Изоляция оборудования, инженерных и специальных сооружений

Областью, где всегда будут актуальны вопросы энергосбережения, являются системы отопления и водоподготовки. Изоляция в конструкциях систем вентиляции и кондиционирования выполняет функции теплоизоляции, звукоизоляции и огнезащиты (рис. 1). Многие технологические процессы связаны с использованием высокотемпературного оборудования, установок высокого холода, которые необходимо теплоизолировать. Изоляция технологических помещений является одной из задач обеспечения.

Каменное волокно относится к категории материалов, обладающих повышенной огнестойкостью. Особенности технологии изделий на основе каменной ваты позволяют получать изделия с объемно-ориентированной структурой и минимальным содержанием связующих веществ или вовсе отказаться от органического связующего. Большинство изделий, обладающих подобной структурой, относят к группе НГ – негорючей теплоизоляции. Изделия на подложке относят к группе Г1.

1. Техническая изоляция

1.1. Применение технической изоляции

Таблица 1

Применение технической изоляции ROCKWOOL для резервуаров и бойлеров

Устройство	Температура	Особенности конструкции	Техническая изоляция
			Цилиндры	WIRE D MAT	LAME LLA MAT	ТЕХ МАТ	FIRE BATT S	ТЕХ БАТТ С
Резервуары	< 250 °С	малые	—	—			—
		большие	—	—			—
	> 250 °С		—		—
Бойлеры	< 250 °С	малые	—	—			—
		большие	—	—			—
Печи	< 250 °С		—	—
	> 250 °С				—

Волокна каменной ваты химически инертны по отношению к маслам, растворителям, щелочам. Каменная вата биостойка, изделия из каменной ваты способны сохранять высокие эксплуатационные характеристики на протяжении более чем 50 лет службы.

Цилиндры теплоизоляционные представляют собой полые изделия, которые изготавливаются из каменной ваты; могут выпускаться с покрытием алюминиевой фольгой. Цилиндры разработаны для изоляции трубопроводов в зданиях и сооружениях, для изоляции тепловых сетей, промышленных трубопроводов всех типов.

Использование цилиндров позволяет увеличить звукоизоляцию трубопроводов с жидкостями и газами, особенно транспортируемыми с высокой скоростью. Цилиндры ROCKWOOL могут использоваться на поверхностях с температурой от –180 до +650 °С. Циллиндры без покрытия относятся к негорючим материалам (НГ), с покрытием – к группе Г1.

Цилиндры устанавливаются на трубопроводе вплотную друг к другу с разбежкой горизонтальных швов и закрепляются бандажами. При применении цилиндров с покрытием алюминиевой фольгой швы и стыки герметизируются.

Цилиндры легко поддаются обработке режущим инструментом. При складировании на открытом воздухе необходимо избегать контакта цилиндров с грунтом и использовать укрывной влагонепроницаемый материал.

LAMELLA MAT (LAMELLA MAT L) изготовлен из полос (ламелей) каменной ваты, приклеенных к подложке (крафт-бумага, алюминиевая фольга). В результате такого способа изготовления получается прочный и упругий мат, который не деформируется при монтаже на сгибах и углах. Материал относится к группе Г1 (за счет подложки). Благодаря тому, что волокна каменной ваты расположены в основном перпендикулярно изолируемой поверхности, удается сохранить толщину материала при монтаже на сгибах и углах.

Применяется в качестве изоляции трубопроводов, воздуховодов и в качестве верхнего слоя при ремонте существующей изоляции. На трубопроводах LAMELLA MAT закрепляется при помощи проволоки. На воздуховодах маты накалываются на приваренные к корпусу воздуховода иглы и фиксируются шайбами. Стыки между матами и места выхода игл из материала изолируются алюминиевым скотчем.

ТЕХ МАТ – легкий гидрофобизированный мат на основе каменной ваты. Может выпускаться с покрытием алюминиевой фольгой. ТЕХ МАТ без покрытия относится к негорючим материалам и принадлежит к группе НГ; с покрытием алюминиевой фольгой – Г1. ТЕХ МАТ может использоваться на поверхностях с температурой от -180 до +570 С (рис. 1, 2).

Рис. 1. Изоляция трубопроводов с помощью цилиндров

Рис. 2. Изоляция воздуховодов с помощью LAMELLA MAT

Разработан для тепловой изоляции технологического и энергетического оборудования, тепловых сетей, магистральных и промышленных трубопроводов, дымовых труб, газоходов.

WIRED MAT – гибкий мат из каменной ваты, покрытый с одной стороны сеткой из гальванизированной проволоки с размером ячейки 25 мм и прошитый гальванизированной проволокой. Может выпускаться с покрытием из алюминиевой фольги. Разработан для изоляции высокотемпературного оборудования и трубопроводов, огнезащиты воздуховодов. Воздуховоды с изоляцией WIRED MAT 80 толщиной соответственно 40/80 мм имеют пределы огнестойкости EI60/EI240.

FIREBATTS – плиты на основе каменной ваты. Могут выпускаться с покрытием алюминиевой фольгой. Разработаны для использования в качестве теплоизоляции плоских поверхностей, оборудования и воздуховодов. Группа горючести без покрытия – НГ; с покрытием алюминиевой фольгой – Г1.

ТЕХ БАТТС – плиты на основе каменной ваты. В зависимости от верхнего предела плотности подразделяются на марки 50, 75, 100, 125, 150. Могут выпускаться с покрытием алюминиевой фольгой. Плиты относятся к негорючим материалам и принадлежат к группе НГ; могут использоваться на поверхностях с температурой до 350 °С. Разработаны для изоляции воздуховодов, газоходов, резервуаров, бойлеров, технологического оборудования, плоских поверхностей, печей на объектах различных отраслей промышленности.

ТЕХ БАТТС 50 применяют в качестве ненагружаемой теплоизоляции горизонтальных и криволинейных (цилиндрических, конусных и т.п.) поверхностей резервуаров, оборудования, воздуховодов. Теплоизоляция стенок вертикальных резервуаров, горизонтальных, вертикальных и наклонных поверхностей оборудования осуществляется ТЕХ БАТТС 75. Для теплоизоляции крыш вертикальных резервуаров, технологического оборудования, теплообменников, газоходов прямоугольного сечения используют ТЕХ БАТТС 100. Тепло- и шумоизоляция внутренних поверхностей венткамер и вентканалов осуществляется ТЕХ БАТТС 125. Изделие ТЕХ БАТТС 150 оптимально для теплоизоляции энергетического и промышленного оборудования; является дополнительной изоляцией (в качестве второго слоя) промышленных печей, паровых котлов и другого тепловыделяющего оборудования, дымовых труб.

1.2. Теплоизоляция трубопроводов и оборудования

Изделия технической изоляции ROCKWOOL изготавливаются из каменной ваты вида ВМТ (ГОСТ 4640) из расплава горных пород, имеющего модуль кислотности не менее 2, со средним диаметром волокна 3-6 мкм. Конструктивные решения тепловой изоляции и расчетные характеристики теплоизоляционных конструкций определяются параметрами изолируемого объекта, назначением тепловой изоляции, условиями эксплуатации теплоизоляционных конструкций и характеристиками используемых в конструкции теплоизоляционных и защитно-покровных материалов.

