Теплоизоляционные материалы на органической основе

Большинство органических теплоизоляционных материалов изготовляют в виде плит, обычно крупноразмерных, что упрощает и ускоряет производство работ и способствует удешевлению строительства [13].

Основным сырьем для их изготовления служит древесина, главным образом в виде отходов (опилки, стружка, горбыль, рейка), и другое растительное сырье волокнистого строения (камыш, солома, малоразложившийся верховой торф, костра льна и конопли) [16]. Большое количество теплоизоляционных изделий изготовляют на основе различных полимеров и синтетических смол.

Древесина сама по себе представляет пористый материал (пористость 60 ÷ 70%) [17]. Кроме того, древесная стружка и древесные волокна расположены в некоторых теплоизоляционных изделиях (фибролитовых, древесностружечных плитах и т. п.) так, что тепловой поток в конструкции оказывается направленным не вдоль, а поперек волокон, а это создает дополнительное сопротивление прохождению теплоты. Вместе с тем стружка и волокна древесины или другого растительного сырья создают своеобразный арматурный каркас в теплоизоляционных изделиях. Наконец, использование древесных и других растительных отходов для массового производства теплоизоляционных материалов является экономически выгодным и способствует решению экологической проблемы, т. е. позволяет уменьшить возможное загрязнение окружающей среды.

Древесноволокнистые плиты изготовляют из неделовой древесины, отходов лесопильной и деревообрабатывающей промышленности, бумажной макулатуры [10], а также стеблей соломы, кукурузы, хлопчатника и некоторых других растений [16].

С целью увеличения прочности и долговечности древесноволокнистых изделий при их изготовлении применяют специальные добавки: водные эмульсии синтетических смол, эмульсии из парафина, канифоли, битума, антисептики и антипирены, а также асбест, глинозем, гипс и др [13].

Растительное сырье измельчают в различных агрегатах в присутствии большого количества воды, облегчающей разделение древесины на отдельные волокна, и смешивают со специальными добавками. Далее жидкотекучую волокнистую массу передают на отливочную машину, состоящую из бесконечной металлической сетки и вакуумной установки. Здесь масса обезвоживается, уплотняется и разрезается на отдельные плиты заданного размера, которые затем подпрессовывают и сушат.

Плотность древесноволокнистых изоляционных и изоляционно-отделочных плит 150 ÷ 350 кг/м³, теплопроводность 0,046 ÷ 0,093 Вт/( м·К), прочность при изгибе не менее 0,4 ÷ 2,0 МПа [18].

Достоинством плит являются их большие размеры [(длина до 3 м, ширина до 1,6 м), так как это способствует индустриализации строительно-монтажных работ и уменьшению затрат труда.

Изоляционные плиты используют для тепло- и звукоизоляции стен, потолков, полов, перегородок и междуэтажных перекрытий, утепления кровель, акустической отделки специальных помещений (радиостудий, машинописных бюро, концертных залов и т. п.).

Древесностружечные плиты- получают горячим прессованием массы, содержащей около 90 % органического волокнистого сырья (чаще всего тонкая древесная стружка) и 8 ÷ 12 % синтетических смол (мочевинофор-мальдегидной, фенолформальдегидной и др.). Древесностружечные плиты выпускают одно- и многослойными. Например, у трехслойной плиты пористый средний слой состоит из относительно крупных стружек, а поверхностные слои выполняют из одинаковых по толщине плоских тонких стружек [13].

Для  теплоизоляционных  целей  служат  легкие плиты плотностью 250 ÷ 500 кг/м³ и теплопроводностью 0,046 ÷ 0,093 Вт/(м·К) [11]. Полутяжелые  и  тяжелые  плиты  плотностью соответственно 500 ÷ 800 и 800 ÷ 1000 кг/м³ и прочностью при изгибе 5 ÷ 35 МПа применяют как отделочный и конструкционный материал. Области применения древесностружечных плит в строительстве примерно те же, что и древесноволокнистых плит.

Фибролит — плитный материал, изготовляемый обычно из специальных древесных стружек (древесной шерсти) и неорганического вяжущего вещества [18]. Древесную шерсть получают на специальных станках в виде тонких и узких лент. В качестве вяжущего чаще используют портландцемент, реже магнезиальное вяжущее.

Древесную шерсть сначала минерализуют раствором хлористого кальция, жидкого стекла или сернокислого глинозема, а затем смешивают с цементом и водой. Плиты формуют под давлением до 0,5 МПа и направляют для твердения в пропарочные камеры. Затвердевшие плиты сушат до влажности не более 20 % [18].

