетон) або хімічним способом — додаванням алюмінієвого порошку або перекису водню (газобетон); теплова обробка при підвищених температурах з доведенням до піропластичного стану деяких природних порід або штучних мінеральних сумішей, наприклад, виробництво керамзиту, спученого перліту, вермикуліту, аглопориту тощо.

Поширені матеріали

Мінеральна вата

Промислове застосування мінеральної вати (вовни; мінвати)

Найбільш освоєні у виробництві і експлуатації теплоізоляційні матеріали на основі мінеральної вати. До них належать:

• жорсткі формовані вироби (плити, напівциліндри, сегменти) на різних в'язках з об'ємною масою 200 ÷ 400 кг/м³, коефіцієнт теплопровідності в сухому стані (температура 25±5°С) 0,05 ÷ 0,075 ккал/м-ч-град і максимальною температурою застосування 70 °C (бітумна в'язка), 300 °C (в'язка з синтетичних смол) і 500 °C (мінеральна в'язка);
• напівжорсткі і гнучкі вироби (плити, мати, джгути, повсть) з об'ємною масою 75 ÷ 400  кг/м³, коефіцієнт теплопровідності 0,04 ÷ 0,07 ккал/м-ч-град і максимальною температурою застосування від 60 до 600 °C.

Мінеральну вату з об'ємною масою 100 ÷ 200 кг/м³ і коефіцієнтом теплопровідності 0,038 ÷ 0,045 ккал/м-ч-град застосовують як теплоізоляційну засипку при температурі до 600 °C.

Аналогічні вироби з трохи кращими показниками об'ємної маси і теплопровідності виготовляють на основі базальтового і скляного волокна.

Азбестові матеріали

Освоєні в і експлуатації теплоізоляційні матеріали на основі азбесту: азбестоцементні і асбестомагнезиальні жорсткі формовані вироби з об'ємною масою 300 ÷ 500 кг/м³ і коефіцієнтом теплопровідності 0,07 ÷ 0,09 ккал/м-ч-град; гнучкі вироби (повсть, тканина та інші) з об'ємною масою 100 ÷ 900 кг/м³ і коефіцієнтом теплопровідності 0,045 ÷ 0,075 ккал/м-ч-град; рихлі матеріали для мастичної теплоізоляції. Крім того, волокнистий азбест входить до складу багатьох жорстких формованих теплоізоляційних виробів як армувальний матеріал.

Вспінені матеріали

Знаходять вживання жорсткі теплоізоляційні вироби з пінобетону, піносилікату, піноскла і піногіпсу. Для монтажної теплової ізоляції застосовують вапняково-кремнеземисті, пінодіатомітові, діатомові (трепельні), перлітові, вермикулітові, совелітові і вулканітові теплоізоляційні вироби з об'ємною масою 200 ÷ 700 кг/м³, коефіцієнтом теплопровідності 0,07 ÷ 0,15 ккал/м-ч-град і максимальною температурою вживання 600 ÷ 900°C (мінеральний зв'язник) і 60 ÷ 150°C (органічний зв'язник).

Перліт

Розроблені способи виробництва теплоізоляційних матеріалів на основі спученого перліту: скріпленням розрізнених зерен спученого перлітового піску різними мінеральними і органічними сполучними речовинами. З перлітових теплоізоляційних матеріалів освоєні в виробництво і експлуатацію жорсткі перлітоцементні і керамоперлітові вироби, монолітний перлітобітум і засипна ізоляція із спученого перлітового піску. Високотемпературні перлітові вироби (обпалювальний легковаг, керамоперліт і керамоперлітофосфат, використовуються при температурах 700, 900 і 1150 °C) і призначені для футерування електротермічних реакторів, що експлуатуються в середовищі ендогазу, для турбін і трубопроводів пари високих параметрів, теплоізоляції промислових печей. Для теплоізоляції енергоустаткування застосовують переважно перлітовий легковаг, що при високих температурах не лише не дає усадки, але трохи розширюється, компенсуючи цим в значній мірі термічне розширення самого металу. Обпалювальний легковаг з об'ємною масою 150 ÷ 200 кг/м³ можна застосовувати і для утеплення штампованих металевих настилів. Бітумоперліт в моноліті використовують для гідротеплоізоляції покриттів житлових і промислових будівель, а також при безканальній прокладці теплотрас.

