CC BY
42
О ФОРМОСТАБИЛЬНОСТИ СТЕКЛОВОЛОКНИСТОГО
УТЕПЛИТЕЛЯ
ABOUT STABILITY OF THE FORM OF THE GLASS-FIBER THERMAL INSULATING PRODUCTS
И.В. Бессонов, A.B. Старостин, В.М.Оськин I.V. Bessonov, A.V. Starostin, V.M. Oskin
НИИСФ PAACH, компания «ISOVER»
Представлены результаты лабораторных исследований способности современного стекловолокнистого утеплителя сохранять свои геометрические размеры в процессе эксплуатации.
Results of laboratory researches of ability of a modern glass-fiber thermal insulating products are presented to keep the geometrical sizes while in service.
Всем известна точка зрения: «стекловата со временем сползает, верхняя часть строительной конструкции остается без теплоизоляции, начинается промерзание стен...» и т.д. Кроме того, волокна хрупкие, ломаются на мельчайшие частички, которые долго витают в воздухе, впиваются в кожу и оставляют надолго неприятные и даже болезненные ощущения. Авторы прекрасно знакомы с подобными свойствами стекловаты, правда, в основном по воспоминаниям студенческих лет (что было лет 30 назад), когда в стройотрядах приходилось работать с этим материалом. Такое отношение осталось у многих современных строителей.
Эти настроения - следствие негативного опыта применения в строительстве именно «стекловаты» - материала, производимого на старом оборудовании по технологии середины и даже начала прошлого века. Однако, технология изготовления стек-ловолокнистых изделий, свойства самих волокон, а так же их функциональные качества существенно изменились за последние годы.
В 1957 году концерн «Сен-Гобен» запатентовал технологический процесс TEL, который произвел революцию на рынке теплоизоляции. В 1982 году концерн выпустил стекловолокнистую теплоизоляцию второго поколения TELSTAR, и этот материал стал мировым стандартом тепловой изоляции из стекловолокна. Технологические процессы, разработанные специалистами «Сен-Гобена» используются во всем мире: многие фирмы, производящие волокнистую теплоизоляцию, приобрели лицензии на эти технологии. С 2000 года концерн «Сен-Гобен» производит волокна «Арлан-да-плюс» и «Термистар» диаметром 3 мкм и длиной до 250 мм, обеспечивающие превосходные теплотехнические и физико-механические свойства теплоизоляционным изделиям ISOVER.
Ранее, в работе [1] были обобщены экспериментальные данные по изучению долговечности минераловатной теплоизоляции на основе стеклянного штапельного волокна ISOVER. Было показано, что продолжительность эксплуатации этой теплоизо-
3/2011
ВЕСТНИК _МГСУ
ляции в строительных конструкциях составляет не менее 50 условных лет в климатических условиях Российской Федерации.
В настоящее статье рассмотрены результаты лабораторных исследований формо-стабильности стекловолокнистой теплоизоляции, т.е. способности сохранять свои геометрические размеры в процессе эксплуатации в различных условиях. Результаты натурных испытаний, связанных со вскрытием строительных конструкций и изучением свойств, в том числе формостабильности, образцов теплоизоляционных материалов после более или менее длительных сроков эксплуатации будут обсуждены в отдельной публикации.
В Тверском институте вагоностроения были проведены испытания материалов ISOVER в условиях воздействия вибрационной нагрузки, возникающей при эксплуатации пассажирских вагонов.
В качестве объектов испытаний использовались специально изготовленные металлические макеты фрагментов ограждающих конструкций вагона с уложенными внутри плитами материала ISOVER. Один из макетов представлял собой фрагмент крыши, а два других - фрагменты боковой стенки вагонов (рис. 1 и 2).
Для наблюдения за состоянием испытуемого материала, вместо наружных стенок на макетах было установлено прозрачное органическое стекло толщиной 4 мм.
