Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология конструкционных материалов. Учебное пособие
.pdf
71
сооружений, полов, стен и других деревянных конструкций, не подверженных прямому действию атмосферных осадков. Для обеспечения
защиты деревянных конструкций от гниения расход состава КСД составляет 250 г/м2. Для получения трудновоспламеняемой древесины
необходима обработка составом КСД из расчета 600 г/м2. Состав не
окрашивает древесину и допускает нанесение на обработанную поверхность любых лакокрасочных материалов.
Огнебиозащитный препарат «Сенеж-ОБ» представляет собой многокомпонентный состав, глубоко проникающий в древесину, обладающий высокой устойчивостью к вымыванию. Применяется как поверхностно-пропиточное средство для строительных конструкций крыш,
балок, прогонов, обрешетки. Обеспечивает получение трудновоспламеняемой древесины, предохраняет древесину от плесневых и дереворазрушающих грибков. Не скрывает текстуру древесины и не препятствует ее паропроницанию. Препарат наносят кистью или распылителем на
чистую поверхность из расчета 500 г/м2.
2.3.4. Материалы и изделия из древесины
Строительные материалы из древесины подразделяются на следующие виды: лесоматериалы круглые, пиломатериалы, изделия строганные
погонажные, материалы для полов, плиты столярные, фанера, столярные
изделия. В строительстве используют древесину хвойных и лиственных
пород. Для строительных конструкций применяют древесину преимущественно хвойных пород: сосну, ель, лиственницу, кедр. Применение
лиственных пород допускается для временных сооружений и вспомогательных устройств. Лиственные породы, такие как бук, береза, ольха,
осина, липа, тополь, разрешено применять для изготовления следующих
конструкций: наслонных стропил (за исключением березы), обрешетки в
конструкциях, доступных для осмотра и проветривания, столярных перегородок внутри зданий, внутренних дверей, досок чистого пола,
плинтусов, наличников. При условии антисептирования допускается
применение лиственных пород при изготовлении деревянных щитов
перекрытий и межкомнатных перегородок.
Круглый лес представляет собой отрезки ствола с опиленными торцами и обрубленными сучьями. Круглый лес с диаметром ствола
140…300 мм в верхнем отрубе и длиной 3…9 м находит применение
для возведения стен, свай гидротехнических сооружений и элементов
мостов, для опор линий электропередач, радиомачт. Тонкий кругляк с
72
диаметром ствола в верхнем отрубе 40…120 мм применяют для временных и вспомогательных построек.
Пиломатериалы подразделяют на доски, брусья и бруски. Доски
представляют собой пиломатериалы, имеющие толщину менее 100 мм и
отношение ширины к толщине сечения свыше 2. По степени обработки
продольных граней – пластей и кромок различают доски обрезные, необрезные и горбыль. Брусья и бруски характеризуются отношением
ширины сечения к толщине не более 2. Толщина брусков не превышает
100 мм. Брусья имеют толщину 130…250 мм. Размеры пиломатериалов
должны иметь припуски на усушку, величина которых зависит от номинальной толщины и породы древесины.
К строганым погонажным деталям относят наличники, плинтусы,
галтели, поручни перил, вагонку, доски для чистого пола, проступи. Их
изготавливают профильным строганием на четырехсторонних станках
из пиломатериалов или заготовок хвойных и лиственных пород влажностью не более 12 %.
Для устройства полов изготавливают паркет штучный, паркет
наборный, паркетные доски, паркет ламинированный, доски для чистых
полов. Для паркета используют древесину влажностью не более 8 %
преимущественно лиственных декоративных пород с низкой склонностью к растрескиванию: дуб, ольху, березу. Паркет штучный состоит из
планок толщиной 15…18 мм, шириной 30…60 мм и длиной 150…400
мм. Паркет штучный имеет на кромках пазы и гребни - правые и левые.
Наборный паркет состоит из планок с прямыми кромками, наклеенных
лицевой поверхностью на крафт-бумагу, снимаемую после настилки.
