WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

«С.В.Максимов, П.Г.Комохов, В.Б.Зверев МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ КОНСТРУИРОВАНИЯ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших ...»

-- [ Страница 3 ] --

фасадные изделия, в том числе кирпич и камни лицевые, пли ты крупноразмерные и плитки, ковровая керамика;

изделия для внутренней облицовки стен - плитки, фасонные детали (карнизы, уголки);

плитки для полов;

изделия для перекрытий (балки, плиты);

кровельные изделия - чере пица;

санитарно-технические изделия - ванны, унитазы, умывальники;

до рожные - дорожный кирпич;

изделия для подземных коммуникаций - кана лизационные и дренажные трубы;

огнеупорные изделия, применяемые для футеровки печей и других тепловых агрегатов;

теплоизоляционные материа лы - керамзит, аглопорит и др.;

химически стойкая керамика - кирпич и плитка для футеровки химической аппаратуры.

Кирпич и камни керамические изготавливают из глин, а также диатоми тов, лессов и промышленных отходов. Кирпич имеет размеры 250 х 120 х мм, кирпич утолщенный 250x120x88 мм, кирпич модульных размеров 288x138x63 мм. Камни выпускаются со следующими размерами:

250x120x138;

288x138x138;

250x250x138;

250x250x120;

250x200x80 мм.

По средней плотности кирпич и камни подразделяются на три группы:

а)эффективные, средняя плотность кирпича и камней не должна превышать соответственно 1400 и 1450 кг/м3;

б) условно эффективные, средняя плот ность изделий составляет 1450-1600 кг/м3;

в) керамический кирпич со сред ней плотностью более 1600 кг/м3.

Кирпич и камни имеют марки по прочности: 300, 250, 200, 175, 150, 125, 100, 75, по морозостойкости Мрз15, Мрз25, Мрз35 и Мрз50.

Облицовочные плитки имеют толщину 5 и 6 мм и размеры 100x100;

150x150;

150x75;

150x25 мм;

толщину 6 и 8 мм и размеры 200x100;

200x150;

200x200 мм.

Глиняная черепица долговечна, недорога, декоративна. Черепица выпус кается следующих типов: пазовая штампованная, пазовая ленточная, плоская ленточная, волнистая ленточная, S - образная ленточная и коньковая. Лен точную черепицу изготавливают пластическим формованием на ленточных прессах со специальным мундштуком, а штампованную пазовую - полусухим прессованием.

Санитарно-технические изделия изготавливают из беложгущихся глин.

Изделия из фаянса имеют пористый черенок с водопоглощением 10-12% и пределом прочности при сжатии около 100 МПа, из полуфарфора соответст венно 0.2-0.5% и до 500 МПа.

Технологии крупноразмерных керамических изделий. В настоящее время осуществляется массовое производство мелко - и среднеразмерных ке рамических изделий: кирпича и пустотелых камней. Вместе с тем известно, что ранее (начало века) изготавливались среднеразмерные элементы покры тий. Они формовались по бетонной технологии. Прогресс в области цемент ных изделий приостановил работы в данном направлении. Однако попытки различным образом увеличить размеры изделий как с использованием мелко размерных керамических изделий, так и на основе высокоотощенных глиня ных масс продолжались.

Кирпич - мелкоштучное изделие, поэтому процесс возведения стен из него очень трудоемок, выполняется вручную, так как плохо поддается меха низации. Логичным решением этой проблемы явилось производство крупно размерных изделий на его основе. В середине XX в при возведении кирпич ных стен стали применяется виброкирпичные панели. Впервые изготовление кирпичных панелей было освоено в Швейцарии в начале 50 -х годов. Вскоре они стали применяться и в других странах Западной Европы: Франции, Ита лии, Испании, Швеции. К недостаткам следует отнести необходимость уве личения армирования сооружений, исходя из транспортных и монтажных на грузок. Отсутствие экономической целесообразности приостановило работы в данном направлении, а в дальнейшем строительная индустрия от этого отошла.