Испытаниям подвергались два материала ISOVER КЬ 37 и КЬ 34 плотностью 15 и 19 кг/м3 соответственно. Для создания одинаковых условий оба материала были испытаны одновременно, в одном из макетов боковой стенки был уложен ISOVER КЬ 37 в другой ISOVER КЬ 34, макет крыши был разделен перегородкой, и каждая половина внутреннего объема была заполнена различным утеплителем. Материал закладывался в макеты с предварительным поджатием 5%.
Испытания на вибростойкость проводились в соответствии с «Программой и методикой испытаний по оценке вибростойкости элементов внутреннего оборудования пассажирских вагонов», согласованной с ЦЛ МПС.
£Н
Еже* гЛЯТРЗ-
Ч /
Е
1
Рис. 1. Макет фрагмента ограждающей конструкции крыши вагона
&fc
*- «и з т . ш I ласл ~
Рис. 2. Макет фрагмента ограждающей конструкции боковой стенки вагона
Образцы конструкций подвергались воздействию синусоидальной вибрационной нагрузки с параметрами:
- частота вибрации 10,0 Гц;
- амплитуда виброперемещений 2,5 мм;
- амплитуда виброускорений 1,0 g (10 м/с2)
- продолжительность воздействия (соответствует реально- 5*106 циклов
му сроку эксплуатации пассажирских вагонов)
Проведенное испытание теплоизоляционных материалов ISOVER KL 37 и KL 34 показало следующее:
- при визуальном осмотре признаков усадки материала в контрольных точках и по боковым контурам макетов не обнаружено;
- после демонтажа макетов признаков расслоения и разрушения стекловолокни-стого материала не отмечено.
Результаты испытаний свидетельствуют, что указанные выше материалы с точки зрения вибростойкости могут применяться в пассажирском вагоностроении в качестве тепло- звукоизоляционного материала.
В НИИ строительной физики проведено экспериментальное определение формо-стабильности и способности к надежной технической фиксации («сползаемость») стекловолокнистых плит ISOVER KL 34 плотностью 19 кг/м3 на фрагменте стеновой конструкции.
Поскольку общепризнанного критерия формостабильности волокнистых теплоизоляционных материалов не существует, формостабильность стекловолокнистой теплоизоляции оценивали по отношению к формостабильности волокнистой теплоизоляции аналогичного назначения на основе каменных пород плотностью 45 кг/м3.
Для проведения работ были подготовлены образцы теплоизоляции размером 1000x500 мм. Образцы закреплены тарельчатыми дюбелями к керамзитобетонным плитам, которые расположены в центре поворотной обоймы холодильно-дождевальной уста-
3/2011
ВЕСТНИК МГСУ
новки «Термоизоляция ХДУ-0,2». Образцы плотно прижаты к верхней стенке поворотной обоймы, слева, справа и снизу образцы не прикасаются к стенкам (рис. 3).
Рис. 3. Образцы подготовлены к проведению циклических воздействий.
Цикл испытаний состоял из замораживания до -20оС в течение 3 часов, оттаивания при нагревании инфракрасными лампами в течение 2 ч 45 мин, вибрации и орошения поверхности образца теплоизоляции водой комнатной температуры. Поскольку плотность испытуемых материалов составляла для стекловолокнистых плит - 19 кг/м3, а для каменноватных плит - 45 кг/м3, для обеспечения примерно равного влагосодер-жания плит был принят расход воды для стекловолокнистых плит - 80 г/м2, для каменноватных - 160 г/м2. Распыление воды производили ручным пульверизатором равномерно по всей поверхности плиты в течение 15 минут. В это же время поворотная обойма подвергалась вибрационным воздействиям. После замораживания обойма с охлажденным образцом разворачивалась в теплую зону и плита подвергалась нагреванию посредством облучения инфракрасными лампами (рис. 4).
Рис. 4. Проведение циклических воздействий на образцы плит на установке «Термоизоляция
ХДУ-0,2».
