Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Полимерные, изоляционные и лакокрасочные материалы для архитекторов. Учебное пособие
.pdf
111
этим в современной архитектуре большую роль играют композиционные приемы, основанные на контрастном или нюансном сочетании
цветов и фактур поверхности различных элементов зданий. Качество
таких композиций находится в зависимости не только от мастерства
автора-архитектора, но и от применяемых отделочных материалов, от
их цвета, фактуры, физико-механических свойств, долговечности [27].
7.3. Пластмассы в архитектуре будущего
Почти все теоретики архитектуры и футурологи предвещают бурный расцвет легкой архитектуры в начавшемся столетии. И почти все
теоретики связывают будущее архитектуры с пластмассами. Но для
этого самим пластмассам необходимо пройти определенный круг развития на пути к совершенству. Одна из отрицательных характеристик
полимерных строительных материалов – слабая огнестойкость, как
уже говорилось, постепенно преодолевается благодаря широкому размаху исследовательских работ в этой области. Даже современная
практика строительства с широким использованием пластмасс свидетельствует, что их слабая огнестойкость не является фатальной. Так в
нашей стране создан огнестойкий стеклопластик АОСМ, в Англии
широко используются огнестойкие стеклопластики «Антилюкс», «Варерайт», в США выпускается полимерный материал «Плутон», выдерживающий высокие температуры. С решением проблемы огнестойкости отпадут многочисленные ограничения, до сих пор препятствующие более широкому использованию пластмасс в строительстве.
Другая отрицательная черта пластмасс – токсичность, так же как и
слабая огнестойкость, не является неизбежным спутником полимеров.
О принципиальной возможности создания безвредных пластмасс свидетельствует чрезвычайно широкое применение полимерных материалов в пищевой промышленности и медицине. Многие гигиенические
недостатки пластмасс обусловлены отсутствием чистого сырья, несовершенством технологии получения и переработки материалов. Прогресс в этой области служит гарантией того, что в будущем строительство будет использовать совершенно безвредные пластмассы.
Безусловно, улучшаются конструкционные качества полимерных
материалов. Ползучесть, старение, невысокий модуль упругости –
серьезные недостатки пластмасс как конструкционного материала. Но
уже сейчас наметились две тенденции, открывающие в перспективе
пластмассам путь к ответственным конструкциям. Это, во-первых,
использование пластмасс для модификации и «облагораживания» традиционных материалов (антикоррозионные и защитные покрытия ме-
112
таллических конструкций, пропитка древесины и т.п.); во-вторых,
улучшение качеств самих пластмасс путем поиска и внедрения новых
полимеров и композиций, эффективных добавок – антистарителей,
новых видов армирования и пр.
Принципиальная возможность создания прочных и сверхпрочных
пластмасс уже доказана практически в уникальных технических объектах: в особо напряженных узлах, где не выдерживает никакой другой материал, используют пластмассы. Следует отметить, что освоение
массового производства прочных, стойких конструкционных пластмасс (и материалов, «облагороженных» пластмассами) будет иметь
далеко идущие последствия. Это не только ажурная легкая архитектура, о которой мечтали многие архитекторы, это и возможность совершенно нового формообразования, использующего, к примеру, принципы биологических и кристаллотектонических структур.
Одна из таких тенденций возможна на основе создания искусственной среды, использующей законы биологического мира, на основе
гибких управляемых структур, изменяющих цвет, форму, положение в
пространстве, способных расти и саморегулироваться, структур, которые будут обладать постоянно положительным эстетическим потенциалом. Такой видится футурологам грядущая архитектура.
Достичь такого уровня развития архитектура сможет, используя
только высшие достижения науки и техники и не в последнюю очередь
достижения в области строительных материалов. И вот здесь пластмассы и другие эффективные материалы окажутся теми материальными средствами, без которых невозможно становление на новой основе
целостности архитектуры. Материалы, принципиально единые для
всей архитектурно-дизайнерской среды, материалы с бесконечно разнообразными, но управляемыми свойствами, материалы дешевые, легкие, гигиеничные – таковы должны быть будущие пластмассы и их
модификации. И именно пластмассы так или иначе называются в качестве ведущего материала во всех без исключения футурологических
проектах.
Идея гибкости, как основы грядущего зодчества, и идея гибкости,
заключенная в самой природе полимера, сочетаясь, символизирует
идею развития.
Однако здесь необходимо сразу же предупредить о той опасности,
которую таит в себе безоглядное увлечение возможностями новых материалов, увлечение, доводящее до полного забвения и даже отрицания художественных традиций в зодчестве. И даже ссылки на экспериментальный, сугубо поисковый характер проектирования не могут
оправдать откровенного формализма некоторых опытов.