Теплоізоляційні матеріали із спученого перліту
Матеріал	Об'ємна маса, кг/м³	Коефіцієнт теплопровідності (т-ра 20±5°С), ккал/м× ч ·град	Межа міцності, кгс/см², не менше		Призначення
			на стиск	на згин
Перлітовий пісок	60—250	0,04—0,06	—	—	Виробництво бетонів і теплоізоляційних виробів
Перлітовий щебінь	200—400	0,08—0,12	25—60	—	Виробництво бетонів
Перлітовий порошок	40—80	0,025—0,03 (т-ра −85 °C)	—	—	Устави глибокого холоду і виробництво теплоізоляційних виробів
Гіпсоперлітові вироби	300—400	0,08—0,10	3,0—4,0	—	Термовкладиші
Перлітоцементні вироби	250—350	0,06—0,07	—	2,9—2,6	Енергетичне технологічне обладнання
Безвипальні вироби	250—300	0,06—0,07	—	3,5	Те ж
Силікатоперлітові вироби	360—600	0,09—0,15	10—25	—	Те ж
Безвипальні вироби на зв'язці з рідкого скла (випальний легковаг)	100—200	0,05—0,07	2—6	—	Те ж
Керамічні перлітові вироби (керамоперлітові)	250—400	0,06—0,09	3,0—10,0	—	Те ж
Вироби «Перліталь»	200-250	0,05-0,06	4,6	—	Те ж
Легковагі перлітошамотні вогнетриви	400—800	0,09—9,16	10—35	—	Промислові печі
Жаростійкий перлітобетон	500—800	0,10—0,18	15—60	—	Теплотехнічні споруди
Перлітобітумні вироби	250—450	0,065—0,105	4—7	1,5—2,0	Покрівля та холодильники
Латекс-перліт	150—250	0,05—0,06	3-6	—	Суднобудування
Керамоперлітофосфатні вироби	250—400	0,06—0,09	5,0-10,0	—	Промислові печі

Поліуретанова піна

Для невеликої за обсягом теплоізоляції використовують поліуретанову піну. До її переваг належить простота використання, можливість заповнювати щілини, властивості парового бар'єру та можливість використання у невеликих обсягах.

До недоліків поліуретанових пін відносять займистість та виділення токсичних речовин під час горіння , необхідність захисту від сонячного світла та розчинників, а також вміст потенційно небезпечних речовин. З часом зростає коефіцієнт теплопровідності, хоча і залишається порівняно низьким.

Ринок теплоізоляції в Україні

Основні види теплоізоляції, що використовується в Україні, — пінополістирол (екструзійний пінополістирол й інші пінопласти), їх частка становить близько 40 %, мінераловатні і скловатні вироби займають 30 % і 25 % відповідно, і 5 % припадає на інші види теплоізоляційних матеріалів.

Проектування майбутніх об'єктів заморожене, на більшості ж будівель, що вже будуються, з початку-середини осені 2008 року не ведеться робіт. В Україні основними причинами стагнації ринку будівництва можна назвати на банківському і іпотечному ринку. Обсяги кредитування будівельного сектора істотно зменшились, що спричинило за собою зниження попиту на житло і будматеріали.

Нормативні вимоги до матеріалів

На теплоізоляційні матеріали поширюються ГОСТи 4640—66, 957372, 10499—67, 6788—62, 2694—67, 16136—70 і 18109—72.

Див. також

• Будівельна ізоляція
• Енергоаудит
• Керамоізол
• Навісний вентильований фасад
• Пасивний будинок
• Піноскло
• Теплова ізоляція
• Фолар

Література

• Теплоизоляционные материалы // Жуков А. В., «Энциклопедия неорганических материалов». К., УРЕ, 1977
• Каммерер И. С. Теплоизоляция в промышленности и строительстве, Пер. с нем. М., 1975.
• Китайцев В. А. Технология жилоизоляционных материалов. М., 1970
• Жуков А. В. Современное состояние и пути совершенствования технологии производства вспученного перлита и изделий из него в СССР и за рубежом. В кн.: Использование новых легких материалов и отходов производства в строительстве. М., 1972
• Справочник по производству теплоозвукоизоляционных материалов. М., 1975

Посилання

• Теплоізоляційні матеріали // Термінологічний словник-довідник з будівництва та архітектури / Р. А. Шмиг, В. М. Боярчук, І. М. Добрянський, В. М. Барабаш ; за заг. ред. Р. А. Шмига. — Львів, 2010. — С. 188. — ISBN 978-966-7407-83-4.