Эффективные двухслойные минераловатные изделия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Эффективные двухслойные минераловатные изделия

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

На правах рукописи

Кутьев Сергей Павлович

Москва - 2007

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московском государственном строительном университете

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Румянцев Борис Михайлович

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор Бобров Юрий Леонидович

- кандидат технических наук Смирнов Александр Григорьевич

Ведущая организация Инжиниринговая компания по теплотехническому строительству ОАО «Теплопроект» Научно- исследовательский центр

Защита состоится «___» ________ 2007 г. в ___ часов на заседании диссертационного совета Д 212.138.02 при ГОУ ВПО Московском государственном строительном университете по адресу: 115114, г. Москва, Шлюзовая набережная, д. 8, в ауд. 223.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Московского государственного строительного университета.

Автореферат разослан «___» ________ 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Алимов Л.А.

Актуальность. В современном строительстве для фасадов и кровель зданий широко применяются изделия из минеральной ваты. Однако существующие минераловатные изделия обладают высокой прочностью только при высокой плотности и большом расходе связующих веществ. Снижение средней плотности обычно приводит к снижению физико-механических характеристик и не позволяет применять продукцию в системах наружного утепления фасадов и плоских кровлях.

Решение задачи повышения эффективности минераловатных изделий заключается в создании двухслойной плиты с упрочненным верхним слоем.

Работа выполнена в соответствии с планом НИР ЗАО «Минеральная вата» и ООО «Роквул Север» на 2005…2007 гг.

Цели и задачи. Целью настоящей диссертационной работы является разработка эффективных минераловатных изделий с упрочненным верхним слоем.

Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

обосновать возможность получения двухслойных минераловатных изделий, обладающих повышенными теплотехническими и физико-механическими свойствами;

исследовать влияние состава и структуры материала на свойства готовых изделий;

выявить возможные технологические пути оптимизации строения материала;

оптимизировать состав и структуру двухслойного материала;

разработать и внедрить методики испытаний минераловатных изделий, отражающие реальные условия работы материала;

изучить теплофизические и физико-механические свойства полученных изделий;

произвести проверку результатов исследования в опытно-промышленных условиях.

Научная новизна работы:

Обоснована возможность повышения прочностных свойств минераловатных изделий с низкой теплопроводностью путем формирования в одном изделии двух слоев различной плотности, работающих как структурно целостный элемент;

разработана математическая модель двухслойных минераловатных изделий, учитывающая: плотность, толщину, физико-механические характеристики и теплопроводность, и позволяющая прогнозировать эксплуатационные свойства готовых изделий;

разработан коэффициент конструктивной эффективности представляющий собой отношение приведенной прочности материала к плотности и теплопроводности, и позволяющий оценивать качество и эффективность двухслойных изделий и сравнивать различные теплоизоляционные материалы;

установлена зависимость прочности на сжатие при 10% деформации готового двухслойного изделия от толщины и плотности упрочненного верхнего слоя;

установлена зависимость прочности при локальном сжатии готового двухслойного изделия от толщины и плотности упрочненного верхнего слоя;

установлена зависимость теплопроводности готового двухслойного изделия от толщины и плотности упрочненного верхнего слоя;

установлена многофакторная зависимость между физико-механическими параметрами отдельных слоев и прочностными показателями готового двухслойного минераловатного изделия;

установлена зависимость физико-механических и теплотехнических свойств готового двухслойного минераловатного изделия от плотностей верхнего и нижнего слоев и их соотношения;

установлена зависимость прочностных показателей изделий из минеральной ваты от содержания связующих веществ;

установлена зависимость водопоглощения минераловатных изделий от содержания гидрофобизирующих веществ.

Практическая значимость работы:

Разработаны двухслойные минераловатные изделия, обладающие повышенными теплотехническими и физико-механическими свойствами: прочностью при локальном сжатии до 800 Н, прочностью при 10% деформации до 70 кПа, при сохранении значений теплопроводности на уровне менее 0,04 Вт/(м К);

разработана технология производства двухслойных минераловатных изделий для существующей технологической линии;

разработаны принципы методики исследования механических свойств двухслойных теплоизоляционных систем из минеральной ваты, основанные на теории упругости.

Внедрение результатов исследований. Разработаны рекомендации по подбору технологических параметров для изготовления двухслойных минераловатных плит для существующего производства, позволяющие снизить среднюю плотность изделий и расход связующих веществ на 15-20% при сохранении эксплуатационных свойств. По результатам работы была выпущена опытно-промышленная партия двухслойных минераловатных плит на заводе теплоизоляционных материалов ООО «Роквул Север».

