Студопедия — ОРГАНИЧЕСКИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ОРГАНИЧЕСКИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ






ГЛАВА 2.

В зависимости от химического состава все строительные материалы можно условно разделить на органические и неорганические. К органиче­ским материалам относятся: древесина, органические вяжущие, которые могут встречаться как в природе, так и быть полученными путем глубоко­го окисления нефти, а также синтезированные полимеры.

2.1. Древесина

Древесину применяют издавна в строительстве благодаря ряду при­сущих ей положительных свойств: высокой прочности при небольшой средней плотности (ККК = 0,7 - 0,8), малой теплопроводности, легкости обработки и декоративности. В строительстве применяют как хвойные, так и лиственные породы. Область их рационального использования представ­лена в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Применение хвойных и лиственных пород в строительстве

Применение в строительстве Древесные породы
хвойные лиственные
сосна, ель листвен­ница дуб ясень береза, осина бук, граб
Производство фанеры + + + + + +
Мостостроение + + + + + +
Гидротехническое - + + + - -
строительство            
Изготовление шпал - + - - - -
Изготовление паркета - - + + - +
Стеновые отделочные материалы - - + + + +

 

Дерево состоит из ствола, кроны и корней. Ствол является основной и наиболее ценной частью, из него получают от 60 до 90 % деловой древесины.

По своему строению древесина является волокнистым пористым ма­териалом, состоящим из живых и мертвых клеток. По назначению клетки подразделяют на проводящие питательные вещества, запасающие их и ме­ханические. Макроструктуру древесины изучают в поперечном и двух продольных сечениях: радиальном и тангенциальном (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Разрезы ствола дерева: а - торцевой; б - тангенциальный; в - радиальный; Элементы древесины: 1 - сердцевина; 2 - ядро; 3 - заболонь; 4 - кора

 

На поперечном сечении у хвойных пород имеются годовые кольца. Каждое кольцо состоит в свою очередь из светлого кольца ранней древе­сины и более темного - поздней. Ранняя древесина образовалась весной или в начале лета, она состоит из крупных тонкостенных клеток, склонна к загниванию, имеет большую пористость и низкую прочность. Древесина, образовавшаяся летом и в начале осени (поздняя), имеет темный цвет вследствие насыщения смолянистыми веществами, большую плотность и прочность. Следовательно, чем больше образовалось поздней древесины, тем выше ее общая прочность и стойкость по отношению к воде.

Вследствие волокнистого строения древесина относится к анизо­тропным материалам, т. е. все ее физические и механические свойства в разных направлениях различны.

2.1.1. Общие свойства

Каждая порода дерева имеет характерный цвет и текстуру (рисунок). Хвойные породы в основном обладают простым и однообразным рисун­ком, древесина лиственных пород - сложным. Благодаря богатству и раз­нообразию текстуры ряд пород - дуб, бук, орех, каштан - высоко ценятся в столярно-отделочных работах.

Истинная плотность древесины, состоящей в основном из целлюло­зы, составляет 1540 кг/м и практически не зависит от породы дерева.

Средняя плотность колеблется от 450 кг/м (кедр, пихта) до 900 кг/м и бо­лее (граб, железное дерево, самшит, кизил) и зависит от общей пористости, которая для хвойных пород равняется 46 - 81 %, лиственных - 32 - 80 %.

Вследствие гидрофильной природы и волокнистой пористой струк­туры древесина при изменении температурно-влажностных условий экс­плуатации легко впитывает и отдает влагу. В зависимости от влажности (степень насыщения водой в %) древесину подразделяют на мокрую - све- жесрубленную (более 35 %), воздушно-сухую (15 - 20 %) и комнатно- сухую (8 - 12 %). Влажность, приобретенную древесиной при длительном нахождении в условиях постоянного температурно-влажностного режима, называют равновесной. Полная влажность (при погружении в воду) может доходить до 200 %. Так как влажность влияет на все физические и механи­ческие свойства древесины (увеличиваются размеры, повышается электро- и теплопроводность, снижается прочность), то с целью анализа области применения вводят показатель стандартной влажности - 12 % и все свойства пересчитывают с его учетом по специальным формулам. Влага в древесине находится в трех видах: химическая, входящая в состав основ­ного вещества целлюлозы, гигроскопическая, адсорбированная на стенках клеток, и свободная, заполняющая клетки и межклеточные пространства.