Институтом ТЕПЛОПРОЕКТ специально для ROCKWOOL были разработаны инструкции и альбомы технических решений по применению цилиндров и матов из каменной ваты в конструкциях тепловой изоляции трубопроводов и оборудования. В рекомендациях приведены методики расчета теплоизоляции, в табличной форме, в зависимости от условий эксплуатации, – рекомендуемые ее толщины, указания по монтажу. Цилиндры ROCKWOOL и маты из каменной ваты рекомендуются в качестве теплоизоляционного слоя в полносборных и комплектных конструкциях, применяемых для изоляции трубопроводов и изготавливаемых по ТУ 36- 1180-85 «Индустриальные конструкции для промышленной тепловой изоляции трубопроводов, аппаратов и резервуаров».

Применение цилиндров ROCKWOOL

Цилиндры ROCKWOOL предназначены для тепловой изоляции трубопроводов наружным диаметром от 18 до 273 мм с температурой транспортируемых веществ от –180 до +650 °С.

Цилиндры рекомендуется применять для тепловой изоляции:

• трубопроводов тепловых сетей при надземной (на открытом воздухе, подвалах, помещениях) и подземной (в каналах, тоннелях) прокладках;
• технологических трубопроводов с положительными и отрицательными температурами всех отраслей промышленности, включая пищевую, предприятия микробиологии, радиоэлектроники и др., где требуется соблюдение условия повышенной чистоты воздуха в помещении;
• трубопроводов горячего и холодного водоснабжения в жилищном и гражданском строительстве, а также на промышленных предприятиях;
• фланцевых соединений трубопроводов, муфтовой и фланцевой арматуры, если диаметр фланцев или наружный диаметр трубопровода с изоляцией соответствует внутреннему диаметру цилиндра, используемому в качестве изоляции фланцев или арматуры.

Для тепловой изоляции трубопроводов с отрицательными температурами, горячего и холодного водоснабжения, тепловых сетей подземной канальной прокладки, трубопроводов с переменным режимом работы (охлаждение – нагревание) следует применять только гидрофобизированные цилиндры.

Рис. 3. Тепловая изоляция трубопровода цилиндрами: а – крепление бандажами; б – крепление винтами; 1 – цилиндр; 2 – трубопровод; 3 – покрытие; 4 – бандаж с пряжкой; 5 – винт

Цилиндры из каменной ваты используют для монтажа теплоизоляционных конструкций на трубопроводах. Как правило, монтаж тепловой изоляции начинают от фланцевого соединения. Цилиндры устанавливают вплотную друг к другу с разбежкой горизонтальных швов и закрепляют на трубопроводе бандажами. Рекомендуется устанавливать по два бандажа на одно изделие. Интервал между бандажами 500 мм. Боковые швы цилиндров должны быть расположены вразбежку. Бандажи могут быть изготовлены из упаковочной ленты 0,7×20 мм с окраской или алюминиевых лент шириной 30 мм. Бандажи закрепляются пряжками. Допускается применение колец из оцинкованной или черной отожженной проволоки диаметром 2 мм или проволоки из нержавеющей стали диаметром 1,2 мм. Защитное покрытие может крепиться бандажами или винтами (рис. 3).

Для изоляции трубопроводов, расположенных в помещении, и с положительными температурами транспортируемых веществ, цилиндры, кашированные алюминиевой фольгой, допускается применять без защитного покрытия. В качестве бандажей рекомендуется применять ленты из алюминия и алюминиевых сплавов шириной 20 или 30 мм толщиной 0,8 мм и алюминиевые пряжки.

Для изоляции трубопроводов холодного водоснабжения и технологических трубопроводов с температурой транспортируемых веществ ниже 12 °С следует применять только гидрофобизированные цилиндры и устанавливать пароизоляционный слой в соответствии с требованиями СНиП 2.04.14-88 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов». Швы пароизоляционного слоя должны быть тщательно герметизированы. Разрывы и проколы пароизоляционного слоя не допускаются.

При применении цилиндров, кашированных алюминиевой фольгой, если это особо не оговорено проектом, установки пароизоляционного слоя не требуется, но швы и стыки установленных на трубопровод цилиндров следует герметизировать. При возможном повреждении алюминиевой фольги в процессе монтажа места проколов и разрывов проклеиваются герметизирующими материалами.

При использовании цилиндров, кашированных алюминиевой фольгой, для изоляции трубопроводов холодного водоснабжения и технологических с температурой транспортируемых веществ ниже 12 °С под металлическое защитное покрытие рекомендуется устанавливать предохранительный слой, защищающий фольгу от повреждения. При этом защитное покрытие рекомендуется крепить бандажами.

При применении цилиндров на вертикальных участках трубопроводов через каждые 3-4 м по высоте трубы следует устанавливать разгружающие устройства для предотвращения сползания теплоизоляционного слоя и покрытия.

Для трубопроводов канальной прокладки и в тоннелях применяют гидрофобизированные кашированные цилиндры без последующей установки защитного покрытия.

Цилиндры как формостабильные изделия могут применяться в конструкциях тепловой изоляции горизонтальных трубопроводов без устройства опорных конструкций, возможно их применение в качестве теплоизоляционного материала для изоляции соосной муфтовой и фланцевой арматуры небольших диаметров (вентилей, обратных клапанов) и фланцевых соединений.

Кашированные цилиндры допускается применять в помещениях и каналах (тепловые сети, водоснабжение) без устройства покровного слоя. Цилиндры, кашированные фольгой, могут применяться для изоляции трубопроводов с отрицательными температурами без пароизоляционного слоя (при герметизации швов и мест повреждений фольги), что снижает стоимость конструкции и теплоизоляционных работ. Монтаж цилиндров методом «надвига» для изоляции вертикальных трубопроводов и на эстакадах над проездами позволяет отказаться от лесов, что снижает сроки и стоимость работ.

Применение ТЕХ МАТ

Маты теплоизоляционные из каменной ваты на синтетическом связующем гидрофобизированные предназначены для тепловой изоляции трубопроводов и оборудования с температурой транспортируемых веществ от –180 до +570 °С.

Маты рекомендуется применять для тепловой изоляции:

• трубопроводов тепловых сетей при надземной (на открытом воздухе, подвалах, помещениях) и подземной (в каналах, тоннелях) прокладках;
• технологических трубопроводов с положительными и отрицательными температурами всех отраслей промышленности, включая пищевую, предприятий микробиологии, радиоэлектроники и др., где требуется соблюдение условия повышенной чистоты воздуха в помещении;
• трубопроводов горячего и холодного водоснабжения в жилищном и гражданском строительстве, а также на промышленных предприятиях;
• фланцевых соединений трубопроводов; фланцевой арматуры (задвижки, вентили, клапаны); фланцевых соединений оборудования;
• промышленного оборудования, включая технологические аппараты, теплообменники, резервуары для хранения холодной и горячей воды (баки-аккумуляторы), нефти и нефтепродуктов, химических веществ;
• внутренних металлических стволов дымовых труб.