В высокоразвитых странах начали изготовление крупноразмерных кера мических изделий методом экструзии. Ведущие фирмы - производители обо рудования для производства кирпича (Келлер, Серик, Ажемак, Морандо, Хендле и др.) разработали конструкции ленточных прессов, позволяющих экструзионно формовать крупноразмерные керамические изделия. Данные фирмы решили задачи снижения неравномерных усадочных деформаций ма териалов крупноразмерной керамики при сушки и обжиге. Во Франции полу чены пустотелые керамические элементы размерами 2600 х 600 х 3000 мм с 7-9 рядами узких пустот, в Германии - пустотелые керамические элементы «Plankensiegel» длиной 2700-3600, шириной 600-1200 и толщиной 50-300 мм с содержанием пустот около 50%, прочностью при сжатии 2.5-3 МПа. Япон ская фирма «Otsukachemicco» разработала технологию облицовочных пане лей размером 3000 х 600 х 25 мм [4].

В начале 80-х годов в Санкт-Петербурге по постановлению правительст ва было создано научно-проектно-строительное объединение /НПСО/ «Керамика». Основной задачей НПСО являлась разработка технологии про изводства отечественных крупноразмерных изделий. Однако в связи с отсут ствием разработок по снижению неравномерных усадочных деформаций ма териалов при сушке и обжиге устранить дефекты изделий не удалось. Много летние небезуспешные попытки решения вопросов изготовления крупнораз мерных керамических изделий с привлечением ЦНИИСК им. Кучеренко, СПбГАСУ и ряда других организаций пока не завершились результатами, достаточными для начала массового производства.

Значительные материалоемкость и энергоемкость производств крупно размерных керамических изделий по технологиям западных фирм в послед ние годы привели к снижению их эффективности.

Наметился отток к производству кирпича и керамических камней.

Другим направлением получения крупноразмерных керамических изде лий является прямое изготовление их на основе применения элементов бе тонной технологии. Первые керамические блоки были изготовлены доцентом СПбГАСУ Ткаченко Я.Н. в 1960 г. на 1-м кирпичном заводе г. Санкт Петербурга. В 1961 г. на одном из заводов г. Москвы изготовлены керамиче ские изделия размером 3000 х 1100 х 400 мм средней плотностью 1300- кг/м3 и прочностью 5.5-12 МПа. Эти работы не получили дальнейшего развития из-за невозможности устранения большого количества трещин на поверхности изделия, возникающих вследствие неравномерных усадок при сушке и обжиге. В полупромышленных условиях высушить и обжечь удалось лишь блоки с максимальным размером 800 х 400 х 400 мм [4].

В Краснодарском филиале ВНИИ Монтажспецстроя Прожога В.Т. раз работал технологию изготовления крупноразмерных керамических изделий с применением вибрационного метода уплотнения высокоотощенных керами ческих масс. Она позволила на базе использования легкоплавких глин в каче стве связки и разного рода пористых заполнителей (керамзита, аглопорита, туфа и др.) получать крупноразмерные изделия. Они были легки, удобны в монтаже, но имели низкую прочность - 3.5... 6 МПа.

Создание плотных упаковок пористых заполнителей, отощающих смеси, применение способов снижения водосодержания, безвибрационных способов формования, вакуума на стадиях сушки и обжига позволило С.В.Максимову получить крупноразмерные керамические изделия повышенного качества.

Плотность изготовленных керамических изделий классов В1 О-В 15 и В3.5 В5 составляла соответственно 1000-1100 кг/м3. Использование двухслойного де-корирования по разработанной совместно Б.А. Григорьевым, А.П.

Васиным, А. Парвесом технологии позволило провести глазурование изделий. При этом пористость глазури снижена в 1.5 - 1.8 раза, белизна покрытия повышена на 5 - 7 %.

4.5. Стеклянные и другие плавленые материалы и изделия Значение стеклянных изделий в строительстве. В Египте и Месопо тамии умели делать стекло почти 6000 лет назад. В конце XIX и в начале XX в. ручные методы формования изделий стали заменяться машинными. В г. была построена стекловаренная печь Сименса, в которой происходил не прерывный процесс варки и выработки стекла.

