Применение вентилируемых фасадов с минераловатным утеплителем без ветрогидрозащитных мембран. Оценка коррозионной стойкости волокна минераловатного утеплителя во времени. Сущность сорбционной влажности и ее взаимосвязь с пористой структурой утеплителя.
Аннотация к работе
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Повышение эффективности вентилируемых фасадов с минераловатным утеплителем Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московском государственном строительном университетеВ настоящее время широкое применение получили навесные вентилируемые фасады, где применяют ветрогидрозащитную мембрану, закрывающую поверхность утеплителя в воздушном зазоре для предотвращения выветривания (эмиссии) волокна, попадания на поверхность утеплителя осадков, снижения продольной фильтрации. Однако при этом снижается удаление влаги из утеплителя, воздухообмен в воздушном зазоре, возникает вероятность воспламенения изза горючести мембран, удорожание стоимости конструкции и повышение трудоемкости монтажных работ. Решение проблемы повышения эффективности вентилируемых фасадов с минераловатным утеплителем заключается в отказе от применения ветрогидрозащитной мембраны на основании установленных закономерностей структуры и свойств утеплителя. Обосновать возможность применения вентилируемых фасадов с минераловатным утеплителем без ветрогидрозащитных мембран; Обоснована возможность оптимизации структуры утеплителя путем регулирования расхода связующего, которое определяет сорбционную влажность, пористость, паропроницаемость и теплопроводность, что направлено на повышение эффективности вентилируемых фасадов и отказа от применения ветрогидрозащитных мембран;Было предположено, что в результате оценки эксплуатационных свойств: экспериментальных исследований эмиссии волокна, сорбционной влажности, паропроницаемости, теплопроводности можно будет отказаться от использования ветрогидрозащитной мембраны на поверхности теплоизоляционных плит. В исследованиях использовались следующие методики исследований и научно-исследовательское оборудование: растровый микроскоп-микроанализатор CAMSKAN (Великобритания), прибор для определения теплопроводности с охранной зоной, разработанный в НИИСФ РААСН, в котором реализована схема измерения теплопроводности образца без применения тепломеров и следующие материалы: плиты из штапельного стекловолокна марок П15, П30 и П45 производства ООО «УРСА-Евразия» и плиты минераловатные применяемые для вентилируемых фасадов. Исследования теплопроводности плит из стекловолокна выполнялись по ГОСТ 7076-99, ГОСТ 17177-94, ГОСТ 25898-83. Для расчета сопротивления паропроницанию образца использовались полученные значения плотности потока водяного пара через образец, значения парциальных давлений водяного пара в воздухе в пространстве шкафа и в сосуде под образцом. В результате этого изменение массы влаги у образцов № 1 и 2 оказываются менее значительным, чем увеличение массы за счет оседающей пыли, вследствие чего данные образцы все время набирают массу.Обоснована возможность оптимизации структуры утеплителя путем регулирования расхода связующего, которое создает определенные сорбционную влажность, пористость, паропроницаемость и теплопроводность, т.е. направлено на повышение эффективности вентилируемых фасадов и отказа от применения ветрогидрозащитных мембран. Установлено методами МСА и ХА, что после эксплуатации минераловатного утеплителя в течение 5 лет в навесном фасаде с воздушной вентилируемой прослойкой не обнаружено признаков химической и биологической коррозии волокон. Установлено, что после 100 циклов замораживания и оттаивания при 10 % влажности по массе у плит из штапельного стекловолокна при обдуве их поверхности струей воздуха при скорости 10 м/с в течение 1 года, эмиссии волокна не происходит, то есть, нет необходимости устройства ветрогидрозащиты по поверхности исследованных теплоизоляционных плит производства ООО «УРСА-Евразия». Для исследования возможной эмиссии волокна из плит из штапельного стекловолокна спроектирована и изготовлена установка при их обдуве плоской струей воздуха. Установлено, что площадь реальной удельной поверхности плит на порядок больше расчетного значения, полученного на основе геометрических размеров волокна, что связано с тем, что площадь удельной поверхности связующего более чем на порядок превосходит соответствующую величину для волокна.
План
ОБЩЕЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Вывод
1. Обоснована возможность оптимизации структуры утеплителя путем регулирования расхода связующего, которое создает определенные сорбционную влажность, пористость, паропроницаемость и теплопроводность, т.е. направлено на повышение эффективности вентилируемых фасадов и отказа от применения ветрогидрозащитных мембран.
2. Получены экспериментальные и расчетные значения коэффициентов теплопроводности и паропроницаемости теплоизоляционных плит из штапельного стекловолокна марок П15, П30 и П45. Данные теплопроводности l=0,043 Вт(м0С), 038 Вт(м0С) и 0,034 Вт(м0С) соответственно; значения паропроницаемости составляют 0,4 мг/(м ч Па), 0,35 мг/(м ч Па), 0,3 мг/(м ч Па) соответственно; также получены значение сопротивления паропроницанию ветрогидрозащитной мембраны TYVEK составляет 0,052 (м2 ч Па)/мг; и ветрогидрозащитной мембраны стеклоткани ТАФ составляет 1,77 (м2 ч Па)/мг.
