СодержаниеВВЕДЕНИЕ
Сделать дом теплым поможет тщательно продуманная теплоизоляция. Применение современных теплоизоляционных материалов в строительстве позволяет значительно повысить теплозащиту жилых домов и производственных зданий, сделать их более энергоэффективными и пожаробезопасными.
При помощи теплоизоляционных материалов можно существенно снизить эксплуатационные расходы на отопление зданий и сооружений, предотвратить разрушение строительных конструкций под действием конденсата и прочих неблагоприятных явлений.
Научно доказано, что глобальное применение теплоизоляционных материалов в мире позволяет существенно уменьшить углекислый газ в атмосфере, следовательно, сократить вероятность возникновения парникового эффекта (подробнее далее).
Исследования показывают, что, например, в европейских странах можно было бы уменьшить выбросы СО(2) на 50%, если бы во всех отапливаемых зданиях соблюдались требования по теплоизоляции. По мере сокращения выбросов СО(2) одновременно резко уменьшается выделение в атмосферу SO(2) и NO(2), что снижает объем кислотных дождей. На примере Германии: ежегодно в атмосферу при сжигании энергоносителей для отопления домов уходит 0,5 млрд. тонн СО(2).
Различные исследования были проведены EURIMA (Европейской Ассоциацией производителей изоляционных материалов) в разных уголках Европы. Они убедительно показали, что загрязнения окружающей среды большой мере можно избежать, развивая технологию изоляционных процессов. В Европе общее количество выбросов СО(2) составляет 3000 млн тонн в год. С применением теплоизоляции количество выбросов уменьшается на 10 %, что составляет 300 млн тонн в год. Одновременно сокращаются выбросы двуокиси серы СО(2), нитратов NОx и других компонентов, что значительно уменьшает количество кислотных осадков.
Исследования, проведенные в Англии, показали, что если в расчете на кв.м строительной площади использовать 50 мм изоляционных материалов, то через 50 лет содержание СО(2) в атмосфере сократится на 1 тонну. Выгода оказывается значительной, если принимать во внимание весь объем жилой площади и те преимущества, которые влечет за собой повышенная комфортность жилых и производственных помещений.
Целью данной работы является изучить структуру и свойства тепло-изоляционных материалов, а также выявить сферу их применения.
Для достижения поставленной цели были выделены следующие зада-чи:
1. Изучить научную, научно-методическую и специальную литературу по интересующей тематике.
2. Рассмотреть структуру и свойства теплоизоляционных материалов.
3. Выявить сферу применения теплоизоляционных материалов в строительстве.Введение1. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРНЫХ ПОРОД
У каждого камня есть свои особенности, которые объясняются его физическими свойствами.
Камень относится к числу горных пород. Горными породами называют природные образования, состоящие из отдельных минералов и их ассоциаций. Изучением состава, происхождения и физических свойств горных пород занимается наука петрография. Согласно ее данным, по своему происхождению все породы делятся на три основные группы (см. Приложение):
1. Изверженные (первичные)
2. Осадочные (вторичные)
3. Метаморфические (видоизмененные).
Изверженные породы образовались непосредственно из магмы (рас-плавленной массы преимущественно силикатного состава), в результате ее охлаждения и застывания. В зависимости от условий застывания различают глубинные и излившиеся горные породы.
Глубинные возникли в результате постепенного остывания магмы при высоком давлении внутри земной коры. В этих условиях составляющие магмы кристаллизовались, благодаря чему образовались массивные плотные породы с полнокристаллической структурой: граниты, сиениты, лабрадориты и габбро.
Излившиеся породы образовались в результате вулканического извержения магмы, которая быстро остывала на поверхности при низкой температуре и давлении. Времени для образования кристаллов было недостаточно, поэтому породы этой группы имеют скрыто или мелкокристаллическую структуру и большую пористость: порфиры, базальты, вулканические туфы, пеплы и пемзы.
