Cтруктура и свойства теплоизоляционных материалов.

1. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРНЫХ ПОРОД
У каждого камня есть свои особенности, которые объясняются его физическими свойствами.
Камень относится к числу горных пород. Горными породами называют природные образования, состоящие из отдельных минералов и их ассоциаций. Изучением состава, происхождения и физических свойств горных пород занимается наука петрография. Согласно ее данным, по своему происхождению все породы делятся на три основные группы (см. Приложение):
1. Изверженные (первичные)
2. Осадочные (вторичные)
3. Метаморфические (видоизмененные).
Изверженные породы образовались непосредственно из магмы (рас-плавленной массы преимущественно силикатного состава), в результате ее охлаждения и застывания. В зависимости от условий застывания различают глубинные и излившиеся горные породы.
Глубинные возникли в результате постепенного остывания магмы при высоком авлении внутри земной коры. В этих условиях составляющие магмы кристаллизовались, благодаря чему образовались массивные плотные породы с полнокристаллической структурой: граниты, сиениты, лабрадориты и габбро.
Излившиеся породы образовались в результате вулканического извержения магмы, которая быстро остывала на поверхности при низкой температуре и давлении. Времени для образования кристаллов было недостаточно, поэтому породы этой группы имеют скрыто или мелкокристаллическую структуру и большую пористость: порфиры, базальты, вулканические туфы, пеплы и пемзы.
Осадочные горные породы называют вторичными, поскольку они образовались в результате разрушения изверженных пород или из продуктов жизнедеятельности растений и животных организмов. Один из способов формирования этих горных пород химические осадки, образующиеся в процессе высыхания озер и заливов. В результате в осадок выпадают различные соединения, которые со временем превращаются в травертин, доломит. Общая особенность этих пород пористость, трещиноватость, растворяемость в воде.
К обломочным осадочным породам относятся сцементированные от-ложения (песчаники, брекчии, конгломераты) и рыхлые (пески, глины, гра-вий и щебень). Сцементированные отложения образовались из рыхлых. Например, песчаник из кварцевого песка с известковым цементом, брекчия из сцементированного щебня, а конгломерат из гальки. Еще известны породы органического происхождения известняки и мел. Они образуются в результата жизнедеятельности животных организмов и растений.
Метаморфические породы образовались путем превращения извер-женных и осадочных горных пород в новый вид камня под воздействием высокой температуры, давления и химических процессов. Среди метаморфических пород различают массивные (зернистые), к которым относятся мрамор и кварциты, а также сланцеватые гнейсы и сланцы.
2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИА-ЛОВ
Теплоизоляционные материалы обладают рядом свойств, знание которых необходимо для правильного выбора теплоизоляции в конструкции и проведения теплотехнических расчетов. Точность последних в значительной степени зависит от правильного выбора значений показателей, приведенных далее:
1. Срдняя плотность величина, равная отношению массы вещества ко всему занимаемому им объему. Средняя плотность измеряется в кг/м3.
Следует отметить, что средняя плотность теплоизоляционных материалов достаточна низка по сравнению с большинством строительных материалов. Плотность применяемых в настоящее время в строительстве теплоизоляционных материалов лежит в пределах от 17 до 400 кг/м3, в зависимости от их назначения.
Известно, что чем меньше средняя плотность сухого материала, тем лучше его теплоизоляционные свойства при температурных условиях, в которых находятся ограждающие конструкции зданий.
Чем меньше средняя плотность материала, тем больше его пористость. От характера пористости зависят основные свойства материалов, определяющие их пригодность для применения в строительных конструкциях:
- теплопроводность;
- сорбционная влажность;
- водопоглощение;
- морозостойкость;
- прочность.
Наилучшими теплоизоляционными свойствами обладают материалы с равномерно расположенными мелкими замкнутыми порами.
2. Теплопроводность передача тепла внутри материала вследствие взаимодействия его структурных единиц (молекул, атомов, ионов и т.д.), и при соприкосновении твердых тел.