Паркетная доска состоит из реечного основания толщиной 19 мм и лицевого покрытия из паркетных планок с прямыми кромками, толщиной
6…8 мм, наклеенных на основание. Кромки паркетной доски имеют
пазы и гребни. Ламинированный паркет представляет собой сверхтвердые прессованные древесноволокнистые изделия, пропитанные водоустойчивыми полимерными смолами и антисептиками с лицевым покрытием, имитирующим ценную декоративную породу древесины. Доски для чистого пола шпунтовые выпускают толщиной 22…37 мм из
сосны, ели, лиственницы, пихты, березы, бука, ольхи.
Плиты столярные изготавливают из реечных щитов, оклеиваемых
шпоном, оргалитом или фанерой. Фанера состоит из трех и более листов
лущеного шпона, склеенных между собой с взаимно перпендикулярным
расположением волокон в смежных листах. К столярным изделиям
относят оконные и дверные блоки.
73
2.3.5. Арболит
Наименование
остатков
Размеры отверстий сит, мм
20
10 5 2,5
Менее 2,5
Полные остатки,
% по массе
Менее 5
20-40
40-75
90-100
До 100
Арболит – композиционный материал на цементном вяжущем, ор-
ганических заполнителях и химических добавках. В качестве органического заполнителя в арбролите применяют измельченную древесину из
отходов лесозаготовок и деревообработки хвойных и лиственных пород, костру конопли и льна. Наиболее пригодны следующие породы
древесины: ель, пихта, сосна, тополь, осина, береза, бук, дуб.
В табл. 7 приведен требуемый фракционный состав древесного заполнителя:
Таблица 7
Зерновой состав древесного заполнителя
Древесный заполнитель, как и другие заполнители растительного
происхождения, наряду с присущими им положительными свойствами,
к которым относят низкую среднюю плотность, хорошую смачиваемость, дробимость и низкую стоимость, имеет и отрицательные качества, затрудняющие получение материала высокой прочности. Свойствами древесного заполнителя, отрицательно влияющими на процессы
структурообразования древесно-цементных композиций, являются:
объемные деформации при увлажнении и высушивании, упругость волокон, низкая адгезия к цементному камню, ярко выраженная анизотропия строения и свойств, а также повышенная химическая активность.
При повышении влажности окружающей среды древесный заполнитель увеличивается в объеме, создавая давление в композиционном
материале. Упругость древесных волокон следует понижать, чтобы повысить их адгезию к цементному камню и обеспечить качественное
уплотнение арболитовой смеси при укладке. Упругость понижается в
случае предварительного вымачивания древесного заполнителя в воде.
Древесина и цементный камень обладают различными структурномеханическими свойствами. Необходимо обеспечить их совместную
работу за счет повышения степени адгезии этих материалов. На сцепление древесины с цементным камнем оказывают влияние исходная
влажность заполнителя, водоцементное отношение арболитовой смеси,
шероховатость поверхности частиц древесины.
74
Технологический процесс производства арболита предполагает
дробление и подготовку заполнителя по гранулометрическому составу,
его обработку, приготовление химических добавок, дозировку компонентов, приготовление арболитовой смеси, укладку ее в формы и
уплотнение, тепловую обработку отформованных изделий, вызревание
при положительной температуре, складирование.
Арболитовые изделия формуют в стальных формах. Современными
механизированными способами уплотнения арболитовой смеси являются:
циклическое прессование, или вибропрессование, вибросиловой порокат, ослойное уплотнение, вибрирование на виброплощадках и вибрирование с пригрузом.
Твердение арболитовых изделий наиболее благоприятно протекает
при температуре 40…50оС и влажности воздуха 70…80 % в течение
18…20 ч в камерах, оборудованных теплоэлектронагревателями. После
этого требуется дополнительная выдержка изделий при 18оС в течение 7…14 дней.