Для тепловой изоляции трубопроводов с отрицательными температурами, холодного водоснабжения, тепловых сетей подземной канальной прокладки, трубопроводов сенпнеырмем режимом работы (охлаждение — нагревание) следует применять только гидрофобизированные теплоизоляционные маты. Для трубопроводов холодной воды и с отрицательными температурами рекомендуется применять маты, кашированные алюминиевой фольгой.

Результаты мониторинга указывают на очевидную техническую целесообразность монтажного уплотнения ТЕХ МАТ в теплоизоляционных конструкциях высокотемпературных трубопроводов и оборудования. С учетом деформативных свойств ТЕХ МАТ рекомендуемый коэффициент уплотнения имеет значение 1,2-1,35.

ТЕХ МАТ в конструкциях тепловой изоляции трубопроводов

Рис. 4. Изоляция трубопроводов матами ТЕХ МАТ в один слой с креплением бандажами и подвесками: 1 – ТЕХ МАТ; 2 – защитное покрытие; 3 – бандаж с пряжкой; 4 – опорная скоба; 5 – подвеска; 6 – подкладка

Одно-, двух- и трехслойные конструкции изоляции трубопроводов с креплением теплоизоляционного слоя бандажами и подвесками (рис. 4 – 6).

Рис. 5. Изоляция трубопроводов матами ТЕХ МАТ в три слоя с креплением бандажами и подвесками: 1 – ТЕХ МАТ; 2 – защитное покрытие; 3 – бандаж с пряжкой; 4 – опорное кольцо с креплением болтами; 5 – подвеска; 6 – подкладка; 7 – проволочное кольцо

Рис. 6. Изоляция трубопроводов матами ТЕХ МАТ в два слоя с креплением проволочными стяжками, кольцами и бандажами: 1 – ТЕХ МАТ; 2 – проволочное кольцо; 3 – проволочные стяжки; 4 – бандаж с пряжкой; 5 – защитное покрытие

ТЕХ МАТ могут применяться для тепловой изоляции трубопроводов наружным диметром от 45 мм и более. Для трубопроводов с наружным диаметром от 45 до 159 мм предусматривается крепление теплоизоляционного слоя:

• бандажами из ленты 0,7×20 мм при укладке матов в один слой при толщине изоляции 40-100 мм. Рекомендуется устанавливать не менее трех бандажей на 1 м длины трубопровода (на ширину мата);
• кольцами из проволоки диаметром 2 мм для внутренних слоев двух- и трехслойных конструкций толщиной 120 мм и более. Предусмотрена установка трех проволочных колец на 1 м длины трубопровода. Бандажи из ленты 0,7×20 устанавливаются по наружному слою так же, как и в однослойной конструкции.

Для трубопроводов с наружным диаметром 219 мм и более предусматривается крепление теплоизоляционного слоя:

• бандажами из ленты 0,7×20 мм и подвесками из проволоки 1,2 мм при укладке матов в один слой при толщине изоляции 40-100 мм. Рекомендуется устанавливать не менее трех бандажей на 1 м длины трубопровода (на ширину мата). Подвески устанавливаются равномерно между бандажами, предусмотренными для крепления каждого мата, и крепятся на трубопроводе. Под подвески устанавливаются подкладки из стеклопластика;
• кольцами из проволоки диаметром 2 мм для внутренних слоев двух- и трехслойных конструкций толщиной 120 мм и более и подвесками. Подвески второго и третьего слоев крепятся к подвеске первого слоя снизу. Бандажи из ленты 0,7×20 устанавливаются по наружному слою так же, как и в однослойной конструкции.

Теплоизоляционный слой укладывается с уплотнением по толщине: до 1,35 – при наружном диаметре до 108 мм; 1,2 – при наружном диаметре 133 мм и более, включая плоские поверхности. В многослойных конструкциях маты второго и последующего слоев должны перекрывать швы предыдущих.

На вертикальные трубопроводы подвески не устанавливаются. Крепление теплоизоляционного слоя осуществляется бандажами и проволочными кольцами до диаметра 476 мм. Для предупреждения сползания колец и бандажей применяются струны из проволоки диаметром 2 мм. При большем диаметре предусматривается крепление на проволочном каркасе. На вертикальные трубопроводы устанавливаются разгружающие устройства с шагом 3-4 м по высоте. Бандажи из черной стальной ленты должны быть окрашены с целью предотвращения коррозии.

В теплоизоляционных конструкциях толщиной до 80 мм на горизонтальных трубопроводах предусмотрена установка опорных скоб высотой, соответствующей толщине изоляции, изготавливаемой из алюминия или оцинкованной стали, в зависимости от материала металлического защитного покрытия. Скобы устанавливаются на горизонтальные трубопроводы диаметром от 108 мм с шагом 500 мм по длине трубопровода. На трубопроводы с наружным диаметром 530 мм и более устанавливаются три скобы по диаметру в верхней части конструкции и одна снизу.

В горизонтальных теплоизоляционных конструкциях толщиной до 100 мм предусмотрена установка опорных колец из ленты стальной горячекатаной 2×30 мм с прокладками из асбестового картона. Опорные кольца устанавливаются на трубопроводы диаметром 108 мм и более при толщине изоляции 100 мм и более. Опорные кольца для трубопроводов диаметром от 530 мм и выше изготавливаются из двух-четырех элементов, которые стягиваются болтами 8×50 и гайками.

Для предотвращения коррозии элементы разгружающих устройств и опорных колец из черной стали должны быть окрашены лаком БТ-577 или кремнийорганическим лаком в зависимости от температуры изолируемой поверхности.

Проволока, применяемая для крепления теплоизоляционного слоя в рассмотренном случае и в случаях, приведенных ниже, в зависимости от материала и температуры изолируемой поверхности, агрессивности окружающей среды может быть из черной углеродистой, оцинкованной или нержавеющей стали.

Одно- и двухслойные конструкции изоляции трубопроводов с креплением теплоизоляционного слоя на проволочном каркасе (рис. 7). Крепление теплоизоляционного слоя с помощью проволочного каркаса применяют для горизонтальных трубопроводов с наружным диаметром 530 мм и более и вертикальных трубопроводов. Кольца из проволоки диаметром 2-3 мм устанавливаются с шагом 500 мм по длине трубопровода на его поверхность. К кольцам прикрепляются пучки стяжек из проволоки 1,2 мм с шагом 500 мм по дуге кольца.

Рис. 7. Изоляция трубопроводов или воздуховодов круглого сечения матами ТЕХ МАТ, кашированными фольгой, в два слоя: 1 – ТЕХ МАТ, кашированный фольгой; 2 – подвеска проволочная; 3 – подкладка; 4 – бандаж с пряжкой; 5 – проклейка швов лентой герметизирующей; 6 – защитное покрытие; 7 – опорная скоба; 8 – проволочное кольцо

Предусматривается 4 стяжки в пучке при изоляции в 1 слой и 6 – при изоляции в 2 слоя. Стяжки прокалывают слои матов и закрепляются крестнакрест. Бандажи из ленты 0,7×20 мм с пряжками устанавливаются с шагом 500 мм при однослойной изоляции и по наружному слою при двух- и трехслойной изоляции. Вместо бандажей по внутренним слоям многослойной изоляции предусматриваются кольца из проволоки диаметром 2 мм.

