Технология изоляционных строительных материалов и изделий

Министерство образования и науки Российской Федерации 

Уральский федеральный университет  

имени первого Президента России Б. Н. Ельцина 

А. А. Пономаренко 
В. Б. Ежов 
Н. П. Комарова 

ТЕХНОЛОГИЯ И СВОЙСТВА  
СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗОЛЯЦИОННЫХ 

МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ

Рекомендовано методическим советом  
Уральского федерального университета  

в качестве лабораторного практикума  
для студентов вуза, обучающихся  

по направлению подготовки  
08.03.01 «Строительство» 

Екатеринбург 
Издательство Уральского университета 
2017 

УДК 691.3(076.5)
ББК 38.637-03я73-5
          П56
Рецензенты: кафедра «Строительные материалы» Южно
Уральского государственного университета (д-р техн. наук, 
проф. Л. Я. Крамар); исполнительный директор ООО «ПСО 
Теплит» канд. техн. наук А. А. Вишневский 

Научный редактор — д-р техн. наук, проф. Ф. Л. Капустин 

П56

Пономаренко, А. А.
Технология изоляционных строительных материалов 
и изделий : лабораторный практикум / А. А. Пономаренко. — Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2017. —  
92 с.
ISBN 978-5-7996-2030-1

Лабораторный практикум предназначен для студентов, обуча
ющихся по направлению подготовки бакалавров «Строительство», 
профиля «Производство и применение строительных материалов, 
изделий и конструкций» всех форм обучения, а также может быть полезно магистрам, аспирантам и специалистам в области строительного материаловедения с целью повышения квалификации. В пособии 
кратко рассмотрены теоретические основы технологии производства 
основных строительных изоляционных материалов и изделий, приводятся методы определения их состава и свойств. Показаны порядок 
и методика выполнения студентами лабораторных работ, требования 
к объему, содержанию и последовательности составления отчетов.

Табл. 11. Рис. 1.

УДК 691.3(076.5)
ББК 38.637-03я73-5

ISBN 978-5-7996-2030-1
© Уральский федеральный 
     университет, 2017

Введение

Дисциплина «Технология изоляционных строительных 

материалов и изделий» в учебном плане подготовки бакалавров-технологов по производству строительных материалов, 
изделий и конструкций является одной из завершающих, обобщающих знания и умения, полученные студентами при изучении дисциплин: физика, химия, материаловедение, архитектура, основы производства строительных материалов.

Изоляционные материалы относятся к эффективным строительным материалам, обеспечивающим повышенные тепло-, 
гидро- и звукозащитные характеристики ограждающих конструкций зданий и сооружений. Повышение качества строительства в XXI веке может быть обеспечено современными 
высокоэффективными изоляционными материалами при 
грамотном их использовании в строительстве. По функциональному назначению изоляционные материалы делят на три 
группы: имеющие малую теплопроводность (теплоизоляционные), снижающие воздействие шума на организм человека 
(акустические), обеспечивающие устойчивость конструкций 
к статическим и динамическим воздействиям воды и пара (гидроизоляционные).
Строительная индустрия производит сотни разновидно
стей теплоизоляционных, акустических и гидроизоляционных 
материалов и изделий из различного природного и искусст

\ Технология и свойства строительных изоляционных материалов и изделий \

венного сырья. Это предопределяет многообразие технологических приемов получения и закрепления структуры рассматриваемых материалов, придания им специфических свойств, 
обеспечивающих 
технико-экономическую 
эффективность 

при службе в различных условиях эксплуатацию Знания классификационных признаков самих материалов и способов их 
получения необходимы при решении технологических задач 
по совершенствованию производства и разработке новых материалов. Владение информацией о свойствах, долговечности, 
совместной работе изоляционных и конструкционных материалов позволит осуществлять рациональный их выбор для создания разнообразных конструкций.

Будущий технолог должен хорошо разбираться в обширной 

номенклатуре изоляционных материалов, определять их эффективность с учетом качественных показателей, знать основы 
технологии производства, сущность физико-химических процессов, обеспечивающих получение продукции с заданными 
свойствами из исходного сырья. При разработке технологии 
необходимо помнить о принципах ресурсо- и энергосбережения, а также охране окружающей среды. При выполнении лабораторных работ по данной дисциплине студент познакомится с основами технологии производства теплоизоляционных 
материалов, методами определения их характеристик, получит навыки оценки качества сырья, проведения исследований 
по совершенствованию технологии производства, сравнения 
качественных характеристик материалов с целью разработки 
эффективных конструкций.

Лабораторная работа № 1  
Определение свойств  
теплоизоляционных материалов

Цель работы: освоить методики определения свойств теплоизоляционных материалов. Сравнить качество разных теплоизоляционных материалов.
К любым строительным материалам предъявляется ком
плекс требований функционального (специфического) и строительно-эксплуатационного характера.
Функциональные свойства определяются основным назначением материала. Для теплоизоляционных материалов (ТИМ) 
такими свойствами являются: теплопроводность, температура 
применения, пористость, величина и структурные показатели, 
которые решающим образом влияют на качество этих материалов.
Пористость — одна из важнейших характеристик ТИМ, позволяющая оценить долю (процентное содержание) газовой 
(воздушной) фазы в объеме материала. Принято подразделять 
пористость на истинную (общую), открытую и закрытую.