113
Главная «трудность» грядущего зодчества не в том, какие формы
придумать – человеческая фантазия безгранична – а в том, как подключить функциональные требования и духовные традиции к фантастическим необычным возможностям формообразования, которые
предоставляют полимерные и другие новые эффективные материалы.
Нет иного пути к современности и будущему, кроме подключения
к традициям. Непрерывность и преемственность культурного развития
общества должна сохраниться. Это непреложный закон развития любой культуры. Поэтому говоря об архитектуре будущего, нужно принять как аксиому, что красота мрамора, теплота среза дерева никогда
не исчезнут. Они останутся как залог реальности нашего земного существования. Согласившись с этим, можно уже более трезво оценить
последствия фантастически быстрого распространения новых материалов. Если в тридцатых годах прошлого века о пластмассах говорили только как о заменителях (и даже в таком качестве пластмассы были чудом), то к концу ХХ в. пластмассы произвели качественную революцию в средствах организации предметной среды.
Уже сейчас полиуретан почти по всем показателям заменяет и вытесняет древесину, а в некоторых случаях – металлы. Иными словами,
пластмассы «пронизывают» собой весь новый материально-предметный мир. Это глобальное наступление, это «вытеснение» природных
материалов прогрессивное по своей сути, в то же время таит в себе и
возможность глубокого конфликта. Ибо пластмассы – совершенно
особый материал, не имеющий строго очерченных свойств и потому
даже в перспективе не могущий иметь каталога упорядоченных форм,
т.е. того, к чему в конце концов сводилось освоение всех известных до
этого материалов и что позволяет их всех считать традиционными.
В дальнейшем пластмассы будут увеличивать свои потенциальные
возможности путем создания новых материалов, изделий и конструкций, на основе которых можно будет сооружать все более интересные
и своеобразные по архитектуре прочные, красивые и экономичные
здания. В них должны быть использованы преимущества пластмасс,
относящиеся к их большой удельной прочности, возможности принимать любую форму, цвет и фактуру поверхности.
Новые материалы на основе полимеров с особыми свойствами и
технологическими возможностями в руках архитекторов и конструкторов, способных правильно их оценить и применить, несомненно,
повлияют на образование новых архитектурных форм и стилевых особенностей. Хороший результат может быть получен, если исходить из
основного взгляда на архитектуру как на комплексное творчество, в
114
результате которого одновременно и в неразрывной связи решаются
задачи функциональные, технические, эстетические и экономические.
Главное архитектурное свойство пластмасс – пластичность, предоставляющая невиданную еще свободу творчества. Это главное свойство стимулирует поиски специфических, необычных, даже «враждебных» природе форм. И поэтому важнейшая задача зодчего в будущем – «очеловечить» этот манящий, но пока еще отчужденный мир
химических превращений нефти и газа.
8. АНАЛИЗ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ УТИЛИЗАЦИИ
ПОЛИМЕРНЫХ ОТХОДОВ
Объемы производства полимеров во всем мире огромны, а отслужившие свой срок изделия чаще всего попросту выбрасываются и
представляют собой угрозу для окружающей среды. Поэтому сейчас
остро стоит вопрос защиты среды обитания человека и рационального
использования полимерных отходов.
В настоящее время прирост производства пластмасс составляет от 5
до 20 % для разных стран, а ежегодный объем мирового выпуска пластмасс ныне превышает 700 млн. т. Из них на долю строительства расходуется 22 % – в качестве труб, многослойных покрытий, конструкционных и отделочных материалов. Наибольшее количество пластмасс
производится в США. Крупнейшими производителями среди стран
ЕЭС являются Германия, Италия, Франция, Великобритания. В России
ежегодно производится около 6 млн. т пластмасс.
Вместе с тем широкое использование в нашей жизни пластмасс породило новую экологическую проблему. Большинство полимеров и
соответственно пластмасс – биологически инертные (безвредные для
человека) материалы, поэтому может показаться, что они экологически
чисты. Однако отслужившие свой век пластмассовые изделия не вписываются в природный цикл: они не гниют и не разлагаются под действием природных агентов, поэтому их количество постоянно увеличивается
Быстрый рост индустрии пластмасс существенно опережает развитие инфраструктуры переработки пластмассовых отходов. Поэтому
сейчас проблема утилизации полимерных материалов приняла общемировой характер. Согласно статистических данных, ежегодно в мире
накапливается до 20 млн. т отходов пластмасс. Из них 15–30 % подвергаются дальнейшей переработке (рециклингу), 20–40 % сжигаются,
а остальные 35–70 % складируются на полигонах, свалках или просто
закапываются в землю [28].
