книги из ГПНТБ / Нехорошев А.В. Новые виды строительных материалов и конструкций в сельском строительстве

Для предотвращения отрицательного влияния деформативности стеклопластиков, обладающих пониженным модулем упругости, последние применяют в пространст­ венных конструкциях, при которых исключаются или сво­ дятся до минимума изгибающие моменты и вызываемые ими деформации.

За рубежом большое внимание уделяется разработке

толщина стенки 3 мм. Пролет трехшарнирной арки 10м, со стрелой подъема 4 м . Из арок, установленных с на­ хлесткой закраин, образуется волнистый свод необходи­ мой длины. В 1964 г. в Чехословакии из таких элемен­ тов было построено 60 зданий (коровники, хранилища, склады). В настоящее время данная конструкция широ­ ко выпускается заводским методом с использованием контактного формования.

Трехшарнирные сводчатые конструкции изготовляют и в ФРГ. Их применяют для теплиц пролетом до 12 м (рис. 52). Конструкцию собирают из светопрозрачных полиэфирных стеклопластиковых элементов лоткового профиля, имеющих Г-образную форму, что позволило увеличить высоту помещения близ пят свода и отказать­ ся от устройства цоколя.

В последние годы стеклопластики все шире применя­ ют при проектировании строительных конструкций скл.а- дов минеральных удобрений, подверженных воздействию агрессивных сред. Индустриальные конструкции из стек­ лопластиков имеют небольшую массу (1 м 2 10—20 кг), удобны при транспортировке, не требуют тяжелого мон-

11?

тажного оборудования. Их внедрение снижает трудоем­ кость, особенно при монтаже, и сокращает сроки строи­ тельства, уменьшает стоимость и повышает долговечность и эксплуатационные качества зданий. Наиболее перспек­ тивны два типа строительных конструкций — пространст­ венные покрытия для напольных складов, совмещающие несущие и ограждающие функции (своды, купола, обо­ лочки и др.), и емкости для сухих и жидких минеральных удобрений.

Для строительства складов сухих минеральных удоб­ рений представляют интерес комбинированные конст­ рукции, сочетающие стеклопластики с коррозиестойкими материалами, в первую очередь с древесиной. Это объяс­ няется не только относительно высокой стоимостью стеклопластиков, но и их повышенной деформативностью. В ЦНИИЭПсельстрое разработана конструкция сборного сводчатого покрытия пролетом 12—18 ж из стек­ лопластика и древесины, предназначенная для полно­ сборных глубинных складов минеральных удобрений. Монтаж свода показан на рис. 53. По длине пролета по­ крытие состоит из полносборных элементов одного типо­ размера. Обшивка полигональных элементов выполнена из листового стеклопластика толщиной 3 мм, выпускае­ мого Северодонецким заводом стеклопластиков. Обшив­ ки склеиваются с элементами каркаса с помощью клея КБ-3. Изготовление полигональных элементов не требу­ ет больших трудозатрат, сложного оборудования и мо­ жет быть организовано в цехах на деревообрабатываю­ щих комбинатах системы Минсельстроя СССР.

Во ВНИИНСМе разработана и испытана конструк­ ция пространственного крупнопанельного складчатого покрытия из листов волнистого стеклопластика с разме­ ром волн 78X18 мм, производимых Мытищинским ком­ бинатом Стройпластмасс. На рис. 54 показана опытная секция покрытия, которая состоит из четырех одинаковых панелей, соединенных между собой посредством эпоксид­ ного клея и монтажных болтов.

Примером склада из стеклопластика для хранения жидких или исслеживающихся сухих минеральных удоб­ рений может служить емкость объемом 2,5 .и3, разрабо­ танная ВНИИПТУглемашем. Конструкция резервуара бескаркасная, водонепроницаемая; изготовлена методом формования из стеклопластика СК-1-5. Масса стекло­ пластика на емкость составляет 130 кг.

В зарубежном строительстве коррозиестойкие стеклопластиковые конструкции нашли широкое применение в складах минеральных удобрений, что объясняется (по данным фирм) их высокими технико-экономическими и эксплуатационными по­ казателями. Наиболее эффективными являются два типа конструкций с применением стеклоплас­ тика (как и в СССР) —• это пространственные тонкостенные покрытия и емкости.

(рис. 55). Свод собран из ромбических элементов раз­ мером по диагоналям 2,7X1.2 м , согнутых по большой диагонали для образования конструктивного подъема на 25 см. Элементы изготовлены из полиэфирного стекло­ пластика. Масса одного элемента 14 кг.