В современном строительстве расширилась область применения изделий из стекла. Конструктивно-строительные элементы - стеклоблоки, стеклопро филлит и стеклопакеты - являются эффективным светопрозрачным строи тельным материалом для наружних и внутренних ограждений в жилых, об щественных и промышленных зданиях. Теплоизоляционные минеральная ва та и ячеистое стекло имеют коэффициент теплопроводности и температуру применения соответственно 0.042 - 0.105 и 0.055 - 0.125 Вт/(м-°С), 400 и 400 600 °С. Жаростойкое муллитокремнезёмистое волокно является основой ру лонных материалов со следующими свойствами: средняя плотность - кг/м3, коэффициент теплопроводности при средней температуре 600 °С - 0. Вт/(м-°С), температура применения - 1150 °С. Освоен эффективный способ получения полированного стекла путем формования непрерывной ленты на расплаве металла. Это дало возможность отказаться от непроизводственного способа получения поризованного стекла методом механической шли фовки и полировки. На поточных линиях выпускают безопасное стекло (многослойное и закаленное). Сверхпрочное листовое стекло получают хими ческой обработкой его поверхностей. Оно примерно в 20 раз прочнее обыч ного и в несколько раз прочнее закаленного. Стеклянные трубы, используе мые взамен трубопроводов из цветных металлов, широко применяются на предприятиях пищевой и химической промышленности. Ковровые стекломо заичные плитки из цветного глушеного стекла используют для облицовки стен жилых и общественных зданий. Нарядный вид гостиницам, зданиям ад министративного и общественного назначения придают стеновые панели, об лицованные цветным стеклом-стемалитом и марблитом.

В возрастающих масштабах применяется волнистое и листовое строи тельное стекло, а также двери из закаленного крупногабаритного стекла и алюминия.

Разработано и освоено впервые производство профильного стекла ко робчатого сечения (стекора), находящего все большее применение взамен двойного остекления проемов. Освоено производство цветного армированно го профильного стекла - более безопасного и огнестойкого.

Освоен выпуск новых материалов - цветного прокатного стекла, моза ичных плиток расширенной гаммы цветов, архитектурно-строительного стек ла «метелица» и с металлическими пленками, цветного триплекса.

На основе стекла получены плиты, имеющие оплавленную окрашенную в различные цвета поверхность, имитирующую гранит и мрамор с лицевой стороны и шероховатую тыльную сторону, что повышает их сцепление со штукатурным слоем цементного раствора.

Вспениванием стекла получают пеностекло, хорошо поддающийся тех нологической обработке материал (пилится, режется, сверлится). Из стекла вырабатываются эластичные прочные нити, из которых изготавливают ткани, высококачественные теплоизоляционные материалы, а в сочетании с полиме рами - стеклопластики, например, стекловолокнистый анизотропный мате риалах СВАМ, волнистый стеклопластик. В последнее время синтезированы стекла с избирательным светопропусканием для всех диапазонов длин волн от ультрафиолетовой до инфракрасной области, выпускают стекла большой плотности для защиты от нейтронов и рентгеновских лучей. Приближается время, когда, решив задачу дальнейшего упрочнения стекла, из него будут создавать конструкции, а из стеклянных нитей - надежную арматуру для бе тона. Однако стекло имеет и некоторые недостатки, которые ограничивают применение его в качестве конструкционного материала: хрупкость, невысо кое сопротивление изгибающим и ударным воздействиям, чувствительность к резким изменениям температуры.

