Огнеупорный материал – Самая полная информация про огнеупорные материалы!

Содержание

Огнеупорные материалы — это… Что такое Огнеупорные материалы?

Огнеупорные материалы (огнеупоры) — это материалы, изготовляемые на основе минерального сырья и отличающиеся способностью сохранять без существенных нарушений свои функциональные свойства в разнообразных условиях службы при высоких температурах. Применяются для проведения металлургических процессов (плавка, отжиг, обжиг, испарение и дистилляция), конструирования печей, высокотемпературных агрегатов (реакторы, двигатели, конструкционные элементы и др). Огнеупоры бывшие в употреблении называются огнеупорным ломом и используются в переработке.

Большинство огнеупорных изделий выпускают в виде простых изделий типа прямоугольного параллелепипеда массой в несколько килограммов. Это универсальная форма для выполнения футеровки различной конфигурации. На сегодня в огнеупорной промышленности происходит уменьшение выпуска огнеупоров в виде простых изделий и соответствующее увеличение производства огнеупорных бетонов и масс.

Огнеупорные материалы отличаются повышенной прочностью при высоких температурах, химической инертностью. По составу огнеупорные материалы это керамические смеси тугоплавких оксидов, силикатов, карбидов, нитридов, боридов. В качестве огнеупорного материала применяется углерод (кокс, графит). В основном это неметаллические материалы, обладающие огнеупорностью не ниже 1580°C, применяются практически везде где требуется ведение какого-либо процесса при высоких температурах.

История

Ещё на заре человеческой культуры с получением огня появилась необходимость в огнеупорных материалах. В результате тысячелетий развития человеческого общества и его культуры огнеупорные материалы стали основой современных доменных, сталеплавильных, медеплавильных, цементно-обжигательных, стекловаренных и других печей.

Огнеупоры в виде кирпичей, изготовляемых из огнеупорных глин и каолинов, стали производить после появления доменных печей. В России — приблизительно в середине XVII века. При Петре I значительное количество такого кирпича делали из подмосковных глин. На протяжении первой половины XIX вв. производство огнеупоров развивалось преимущественно на металлургических заводах, будучи дополнением к общей направленности. Конечно, это пагубно влияло на производство, так как затормаживало работу и распыляло промышленный потенциал, однако из-за аграрной направленности страны эта проблема не решалась в течение долгого времени. Промышленная Европа, претерпевшая к XIX веку индустриальный переворот, имела в своём распоряжении вовсю работающие огнеупорные заводы, основанные ещё в период Наполеоновских войн. По данным БСЭ, первое специализированное производство огнеупоров было организовано в Германии в 1810 году.

С резким развитием промышленности и выдвижением класса буржуазии на решающие политические и общественные роли, Российская империя интересуется уже не кустарным производством огнеупорных материалов, а специализированной ветвью, которая должна быть основой огнеупорной промышленности. Первыми шагами в данном вопросе стало создание первых заводов: Белокаменский огнеупорный завод в Брянцевке (ныне г. Соледар) (1893 г.) и огнеупорный завод в Латиой (1897 г.) имеющие узкую огнеупорную специализацию.

Производство огнеупоров в бывшем Советском Союзе сосредоточено в трёх основных промышленных районах: Южном (Белокаменка, Часов Яр), Центральном (Подольск) и Уральском (Первоуральск, Богданович).

На сегодняшний момент, наличие огнеупорной промышленности и качество огнеупоров в той или иной стране характеризует степень её индустриализации. Из более 212 стран мира, огнеупорная промышленность имеется только в 35 странах. Более половины мирового производства приходится на долю СНГ и США.

Классификация

Огнеупорные материалы бывают штучными изделиями (блоками) и неформованными. К последним относят наварочные материалы, мертели, засыпки и другие специальные набивные и формуемые массы, в том числе применяемые для производства огнеупорных бетонов и торкретирования.

Огнеупоры разделяют по следующим признакам:

Классификация по формам и размерам

  • прямые и клиновые нормальных размеров, малого и большого форматов;
  • фасонные простые, сложные, особо сложные, крупноблочные, массой выше 60 кг
  • специальные: промышленного и лабораторного назначения (тигли, трубки и т.д.)

Классификация по способу формования

  • пиленые из естественных горных пород или из предварительно изготовленных блоков;
  • литые, изготовленные способом литья из жидкого шликера, пеношликера и т.д.;
  • пластичного формования, изготовленные из масс в пластичном состоянии машинной формовкой, с последующей допрессовкой;
  • полусухого формования из порошков;
  • плавленные литые из расплава, получаемого путём электроплавки;
  • термопластичнопрессованные;
  • горячепресованные;

Классификация по огнеупорности

  • огнеупорные (огнеупорность от 1580 до 1770 °C)
  • высокоогнеупорные (от 1770 до 2000 °C)
  • высшей огнеупорности (от 2000 °C до 3000 °C)
  • сверхогнеупорные (более 3000 °C)

Классификация по пористости

  • особоплотные (открытая пористость до 3 %)
  • высокоплотные (открытая пористость от 3 до 10 %)
  • плотные (открытая пористость от 10 до 16 %)
  • уплотненные (открытая пористость от 16 до 20 %)
  • среднеплотные (открытая пористость от 20 до 30 %)
  • низкоплотные (пористость от 30 % до 45 %)
  • высокопористые (общая пористость от 45 до 75 %)
  • ультрапористые (общая пористость более 75 %)

Классификация по химико-минеральному составу

Следует различать кислые, нейтральные и основные огнеупоры. Более детальная классификация производится по их химическому составу:

Область применения

Огнеупоры имеют очень много областей применения, но всех их можно разбить на две основные группы, это огнеупоры (огнеупорные изделия, например, кирпич) общего назначения, и огнеупоры, спроектированные специально для какого-либо теплового агрегата. Огнеупорные материалы применяются в металлургической, стекольной, сахарной, машиностроительной, химической промышленности, а также во всех других отраслях, где проходит работа с применением доменных, шахтных и вращающихся печей.

Ссылки

dic.academic.ru

Огнеупорные материалы — Огнеупорные материалы

Огнеупорные материалы — это материалы применяемые для проведения металлургических процессов (плавка, отжиг, обжиг, испарение и дистилляция), конструирования печей, высокотемпературных агрегатов (реакторы, двигатели, конструкционные элементы и др).

 Огнеупорные материалы отличаются повышенной прочностью при высоких температурах, химической инертностью. По составу огнеупорные материалы это керамические смеси тугоплавких оксидов, силикатов, карбидов, нитридов, боридов. В качестве огнеупорного материала применяется углерод (кокс, графит). В основном это неметаллические материалы, обладающие огнеупорностью не ниже 1580°C, применяются практически везде, где требуется ведение какого-либо процесса при высоких температурах.

 Огнеупоры подразделяются на формованные (изделия) и неформованные (порошки, мертели и т. д.), также их классифицируют по следующим признакам:

  • огнеупорность
  • пористость
  • химико-минеральный состав
  • область применения

Классификация по огнеупорности

  • огнеупорные (огнеупорность от 1580 до 1770 ° С)
  • высокоогнеупорные (от 1770 до 2000 ° С)
  • высшей огнеупорности (более 2000 ° С)

Классификация по пористости

  • особоплотные (открытая пористость до 3 %)
  • высокоплотные (открытая пористость от 3 до 10 %)
  • плотные (открытая пористость от 10 до 16 %)
  • уплотненные (открытая пористость от 16 до 20 %)
  • среднеплотные (открытая пористость от 20 до 30 %)
  • низкоплотные (пористость от 30 % до 45 %)
  • высокопористые (общая пористость от 45 до 75 %)
  • ультрапористые (общая пористость более 75 %)

Классификация по химико-минеральному составу

Следует различать кислые, нейтральные и основные огнеупоры. Более детальная классификация производится по их химическому составу:

  • Кремнеземистые
  • Алюмосиликатные
  • Глиноземистые
  • Глиноземоизвестковые
  • Высокомагнезиальные
  • Магнезиально-известковые
  • Известковые
  • Магнезиально-шпинелидные
  • Магнезиально-силикатные
  • Хромистые
  • Цирконистые
  • Оксидные
  • Углеродистые
  • Оксидоуглеродистые
  • Карбидкремниевые
  • Бескислородные

Область применения

 Огнеупоры имеют очень много областей применения, но всех их можно разбить на две основные группы, это огнеупоры (огнеупорные изделия, например, кирпич) общего назначения, и огнеупоры, спроектированные специально для какого-либо теплового агрегата.