Таким образом, отечественный и зарубежный опыт строительства свидетельствует о широкой возможности и целесообразности применения стеклопластиков в светопрозрачных и коррозиестойких конструкциях сельскохо­ зяйственных зданий и сооружений.

8*

Г Л А В А V I

Т Е П Л О И З О Л Я Ц И О Н Н Ы Е М А Т Е Р И А Л Ы

ИИ З Д Е Л И Я

Высокий темп индустриализации сельского строитель­ ства требует быстрого развития и технического совер­ шенствования производства эффективных теплоизоляци­ онных материалов. Применение высокоэффективных теплоизоляционных материалов уменьшает толщину строительных ограждений, обеспечивает снижение тру­ доемкости строительства, экономию основных строитель­ ных материалов (цемента, извести, металла, древесины), уменьшение расходов на транспорт и рабочую силу. В 1975—1980 гг. в качестве материалов оболочки пане­ лей наряду с железобетоном во все возрастающих мас­ штабах будут применяться асбестоцемент, алюминий, стеклопластики, водостойкая фанера, дерево и другие материалы.

Задача создания эффективных утеплителей для на­ ружных ограждающих конструкций, удовлетворяющих требованиям индустриального строительства в отноше­ нии малой теплопроводности, влагоемкости, паронепроницаемости, высокой прочности, имеет первостепенное значение. К таким материалам в первую очередь необхо­ димо отнести изделия на основе пластмасс, минераловатные плиты и маты на синтетическом связующем.

Структура теплоизоляционных материалов на 1975 г., по данным институтов НИИЭС Госстроя СССР и ВИИИТеплоизоляции Минстройматериалов СССР, при­ ведена ниже [51]:

116

Как видно из приведенных данных, наиболее распро­ страненным теплоизоляционным материалом к 1975 г. будут минераловатные плиты на синтетических связую­ щих. Значительно увеличится производство пенопласта.

В настоящей главе описаны теплоизоляционные мате­ риалы и изделия на основе минерального сырья, пласт­ масс и отходов сельскохозяйственного производства и их применение в сельском строительстве.

М А Т Е Р И А Л Ы И И З Д Е Л И Я НА О С Н О В Е М И Н Е Р А Л Ь Н О Г О С Ы Р Ь Я

Из теплоизоляционных материалов на основе мине­ рального сырья в сельском строительстве находят при­ менение минеральная вата, стекловата, искусственные пористые заполнители (перлит, вермикулит, шунгезит)

иизделия из них.

Внастоящее время в Советском Союзе наиболее рас­ пространенным теплоизоляционным материалом являет­ ся минеральная вата. Удельный вес выпускаемой минераловатной продукции среди прочих теплоизоляционных материалов составляет более 50% [51]. Быстрому росту производства минеральной ваты способствовали неогра­ ниченные и повсеместно распространенные сырьевые ре­ сурсы в виде горных пород и отходов металлургической промышленности. Производство минеральной ваты и из­

делий из нее за 1965—1970 гг. возросло на 47,1% и в 1970 г. составило 13191,7 тыс. ж3 продукции [51].

Одним из наиболее распространенных видов изделий на основе минеральной ваты являются минераловатные плиты. Минераловатные плиты в зависимости от величи­ ны их уплотнения под удельной нагрузкой 0,017 кгс/сж2 делятся на: мягкие (ПМ); полужесткие (ПП); жесткие (ПЖ) . Размеры плит, выпускаемых отечественной про­ мышленностью, указаны в табл. 22.

Объемная масса минеральной ваты зависит от сред­ него диаметра волокон, степени уплотнения и количества корольков. Минеральная вата с диаметром волокон от 3 до 15 мкм характеризуется низкой объемной массой и

117

теплопроводностью. Объемная масса минеральной ваты

вата имеет большие воздушные пустоты между волок­ нами, вследствие чего передача тепла такой ватой про­ исходит главным образом конвекцией. С увеличением

при 20—25° С и стандартном уплотнении находится в пре­ делах от 0,03 до 0,04 ккал/(н-м-°С). Он зависит от диаметра волокон и степени уплотнения, а также от тем­ пературы и влажности. Минимальные значения коэффи­ циента теплопроводности наблюдаются при объемной массе минеральной ваты около 100—150 кг/м3, при мень­ ших значениях теплопроводность ваты возрастает из-за усиления конвекции в общей передаче тепла, при боль­ ших— в результате уменьшения общей пористости ваты.