Подтверждена технико-экономическая эффективность применения двухслойных минераловатных изделий в строительстве, связанная со снижением материалоемкости изделий, материальных затрат на проведение монтажных работ и экономии тепловой энергии, обеспечивающее сокращение расходов более чем на 20%.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы исследований доложены на Четвертой Международной (IX межвузовской) (20-21 апреля 2006 г., Москва, МГСУ) и Юбилейной Десятой международной межвузовской (25-26 апреля 2007 г., Москва, МГСУ) научно-практических конференциях молодых ученых, аспирантов и докторантов (доклады отмечены почетными грамотами) и на международной научно-практической конференции «Эффективные тепло- и звукоизоляционные материалы в современном строительстве и ЖКХ» (8-10 ноября 2006 г., Москва, МГСУ), отражены в 8 публикациях.

На защиту выносятся:

теоретические положения получения двухслойных минераловатных изделий, обладающих повышенными теплотехническими и физико-механическими свойствами;

методика исследования механических и теплофизических свойств двухслойных теплоизоляционных систем на основе изделий из минеральной ваты;

зависимости физико-механических свойств двухслойных минераловатных изделий от главных факторов;

математическая модель двухслойного теплоизоляционного изделия из минеральной ваты;

оптимальные технологические параметры производства двухслойных плит для существующей технологической линии;

результаты опытно-промышленной проверки лабораторных исследований.

Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка и приложений. Работа содержит 141 страницу машинописного текста, 44 рисунка, 22 таблицы, библиографический список, включающий 77 наименований и 2 приложения.

содержание работы

С начала производства теплоизоляционных изделий из минеральной ваты в промышленности велся активный поиск путей оптимизации технологии изготовления и параметров готовых изделий.

Традиционные теплоизоляционные материалы на основе минеральной ваты отвечают лишь части условий предъявляемых к ним в условиях современного строительства. Их основной недостаток в том, что наилучшими показателями по теплозащите обладают изделия с низкой плотностью и низкими прочностными показателями. При этом в конструкциях плоских кровель, или штукатурных фасадов в жестких эксплуатационных условиях находится лишь внешняя часть минераловатной плиты. Остальная часть плиты воспринимает уже распределенные нагрузки и находится в зоне постоянных положительных температур. Следовательно, эксплуатационные свойства минераловатной плиты можно значительно повысить путем увеличения прочности внешней части изделия. Одним из путей создания такого материала является технология изготовления двухслойных минераловатных плит. Данная технология позволяет конвейерным способом получать минераловатные плиты с различными значениями плотности по толщине. Более плотная верхняя часть минераловатной плиты будет распределять монтажные и эксплуатационные нагрузки, и передавать их на нижнюю часть. Это позволит снизить плотность нижнего слоя при сохранении прочностных показателей всего изделия. Снижение средней плотности позволит увеличить термическое сопротивление плиты. Значения толщины каждого из слоев в таком изделии, а так же их плотности, могут задаваться при производстве в широких пределах.

Различные физико-механические и теплотехнические свойства двух слоев единой минераловатной плиты при обеспечении их совместной работы позволят получить высокопрочное изделие с низкой теплопроводностью.

Это положение было приято в качестве основной рабочей гипотезы диссертационной работы.

При проведении исследований была использована минеральная вата производства ЗАО «Минеральная вата» г. Железнодорожный и ООО «Роквул Север» г. Выборг. Волокна характеризуются стабильным химическим составом, с модулем кислотности не менее Мк>2,0 и водостойкостью не более рН<3, определенным по методике ГОСТ 4640. Подробно химический состав приведен в табл. 1. Диаметр волокон 3-6 мкм, Количество неволокнистых включений - не более 5%. В качестве связующего вещества применялись фенолформальдегидные смолы импортного производства. Среднее содержание смол в изделиях - 3-5%.

