Конструкционные материалы на основе полимеров

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.

Для строительных конструкций применяют следующие виды материалов и изделий, изготовленных на основе полимеров:

• стеклопластики,

• органическое стекло,

• винипласт листовой,

• сотопласты

• жесткие пенопласты.

стеклопластики
органическое стекло
винипласт листовой
сотопласты
	Устройство сотопанели: 1 - обшивка; 2 - пленочный клей ВК-41; 3 - тепловая труба; 4 - сотопласт (фольга АМг 2-Н-0.03); 5 - самовспенивающийся клей; 6 - втулка крепежная
жесткие пенопласты	Напыляемый пенополиуретан	Пенополистирол

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 фенолоформальдегидные, эпоксидно-феноловые и другие полимеры;

II группа — стекловолокно рубленое в виде матов или нанесенное напылением, связующее — полиэфирные и другие полимеры;

III группа — стекловолокно в виде холстов, связующее фенолоформальдегидные полимеры (стеклотекстолиты).

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 (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.

Физико-механические свойства СВАМ, имеющего 35% связующего с перекрестным расположением волокон в шпоне, характеризуются следующими данными:

плотностью— 1900...2000 кг/м³,

пределом прочности при сжатии — 400 МПа,

при изгибе — до 700 МПа.

Стеклопластики на основе рубленого 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.

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).

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;

превосходит по прочности на изгиб силикатное стекло в 7 раз.

Органическое стекло термопластично, его свойства очень меняются с колебаниями температуры.

• При нагреве до 60°С оно деформируется даже при малых нагрузках,

• при 120°С приобретает эластичность мягкой резины,

• при 160°С становится текучим,

• при температуре выше 300°С оно горит.

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 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 т. д.

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.

Жестким пенопластом считают материал с системой изолированных, не сообщающихся между собой ячеек, заполненных газом или смесью газов.

Пенополистирол как тепло- и звукоизоляционный материал применяют для устройства трехслойных панелей для стен и плит покрытий жилых, общественных и промышленных зданий. Трехслойные панели изготовляют клееными, в качестве наружных слоев используют стеклопластики, асбестоцемент, алюминий и другие материалы, а для приклеивания — фенолоформальдегидные, карбамидные, эпоксидные и другие клеи. Пенополистирол можно получить несколькими способами.

Прессовым методом (вспенивание отдельного блока) пенополистирол марки ПС-1 изготовляют на основе эмульсионного полистирола марок Б или В; в качестве порообразователя применяют порофор, причем на 100 ч. полистирола берут 2...5 ч. (по массе) порофора.

Опрессованные заготовки вспениваются при температуре до 105°С в среде насыщенного водяного пара. Пенопласт выпускают в виде прямоугольных плит длиной 1,0... 1,2 м, шириной 500 мм и толщиной 5,0...8,0 мм. Пенопласт можно получить с различной плотностью (60...220 кг/м³) в зависимости от количества вводимого в смесь газообразователя.

Беспрессовый метод получения пенополистирола заключается в вспенивании не отдельного блока (заготовки), а небольших гранул с последующим их спеканием (склеиванием).

Пенополистирол изготовляют в виде прямоугольных плит плотностью 30.,.200 кг/м³, теплопроводностью 0,031...0,054 Вт/(м°С), водопоглощением не более 3% по объему, пределом прочности при 10%-ном линейном сжатии 0,13...0,7 МПа.

Жесткий пенополивинилхлорид используют главным образом в качестве тепло- и звукоизоляционного материала для среднего слоя трехслойных панелей стен и плит покрытий жилых, общественных и промышленных зданий.

Жесткий пенопласт ПХВ-1 изготовляют прессовым методом на основе поливинилхлорид-ного полимера марки М, смеси газообразователей порофора ЧХЗ-57, углекислого аммония и бикарбоната натрия. конфигурацию и размеры изделия. Для охлаждения используют воду.

Пенополивинилхлорид выпускают в виде прямоугольных плит длиной и шириной не менее 500 мм и толщиной 45...70 мм, плотностью 60...200 кг/м³, пределом прочности при сжатии 0,2...1,0 МПа и очень малым водопоглощением, температуропроводностью 0,035...0,052 Вт/(м« °С).

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 производства пенополиуретана периодическим методом состоит в следующем. Приготовляют две смеси при температуре 50...80°С: одну — из изоцианата и замещенного изоцианата; другую — из полиэфира, эмульгатора, катализатора и воды. Смеси затем выдерживают при температуре 28...35°С. К полиэфирам с добавками приливают изоцианаты и хмесь перемешивают в смесителе в течение 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.

Изделия на основе полимеров

Погонажные изделия

Трубы и санитарно-технические изделия

Погонажные изделия (плинтусы, поручни, накладки на проступи, раскладки, наличники, нащельники, штанги и конструктивные погонажные материалы — уголки, тавры, трубы) представляют собой длинномерные элементы разнообразных профилей, цвета и назначения, выпускающиеся в полной заводской готовности и не требующие никакой дополнительной отделки или покраски.

Погонажные изделия изготовляют на основе поливинихлорида методом экструзии

Поставляют плинтусы длиной 1,2 и 2,4 м; поручни— 12 м; накладки на проступи в бухтах— 12 м, а полосовые, уголковые и покрывающие одновременно проступь и угол в виде прямоугольных изделий длиной 1,0...1,7 м; раскладки — 1,2 и 3 м.

Ф изико-механические свойства строительных погонажных изделий характеризуются следующими показателями: водопоглощением — до 0,5%,; упругостью — не менее 60%; усадкой по длине — не более 0,5%.

Кроме того, защитные накладки на проступи должны хорошо сопротивляться истираемости — при испытании на приборе МИ-2 истираемость не должна быть более 0,03 г/см².

Ко всем этим изделиям предъявляют общие требования: поверхность должна быть равномерно глянцевая или матовая без царапин, раковин, трещин и расслоений; они не должны изменять цвет под влиянием воздуха, света и воды, иметь однородное строение и единый профиль и цвет.

Погонажные изделия крепят мастиками, клеями или шурупами. Поручни в разогретом виде надевают на металлические полосы ограждения лестничного марша.