 Периклазоуглеродистые огнеупоры [periclase (magnesite)-carbon refractories] — огнеупоры, изготавливающиеся из периклаз. порошка с добавлением 6—25 % природного или искусственного графита и органич. связки (напр., фенольной порошкообразной с этиленгли-колем или бакелита). Периклазоуглеродистые огнеупоры применяют для футеровки устройств для подачи газа снизу в конвертерах с комбинированной продувкой и ответств. участков стен мощных электродуговых печей; для шлак, пояса электродуг. печей и сталеразлив. ковшей, а также шиберных затворов;

 Углеродистые огнеупоры [carbon refractories] — огнеупоры, состоящие преимущественно из своб. углерода или содержащие углерод в качестве основного компонента. К углеродистым огнеупорам относят: угольные и графитир. блоки, изготовляемые из кокса и термоантрацита с каменноугольной смолой, пеком, битумом, антрац. маслом, обжигаемые при 1100—1450 °С; графитир. изделия из нефтяного кокса с графит. структурой и малым содержанием золы, получаемые обжигом при / > 2000 °С; пирографит — продукт разложения углеродсодержащего газа на нагретой поверхности и др. К углеродистым огнеупорам относят также углеродсодержащие огнеупоры, изготовляемые из графита, огнеупорной глины, шамота (в т.ч. высокоглиноземистого), корунда и т.п. Углеродистые огнеупоры отличаются высокой теплопроводностью, низким ТКЛР, хорошей стойкостью при взаимодействии с расплавами металлов и шлаками. Углеродистые огнеупоры применяют для футеровки нижнего строения домен, печей, электротермич. печей, агрегатов для плавки свинца, меди и др., а также для изготовления погружных стаканов, стопоров-моноблоков, вкладышей для изложниц, тиглей для плавки цветных металлов и др. Неформов. углеродистые огнеупоры из кокс, порошков на каменноуг. смоле применяют для заполнения швов кладки, углеродсодержащие — для футеровки желобов домен, печей и др.;

 Шамотные огнеупоры [fireclay refractories] — алюмосиликатные огнеупоры, содержащие, мае. %, 28-45 А12О3 и 50-70 SiO2. Технология производства формов. шамотных огнеупоров включает: обжиг глины (каолина) при 1300-1500 °С во вращ. или шахтных печах, измельчение полученного шамота, смешивание со связ. глиной и водой (иногда с добавлением других связывающих материалов), формование, сушку и обжиг при 1300—1400 °С. Ш. о. применяют для футеровки домен, печей, сталеразлив. ковшей, нагреват. и обжиг, печей, котельных топок и др., а тж. для изготовления сифонных изделий для разливки стали. Неформов. Шамотные огнеупоры изготовляют из измельченного шамота и связ. материалов и применяют в виде мертелей, набивных масс, порошков, заполнителей бетонов и др. при выполнении и ремонте огнеуп. футеровок разных тепловых агрегатов.

ogneypor.ru

Огнеупорные материалы

В домашнем обиходе использование огнеупорных материалов чаще всего сводится к проблеме обустройства защиты от открытого огня и высокой температуры раскаленных деталей каминов и печей. Вылетевший из топки котла отопления или каминного очага раскаленный кусочек жаропрочной обмазки или уголек способны натворить немало бед, поэтому в котельных и топочных помещениях приходится устанавливать огнеупорные материалы для стен вокруг печей.

Варианты защиты с помощью огнеупорных материалов

Упрощенная классификация огнеупорных материалов позволяет разделить весь ассортимент огнестойких средств:

  • Тугоплавкие огнеупоры;
  • Материалы с повышенной стойкостью к воздействию высоких температур.

Последние в обиходе чаще известны, как огнеупорные листовые материалы, но по сути, это эффективные негорючие теплоизоляторы, способные выдержать кратковременный контакт с раскаленной поверхностью или открытым пламенем. Их используют для защиты легковоспламеняющихся веществ и конструкций от случайного непродолжительного контакта с источником огня. Для облегчения монтажа чаще всего их изготавливают в листовой или рулонной форме. В отличие от печных огнеупоров в виде блоков и кирпичей, огнеупорные материалы в виде плоских листов не предназначены для восприятия нагрузки, их основная задача — экранировать и отражать мощные потоки тепла, излучаемые раскаленными стенами топки.

Первая категория используется в качестве материалов для печей и каминов. Огнеупорный материал представляет собой спеченные из тугоплавких химических соединений керамические, композитные блоки и плиты, способные выдерживать длительный контакт с открытым пламенем, температурой более полутора тысяч градусов, без потери несущей способности и прочности.

Плитные, листовые и рулонные огнеупорные материалы

Плитная и листовая форма очень удобна для облицовки стен помещения, в котором находится печь, камин или чугунный котел отопления. Самыми популярными защитными материалами, используемыми для облицовки стен, являются:

  1. Огнеупорные плиты и картоны на основе прессованного асбестового и стеклянного волокна. Наиболее дешевый и доступный материал способен выдерживать нагрев до 700оС. Средний показатель огнезащиты составляет 30 мин открытого пламени;
  2. Вермикулитные плиты обладают термостойкостью до 800-900оС, но при этом являются химически инертными, не разлагаются под действием влаги и органических растворителей. Вермикулитовым картоном или плитой можно выполнить защиту для бани;
  3. Минеритные огнеупорные плиты и листы пользуются популярностью из-за удачного сочетания огнестойких и механических качеств. В качестве матрицы огнеупорного материала используется белый цемент;
  4. Магнезитовые листы характеризуются высокой стойкостью к высокой температуре и агрессивным веществам;
  5. Рулонные материалы из огнестойкого базальтового волокна, с напыленным теплоотражающим покрытием из алюминия, выдерживают нагрев до 900оС. Легкое и гибкое огнеупорное полотно идеально подойдет для экранирования квартирных дровяных каминов и печей;
  6. Керамогранитные и терракотовые плитки. Обладают неплохими огнеупорными качествами, хорошо пропускают водяные пары. Плиты легко моются, чистятся от сажи и загрязнений, не стареют на протяжении десятков лет интенсивного нагрева, поэтому нередко используются в качестве термозащиты стен и полов для бани и котельной.

Из всех перечисленных средств сталь обладает наиболее высоким коэффициентом отражения тепла и не боится перепадов температур, поэтому часто применяется в качестве тепловых экранов печей, каминов, котлов.

Не все огнеупорные материалы одинаково подходят для облицовки стен помещения. Например, нельзя использовать теплоизоляционные плиты из прессованного базальтового волокна. При производстве отдельных марок базальтовых плит используются формальдегидные смолы. Под воздействием теплового излучения поверхность огнеупорной облицовки способна нагреваться до 300оС, что приводит к интенсивному выделению токсичных и ядовитых веществ.

Тугоплавкие огнеупорные материалы для печей и каминов

Современная технология огнеупорных материалов позволяет получать более полутора десятков различных видов керамик и композитов, обладающих свойством противостоять не только высокой температуре, но и агрессивной газовой среде пламени. Большую часть огнеупоров разрабатывали для использования в промышленности, металлургии цветных металлов, оптических приборов, керамики.

Классификация печных огнеупоров

ГОСТы и ТУ на производство огнеупоров классифицируют материалы по химической основе, наиболее широко используемые:

  1. Кремнеземные огнеупоры изготавливают из кварца и высокочистых горных пород с высоким содержанием оксида кремния. Наиболее известным представителем тугоплавких материалов является марка «Динас» с содержанием кварца до 95%;
  2. Спеченные блоки на основе оксида алюминия, с содержанием окиси от 28 до 90%, к ним относят печные шамоты и муллитовые плавленые блоки. Такие материалы применяют для топок печей на органическом топливе;
  3. Магнезиальные огнеупорные вещества, изготавливаемые спеканием оксидов металлов при очень высокой температуре.

Важно! Кварцевые и магнезиальные огнеупорные материалы рассчитаны на очень высокую температуру. Некоторые марки способны в течение многих месяцев выдерживать нагрев почти до 2000оС в агрессивной среде.

Но их практически не используют в бытовых печах и каминах. Причина достаточно проста – при высокой механической прочности и стойкости очень тяжелые и плотные динасы и муллиты не выдерживают резких перепадов температур. При запуске промышленной печи нагрев до рабочей температуры зачастую выполняется со скоростью не более 1оС в час. В противном случае внутренние термические напряжения раскалывают огнеупорные блоки с множеством трещин. Поэтому для бытовых целей такие материалы практически непригодны.

Исключением является отдельные марки высокопористого шамота. Для бытовых кирпичных печей промышленностью выпускается специальный облегченный огнеупорный шамот, хорошо впитывающий кладочные растворы на глине и цементе.

Порошок или бой промышленных огнеупоров добавляют в жирные глины для увеличения термостойкости обмазок труб, бетонных конструкций. До появления огнеупорных пропиток молотые в порошок горные породы с высоким содержанием кремния и магния добавляли в глину для огнезащитных обмазок труб печей и оснований деревянных срубов и построек. Такая глина не только увеличивала огнестойкость, но и являлась эффективным консервантом. Сосновые и дубовые сваи и подполы с подобной обмазкой стояли на грунте по 20-30 лет без признаков поражения гнилью и насекомыми.