Колебания влажности влекут изменения размеров и форм изделий. Вследствие неоднородности строения древесина усыхает в различных на­правлениях неодинаково. Вдоль волокон усушка составляет 1 см на 1 м (1 %), в радиальном направлении 3 - 6 см на 1 м (3 - 6 %), в тангенциаль­ном 6 - 12 см на 1 м (6 - 12 %). Неравномерность усушки и, как следствие, коробление приводят к появлению внутренних напряжений и растрески­ванию пиломатериалов и бревен. Для предотвращения коробления и рас­трескивания деревянных изделий их изготавливают из древесины, предва­рительно высушенной до той равновесной влажности, которая будет при эксплуатации. Для столярных изделий, эксплуатируемых внутри помеще­ния, влажность 8 - 10 %, для наружных конструкций 15 - 18 %. Чтобы за­щитить древесину от последующего увлажнения, ее покрывают водостой­кими красками, полимерными пленками. В круглом лесе и пиломатериалах трещины усушки образуются в первую очередь на торцах. Для уменьше­ния растрескивания торцы бревен, брусьев обмазывают смесью из извести, соли и клея или другими защитными составами.

При влажных условиях эксплуатации древесина подвергается раз­рушающему действию микроорганизмов - загнивает. Предохраняют дре­весину от разрушения и продлевают срок службы конструкций и изделий в зданиях и сооружениях за счет обеспечения вентиляции, предварительной естественной или искусственной сушки, окраски водостойкими красочными и пастовыми составами и антисептированием. Сушку проводят или в хорошо вентилируемом складе под навесом в течение от 2 - 3 месяцев до полутора лет, или с использованием специального оборудования. Для искусственной сушки применяют специальные камеры-сушила непрерывного и периодиче­ского действия с естественной и принудительной циркуляцией воздуха. Теп­лоносителем является сначала водяной пар с температурой 70 - 80 °С, а затем нагретый до 50 - 60 °С воздух. Продолжительность сушки - 3 - 6 сут.

Для ускорения процесса сушки до 8 - 12 ч пакет деревянных изделий погружают в ванну с нагретым до 130 °С петролатумом, представляющим собой гидрофобный продукт переработки нефти. Сушку особо ценной дре­весины проводят в поле токов высокой частоты. Метод основан на пре­вращении энергии переменного электрического тока в тепловую энергию, вызывающую нагрев древесины и испарение воды.

Антисептирование проводят с использованием специальных веществ - антисептиков, которые подразделяют на водорастворимые (фтористый и кремнефтористый натрий, хлористый цинк, медный купорос), применяе­мые для условий эксплуатации в помещении, и маслянистые (антрацено­вое, каменноугольное, сланцевое масло), используемые для древесины, на­ходящейся на открытом воздухе, в земле или в воде. Аналогичное назна­чение имеют антисептические пасты для обмазки на основе битума и жид­кого стекла. Последние не водостойки и поэтому сверху их защищают та­кими гидроизоляционными рулонными материалами, как толь, рубероид.

К антисептикам предъявляют следующие требования: возможно большая токсичность по отношению к дереворазрушающим микроорга­низмам; длительное сохранение токсичных свойств; отсутствие вредного влияния на прочность древесины и металла крепления (болты, гвозди); способность как можно глубже проникать в толщу древесины; безвред­ность для людей.

Пропитка древесины антисептиками может проводиться нескольки­ми методами: поверхностная обработка кистями на глубину 1 - 2 мм; по­очередное погружение изделий в горяче-холодные ванны с температурой 90 - 20 °С соответственно; под давлением 0,6 - 0,8 МПа в автоклавах; на­сыщением в высокотемпературной ванне при 160 - 170 °С.

Теплопроводность и электропроводность древесины зависят от ее пористости, влажности и направления потока тепла или электрического тока. В сухом состоянии древесина является теплоизоляционным материа­лом и хорошим диэлектриком.

По огнестойкости древесина относится к сгораемым материалам, ее возгорание происходит при температуре 250 - 300 °С. Нормами допуска­ется использование древесины для изготовления балок, колонн, арок, ферм, рам при условии пропитки материала специальными огнезащитными веще­ствами - антипиренами. Наиболее эффективен метод обработки под дав­лением. Традиционными средствами огнезащиты деревянных конструкций являются покрытия на основе цементно-песчаных, глиняных и других штукатурок. Для огнезащиты древесины широко применяют также разно­образные краски - невспучивающиеся и вспучивающиеся, неорганические и органические. Покрытия и краски защищают материал от воспламене­ния, выделяя при нагревании газы, препятствующие процессу горения и поглощающие выделяющуюся теплоту, или воду, поддерживающую тем­пературу на уровне 100 °С. Для огнезащиты деревянных конструкций при­меняют также плитные и листовые материалы. Наиболее широкое распро­странение нашли гипсокартонные и асбестоцементные листы. Их приме­нение позволяет увеличить предел огнестойкости деревянных конструкций на 20 - 30 мин при толщине 10 мм.