2.4. ПЛАСТМАССЫ
2.4.1. Классификация и структура полимеров
Полимерными называют композиционные материалы, содержащие
полимеры в таких количествах, которые существенно изменяют их
свойства. Полимеры придают этим материалам на определенной стадии
их переработки способность принимать требуемую форму. Полимерные
композиционные материалы отличаются низкой средней плотностью,
высокими прочностными характеристиками, низкой теплопроводностью, высокой химической стойкостью, хорошей сопротивляемостью
истирающим усилиям, технологичностью. Наряду с достоинствами следует отметить и их недостатки, ограничивающие их применение в тех
или иных условиях эксплуатации: низкий предел теплостойкости – не
более 350оС даже у кремнийорганических полимеров, малую поверхностную твердость, высокий коэффициент термического расширения,
повышенную ползучесть и горючесть.
Полимеры представляют собой природные, синтетические и искусственные высокомолекулярные соединения. Синтетические полимеры
являются продуктом синтеза сложных веществ из более простых. Искусственные полимеры получают модифицированием природных полимеров. По химическому составу макромолекул различают органические,
75
неорганические и элементоорганические полимеры. К органическим
полимерам относят соединения, молекулы которых содержат атомы углерода, водорода, азота, кислорода и серы. В элементоорганических
полимерах главная молекулярная цепь состоит из атомов углерода и
атомов неорганических элементов или атомов неорганических элементов, а боковые группы включают атомы углерода. Неорганические полимеры – это соединения, которые не содержат в своем составе атомов
углерода. Получение полимерного соединения предполагает выстраивание мономерных соединений в цепь определенного вида. Различают
полимерные цепи линейного, разветвленного и сетчатого строения. В
молекулах разветвленных полимеров имеются главная и боковые молекулярные цепи. В сетчатых полимерах макромолекулы соединяются
друг с другом химическими связями, образуя пространственную структуру. По однородности атомов, входящих в главную цепь, полимеры
делят на гомоцепные и гетероцепные. Гомоцепными называют такие
полимеры, у которых главные цепи содержат одинаковые атомы.
Например, гомоцепными являются карбоцепные полимеры, главная
цепь которых состоит из атомов углерода. В главные цепи гетероцепных
полимеров входят различные атомы.
По отношению к нагреву полимеры подразделяют на термопластичные и термореактивные. Термопластичные полимеры могут многократно при нагревании переходить в пластичное состояние. Термореактивные полимеры при нагреве становятся неплавкими. Свойства полимеров
зависят не только от химического состава, но и от надмолекулярной структуры, в частности, от способа упаковки макромолекул в пространстве.
Помимо полимеров в состав пластмасс входят наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, сшивающие агенты, антипирены, красители. Пластификаторы способствуют повышению эластичности при переработке и на стадии эксплуатации. Пластифицирующий эффект основан на увеличении подвижности макромолекул и экранирования межмолекулярного взаимодействия. В качестве пластификаторов используют
эфиры ароматических кислот, полиэфиры, хлорсодержащие соединения.
Стабилизаторы вводят для защиты полимеров от старения. Стабилизаторы подавляют цепные процессы деструкции полимерных макромолекул под действием внешних факторов. К стабилизаторам относят ингибиторы термоокислительной, фотоокислительной, радиационной и усталостной деструкции. В качестве стабилизаторов применяют ароматические амины, производные фенолов, высокодисперсные металлы. Сшивающие агенты обеспечивают требуемую степень сшивки макромолекул. К ним относят отвердители смол и вулканизующие агенты резин.
76
Для сшивки каучуков применяют серу, селен, фенольные смолы. Отвердители эпоксидных, полиэфирных и фенольных смол – гликоли, диамины, изоцианаты, перекиси – участвуют в реакциях поликонденсации и
полимеризации.
2.4.2. Пластмассы на основе термопластичных полимеров
Наиболее распространенными строительными пластмассами на основе термопластичных полимеров являются поливинилхлоридные, по-
листирольные и полиэтиленовые пластмассы.
