Теплоизоляционные и звукоизоляционные материалы

1. Критерий по теплопроводности, по которому разделяют материалы на мало-теплопроводные, средне- и повышенной теплопроводности?

2. Почему тепловой поток разделяют на кондукционный, конвекционный и радиационный?

3. Что означает функции λ = f(ρт)? Какая формула подтверждает ее?

4. На какие марки по плотности разделяют теплоизоляционные материалы?

5. Какие изделия изготовляют с помощью способа высокого водозатворения?

6. Что отличает структуру теплоизолятора от звукоизолирующего материала?

7. Как технологически получают аморфную и кристаллическую структуры твердого материала? Какая из них лучше для теплоизолятора?

8. Что является лучшим теплоизолятором? Каков его коэффициент теплопроводности?

9. Почему защищают от увлажнения теплоизоляционные материалы?

10. Перечислите неорганические теплоизоляционные материалы. Какое важное свойство отличает их от органических?

11. Какие знаете органические теплоизоляционные материалы? В чем они превосходят неорганические материалы?

12. Как делают пористую пластмассу или полимер? Какова их температуростойкость? Где применяют?

13. Какие теплоизоляторы используют на горячей поверхности? Есть ли мате-риал с теплостойкостью 900°С?

14. Имеет ли значение ориентация минеральных волокон в изделиях из минеральной ваты? Какие связующие могут быть использованы?

15. Материалы какой структуры лучше поглощают звук: жесткие или мягкие? Примеры.

16. Как определяют коэффициент звукопоглощения? В зависимости от этого коэффициента как классифицируют звукопоглощающие материалы?

17. Для чего перфорируют звукопоглощающий материал?

18. Предусматривают ли звукоизоляцию в междуэтажном перекрытии? Решает ли эту проблему слоистость конструкции? Какие прослойки лучше?

19. С помощью каких материалов достигают вибропоглощения конструкцией?

20. Как разделяют акустические материалы по назначению? Примеры.

1. Критерием является коэффициент теплопроводности – λ. По его величине теплоизоляционные материалы делят на 3 класса: А – малотеплопроводные, λ<0,058 Вт/м°С; Б -среднетеплопроводные, λ=0,058-0,116 ВТ/м°С; В – повышенной теплопроводости, λ<0,175 Вт/м°С.

2. Эквивалентный коэффициент теплопроводности складывается из составляющих: кондукции или теплопроводности самого твердого тела, конвекции – движения воздуха между стенками и воздушной прослойки – и радиационной составляющей – излучения твердого тела, его электромагнитного поля. λэ = λт + λк + λи. Наибольшее значение имеют первые два слагаемых. Их учитывают в первую очередь при изготовлении теплозащиты.

3. Коэффициент теплопроводности есть функция его плотности. Чем ниже плотность материала, тем ниже коэффициент теплопроводности. Они прямо пропорциональны, что подтверждает формула Некрасова: и λ= a·с·ρm (где а – коэффициент темпера- туропроводности, с – теплоемкость материала). 2 0,1 6 0, 0 1 9 6 0, 2 2 0,1 6 m l r = + -

4. Теплоизоляционные материалы по плотности делят на марки: особо легкие (ОЛ) – 15, 25, 35, 50, 75, 100; легкие (Л) – 125, 150, 175, 200, 250, 300, 350; тяжелые (Т) – 400, 450, 500, 600.

5. Это один из способов создания воздушных прослоек после испарения воды затворения. Так делают изделия из молотого диатомита, трепела, когда вода испаряется из формованной массы при сушке и обжиге изделия, а также при изготовлении асбестоцементных изделий.

6. Закрытая тонкопористая структура, исключающая значительную конвекцию, является эффективным теплоизолятором. Открытые крупные поры лучше улавливают и гасят звуковую волну. Повышают звукоизолирующую способность применением слоистых конструкций с воздушной прослойкой, которые не должны иметь жестких связей между слоями. Лучше, если будут сочетаться упругие и эластичные волокна в хаотичном распределении.

7. Кристаллическая структура твердого материала хорошо проводит тепло, аморфная – плохо. Поэтому теплоизоляционные материалы делают из мате-риалов аморфной структуры. Аморфная структура формируется, если расплавленную породу быстро охлаждают, не дав времени на кристаллизацию.

8. Лучшим теплоизолятором для строительных целей является сухой неподвижный воздух, имеющий λ=0,023 Вт/м°С.

9. Влажность материала значительно снижает коэффициент теплопроводности, так как у воды он в 25 раз выше, чем у воздуха. Кроме того, влажный мате-риал может замёрзнуть при отрицательной температуре, и лёд в капилляр-ной структуре разрушит стенки капилляров, чем еще более понизит коэффициент теплопроводности материала, так как у льда λ=2,32 Вт/м°С.

10. Теплоизоляционные материалы делают из органических, неорганических и комбинированных материалов. Отличительной особенностью неорганических теплоизоляционных материалов является их негорючесть, высокая теплостойкость и более низкие сорбционные свойства, что имеет значение для эффективной работы теплоизоляции в холодное время года. К неорганическим теплоизоляционным материалам относятся: минеральное волокно и изделия из него, изделия из керамики, перлитокерамики, диатомовых смесей, теплоизоляционные бетоны, перлитовые, вулканитовые изделия, совелит, асбестомагнезиальные материалы, ячеистое стекло, вспученные зернистые материалы: вермикулиты, керамзиты, шлаки, пемза, туфы и др.

11. Теплоизоляционные изделия из органических материалов имеют преимущество в низкой плотности, самые низкие классы по теплопроводности – у органических материалов. Это ячеистые пластмассы, сотопласты, пенопласты, поропласты, а также комбинированные материалы из неорганического связующего и органического наполнителя: фибролиты, арболиты, ксилолиты, а также ДСП, ДВП и др.