3. Установлено методами МСА и ХА, что после эксплуатации минераловатного утеплителя в течение 5 лет в навесном фасаде с воздушной вентилируемой прослойкой не обнаружено признаков химической и биологической коррозии волокон.
4. Установлено, что после 100 циклов замораживания и оттаивания при 10 % влажности по массе у плит из штапельного стекловолокна при обдуве их поверхности струей воздуха при скорости 10 м/с в течение 1 года, эмиссии волокна не происходит, то есть, нет необходимости устройства ветрогидрозащиты по поверхности исследованных теплоизоляционных плит производства ООО «УРСА-Евразия». Для исследования возможной эмиссии волокна из плит из штапельного стекловолокна спроектирована и изготовлена установка при их обдуве плоской струей воздуха.
5. На основании экспериментально полученных изотерм сорбции водяного пара стекловолокна и связующего установлено, что преобладающую роль в процессе сорбции играет мезопористость изделия, связанная с количественным содержанием связующего.
6. Выявлено явление запыления плит приводящее к ухудшению теплофизических характеристик материала. Аналогичное запыление плит утеплителя наблюдается при эксплуатации в натурных условиях. Выявлено также явление расслоения плит из штапельного стекловолокна, возникновение которого возможно на углах здания. Для устранения этого эффекта рекомендуется монтаж ветрогидрозащитной мембраны в виде полос по углам здания.
7. Экспериментально определена сорбция водяного пара плитами из штапельного стекловолокна, волокном без связующего и связующим. Получена расчетная изотерма сорбции для материалов теплоизоляционных плит и составлена методика для вычисления изотермы сорбции при изменении содержания связующего в плитах.
8. Установлено, что уменьшение содержания связующего по объему в изделии снижает сорбционную влажность, теплопроводность и среднюю плотность теплоизоляционных изделий, приращение теплопроводности при увеличении влажности материала на 1% по массе.
9. Установлено, что площадь реальной удельной поверхности плит на порядок больше расчетного значения, полученного на основе геометрических размеров волокна, что связано с тем, что площадь удельной поверхности связующего более чем на порядок превосходит соответствующую величину для волокна.
10. Определены зависимости пористости теплоизоляционных плит различной средней плотности, удельной поверхности, сорбционной влажности, паропроницаемости, вследствие чего установлено, что сорбционная влажность увеличивается от 3,78 до 4,36 % для плит марок П 15, П 30, П 45 соответственно, за счет увеличения удельной поверхности волокна и связующего.
11. Результаты диссертационной работы использованы при выполнении научно-исследовательских работ НИИ строительной физики РААСН по госбюджетной тематике 3.17.1 за 2004 г., 2.2.4 - за 2005 г., 2.2.6 - за 2006 г.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ
1. Гагарин В.Г., Козлов В.В., Ивакина Ю.Ю. Теплофизические аспекты применения вентилируемых фасадов при строительстве и реконструкции жилых зданий / В кн. «Реконструкция жилых домов и надстройка мансардных этажей с применением современных технологий». - Материалы научно - практической конференции. - Уфа, 2005. - С. 18-21.
2. Ивакина Ю.Ю. Требования к теплоизоляционным материалам в навесных фасадах с вентилируемой воздушной прослойкой / Сб. докладов Четвертой международной (9 межвузовской) научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и докторантов 2006 г. «Строительство-формирование среды жизнедеятельности». - М.: Издательство АСВ, 2006, С. 240-242.
3. Орентлихер Л.П., Ивакина Ю.Ю. Теплопроводность теплоизоляционных волокнистых материалов. / В сб. «Строительная физика в XXI веке». Научно-техническая конференция посвященная 50-летию НИИСФ РААСН. - М.: НИИСФ РААСН, 2006. - С. 144-146.
4. Ивакина Ю.Ю. Влажность минераловатных плит монтируемого навесного фасада с воздушной вентилируемой прослойкой. / Сб. докладов международной научно-практической конференции 2006 г. «Эффективные тепло- и звукоизоляционные материалы в современном строительстве и ЖКХ». - М.: МГСУ, 2006. - С. 226-227.
5. Ивакина Ю.Ю. Определение влажности минераловатных плит монтируемого навесного фасада с воздушной вентилируемой прослойкой / Сб. докл. науч.-техн. конф. профессорско-преподавательского состава УГТУ. - Ухта: УГТУ - 2007. - С. 216-217.
6. Гагарин В.Г., Мехнецов И.А., Ивакина Ю.Ю. Сорбция водяного пара материалами теплоизоляционных плит производства ООО «Урса-Евразия» // Строительные материалы. - 2007, № 10. - С. 21-25.