Поливинилхлорид получают полимеризацией винилхлорида –
СН2=СНС1 . Винилхлорид в нормальных условиях представляет собой
газообразное бесцветное вещество, переходящее в жидкость при
–13,9оС, плотность – 0,97 г/см3. Винилхлорид получают из ацетилена
присоединением хлористого водорода:
СН =СН + НС1 → СН2=СНС1.
В качестве катализатора применяют хлорную ртуть. Поливинилхлорид представляет собой белый термопластичный негорючий порошок
аморфного строения. При нормальной температуре он безвреден, а при
температуре разложения 140оС он выделяет хлорорганические соединения, оксид углерода, хлористый водород. Плотность поливинилхлорида – 1400 кг/м3. Поливинилхлорид устойчив к действию кислот, щелочей, минеральных масел, к окислению, старению. Растворим в дихлорэтане. Недостатком поливинилхлорида является малая устойчивость к действию тепла и света. Рекомендуется использовать при температуре ниже +60оС. Ему присуща также хладотекучесть под влиянием
длительно действующей нагрузки. Переработку поливинилхлорида производят при температуре 140…180оС в присутствии термостабилизаторов: свинцовых белил 2РвСО3 х Рв(ОН)2, свинцового сурика Рв3О4 ,
соды Na2CO3 , стеаратов, меламина. В качестве пластификаторов используют эфиры фталевых кислот.
На основе поливинилхлорида изготавливают виниловый сайдинг,
виниловые обои, облицовочный листовой вспененный поливинилхлорид, линолеум на тканевой основе и безосновный, одно- и многослойный, на пористой и теплозвукоизолирующей основе. Поливинилхлоридный линолеум обладает высокой прочностью и истираемостью, низкой теплопроводностью, гигиеничен, малотеплопроводен, мало подвержен гниению. При выработке линолеума в линолеумную массу вводят
пластификаторы: дибутилфталат, диоктилфталат. Для повышения прочности и снижения расхода связующего используют минеральные напол-
77
нители: тальк, асбест, барит, каолинит. В качестве пигментов использу-
№ п/п
Наименование компонентов
Верхний слой,%
Нижний слой,%
1
Поливинилхлорид ПВХ-С63
48
20 2 Тальк
6,7
- 3 Отходы линолеума
-
29,5 4 Асбест
21,3
21,3
5
Диоктилфталат
17,2
13,3 6 Сурик железный
0,1
9,2 7 Стеарат кальция
0,8
1,6
ют природные вещества: мумию, сурик железный. Применяют также
добавки - разбавители: олифу, хлорпарафин, веретенное масло.
Безосновный линолеум может производиться вальцово-каландровым способом. Однослойный линолеум производят из линолеумной
массы, приготавливаемой в роторном смесителе. Под давлением поршня
0,3…0,4 МПа в смесителе производят пластикацию массы. Затем по
ленточному конвейеру масса подается на первую пару вальцов. Здесь
масса приобретает форму полотна толщиной 15…20 мм. Затем полотно
поступает на вторую пару вальцов и вальцуется до толщины 1,7…2,4
мм. Полученное полотно разрезается на полосы и подается на четырехвалковый каландр с z – образным расположением обогреваемых
валков с температурой 160…180оС. Здесь происходит калибровка и
формирование линолеумного полотна при скорости 6…9 м/мин. После
этого линолеум поступает в холодильник и охлаждается до 40оС, а далее
поступает на обрезку и намотку.
Производство многослойного линолеума состоит в изготовлении
отдельных слоев и соединении их на дублирующем барабанном прессе.
Состав слоев линолеума приведен в табл.8. Верхний слой линолеума
содержит больше полимера.
Соединение обеспечивается за счет температуры 170оС и повышенного давления между барабаном и обрезиненной металлической сеткой.
Затем линолеум охлаждается на холодильном барабане и сматывается в
рулон.