Заключение

Огнеупорные материалы, как правило, не обладают высокой прочностью, поэтому из шамота не строят ничего, кроме топочных сводов и камер печей. Многие сорта природных глин содержат практически идеальное соотношение соединений кремния и алюминия. Учитывая высокий спрос на огнеупорную глину, такой материал идет преимущественно на строительство эксклюзивных каминов и домашних печей по английской и русской схеме.

bouw.ru

виды, классы теплостойких веществ, свойства и применение в домашних условиях

В основе производства огнеупорных материалов лежит определённое минеральное сырьё. В их структуре не происходит изменений при длительной эксплуатации или механическом воздействии, поэтому огнеупоры часто используют в разных сферах строительства и производства. Конструкции в результате работы получаются долговечными, надёжными и безопасными.

огнеупорные материалыОгнеупорные материалы устойчивы к воздействию высоких температур

Свойства материалов

Жаростойкие материалы благодаря своим физическим свойствам широко применяются в сферах обработки металлов. Огнеупоры используются во время плавки, обжига, испарения, отжига и дистилляции на производстве. Изначальные свойства сохраняются даже под воздействием высоких температур, отсюда и название этих материалов.

Уже отработанные огнеупоры называют ломом. Их отправляют на переработку и создают из получившегося сырья новые изделия. Их основные физические показатели заключаются в прочности при воздействии огня, горячей жидкости или пара, а также в химической инертности.

В составе огнеупоров обязательно содержатся керамические смеси тугоплавкого оксида, силиката, нитрида, борида и карбида.

Классификация огнеупоров

Огнестойкие материалы принято классифицировать по размерам, формам и способу производства.

kirpich ogneuporniyОгнеупорные изделия широко применяются в строительстве

Общепринятые размеры и формы включают:

  • прямые огнеупоры огромных и незначительных размеров;
  • клиновые изделия нормальных габаритов;
  • фасонные простые;
  • специальные сложные;
  • крупноблочные огнеупоры массой более 60 кг;
  • вещества промышленного и лабораторного назначения, к которым относят тигли и трубы.

Различают несколько видов теплостойких материалов в зависимости от способа формирования, в результате которого получают огнеупоры.

В этом видео вы узнаете подробнее об огнеупорных материалах:

Таких видов несколько:

  • прессованные термопластичные материалы;
  • горячее прессование;
  • электрическая плавка, литье из пеношликера или жидкого сырья для получения литых огнеупоров;
  • обработка предварительно подготовленных блоков из естественных горных пород дает пиленые материалы.

Использование специальной машинной формовки и последующего прессования даёт эластичные огнеупоры. Сырьём могут послужить специальные массы, которые находятся в пластичном состоянии.

При производстве сначала тщательно подготавливают сырьё, обогащают его минеральными веществами, убирают из него посторонние примеси. После этого его измельчают, просеивают и готовят смеси, строго придерживаясь определённой дозировки. Смесь разливают по формам, обсушивают и обжигают. Сырьё выбирают по химическому и минералогическому составу.

В зависимости от плотности готовых изделий выделяют такие виды:

  • максимально пористые;
  • высокопористые;
  • низкоплотные;
  • среднеплотные;
  • уплотнённые.

Область применения

Теплостойкие материалы используют для оборудования печи, обшивки стен производственных помещений, возведения приусадебных построек. Малопористые огнеупоры с высокими показателями подходят для конструирования печей в банях, зданиях пищевой промышленности.

гипсокартонГипсокартон также является одним из огнеупорных материалов

В строительстве жилых помещений применяют листовые изделия. Особенно популярен сейчас гипсокартон. Им обшивают стены, оформляют конструкции сложных форм, возводят полки, межкомнатные перегородки и шкафы. Но этот материал нельзя использовать в помещениях с высоким уровнем влажности, т.к. гипсокартон от воздействия воды размокает. Листовые огнеупоры легко поглощают шум, просто монтируются, обладают минимальным уровнем кислотности.

Для строительства стен подойдёт огнеупорный бетон. Это изделие с высокой пористостью, чаще всего его применяют для теплоизоляции. Материал продаётся в виде порошка. Достаточно смешать порошок с жидкостью, покрыть им строительный материал, из которого возведены стены. Кроме защиты от пожаров, бетон предохранит помещение от проникновения громких звуков и попадания влаги.

Подробнее о новых огнеупорных технологиях:

Баню и другие постройки на участке лучше изготовить из огнеустойчивого кирпича, т.к. обычное строительное сырьё крошится из-за воздействия пара и горячего воздуха. Высокая температура внутри помещения часто приводит к деформации и расширению строительного материала. Кирпич не поддаётся этому воздействию. Производители предлагают сырьё в форме прямоугольника и клина. Первый вариант необходим в строительстве торцевых стен, второй применяют как ребровое изделие.

баня из кирпичаБаня прослужит дольше, если ее построить из огнеупорного кирпича

Несгораемый материал изготавливают с применением обжига и без него. В первом случае сырьё подвергают воздействию температуры свыше +600°С — только так возможно добиться нужных физических и химических свойств. Огнеупорные порошковые смеси уплотняют, вводя органические или минеральные вязкие вещества.

kaminguru.com

Теплоизоляционные изделия — Огнеупорные материалы

Анализ опыта различных стран в решении проблемы энергосбережения показывает, что одним из наиболее эффективных путей ее решения является сокращение потерь тепла через ограждающие конструкции зданий и сооружений, а также в промышленном оборудовании и тепловых сетях. Добиться этого можно путем применения высокоэффективных теплоизоляционных изделий. Перечень задач, для решения которых используются теплоизоляционные изделия, весьма широк. Это утепление фасадов, кровель, полов, перекрытий и подвалов зданий, различных видов коммуникаций и трубопроводов.

Теплоизоляционными называют строительные изделия, которые обладают малой теплопроводностью и предназначены для тепловой изоляции строительных конструкций жилых, производственных и сельскохозяйственных зданий, поверхностей производственного оборудования и агрегатов (промышленных печей, турбин, трубопроводов, камер холодильников). Теплоизоляционные изделия характеризуются пористым строением и, как следствие этого, малой плотностью (не более 600 кг/м3) и низкой теплопроводностью (не более 0,18 Вт/(м*°С).

Эффективность и сфера использования теплоизоляционных изделий в конкретных строительных конструкциях определяются их техническими характеристиками, включающими следующие основные параметры: теплопроводность, плотность, сжимаемость, водопоглощение, паропроницаемость, огнеупорность, морозостойкость, биостойкость и отсутствие токсичных выделений при эксплуатации.

Основная техническая характеристика теплоизоляционных материалов — это теплопроводность, т.е. способность материала передавать тепло. Для количественного определения этой характеристики используется коэффициент теплопроводности, который равен количеству тепла, проходящему за 1 час через образец материала толщиной 1 м и площадью 1 м2 при разности температур на противоположных поверхностях 1°С. Теплопроводность выражается в Вт/(м К) или Вт/(м градус Цельсия). При этом величина теплопроводности теплоизоляционных материалов зависит от плотности материала, вида, размера, расположения пор и т.д. Также сильное влияние на теплопроводность оказывает температура и влажность материала. Теплопроводность резко возрастает при увлажнении теплоизоляционных материалов, так как теплопроводность воды равна 0,58 Вт/(м °С), т. е. примерно в 25 раз выше, чем у воздуха. При замерзании увлажненного теплоизоляционного материала происходит дальнейшее увеличение его теплопроводности, поскольку теплопроводность льда составляет 2,32 Вт/(м °С), т. е. в 100 раз больше, чем воздуха в тонких порах. Очевидно, что весьма важно предохранять теплозащиту в конструкциях и на оборудовании от увлажнения, тем более при возможном последующем замерзании влаги. У ряда материалов — особенно волокнистых — теплопроводность с увеличением средней плотности вначале резко уменьшается, а затем возрастает примерно пропорционально увеличению средней плотности материала. Это можно объяснить тем, что при очень малой средней плотности и большом количестве крупных пор теплопроводность с конвекцией растет. С ростом плотности увеличивается доля передачи тепла кондукцией.

Таким образом, можно констатировать, что теплопроводность является важнейшей технической характеристикой теплоизоляционных изделий. От нее зависит напрямую термическое сопротивление ограждения R(терм), кв.мК/Вт

Самым характерным признаком теплоизоляционных материалов является их высокая пористость, поскольку воздух в порах имеет меньшую теплопроводность, чем окружающее его вещество в конденсированном состоянии (твердом или жидком). Пористость теплоизоляционных материалов составляет до 90% и даже до 98%, а супертонкое стекловолокно имеет пористость до 99,5%. Между тем такие конструкционные материалы, как тяжелый цементный бетон, имеет пористость до 9…15%, гранит, мрамор —0,2…0,8%, керамический кирпич —25… 35%, сталь —0, древесина —до 70%. Поскольку пористость непосредственно влияет на величину средней плотности, обычно теплоизоляционные материалы различают не по пористости, а по средней плотности.

