книги из ГПНТБ / Ветрюк И.М. Конструкции из дерева и пластмасс учеб. пособие

шен к высоте башни Н принимается не менее 1/8- i/io ( я

Расчет решетчатых башен на горизонтальную нагрузку про­ изводится расчленением пространственной конструкции башни на плоские фермы с передачей на каждую из них соответствующей нагрузки (рис. 114). Для башни, квадратной в плане, диагональ­ ное направление ветровой нагрузки является расчетным для сто­ ек, а прямое давление ветра на боковую грань — расчетным для решетки.

Вертикальные нагрузки (При правильном многоугольном плане башни) распределяются поровну между стойками башни. Помимо этого, необходима проверка устойчивости башни на опрокидывание под действием горизонтальных нагрузок. Про­ верка производится относительно оси в плоскости боковой грани башни на уровне верха фундаментов. При этом отношение удер­ живающего момента к опрокидывающему должно быть не ме­ нее 1,3:

где МУ1Х — удерживающий момент от вертикальных нормативных

К башням сквозной решетчатой конструкции относятся и сет­ чатые башни системы В. Г. Шухова (см. рис. 112,6). Ствол этой башни представляет собой однополый гиперболоид вращения. Стойки башни в местах пересечения связываются болтами. Для придания башне пространственной устойчивости через 5—6 м по ее высоте устраиваются диафрагмы сквозной конструкции или жесткие кольца,

230

из связующего вещества, наполнителей, пластификаторов, краси­ телей, стабилизаторов и некоторых других добавок. Основой пластмассы является связующее, которое состоит из природных или искусственных высокомолекулярных соединений — полиме­ ров. К природным связующим относятся белки, целлюлоза, неф­ тяные битумы, асфальт и др. Синтетические связующие (обычно это смолы) подразделяются в зависимости от процесса химиче­ ской реакции на полимеризационные и конденсационные.

Полимеризация — это процесс соединения большого числа молекул мономера одного и того же вещества в одну большую макромолекулу. Процесс этот протекает при соответствующих температуре и давлении. При полимеризации химический состав полимера (полученного нового вещества) соответствует химиче­ скому составу исходного мономера.

Поликонденсация — это химический процесс получения вы­ сокомолекулярных органических соединений — смол из различ­ ных низкомолекулярных исходных веществ, сопровождающийся отщеплением некоторых продуктов (воды, спирта, хлористого водорода и др.). Полученный поликонденсацией полимер имеет не только больший молекулярный вес, чем исходное вещество, но и другой химический состав.

Часто для получения материалов со специальными свойства­ ми в качестве исходного продукта берут не один, а несколько различных по составу мономеров в определенных пропорциях. В этом случае процесс полимеризации называется сополимеризацией, а готовый продукт — сополимером. Сополимеры облада­ ют новыми свойствами, отличающимися от свойств исходных мо­ номеров. Таким образом, подбирая мономеры с различными свойствами путем сополимеризации, можно получить пластиче­ ские массы с заранее заданными свойствами.

231

Эти массы названы пластическими благодаря своей способ­ ности при определенных температурных условиях пластически деформироваться и принимать требуемую форму.

В зависимости от поведения связующего (смолы) при нагре­ вании пластические массы делятся на две группы: термопласти­ ческие и термореактивные.

Т е р м о п л а с т и ч е с к и е синтетические смолы при нагре­ вании размягчаются и формуются или отливаются в различные изделия. При охлаждении они отвердевают (отверждаются). Способность размягчаться у них сохраняется после многократно­ го нагревания и охлаждения (обратимые пластмассы). Много­ кратное нагревание и отверждение не меняет свойств термо­ пластов.

К термопластическим, наиболее распространенным в строи­ тельстве, относятся пластические массы, полученные на основе поливинилхлорида, полиэтилена, полистирола, полиуретана, по­ лиамидных и акриловых смол.

Т е р м о р е а к т и в н ы е синтетические смолы, будучи от­ формованы в процессе изготовления, после отверждения перехо­ дят в неплавкое, нерастворимое состояние. Изделия, отлитые или отпрессованные из таких материалов, не могут вновь быть раз­ мягчены и переработаны (необратимые пластмассы). К термо­ реактивным относятся пластмассы на основе фенолформальдегидных, карбамидных, полиэфирных, эпоксидных и других смол.