Состав и строение стёкол. Стёкла являются неорганическими аморф ными термопластичными материалами, обладающими рядом специфических свойств. По своему строению и составу они представляют собой сложные системы типа истинного затвердевшего раствора из неопределенных химиче ских соединений кислотных и основных оксидов. Имеется условное деление оксидов, входящих в стекло, на стеклообразователи и модификаторы. Так, например, оксиды SiO2, В2Оз, P2Os относятся к стеклообразующим, посколь ку каждый из них в чистом виде может самостоятельно образовать стекло;

в частности, при 100 % -ном содержании кремнезема SiO2 можно получать кварцевое стекло, которое обладает наиболее высокой температурой размяг чения (1250 °С). Так называется температура, при которой абсолютная вяз кость стекла составляет 107...108 Па • с. Введением различных добавочных оксидов-модификаторов существенно понижают температуру размягчения стекла и придают необходимые свойства стеклу. Среди них щелочные -Na2O, К2О, щелочно-земельные - CaO, BaO, MgO, а также РЬО, А12Оз, Sb2Оз, ZnO и др. Если главную стеклообразующую часть технических стекол составляет кремнезем SiO2, тогда стекла именуют силикатными. В зависимо сти от содержания добавочных оксидов другие стёкла именуют алюмосили катными, боросиликатными, бороалюмосшшкатными, борофторалюмосили катными, алюмофосфатными и т.п. Содержание главного кислого оксида SiO2 в обычных стеклах составляет 56... 75 % по массе, оксидов щелочных металлов 13... 15 %, оксидов щелочно-земельных металлов 10... 15 % (в не- которых стеклах до 25 %). Подбором химического состава стекла предопре деляют смесь оксидов, называемую шихтой.

Шихту приготавливают из различных сырьевых материалов, содержа щих необходимые оксиды. К ним относятся кварцевый песок, сода или суль фат натрия, поташ, известняк или мел, доломит, пегматит, каолин, полевой шпат и др. Вводятся в составы в малых количествах стеклянный бой, краси тели (оксиды меди, хрома, кобальта, марганца и др), осветители (триоксид мышьяка, силитра и др). Перемешивание измельченных компонентов в стро го отдозированных количествах согласно расчетам производят в смесителях барабанного или тарельчатого типа. Готовую шихту загружают в ванную печь-бассейн, сложенную из огнеупорных брусьев. Бассейны больших ван ных печей вмещают до 2500 т стекломассы. Стекломасса - пластичный рас плав шихты, образующихся при температурах свыше 1000°С.

При нагревании шихты до температуры 1100... 1150 °С происходят хи мические процессы силикатообразования, а при дальнейшем повышении температуры - стеклообразования. Шихта превращается в однородную (гомогенную) стекломассу, но со значительным содержанием в ней газовых включений (Н2О, СО2 и др.). Осветление и дальнейшая гомогенизация стек ломассы осуществляются при температурах 1500... 1600 °С с переводом её в состояние подвижности (с вязкостью порядка 10 Па • с), которое облегчает удаление газовой фазы. Последний этап варки стекла - охлаждение, или студка стекломассы. Обычно производится сравнительно быстрое охлажде ние расплавленного вещества, что сопровождается и быстрым возрастанием его вязкости. Молекулы и атомы вещества не успевают образовать зародыши кристаллической фазы и кристаллическую решетку. Они остаются закреп ленными в тех случайных положениях, в которых их застало резкое повыше ние вязкости. Понятно, что чем медленнее происходит охлаждение стекло массы, тем большая вероятность перехода ее в кристаллическое состояние. С увеличением температуры синтеза новых силикатных соединений и длитель ности выдержки при ней наблюдается постепенное снижение степени микро неоднородности стекла, повышение энергии активации образования центров кристаллизации и устойчивости стеклообразного состояния. Чем выше ско рость охлаждения стекломассы, тем более высокой температуре соответству ет «замороженное» состояние структуры.

Практически формовка стекла, отобранного из печи, может производит ся при вязкости его в пределах не менее 100 Па • с (если вязкость ниже, то стекломасса слишком жидкая). К концу формовки вязкость стекла доходит до 108 Па • с. У различных стекол характер зависимости вязкости г\ от температуры t° различен (рис.4.5). Очевидно, что стекло легче для обработки, если характер изменения его вязкости с температурой соответствует кривой 1, когда высокая вязкость обеспечивается при сравнительно медленном охлаждении;

труднее - при кривой 2. Стекла с пологой зависимостью r\(t) называются длинными, а с крутой - короткими. Стекла щелочные не только легкоплав кие, но и длинные. Введение CaO, MgO, АЬОз переводит щелочные стекла в более короткие. Готовые стеклянные изделия часто подвергаются отжигу, т.е. нагреву до достаточно высокой температуры (температуры отжига) с последующим медленным охлаждением. Отжигом снимаются внутренние температурные напряжения в отформованном материале, что предотвращает трещи-нообразование в изделиях.