Количество теплоты, которое передается за единицу времени через единицу площади изотермической поверхности при температурном градиенте, равном единице, называется теплопроводностью (коэффициентом теплопроводности). Теплопроводность измеряют в Вт/(м*К).
На величину теплопроводности пористых материалов, каковыми являются теплоизоляционные материалы, оказывают влияние плотность материала, вид, размеры и расположение пор, химический состав и молекулярная структура твердых составных частей, коэффициент излучения поверхностей, ограничивающей поры, вид и давление газа, заполняющего поры. Однако преобладающее влияние на величину теплопроводности имеют температура и влажность материала.
Теплопроводность материалов возрастает с повышением температуры, однако, гораздо большее влияние в условиях эксплуатации оказывает влажность.
3. Влажность содержание влаги в материале. С повышением влажности теплоизоляционных (и строительных) материалов резко повышается их теплопроводность.
Оень важной характеристикой теплоизоляционного материала, от которой зависит теплопроводность, является и сорбционная влажность, представляющая собой равновесную гигроскопическую влажность материала, при различной температуре и относительной влажности воздуха.
4. Водопоглощение способность материала впитывать и удерживать в порах влагу при непосредственном соприкосновении с водой. Водопоглощение теплоизоляционных материалов характеризуется количеством воды, которое поглощает сухой материал при выдерживании в воде, отнесенным к массе сухого материала.
Следует обратить внимание, что водопоглощение теплоизоляционных материалов отечественных и иностранных производителей определяется по разным методикам.
При выборе материала для конструкции рекомендуется обращать внимание на показатели, приведенные в ТУ, ГОСТ или рекламных проспектах (для материалов иностранного производства), и сравнивать их с требуемыми в зависимости от условий эксплуатации типов А и Б приложения 3 СНиПа II-3-79 «Строительная теплотехника». Как правило, теплопроводность теплоизоляционных материалов в условиях А и Б процентов на 15-25 выше, чем указано в стандартах для сухих материалов при температуре 25°С.
Значительно снизить водопоглощение минераловатных и стекловолокнистых теплоизоляционных материалов позволяет их гидрофобизация, например, путем введения кремнийорганических добавок.
Продукция иностранных производителей, поставляемая на наш рынок, является гидрофобизированной, а отечественная, за небольшим исключением, является негидрофобизированной.

5. Морозостойкость способность материала в насыщенном состоя-нии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения. От этого показателя существенно зависит долговечность всей конструкции, однако, данные по морозостойкости не приводятся в ГОСТ или ТУ.
К механическим свойствам теплоизоляционных материалов относят прочность (на сжатие, изгиб, растяжение, устойчивость к образованию тре-щин).
6. Прочность способность материалов сопротивляться разрушению под действием внешних сил, вызывающих деформации и внутренние напряжения в материале. Прочность теплоизоляционных материалов зависит от стуктуры, прочности его твердой составляющей (остова) и пористости. Жесткий материал с мелкими порами более прочен, чем материал с крупными неравномерными порами.
В соответствии со СНиП II-26-99 «Кровли» прочность на сжатие для теплоизоляционных материалов, применяемых в качестве основания под рулонные и мастичные кровли, является нормируемым показателем.
Прочность теплоизоляционных материалов, которые могут применяться для утепления скатных крыш, не нормируется, поскольку теплоизоляция укладывается в обрешетку и не несет нагрузки.
На долговечность конструкции покрытия влияют также химическая стойкость теплоизоляционного материала (это, как правило, следует учитывать при выборе материалов для утепления покрытий производственных зданий) и его биологическая стойкость.
Теплоизоляционный материал для применения в покрытиях выбирается с учетом его горючести, способности к дымообразованию и возможности выделения токсичных газов при горении. Выбор теплоизоляционного материала в зависимости от типа кровельного покрытия определяется с учетом требований СНиП на кровли, пожарную безопасность и т.д.