Всех видов пластмасс и смол, вырабатываемых нашей про­ мышленностью, очень много, но в строительстве применяются только некоторые из них.

§ 55. ТЕРМОПЛАСТИЧЕСКИЕ И ТЕРМОРЕАКТИВНЫЕ СМОЛЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Термопластические смолы, получаемые в процессе полимери­ зации, широко применяются в строительных конструкциях, изде­ лиях и сантехнической арматуре.

широкое распространение в строительстве при изготовлении во­ допроводных труб, сантехнической арматуры, гидроизоляционной пленки, идущей для гидроизоляции строительных конструкций и других изделий. Он обладает хорошей морозоустойчивостью и низкой газопроницаемостью, применяется в качестве прочного антикоррозионного покрытия на металл путем пламенного напы­ ления. Благодаря легкости обработкии доступности исходного сырья полиэтилен является одной из самых ценных пластмасс нефтяного происхождения.

П о л и п р о п и л е н — пластик, обладающий высокой тепло­ стойкостью. Трубы из него находят широкое распространение

232

в системах горячего водоснабжения. В остальном та же область применения, что и полиэтилена.

П о л и в и н и л х л о р и д (ПВХ) — пластик, свойства кото­ рого можно варьировать в широких пределах. Из непластифици-

вочные материалы, сварочные прутки, профильные изделия и т. п., из пластифицированного — пленки, гибкие шланги, рулонный материал для покрытия полов и т. п.

Отличительная особенность жесткого поливинилхлорида — его стойкость к большинству химически агрессивных сред, боль­ шая ударная прочность и простота обработки. Поливинилхло­ рид — трудновоспламеняющийся и самозатухающий материал.

П о л и с т и р о л — один из наиболее распространенных пла­ стиков. В строительстве он находит применение в виде облицовоч­ ных плиток и как сырье для выработки теплоизоляционного ма­ териала — пенополистирола.

П о л и а м и д н ы е с м о л ы , известные в быту под названи­ ем «капрон», «нейлон», «перлон» и «силон», перерабатывают пре­ имущественно в синтетические волокна большой прочности. В строительстве они используются в виде пленок и как сырье для производства лаков и водостойких клеев. Капроновая ткань или сетка, покрытая с обеих сторон поливинилхлоридной пленкой, применяется для изготовления пневматических строительных кон­ струкций.

П о л и а к р и л о в ы е с м о л ы — бесцветные, светостойкие прозрачные пластики. Это органическое стекло, известное под названием плексиглас, состоит из светопрозрачыой полиметилметакрилатовой смолы без наполнителя. Оно пропускает 73% ультрафиолетовых солнечных лучей (обычное силикатное стекло только 0,6%).

Полиакриловые смолы найдут применение для изготовления прозрачных кровель, остекления детских и медицинских зданий, выставочных помещений, покрытий теплиц и т. п.

Большое применение в строительстве имеют термореактив­

используются в качестве связующих для получения слоистых пластиков, стеклопластиков, а также в мебельной промышленно­ сти в качестве прочных и теплостойких покрытий, образующих зеркальную пленку высокой прочности. Полиэфирные смолы хо­

мической стойкостью, высокой механической прочностью, устой­

233

ксидных смол изготовляются высокопрочные лаки, эмали, стекло­ пластики в виде листов, труб, а также антикоррозионные и гидро­ изоляционные покрытия. Наша промышленность выпускает эпо­

первое место по распространенности и значению. Эти смолы ши­ роко используются в производстве высококачественных синтети­ ческих клеев (прочных, водо- и теплостойких), не подвергающих­ ся гниению, применяемых при изготовлении клееных деревянных конструкций, слоистых пластиков, для склеивания керамики, пенопласта, а также для производства лаков, и являются связую­ щим материалом пластмасс с различными наполнителями.