Химическая стойкость древесины зависит от концентрации и дли­тельности воздействия растворов кислот и щелочей. Органические кисло­ты (уксусная, молочная и т.п.) не разрушают этот материал, в равной мере как и слабощелочные растворы. Неорганические кислоты (серная, фосфор­ная) обезвоживают древесину, вызывая ее обугливание.

Механические свойства древесины зависят от направления прила­гаемой нагрузки по отношению к древесным волокнам, средней плотности и влажности.

Предел прочности при сжатии определяют вдоль и поперек волокон на образцах в виде прямоугольной призмы размером 20x20x30 мм. Проч­ность древесины при сжатии вдоль волокон в 4 - 6 раз больше, чем попе­рек. Например, для сосны вдоль волокон - 100 МПа, поперек - 20 - 25 МПа. Древесина вследствие своего органического происхождения и волокнисто­го строения оказывает большое сопротивление изгибу, поэтому ее приме­няют при изготовлении балок, стропил, ферм. Прочность, которая колеб­лется от 50 до 100 МПа, определяют на образцах-балочках 20x20x300 мм. Испытания проводят по схеме балки, свободно лежащей на двух опорах с пролетом 240 мм и нагруженной двумя сосредоточенными грузами на рас­стоянии 80 мм.

На скалывание древесина работает в стропильных фермах. Эта прочность составляет 6 - 13 МПа при скалывании вдоль волокон и 24 - 40 МПа поперек волокон.

Статическая твердость численно равна нагрузке, которая необхо­дима для вдавливания в поверхность образца половины металлического шарика определенной массы и диаметра. В зависимости от этого показате­ля все древесные породы подразделяют на мягкие (сосна, ель, ольха) - 35 - 50 МПа, твердые (дуб, граб, береза) - 50 - 100 МПа, очень твердые (кизил, самшит) - больше 100 МПа. Твердость древесины понижается с увеличением ее влажности.

Наряду со статической твердостью определяют динамическую твердость по диаметру отпечатка, полученного в результате падения с за­данной высоты металлического шарика определенной массы и диаметра. Этот показатель является важным для оценки качества материалов, приме­няемых для покрытия пола.

При работе балок, арок, ферм очень важно такое свойство, как ди­намический модуль упругости материала, который рассчитывают по ве­личине прогиба образца-балочки. Например, для сосны и ели динамиче­ский модуль упругости составляет 1000 - 15000 МПа. Показатель этот воз­растает с увеличением плотности и снижается при увлажнении.

Один из перспективных способов значительного улучшения свойств древесины - модификация ее синтетическими полимерами. Сущность мо­дификации состоит в том, что натуральную древесину пропитывают жид­ким мономером, который затем отверждают под действием тепла, химиче­ских реагентов или ионизирующего излучения. Особенность модификации состоит в том, что синтетический полимер не просто заполняет свободное пространство между волокнами, а взаимодействует с компонентами древе­сины. В результате исключаются такие недостатки, как набухание и усушка, коробление и растрескивание, загнивание и возгорание. При этом древесина сохраняет свои положительные качества: низкую плотность, высокую проч­ность, тепло- и звукоизолирующую способность, химическую стойкость. Наибольший эффект от модификации получают в том случае, если в качестве исходного материала используют древесину с низкими физико- механическими показателями, т. е. древесину малоценных пород, не имею­щую пока достаточно широкого технического применения, например, осину.

2.1.2. Материалы и изделия из древесины

Материалы из древесины применяют в строительстве в качестве кон­струкционных, отделочных, теплоизоляционных, акустических и столяр­ных изделий.

К конструкционным материалам относят круглые лесоматериалы, пиломатериалы, фанеру, древесные слоистые пластики, фибролит, арбо­лит, цементно-стружечные плиты.

Круглые лесоматериалы получают путем очистки от коры и распи­ловки стволов деревьев. В зависимости от диаметра верхнего торца их подразделяют на бревна (не менее 14 см), подтоварник (8 - 13 см) и жерди (3 см). Толстые короткие лесоматериалы (длиной до 3 м) диаметром более 200 мм называют кряжами, их используют для изготовления древесного шпона, фанеры; бревна - для выработки пиломатериалов, возведения бре­венчатых домов, изготовления свай, гидротехнических сооружений, эле­ментов мостов, опор линий связи, радио- и электропередачи; подтоварник и жерди - для вспомогательных и временных сооружений.