Скобы, опорные кольца на горизонтальных участках и разгружающие устройства на вертикальных участках трубопроводов устанавливаются, как указано выше.

Конструкция теплоизоляции трубопроводов ТЕХ МАТ, кашированных алюминиевой фольгой. Такая конструкция может быть рекомендована для изоляции трубопроводов холодной воды и трубопроводов с отрицательными температурами при толщине изоляции не более 100 мм (один слой изоляции) для предотвращения конденсации влаги на поверхности изоляции. При тщательной заделке мест проколов от подвесок и стыков матов конструкция не требует дополнительного пароизоляционного слоя.

ТЕХ МАТ в конструкциях тепловой изоляции оборудования

Одно- и двухслойные конструкции тепловой изоляции горизонтальных и вертикальных аппаратов с креплением теплоизоляционного слоя на каркасе (рис. 8). Для горизонтальных аппаратов с наружным диаметром от 530 до 1420 мм (емкостей, теплообменников и др.) преимущественно предусматривается крепление теплоизоляционного слоя на проволочном каркасе по типу изоляции трубопроводов.

Рис. 8. Изоляция горизонтальных аппаратов матами ТЕХ МАТ в один слой с креплением на проволочном каркасе: 1 – ТЕХ МАТ; 2 – проволочный каркас (кольца, стяжки); 3 – бандаж с пряжкой; 4 – струна

Кольца, устанавливаемые по поверхности аппаратов, рекомендуется предусматривать из проволоки диаметром 2-3 мм с шагом 500 мм. Стяжки из проволоки диаметром 1,2 мм крепятся пучками по периметру колец на расстоянии 500 мм друг от друга по дуге. Количество стяжек определяется числом теплоизоляционных слоев: 4 – для однослойной изоляции, 6 – для двухслойной. Поверх каркаса предусматривается установка бандажей из ленты 0,7×20 мм с шагом 500 мм.

Опорные кольца устанавливаются у фланцевых соединений аппаратов, у днищ и с интервалом не более 2 м. Элементы опорных конструкций могут быть приварными или крепиться с помощью болтов. Рекомендуется предусматривать окраску элементов из черной стали для предотвращения коррозии. Крепление элементов покрытия оборудования с положительными температурами осуществляется самонарезающими винтами 4×12. В покрытии должны быть предусмотрены температурные швы. При обосновании допускается предусматривать крепление теплоизоляционных слоев бандажами и подвесками.

Для вертикальных аппаратов с наружным диаметром от 530 до 1420 мм (теплообменников, колонн, емкостей) крепление теплоизоляционного слоя следует осуществлять с применением проволочного каркаса из проволоки диаметром 2-3 мм — для колец и струн, устанавливаемых по поверхности аппарата, проволоки диаметром 1,2 мм — для стяжек, проволоки диаметром 2 мм — для колец, устанавливаемых по внутренним теплоизоляционным слоям в многослойных конструкциях или по наружному слою вместо бандажей. Кольца и бандажи устанавливаются с шагом 500 мм.

Разгружающие устройства (кольца, кронштейны) устанавливаются у фланцевых соединений и днищ аппаратов и с шагом 2-3 м по высоте аппарата. Они могут быть приварными или с креплением элементов конструкций на болтах. Диафрагмы, устанавливаемые на разгружающие устройства, не должны касаться защитного покрытия.

Элементы защитного покрытия скрепляются между собой и с элементами опорных конструкций аппаратов самонарезающими винтами, шурупами, болтами и гайками, замками и т.д. в зависимости от его конструкции. Одно- и двухслойные конструкции тепловой изоляции горизонтальных и вертикальных аппаратов с креплением теплоизоляционного слоя на штырях и стяжках.

Для горизонтальных аппаратов с наружным диаметром от 1020 мм и более может быть предусмотрено комбинированное крепление теплоизоляционного слоя штырями и стяжками. Штыри и стяжки устанавливаются в заранее приваренные скобы с шагом 500×500 мм или 250×250 мм по поверхности аппаратов, причем с более частым шагом в нижней части аппарата. После закрепления штырями и стяжками теплоизоляционных слоев по наружному слою устанавливаются бандажи с шагом 500 мм. По внутренним слоям бандажи заменяются на кольца из проволоки 2 мм. Дополнительно возможна установка струн из проволоки 2 мм в нижней части аппаратов.

Скобы из ленты 3×30 привариваются на заводе в соответствии с ГОСТ 17314, устанавливающем размеры скоб и шаг их приварки на аппарате.

Штыри и стяжки устанавливаются в скобы попеременно. Дополнительное крепление осуществляется бандажами из ленты 0,7×20 мм и горизонтальными струнами. Элементы опорных конструкций устанавливаются по такому же принципу, что и для аппаратов меньшего диаметра.

Вставные штыри выполняются из проволоки диаметром 4-5 мм. Длина штыря рассчитывается исходя из толщины тепловой изоляции с учетом добавки на ширину скобы и на загиб штыря на теплоизоляционный слой. Для однослойной изоляции применяют одинарные штыри, для двухслойной – двойные. При изоляции в три слоя на штырь накалывают два слоя и загибают один конец штыря, потом накалывают третий слой и загибают другой конец штыря. Величина загиба – 40 или 50 мм.

Размеры одинарных и двойных штырей регламентируются ГОСТ 17314. Для вертикальных аппаратов с наружным диаметром более 1020 мм также может быть предусмотрено комбинированное крепление из штырей и стяжек, которые закрепляются в скобы. Струны из проволоки 2 мм по наружному слою предусмотрены с целью фиксации бандажей. Элементы защитного покрытия крепятся как указано выше.

Крепление теплоизоляционного слоя штырями (рис. 9) предусматривается для вертикальных и горизонтальных поверхностей с большим радиусом кривизны и плоских поверхностей (резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов, баки-аккумуляторы горячей воды, резервуары питьевой воды и для технических нужд, в том числе противопожарных, металлические стволы дымовых труб, другое крупногабаритное оборудование).

Рис. 9. Изоляция вертикальных аппаратов матами ТЕХ МАТ в два слоя с креплением штырями: 1 – ТЕХ МАТ; 2 – штырь; 3 – бандаж с пряжкой; 4 – струна; 5 – проволочные кольца по первому слою

Крепление теплоизоляционного слоя осуществляется с помощью вставных или приварных штырей с дополнительной перевязкой по штырям проволокой диаметром 2 мм или с установкой бандажей. На объектах, повергающихся большим ветровым, снеговым нагрузкам или вибрации, дополнительно устанавливается металлическая сетка, которая крепится штырями. Изолируемые поверхности должны иметь приварные опорные и разгружающие конструкции.