115
Следует отметить, что промышленные синтетические полимеры
являются весьма устойчивыми химическими соединениями. Многие из
них, особенно такие крупнотоннажные, как полиэтилен, полипропилен, ПВХ, полистирол способны выдерживать воздействие солнечного
излучения и кислорода воздуха в совокупности с воздействием тепла и
влаги в природных условиях в течение десятков лет без заметного химического разрушения. Парадокс заключается в том, что достоинства
этих материалов при применении переходят в недостатки тогда, когда
возникает необходимость их утилизировать.
К сожалению, у нас, как и в Европе в целом, еще довольно распространенным способом избавиться от мешающих твердых отходов, в
том числе полимерных, является захоронение их на полигонах и свалках. Всего в Европе под свалками занято более 2 тыс. га земель, а загрязняющее воздействие свалок охватывает территорию около
150 тыс. га. Сжигание же полимерных материалов вызывает выделение в атмосферу большого количества углекислого газа, что приводит
к глобальным климатическим изменениям из-за так называемого парникового эффекта. К тому же при сжигании полимеров и пластмасс на
их основе образуются вредные летучие вещества, загрязняющие воздух, воду и землю. В случае ПВХ, например, это разнообразные хлорированные органические вещества, отличающиеся довольно высокой
токсичностью и канцерогенностью. Образуется и газообразный хлороводород, который, растворяясь в воде, дает соляную кислоту. Даже
сжигание полиэтилена, состоящего из атомов углерода и водорода,
совсем небезопасно, т.к. сжиганию подвергаются одновременно различные добавки, в результате чего в окружающую среду выделяются
разнообразные соединения, включающие тяжелые металлы. Борьба с
пластмассовыми отходами стала уже, как полагают специалисты, одной из насущных мировых проблем.
Одним из рациональных путей решения данной проблемы является
утилизация пластмассовых отходов в строительстве. После соответствующей подготовки, в которую входят процессы сортировки, мойки,
сушки, дробления и измельчения, дозировки и других операций, полимерные материалы могут быть введены в рецептуры новых изделий.
Особенно удобно таким образом использовать термопластичные полимеры, добавляя их в основную композицию до 15–20 %. Термореактивные полимеры, чаще всего после дробления, используются в качестве наполнителей композиционных материалов.
Вторичные полимерные материалы целесообразно использовать
для улучшения свойств традиционных строительных материалов, Например, специалистами США разработан состав для покрытия полов,
116
изготовленный на основе портландцемента в сочетании с полиэфирной
смолой вторичной переработки. Покрытия полов из этого материала
отличаются высокой износостойкостью и хорошими декоративными
качествами. Кровельные плитки (шинглсы), изготовляемые из вторичного полифенилена, характеризуются высокой прочностью, огнестойкостью и рекомендованы для обычных кровельных покрытий. Элементы опалубки, изготовляемые из вторичных термопластов, отличаются
высокой влагостойкостью, легкостью, прочностью, не требуют применения смазки.
К наиболее эффективным строительным изделиям из вторичного
полимерного сырья относятся элементы устройства ограждений различного назначения. По сравнению с древесиной такие элементы отличаются следующими преимуществами: их расчетная долговечность
составляет 400–600 лет, они не подвержены воздействию грибковых
микроэлементов и не повреждаются насекомыми-вредителями, характеризуются коррозионной и химической стойкостью, легкостью, ударопрочностью. К их недостаткам следует отнести низкую теплостойкость и недостаточную огнестойкость.
В Италии специалистами фирмы «Кадаута» разработана система
оборудования, рекомендуемая для изготовления из полимерных отходов труб и других профилированных изделий, применяемых в строительстве.
Довольно удачно могут использоваться в качестве вторичного сырья отработанные каучуковые изделия. Дорожное строительство также
может являться потребителем отходов полимеров, подготовленных
соответствующим образом. Использование в качестве вторичного сырья полимерных отходов помогает решить не только экологическую,
но и экономическую проблему – возврат в хозяйственный оборот ценного сырья и удешевление производимой продукции.
Другой вариант решения этой проблемы – получение биологически
разлагаемых полимеров, разработке которых в настоящее время уделяется серьезное внимание [29].
Современный этап развития цивилизации характеризуется вступлением всего человечества в состояние глобального ресурсоэкологического кризиса. И единственным способом решения насущных проблем
жизнедеятельности человека является интенсивный поиск эффективных технологий переработки техногенных материалов, в том числе
полимерных, во всем многообразии их форм.