Огнеупорность  является весьма важным свойством теплоизоляционных изделий, особенно при использовании их для изоляции промышленного оборудования, работающего при высоких температурах. Характеризуют огнеупорность материалов технической и экономической предельными температурами применения. Под технической температурой понимают ту температуру, при которой материал может эксплуатироваться без изменения технических свойств. Экономическая предельная температура применения определяется не только температуростойкостью материала, но и другими его показателями — теплопроводностью, стоимостью, условиями монтажа и т. д. Некоторые материалы с повышенной  теплопроводностью нерационально, например, использовать для высокотемпературной изоляции, несмотря на их высокую техническую предельную температуру применения.

Сжимаемость – способность материала изменять толщину под действием заданного давления. Материалы по сжимаемости мягкие М: деформация свыше 30%, полужесткие ПЖ: деформация 6-30%, жесткие Ж:  деформация не более 6%. Сжимаемость характеризуется относительной деформацией материала при сжатии под действием удельной 0,002 МПа нагрузки. Мягкие изоляционные материалы настолько хорошо пропускают воздух, что движение воздуха приходится предотвращать путем применения отдельной ветрозащиты. Жесткие изделия, в свою очередь, обладают хорошей воздухонепроницаемостью и не нуждаются в каких-либо специальных мерах. Они могут применяться также в качестве ветрозащиты.

Водопоглощение значительно ухудшает теплоизоляционные свойства и понижает прочность и долговечность. Материалы с закрытыми порами, например, пеностекло, имеют низкое водопоглощение (менее 1%). Для уменьшения водопоглощения, например, при изготовлении минераловатных изделий зачастую вводят гидрофобные добавки, которые позволяют уменьшить сорбционную влажность в процессе эксплуатации.

Газо- и паропроницаемость учитывают при применении теплоизоляционного материала в ограждающих конструкциях. Теплоизоляция не должна препятствовать воздухообмену жилых помещений с окружающей средой через наружные стены зданий. В случае повышенной влажности производственных помещений теплоизоляцию защищают от увлажнения с помощью надежной гидроизоляции, укладываемой с «теплой» стороны. Теплоизоляционные материалы с сообщающимися открытыми порами пропускают значительное количество водяного пара, почти столько же, сколько воздуха. Благодаря малому сопротивлению паропроницаемости они почти всегда сухие; конденсация пара наблюдается в основном в следующем слое на более холодной стороне ограждения. Во избежание конденсации водяного пара, теплая сторона должна обладать большей паронепроницаемостью, чем холодная сторона, а также воздухонепроницаемостью.

Пожарная опасность строительных материалов определяется следующими пожарно-техническими характеристиками: горючестью, воспламеняемостью, распространением пламени по поверхности, дымообразующей способностью и токсичностью. Согласно СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений» строительные материалы подразделяются на негорючие (НГ) и горючие (Г). Горючие строительные материалы подразделяются на четыре группы: Г1 (слабогорючие), Г2 (умеренногорючие), Г3 (нормальногорючие), Г4 (сильногорючие).

Теплоизоляционные изделия классифицируют по виду основного сырья, форме и внешнему виду, структуре, плотности, жесткости и теплопроводности.

По виду основного сырья теплоизоляционные изделия подразделяются на:

  • органические — получаемые переработкой неделовой древесины и отходов деревообработки (древесноволокнистые плиты и древесностружечные плиты), сельскохозяйственных отходов (соломит, камышит и др.), торфа (торфоплиты) и т. д., а также пластмассы (пенополиэтилен, пенополистирол, пеноглас, пенопласты, поропласты, сотопласты и др.). Характерная особенность большинства органических теплоизоляционных изделий — низкая огнестойкость, поэтому их применяют обычно при температурах не свыше 100 °C, а также при дополнительной конструктивной защите негорючими материалами (штукатурные фасады, трехслойные панели, стены с облицовкой, облицовки с ГКЛ и т. п.)
  • неорганические — изготовляют на основе минерального сырья (горных пород, шлака, стекла, асбеста). К этой группе относят минеральную, стеклянную вату и изделия из них, некоторые виды легких бетонов на пористых заполнителях (вспученном перлите и вермикулите), ячеистые теплоизоляционные бетоны, пеностекло, асбестовые и асбестосодержащие материалы, керамические и др. Эти материалы используют как для утепления строительных конструкций, так и для изоляции горячих поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов.
  • смешанные — используемые в качестве монтажных, изготовляют на основе асбеста (асбестовые картон, бумага, войлок), смесей асбеста и минеральных вяжущих веществ (асбестодиатомовые, асбестотрепельные, асбестоизвестковокремнезёмистые, асбестоцементные изделия) и на основе вспученных горных пород (вермикулита, перлита).

По структуре теплоизоляционные материалы классифицируют на волокнистые (минераловатные, стекло — волокнистые), зернистые (перлитовые, вермикулитовые), ячеистые (изделия из ячеистых бетонов, пеностекло).

По плотности теплоизоляционные изделия делят на особо легкие (особо низкой   плотности) плотностью 15…75 кг/м3, легкие (низкой   плотности) — 100…175,   средней   плотности — 200…350   и плотные —400…600 кг/м3.

По жесткости теплоизоляционные изделия подразделяют на мягкие полужесткие, жесткие, повышенной жесткости и твердые. Для индустриализации строительных работ все большее применение находят жесткие крупноразмерные теплоизоляционные изделия. Мерой жесткости является величина их сжимаемости или относительной деформации сжатия. При удельной нагрузке 0,02 МПа жесткие материалы имеют относительное сжатие до 6%, полужесткие — 6…30 и  мягкие — более 30%. В  материалах  повышенной жесткости и твердых при удельной нагрузке соответственно 0,04 и 0,1 МПа относительное сжатие не должно превышать 10%.

По теплопроводности теплоизоляционные материалы разделяются на классы: А — низкой теплопроводности до 0,06 Вт/(м-°С), Б — средней теплопроводности — от 006 до 0,115 Вт/(м-°С), В — повышенной теплопроводности -от 0,115 до 0,175 Вт/(м.°С).

По назначению теплоизоляционные изделия бывают теплоизоляционно- строительные (для утепления строительных конструкций) и теплоизоляционно — монтажные (для тепловой изоляции промышленного оборудования и трубопроводов).

По форме и внешнему виду различают  штучные и сыпучие теплоизоляционные материалы. К штучным материалам относят различного вида и формы изделия. Они могут быть плоскими — кирпичи, маты, блоки, плиты; фасонными — цилиндры, сегменты, скорлупы; и  шнуровыми — шнуры, жгуты.  Применение  штучных материалов повышает качество теплоизоляции и уменьшает трудозатраты. К сыпучим относятся порошкообразные, волокнистые и зернистые рыхлые материалы. Их применяют для засыпки пустот в каркасных стенах, в междуэтажных перекрытиях. Но со временем они слеживаются, уплотняются и их теплоизоляционные  свойства понижаются. Некоторые порошки, затворенные водой, идут для приготовления мастичной изоляции (совелит, магнезит «ньювель», асбозурит), применяемой в основном для заделки швов между теплоизоляционными изделиями.

Органические теплоизоляционные изделия.

Органические теплоизоляционные материалы в зависимости от природы исходного сырья можно условно разделить на два вида: материалы на основе природного органического сырья (древесина, отходы деревообработки, торф, однолетние растения, шерсть животных и т. д.), материалы на основе синтетических смол, так называемые теплоизоляционные пластмассы.

Теплоизоляционные материалы из органического сырья могут быть жесткими и гибкими. К жестким относят древесносткужечные, древесноволокнистые, фибролитовые, арболитовые, камышитовые и торфяные, к гибким — строительный войлок и гофрированный картон. Эти теплоизоляционные материалы отличаются низкой водо — и биостойкостью.

Древесноволокнистые теплоизоляционные плиты получают из отходов древесины, а также из различных сельскохозяйственных отходов (солома, камыш, костра, стебли кукурузы и др.). Древесноволокнистые плиты выпускают длиной 1200-2700, шириной 1200-1700 и толщиной 8-25 мм. По плотности их делят на изоляционные (150-250 кг/м3) и изоляционно-отделочные (250-350 кг/м3). Теплопроводность изоляционных плит 0,047-0,07, а изоляционно-отделочных-0,07-0,08 Вт/(м-°С). 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. Для теплоизоляционных целей служат легкие плиты плотностью 250…500 кг/м3 и теплопроводностью 0,046… …0,093 Вт/(м°С). 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.

Древесноволокнистые плиты обладают высокими звукоизоляционными свойствами. Наряду с изоляционными применяют плиты изоляционно-отделочные, имеющие лицевую поверхность, окрашенную пли подготовленную к окраске.