Фибролит не горит открытым пламенем, а тлеет, легко обрабатывается — его можно пилить, сверлить, вбивать в него гвозди. Водопоглощение цементного фибролита не более 35 ÷ 45 %; при влажности выше 35 % он может поражаться домовым грибом, поэтому его необходимо защищать от увлажнения, в частности, путем оштукатуривания. Шероховатая поверхность фибролита способствует хорошему сцеплению со штукатуркой. Теплоизоляционный фибролит применяют для утепления стен и покрытий; конструкционный— для перегородок, каркасных стен и перекрытий в сухих условиях. Стена из фибролитовых плит толщиной 15 см по термическому сопротивлению эквивалентна кирпичной стене в два кирпича.

Фибролит, производимый в СССР, при всех его достоинствах, имел массу недостатков:

· Во-первых, не соблюдалась технология производства, связанная с необходимостью вылежки лесного сырья для удаления сахаров и танинов.

· Во-вторых, производство было мало механизировано. При производстве фибролита вручную переносились огромные тяжести, что требовало огромных трудовых затрат.

· В-третьих, не обеспечивалась стабильность свойств материала. Попадались участки материала с комками цемента и непромесы. Волокна дерева были неравномерные, иногда они напоминали палки. Также не обеспечивалась горизонтальность раскладки волокн дерева в материале.

Арболит представляет собой разновидность легкого бетона, изготовляемого из подобранной смеси цемента, органических заполнителей, химических добавок и воды. Органические заполнители могут быть различного происхождения и с различной формой частиц (дробленые отходы древесных пород, сечка камыша, костра конопли или льна, подсолнечная лузга и т. п.). В качестве вяжущего чаще применяют портландцемент, реже другие неорганические вяжущие вещества. Технология изготовления изделий из арболита во многом приближается к технологии изделий из обычных бетонов [18].

Различают теплоизоляционный арболит (плотностью до 500 кг/м³) и конструкционно-теплоизоляционный (плотностью до 700 кг/м³). Прочность при сжатии колеблется от 0,5 до 3,5 МПа, на растяжение при изгибе — от 0,4 до 1,0 МПа. Теплопроводность арболита составляет 0,1 ÷ 0,126 Вт/(м·К). Арболит относится к категории труднопоражаемых грибами и трудносгораемых, материалов. Изделия из арболита применяют для возведения навесных и самонесущих стен и перегородок, а также в качестве теплоизоляционного материала в стенах, перегородках и покрытиях зданий различного назначения.

Камышит (камышитовые плиты) изготовляют из тростника камыша осенне-зимней рубки [17]. Производство камышита обычно организуют на передвижных установках, оборудованных прессами высокой производительности, на которых осуществляются прессование, прошивка проволокой и торцовка плит.

Плотность камышита в зависимости от степени прессования составляет 175 ÷ 250 кг/м³, теплопроводность — 0,046 ÷ 0,093 Вт/(м·К), предел прочности при изгибе — 0,5 ÷ 1,0МПа [17]. Камышит загнивает при увлажнении, не держит гвозди, способен возгораться, подвержен порче грызунами. Эти недостатки можно уменьшить путем пропитки плит антисептиками, оштукатуриванием плит.

Камышит применяют для заполнения стен каркасных зданий, устройства перегородок, утепления перекрытий и покрытий в малоэтажном строительстве. Для сельского строительства разработаны типовые проекты домов, в которых стены, перегородки и перекрытия выполняют из камышитовых панелей. Дома из таких панелей в 2 раза дешевле каменных [17].

Торфяные теплоизоляционные изделия изготовляют в виде плит, скорлуп и сегментов. Сырьем для их производства является малоразложившийся торф из верхних слоев болот, имеющий волокнистое рыхлое строение. Изделия изготовляют путем прессования в металлических формах торфяной массы, в которую для улучшения свойств вводят добавки — антисептики, антипирены, гидрофобизаторы. Отформованные изделия подвергают тепловой обработке. Специальных вяжущих веществ здесь не требуется. При тепловой обработке из торфа выделяются смолистые вещества, склеивающие волокна [17].

Торфоплиты выпускают плотностью 170 и 220 кг/м³, теплопроводностью 0,058 ÷ 0,064 Вт/(м·К) и пределом прочности при изгибе не менее 0,3 МПа. Торфяные теплоизоляционные изделия отличаются большой гигроскопичностью и водопоглощением.

Применяют торфяные изделия для утепления стен и перекрытий зданий, холодильников и трубопроводов при температуре от -60 до +100 ˚С [18].

Войлок строительный изготовляют из низших сортов шерсти животных с добавкой растительных волокон и крахмального клейстера [18]. После валки войлок имеет вид пластин — полотнищ длиной и шириной до 200 см. Плотность войлока 150 кг/м³, теплопроводность около 0,06 Вт/(м·К). Чтобы  предотвратить  появление  моли,  войлок  необходимо  пропитывать  3 %-ным раствором фтористого натрия и перед применением высушивать. Используют войлок для тепловой и звуковой изоляции стен и потолков под штукатурку, утепления наружных углов в рубленых домах, оконных и дверных коробок [18].

Методическая часть