В зависимости от диаметра и конфигурации днищ вертикальных и горизонтальных аппаратов крепление теплоизоляционного слоя может осуществляться с помощью проволочных стяжек и бандажей или струн из проволоки диаметром 2 мм; штырей со стяжками, бандажами или струнами; штырями, бандажами или струнами. Как правило, одним концом бандажи и струны крепятся к проволочному кольцу, привариваемому или завязанному вокруг патрубка, другим – к проволочному или опорному кольцу (разгружающему устройству), которые устанавливаются у днищ.

Для люков и фланцевых соединений аппаратов предусматриваются съемные теплоизоляционные конструкции, аналогичные конструкциям для изоляции фланцевых соединений аппаратов. Конструкции могут быть полносборные – в виде полуфутляров или футляров, и комплектные – в виде матрацев и кожухов.

В конструкциях тепловой изоляции арматуры и фланцевых соединений ТЕХ МАТ используются в виде матрацев в обкладках из стеклоткани, стеклорогожи или кремнеземной ткани в зависимости от температуры изолируемых поверхностей.

Рекомендуется применение ТЕХ МАТ в качестве теплоизоляционного слоя в съемных конструкциях тепловой изоляции: фланцевых соединений трубопроводов с диаметром условного прохода d_у > 50 мм; приварной и фланцевой арматуры d_у > 50 мм (задвижек, вентилей, клапанов); люков и фланцевых соединений оборудования.

При изоляции арматуры, фланцевых соединений трубопроводов и аппаратов ТЕХ МАТ рекомендуется применять в виде матрацев с обкладками из стеклоткани – при температуре изолируемой поверхности до 450 С или с обкладками из кремнеземной ткани – при температуре изолируемой поверхности более 450 °С.

В зависимости от вида и размеров арматуры матрацы могут быть с пришитыми крючками или без них.

Матрацы к изолируемой поверхности крепятся бандажами с пряжками и перевязываются проволокой по крючкам. Поверх матрацев устанавливается съемный металлический кожух, крепление которого может осуществляться замками, приваренными непосредственно к кожуху, или бандажами с замками, устанавливаемыми поверх кожуха.

2. Изоляция специальных сооружений

2.1. Изоляция автомобильных дорог

Изолирующие материалы из экструзионного пенополистирола ЭПС (STYROFOAM, ЭПС ТехноНИКОЛЬ, ПЕНОПЛЭКС и др.) применяют в конструкциях оснований автомобильных и железных дорог, аэродромных покрытий, фундаментов жилых домов, складов, спортивных сооружений, для теплоизоляции газо- и нефтепроводов, систем водоснабжения и водоотведения (рис. 10).

Рис. 10. Применение ЭПС STYROFOAM: а – изоляция основания дороги; б – изоляция периметра фундамента

STYROFOAM GEO производится без использования экологически вредных веществ – хлорфторуглеводородов, фторуглеводородов и хлоруглеводородов. Вспенивание осуществляется за счет выделения СО₂. Цифры 350, 500 и 700, следующие за названиями материалов серии STYROFOAM GEO, означают, что прочность этих материалов на сжатие составляет соответственно 350, 500 и 700 кПа. Указанные значения получены в результате испытаний при кратковременных нагрузках с 10 %-ной деформацией при сжатии.

Плиты STYROFOAM сертифицированы для массового применения в строительных конструкциях, промышленных и гражданских зданиях с 1 по 5 степень огнестойкости на всей территории РФ. Свойства STYROFOAM исследовали ВНИИПО МВД России, ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, НИИСФ, МИИТ, НИИТТ, ЦНИИС, «Аэропроект» и «Ленаэропроект», СОЮЗДОРНИИ, РОСДОРНИИ. По результатам экспертизы и в соответствии с приказом ОАО «АК Транснефть» №112 от 29.11.2004 продукция STYROFOAM включена в «Реестр ТТ, ТУ и ПМИ».

Используя в качестве изоляции STYROFOAM GEO 350A и 500A, можно упростить защиту от промерзания или от доступа тепла как при строительстве новых, так и при реконструкции существующих дорог. Подобные технологии становятся особо значимыми при строительстве на вечномерзлых грунтах.

Более 40 лет в мире и 20 лет в России с успехом применяют STYROFOAM для предотвращения вспучивания оснований автомобильных дорог. В России плиты из ЭПС STYROFOAM впервые применены в 1983 г. на участке дороги Омск-Новосибирск (1304 км) под наблюдением СОЮЗДОРНИИ. Мониторинг состояния данного участка автодороги в течение 20 лет позволил установить сохранение (или даже улучшение) всех параметров материала (табл. 2). В 1984 г. STYROFOAM применен на автодороге «Медвежье–Ямбургское» (103 км), где благодаря конструктивному решению высота насыпи была снижена в два раза.

Таблица 2

Мониторинг физико-механических свойств STYROFOAM

Наименование показателей	Показатели свойств в году
	1983	1995	2003
Плотность, кг/м3	38,0	43,1	44,9
Прочность на сжатие при 10 %-ной деформации, МПа	0,40	0,48	0,52
Модуль упругости, МПа	15,0	19,2	21,3
Теплопроводность в водонасыщенном состоянии, Вт/(м·К)	–	0,0301	0,0309

Изоляционный материал для дорог должен обладать достаточной изолирующей способностью против проникновения холода (или тепла) в течение всего срока службы конструкции (не менее 40 лет). Материал должен характеризоваться достаточной прочностью и жесткостью при долго- и кратковременных нагрузках. Прочность на сжатие при 5%-ной деформации должна быть не менее 0,25 МПа. Материал должен характеризоваться исключительно низкой абсорбцией воды при диффузии, высокой степенью сопротивления воздействию промерзания (оттаивания) во влажной среде. Важными требованиями к материалу являются способность сопротивления воздействиям окружающей среды, а также простота и безопасность строительной технологии.

Применение STYROFOAM дает множество преимуществ как дорожной службе, так и пользователям дорог. Защита от воздействия мерзлоты значительно снижает расходы на содержание дороги. Дорога без повреждений от мерзлоты имеет более высокий уровень безопасности. Более ровная дорога означает повышенный комфорт движения и наряду с этим снижает расход горючего, следствием чего является снижение вредного воздействия на окружающую среду.

Изолирующие слои из экструзионного пенополистирола в дорожной конструкции применяют на автодорогах в черте населённых пунктов, на автомобильных дорогах общего пользования и подъездных дорогах к промышленным предприятиям.

Применение STYROFOAM является альтернативой устройству традиционных морозозащитных слоёв для снижения деформаций пучения при промерзании конструкции, в которой в пределах глубины промерзания имеются пучинистые грунты.

При эксплуатации автодороги со STYROFOAM увеличивается срок службы дорожной одежды между капитальными ремонтами, повышается долговечность и ровность покрытия, увеличивается модуль упругости дорожной одежды, а также исключается образование колеи. Происходит доуплотнение рабочего слоя дорожной одежды, в связи с чем не требуется каждую весну, а иногда и осень закрывать дороги для транспорта весом более 10 т. Улучшается экологическая обстановка на автодорогах, так как не происходит разрушения дорожного покрытия, что не приводит к снижению скорости движения автотранспорта, а также к образованию пыли и т.д.