Камышитовые плиты, или просто камышит, применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий HI класса, при постройке малоэтажных жилых домов, небольших производственных помещений, в сельскохозяйственном строительстве. Это теплоизоляционный материал, спрессованный из стеблей камыша в виде плит, которые затем скрепляются стальной оцинкованной проволокой. В зависимости от расположения стеблей камыша различают плиты с поперечным (вдоль короткой стороны плиты) и продольным расположением стеблей. По объемной массе плиты различают трех марок: 175, 200 и 250 с пределом прочности на изгиб — не менее 0,18-0,5 МПа, коэффициентом теплопроводности — 0,06-0,09 МПа, влажностью — не более 18% по массе. Камышитовые плиты производят длиной 2400-2800, шириной 550-1500 и толщиной 30-100мм.

Торфяные теплоизоляционные изделия изготовляют в виде плит, скорлуп и сегментов. Сырьем для их производства служит малоразложившийся верховой торф, имеющий волокнистую структуру, что благоприятствует получению из него качественных изделий путем прессования. Плиты изготовляют размером 1000x500x30 мм путем прессования в металлических формах торфяной массы с добавками (или без них) и с последующей сушкой при температуре 120- 150° С. Торфяные изоляционные плиты по объемной массе делят на М 70 и 220 кг/м3 с пределом прочности па изгиб — 0,3 МПа, коэффициентом теплопроводности в сухом состоянии 0,06 Вт/м-°С, влажностью не более 15%.

Торфяные теплоизоляционные изделия применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий 3‑го класса и поверхностей промышленного оборудования с рабочей температурой от -60 до +100 °С.

Цемёнтно-фибролитовые плиты представляют собой теплоизоляционный и теплоизоляционно-конструктивный материал, полученный из затвердевшей смеси портландцемента, воды и древесной шерсти. Древесная шерсть выполняет в фибролите роль армирующего каркаса. По внешнему виду тонкие древесные стружки длиной до 500, шириной 4-7, толщиной 0,25-0,5 мм приготовляют из неделовой древесины хвойных пород на специальных древесношерстяпых станках. По объемной массе цементно-фибролитовые плиты делят на М 300, 350, 400 и 500 с пределом прочности при изгибе соответственно не менее 0,4 0,5, 0,7 и 1,2 МПа, коэффициентом теплопроводности-0,09-0,15Вт/м-°С, водопоглощением — не более 20%. Длина плит 2000-2400, ширина 500-550, толщина 50, 75, 100 мм.

Фибролитовые плиты на портландцементе применяют в качестве теплоизоляционного, теплоизоляционно-конструктивного и акустического материала для стен, перегородок, перекрытий и покрытий зданий.

Пробковые теплоизоляционные материалы и изделия (плиты, скорлупы и сегменты) применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий, холодильников и поверхностей холодильного оборудования трубопроводов при температуре изолируемых поверхностей от минус 150 до плюс 70 °С, для изоляции корпуса кораблей. Изготовляют их путем прессования измельченной пробковой крошки, которую получают как отход при производстве закупорочных пробок из коры пробкового дуба или так называемого бархатного дерева, растущего в Дальневосточном крае, в Амурской области и на Сахалине. Пробка вследствие высокой пористости и наличия смолистых веществ является одним из наилучших теплоизоляционных материалов. Пробковые теплоизоляционные материалы и изделия по объемной массе в сухом состоянии делят на М 150-350 с пределом прочности при изгибе соответственно 0,15-0,25 МПа, коэффициентом теплопроводности в сухом состоянии при температуре 25° С-0,05-0,09 Вт/м-°С.

К положительным свойствам плит следует отнести также то, что они не горят, с трудом тлеют, не подвержены заражению домовым грибком и не разрушаются грызунами. Пробковые материалы упаковывают в клетки объемом 0,25- 0,5 м3 и хранят в сухом закрытом помещении, а перевозят в крытых вагонах.

Теплоизоляционные изделия на основе полимеров в виде газонаполненных пластмасс и изделий, а также минераловатных и стекловатных изделий производят на полимерном связующем.

Поризация полимеров основана на применении специальных веществ, интенсивно выделяющих газы и вспучивающих размягченный при нагревании полимер. Такие вспучивающиеся вещества могут быть твердыми, жидкими и газообразными.

Плиты, скорлупы и сегменты из пористых пластмасс применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий и поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов при температуре до 70° С. Изделия из пористых пластмасс на суспензионном полистироле по объемной массе в сухом состоянии делят на М 25 и 35 с пределом прочности на изгиб не менее 0,1-0,2 МПа, коэффициентом теплопроводности — 0,04 Вт/м °С, влажностью — не более 2% по массе. Такие же изделия па эмульсионном полистироле по объемной массе имеют М 50-200 предел прочности на изгиб соответственно — не менее 1,0-7,5 МПа, коэффициент теплопроводности -не более 0,04-0,05, влажность не более 1% по массе. Плиты из пористых пластмасс изготовляют длиной 500-1000, шириной 400-700, толщиной 25-80 мм.

В зависимости от структуры теплоизоляционные пластмассы могут быть разделены на две группы: пенопласты и поропласты.

Пенопластами называют ячеистые пластмассы с малой плотностью и наличием несообщающихся между собой полостей или ячеек, заполненных газами или воздухом.

Поропласты — пористые пластмассы, структура которых характеризуется сообщающимися между собой полостями. Наибольший интерес для современного индустриального строительства представляют пенополистпрол, пенополивинилхлорид, пенополиуретан и мипора.

Изоляционные и изоляционно — отделочные плиты применяют для тепло- и звукоизоляции стен, потолков, полов, перегородок и перекрытий зданий, акустической изоляции концертных залов и театров (подвесные потолки и облицовка стен).

Неорганические теплоизоляционные изделия.

К неорганическим теплоизоляционным изделиям относят штучные, рулонные, шнуровые, рыхлые материалы и изделия с волокнистой и ячеистой структурой, предназначенные для утепления, главным образом, ограждающих конструкций и сооружений: минеральная вата, стеклянное волокно, пеностекло, вспученный перлит и вермикулит, асбестосодержащие теплоизоляционные изделия, ячеистые бетоны и др.

Минеральная вата волокнистый теплоизоляционный материал, получаемый из силикатных расплавов. Сырьем для ее производства служат горные породы (известняки, мергели, диориты и др.), отходы металлургической промышленности (доменные и топливные шлаки) и промышленности строительных материалов (бой глиняного и силикатного кирпича). В зависимости от плотности минеральная вата подразделяется на марки 75, 100, 125 и 150. Минеральная вата хрупка, и при ее укладке образуется много пыли, поэтому вату гранулируют т.е. о превращают в рыхлые комочки — гранулы. Их используют в качестве теплоизоляционной засыпки пустотелых стен и перекрытий. Сама минеральная вата является как бы полуфабрикатом, из которого выполняют разнообразные теплоизоляционные минераловатные изделия: войлок, маты, полужесткие и жесткие плиты, скорлупы, сегменты и др.

Отличительными чертами изделий из минеральной ваты являются высокая тепло- и звукоизолирующая способность, устойчивость к температурным деформациям, химическая и биологическая стойкость, экологичность и легкость выполнения монтажа. Но наиболее ценным свойством минеральной ваты, отличающим ее от других теплоизоляционных материалов, является негорючесть.

По требованиям пожарной безопасности изделия из минеральной ваты относятся к классу негорючих материалов (НГ). Более того, они эффективно препятствуют распространению пламени и применяются в качестве противопожарной изоляции и огнезащиты. Также изделия из минеральной ваты могут быть использованы в условиях очень высоких температур. Минеральные волокна способны выдерживать температуру выше 1000°С. Даже после разрушения связующего компонента при температуре 250°С, волокна остаются неповрежденными и связанными между собой, сохраняя прочность и создавая защиту от огня.

Применяют минеральную вату для теплоизоляции как холодных (до -200 °С), так и для горячих (до +600 °С) поверхностей, чаще всего в виде изделий — войлока, матов, попужестких и жестких плит, скорлуп, сегментов. Минеральную вату используют также в качестве теплоизоляционной засыпки пустотелых стен и покрытий, для этого ее гранулируют (превращают в рыхлые комочки).

На основе минерального сырья производят минераловатные маты, полужесткие и жесткие плиты, а также скорлупы, сегменты, цилиндры и другие изделия. Маты прошивные минераловатные изготовляют длиной 2000, шириной 900-1300 и толщиной 60 мм. По объемной массе в сухом состоянии выпускают маты М 150, коэффициентом теплопроводности в сухом состоянии -не более 0,046 Вт/м-°С. Теплоизоляционные маты на основе минерального волокна предназначены для тепловой изоляции строительных конструкций, промышленного оборудования и трубопроводов тепловых сетей. Отечественная промышленность производит несколько видов минераловатных матов. Маты минераловатные прошивные применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий и поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов при температуре до 400° С.

Стеклянная вата — материал, состоящий из беспорядочно расположенных стеклянных волокон, полученных из расплавленного сырья. Сырьем для производства стекловаты служит сырьевая шахта для варки стекла (кварцевый песок, кальцинированная сода и сульфат натрия) или стекольный бой.

В зависимости от назначения вырабатывают текстильное и теплоизоляционное (штапельное) стекловолокно. Средний диаметр текстильного волокна 3-7 мкм, а теплоизоляционного 10-30 мкм.