При необходимости стекло может быть снова нагрето и расплавлено с приобретением первоначальных свойств стекломассы и с переформовкой из делия;

следовательно, этот материал относится к группе термопластичных. В процессе производства стекла и особенно на стадии его охлаждения возни кает такая структура, которая может быть охарактеризована как промежуточ ная между полной беспорядочностью частиц жидкого расплава и полной упорядоченностью частиц вещества в кристаллическом состоянии. Неоргани ческие стекла - это по существу субмикрогетерогенные системы, что позво ляет по одной из гипотез рассматривать их структуру как скопле-ние мик рокристаллических, а точнее - кристаллитных образований размером от до 300 А.

Согласно другой гипотезе в структуре стекла имеется непрерывная бес порядочная пространственная сетка (трехмерная). В ее узлах расположены ионы, атомы или группировки атомов. Так, в кварцевых стеклах, состоящих, как отмечалось выше, из одного чистого оксида кремния, ионы Si располо жены в центре тетраэдров, в углах которых размещены ионы О. При соеди нении кремнекислородных тетраэдров SiO4 между собой (через один кисло род) вершинами образуется непрерывная пространственная сетка, или каркас стекла (рис.4.6). В промежутках между тетраэдрами могут располагаться ио ны металлов (флюсов), когда в шихту были введены другие оксиды, как, на пример, в силикатных стеклах. Тогда возникают не только ковалентные, как в кварцевых стеклах, но и дополнительные ионные связи, которые частично разобщают тетраэдры, уменьшают количество и силу поперечных связей (рис. 4.7). К тому же ионные связи отличаются от ковалентных сравнительно малой направленностью. Под влиянием этих факторов значительно уменьша ется стабильность, характерная для структуры стеклообразных чистых окси дов, понижается температура плавления, легче предотвращается кристалли зация. Дополнительные ионы металлов действуют как своеобразные разжи жители. Весьма велика в структуре роль кислорода. Как отмечено, она состо ит в создании стабильных связей (ковалентных) с небольшими многовалент ными ионами кремния, бора, фосфора или других элементов. Именно соеди нения кислорода с ионами этих элементов образуют структуру тетраэдра или другого низкокоординатного многогранника как структурного элемента не прерывной пространственной сетки стекол. Всякое силикатное стекло можно рассматривать как совокупность различных по составу и строению кремне кислородных комплексов.

Согласно гипотезе о полимерном строении стекол структурные каркасы рассматриваются как неорганические полимеры с характерным строением высокомолекулярных соединений с преимущественно ковалентными связя ми. Своеобразный характер строения неорганических стекол, в частности си ликатных, наиболее широко используемых в строительстве, в значительной мере предопределяет их свойства.

Стеклянные материалы и изделия. Оконное листовое стекло предна значено для остекления световых проемов жилых, промышленных и общест венных зданий. Оно выпускается толщиной 2;

2.5;

3;

4.5;

6 мм. Размеры лис- тов обычно в пределах 500 х 400 до 1600 х 2200 мм. Стекло выпускают бес цветным, хотя возможен слабый зеленоватый или голубоватый оттенок, если при этом не снижается допустимая светопропускная способность стекла.

Стекло листовое узорчатое имеет по всей поверхности на одной или обоих сторонах четкий рельефный узор и изготавливается способом непре рывного проката. Узорчатое стекло может быть бесцветным и цветным, ок рашенным в массе или посредством нанесения на его поверхность пленок ок сидов различных металлов. Оно рассеивает падающий на него свет, поэтому его применяют в помещениях, где необходимо равномерное и мягкое осве щение: для остекления оконных и дверных проемов, внутренних перегородок зданий, крытых веранд, мебели и т.д.