минеральный вата связующий теплопроводность

Таблица 1. Химический состав минеральных волокон

Наименование оксида	ЗАО «Минеральная вата» г. Железнодорожный.	ООО «Роквул Север» г. Выборг.
SiO2	48,5	41,5
Al2O3	10,5	20,0
TiO2	1,3	1,5
Fe2O3	9,5	5,5
CaO	18,6	21,3
MgO	7,6	6,7
Mk	2,25	2,20

Теоретические предпосылки создания двухслойных минераловатных плит показывают, что такие решения позволят снизить среднюю плотность теплоизоляционного ковра на 10-20% по сравнению с однослойными. Так же уменьшится расчетная толщина теплоизоляции, за счет более эффективного нижнего слоя. Снижение средней плотности приведет к уменьшению содержания связующих веществ на 10-20%, что положительно скажется на условиях производства, применения и утилизации изделий.

Отличительной особенностью двухслойной плиты по сравнению с другими решениями является плотное прилегание слоев друг к другу. Характер работы материала под локальной и распределенной нагрузками сильно отличается, при этом напряжения в материале от локальной нагрузки распределяются неравномерно, сосредотачиваясь в верхней части материала. В таких условиях упрочненный верхний слой обеспечивает меньшие начальные деформации системы и положительно влияет на прочность всего изделия.

Теплоизоляционные свойства пористых материалов обусловливаются сложным путем теплового потока от одной плоскости конструкции к другой. При моделировании структуры волокнистого материала было решено руководствоваться правилом, что эффективная теплопроводность любой хаотической структуры не изменится, если конкретная картина «хаоса» будет заменена другой, ей адекватной, т.е. сохранится изотропность системы, ее устойчивость, а концентрации компонент останутся неизменными. Вероятность появления упорядоченной структуры, хоть, и ничтожно мала, но равна вероятности появления любой другой хаотической структуры. Т.е. с точки зрения исследования теплопроводности упорядоченная структура является частным случаем хаотической и свойства этих структур будут одинаковы, если соблюдены условия адекватности.

В данной работе была принята модель каркаса с взаимопроникающими компонентами с симметричной ячейкой и постоянным сечением бруса (рис. 1).



(а)

(б)

Рис. 1. Модели исследуемого материала для расчета теплопроводности: а - однослойная; б - двухслойная; - толщина материала; и - соответственно толщина верхнего и нижнего слоев; - теплопроводность материала; и - соответственно теплопроводность верхнего и нижнего слоев

Для такой модели теплопроводности двухслойного минераловатного изделия зависимость теплопроводности от доли более плотного слоя носит линейный характер. Вычисленные значения теплопроводности для двухслойного изделия численно совпали со значениями теплопроводности однослойного материала равной средней плотности. Кроме того, на теплопроводность двухслойной минераловатной плиты, равно как и других волокнистых материалов, оказывают влияние параметры волокна, средняя плотность изделия, характер распределения воздушных пор и др.

При определении прочности на сжатие под локальной нагрузкой использовался европейский метод (EN 12430). Сущность метода заключается в том, что на образец действует сила, приложенная круглым индентором сечением 50 см2 (O 79,8 мм).

При проведении испытаний и дальнейшей обработке результатов было установлено, что зависимость прочности при локальном сжатии от плотности для однослойного решения имеет линейный характер, возрастая от 300 Н для плотности 80-90 кг/м3 до 800 Н для 180-190 кг/м3.

Прочность при локальном сжатии двухслойного решения исследовалась путем тестирования образцов различной плотности и с различной долей более плотных слоев. Результаты эксперимента показаны на рис. 2. На графиках по оси Х выделяется зона от 0 до 20-25%, в которой наблюдается резкий прирост прочности. Далее, от 20-25% до 75-80% находится зона, в которой прочность увеличивается незначительно при увеличении доли более плотной плиты. И, наконец, в третьей зоне (от 75-80% до 100%) так же наблюдается значительное увеличение прочности. Причем для более плотных плит эти зависимости выражены сильнее. Сравнение кривых для двухслойных систем с плотностями верхнего слоя 175 кг/м3 и 125 кг/м3 и нижнего слоя 75 кг/м3 иллюстрирует, что увеличение плотности верхнего слоя является более эффективным способом повышения прочности всей системы, чем увеличение его толщины. Так, в случае увеличения плотности верхнего слоя со 125 кг/м3 до 175 кг/м3 при нижнем слое плотностью 75 кг/м3 и доле верхнего слоя 25% значение прочности при локальном сжатии увеличится более чем на 100%, а вес 1 м2 решения при толщине 200 мм возрастет на 37%. При этом, в случае увеличения доли верхней плиты плотностью 125 кг/м3 до 75% вес 1 м2 решения увеличится на 12% а прочность прочности при локальном сжатии на 6%.