При раскрое бревен получают пиломатериалы различного вида и размеров (брусья, шпалы, доски) (рис. 2.2). Из бревен, досок и брусьев из­готавливают клееные конструкции: рамы, арки, фермы, балки, сваи, проч­ность, жесткость и несущую способность которых повышают путем арми­рования стальными стержнями, проволокой, сеткой или стеклопластиковой арматурой.

Фанера представляет собой листовой материал, склеенный из трех и более слоев лущеного шпона таким образом, чтобы направление волокон в смежных слоях было взаимно перпендикулярным. Такое строение повы­шает однородность изделия по свойствам, исключает усадочные деформа­ции и коробление.

Шпон - тонкий листовой материал, полученный лущением или

Рис. 2.2. Пиломатериалы: а - пластины; б - четвертины; в - горбыль; г, е - доска обрезная; д - доска полуобрезная; ж - брус четырехканатный; з - брус чистообрезной

 

В строительстве фанеру применяют для выполнения обшивки внут­ренних перегородок на деревянной раме, пространственных конструкций в виде сводов и куполов, а также клееных балок, арок и ферм. С целью по­вышения прочности, твердости и жесткости при изготовлении фанеры ме­жду ее слоями прокладывают металлическую сетку. В этом случае фанера называется армированной и может применяться в особо ответственных конструкциях. В производстве изделий из фанеры важное место занимают трубы. В зависимости от технологии фанерные трубы могут быть прессо­ванными или полученными методом рулонной навивки - витые. Эти изде­лия обладают повышенной противокоррозионной стойкостью и предна­значены для транспортировки сточных вод, нефти, масел, а также слабоаг­рессивных производственных растворов. В качестве конструкционного ма­териала фанерные трубы используют для колонн, мачт, опор, ферм.

Древесные слоистые пластики представляют собой листовой мате­риал, полученный методом прессовки нескольких слоев шпона, пропитан­ного при высокой температуре высокомолекулярными смолами. Техноло­гия производства пластика включает подготовку древесного шпона, про­питку его полимерами, сушку пропитанного шпона, сборку в пакеты, прес­сование, обрезку по заданным размерам. Из пластиков выполняют обшив­ку градирен, конструкции жестких пространственных оболочек для покры­тия помещений больших пролетов (крытые стадионы, цирки, рынки), на­ружную и внутреннюю отделку производственных помещений.

Фибролитом называют плитный материал из тонких длинных дре­весных стружек и минерального вяжущего (чаще портландцемента). Тех­нология получения включает химическую обработку древесных отходов, смешивание их с водой и цементом до получения однородной массы, за­полнение формы и твердение изделий. Плиты фибролита можно пилить и сверлить обычными деревообрабатывающими инструментами, в них легко забивать гвозди и ввертывать шурупы; они хорошо оштукатуриваются и окрашиваются; прочно сцепляются с незатвердевшим бетоном и надежно крепятся к поверхности бетонных и каменных конструкций. Фибролит мо­розостоек, не загнивает, не поражается грызунами. По огнестойкости ма­териал относится к трудносгораемым. Физико-механические свойства ма­териала зависят от его плотности, которую регулируют количеством мине­рального вяжущего и степенью уплотнения. В зависимости от плотности выпускают конструкционный, теплоизоляционный и акустический фибро­лит. Конструкционные фибролитовые плиты применяют в качестве пере­крытий, перегородок и покрытий сельскохозяйственных и складских зда­ний, а также стен деревянных стандартных домов, теплоизоляционный и акустический - для обеспечения комфортных условий проживания и рабо­ты в жилых и общественных зданиях.

Арболит представляет собой легкий деревобетон на минеральном вяжущем. Для изготовления арболита используют дробленые отходы ле­сопиления и переработки древесины различных пород, а также измельчен­ные сучья, ветви, вершины, горбыли, рейки. В качестве минерального вя­жущего чаще применяют портландцемент, реже - известь с гидравличе­скими добавками, в отдельных случаях - магнезиальные вяжущие и гипс. Технология изготовления аналогична фибролиту. Из арболита делают на­весные и самонесущие панели наружных и внутренних стен, плиты покры­тий. Поверхность панелей защищают асбестоцементными листами на шу­рупах, цементным раствором, керамической плиткой. Не разрешается ис­пользовать изделия из арболита для цоколей, стен подвалов.

