Теплопроводность – важнейшая характеристика теплоизоляционно-конструкционных ТИМ. Размерность теплопроводности – Вт/м х 0С.
На практике теплопроводность определяют экспериментально с помощью малоинерционного тепломера и рассчитывают по результатам измерений температурного градиента за определенный интервал времени в процессе нагрева образца.
Теплопроводность теплоизоляционных материалов зависит от следующих факторов:
• физического состояния и строения, которые определяются фазовым состоянием вещества;
• химического состава и наличия примесей, которые особенно влияют на теплопроводность кристаллических тел;
• условий эксплуатации материала, которые определяются температурой, давлением, влажностью
Поризация твердых материалов существенно снижает их теплопроводность. Известно, что наименьшей теплопроводностью обладают газы (воздух), находящиеся в спокойном, т.е. неподвижном состоянии, когда отсутствует конвективный перенос теплоты.
Теплоемкость – свойство материала поглощать теплоту при повышении температуры. Количественной характеристикой этого свойства материалов является удельная теплоемкость «с»,показывающая, какое количество теплоты надо сообщить 1 кг данного материала, чтобы повысить его температуру на 1 0С. Размерность удельной теплоемкости Дж/кг х С.
Предельная температура применения – это свойство теплоизоляционных материалов характеризуется величиной – температура, предельно допустимая для применения материала в условиях длительной эксплуатации. Эта температура несколько ниже температуростойкости материала, так как при ее назначении учитывают влияние деструктивных процессов, происходящих в материалах при длительном воздействии высоких температур.
В полимерах или полимеросодержащих материалах происходит температурная диструкция высокомолекулярных соединений (обрыв цепей, образование поперечных связей), в результате чего прочность и эластичность полимерного связующего резко ухудшаются. В материалах нагидравлических вяжущих, а также в асбестосодержащих материалах при длительном воздействии повышенных температур происходит дегидратация минерального вяжущего и асбеста, что приводит к сбросу прочности и повышению хрупкости изделий.
Для материалов из органического сырья (камышит, торфяные плиты, ДВП и т.п.), предельная температура применения назначается с учетом возможной возгораемости материалов в процессе эксплуатации. Ее можно повысить введением в состав материалов антипиренов.
Значения предельной температуры применения для некоторых теплоизоляционных материалов:
минеральная вата – 600,
стеклянная вата – 450,
огнеупорная муллитокремнеземистая вата – 1150,
пеностекло – 400,
ячеистый бетон – 400-700,
минераловатные изделия – 60-180,
торфоплиты – 100,
газонаполненные пластмассы – 60-180.
Пористость – одна из важнейших характеристик теплоизоляционных материалов, позволяющая оценивать долю (процентное содержание) газовой (воздушной) фазы в объеме материала. Принято подразделять пористость на истинную (общую), открытую и закрытую.
Истинная пористость характеризует отношение общего объема всех пор к объему материала (в долях или процентах).
Открытая пористость – отношение общего объема сообщающихся пор к объему материала (определяется экспериментально путем водонасыщения).
Закрытая пористость характеризует объем закрытых пор в объеме материала.
Для зернистых материалов (засыпной теплоизоляции) введено понятие пустотности, которая характеризует объем межзерновой пористости.
Значения пористости для теплоизоляционных материалов различной пористой структуры.
Ячеистый бетон (ячеистая структура) – истинная пористость 85- 90%, открытая пористость 40 – 50%, закрытая пористость 40 - 45%;
Пеностекло (ячеистая структура) – истинная пористость 85- 90%, открытая пористость 2 – 5%, закрытая пористость 83 - 85%;
Пенопласты (ячеистая структура) – истинная пористость 92- 99%, открытая пористость 1– 55%, закрытая пористость 45 – 98%;
Минераловатные материалы (волокнистая структура) – истинная пористость 85 - 92%, открытая пористость 85 – 92%, закрытая пористость 0%;
Перлитовые материалы (зернистая структура) – истинная пористость 85 - 88%, открытая пористость 60– 65%, закрытая пористость 22 – 25%.
Чем выше прочность структурообразующего материала и чем прочнее связи между элементами каркаса, тем больше может быть истинная пористость теплоизоляционного материала.
Размер и форма пор оказывает существенное влияние не только на теплопроводность теплоизоляционных материалов, но и на их прочностные характеристики.
Форма пор также оказывает влияние на прочность теплоизоляционных материалов. Наилучшие показатели прочности имеют ячеистые и зернистые материалы со сферическими порами и зернами.