М о ч е в и н о ф о р м а л ь д е г и д н ы е , или к а р б а м и д - н ы е, с м о л ы используются для получения лаков, эмалей, клеев и пористых материалов, например мипора (вспененная мочевиноформальдегидная смола с включением огнезащитных фосфорных солей). Клеи на основе мочевиноформальдегидных смол самые дешевые. Однако по водо-, кислото- и термостойкости они усту­ пают фенолформальдегидным клеям.

Основные преимущества — бесцветность, светостойкость, от­ сутствие запаха. Эти клеи широко используются в мебельном

ряд преимуществ перед фенолформальдегидными смолами. Они быстро затвердевают, прозрачны, нетоксичны, тверды, свето-, водо- и теплостойки, обладают блеском. Однако стоимость их высокая. Поэтому их часто применяют в смеси с другими смо­ лами. Смеси меламиноформальдегидных смол с другими полиме­ рами в сочетании с наполнителями — древесным шпоном, целлю­ лозной тканью и бумагой — используются для производства об­ лицовочных плит строительно-архитектурных деталей, а также для получения светопрозрачных стеклопластиков. Смешанные меламиномочевиноформальдегидные клеи применяются в дерево­ обрабатывающей и фанерной промышленности для производства фанеры высокого качества (авиационная фанера).

К р е м н и й о р г а н и ч е с к и е п о л и м е р ы — очень об­ ширный класс термостойких полимеров с большим разнообра­ зием свойств. На основе кремнийорганических соединений можно получать материалы с высокой клеящей способностью и созда­

минеральными веществами. Наполнители вводят в состав пласти­ ческой массы как для экономии связующего, так и для увеличе­ ния прочности, поскольку они являются своеобразным механи-

234

ческим Каркасом. Наиболее распространенными органическими наполнителями являются древесные мука и шпон, бумага, очесы и другие волокнистые материалы и ткани. Неорганические напол­ нители могут быть порошкообразными (кварцевая мука, тальк, каолин и др.) и волокнистыми (асбест, стекловолокно, стекло­ ткань) .

Наполнитель зачастую составляет до 70% объема пластмас­ сы. Роль его исключительно велика, он придает пластмассам качества, которых смолы могут не иметь. Кроме того, наполни­ тели, как правило, намного дешевле смол, и это снижает стои­ мость пластмасс. Но некоторые пластмассы (например, полиэти­ лен, винипласт, органическое стекло, полистирол) состоят только из синтетической смолы без наполнителя.

В некоторые пластмассы вводят п л а с т и ф и к а т о р ы , которые представляют собой синтетическую маслянистую высококипящую жидкость, облегчающую переработку пластмасс. Плас­ тификатор придает пластмассе гибкость, эластичность, снижает жесткость и хрупкость.

При необходимости пластмассы окрашивают синтетическими к р а с и т е л я м и , а также органическими и минеральными п и г м е н т а м и .

Для предотвращения старения полимерных материалов до­ бавляют с т а б и л и з а т о р ы . Последние содействуют сохране­ нию свойств пластмасс и предохраняют их от разложения под влиянием температуры и солнечных лучей во время эксплу­ атации.

§56. КОНСТРУКЦИОННЫЕ ПЛАСТМАССЫ

Внастоящее время все конструкции и изделия из пластмасс по степени их применения в строительстве можно разделить на две группы.

К п е р в о й г р у п п е относятся изделия и конструкции, ко­ торые благодаря наличию производственной базы и по техникоэкономическим соображениям уже сейчас находят широкое рас­ пространение в строительстве. В основном это отделочные мате­

струкции, осваиваемые в настоящее время промышленностью и внедряемые в строительство. Это панели навесных стен, панели кровельных покрытий, сантехнические кабины и арматура, окон­ ные блоки, двери, встроенная мебель и другие изделия и кон­ струкции, подвергающиеся относительно небольшим нагрузкам.

В настоящее время основное усилие направлено на разработ­ ку и создание конструкций и изделий, относящихся ко второй группе. Использование пластмасс в ответственных несущих кон-

235

струкциях пока еще очень ограничено, так как основные кон­ струкционные пластмассы — стеклопластики еще недостаточно изучены в отношении их долговечности. Применение конструкци­ онных пластмасс в несущих конструкциях допускается лишь в порядке экспериментального строительства и при достаточном обосновании в сооружениях химической промышленности (в усло­ виях агрессивных сред).