Перспективным материалом для деревянного домостроения являют­ся цементно-стружечные плиты. В отличие от фибролита и арболита эти плиты прессуют при повышенном давлении, поэтому они имеют большую плотность и прочность. Цементно-стружечные плиты применяют для на­ружной обшивки стеновых панелей жилых домов, изготовления санитар- но-техниче-ских кабин.

Выбор материалов для внутренней отделки зависит от назначения помещений, условий эксплуатации и капитальности зданий. При этом учи­тывают не только декоративность, долговечность самого материала, но и удобство его эксплуатации, условия санитарно-гигиенического содержа­ния. Так, для отделки стен в жилых комнатах применяют вагонку, в по­мещениях общественного назначения - цементно-стружечные, древесно­стружечные, твердые древесноволокнистые плиты с отделкой лицевой по­верхности декоративными лакокрасочными составами, полимерными пленками, пластиком или шпоном ценных древесных пород.

Древесностружечные (ДСП) и древесноволокнистые (ДВП) пли­ты получают методом плоского прессования отходов древесины (стружек, опилок), смешанных с горячими синтетическими смолами или клеевым связующим. Аналогичные по свойствам плитные материалы отходов про­изводят на основе переработки льна (костры) или костры в сочетании с древесными волокнами.

Для облицовки внутренних стен общественных административных и производственных зданий применяют декоративную фанеру с отделкой лицевой поверхности специальной бумагой, имитирующей текстуру цен­ных пород древесины или ткани, пленочным покрытием, строганым шпо­ном. Если проектом предусмотрена улучшенная или высококачественная отделка, используют древесные слоистые пластики. При производстве от­делочных работ широкое применение нашли обои, которые применяют для оклейки стен и потолков. Это рулонный материал на бумажной основе с печатным или рельефным рисунком. При защите бумажной поверхности прозрачными пленочными составами (моющиеся, влагостойкие) их можно использовать в комнатах, требующих влажной уборки (кухни, туалеты, ванные).

Для покрытия полов в жилых и общественных помещениях приме­няют половые доски, паркет, паркетные доски, древесностружечные и твердые древесноволокнистые плиты. Эти материалы нельзя использовать в помещениях с влажным режимом работы (влажность более 60 %) и большими пешеходными нагрузками (полы в вестибюлях, торговых залах, столовых).

Такие материалы, как теплоизоляционный фибролит, арболит, мяг­кие древесноволокнистые плиты средней плотностью 175 - 500 кг/м, при­меняют для утепления тонких кирпичных и бетонных стен в сельскохозяй­ственных постройках, ограждающих стеновых конструкций жилых, обще­ственных и промышленных зданий с сухим режимом эксплуатации.

Акустические фибролитовые и мягкие древесноволокнистые плиты применяют при строительстве зданий аэропортов, фойе театров, кафе, рес­торанов, используя их для выполнения звукопоглощающих подвесных по­толков. Для улучшения акустических свойств на их поверхность наносят специальные объемные штукатурки или выполняют перфорацию.

К столярным изделиям относятся оконные и дверные блоки, подо­конные доски, ворота деревянные. Номенклатура погонажных изделий приведена на рис. 2.3. Материалы и изделия, применяемые в строительст­ве, представлены в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Применение материалов и изделий из древесины

Материалы и изделия Область применения
   
Круглые лесоматериалы: длинномерные (бревна) Получение пиломатериалов, возведение бревенчатых домов, изготовление свай, элементов мостов, опор линий связи, ра­дио- и электропередачи
короткие диаметром более 200 мм (кряжи) Получение древесного тонколистового шпона для изготовле­ния фанеры пластиков и декоративной отделки ДСП и ДВП

 

Окончание табл. 2.2
   
Длинномерные пило­материалы (брусья, шпалы, доски) вагонка Изготовление клееных конструкций (рам, арок, балок, ферм). Обшивка стен при возведении сборно-каркасных индивиду­альных домов, выполнение кровельной обрешетки, покрытие полов (доски) Внутренняя и наружная отделка
Листовые крупнораз­мерные изделия: фанера древесный пластик Выполнение каркасных внутренних перегородок; возведение жестких оболочек сводов; производство клееных конструк­ций; изготовление труб Каркасные внутренние перегородки, жесткие оболочки, внут­ренняя и наружная отделка стен
Плитные крупнораз­мерные материалы: фибролит, арболит цементно-стружечные (ЦСП) древесностружечные (ДСП), древесноволок­нистые (ДВП) Выполнение ограждающих конструкций стен и внутренних перегородок. Плиты пониженной плотности применяют в качестве тепло­изоляционных и акустических материалов Наружная облицовка стеновых панелей; изготовление сани- тарно-технических кабин; внутренняя отделка стен при усло­вии дополнительного использования декоративного покры­тия: пленочного, лакокрасочного Покрытие полов, отделка стен при использовании декоратив­ных покрытий; выполнение каркасных перегородок (ДВП- твердые). Мягкие древесноволокнистые плиты применяют в качестве теплоизоляционных и акустических при выполнении подвесных потолков
Мелкоштучные изде­лия (паркет) Выполнение покрытия пола в помещениях с влажностью не более 60 %
Столярные изделия Оконные и дверные блоки, подоконные доски, ворота