Таблица 8
Состав слоев линолеума
Производство поливинилхлоридного линолеума на упрочняющей
тканевой и теплозвукоизолирующей основе осуществляют промазным
способом. Линолеумная масса может наноситься тонкими слоями многократно или за 1 прием с последующим каландрированием нанесенного слоя, при выходе полотна из терможелировочной камеры, где под
78
влиянием повышенной температуры 140…160 оС происходит пленкообразование, после чего линолеум охлаждают. Линолеумная масса
наносится на движущуюся основу. На верхнюю прозрачную пленку
печатной машиной наносится рисунок.
Полистирол получают полимеризацией стирола С6Н5СН=СН2. Сти-
рол – непредельное ароматическое соединение, бесцветная жидкость с
едким запахом и плотностью 0,906 г/см3. Содержит альдегиды и кетоны. Температура кипения 145 оС, замерзания –31оС. Легко смешивается
с органическими растворителями. Стирол получают каталитическим
способом, в присутствии хлористого алюминия, дегидрированием
этилбензола (С6Н5-СН2-СН3).
Полистирол представляет собой прочный прозрачный материал с
плотностью 1,04…1,06 г/см3 и теплостойкостью 75…85оС. Полистирол
бесцветен, лишен запаха. Недостатками полистирола являются горючесть, низкая теплостойкость, повышенная хрупкость, плохая устойчивость к органическим растворителям. В строительной технике полистирол
применяют для производства бисерного и экструзионного пенополистирола, применяемого как теплоизоляционный и облицовочный материал.
Пенополистирол марок ПС-1, ПС-4 имеет замкнутую ячеистую
структуру. Он морозо-, водо-, биостоек, имеет незначительную паропроницаемость. ПС-1 получают из 100 в.ч. полистирола и 2-5 в.ч. порофора ЧХЗ-57. Компоненты смешивают в шаровых мельницах за 24 часа.
Просеивают на ситах и прессуют при температуре 140…170оС и удельном давлении 15,0…20,0 МПа. Отпрессованные заготовки вспенивают в
гидравлических формовочных камерах при температуре 100…105оС.
Образуются изделия в виде плит.
Пенополистирол бисерный ПСБ представляет собой тонкоячеистые сферические гранулы, спекшиеся друг с другом. Объем пустот достигает 97 %. Изделия имеют плотность 15…35 кг/м3. Водопоглощение за 24 часа по объему от 5 до 2 %. Он химически и биологически стоек, за исключением концентрированной азотной кислоты, дизтоплива,
бензола, керосина. Применяется для изготовления панелей, утепления
конструкций. Сырье – суспензионный бисерный полистирол. Сущность
процесса производства пенополистирола состоит в том, что полистирол
при нагреве до 80оС переходит из стеклообразного состояния в вязкотекучее, а изопентан, входящий в состав гранул бисерного полистирола в
количестве 5 %, вскипает при температуре 28оС и давлением паров
вспенивает гранулы. Получение изделий из гранул связано со способностью гранул свариваться друг с другом в присутствии воды при
90…100оС. Технология получения изделий из бисерного полистирола
79
включает предварительное вспенивание гранул, сушку, выдержку, вторичное вспенивание при формовании изделий, охлаждение и резку блоков.
В настоящее время получила распространение технология производства
пенополистирола по экструзионной технологии. Материал эксол – экструзионный пенополистирол и его аналог styroform имеют исключительно
равномерную мелкую замкнутую пористость, повышающую строительнотехнические свойства пенополистирола. Из экструзионного пенополистирола изготавливают потолочные облицовочные плитки, бордюр.
Полиэтилен (СН2=СН2) – продукт полимеризации этилена. Этилен –
газ, сгущающийся в жидкость при – 103,7оС. Почти не растворим в воде.
Высокомолекулярный полиэтилен – желто-белое роговидное, пластичное, легкое, морозостойкое вещество. Концентрированные кислоты,
включая фтористоводородную, а также щелочи, не разрушают его. Благодаря сочетанию многих ценных свойств диапазон областей применения полиэтилена очень широк: гидро-, тепло-, звукоизоляция, водостойкая облицовка. В последнее время в практике строительства получили
распространение новые материалы на основе полиэтилена: рулонный
пористый полиэтилен – изолон, кровельная полимер-песчаная черепица,
а также листовой облицовочный тропикостойкий материал с облицовкой
из алюминиевой фольги – рейнбонд, дибонд. Для производства материалов на основе полиэтилена применяют методы литья и экструзии.
