Дослідження структури рідкоскляного теплоізоляціоного матеріалу з використанням гранульованого наповнювача

Abstract

Теплоізоляційні матеріали відносяться до числа ефективних будівельних матеріалів, які дозволяють істотно знизити матеріаломісткість і вартість конструкцій. Мета теплоізоляції — обмежити кількість переданого тепла. Будь-яке огородження робить деякий опір переходу тепла. Однак для досягнення значного теплового опору необхідно або робити огородження великої товщини, що економічно недоцільно, або застосовувати теплоізоляційні матеріали, які дозволяють значно зменшити товщину огородження.

Останнім часом все більшого поширення в світі отримує тенденція заміни органічних будівельних пінопластів на неорганічні на основі рідкого скла. Теплоізоляційні матеріали на основі рідкого скла мають низьку щільність та теплопровідність, високу пористість, ефективний діапазон температур їх експлуатації складає від –20 °C до +600 °C, вони негорючі, стійкі до дії кислот та їх парів, не виділяють токсичних речовин, не пошкоджуються грибками та мікроорганізмами, мають необмежений термін служби, що дає переваги цим матеріалам перед горючими та токсичними органічними полімерами, які, до того ж, мають досить обмежений строк експлуатації.

Властивості піни визначаються її структурними параметрами, які в свою чергу залежать від рецептури композиції і технології процесу спінювання.

Досліджено структуру блокових теплоізоляційних матеріалів, виготовлених на основі рідкоскляного зв'язуючого і гранульованого наповнювача, виготовленого також на основі рідкого скла, отриманих шляхом холодного спінювання за допомогою різних газоутворювальних агентів. Вивчено вплив газоутворювальних агентів за різного відношення гранульованого наповнювача до зв'язуючого на поперечний діаметр пор, коефіцієнт їх форми і ступінь неоднорідності структури блоків.

Досліджуючи структуру теплоізоляційних матеріалів, встановлено, що найкращим газоутворюючим агентом є алюмінієва пудра. Зразки, отримані з її використанням, відрізняються підвищеною пористістю, що позитивним чином позначається на теплоізоляційних характеристиках матеріалу, досить високими показниками міцності, що дозволяє транспортувати отриманий матеріал без значних пошкоджень. Введення в композицію гранульованого наповнювача сприяє формуванню рівномірнішої і міцної структури теплоізоляційного матеріалу. Пори такого матеріалу переважно замкнуті та рівномірно розподілені по всьому об’єму.

Thermal insulation materials are among the most effective building materials, which can significantly reduce the consumption of materials and the cost of constructions. The purpose of thermal insulation is to limit the amount of heat transferred. Any fencing offers some resistance to heat transfer. However, to achieve significant thermal resistance, it is necessary either to make fencing of a large thickness, which is not economically feasible, or to use heat-insulating materials that can significantly reduce the thickness of the fencing.

Recently, the tendency of replacing organic construction foams with inorganic ones - based on liquid glass - has become increasingly common in the world. Heat insulating materials based on liquid glass have low density and thermal conductivity, high porosity, the effective temperature range of their operation is from -20 °C to +600 °C, they are non-combustible, resistant to acids and their vapors, do not emit toxic substances, are not affected fungi and microorganisms, have an unlimited lifetime, which gives these materials advantages over combustible and toxic organic polymers, which, moreover, have a very limited lifetime.

The foam properties are determined by its structural parameters, which, in turn, depend on the composition of the composition and the technology of the foaming process.

In this paper there has been investigated the structure of block thermal insulation materials made on the basis liquid glass binding and granular filler, also made on the basis of liquid glass obtained by cold foaming using various blowing agents. There has been studied the effect of blowing agents and different ratio of granular filler to the binder to cross pore diameter, coefficient of shape and degree of heterogeneity structure of the blocks.

When investigating the structure of insulation materials, it was found that the best gas-forming agent is aluminum powder. The samples obtained with its use are characterized by high porosity, which positively affects the thermal insulation characteristics of the material, and rather high strength indicators, which allows the material to be transported without significant damage. The introduction of granular filler into the composition contributes to the formation of a more even and durable structure of the heat-insulating material. Pores of this material are mostly closed, evenly distributed throughout the volume.

Теплоизоляционные материалы относятся к числу эффективных строительных материалов, которые позволяют существенно снизить материалоемкость и стоимость конструкций. Цель теплоизоляции — ограничить количество переданного тепла. Любое ограждение оказывает некоторое сопротивление переходу тепла. Однако для достижения значительного теплосопротивления необходимо или делать ограждения большой толщины, что экономически нецелесообразно, или применять теплоизоляционные материалы, которые позволяют значительно уменьшить толщину ограждения.

В последнее время все большее распространение в мире получает тенденция замены органических строительных пенопластов на неорганические на основе жидкого стекла. Теплоизоляционные материалы на основе жидкого стекла имеют низкую плотность и теплопроводность, высокую пористость, эффективный диапазон температур их эксплуатации составляет от –20 °C до +600 °C, они негорючие, устойчивые к действию кислот и их паров, не выделяют токсичных веществ, не поражаются грибками и микроорганизмами, имеют неограниченный срок службы, что дает преимущества этим материалам перед горючими и токсичными органическими полимерами, которые, к тому же, имеют весьма ограниченный срок эксплуатации.

Свойства пены определяются ее структурными параметрами, которые, в свою очередь, зависят от состава композиции и технологии вспенивания.

Исследована структура блочных теплоизоляционных материалов, изготовленных на основе жидкостекольного связующего и гранулированного наполнителя, изготовленного также на основе жидкого стекла, полученных путем холодного вспенивания с помощью различных газообразующих агентов. Изучено влияние газообразующих агентов при различных соотношениях гранулированного наполнителя к связующему на поперечный диаметр пор, коэффициент их формы и степень неоднородности структуры блоков.

При исследовании структуры теплоизоляционных материалов установлено, что лучшим газообразующим агентом является алюминиевая пудра. Образцы, полученные с ее использованием, характеризуются высокой пористостью, что положительно влияет на теплоизоляционные характеристики материала и довольно высокими показателями прочности, что позволяет транспортировать материал без значительных повреждений. Введение гранулированного наполнителя в композицию способствует формированию более равномерной и долговечной структуры теплоизоляционного материала. Поры этого материала в основном закрыты, равномерно распределены по всему объему.