117
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Производство полимерных строительных материалов растет с каждым годом, расширяется их ассортимент, снижается себестоимость,
улучшается качество. Проникая в самые различные области техники, в
том числе и в строительную, они постепенно вытесняют многие традиционные материалы: металлы, керамику, стекло, древесину и др.
Как особый класс материалов со специфическими свойствами полимеры не столько вытесняют и заменяют повсеместно традиционные
материалы, сколько в сочетании с последними занимают те позиции,
где они незаменимы.
В настоящее время полимерные материалы нашли применение в
архитектуре всех стран мира [31-33]. Однако технико-экономические
преимущества полимеров как нового класса строительных материалов
еще не могут сами по себе привести к появлению нового качества архитектурных форм Связь между материалом, технологией и архитектурой обеспечивается не только социально-экономическим и научнотехническим уровнем развития общества, но и его эстетической культурой.
Незакрепленность системы архитектурных форм, влияние дизайна
требуют новых материалов. Таковыми являются полимерные материалы. Сейчас очевидно, что полимеры в новых высокопрочных материалах, тонкостенных оболочках, складчатых пневмо- и тентовых конструкциях, прозрачных пленках, микроячеистых материалах способствуют приобретению архитектурой новых качеств, свойств «невесомости» и воздушности, прозрачности.
Каждый материал должен применяться там, где его свойства реализуются максимально. Полимеры уже давно не называют заменителями
других материалов, ибо их технико-экономическая эффективность
объективна вне конкуренции, т.к. технически грамотное их применение обеспечивает незаменимость в конкретном месте.
Синтетические полимеры сейчас входят в список самых востребованных на рынке строительных материалов. Это наиболее универсальные и «управляемые» материалы, так как варьируя состав полимера
можно получить материал с различными свойствами.
Современные архитектурные формы из пластмасс несут в себе черты, характерные для первого этапа освоения этих материалов, они еще
не получили необходимой степени самостоятельности. Но вне сомнения, многочисленные примеры из современной архитектурно-строительной практики подчеркивают высокие формообразующие и эстетические возможности пластмасс.
118
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Хозин, В.Г. Полимеры в строительстве: границы реального при-
менения, пути совершенствования / В.Г. Хозин // Строительные материалы. – 2005. – № 11. – С. 8 – 10.
2. Попов, К.Н. Строительные материалы и изделия: учебник для ву-
зов / К.Н. Попов, М.Б. Каддо. – М.: Высшая школа, 2005. – 438 с.
3. Горчаков, Г.И. Строительные материалы: учебник для вузов
/ Г.И. Горчаков, Ю.М. Баженов. – М.: Стройиздат, 1986. – 688 с.
4. Белов, В.В. Краткий курс материаловедения и технологии конст-
рукционных материалов для строительства: учеб. пособие / В.В. Белов,
В.Б. Петропавловская. – М.: Изд-во АСВ, 2006. – 208 с.
5. Горяйнов, К.Э. Технология производства полимерных и тепло-
изоляционных изделий: учебник для вузов / К.Э. Горяйнов, В.В. Коровникова. – М.: Высшая школа, 1975. – 296 с.
6. Соломатов, В.И. Полимерные композиционные материалы в
строительстве / В.И. Соломатов, А.Н. Бобрышев, К.Г. Химмлер. – М.:
Стройиздат, 1988. – 312 с.
7. Байер, В.Е. Архитектурное материаловедение: учебник для вузов
/ В.Е. Байер. – М.: Архитектура С, 2006. – 264 с.
8. Сафонов, В.В. Рулонные покрытия полов. Линолеум / В.В. Сафо-
нов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века.
– 2004. – № 5. – С. 13 – 15.
9. Новиков, В.У. Полимерные материалы для строительства: спра-
вочник / В.У. Новиков. – М.: Высшая школа, 1995. – 448 с.
10. Попов, К.Н. Современные материалы для устройства полов /
К.Н. Попов, М.Б. Каддо // Строительные материалы. – 2000. – № 3. –
С. 2 – 4.
11. Почапский, Н.Ф. Технология строительных изделий из полиме-
ров: учебник для вузов / Н.Ф. Почапский. – Киев–Донецк: Вища школа, 1979. – 216 с.
12. Строительные материалы: учеб. издание / под ред. В.Г. Микульского. – М.: Изд-во АСВ, 2004. – 536 с.
13. Материаловедение в строительстве: учеб. пособие для студентов вузов / под ред. И.А. Рыбьева. – М.: ИЦ «Академия», 2006. – 528 с.