Осадочные горные породы называют вторичными, поскольку они образовались в результате разрушения изверженных пород или из продуктов жизнедеятельности растений и животных организмов. Один из способов формирования этих горных пород – химические осадки, образующиеся в процессе высыхания озер и заливов. В результате в осадок выпадают различные соединения, которые со временем превращаются в травертин, доломит. Общая особенность этих пород – пористость, трещиноватость, растворяемость в воде.
К обломочным осадочным породам относятся сцементированные от-ложения (песчаники, брекчии, конгломераты) и рыхлые (пески, глины, гра-вий и щебень). Сцементированные отложения образовались из рыхлых. Например, песчаник – из кварцевого песка с известковым цементом, брекчия – из сцементированного щебня, а конгломерат – из гальки. Еще известны породы органического происхождения – известняки и мел. Они образуются в результата жизнедеятельности животных организмов и растений.
Метаморфические породы образовались путем превращения извер-женных и осадочных горных пород в новый вид камня под воздействием высокой температуры, давления и химических процессов. Среди метаморфических пород различают массивные (зернистые), к которым относятся мрамор и кварциты, а также сланцеватые – гнейсы и сланцы.
2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИА-ЛОВ
Теплоизоляционные материалы обладают рядом свойств, знание которых необходимо для правильного выбора теплоизоляции в конструкции и проведения теплотехнических расчетов. Точность последних в значительной степени зависит от правильного выбора значений показателей, приведенных далее:
1. Средняя плотность – величина, равная отношению массы вещества ко всему занимаемому им объему. Средняя плотность измеряется в кг/м3.
Следует отметить, что средняя плотность теплоизоляционных материалов достаточна низка по сравнению с большинством строительных материалов. Плотность применяемых в настоящее время в строительстве теплоизоляционных материалов лежит в пределах от 17 до 400 кг/м3, в зависимости от их назначения.
Известно, что чем меньше средняя плотность сухого материала, тем лучше его теплоизоляционные свойства при температурных условиях, в которых находятся ограждающие конструкции зданий.
Чем меньше средняя плотность материала, тем больше его пористость. От характера пористости зависят основные свойства материалов, определяющие их пригодность для применения в строительных конструкциях:
- теплопроводность;
- сорбционная влажность;
- водопоглощение;
- морозостойкость;
- прочность.
Наилучшими теплоизоляционными свойствами обладают материалы с равномерно расположенными мелкими замкнутыми порами.
2. Теплопроводность – передача тепла внутри материала вследствие взаимодействия его структурных единиц (молекул, атомов, ионов и т.д.), и при соприкосновении твердых тел.
Количество теплоты, которое передается за единицу времени через единицу площади изотермической поверхности при температурном градиенте, равном единице, называется теплопроводностью (коэффициентом теплопроводности). Теплопроводность измеряют в Вт/(м*К).
На величину теплопроводности пористых материалов, каковыми являются теплоизоляционные материалы, оказывают влияние плотность материала, вид, размеры и расположение пор, химический состав и молекулярная структура твердых составных частей, коэффициент излучения поверхностей, ограничивающей поры, вид и давление газа, заполняющего поры. Однако преобладающее влияние на величину теплопроводности имеют температура и влажность материала.
Теплопроводность материалов возрастает с повышением температуры, однако, гораздо большее влияние в условиях эксплуатации оказывает влажность.
3. Влажность – содержание влаги в материале. С повышением влажности теплоизоляционных (и строительных) материалов резко повышается их теплопроводность.
Очень важной характеристикой теплоизоляционного материала, от которой зависит теплопроводность, является и сорбционная влажность, представляющая собой равновесную гигроскопическую влажность материала, при различной температуре и относительной влажности воздуха.
4. Водопоглощение – способность материала впитывать и удерживать в порах влагу при непосредственном соприкосновении с водой. Водопоглощение теплоизоляционных материалов характеризуется количеством воды, которое поглощает сухой материал при выдерживании в воде, отнесенным к массе сухого материала.