При исследовании прочности на сжатие при 10% деформации для однослойных решений было установлено, что зависимость прочности от плотности имеет линейный характер. Увеличение плотности на 20% со 100 кг/м3 до 120 кг/м3 приводит к росту прочности на сжатие на 40% (с 31 кПа до 43 кПа). Резкое увеличение прочности при плотностях более 140 кг/м3 (до 60-70 кПа) происходит благодаря созданию минераловатного ковра гофрированной структуры.

Дальнейшие исследования показали, что при действии равномерно распределенной нагрузки на двухслойную плиту влияние верхнего слоя мало, т.к. вся площадь образца работает на сжатие с момента приложения нагрузки. Установлено, что разрушение образца происходит по слабому сечению, которым является нижний слой. С увеличением доли верхней плиты увеличивается значение силы, требуемой для деформации нижнего слоя на 10% толщины всего двухслойного решения. При доле верхнего слоя 75% и выше наблюдается резкий рост значений прочности на сжатие. Причем угол наклона прямой зависит от соотношения прочностей двух слоев. Чем больше разница между прочностью слоев, тем больше угол наклона к горизонтальной оси (рис. 3).

Исследование теплотехнических свойств изделий из минеральной ваты производилось с помощью аппарата по определению теплового сопротивления FOX600 фирмы LaserComp (США). Испытания плиты горизонтальной слоистости показали, что при постепенном увеличении плотности материала теплопроводность сначала уменьшается с 0,035 Вт/(м К), при плотности 30 кг/м3 до минимума в 0,033 Вт/(м К), при плотности 50-70 кг/м3; а после монотонно возрастает до уровня 0,038 Вт/(м К), при плотности 180-190 кг/м3. Причем при испытании изделий с гофрированной структурой увеличение происходило быстрее из-за увеличения кондуктивной составляющей теплопроводности.



Рис 2. Зависимость прочности при локальном сжатии от доли более плотного слоя в двухслойном материале

Рис 3. Зависимость прочности на сжатие при 10% деформации от доли более плотного слоя в двухслойном материале

По результатам испытаний получен график зависимости теплопроводности от средней плотности изделий. Уравнение кривой теплопроводности в зависимости от средней плотности имеет вид:

y = 8*10-11x4 - 4*10-8x3 + 8*10-6x2 - 0,0005x + 0,0451 (1)

В результате дальнейшей обработки результатов были получены значения параметров элементарной ячейки модели волокнистого материала. При моделировании минераловатных изделий различной структуры рекомендовано вводить уточняющие коэффициенты на основе экспериментальных данных.

При исследовании теплотехнических свойств двухслойных минераловатных изделий было установлено, что с точки зрения теплопроводности такие плиты обладают теми же свойствами, что и однослойное минераловатные изделия (рис. 4).

Рис. 4. Зависимость теплопроводности от доли более плотного слоя в двухслойном материале

Результаты экспериментов легли в основу определения оптимальных параметров двухслойных плит с помощью математического планирования трехкомпонентной системы: плотность верхнего слоя (X1), плотность нижнего слоя (X2), доля верхнего слоя в готовом изделии (X3). В качестве выходных параметров были приняты: средняя плотность готового изделия (Y1), прочность на сжатие при 10% деформации (Y2), прочность при локальном сжатии (Y3), теплопроводность при температуре +10 0С (Y4). Параметры волокна и содержание органических веществ были приняты постоянными во всех опытных партиях.

Математическое моделирование результатов экспериментов было проведено по программе POSTMOD (построение модели). В качестве уравнений модели для средней плотности и теплопроводности было принято неполное квадратичное уравнение, а для прочности на сжатие при 10% деформации и прочности при локальном сжатии - полное квадратичное уравнение. Выбор уравнений производился исходя из требований наиболее полно учитывать все факторы и их взаимодействие.

