Конструкционные материалы
Конструкционные материалы представляют собой главным образом армированные пластмассы, такие как органическое стекло, стеклопластики, сотопласты, винипласт листовой и другие.
Характерными отличиями полимерных строительных материалов от обычно применяемых в строительстве являются их малая плотность, высокая прочность, хорошие тепло, звуко, и гидроизоляционные свойства, а также стойкость против химических веществ. В качестве конструкционных полимерных материалов используют главным образом армированные пластмассы.
Для строительных конструкций применяют следующие виды материалов и изделий, изготовленных на основе полимеров : органическое стекло, стеклопластики, винипласт листовой, жестки е пенопласты, сотопласты.
Органическое стекло
Органическое стекло ( полиметилметакрилат) представляет собой высокопрозрачный, светоустойчивый, относительно легкий материал. С течением времени органическое стекло не мутнеет, не желтеет, не становится хрупким, хорошо противостоит атмосферным влияниям. Органическое стекло эластично и сохраняет это свойство даже при пониженных температурах, когда его прочность на изгиб и растяжение возрастает, не увеличивая хрупкости.
Органическое стекло превосходит по прочности на изгиб силикатное стекло в 7 раз.Материал является термопластичным,его свойства очень меняются с колебаниями температуры. При нагреве до 60°С органическое стекло деформируется даже при малых нагрузках, а при нагреве до 120°С приобретает эластичность мягкой резины. При нагреве органического стекла до 160°С становится текучим, а при температуре выше 300°С оно горит.
Органическое стекло выпускают в виде листов длиной 100…1350 мм, шириной 100…1250 мм и толщиной 2…2,3 мм.Поделочное стекло выпускают цветным, матовым и бесцветным плотностью 1200 кг/м³. Стекло органическое применяют для устройства светопрозрачных ограждений и перегородок, световых одинарных и двойных вертикальных проемов и куполов верхнего света общественных и промышленных зданий, ограждений теплиц.
Сотопласты
Сотопласты характеризуются регулярно повторяющимися полостями, имеющими правильную геометрическую форму. Полости образуются при формовании или литье исходного пластического материала без его вспенивания. Изготовляют их горячим формованием пропитанных термореактивными полимерами листов бумаги, ткани, шпона и так далее. При этом на материале в прессе выштамповывают гофры. Гофрированные листы покрывают полимером и укладывают в пакеты, а затем склеивают в блоки при нормальной или повышенной температуре и давлении 0,25…0,5 МПа.
Сущность новой технологии заключается в получении сотопластов путем приготовления блока из бумаги с одновременным нанесением клея на те участки бумаги, которые склеиваются для образования сот. Блоки изготовляют на станке, оборудованном вращающейся металлической пластиной и роликом для нанесения клея. Бумагу перематывают из рулона, проходя через систему роликов, которые наносят на полосы клей. Размер сот зависит от расстояния между соседними роликами.
После каждого оборота система роликов смещается на полшага сот. В местах, где нанесены полосы клея, бумага склеивается и получается блок. Снятый с пластины блок разрезают на полосы, растягивают и пропитывают полимером. После пропитки и сушки бумажные сотоблоки становятся полупрозрачными и жесткими с плотностью 15…60 кг/м³.
Сотопласты изготовляют тканевые, крафт-бумажные и из изоляционно-пропиточной бумаги длиной 1…1,5 м, шириной 550…650 мм и толщиной 300…350 мм, плотностью 30…140 кг/м³, прочностью при сжатии 0,3…4 МПа. Сотопласты применяют в основном как заполнитель трехслойных панелей. Теплоизоляционные свойства сотопластов повышаются в результате заполнения сот крошкой теплоизоляционного материала, например мипоры.
Пенополиуретан
Пенополиуретан получают в результате сложных реакций, протекающих при смешивании исходных материалов (полиэфира, диизоцианата и воды) в присутствии катализаторов и эмульгаторов. Жесткие пенополиуретаны изготовляют по непрерывному или периодическому беспрессовому методу. Технологический процесс производств апенополиуретана периодическим методом состоит в следующем. Приготовляют две смеси при температуре 50…80°С:
Одну -из полиэфира, эмульгатора, катализатора и воды; другую из изоцианата и замещенного изоцианата. Смеси затем выдерживают при температуре 28…35°С. К полиэфирам с добавками приливают изоцианаты и смесь перемешивают в смесителе в течении 0,5…2,5 мин. В результате реакции увеличивают температуру смеси на 7…10°С и объем смеси начинает возрастать. Приготовленную смесь заливают в формы, где она окончательно вспенивается. Далее смесь прогревают от 80…150°С в течение 4…6 ч, и полимер полностью отверждается.
Пенополиуретан выпускают в виде прямоугольных плит длиной и шириной не менее 450…550 мм и толщиной до 69 мм, плотностью 30…200 кг/м³, прочностью при сжатии до 3,5 МПа, теплопроводностью 0,032…0,058 Вт/(м·°С).
Пенополиуретан применяют для среднего слоя трехслойных ограждающих конструкций ( панелей стен и плит покрытий), в виде скорлуп для изоляции трубопроводов, холодного и горячего водоснабжения. Предельная температура применения 150…160°С.