Стеклянное волокно значительно большей длины, чем волокна минеральной ваты и отличается большими химической стойкостью и прочностью. Плотность стеклянной ваты 75-125 кг/м3, теплопроводность 0,04-0,052 Вт/(м/°С), предельная температура применения стеклянной ваты 450 °С.

В настоящее время наша промышленность производит шесть видов изделий из стеклянного волокна. Это в основном плиты и маты.

Теплоизоляционные изделия из стекловолокна применяются в системах наружного утепления «мокрого» типа, в навесных вентилируемых фасадах, в системах с утеплителем с внутренней стороны ограждающей конструкции, в системах с утеплителем внутри ограждающей конструкции. Для изделий из стекловаты предельная температура применения — около 450°С.

Пеностекло — теплоизоляционный материал ячеистой структуры. Сырьем для производства изделий из пеностекла (плит, блоков) служит смесь тонкоизмельченного стеклянного боя с газообразоватслем (молотым известняком).

Пеностекло обладает рядом ценных свойств, выгодно отличающих его от многих других теплоизоляционных материалов: пористость пеностекла 80-95 %, размер пор 0,1-3 мм, плотность 200-600 кг/м3, теплопроводность 0,09-0,14 Вт/(м, /(м* °С), предел прочности при сжатии пеностекла 2-6 МПа. Кроме того, пеностекло характеризуется водостойкостью, морозостойкостью, несгораемостью, хорошим звукопоглощением, его легко обрабатывать режущим инструментом. Пеностекло в виде плит длиной 500, шириной 400 и толщиной 70-140 мм используют в строительстве для утепления стен, перекрытий, кровель и других частей зданий, а в виде полуцилиндров, скорлуп и сегментов — для изоляции тепловых агрегатов и теплосетей, где температура не превышает 300 °С. Кроме того, пеностекло служит звукопоглощающим и одновременно отделочным материалом для аудиторий, кинотеатров и концертных залов.

К материалам и изделиям из асбестового волокна без добавок или с добавкой связующих веществ относят асбестовые бумагу, шнур, ткань, плиты и др. Асбест может быть также частью композиций, из которых изготовляют разнообразные теплоизоляционные материалы (совелит и др). В рассматриваемых материалах и изделиях использованы ценные свойства асбеста: температуростойкость, высокая прочность, волокнистость и др.

Гладкую асбестовую бумагу применяют в качестве теплоизоляционных прокладок при изоляции трубопроводов. Гофрированную бумагу используют для производства ячеистого асбестового картона,  асбестовый картон — для теплоизоляции трубопроводов с температурой эксплуатации до 500 °С, а также для покрытия деревянных и других легковоспламеняющихся предметов и изделий с целью повышения огнестойкости. В виде плит асбестовый картон применяется для теплоизоляции плоских поверхностей, в виде полуцилиндрических покрышек — для изоляции трубопроводов, асбестовый шнур — для теплоизоляции промышленного оборудования и теплопроводов. При отсутствии в составе шнура органического волокна его можно применять при температуре до 500 °С, при наличии волокна — не более 200 °С,  Асбесто-магнезиальный порошок применяют для тепловой изоляции промышленного оборудования при температуре до 350 °С. Порошок используют не только в виде засыпной теплоизоляции, но и для приготовления мастик, плит, сегментов.

Алюминиевая фольга (альфоль) — новый теплоизоляционный материал, представляющий собой ленту гофрированной бумаги с наклеенной на гребне гофров алюминиевой фольгой. Данный вид теплоизоляционного материала в отличие от любого пористого материала сочетает низкую теплопроводность воздуха, заключенного между листами алюминиевой фольги, с высокой отража- тельной способностью самой поверхности алюминиевой фольги. Алюминиевую фольгу для целей теплоизоляции выпускают в рулонах шириной до 100, толщиной 0,005- 0,03 мм.

Практика использования алюминиевой фольги в теплоизоляции показала, что оптимальная толщина воздушной прослойки между слоями фольги должна быть 8-10 мм, а количество слоев должно быть не менее трех. Плотность такой слоевой конструкции из алюминиевой (фольги 6-9 кг/м3, теплопроводность — 0,03 — 0,08 Вт/(м* С ).

Алюминиевую фольгу употребляют в качестве отражательной изоляции в теплоизоляционных слоистых конструкциях зданий и сооружений, а также для теплоизоляции поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов при температуре 300 °С.

Большое распространение в отечественном строительстве также получили теплоизоляционные бетоны — газонаполненные (пенобетон, ячеистый бетон, газобетон) и на основе легких заполнителей (керамзитобетон, перлитобетон, полистиролбетон и т. п.). Этому способствует простота технологии, позволяющая производить пенобетон прямо на стройплощадке, а также доступность сырьевых материалов и относительно невысокая стоимость. Однако, несмотря на то, что пенобетоны вследствие высокой огнестойкости могут быть использованы для огнезащитных барьеров и подобных конструкций, их теплоизоляционные свойства, по сравнению с перечисленными выше материалами, значительно ниже.

Применение теплоизоляционных материалов в строительстве позволяет повысить степень индустриализации работ, поскольку они обеспечивают возможность изготовления крупноразмерных сборных конструкций и деталей, снизить массу конструкций, уменьшить потребность в других строительных материалах (бетон, кирпич, древесина и др.), сократить расход топлива на отопление зданий, уменьшить потери тепла в промышленных агрегатах. Теплоизоляционные материалы обеспечивают надлежащий комфорт в жилых помещениях, улучшают условия труда на производстве, снижают случаи травматизма.

Хороший эффект дает использование теплоизоляционных материалов для изоляции тепловых агрегатов, технологической аппаратуры и трубопроводов, что позволяет снизить расход топлива за счет уменьшения теплопотерь.

Очень важным считается использование теплоизоляционных материалов в различных холодильных установках для снижения потерь холода (стоимость получения единицы холода примерно в 20 раз выше получения единицы тепла).

Многие теплоизоляционные изделия вследствие высокой пористости обладают способностью поглощать звуки, что позволяет употреблять их также в качестве акустических материалов для борьбы с шумом.

Приобрести теплоизоляционные строительные изделия Вы можете на нашем сайте.

В компании представлен широкий ассортимент теплоизоляционных изделий различных марок по выгодным ценам.

ogneypor.ru

Разнообразие видов огнеупорных связующих и их описание.

В процессе развития литейного производства сформировалось довольно большое количество разновидностей технологических процессов, каждый из которых имеет свои специфические особенности, определяющие экономическую целесообразность.

Основные технологические свойства формовочной смеси при изготовлении литейной формы определяет связующее.

Что собой представляют огнеупорные связующие?

Огнеупорные связующие представляют собой смеси цементов, тонкодисперсных и ультрадисперсных заполнителей, тиксотропных, диспергирующих, пластифицирующих добавок и компонентов, регулирующих схватывание и твердение.

В производстве огнеупорных материалов на российских предприятиях используются различные виды связующих и их комбинации.

Среди них – лигносульфонаты, фосфорные связующие, наиболее распространены —  порошкообразное фенольное связующее, жидкие фенольные смолы и бакелит, а также их смеси.

В производстве шамотных огнеупоров в качестве основного связующего используется глина, многие предприятия, выпускающие этот вид огнеупоров, обладают собственной сырьевой базой.

В среднетемпературном процессе преимущественно используются низкомолекулярные новолачные фенолоформальдегидные смолы.

В случае холодного смешения используются растворы резольных или новолачных фенолоформальдегидных смол.

Кроме того, первоочередным фактором, определяющим выбор смолы, является тип огнеупора: периклазоуглеродистый, корундовый, доломитовый и пр.

Новолачные смолы, как в виде растворов, так и твердом виде в смеси с уротропином, используются в производстве формованных огнеупоров, таких как периклазоуглеродистые, корундовые, доломитовые, силикатные и другие кирпичи.

В существенно меньшей степени новолачные ФФС используются в производстве неформованных огнеупоров.

Помимо новолачных связующих также используются резольные смолы и жидкий бакелит.

Помимо смол, в производстве огнеупоров используются и другие типы связующих. Например, в производстве алюмосиликатных огнеупоров основным связующим служит глина.

В зависимости от региона преимущественно используются различные типы связующих.

В частности, в России традиционно используется порошковые смолы в комбинации с растворителем, в Западной Европе – комбинации жидких и порошковых смол.

Необходимо отметить, что в производстве некоторых видов огнеупоров возможно использование других типов связующих. В частности, одной из первых и до сих пор используемых в производстве огнеупоров смол является каменноугольная смола.

Разновидности огнеупорных связующих

Существует несколько видов огнеупорных связующих, различающихся между собой свойствами и областью применения.

Алюмохромофосфатное связующее – АХФС — металлофосфатное огнеупорное связующее, представляющее собой вязкую темно-зеленую жидкость; плотность 1570 кг/м3.