 

 

Рис. 2.3. Погонажные изделия: а - шпунтованные доски; б - фальцовые доски; в - плинтус; г - наличник; д - поручень

 

2.2. Полимерные материалы и изделия

Еще в древнейшие времена были известны такие природные поли­мерные материалы, как битумы (асфальты). За 700 лет до н. э. в Вавилоне природный полимер-битум применяли как цементирующий и водостойкий материал при строительстве канала под рекой Евфрат. Впоследствии эти материалы получили дальнейшее развитие только со второй половины XIX века. Именно в этот период проводят работы, посвященные химической переработке таких природных материалов, как целлюлоза, каучук и белок. В начале XX века были искусственно синтезированы новые высокомоле­кулярные вещества уже не на основе существующих природных полиме­ров, а на основе простых по химическому составу веществ. Громадное зна­чение при этом имели работы основателя теории строения органических веществ русского химика Бутлерова, в частности, синтез изобутилена и ис­следования процесса его полимеризации.

Начиная с 30-х годов прошлого века, большое значение приобрели полимеризационные пластики (полистирол, поливинилхлорид, полиме- тилмет-акрилат). Появились новые виды поликонденсационных полиме­ров: полиамидные, полиуретановые, кремнийорганические.

2.2.1. Получение и свойства полимерных материалов

В настоящее время высокомолекулярные смолы, основу всех поли­мерных материалов, получают химическим путем в результате полимери­зации простых молекул или поликонденсацией разных органических со­единений.

Процесс полимеризации осуществляется без выделения побочных продуктов путем разрыва двойных, тройных химических связей и соеди­нения молекул в длинные линейные или разветвленные структуры. На­пример, этилен (СН2=СН2)п при полимеризации образует линейный поли­этилен (-СН2-СН2-)п. Для повышения скорости реакции используют нагре­вание или давление, а также ультрафиолетовые лучи, катализаторы, ини­циаторы. К полимеризационным полимерам, которые нашли широкое применение в строительстве, относятся: поливинилхлорид, полистирол, полиизобутилен, полиэтилен высокого и низкого давления. В результате реакции поликонденсации, в которой участвуют несколько веществ, обра­зуются сложные по составу полимеры с линейным (полиамиды, поликар­бонаты) или пространственным строением (фенолоформальдегидные, эпоксидные). При поликонденсации наряду с образующимся полимером выделяются такие побочные продукты, как газ или вода. В зависимости от применяемого исходного сырья полимерные материалы подразделяют на искусственные и синтетические. Искусственные получают путем хими­ческой модификации природных высокомолекулярных соединений (цел­люлозы), синтетические - из различных мономеров. Сырьем для получе­ния строительных материалов служат сложные пластические массы, ко­торые состоят из смеси нескольких компонентов: связующего полимера, предназначенного для обеспечения пластичности смеси в нагретом состоя­нии и твердости в охлажденном (синтетические смолы, каучуки, целлюло­за); наполнителя (тонкомолотый асбест, песок, отходы резины) для сни­жения стоимости, повышения трещиностойкости, теплостойкости, твердо­сти; пластификатора - для повышения эластичности готового изделия; отвердителя - для ускорения набора прочности; пигмента - для придания цвета.

Свойства полимерных материалов и изделий, как и любых других, зависят от их состава и структуры. Микроструктура определяется в боль­шей степени самим веществом, а макроструктура - способом получения.