Таким образом, проведено 140 циклов периодического воздействия температуры, увлажнения и вибрации. Дальнейшие испытания плит заключались в вибрационном воздействии по 3 часа в день (пять дней в неделю) в течение 3 месяцев.
Спустя 50 циклов периодического воздействия отмечено изменение внешнего вида образцов (рис. 5) и до 140-го цикла дальнейших изменений не отмечено.
Рис. 5. Внешний вид плит спустя 50 циклов воздействия.
На каменноватной плите отмечено нарушение поверхности, появление несквозных трещин и каверн. Механизм образования этих дефектов требует дополнительного изучения. На стекловолокнистой плите отмечено некоторое увеличение складки между крепежными элементами. Отслаивание испытуемых плит от утепляемой поверхности не происходило.
После 140 циклов комбинированных воздействий эксперимент продолжался только в части изучения вибрации на испытуемые плиты. Амплитуда колебаний составила: вертикальная составляющая -10-13 мкм; горизонтальная составляющая - 3035 мкм. Виброскорость - 1,8-3,3 мм/сек, виброускорение - 2,1-2,8 м/сек2, частота - 1415 колебаний в секунду.
Контроль состояния образцов теплоизоляционных плит осуществлялся визуально с фотофиксацией, а также проводился замер толщины плит и расположения их граней по отношению к боковым и нижней стенкам поворотной обоймы экспериментальной установки.
Измерения указанных величин показало, что первоначальные геометрические размеры и расположение теплоизоляционных плит на стенде практически не изменились как после 140 циклов комбинированных воздействий, так и в дальнейшем, после дополнительных 3 месяцев вибрационных воздействий.
Анализ результатов эксперимента позволяет сделать вывод, что оба исследованных типа волокнистой теплоизоляции обладают высокой формостабильностью и способностью к надежной технической фиксации. Причем стекловолокнистые плиты ISOVER, в отличие от исследованных плит из волокон на основе каменного сырья, не подвержены образованию трещин, каверн и других дефектов.
Результаты работ, рассмотренных в данной статье, позволяют потребителям теплоизоляционных материалов получить дополнительный аргумент для активного использования в строительных конструкциях современной стекловолокнистой теплоизоляции.
3/2011_МГСу ТНИК
Статья подготовлена по материалам:
1. АКТ испытаний по оценке вибростойкости тепло- и звукоизоляционных материалов "¡БОУБЯ" (КБ 37, КТ 37, КБ 35, КБ 34) по договору № 262 от 23.08.2005 г. Тверь, Тверской институт вагоностроения, 2005 г.
2. ЗАКЛЮЧЕНИЕ о проведении научно-технической работы на тему: «Исследование функциональных качеств теплоизоляционного слоя ¡БОУБЯ, производства ООО «Сен-Гобен Строительная Продукция Рус», в слоистой конструкции наружной стены» по договору № 12700 от 25 декабря 2008 г. Москва, НИИСФ, 2009 г.
Литература.
1. Бессонов И.В., Старостин А.В., Оськин В.М. Эксплуатационная пригодность стеклово-локнистой теплоизоляции// Строительные материалы. 2010. № 5.С. 37-40.
Bibliography
1. Bessonov I.V., Starostin A.V., Oskin B.M. Maintenance suitability of a glass-fiber thermal insulating products //Building materials. 2010. № 5. s. 37-40.
Ключевые слова: стекло, волокно, теплоизоляция, исследования, надежность, устойчивость, строительные конструкции, современная технология, цикл, воздействие
Keywords: fiber, glass, thermal insulating products, researches, reliability, stability, building designs, modern technology, a cycle, pressure
И.В. Бессонов
127238, Москва, Локомотивный проезд, 21., тел.: +7(495)4823929. [email protected]
А.В. Старостин
127238, Москва, Локомотивный проезд, 21., тел.: +7(495)4823929.
В.М.Оськин
140300 Московская область, г. Егорьевск, ул. Смычка, д. 60, тел.: +7 (495) 7751510