Следует обратить внимание, что водопоглощение теплоизоляционных материалов отечественных и иностранных производителей определяется по разным методикам.
При выборе материала для конструкции рекомендуется обращать внимание на показатели, приведенные в ТУ, ГОСТ или рекламных проспектах (для материалов иностранного производства), и сравнивать их с требуемыми в зависимости от условий эксплуатации типов А и Б приложения 3 СНиПа II-3-79 «Строительная теплотехника». Как правило, теплопроводность теплоизоляционных материалов в условиях А и Б процентов на 15-25 выше, чем указано в стандартах для сухих материалов при температуре 25°С.
Значительно снизить водопоглощение минераловатных и стекловолокнистых теплоизоляционных материалов позволяет их гидрофобизация, например, путем введения кремнийорганических добавок.
Продукция иностранных производителей, поставляемая на наш рынок, является гидрофобизированной, а отечественная, за небольшим исключением, является негидрофобизированной.
5. Морозостойкость – способность материала в насыщенном состоя-нии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения. От этого показателя существенно зависит долговечность всей конструкции, однако, данные по морозостойкости не приводятся в ГОСТ или ТУ.
К механическим свойствам теплоизоляционных материалов относят прочность (на сжатие, изгиб, растяжение, устойчивость к образованию тре-щин).
6. Прочность – способность материалов сопротивляться разрушению под действием внешних сил, вызывающих деформации и внутренние напряжения в материале. 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.
В соответствии со СНиП II-26-99 «Кровли» прочность на сжатие для теплоизоляционных материалов, применяемых в качестве основания под рулонные и мастичные кровли, является нормируемым показателем.
Прочность теплоизоляционных материалов, которые могут применяться для утепления скатных крыш, не нормируется, поскольку теплоизоляция укладывается в обрешетку и не несет нагрузки.
На долговечность конструкции покрытия влияют также химическая стойкость теплоизоляционного материала (это, как правило, следует учитывать при выборе материалов для утепления покрытий производственных зданий) и его биологическая стойкость.
Теплоизоляционный материал для применения в покрытиях выбирается с учетом его горючести, способности к дымообразованию и возможности выделения токсичных газов при горении. Выбор теплоизоляционного материала в зависимости от типа кровельного покрытия определяется с учетом требований СНиП на кровли, пожарную безопасность и т.д.
Разобраться в том, какие материалы отечественного производства применять для тех или иных целей неспециалисту очень сложно. К сожалению, рынок отечественных теплоизоляционных материалов не слишком разнообразен. В отличие от инофирм, выпускающих для каждого вида работ строго определенные типы и марки материалов, российский производитель довольствуется очень скромным ассортиментом, пытаясь использовать его на все случаи жизни.
Материалы, применяемые в качестве основания под рулонные и мас-тичные кровли.
Из теплоизоляционных материалов, которые могут применяться в качестве основания под рулонную или мастичную кровлю по прочностным показателям, можно указать: минераловатные плиты повышенной жесткости и жесткие, стекловолокнистые маты (при их применении необходимо устройство цементной стяжки во избежание их возгорания), пенополистирольные плиты, вспененное стекло, пенобетон (правда, его теплопроводность уступает другим теплоизоляционным материалам).ЛитератураЛИТЕРАТУРА
1. Википедия – свободная энциклопедия. http://ru.wikipedia.org/wiki/ Геолог.
2. Мироненко А. «Наутилусы и аммониты в московском метро». // Наука и жизнь. №5. 2004.
3. Прокопович Л. Мрамор или известняк. //Наука и жизнь. №8. 2004.
4. Протасов Ю.И. Разрушение горных пород. М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2002 – 453 с.
5. Чирков А.С. Добыча и переработка строительных горных пород. Учебник для вузов - 2 изд. – М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2005 – 623 с.
|
|
