Пористость (открытая пористость)

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%. Объем истинной пористости определяется содержанием в материале каркасообразующих элементов (волокон, зерен, мембран, образующих межпоровые перегородки в ячеистых структурах), прочностью этих элементов и образованного ими каркаса. Чем выше прочность структурообразующего материала и чем прочнее связи между элементами каркаса, тем больше может быть истинная пористость теплоизоляционного материала. 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 истинной пористости за счет упругого последействия волокон. В технологии теплоизоляционных материалов применяют ряд приемов для повышения истинной пористости. Для материалов с волокнистой структурой это достигается путем уменьшения диаметра волокна до предела, обеспечивающего малую сминаемость минеральной ваты, снижением содержания связующего в материале за счет повышения его адгезионных и когезионных свойств, а также путем направленного ориентирования волокон по отношению к нагрузке при эксплуатации материалов. Для материалов с зернистой структурой применением зерен монодисперсного гранулометрического состава, повышением их прочности, увеличением внутризерновой пористости, снижением расхода связующего путем уменьшения его вязкости, поризацией связующего. Для материалов с ячеистой структурой повышением прочности межпоровых перегородок и уменьшением их толщины.

Повышение общей пористости может быть также достигнуто конструкционными приемами, путем снижения эксплуатационной нагрузки на теплоизоляционный слой конструкции.

Открытая пористость ухудшает эксплуатационные свойства теплоизоляционных материалов, являясь причиной проникновения влаги и газов вглубь изделий. Это способствует резкому повышению теплоемкости и теплопроводности теплоизоляции, интенсификации химической и физической коррозии твердой фазы.

Закрытая пористость обеспечивает повышенную эксплуатационную стойкость строительной теплоизоляции. При производстве теплоизоляционных материалов с ячеистой структурой закрытая пористость стремятся увеличить. Это достигается оптимизацией процесса порообразования путем направленного регулирования его кинетики и реологических характеристик формовочных смесей.

Однако 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.

Размер и форма пор оказывает существенное влияние не только на теплопроводность теплоизоляционных материалов, но и на их прочностные характеристики.

Снижение размера пор в материалах с любой структурой до определенного размера в зависимости от прочности и степени связности каркасообразующего материала является одним из эффективных приемов повышения прочности высокопористых изделий. Форма пор также оказывает влияние на прочность теплоизоляционных материалов.