2.4.3. Пластмассы на основе термореактивных полимеров
Термореактивные полимеры получают методами поликонденсации
или ступенчатой полимеризации. Они не могут переходить в пластическое состояние при повышенной температуре. Термореактивные полимеры имеют пространственную структуру. К ним относят фенолформальдегидные, карбамидные, полиэфирные, эпоксидные, фурановые
смолы. Из них изготавливают пластмассы методом горячего формования и прессования.
Фенолформальдегидный полимер получают методом поликонденса-
ции из 100 в.ч. предварительно расплавленного острым водяным паром фенола и 30 в.ч. формальдегида. В качестве катализатора приме-
няют щелочи, например, 6 в.ч. аммиака в виде 25 %-го водного раствора. Фенол С6Н5ОН получают из каменноугольного дегтя или хлорированием бензола. Формальдегид СН2О представляет собой газ с температурой кипения –19,2оС, растворимый в воде. Его получают, например,
окислением метана. В реактор при температуре не более 35…40оС загружают сначала фенол, который тщательно перемешивают, затем фор-
80
мальдегид и катализатор. Смесь в течение 20 мин нагревают до 60…65оС
путем подачи пара в паровую рубашку под давлением 0,15 МПа при
работающей мешалке и включенном обратном холодильнике. За счет
тепла реакции постепенно смесь нагревают до 90…98оС. Реакция поликонденсации обычно завершается за 25…60 мин, что замечают по помутнению реагирующей смеси. Затем проводят сушку полимера в вакууме. При
отверждении он обладает повышенной водо- и химической стойкостью.
Плотность – 1,25-1,38 г/см3, теплостойкость 70…150оС, прочность при изгибе составляет 50…100 МПа.
Жидкие фенолформальдегидные полимеры (резольные олигомеры)
применяют для производства стеклопластиков, ДСП, изделий из минеральной ваты, пенопластов, плиток для полов, для склеивания строительных конструкций. Фенолальдегидные олигомеры токсичны, при их
переработке могут выделяться фенол, крезол, анилин, формальдегид, а
поэтому работу с фенолальдегидными полимерами следует проводить в
помещениях, снабженных вентиляцией.
На основе жидкого резольного фенолформальдегидного полимера
изготавливают пенопласты вспениванием полимерной жидкой композиции газами, выделяющимися при взаимодействии компонентов, или
парами легкокипящих жидкостей с последующим отверждением при
помощи отвердителей во вспененном состоянии. В качестве вспенивающего и отверждающего агента применяют продукт, например,
ВАГ-1 - гомогенную смесь соляной, ортофосфорной кислот с мочевиной
в соотношении 2:1:1. Технологический процесс получения пенопластов
состоит в механическом смешивании при нормальной температуре соответствующих компонентов полимера и вспенивающего агента, заливке полученной композиции в полость формы.
Сырьем для производства фурановой смолы является альдегид фурфурол, получаемый из сырья растительного происхождения, содержащего полисахариды – пентозаны. Фурфурол – бесцветная жидкость
плотностью 1,159 г/см3. Температура плавления – 36,5оС. Температура
кипения +162оС. Растворимость фурфурола в воде 5,9 – 8,3 %. В технологии полимербетонов применяют чаще всего фурфуролацетоновый
мономер ФА и ФАМ.
Производство полимербетонов включает следующие технологические операции: подготовку заполнителей, смол и отвердителей, приготовление полимерного вяжущего, виброформование изделий, твердение
полимербетонных изделий.
Удобоформуемые полимербетонные смеси имеют подвижность
15…150 с. Подвижность определяют временем, необходимым для пре-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]