Температуростойкость минеральной ваты определяет­ ся ее химическим составом, способом получения волокна и условиями применения. В процессе волокнообразования быстроохлаждающийся жидкий расплав почти мгно­ венно превращается в стекловидные волокна, что способ­ ствует стабильности строения и их температуростойко-

каются, теряют свою первоначальную волокнистую фор­ му, а следовательно, и свойства, присущие вате. При бо­ лее низких температурах и длительном нагревании во­ локна ваты могут разрушаться без спекания. Причиной разрушения в таких случаях является переход волоком

118

ваты из стекловидного состояния в кристаллическое, что связано с потерей волокнами своей прочности и эластич­ ности. Температуростойкость ваты в известных пределах можно повысить, регулируя химический состав ваты; кис­ лые составы более температуростойки, чем основные.

Грибостойкость минеральной' ваты, т. е. сопротивляе­ мость действию грибков, недостаточно еще изучена. Од­ нако установлено, что минеральная вата не является благоприятной средой для существования грибков. По­ ражение минеральной ваты грибками может произойти лишь в результате предварительного развития их в дру­ гой питательной среде, например, в деревянных конструк­ циях, непосредственно соприкасающихся с минеральной ватой; развившиеся здесь грибы могут заразить и приве­ сти к разрушению близлежащие слои минеральной ваты. Наиболее опасным для минеральной ваты является гриб «Coniphoria», который быстрее и глубже разрушает во­ локна ваты. Минеральная вата разрушается от действия щавелевой, лимонной и других органических кислот, вы­ деляемых грибками. Для большей грибостойкости ваты следует повышать ее кислотность, увеличивая содержа­ ние в ней кремнезема [52, 53]. При использовании мине­ ральной ваты в деревянных строительных конструкциях необходимо осуществлять противогрибковую профилак­ тику древесины.

Стеклянная вата является разновидностью искусст­ венного минераловатного волокна. Она имеет много об­ щего с минеральной ватой, получаемой из металлургиче­ ских шлаков и горных пород, но между ними есть разли­ чия в технологии производства и свойствах готовой продукции. Эти различия определяются видом сырьевых материалов, используемых для производства стеклянной ваты. В производстве стеклянной ваты применяют те же материалы, что и для выработки стекла: кварцевый пе­ сок, известняк, соду и др. Подготовка сырьевой шихты и получение расплава тоже имеют много родственного с технологией стекольного производства. В зависимости от назначения вырабатывают два вида стеклянного во­ локна: текстильное и теплоизоляционное.

Стеклянные волокна обычно длиннее и толще воло­ кон минеральной ваты, а содержание корольков в них значительно меньше, чем в минеральной вате. Основным показателем, определяющим качество стеклянного во­ локна, является его средний диаметр, величина которого

119

колеблется в следующих пределах [52, 53]: стеклянное волокно текстильное — 3—7 мкм; стеклянное волокно теплоизоляционное— 10—30 мкм.

Плотность стеклянной ваты зависит от среднего диа­ метра волокна и величины давления, при котором его оп­ ределяли. Плотность несколько снижается при увеличе­ нии среднего диаметра волокна, что можно объяснить большей упругостью толстых волокон. Плотность стек­ лянной ваты, применяемой для тепловой изоляции, рав­

на 75—125 кг/м3.

Прочность стеклянного волокна зависит от многих ус­ ловий. Наиболее изучена прочность текстильного стек­ лянного волокна. Прочность волокна диаметром менее 50 мкм при фильерном способе производства зависит от скорости вытягивания волокна, диаметра фильеров, уровня стекломассы над фильерами и температуры стек­ ломассы, а также от диаметра: топкие волокна прочнее толстых. Так, предел прочности при растяжении стеклян­ ного волокна диаметром 5; 7; 10 мкм соответственно ра­

и более. Такая зависимость между прочностью и диамет­

В этом случае на прочность волокна будет влиять тем­ пература стекломассы и скорость превращения стекло­ массы в волокно центрифугами.

Основным условием получения прочного стеклянного волокна во всех случаях является структурная фильентация сильных молекулярных кремнекислородиых цеп­ ных связей. Высокая прочность стеклянного волокна не используется в теплоизоляционных и акустических изде­ лиях, но является весьма ценным свойством при изготов­ лении стеклопластиков.

Температуростойкость стеклянной ваты зависит от ее химического состава, например от содержания в стеклян­ ной вате щелочей. С уменьшением содержания их темпе­ ратуростойкость снижается, а с увеличением — повыша­ ется. Предельная температура применения стеклянной ваты обычного состава 450° С. Вата, состоящая лишь из

120