Разобраться в том, какие материалы отечественного производства применять для тех или иных целей неспециалисту очень сложно. К сожалению, рынок отечественных теплоизоляционных материалов не слишком разнообразен. В отличие от инофирм, выпускающих для каждого вида работ строго определенные типы и марки материалов, российский производитель довольствуется очень скромным ассортиментом, пытаясь использовать его на все случаи жизни.
Материалы, применяемые в качестве основания под рулонные и мас-тичные кровли.
Из теплоизоляционных материалов, которые могут применяться в качестве основания под рулонную или мастичную кровлю по прочностным показателям, можно указать: минераловатные плиты повышенной жесткости и жесткие, стекловолокнистые маты (при их применении необходимо устройство цементной стяжки во избежание их возгорания), пенополистирольные плиты, вспененное стекло, пенобетон (правда, его теплопроводность уступает другим теплоизоляционным материалам).

ВВЕДЕНИЕ
Сделать дом теплым поможет тщательно продуманная теплоизоляция. Применение современных теплоизоляционных материалов в строительстве позволяет значительно повысить теплозащиту жилых домов и производственных зданий, сделать их более энергоэффективными и пожаробезопасными.
При помощи теплоизоляционных материалов можно существенно снизить эксплуатационные расходы на отопление зданий и сооружений, предотвратить разрушение строительных конструкций под действием конденсата и прочих неблагоприятных явлений.
Научно доказано, что глобальное применение теплоизоляционных материалов в мире позволяет существенно уменьшить углекислый газ в атмосфере, следовательно, сократить вероятность возникновения парникового эффекта (подробнее далее).
Исследования показывают, что, например, в европейских странах можно было бы уменьшить выбросы СО(2) на 50%, если бы во всех отапливаемых зданиях соблюдались требования по теплоизоляции. По мере сокращения выбросов СО(2) одновременно резко уменьшается выделение в атмосферу SO(2) и NO(2), что снижает объем кислотных дождей. На примере Германии: ежегодно в атмосферу при сжигании энергоносителей для отопления домов уходит 0,5 млрд. тонн СО(2).
Различные исследования были проведены EURIMA (Европейской Ассоциацией производителей изоляционных материалов) в разных уголках Европы. Они убедительно показали, что загрязнения окружающей среды большой мере можно избежать, развивая технологию изоляционных процессов. В Европе общее количество выбросов СО(2) составляет 3000 млн тонн в год. С применением теплоизоляции количество выбросов уменьшается на 10 %, что составляет 300 млн тонн в год. Одновременно сокращаются выбросы двуокиси серы СО(2), нитратов NОx и других компонентов, что значительно уменьшает количество кислотных осадков.
Исследования, проведенные в Англии, показали, что если в расчете на кв.м строительной площади использовать 50 мм изоляционных материалов, то через 50 лет содержание СО(2) в атмосфере сократится на 1 тонну. Выгода оказывается значительной, если принимать во внимание весь объем жилой площади и те преимущества, которые влечет за собой повышенная комфотность жилых и производственных помещений.
Целью данной работы является изучить структуру и свойства тепло-изоляционных материалов, а также выявить сферу их применения.
Для достижения поставленной цели были выделены следующие зада-чи:
1. Изучить научную, научно-методическую и специальную литературу по интересующей тематике.
2. Рассмотреть структуру и свойства теплоизоляционных материалов.
3. Выявить сферу применения теплоизоляционных материалов в строительстве.

ЛИТЕРАТУРА
1. Википедия свободная энциклопедия. http://ru.wikipedia.org/wiki/ Геолог.
2. Мироненко А. «Наутилусы и аммониты в московском метро». // Наука и жизнь. №5. 2004.
3. Прокопович Л. Мрамор или известняк. //Наука и жизнь. №8. 2004.
4. Протасов Ю.И. Разрушение горных пород. М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2002 453 с.
5. Чирков А.С. Добыча и переработка строительных горных пород. Учебник для вузов - 2 изд. М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2005 623 с.