В ходе моделирования были получены:

Уравнения регрессии для прочности на сжатие при 10% деформации и прочности при локальном сжатии:

y(2)=-48.86-0.1741*x1-0.0006615*x12+1.67*x2+0.00314*x1*x2-0.007584*x22-

-1.085*x3+0.00422*x1*x3-0.0007798*x2*x3+0.006866*x32 (2)

y(3)=-840.9+10.55*x1-0.03521*x12-1.546*x2+0.0432*x1*x2-0.01202*x22-

-3.583*x3+0.0644*x1*x3-0.003602*x2*x3-0.03917*x32 (3)

Уравнения регрессии для средней плотности и теплопроводности:

y(1)=0.007693-0.00004886*x1+0.9999*x2+0.0000004767*x1*x2-

-0.00000298*x3+0.01*x1*x3-0.01*x2*x3; (4)

y(4)=0.02230+0.00001096*x1+0.0001185*x2-0.00000007*x1*x2+

+0.00007078*x3+0.0000004978*x1*x3-0.000001070*x2*x3. (5)

Анализ результатов моделирования позволил установить, что увеличение плотностей любого из слоев, а так же увеличение доли верхнего слоя ведет к увеличению средней плотности ковра. Увеличение плотности верхнего слоя при его доле менее 50% практически не влияет на прочность на сжатие при 10% деформации единого минераловатного изделия. Увеличение плотности верхнего слоя при его доле более 50% приводит к увеличению прочности на сжатие при 10% деформации. Увеличение плотности нижнего слоя ведет к увеличению прочности на сжатие при 10% деформации единого минераловатного изделия, а увеличение плотности нижнего слоя практически не влияет на прочность при локальном сжатии изделия. Увеличение плотности верхнего слоя приводит к увеличению прочности при локальном сжатии. Изменение плотности любого из слоев, а так же изменение доли верхнего слоя ведет к изменению теплопроводности.

Для того, что бы найти характеристики слоев для двухслойной плиты, обладающей наибольшей прочностью при минимальной теплопроводности было проведено дополнительное математическое моделирование путем решения задачи линейного программирования.

С помощью программы MTLO были решены задачи линейного программирования для поиска параметров, обеспечивающих максимальные значения прочности на сжатие при 10% деформации и прочности при локальном сжатии для заданных значений теплопроводности и средней плотности. Оптимизированные параметры слоев двухслойных минераловатных плит приведены в таблицах 2, 3, 4 и 5.

Таблица 2. Оптимизированные параметры слоев для получения максимальной прочности на сжатие при 10% деформации для заданных значений теплопроводности

Плотность верхнего слоя	Плотность нижнего слоя	Доля верхнего слоя	Средняя плотность	? 10	?10
кг/м3	кг/м3	%	кг/м3	Вт/(мК)	кПа
125	82	25	92,8	0.034	20,04
125	100	25	106,3	0.035	30,80
125	119	25	120,5	0.036	41,55
148	125	25	130,8	0.037	48,70
175	125	31	140,5	0.038	53,74

Таблица 3. Оптимизированные параметры слоев для получения максимальной прочности при локальном сжатии для заданных значений теплопроводности

Плотность верхнего слоя	Плотность нижнего слоя	Доля верхнего слоя	Средняя плотность	? 10	Fp
кг/м3	кг/м3	%	кг/м3	Вт/(мК)	Н
138	75	25	90,8	0.034	270
173	75	25	99,5	0.035	531
175	75	50	125,0	0.036	591
175	75	75	150,0	0.037	638
175	94	75	154,8	0.038	681

Таблица 4. Оптимизированные параметры слоев для получения максимальной прочности на сжатие при 10% деформации для заданных значений средней плотности изделия

Плотность верхнего слоя	Плотность нижнего слоя	Доля верхнего слоя	Средняя плотность	?10	Fp	? 10
кг/м3	кг/м3	%	кг/м3	кПа	Н	Вт/(мК)
125	80	25	90	18,9	183	0.0339
125	100	25	100	30,6	230	0.0350
125	120	25	110	42,3	277	0.0361
125	125	40	120	47,6	315	0.0369
125	125	60	130	50,7	351	0.0377
130	125	75	140	53,8	416	0.0384
150	125	75	150	56,9	567	0.0390
170	125	75	160	60,0	717	0.0396

Таблица 5. Оптимизированные параметры слоев для получения максимальной прочности при локальном сжатии для заданных значений средней плотности изделия

Плотность верхнего слоя	Плотность нижнего слоя	Доля верхнего слоя	Средняя плотность	?10	Fp	? 10
кг/м3	кг/м3	%	кг/м3	кПа	Н	Вт/(мК)
130	75	25	90	16,7	209	0.0338
150	75	25	100	19,8	360	0.0343
170	75	25	110	22,8	510	0.0350
175	90	25	120	32,4	583	0.0360
175	110	25	130	44,1	630	0.0370
175	125	30	140	53,6	674	0.0380
175	125	50	150	56,8	710	0.0387
170	125	70	160	60,0	746	0.0395

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