Истинная пористость Пи характеризует отношение общего 

объема всех пор к объему материала (в долях или процентах):

 
П  = П +П
И
З
О   
(1) 

\ Технология и свойства строительных изоляционных материалов и изделий \

или 

 
П  = (
)100  =  (1
)100%,
И
ср
ср
r
r

r

r

r

  
(2) 

где ρ и ρср — соответственно истинная плотность и средняя 
плотность материала, кг/м 3, г/см 3.
Открытая пористость По – отношение общего объема сообщающихся пор Vсп к объему материала V (определяется экспериментально путем водонасыщения):

 
П
100
100 %,
О
сп
в
с

ж
=
=
V
V
m
m
V
r
  
(3) 

где mв и mc — соответственно масса водонасыщенного и сухого 
образца, кг, г; ρж — плотность жидкости в кг/м 3, г/см 3.
Закрытая пористость Пз, % характеризует объем закры
тых пор в объеме материала и рассчитывается исходя из фор- 
мулы 

 
П =П
П
З
И
О
.  
(4) 

Для зернистых материалов (засыпной теплоизоляции) вве
дено понятие пустотности Vп.м, которая характеризует объем 
межзерновых пустот:

 
V

П. М

н

ср.
1
100%,
= 
r

r
  
(5) 

где ρн и ρср. — соответственно насыпная и средняя плотность 
зерен материала.

В табл. 1 приведены значения пористости для теплоизоляционных материалов различной пористой структуры.

/  Лабораторная работа № 1. Определение свойств теплоизоляционных материалов   /

7

Таблица 1 

Пористость материалов разной структуры 

Структура
Материал
Пористость, %

истинная
открытая
закрытая

Ячеистая
Ячеистый бетон
80–95
40–50
40–45
Пеностекло
85–90
2–5
83–85
Пенопласты
92–99
1–55
45–98
Волокнистая
Минераловатные
85–92
85–92
0
Зернистая
Перлитовые
85–88
60–65
22–25

Для материалов с волокнистой и зернистой структурой 

значения истинной пористости не являются величинами постоянными, так как даже при небольшой нагрузке истинная 
пористость снижается за счет уплотняемости. После снятия 
нагрузки у волокнистых материалов возможно частичное восстановление ее за счет упругого последействия волокон.

Открытая пористость ухудшает эксплуатационные свойства 
теплоизоляционных материалов, являясь причиной проникновения влаги и газов вглубь изделий. Закрытая пористость 
ячеистых материалов обеспечивает повышенную эксплуатационную стойкость строительной теплоизоляции. При устройстве высокотемпературной теплоизоляции предпочтение отдается материалам с волокнистой структурой, они намного лучше 
выдерживают резкие колебания температуры, так как элементы, слагающие их структуру, способны деформироваться без 
разрушения каркаса и релаксировать за счет этого температурные напряжения.

Снижение размера пор в материалах с любой структурой 

до определенного предела является одним из эффективных 
приемов повышения прочности высокопористых изделий. Наилучшие показатели по прочности имеют ячеистые и зернистые материалы со сферическими порами и зернами. Материал 

\ Технология и свойства строительных изоляционных материалов и изделий \

с продолговатыми или эллиптическими порами неравнопрочен. Его прочность ниже при приложении нагрузки параллельно короткой оси. Для теплопроводности же наблюдается 
обратная зависимость.
К строительно-эксплуатационным свойствам теплоизоляционных материалов относятся плотность, прочность, стойкость к действию воды, температуры, огня, химической и биологической агрессии.
Средняя плотность ρср — физическая величина, определяе
мая отношением массы тела или вещества ко всему занимаемому ими объему, включая имеющиеся в них пустоты и поры, 
кг/м 3:

 
rcp = m

V

c ,   
(6) 

где mc — масса материала в сухом состоянии, кг.

Среднюю плотность материала, кг/м 3, в естественно-влаж
ном состоянии определяют по формуле 

 
rср. вл
В
=
+
m

V
W
(
,
),
1
0 01
  
(7) 

где W — влажность материала, %; m — масса материала в естественно-влажном состоянии, кг.

Средняя плотность материалов в сухом состоянии прямо 

пропорциональна объему пористости, и с ее помощью приближенно оценивают теплопроводность. При прочих равных 
условиях по средней плотности можно судить и о прочности 
теплоизоляционных материалов, конечно в сугубо приближенном виде.
К прочностным показателям относят прочности при сжатии 
Rсж, изгибе Rизг и растяжении Rр. Как правило, значение этих 
показателей невелико. Материалы с волокнистой структурой 

/  Лабораторная работа № 1. Определение свойств теплоизоляционных материалов   /

9

испытывают на изгиб и реже на растяжение, с зернистой и ячеистой структурами — на сжатие и реже — на изгиб (табл. 2).

Таблица 2 

Прочностные показатели распространенных  
теплоизоляционных материалов 

Материалы
Средняя 
плотность, 
кг/м 3

Прочность, МПа, при

сжатии
изгибе

Ячеистый бетон
350
0,6
–
Пеностекло
200
1,0
0,70
Минераловатные плиты на
синтетическом связующем
200
–
0,10

Асбестосодержащие
350
–
0,17–0,30
Перлитобитумные
300
–
0,15
Перлитоцементные
300
0,8
0,25
Керамические
400
0,8
–
Древесно-волокнистые плиты
300
–
0,12
Фибролит
25
0,07
0,10

Пенопласты
25
0,07
0,10
50
0,1
0,10
100
0,2–0,4
–

Отношение теплоизоляционных материалов к действию воды. 

У влажных материалов резко повышаются теплопроводность 
и теплоемкость, у большинства из них снижаются физико-механические показатели.
Влажность характеризуется отношением массы (объема) 

влаги, содержащейся в объеме материала, к его массе в сухом 
состоянии (влажность по массе –Wм) или к его объему (влажность по объему Wоб):

 
W
m
m
m
м
В
С

С
100%,
=
  
(8)