2.2. Изоляция железных дорог

Железные дороги изолируются с целью предотвращения изменений в положении рельсов под воздействием мороза. Применение STYROFOAM GEO 500A и 700A дает возможность усилить земляное полотно железнодорожных линий и защитить их от морозного пучения для увеличения скоростного движения поездов до 200 км/ч. Изоляционные плиты STYROFOAM постоянно используются в качестве защиты железных дорог от воздействия морозов начиная с 1975 г. (рис. 11).

Рис. 11. Укладка плит STYROFOAM: а – укладка плит со скошенными кромками; б – укладка плит с прямыми кромками

STYROFOAM – это плиты различной толщины, поэтому применение такого средства защиты рельсов от действия морозов согласовывается с учётом климата и глубины промерзания. Если толщина слоя для защиты от морозов более 100 мм, применяются два слоя изолирующих плит STYROFOAM с вертикальными кромками. Если же толщина слоя защиты от морозов меньше или равна 100 мм, то изоляция STYROFOAM может укладываться в один слой. В этом случае плиты должны иметь фальц до половины толщины плиты с глубиной фальца 60 мм по длинным сторонам плит для того, чтобы избежать образования мостиков холода.

Изолирующий слой укладывается высоко по основанию полотна с толщиной балласта не менее 300 мм между плитами и нижней кромкой шпалы. В зависимости от риска образования мерзлоты под плитами STYROFOAM укладывается постель из гравия с переменной толщиной.

Клинообразные плиты применяются для сооружения поворотов с радиусом закругления до 1500 м. Они могут быть получены только по заказу. Плиты с длиной от 4,0 м до 5,0 м имеют клинообразную форму от 600 мм до 400 мм по ширине. В зависимости от радиуса кривизны поворота клинообразные плиты укладывают с различными зазорами. Изготавливаются плиты для образования поворотов при укладке в один и два слоя. Для одинарного слоя имеются фальцованные плиты для укладки левоили правосторонних поворотов. При укладке в два слоя со смещенным стыком применяют плиты с вертикально срезанными кромками.

Для обеспечения более стабильных условий грунта, например, на строительных площадках или на дорожных насыпях, некоторая часть подстилающего грунта может быть заменена наполнителем облегченного типа из STYROFOAM. Это позволяет сооружать конструкции на грунтах с низкой несущей способностью, а применение изоляционных плит в данном случае позволяет повышать несущую способность дорожных насыпей (рис. 12).

Рис. 12. Конструкции с наполнителем облегченного типа: а – автомобильная дорога; б – железная дорога; в – изоляция железнодорожного основания

При строительстве автомобильных и железных дорог с применением наполнителя облегченного типа из экструдированного пенополистирола STYROFOAM GEO 350A, 500 A стало возможным создание сверхлегких конструкций, а также уменьшение давления на почву благодаря использованию STYROFOAM для создания насыпей на слабых почвах.

STYROFOAM можно использовать для ограничения, устранения или выравнивания оседания почвы и для замены масс на подъездной насыпи к мосту. Тем самым снижается нагрузка на мост и уменьшается смещение береговых устоев моста. Конструкции с наполнителем облегченного типа могут также применяться для снижения структурных нагрузок, например, в подземных гаражах, линиях метро, трубопроводах и т.д.

Этот метод экономически целесообразен, поскольку альтернативой в большинстве случаев могло бы стать армирование с использованием стали и бетона. Если сравнивать вес наполнителя облегченного типа из ЭПС STYROFOAM с весом других облегченных материалов, будет получена величина от 1/10 до 1/40 веса использовавшихся ранее материалов.

2.3. Изоляция аэродромных покрытий

В районах, где грунты основания подвержены вспучиванию и разрушению при сезонном воздействии морозов, имеется риск повреждения взлетно-посадочных полос (ВПП) в аэропортах. Изоляционный материал STYROFOAM GEO 500A и 700A рекомендуют для устранения эффектов разрушения, оказываемых морозом на слои под ВПП в аэропортах, рулежными дорожками, перронами аэровокзалов или бетонированными площадками перед ангарами.

На стоянке колеса шасси самолета оказывают значительное давление на поверхность. Это предъявляет особенные требования к покрытию и

изоляции, которые должны выдерживать высокие нагрузки от давления колес в сочетании с динамической нагрузкой при посадке. Механический износ является экстремальным при посадке и торможении, а также при поворотах, когда колеса поворачивают по большому радиусу. Покрытие и изоляция должны также выдерживать долговременную статическую нагрузку в момент посадки и выхода пассажиров. Толщина слоя изоляции STYROFOAM определяется климатической зоной и требованиями к основанию аэродромного покрытия (рис. 13).

Рис. 13. Аэродромное покрытие: 1 – изолирующая постель из щебенки; 2 – изолирующие плиты STYROFOAM; 3 – бетон; 4 – защитный слой; 5 – несущий слой из связанной массы щебенки или стабилизированного цементом материала; 6 – асфальтобетон

Изоляцию грунтов рассчитывают с большей точностью, чем для обычных дорог, поскольку к ровности поверхности и долговечности покрытия предъявляются крайне жесткие требования. Применение изоляции STYROFOAM позволяет увеличить ровность и долговечность покрытия ВПП, значительно сократить время и объем земляных работ, свести работу по содержанию взлетно-посадочных полос к минимуму.

Толщина усиливающего слоя определяется теми нагрузками, которые воздействуют на поверхность, а также тем распределением нагрузки, которое происходит в усиливающем слое. Наружное покрытие выполняется из асфальтобетона или цементобетона. В конструкции используют усиливающий защитный слой с несущим слоем гравия в верхней части и материал с противокапиллярным действием в нижней части.

Взлетные полосы всегда изолируются по всей их длине и оборудуются переходами между изолированными и неизолированными участками в продольном направлении (не менее 24,0 м). По ширине полосы выполняют загибание кромок изоляции и создание указанных переходов в необходимом объеме.

2.4. Изоляция тоннелей

В тоннелях вода часто просачивается из горных пород, как в своде, так и в донной части. Чем ближе тоннельный вход к воде, тем выше риск, что она замерзнет с образованием наслоений изо льда. В связи с давлением воды количество воды и количество льда могут быть значительными и стать причиной проблем с безопасностью.

Защита тоннелей от действия мороза означает, что свод тоннеля имеет защиту от действия воды и мороза; что полотно для движения транспорта защищено от действия мерзлоты; что дренаж защищен от действия мороза.

Под действием различных факторов, таких как, например, ветер, «эффект дымовой трубы», оползни, всасывающий эффект от движения транспорта и механическая вентиляция, мороз всегда проникает в тоннель. Низкая абсорбция воды при диффузии, стойкость к промерзанию и оттаиванию и высокая прочность на сжатие – это те свойства, которые должны сохраняться материалами в течение всего расчетного срока службы тоннеля. Изделия из экструзионного пенополистирола соответствуют всем вышеперечисленным требованиям.