Конструкционные пластмассы, применяемые в строительстве, должны обладать гарантированной прочностью, стойкостью к ат­ мосферным воздействиям, агрессивным средам, колебаниям тем­ пературы, а также должны быть максимально тепло- и огнестой­ ки. Все эти требования должны сочетаться с их невысокой стоимостью, доступностью материалов и технологичностью изго­ товления конструкции.

К конструкционным материалам, которые в той или иной степени наиболее полно отвечают этим требованиям, относятся: стеклопластики, винипласт, органическое стекло, древеснослоистые пластики (ДСП), древесноволокнистые твердые плиты (ПДВ) и др.

К конструкционным пластмассам также относятся полистирольные и поливинилхлоридные пенопласта, сотопласты (тепло- и звукоизоляционный материал), воздухонепроницаемые синте­ тические ткани и пленки, применяемые для воздухоопорных кон­ струкций и гидроизоляции зданий, стойкие и высокопрочные синтетические клеи.

Стеклопластики подразделяются по виду стекловолокнистого наполнителя, по виду связующего и по способу изготовления. Для получения стеклянных волокон используется силикатное стекло малощелочного состава, содержащего до 2% щелочных окислов, и щелочного состава, содержащего до 15% щелочных окислов [9].

Физико-механические свойства стекловолокна зависят от его состава, диаметра и технологии изготовления. Малощелочное

236

Наибольшую прочность имеет стекловолокно сразу же после вытяжки его из стеклоплавильной печи. При переработке такого элементарного стекловолокна в нити и ткани и при хранении последних из-за механических воздействий и отрицательного

элементарные стекловолокна не перерабатываются в стеклоткани,

апокрываются связующим сразу же в процессе их вытяжки.

Вкачестве связующих в стеклопластиках используются син­ тетические смолы, главным образом полиэфирные, эпоксидные, феиолформальдегидные, меламиновые и др.

Для стеклопластиков строительного назначения наибольший интерес представляют полиэфирные смолы. Они обладают более высокой адгезией к стекловолокну, не требуют высоких давлений и температур при отверждении и, что особенно ценно, дают воз­ можность изготовить светопрозрачный стеклопластик с высокой (до 85%) светопроницаемостью, пропускающий ультрафиолето­ вые лучи.

Применяемые в строительных конструкциях стеклопластики по расчетным характеристикам и по виду стеклонаполнителя делятся на следующие группы.

щелочного состава, покрываемое связующим немедленно после его вытягивания.

Стеклопластик СВАМ является наиболее прочным из всех других пластмасс. Высокая прочность его обусловливается одно­

Пресс-материал АГ-4В выпускается в видебрикетов из перепу­ танных и распущенных рубленых обрезков стекловолокна, мало­ щелочного состава, пропитанного модифицированной фенолформальдегидной смолой. Пресс-материал АГ-4С изготовляется не­ прерывным способом из ориентированных стеклонитей или ров-

237

1.Стеклопластики

238

П р о д о л ж. т а б л . 29

2.Расчетные сопротивления при сдвиге стеклопластиков даны в направлении, перпен­ дикулярном к плоскости листа.

3.Расчетные сопротивления СВАМ даны при соотношении продольных и поперечных Стекловолокон, равном 1:1.

4. Для плит древесноволокнистых в скобках даны расчетные сопротивления при изгибе

исдвиге в направлении, параллельном плоскости листа.

5.В числителе приведены данные по основе, в знаменателе — по утку.

ницы, которые проходят через пропиточную ванну со связующим и после высокочастотной сушки в специальной камере выходят в виде лент однонаправленного шпона. Перед прессованием лен­ та стеклопластика АГ-4С нарезается на куски требуемых разме­ ров. Объемный вес — 1900 кГ/м3.

Содержание стекловолокна в стеклопластиках СВАМ и АГ-4 составляет 45—65% объема.

239