Изделия из пластических масс получают несколькими методами: прямого прессования пропитанной горячими смолами основы (ткани, древесного шпона, бумаги) в несколько слоев (листовые пластики) или по­лимерного пресс-порошка (плитки для облицовки полов); литьевого прес­сования вязкотекучей расплавленной смеси (плиточный и листовой мате­риал с объемным рисунком для отделки стен и потолка); экструзии или продавливания пластичной массы через насадку определенного размера и формы (плинтусы, поручни для лестниц, рейки, герметизирующие и уп­лотняющие прокладки для окон и дверей, рулонное полотно для отделки полов и стен); промазки верхней поверхности полотна основы (бумаги, ткани, стеклоткани) пастообразной полимерной массой с последующим глубоким нанесением рельефного рисунка; вальцево-каландровым мето­дом, который состоит из тщательного перемешивания компонентов на вальцах, последующей прокатки пластичной массы между двумя вращаю­щимися в разные стороны валками с зазором, определяющим толщину бу­дущего рулонного изделия, и нанесения объемного или плоского рисунка на поверхность. Последними двумя способами получают рулонные мате­риалы для отделки вертикальных и горизонтальных поверхностей в поме­щениях различного назначения.

Теплоизоляционные полимерные материалы получают нескольки­ми способами. Первый - путем предварительного вспенивания пластич­ной полимерной массы за счет интенсивного механического перемешива­ния в сочетании с действием перегретого пара (110 °С) или введения пе- нообразующих добавок, последующей заливки смеси в форму, быстрого охлаждения ее для фиксации пористой структуры и резки по размерам (пенопласты).

Второй - предусматривает использование в составе полимерной мас­сы газообразующих компонентов, заполнение формы, подогрев для улучшения газообразования, быстрое охлаждение для фиксации структуры и при необходимости - резка по размерам (поропласты).

Третий - за счет склеивания по контактам гофрированных листов бумаги, ткани или древесного шпона, пропитанных горячей смолой (сото- пласты).

Четвертый - снижение средней плотности за счет введения в поли­мерную массу высокопористых заполнителей (перлита) или волокни­стых компонентов.

Широкое распространение полимерных материалов (пластмасс) в строительстве основано на их положительных свойствах: низкой истин­ной плотности, высокой водостойкости, гидрофобности. Это материалы, которые успешно работают в условиях действия истирающих нагрузок. Механическая прочность хорошо сочетается в них с пластичностью и уп­ругостью. Высокая коррозионная стойкость обеспечила их применение в качестве антикоррозионных материалов для защиты бетонных и металли­ческих конструкций. Имея неисчерпаемую цветовую палитру, пластмассы могут с успехом имитировать такие материалы, как древесина, природный камень, черные и цветные металлы. Важным положительным свойством пластмасс является хорошая технологическая обрабатываемость. Их мож­но легко резать, сваривать, шлифовать и полировать. Способность пласт­масс соединяться с другими органическими и неорганическими материа­лами позволяет создавать на их основе новые прогрессивные композици­онные материалы и конструкции различного назначения.

Пластмассы имеют также ряд недостатков. Большинство из них об­ладают высоким коэффициентом термического расширения, повышенной ползучестью, неогнестойки. Под воздействием атмосферных факторов и особенно солнечных лучей полимеры стареют. Этот процесс сопровожда­ется снижением прочности и эластичности. Материалы имеют сравнитель­но невысокую твердость и теплостойкость. По отношению к нагреванию полимеры подразделяют на термопластичные (полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид) и термореактивные (на основе эпоксидных и поли­эфирных смол). Для термопластичных переход из пластичного состояния (при нагревании) в твердое (при охлаждении) не сопровождается измене­нием состава и структуры изделия и, как следствие, физико-механических свойств. Нагрев же термореактивных полимеров приводит к структурным изменениям на микроуровне, что оказывает значительное влияние на их свойства, они становятся жесткими и хрупкими.

2.2.2. Применение полимерных материалов и изделий

Анализ всех свойств полимерных материалов показал, что в строи­тельстве экономически целесообразно использовать их при изготовлении несущих конструкций высокой коррозионной стойкости, покрытии полов, отделке стен, теплоизоляции ограждающих конструкций и технологиче­ского оборудования, герметизации стыков и швов в крупнопанельных зда­ниях, гидроизоляции кровель и фундаментов, изготовлении санитарно- технического оборудования и труб, а также для антикоррозионных работ.

К несущим конструкциям можно отнести стены, оболочки и плиты покрытий, колонны, балки, дорожные плиты, покрытия пола промышлен­ных зданий. Примером могут служить многослойные панели, которые применяют в качестве ограждающих конструкций для стен и покрытий. Они представляют собой деревянный или алюминиевый каркас, обшитый с двух сторон твердыми древесноволокнистыми и древесностружечными плитами с водостойким полимерным покрытием или листовым пластиком, промежуток между обшивками заполняют теплоизоляционными плитами из пено- или поропласта. Такие конструкции широко применяют в про­мышленном строительстве.