14. Рыбьев, И.А. Строительное материаловедение / И.А. Рыбьев.
– М.: Высшая школа, 2004. – 701 с.
15. Ардельянов, А.В. Полимерные пленки – новый материал в оконной сфере / А.В. Ардельянов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. – 2006. – № 9. – С. 36 – 37.
119
16. Лысенко, Е.И. Современные отделочные и облицовочные мате-
риалы: учебно-справочное пособие / Е.И. Лысенко, Л.В. Котлярова,
Г.А. Ткаченко. – Ростов н/Д: «Феникс», 2003. – 448 с.
17. Каддо, М.Б. Трубы для локальных систем (сравнительный ана-
лиз, Ч 1) / М.Б. Каддо, К.Н. Попов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. – 2001. – № 2. – С. 16 – 17.
18. Полозюк, В.В. Полимерным кровельным материалам нет аль-
тернативы / В.В. Полозюк // Строительные материалы. – 2001. – № 3.
– С. 4 – 5.
19. Горлов, Ю.П. Технология теплоизоляционных материалов:
учебник для вузов / Ю.П. Горлов, А.П. Меркин, А.А. Устенко. – М.:
Стройиздат, 1980. – 399 с.
20. Химическая технология стекла и ситаллов / под ред. Н.М. Павлушкина. – М.: Стройиздат, 1983. – 432 с.
21. Строительные и отделочные материалы на современном рынке /
И. Михайлова, В. Васильев, К. Миронов. – М.: Изд-во ЭКСМО, 2006.
– 304 с.
22. Гудков, Ю.В. Опыт ОАО «ВНИИСтром им. П.П. Будникова» в
применении пенополистиролбетона / Ю.В. Гудков, Е.Н. Леонтьев,
О.А. Коковин // Строительные материалы. – 2005. – № 12. – С. 42 – 43.
23. Бурангулов, Р.И. Технология получения и применения особо
легких и легких полистиролбетонов / Р.И. Бурангулов, Г.В. Тэненбаум,
Д.М. Хабиров // Строительные материалы. – 2003. – № 12. – С. 16 – 17.
24. Соболев, Л.А. Пеноизол. Опыт внедрения и перспективы разви-
тия / Л.А. Соболев, В.П. Герасименя // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. – 2001. – № 3. – С. 12 – 13.
25. Овчаров, В.Н. Пеноизол – новый тепло- звукоизоляционный материал / В.Н. Овчаров // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. – 2004. – № 8. – С. 26 – 27.
26. Лобковский, В.П. Краски для строительства / В.П. Лобковский
// Строительные материалы. – 2000. – № 10. – С. 2 – 3.
27. Айрапетов, Д.П. Пластмассы в архитектуре / Д.П. Айрапетов,
М.П. Заварихин, М.П. Макотинский. – М.: Стройиздат, 1981. – 191 с.
28. Корчагина, В.И. Анализ экологических проблем использования
полимерных строительных материалов / В.И. Корчагина, С.А. Андреева // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. –
2010. – № 6. – С. 22 – 23.
29. Худяков, В.А. Современные композиционные строительные ма-
териалы / В.А. Худяков, А.П. Прошин, С.Н. Кислицына. – Ростов н/Д:
«Феникс», 2007. – 220 с.
30. Малбиев, С.А. Полимеры в строительстве: учеб. пособие /
С.А. Малбиев, В.К. Горшков, П.Б. Разговоров. – М.: Изд-во АСВ, 2007.
– 348 с.
31. Lin K.-Y., Xanthos M., Sirkar K. Novel polypropylene based microporous membranes via spherulitic deformation. G. Membr. Sci. 2009, 330,
№1-2. p. 267-278.
32. Plazanet M., Bartolini P., Torre R. Structure and acoustic properties
of hydrated Nafion membranes. G. Phys. Chem. B. 2009, 113, №30.
p. 10121-10127.
33. Zainuddin S., Hosur M.V., Zhou Y. Durability studies of montmorillonite clay liffed epoxy composites under different environmental conditions. Mater. Sci. and Eng. A. 2009, 507, №1-2, p. 117-123.
120
Учебное издание
Воронцов Виктор Михайлович
Полимерные, изоляционные
и акустические материалы
для архитекторов
Учебное пособие
Подписано в печать 29.09.11 . Формат 60х84/16. Усл. печ. л. 7,0. Уч.-изд. л. 7,5ф.
Тираж 500 экз. Заказ Цена
Отпечатано в Белгородском государственном технологическом университете
308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46
им. В. Г. Шухова
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]