Рис. 14. Изоляция тоннеля

Для укладки дорожного полотна дно тоннеля очищается до такого уровня, который необходим для размещения верхней части земляного полотна (рис. 14). Те тоннельные массы грунта, которые остаются под этой верхней частью, часто представляют некоторую опасность для образования мерзлоты, что может быть причиной «выхода» мерзлоты и низкой несущей способности в сочетании с поступлением воды. Таким образом, массы

подстилающего грунта должны иметь защиту от мерзлоты при неблагоприятных условиях поступления воды. Эффективным решением в данном случае является применение STYROFOAM, который позволяет значительно сократить сроки и стоимость выполнения укладки, а также увеличить срок межремонтных работ. Места протечки в донной части должны иметь сток с защитой от промерзания от места вытекания до дренажной канавки.

2.5. Изоляция спортивных сооружений

Максимально высокие требования к ровности поверхности и ее качеству привели к тому, что наиболее рентабельным считается выполнение защиты от промерзания с помощью экструзионного пенополистирола, вместо того, чтобы заменять большие массы грунта из подстилающего слоя. Изолированные площадки позволяют значительно увеличить продолжительность сезона. Весеннее солнце быстро растапливает снег и высушивает поверхностный слой, поэтому весенний сезон может начаться гораздо раньше. А осенью тщательно построенная и хорошо дренированная спортивная площадка с изоляцией STYROFOAM GEO 350A, 500A сохраняет пригодность и после наступления морозов.

Применяемые изолирующие материалы должны иметь исключительно низкую абсорбцию воды при диффузии, высокую теплоизолирующую способность в течение всего срока использования сооружения. Материал не должен быть подвержен действию различных нагрузок вследствие промерзания (оттаивания) при перепадах температуры.

Наибольшие нагрузки на изолирующие материалы приходятся на период сооружения. Спортивные и футбольные арены конструируют в соответствии со строительными нормами. Верхняя часть земляного полотна должна иметь толщину 250-300 мм и состоять из лучших марок гравия или камня для строительства дорог.

Наружное покрытие является, естественно, наиболее важным фактором для пользователей. Для поверхностей с искусственной травой и из синтетического материала наружное покрытие представляет собой отдельную самую существенную статью расходов. Наиболее дорогие поверхностные покрытия укладываются на основу с защитой от промерзания. Плиты STYROFOAM укладываются в один слой по всей площадке, а также отгибаются на 500 мм – 1,0 м за пределами кромок. В этом случае используются изолирующие плиты с прямой кромкой, которые должны лежать с зазором не менее 5 мм одна от другой для обеспечения хорошего дренажа.

 

Рис. 15. Изоляция спортивных сооружений: а – трамплин; б – каток

Планирование и строительство сооружений с площадками из искусственного льда (рис. 15) представляет собой весьма сложную задачу. В современных ледовых дворцах сегодня имеются две системы встроенных труб: охлаждающие трубы и тепловые системы или трубы.

Охлаждающие трубы нужны для получения и наращивания льда. Но холод распространяется также вниз в направлении к грунту, где какоелибо охлаждение не нужно. Чем больше созданного холода распространяется в «неправильном направлении», тем хуже экономические показатели сооружения. Кроме того, имеется риск образования мерзлоты в почве. Если она не успеет растаять в течение той части года, когда сооружение не используется, то мерзлота будет проникать все глубже в почву. Для предотвращения этого выполняется изоляция с помощью STYROFOAM.

Если сезон эксплуатации превышает 6 месяцев, то дополнительное тепло подается через тепловую систему или тепловые трубы. В случае, если продолжительность сезона эксплуатации не превышает 6 месяцев, нижний подогрев может быть заменен большей толщиной изоляции.

Поскольку многие ледовые дворцы используются и для других целей, то лед нужно удалять. Бетонная плита с хорошей теплоизоляцией позволяет выполнять эту операцию самым простым и быстрым способом. Правильно рассчитанный слой изоляции из STYROFOAM позволяет держать холод наверху около поверхности и препятствует его прониканию вглубь грунта. Следовательно, количество кубометров грунта, которое необходимо выкопать, значительно снижается.

2.6. Изоляция холодильных складов

Механическая прочность экструзионного пенополистирола делает его идеальным конструкционным материалом для перекрытий холодильных складов. Такие свойства STYROFOAM, как возможность жесткого допуска и наличие чистой от пыли поверхности, к которой можно прикреплять разнообразные листовые материалы, позволяют использовать его для изготовления высококачественных многослойных панелей («сэндвичей»), применяемых в конструкциях холодильных складов и рефрижераторных транспортных средств (рис. 16). При необходимости можно использовать строганую разновидность STYROFOAM, которая обеспечивает соблюдение жесткого допуска по размеру щелей.

При сооружении перекрытий холодильных складов можно использовать либо STYROFOAM GEO 350A, либо GEO 500A – в зависимости от величины критической нагрузки и конструкции верхней плиты. В условиях исключительно высоких нагрузок (например, под рельсами подвижных устройств для складирования) следует выбирать более плотный материал GEO 700A (рис. 17).

При строительстве низкотемпературных складских помещений изоляционные плиты STYROFOAM монтируют поверх эффективной пароизоляции. Их следует укладывать в два слоя со смещенными швами. Также рекомендуется использовать прокладочные листы, которые препятствуют попаданию бетона в процессе его заливки.

Рис. 16. Изоляция основания холодильников: 1 – армированная бетонная несущая плита; 2 – арматура; 3 – прокладочный лист; 4 – STYROFOAM GEO 350A или GEO 500A; 5 – пароизоляция; 6 – стяжка; 7 – обогревательный кабель; 8 – бетон; 9 – «подушка» основания

Рис. 17. Изоляция основания холодильников (рельсовый путь): 1 — направляющий рельс; 2 — выравнивающая и крепежная плиты направляющего рельса; 3 — стальной уголок; 4 — материал STYROFOAM GEO 700A; 5, 6 — арматура; 7 — армированный бетон; 8 — прокладочный лист; 9 — STYROFOAM GEO 350A или GEO 500A; 10 — пароизоляция; 11 — стяжка; 12 — обогревательный кабель; 13 — бетон; 14 — «подушка» основания

Основываясь на собственных расчетах, выполненных в соответствии с теорией упругости пластин, инженер-конструктор проектирует перекрытия холодильного склада таким образом, чтобы в полной мере использовать механические качества каждого слоя. Предельной нагрузкой для слоя теплоизоляции является долговременное сжимающее напряжение при степени сжатия 2 %, которое передается верхней плитой на изоляционный материал. Применительно к материалу STYROFOAM GEO 700A, величина этого долговременного сжимающего напряжения не должна превышать 700 кПа (иными словами – 70 т/м²).

Рис. 18. Совместная фиксация плит при помощи Фом-лок

Для обеспечения надежности конструкции перекрытия и с учетом возможных непредвиденных обстоятельств инженер включает соображения безопасности в число допущений по статическим и динамическим нагрузкам, согласно соответствующим стандартам и нормативам. Успешное проектирование перекрытия основывается на наличии сведений о структурном взаимодействии отдельных слоев перекрытия, в соответствии с теорией упругости пластин; о механических свойствах и толщине слоев – как плиты, так и изоляции; о качестве строительного основания (рис. 18).