Алюмохромофосфатное связующее является высокотемпературным клеем, используется при монтаже и ремонте футеровок огнеупорных печей, крепления высокотемпературных датчиков, для кладки огнеупорного кирпича в печах.

Выдерживает температуры до 1800 оС, стойкость его в 3-4 раза выше по сравнению со связками на основе жидкого стекла.

 

 Алюмохромофосфатное связующее содержит %:


P2O5                    

32-39            
Al2O3 8-10
Cr2O3 3,2 — 4.5
CrO3 до 0,9
pH около 1

Суспензию на основе алюмохромфосфатного связующего с алюмосиликатным огнеупорным наполнителем фракции 0,125-0 мм в количестве 0,1-15% от массы суспензии смешивают при следующем соотношении компонентов шихты:

— для смеси из огнеупорного наполнителя с перлитом массовые части составляют соответственно 1,0 и 0,04-4,0;

— для смеси из огнеупорного наполнителя с вермикулитом массовые части составляют соответственно 1,0 и 0,05-2,5;

— для смеси из огнеупорного наполнителя с перлитом и вермикулитом массовые части составляют соответственно 1,0 — для наполнителя, 3,95-0,05 — для перлита, 0,05-2,45 — для вермикулита.

Алюмохромофосфатные связующее в качестве связующего применяют: в стержневых смесях, в красках с кислыми или нейтральными наполнителями, при изготовлении суспензии в литье по выплавляемым моделям и т. п.

Огнеупорное связующие — Фосфат алюминия однозамещенный АФС марка А используется, в частности, для изготовления шамотной массы ММК-88, высокоглинистой массы ММЛ-65-1.

Также применяется в качестве флюса в производстве керамики, добавки для цемента, высокотемпературного дегидратирующего агента, для выпуска специальных сортов стекла, как катализатор в органическом синтезе.

Жидкостекольное связующее изготавлиается из сухого концентрата специально подготовленных ингредиентов, прошедших предварительную высокотемпературную активирующую обработку.

В зависимости от химического состава сухой концентрат  подразделяется на несколько марок: СКН – натриевый, СКНК – натриево-калиевый, СКК – калиевый и СККН – калиево-натриевый.

Жидкое стекло, получаемое из сухого концентрата, производится простым смешиванием его с подогретой до 60…800С водой. При смешивании  с водой ингредиенты сухого концентрата активно реагируют с ней.

В металлургии жидкое стекло, изготавливаемое  из СК, нашло применение для  заливаемых огнеупорных футеровок крупнотоннажных разливочных ковшей, для заделки литниковых ходов сборных кустов изложниц при сифонной разливке металла, для заделки швов между кирпичами при футеровке  печей.

Условия рынка диктуют требования к определенной широте номенклатуры выпускаемой продукции, в связи с чем большинство предприятий используют несколько видов связующих в выпуске своих изделий.

Наша компания предлагает Вам широкий выбор огнеупорных связующих, а так же огнеупорных материалов.

Мы гарантируем Вам высокое качество реализуемых изделий, профессиональный и комплексный  подход к каждому клиенту, а идеальное соотношение цены и качества нашей продукции делает ее востребованной на рынке.

ogneypor.ru

Огнеупорные материалы — это… Что такое Огнеупорные материалы?

(Materiaux réfractaires, feuerfeste Steine). — Так как обыкновенные кирпичи из глины не выдерживают сильного жара, могущего развиваться в печах при горении топлива (например, белого каления — около 1300°), потому что или просто плавятся («текут», как говорится), или отчасти оплавляются и при остывании трескаются и крошатся, и так как достижение в печах высоких температур, превосходящих обычные (менее 1000°) и достигающих 1400° и даже 1800° (платина плавится при 1778°), становится совершенно необходимым для многих заводских производств (например в металлургии, плавке стали, при стеклоделии, обжиге фарфора и т. п.), то в промышленности весьма немаловажное значение имеет приготовление кирпичей, тиглей и печей или их частей (сводов, пода, порога) из таких О. веществ, которые могут по своей природе долго (и повторительно) сопротивляться действию жара, достигаемого горением топлива в печах, что и рассматривается в этой статье. Но предварительно необходимо заметить, что при помощи сильных динамо-машин, т. е. действием гальванического тока, за последние 10 лет стали достигать не только в лабораториях, но и на заводах, температур еще более высоких, превосходящих 3000°, а таких степеней жара не выдерживают даже такие вещества, как известь и уголь, не говоря уже о глине, кварце и т. п.; уголь при 3500° улетучивается, известь плавится и тоже летит, как и кремнезем, а потому достигать таких степеней жара можно только в середине вольтовой дуги, образующейся в печи с набойкой из материалов, каждый раз возобновляемых, что служит одним из препятствий для практического пользования степенями жара, доставляемыми вольтовой дугой, тем более, что пары вещества набойки (угля, извести, кремнезема) при таких температурах не остаются без химического воздействия на обрабатываемые в вольтовой дуге вещества. Словом, под названием О. веществ подразумеваются (как звучит и в названии) лишь такие, которые не изменяются в огне при степенях жара, достигаемых при горении видов топлива в воздухе, а эти степени жара ограничиваются 1500-1700° и редко (при сильно предварительно накаленном воздухе в регенеративных печах) температурами в 1800°, много 2000°, что мы и будем иметь в виду в дальнейшем изложении. В обыкновенных печах, вследствие избытка воздуха и состава топлива, особенно содержания водорода (так как он дает при горении воду, а ее пары, обладая большой относительной теплоемкостью, сильно уменьшают степень жара), редко получаются температуры, превосходящие 1000°, но с углем, нефтью, пылевидным топливом и горючими газами легко достигаются (особенно без избытка воздуха) температуры в 1600°, даже до 1800°. Везде, где температура держится выше 1000° Ц., совершенно уже непригоден обыкновенный кирпич, который даже в обыкновенных комнатных печах, где (от большого избытка воздуха) редко температура превосходит 800° (поваренная соль не плавится, а ее температура плавления =815° Ц.), оплавляется и крошится, а потому в жаровых частях, по возможности, заменяется огнеупорным. О. глина и кирпичи из неё, поэтому, составляют предмет первой заводской надобности и предмет обширных производств и торговли. Они нужны и применяются даже при кладке комнатных печей (особенно сводов и пролетов в них), в заводских же печах неизбежны. В статьях Глина и Кирпичное производство изложено все важнейшее, что следует сообщить о составе, свойствах и производстве огнепостоянных или О. кирпичей. Надо только прибавить, что сведения как о русских месторождениях (особенно Донецкой области) каолина, так и о природе (составе, действии реагентов и т. п.) глин вообще, в последнее время значительно приумножились: в сочинении П. Земятченского («Каолиновые образования южной России», СПб., 1896), в котором, между прочим, доказывается (особенно на основании опытов, относящихся к действию слабых растворов щелочей на глины), что в составе глин на пай Al2O3 содержится от 12/3 (вальдгеймский каолин — большая часть, глуховский — около половины и др.) до 31/2 паев SiO2, что большая часть каолинов содержит, как чаще всего и принимается, Al2О32SiO22H2O (после высушивания при 100°-250°) и что от 300° до 400°, а затем ранее 700° выделяется вся конституционная вода, количество которой зависит более от содержания SiO2, чем от Al2O3.

О. кирпичи и тигли (горшки) из глины, приготовляемые (ради того, чтобы при обжиге не давали трещин) обыкновенно с большей или меньшей подмесью (до 70%) шамотта или ранее обожженной О. глины (в измельченном виде), также коксового или графитового порошка (см.), а иногда и крупных зерен кварца, имеют широкое распространение для устройства заводских печей потому, что при нагревании разных веществ глинозем Al2О3 и кремнезем SiO2 глины вступают с ними в соединения, образуя более или менее плавкие или хрупкие массы, отчего кладка или стенки разрушаются. Притом, многие вещества, нагреваемые в прикосновении с глиной или в изготовленных из неё сосудах, сами изменяются или за счет нормальных составных начал глины (Al2O3 и SiO2), или за счет подмесей, обычных в глине. Поэтому под именем О. материалов подразумеваются, сверх О. глины, многие другие вещества, начальные сведения о которых и составляют предмет этой статьи. Необходимо заметить, что выбор того или иного О. материала определяется не только температурой, для которой он назначается и ценностью сооружения, но и химическими свойствами накаливаемого вещества, а также свойством золы или минеральных составных начал применяемого топлива (так как зола улетучивается с дымом и этим путем действует на О. материалы) и сверх того иногда (особенно в металлургических печах) желаемым воздействием стенок печи (пода) на накаливаемый предмет (например пользуются основными О. материалами для удаления из железа фосфора при «томасировании»). В этом отношении особое внимание обращается на различие О. материалов, восстановительных, основных и кислотных, и, например, там, где известковый или магнезиальный (основный) О. материал оказывается весьма пригодным по получающимся результатам, нельзя его заменять песчаником или вообще кислотным (кремнеземистым) О. материалом, хотя бы относительная ценность и способность сопротивляться жару или быстрым переменам температуры и говорила в пользу последнего из них. Мы отличаем далее четыре класса О. материалов: кварцевые, глиноземные, основные и углеродистые.