12. Пористую структуру пластмассы или полимера получают вспениванием жидких или вязкотекучих композиций под воздействием газов, выделяющихся при разложении специальных добавок от нагревания или при реакции между компонентами. Пористая структура формируется 3 способами:

1) физико-механическим (под давлением воздуха, пара или инертного газа),

2) химическим – образование газовоздушной смеси с помощью NaHCO3, (NH4)2CO3 и др.,

3) воздушно-механическим – с пенообразователями. Вспененные структуры характеризуются структурной анизотропией. Если они вспениваются в закрытом объеме, то образуется более равномерная структура. Все органические пористые материалы имеют низкую температуростойкость. При нагреве до 40°С начинается падение прочности, при 80°С она уменьшается на 25%. Отмечено разрушение вспененного пенополиуретана при многократных перепадах температур от «минуса» до +200°С. Пенополистирольные пенопласты имеют низкую теплостойкость – до 70°С. Карбамидный пенопласт имеет теплостойкость +100°С. Пенопласты широко при-меняют не только в качестве теплоизолятора, но и для электроизоляции в приборах, герметизации отдельных блоков, используют для изготовления плавучих средств, для фильтрации воздуха в кондиционерах, для фильтрации жидкостей и газов, как упаковочный материал, как глушитель в вентиляционных установках.

13. На горячей поверхности используют теплоизоляторы из неорганических материалов: стеклянная вата, керамическая вата, базальтовое волокно. Они имеют самую высокую температуростойкость до 1000°С, не теряя при этом прочности. Высокую температуростойкость имеют жесткие изделия из диатомитов: ячеистокерамические и перлитокерамические (до 900°С), из которых делают теплоизоляцию в виде сегментов, скорлуп для изоляции горячих трубопроводов.

14. Ориентация волокон в композиционном материале имеет значение. Наиболее прогрессивной является технология формования твердых минераловатных плит с вертикальной ориентацией волокон, при которой возрастает прочность на сжатие. Для изготовления минераловатных плит применяют битумное, крахмальное или синтетическое связующее. На синтетическом связующем изделия имеют более низкую плотность, более прочны и привлекательны на вид.

15. Звукоизоляционные материалы (как и теплоизоляционные) могут быть твердыми, иметь жесткий скелет, полужесткий и мягкий. В полужестком, и особенно мягком скелете, происходит усиление звукопоглощения за счет упругих деформаций скелета материала. Чем большую пористость имеет материал, чем больше развита поверхность пор и больше пор сообщается между собой, тем больше его звукопоглощение. Оптимальные размеры пор от 0,01 до 0,1 см. Увеличение влажности материала снижает коэффициент звукопоглощения по всему диапазону частот. По структуре звукоизоляционные материалы имеют строение: пористо-волокнистое (вата), пористо-ячеистое (ячеистый бетон, перлит, керамзит), пористо-губчатое (пенопласт, резина). Для усиления поглощения звуковой энергии материалы дополнительно перфорируют (до 30%), что увеличивает коэффициент звукопоглощения более чем на 10-12%. Эффективными звукоизоляторами являются минераловатные акустические плиты с различными связующими, ДВП, пенопласты, имеющие жесткость.

16. Коэффициент звукопоглощения – это отношение неотраженной энергии (Е погл.), поглощенной поверхностью, к падающей (Епад.) в единицу времени: α = Е погл.: Епад. Определяется он с помощью интерферометра. Поглощение звуковой энергии происходит за счет энергетических потерь на вязкое трение в порах материала, на теплообмен между стенками пор и воздухом, релаксацию. В зависимости от величины коэффициента звукопоглощения в диапазонах частот классифицируют материалы: первый класс >0,8; второй – от 0,8 до 0,4 и третий класс – от 0,4 до 0,2 включительно.

17. Для усиления звукопоглощения.

18. В производственных и общественных зданиях предусматривается звукоизоляция. Делают многослойные конструкции перекрытий и перегородок с про-слойкой, в которой динамический модуль упругости должен быть несоизмеримо меньшим упругости материала акустически однородной конструкции (пористые материалы в прослойке). Делают акустически неоднородные конструкции, разделенные воздушной прослойкой; перекрытия с «плавающим» полом и с раздельным потолком. Часто используют звукопоглощающий керамический кирпич. У акустически неоднородных конструкций должны быть воздушные промежутки или звукоизоляционные прокладки, и они не должны иметь жестких связей между слоями. Звукоизоляционные материалы применяют в перекрытиях: в виде сплошных нагруженных или ненагруженных прокладок, штучных или полосовых нагруженных. В стенах и перегородках – в виде сплошной ненагруженной прокладки, а также в стыках конструкций.

19. Для погашения вибрации служат вибропоглощающие материалы. Это листовые пластмассы, фольгоизол, резина и мастичные покрытия, создающие поглощение энергии при трении.

20. Все акустические материалы по назначению подразделяют на: звукопоглощающие, звукоизоляционные (прокладочные) и вибропоглощающие.

1)Это полужесткие плиты из минерального волокна, газобетонные, гипсовые плиты, двухслойные плиты с нетканым полотном и др.

2.) В качестве прокладочных звукоизоляционных материалов используют: мягкие (вату), полужесткие (минераловатные плиты, маты) и жесткие (пенопласты, пористая резина), а также цементно-стружечные листы в стальном каркасе. В экранированных звукоизолирующих перегородках между двумя цементно-стружечными плитами прокладывают стальной лист толщиной 2 мм. В дорожном покрытии используют в качестве звукопоглощающего слоя керамзито- или аглопоритобетон.

3). Вибрацию гасят материалы с вязкой структурой: резины, мастичные материалы, пластмассы.