Для использования непосредственно на месте в качестве герметизирующей пены для зазоров, трещин, полостей и стыков во всех строительных применениях используют FROTH-PAK. Мобильная система для напыления и заливки FROTH-PAK – это двухкомпонентный переносной комплект для получения полиуретановой пены методом распыления и заливки. Может применяться для изоляции и герметизации каналов, соединений, клапанов, упаковки, замены либо ремонта изоляции холодильных камер, складов и контейнеров.

Образующаяся пена затвердевает примерно за 60 с и становится жесткой структурой примерно через 5 мин. Застывшая пена обладает высокими прочностными, тепло- и звукоизолирующими свойствами, паронепроницаемостью, не впитывает воду. Систему применяют при уплотнении и герметизации периметра дверей и окон, стыков стен, перекрытий, ограждающих конструкций, в холодных хранилищах используют для заделки швов потолков, стен, пола, заделки стыков, уплотнения гофрированного материала на крышах, а также используют в сэндвич-панелях.

2.7. Фундаменты мелкого заложения

Современные требования к постройке конструкций включают и защиту от повреждений в результате промерзания грунта. Повреждения происходят, когда температура почвы приближается к 0 С и вода, содержащаяся в почве, замерзает и расширяется. Это может привести к появлению трещин в конструкциях зданий. Различные виды почв по-разному подвержены промерзанию.

Чтобы избежать повреждений построек от промерзания, необходимо извлечь почву и заменить её на какой-либо невспучивающийся грунт, такой как гравий или песок. Эти материалы не связывают воду как, например, глина. При этом замену грунта обычно делают на площади, значительно большей, нежели та, на которой располагаются основания фундаментов или инженерные сооружения, во избежание «бокового» воздействия. Величина отступов должна быть достаточной, чтобы холод не мог проникнуть в почву под строением.

Глубина, на которую следует заменять почву, зависит от района и может достигать 3 м и более. В различных областях страны почва имеет разный состав и разную сезонную температуру. Для того, чтобы быть достаточно уверенным в безопасности построек, нужно извлекать почву до такой глубины, где она уже не замерзает. Избежать этой трудоёмкой работы по замене грунта призваны изолирующие материалы. Чтобы не допустить проникновения холода вглубь земли, изолирующий слой из плит STYROFOAM GEO 350A, 500A, 700A укладывается прямо на поверхность почвы. При использовании защитных плит из ЭПС не требуется выкапывать землю на всю глубину промерзания.

Эффективная защита от промерзания достигается в том случае, когда изоляция укладывается в грунт на глубине примерно 0,5–0,7 м. При этом изоляция будет защищена от механических повреждений, вызванных рыхлением почвенного слоя или небольших выемок грунта, а также от движения строительной и автомобильной техники даже по незащищенной поверхности грунта. Возможности материалов противостоять низким температурам определяются их изолирующими свойствами и толщиной. Наиболее важной и решающей изоляционной величиной является низкое влагопропускание.

2.8. Изоляция газо‐ и нефтепроводов

Экструзионный пенополистирол применяют для защиты вечномерзлых грунтов от «растепления» при строительстве трубопроводов, дорог, внутрипромысловых площадок, аэропортов и т.п. в районах Крайнего Севера.

Применение STYROFOAM GEO 350A, 500A для изоляции газо- и нефтепровдов позволяет заменить надземную и полузаглубленную прокладку трубопровода на заглубленную (траншейную), что минимизирует тепловое воздействие трубопровода на вечномерзлые грунты (рис. 19). Это позволяет предотвратить «растепление» грунтов и возможную деформацию трубопровода. Следует отметить, что при этом в два раза сокращается объем земляных работ по созданию песчаной подсыпки, уменьшается срок строительства трубопровода и увеличивается его рабочий ресурс.

 

Рис. 19. Изоляция трубопроводов воздушной прокладки

Основным назначением тепловой изоляции на объектах трубопроводного транспорта нефти является снижение интенсивности теплового взаимодействия между транспортируемым продуктом и окружающей средой. Теплоизоляционное покрытие может выполнять полностью или частично функции антикоррозионного и защитного покрытия (рис. 20).

 

Рис. 20. Изоляция и укладка трубопровода в траншею: а – монтаж изоляции; б – укладка трубопровода

Тепловая изоляция на объектах трубопроводного транспорта нефти применяется для того, чтобы:

• обеспечить заданное распределение температуры по длине нефтепровода;
• снизить тепловые потери, а следовательно, и затраты на подогрев при транспортировке вязких нефтей;
• снизить эксплутационные затраты на перекачку вязких нефтей из-за снижения вязкости при перекачке теплой нефти;
• предотвратить на заданный срок застывание нефти в трубопроводе при аварийной остановке работы нефтепровода;
• снизить воздействие трубопроводов, транспортирующих нефть с положительной температурой, на окружающую среду и на вечномерзлые грунты;
• обеспечить безопасные температуры на поверхности объектов трубопроводного транспорта нефти;
• снизить тепловые потери при хранении нефти и нефтепродуктов в резервуарах и технологических трубопроводах;
• обеспечить комплексную теплогидроизоляционную защиту объектов трубопроводного транспорта нефти.

Концептуально требования к тепловой изоляции должны быть сформулированы так же, как и к самим объектам трубопроводного транспорта: обеспечение максимальной безопасности, эксплуатационной эффективности и надежности на заданный период времени.

2.9. Изоляция водопровода и канализации

Водопроводная сеть для бесперебойной работы должна быть оборудована защитой от промерзания. Вода в трубопроводах не должна замерзать, так как нельзя допускать риска разрыва труб вследствие замерзания. Изолирующий материал для водопровода и канализации должен сохранять свои свойства в течение всего срока службы труб (50-100 лет) и должен выдерживать все свойственные для этих сооружений нагрузки.

Многие причины влияют на глубину промерзания – это климатические факторы, свойства типов почв, уровень грунтовых вод, насыщенность водой, состав грунта и верхнего слоя и условия дренажа. Кроме того, имеется тепловой источник в виде накопленного в почве тепла. К этим же причинам относится собственное тепло протекающей в трубах воды. За счет изоляции водопроводов и канализаций плитами STYROFOAM GEO 350A, 500A можно добиться прямой экономии средств, поскольку можно применить меньшую глубину прокладки труб.

Снижение глубины прокладки труб приводит к гораздо меньшим оседаниям почвы в будущем, что чаще всего ведет к повреждениям, которые должны устраняться. Влияние на растительность и природу вследствие повреждений при рытье котлованов сводится к минимуму, равно как и риск воздействия на грунтовые воды в будущем. Расходы на эксплуатацию и ремонт могут оказаться ниже за счет более простого доступа к трубопроводам. Упрощается согласование с системами кабельной проводки и централизованного снабжения горячей водой, которые в настоящее время могут находиться в одной траншее.