7.5 Полимерные конструкции
Полимерные материалы не обладают высоким модулем упругости, высокой твёрдостью и прочностью. Они могут быть использованы для производства композиций, где армирующие компоненты будут выполнять функции силовых, а полимер – связующих материалов, а также для защиты от вредных воздействий. Так были получены конструкционные материалы с полимерной матрицей: полимербетоны и бетонополимеры.
Полимербетоны изготавливают на полимерных связующих с минеральными или органическими заполнителями. В качестве связующего используют термореактивные смолы (эпоксидные, полиэфирные, фурановые) и карбамидные. Наполнителями могут быть кварцевый песок, щебень из прочных горных пород или отходы деревообработки. Армируют полимербетоны (в зависимости от назначения) стальной, стеклопластиковой арматурой, либо волокнами (стальными, стеклянными, полимерными) по всему объёму – называют фибробетонами. Используют такие материалы в несущих коррозиестойких конструкциях промышленных зданий: колонны высотой до 14,5 м, эстакады под электролизные ванны, фундаменты под технологическое оборудование, коллекторные кольца, балки покрытий, блоки стен подвалов, подкрановые фундаменты, плиты для пола и футеровок, трубы и др.
Бетонополимеры характеризуются такими же свойствами, только этот композиционный материал изготовлен по другой технологии – с помощью пропитки. Полимер в жидком состоянии заполняет капиллярную систему бетона и структура становится плотной водонепроницаемой. Прочность такого бетона зависит от глубины пропитки.
Пространственные конструкции – трёхслойные панели состоят из лёгкого утеплителя (звуко- и виброгасителя), оклеенного с обеих сторон жёсткими обшивками (стеклопластиком, асбестоцементом, тонколистовым алюминием и др.). Их разделяют по назначению: для стен (вертикальные ограждения), покрытий и подвесных перекрытий, а также утеплённые и неутеплённые изделия. Монтируют по несущим конструкциям, стыки панелей уплотняют прокладками из пороизола, гернита, пенополиуретана, воспринимающими температурные деформации панелей без нарушения герметичности стыка.
Конструкции, состоящие из слоёв разных материалов и работающие монолитно, называют комбинированными. В них материал обшивки один, в середине утеплитель – другой. К примеру, состав двухслойных труб: металлопластик или эмалевый слой внутри керамической трубы.
Рис. 21 – Воздухоопорная конструкция
Пневматические конструкции изготавливают из мягких плёночных материалов. Какие конструкции можно сделать из гибких материалов? Принципиально новые – воздухоопорные. Рис. 21. Пневматическими называются конструкции с мягкими оболочками, форма и несущая способность которых, обеспечивается избыточным давлением нагнетаемого в них воздуха. Такие конструкции изготавливают из армированных и неармированных полимерных плёнок, пропитанных полимером тканей. Конструкции делают воздухоопорными, пневмокаркасными и комбинированными. Все они выполняют ограждающие функции и сохраняют заданную форму только с помощью нагнетаемого под давлением до 1,0 кПа воздуха. Это цилиндрические своды, просторные палатки, помещения для спортивных тренировок, мобильных госпиталей, туристские базы и т. д.
Пневмокаркасные конструкции отличаются тем, что воздух нагнетается в каркасы, остальные поверхности конструкции могут быть тканевой оболочкой. Материалом оболочек могут быть армированные полимерные плёнки, сетки или ткани, пропитанные поливинилхлоридом, полихлорпреном, этилпропиленовым или полиуретановым каучуком и др. Материалы должны быть воздухонепроницаемыми, теплостойкими, морозостойкими, прочными, эластичными и лёгкими. Конструкции легко собираются, при необходимости складываются и транспортируются, поэтому их называют мобильными.
Другим типом конструкций из пластмасс являются оболочки. Оболочки – наиболее эффективные покрытия для пролётов любой формы и длины, совмещающие несущие и ограждающие функции. Это тонкостенные пространственные элементы в одной плоскости, одинарной или двоякой кривизны, опирающиеся как по контуру, так и в отдельных точках. Их изготавливают из стеклопластиков на алюминиевых, стальных профилях или клееных брусьях из древесины. Подобные конструкции покрывают вокзальные перроны, галереи в аэропортах, выставочные залы, спортивные арены, оранжереи и др.
Библиографический список
Под общей редакцией В. Г. Микульского «Строительные материалы». Изд-во. М.: 2002, 530 с.
Л. Г. Мельниченко, Б. П. Сахаров, Н. А. Сидоров «Технология силикатов». Изд-во «Высш. школа» М.: 1969, 360 с.
С. Н. Колесов, И. С. Колесов «Материаловедение и технология конструкционных материалов» Изд-во «Высш. школа» М.: 2007.
В. Н. Пантилеенко, Л. А. Ерохина «Конспект лекций по курсу «Материаловедение» и «ТКМ» Уч. Пособие, Ухта, 2008, 130 с.
В. Н. Пантилеенко, Л. А. Ерохина, Е. М. Веряскина «Строительное материаловедение» Учебное пособие, Ухта, 2009, 165 с.
Учебное издание
Владимир Николаевич Пантилеенко
Лариса Алексеевна Ерохина