Данные параметры слоев были использованы при изучении физико-механических, теплофизических и эксплуатационных показателей двухслойных минераловатных плит, а также были учтены при проведении опытного опробования.
При проведении анализа таблиц 2-5 установлено, что наиболее эффективно создание двухслойного материала со средней плотностью в диапазоне 90…120 кг/м3. При этом толщина верхнего слоя должна быть не более 25% от общей толщины изделия. Кроме того, установлено, что двухслойная плита наиболее эффективна по сравнению с обычным однослойным изделием при разности плотностей слоев около 80-90 кг/м3. При такой разнице в одном изделии наиболее эффективно используются преимущества каждого из слоев. Так же было установлено, что, следуя этому правилу, можно создавать эффективные двухслойные плиты и с большими средними плотностями.
Комплексный подход к оценке эксплуатационных свойств минераловатных изделий предполагает учет прочностных показателей, плотности и теплопроводности. Для оценки прочности изделий было предложено использовать сумму значений прочности при 10% деформации и локальном сжатии.
(6)
Где - давление под подошвой круглого интендора (штампа) рассчитанное исходя из значения силы для прочности при локальном сжатии.
Теплоизоляционный материал на основе минеральной ваты тем эффективнее, чем меньше его средняя плотность и теплопроводность. Поэтому по аналогии с коэффициентом конструктивного качества был введен коэффициент конструктивной эффективности (КЭ), учитывающий теплопроводность изделия. КЭ численно равен отношению суммы прочностных показателей к плотности и теплопроводности, т.е.:
(7)
Проверка показала, что коэффициент с1 зависит от вида поверхности изделий и, для минераловатных плит, находится в пределах
Задача поиска диапазона оптимальных плотностей минераловатных плит с точки зрения комплексной оценки эксплуатационных свойств изделий решалась с учетом зависимостей (2-5) и формулы для нахождения значений коэффициента КЭ (7). Для этого был расширен диапазон средней плотности минераловатного ковра, а разница плотностей между верхним и нижним слоями была зафиксирована на уровне 80 кг/м3. Результаты расчетов представлены на рис. 5. Для удобства сравнения на этом же рисунке приведен график для однослойной плиты. Анализ графиков подтверждает сделанные выше выводы и позволяет расширить рекомендуемым диапазон средней плотности до 150 кг/м3.
Рис 5. Зависимость значений коэффициента КЭ от средней плотности материала и соотношения долей верхнего и нижнего слоев
Рекомендации по получению эффективных двухслойных минераловатных изделий были опробованы на предприятии ООО «Роквул Север».
Технико-экономическая эффективность при производстве и применении двухслойных минераловатных плит составит от 17% до 25% и достигается за счет снижения материалоемкости изделий и снижении трудоемкости работ.
Основные Выводы
1. Обоснована возможность повышения прочностных свойств минераловатных изделий с низкой теплопроводностью путем формирования в одном изделии двух слоев различной плотности, работающих как структурно целостный элемент.
2. Получены эффективные двухслойные теплоизоляционные изделия на основе минеральной ваты с улучшенными эксплуатационными свойствами: прочностью при локальном сжатии до 800 Н, прочностью при 10% деформации до 70 кПа, при сохранении теплопроводности на уровне менее 0,04 Вт/(м К).
3. Предложен коэффициент конструктивной эффективности теплоизоляционных материалов представляющий собой отношение приведенной прочности материала к плотности и теплопроводности, который позволил оценить качество двухслойных изделий и сравнить их с однослойными плитами. Так, при опытно-промышленном опробовании значения коэффициента составили КЭ=0,388 и КЭ=0,453, что значительно выше значений для любой современной однослойной минераловатной плиты.
4. Разработана технология производства двухслойных минераловатных изделий для существующей технологической линии;
5. Установлено, что упругие свойства двухслойных изделий на 35-45% выше, чем у однослойных материалов при равной средней плотности в диапазоне 90-160 кг/м3.
6. Показано, что прочность при локальном сжатии двухслойных теплоизоляционных изделий более чем на 20% выше, чем у классических однослойных плит равной средней плотности.
7. Показано, что термическое сопротивление двухслойных теплоизоляционных изделий более чем на 30% выше, чем у классических однослойных плит при равных прочностных показателях.
8. Установлено, что наиболее эффективными являются двухслойные плиты с долей верхнего слоя 10-25% от толщины изделия. При этом средняя плотность изделия должна составлять 90-160 кг/м3, а рекомендуемая разность плотностей верхнего и нижнего слоев 80 кг/м3.
9. Получены многофакторные зависимости прочности и теплопроводности двухслойного материала от соотношения слоев различной плотности и толщины, что позволило упростить процесс подбора оптимальных параметров изделий для заданной области применения.
10. Показано, что применение двухслойных минераловатных плит позволяет создавать теплоизоляционные конструкции с высокими прочностными и теплотехническими характеристиками со снижением массы теплоизоляционных материалов более чем на 15%.
11. Результаты диссертационной работы использованы при выпуске двухслойных плит на заводе ООО «Роквул Север» г. Выборг. Суммарный экономический эффект от внедрения изделий в практику строительства оценивается на уровне 17-22% за счет снижения материалоемкости изделий и трудоемкости монтажных работ.
Основные положения диссертиции отражены в следующих публикациях
1. Румянцев Б.М., Кутьев С.П. Современные минераловатные изделия для вентилируемых фасадов. - М.: Кровельные и изоляционные материалы 2005 г. №6 - с. 8-10.
2. Румянцев Б.М., Кутьев С.П. Современные минераловатные плиты для плоских кровель. - М.: Монтажные и специальные работы в строительстве 2007 г. №10 - с. 17-19.
3. Румянцев Б.М., Кутьев С.П. Тенденции развития минераловатного производства. Сборник материалов юбилейных чтений «Развитие теории и технологии в области теплоизоляционных и отделочных материалов», посвященных столетию со дня рождения В.А. Китайцева. -- М.: МГСУ, 2006. -- 141 с.
4. Кутьев С.П. Повышение эффективности жесткого минераловатного теплоизоляционного материала. -- М.: Строит. материалы 21 век 2007 г. №8 с. 28-29 принята к печати 15 ноября 2006 г.
5. Кутьев С.П. Комплексная оценка конструктивной эффективности минераловатной плиты. -- М.: Строит. материалы 2007 г. №8 - с. 68-69.
6. Кутьев С.П. Двухслойные минераловатные плиты для плоских кровель. Сборник материалов научно-практической конференции «Эффективные теплоизоляционные материалы в современном строительстве и ЖКХ». -- М.: МГСУ, 2006. -- 284 с.
7. Кутьев С.П. Эффективные минераловатные теплоизоляционные материалы. Строительство - формирование среды жизнедеятельности: Материалы Четвертой международной (Девятой межвузовской) научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и докторантов (20-21 апреля 2006). -- М.: МГСУ, АСВ, 2006. -- 348 с.
Размещено на Allbest.ur