Большой интерес представляют пневматические конструкции (мяг­кие оболочки), которые выполняют ограждающие функции свода. Задан­ную форму купола и несущую способность ему обеспечивает нагнетаемый воздух под давлением 0,1 - 1,0 кПа. Материалом для пневматических кон­струкций служат неармированные и армированные сеткой (капроновой, лавсановой, металлической) полимерные пленки, ткани, покрытые или пропитанные полимерами, высокопрочные стальные канаты. Мягкие обо­лочки применяют для покрытия рынков, спортивных залов. При заполне­нии водой или водой в сочетании с воздухом эти конструкции используют в качестве плотин.

Преимущества жестких оболочек состоят в том, что они могут иметь как положительную, так и отрицательную кривизну поверхности. Проле­ты, перекрываемые оболочками, могут достигать 90 - 110 м, масса 1 м по­крытия составляет 7 - 20 кг. Материалом для жестких оболочек служат листовые стеклопластики, алюминиевые и стальные профили, клееные де­ревянные брусья и для обеспечения теплоизоляции - пенопласт.

При строительстве цехов химической, пищевой, целлюлозно- бумажной промышленности встает вопрос обеспечения коррозионной стойкости несущих и самонесущих конструкций. Единственный материал, который отвечает комплексу заданных свойств, - полимербетон. Его по­лучают путем интенсивного перемешивания в бетоносмесителе подогре­тых заполнителей (песка, щебня), полимерной смолы и добавок. Получен­ную массу помещают в форму, уплотняют и выдерживают при температу­ре до 100 °С. Полимербетоны обладают высокой механической прочно­стью (Ясж = 90 - 110 МПа, Ярас = 9 - 11 МПа), химической стойкостью, беспыльностью, гигиеничностью, водостойкостью. Все эти свойства пре­допределяют применение этих материалов для изготовления колонн, плит перекрытия, штучных материалов для покрытия пола. При производстве полимеррастворов в составе отсутствует крупный заполнитель (щебень).

В зависимости от вида полимерного связующего полимербетоны мо­гут быть фурановые, полиэфирные, эпоксидные; содержащие арматуру на­зывают армополимербетонами. В зависимости от материала арматуры раз­личают сталеполимербетон (стальная арматура) и стеклополимербетон (стеклопластиковая арматура). Арматура может быть в виде стержней, проволоки или отдельных волокон, равномерно распределенных по всему объему, - дисперсная арматура. В качестве дисперсной арматуры приме­няют короткие тонкие нити и волокна (фибры) из металла, стекла, горных пород и полимеров. Если в полимербетоне использовано дисперсное арми­рование, то бетон называют фиброполимербетоном.

Стеклопластиковую арматуру получают путем скручивания про­питанных см







Дата добавления: 2015-09-04; просмотров: 5593. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Шрифт зодчего Шрифт зодчего состоит из прописных (заглавных), строчных букв и цифр...

Картограммы и картодиаграммы Картограммы и картодиаграммы применяются для изображения географической характеристики изучаемых явлений...

Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...

Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Неисправности автосцепки, с которыми запрещается постановка вагонов в поезд. Причины саморасцепов ЗАПРЕЩАЕТСЯ: постановка в поезда и следование в них вагонов, у которых автосцепное устройство имеет хотя бы одну из следующих неисправностей: - трещину в корпусе автосцепки, излом деталей механизма...

Понятие метода в психологии. Классификация методов психологии и их характеристика Метод – это путь, способ познания, посредством которого познается предмет науки (С...

ЛЕКАРСТВЕННЫЕ ФОРМЫ ДЛЯ ИНЪЕКЦИЙ К лекарственным формам для инъекций относятся водные, спиртовые и масляные растворы, суспензии, эмульсии, ново­галеновые препараты, жидкие органопрепараты и жидкие экс­тракты, а также порошки и таблетки для имплантации...

Сравнительно-исторический метод в языкознании сравнительно-исторический метод в языкознании является одним из основных и представляет собой совокупность приёмов...

Концептуальные модели труда учителя В отечественной литературе существует несколько подходов к пониманию профессиональной деятельности учителя, которые, дополняя друг друга, расширяют психологическое представление об эффективности профессионального труда учителя...

Конституционно-правовые нормы, их особенности и виды Характеристика отрасли права немыслима без уяснения особенностей составляющих ее норм...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.015 сек.) русская версия | украинская версия