Винипласт листовой
Листы из непластифицированного поливинилхлорида ( листовой винипласт) ГОСТ 9639-71* изготовляют из непластифицированной поливинилхлоридной композиции с добавками вспомогательных веществ ( стабилизаторы, смазки и другие), прессованием пленок или экструзией. Листовой винипласт применяют для облицовки внутренних стен промышленных зданий, на которые воздействуют различные кислоты и щелочи.
Жесткие пенопласты
Жестким пенопластом считают материал с системой изолированных, не сообщающихся между собой ячеек, заполненных газом или смесью газов. В строительстве большое применение находят пенопласты, получаемые на основе термопластичных и термореактивных полимеров, жесткой и эластичной, пенистой и пористой структуры. промышленность производит различные виды жестких пенопластов : пенополистирольные, поливинилхлоридные и пенополиуретановые.
Стеклопластики
Стеклопластики это пластмассы, состоящие из полимера и наполнителя или армирующего материала в виде стеклянного волокна. В зависимости от вида стекловолокнистого наполнителя стеклопластики для строительных конструкций делят на три группы:
I группа-стекловолокно непрерывное, прямолинейное расположенное слоями по толщине материала, связующее -модифицированные фенолформальдегидные, эпоксидно-феноловые и другие полимеры.
II группа-стекловолокно рубленное в виде матов или нанесенное напылением, связующее -полиэфирные и другие полимеры.
III-группа-стекловолокно в виде холстов, связующее фенолоформальдегидные полимеры. В строительных конструкциях применяют также стеклотекстолиты, в которых в качестве армирующего наполнителя используют ткань из бесщелочного стеклянного волокна, а в качестве связующего -модифицированные фенолоформальдегидные или полиэфирные полимеры.
Стекловолокнистые анизотропные материалы
листовой стеклопластик
Стекловолокнистые анизотропные материалы (СВАМ) представляют собой один из видов стеклопластиков, которые получают путем укладки вытянутых стеклянных волокон параллельно друг другу с одновременным нанесением на них связующего. Процесс получения готового к формованию материала при способе укладки вытянутых стеклянных волокон сводится к получению стеклошпона. Процесс изготовления стеклошпона идет по следующей схеме.
Расплавленное стекло в виде элементарных волокон вытекает из фильер, смачивается жидким связующим из пульверизатора и наматывается параллельными витками на барабан. По окончании процесса намотки полученный лист стеклошпона разрезают вдоль образующей барабана, снимают с него и просушивают. Можно получать и перекрестный стеклошпон, наматывая один или несколько слоев параллельных волокон перпендикулярно предыдущему слою. Листы стеклошпона дополнительно смачивают связующим, просушивают а затем складывают в пакеты. После этого подвергают горячему прессованию на многоэтажном гидравлическом прессе.
Листы СВАМ обычно имеют длину до 1 м, ширину до 500 мм и толщину 1…30 мм. Механические свойства СВАМ зависят от вида связующего, толщины стекловолокна, соотношения полимера и наполнителя, расположения волокон стеклошпона и способа укладки стеклошпона в пакеты. Физико-механические свойства СВАМ, имеющего 35% связующего с перекрестным расположением волокон в шпоне, характеризуется следующими данными: плотностью -1900…2000 кг/м³, пределом прочности при сжатии-400 МПа, при изгибе -до 700 МПа.
Изделия из СВАМа не должны иметь трещин, вздутий и посторонних включений. Стеклопластики I группы применяют для несущих элементов трехслойных плит покрытий и пространственных ограждающих конструкций, а также в качестве арматуры для бетонных конструкций.
Стеклопластики на основе рубленного стекловолокна
Стеклопластики на основе рубленного стекловолокна получают методом напыления или прессования стекломатов. При напылении нарезанные стеклянные нити длиной 25…50 мм смешивают с полимерным связующим и с помощью пистолета распылителя тонким слоем наносят на поверхность формы. Изготовление стеклопластиков путем прессования стекломатов осуществляется следующим образом. Исходное сырье в виде стеклянных шариков загружают в стеклоплавильную печь. Расплавляясь, исходное сырье выходит через фильтры.
Тонкие нити расплава распыляются струей горячего воздуха или пара, обрызгиваются из распылителя связующим и осаждаются на движущуюся транспортерную ленту. В местах контакта волокна склеиваются между собой, образуя стеклянный мат толщиной 0,5…2 мм. Стекломат разрезают на полотнища, смачивают полимером и складывают в пакеты, которые подвергают прессованию. Стеклопластики на основе рубленного стекловолокна производят и непрерывным методом.
В этом случае технология изготовления состоит из следующих операций: рубки стекловолокна, распределения стекловолокна на ленте конвейера, пропитки полимером, теплообработки и разрезки на листы определенного размера. Стеклопластики на основе рубленного стекловолокна изготовляют в виде плоских и волнистых листов длиной до 6 м, шириной до 1500 мм, толщиной 1…3 мм, плотностью 1400 кг/м³, пределом прочности при растяжении не менее 60 МПа, при сжатии не менее 90 МПа и светопрозрачностью до 85%.
Стеклопластики применяют для устройства светопрозрачных ограждений и перегородок, световых холодных и полутеплых проемов стен и фонарей верхнего света, а также в качестве наружных слоев панелей цехов с химической агрессией (для светопрозрачного материала).
*****
Добавить комментарий