I. Кварцевые О. материалы. Там, где стенки печей приходят в соприкосновение только с пламенем или металлами и нет соприкосновения их (или очень мало) со щелочами и вообще с основными окислами, особенно для сводов отражательных печей и для кладок регенераторов (см.), вполне соответственный О. материал доставляют природные и искусственные кварцевые (песчаниковые, кремнеземные) камни. Они совершенно не подходят там, где плавятся или накаливаются вещества, богатые щелочами, известью, окислами железа и т. п. основаниями (в химическом смысле), потому что кремнезем, как кислотный окисел, дает с ними шлак (см.) или стекло (см.). Быстрых перемен температуры О. материалы этого рода не выдерживают, трескаются. Природные песчаники (см.), песчаниковые агломераты и сланцы, имеющиеся как у нас на Урале и в др. местностях, так и во Франции, Германии, Англии и пр., очень часто служат О. материалами особенно при устройстве печей (горнов, сводов и т. п.) в чугунно-железном производстве. При кладке соблюдают, чтобы естественные наслоения камней расположились перпендикулярно к поверхности нагрева, иначе часто происходят трещины по слоям и порчи. Надо избегать природных песчаников с бурыми железистыми пятнами, потому что они также непрочны. Полная однородность строения в кварцевых О. материалах достигается только при искусственном их изготовлении, потому что при этом легко устраняются посторонние подмеси. Нередко из однообразных зерен возможно чистого кварца или песчаника, цементированных небольшим количеством О. глины, формуя и обжигая, готовят прекрасные искусственные камни, близкие по свойствам к природным песчаникам [На Урале для кладки доменных печей применяют иногда как О. материал достаточно мягкую тальковую породу, которую обрабатывают пилой в желаемые формы. Они содержат около 65% кремнезема, около 32% магнезии, воду и немного др. окислов и после обжига отлично сопротивляются жару, достигаемому в доменном производстве.]. Но особое и весьма широкое применение в последние десятилетия получили искусственные кварцевые О. материалы, называемые динас (камень Dinas находится в долине Neath в Glamorganshire). Динас готовится из зерен чистой кварцевой породы, скрепленных известью, пропорция которой обыкновенно едва превышает 1%. При довольно крупных зернах чистого кварца (песчаника, гальки) столь малое количество извести, достаточное, однако, для цементации и формовки, дает при обжиге (в белокалильном жаре) слой очень тугоплавкого шлака, соединяющего зерна, но затем неплавкого, по причине избытка кремнезема.

II. Глиноземные О. материалы. Между ними О. глина занимает первое место. Она лучше кварцевых О. материалов сопротивляется действию основных веществ, например содержащих известь, и лучше основных О. материалов (III) сопротивляется действию веществ, содержащих избыток кремнезема или иных кислотных окислов. Быстрые перемены температуры выдерживаются О. материалами этого класса лучше, чем динасом. Притом О. кирпичи этого класса наиболее легко изготовляются и наиболее распространены в торговле. Поэтому они и находят широчайшее практическое приложение [Подробности приготовления указаны в соотв. статьях.], особенно там, где температура не превосходит 1000-1300° Ц.; там же, где она выше, или требуется особо тщательный выбор глины, или прибегают. к О. материалам I и II классов. Здесь же следует упомянуть о том, что боксит (см.), как материал богатый глиноземом, применяется, в смеси с глиной, для производства хороших О. кирпичей и только его ценность препятствует расширению этого приложения. Глина (см.), по своей пластичности, служит цементирующим началом и для многих других О. материалов, например для кирпичей и тиглей из угля, графита и кварца.

III. Основные О. материалы. Металлические основные окислы, например окалина железа, столь жадно соединяются в плавильном жару с кремнеземом, что не только кварцевые О. материалы, но и глины не дают прочного материала для печей, служащих к их переработке. В этих условиях лучше всего служат О. материалы рассматриваемого класса. Для этой цели иногда, особенно при не очень высоких температурах, применяют самые окислы железа, делая из них облицовку или набойку пода печи; но это дает очень непрочный О. материал. Лучше сопротивляется жару хромистый железняк FeOCr2O3, особенно чистый. Его употребляют чаще в Мартеновских печах для плавки стали, и если бы цена этого материала не была высока, он нашел бы более обширное приложение [Хромистый железняк в жару слабо реагирует и с кремнеземом, так что может применяться в разнообразных случаях и его следует, как глину, причислить к «средним» (в химическом смысле) О. материалам.]. Особенно же важное значение с 1878 г. между основными О. материалами получили известково-магнезиальные огнестойкие массы, примененные при получении бессемеровской стали из фосфористых руд по способу Томаса (Thomas и Gilchrist), потому что этим путем оказалось возможным удалять фосфор, столь вредящий качествам стали и столь распространенный в железных рудах. Известь CaO и магнезия MgO не только в совершенно чистом виде, но и во взаимной смеси, совершенно огнестойки, и даже небольшая подмесь (до 10%) кремнезема, глинозема и окислов железа не лишают их огнестойкости, а подмесь 2-3% глинозема и окислов железа даже разыскивается, потому что придает выделенным массам некоторую пластичность и связность — при прокаливании, так как при этом зерна извести скрепляются размягчающимся в жару соединением ее с глиноземом и окисью железа. Чаще всего берут доломиты, содержащие мало (1-2%) кремнезема, глинозема (до 2%) и других подмесей и следовательно состоящие почти исключительно из смеси СаСО3 с MgCO3 (около 30% CaO и 20% MgO), предпочитая при этом избыток магнезии (а не извести). Доломит сильно обжигается в печах, подобных вагранкам (см.), до того, чтобы спекшаяся масса потеряла способность быстро поглощать из воздуха воду и углекислоту, т. е. стала «жесткой» (frittée). Для 550 пудов доломита расходуют 250-300 пудов кокса, при напоре дутья около 80 мм. водяного столба, что и дает надлежащую степень жара. В обожженном доломите обыкновенно около 55% извести, около 35% магнезии, около 5% кремнезема, остальные 10% содержат окислы железа, марганца и др. Его измельчают в ступах или под жерновами, смешивают с 2-8% дегтя и в виде полученной полупластической массы применяют или прямо для набойки (уколачиванием) пода печей и конверторов, или для формования в кирпичи, которые осторожно обжигают для того, чтобы из дегтя удалились летучие части и остался уголь, связывающий массу в сплошной кусок. Для приготовления — ради прочности — предпочиталась бы магнезия — без извести, потому что она лучше (после должного прокаливания) сопротивляется действию кремнезема при накаливании, а при обыкновенной температуре влаги не поглощает; но чистая магнезия (MgO) дороже смесей ее с известью, доставляемых доломитами, всюду встречающимися, a потому магнезию только прибавляют к массе, когда желают придать ей большую прочность, причем магнезию готовят обыкновенно из магнезита (Штирия и др. места) обжигом; но иногда (способ Classon) доломитовую (обожженную) массу обрабатывают раствором хлористого магния, причем в раствор переходит известь (MgCl2+CaOMgO=CaCl2+2MgO), a по способу Шейблера из смеси CaOMgO извлекают известь раствором патоки (10-15 % сахара), которая не растворяет магнезии [Известково-сахарный раствор, под влиянием углекислого газа осаждает СаСО3 и дает вновь патоку, так что одно и то же её количество может служить многократно.].

IV. Углеродистые О. материалы. Графит, уголь и кокс в жару не плавятся, а потому пригодны как О. вещества везде, где высокая температура не сопровождается избытком воздуха, т. е. в условиях восстановительного пламени, причем не следует упускать из виду, что железо и сталь растворяют (цементируют) углерод во всех этих формах и что окислы железа (окалина) реагируют с углеродом. Графит идет преимущественно для тиглей, назначенных для плавки стали, а в последнее время (Burger, 1890) для доменных печей стали применять кирпичи из кокса. Сухой измельченный кокс смешивают с 20% каменноугольного (отваренного) дегтя, из смеси формуют кирпичи, их сушат до отвердения (недели две) в слабом жаре и затем обжигают в муфельной печи. Хотя цена данного веса таких кирпичей почти в два раза выше, чем из огнепостоянной глины, но так как вес данного объема почти в два раза меньше, то стоимость кладки получается в обоих случаях одинаковая и преимущество иногда принадлежит коксовым кирпичам.

При кладке О. кирпичей с особым тщанием ведется притирка, чтобы швы выходили возможно тонкими и получающуюся при этом пыль (мелочь) обыкновенно смешивают с хорошо выбранной огнепостоянной глиной для получения скрепляющей массы. Для той же цели часто к глине прибавляют шамотта или толченые и отсеянные отбросы огнепостоянного кирпича.

Д. Менделеев.

dic.academic.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о