Стекло армированное листовое имеет внутри листа параллельно его поверхностям металлическую сетку и изготавливается способом непрерывного проката. Применяется для остекления фонарей промышленных и общественных зданий, лестничных клеток, оконных переплетов, дверных филенок, устройства перегородок. Армирование увеличивает прочность стекла и не позволяет ему рассыпаться при ударах и пожаре.

Цветное армированное стекло используют для ограждений балконов, лоджий, лифтовых шахт, устройства декоративных светопрозрачных плафо нов, перегородок в санаториях, пансионатах, на предприятиях общественного питания и торговли.

Солнце- и теплозащитное стекло изготавливают из стекломассы, в ко торую вводят оксиды кобальта, никеля и железа или путем аэрозольной обра ботки поверхности стекла растворами при его вытягивании на специальных машинах. В зависимости от состава растворов и условий обработки можно получить стекла с неодинаковой степенью пропускания и отражения в раз личных частях спектра. Оно применяется для остекления музеев, выставоч ных залов и средств транспорта, с целью уменьшения солнечной и тепловой радиации.

Витрасил - стекло, обладающее способностью рассеивать свет по всему помещению. Оно не оказывает слепящего действия и не вызывает утомления человека.

Увиолевое стекло изготавливают из стекольной шихты с минимальным содержанием примесей оксидов железа, титана и хрома. Такое стекло про пускает не менее 25 % ультрафиолетовых лучей и используется для остекле ния в лечебных, детских учреждениях, оранжереях и т.п.

Полированное стекло получают путем шлифовки и полировки листового стекла после его вытягивания и проката и при наличии различных пороков поверхности (волнистости, полосности, рифления) и неточной геометрической формы (разнотолщинность, кривизна и др.). Новым прогрессивным способом является термическая полировка. При этом способе стекломасса из ванной печи поступает в узкий и мелкий лоток и сливается из него в рабочую ванну с расплавленным металлом. Растекаясь по его поверхностям, стекло масса образует слой равномерной толщины (около 7 мм), из которого затем оттягивается плоская ленты. Нижняя поверхность ленты полируется за счет контакта с расплавленным металлом. В начале ванны поддерживается темпе ратура 900... 1000 °С. Проходя вдоль ванны, стекломасса постепенно охлаж дается до 600... 650 °С, а затем лента поступает в печь отжига, при выходе из которой она разрезается на листы.

Витринное стекло имеет высокую прочность - предел прочности при сжатии достигает 1200 МПа. Оно может быть плоским и гнутым, полирован ным и неполированным.

Стекло витринное полированное применяется для остекления витрин, витражей и окон общественных зданий. Листы выпускаются стандартных размеров толщиной 6... 12 мм. Стекло витринное неполированное толщиной 5... 6 мм применяется для заполнения световых проемов ограждающих кон струкций зданий и сооружений различного назначения.

Многослойное и закаленное стекло. Многослойное стекло состоит из нескольких листов стекла, прочно склеенных между собой прозрачной эла стичной прокладкой. Наибольшее распространение получило стекло плоское безопасное трехслойное на поливинилбутирольной пленке (триплекс), полу ченное склейкой двух листов стекла с поливинилбутирольной пленкой между ними. При растрескивании оно не дает осколков и предназначается для остекления наземного транспорта, тракторов и сельскохозяйственных машин, эксплуатируемых в различных климатических условиях.

Стекло плоское закаленное выпускается в виде листов 600 х 1200 мм, по отдельным заказам - 1800 х 3000 мм и удовлетворяет следующим требо ваниям: предел прочности при изгибе - не менее 122.5 МПа;

при толщине мм должно выдерживать, не разрушаясь, удар свободного падающего шара массой 0.8 кг с высоты не менее 1.2 м;

термостойкость должна соответство вать разности температур 120... 275 °С. Высококачественное листовое поли рованное стекло больших размеров толщиной 10... 20 мм, подвергнутое за калке, используют для изготовления входных наружных дверей, перегородок, потолков.

Блоки стеклянные пустотелые представляют собой герметически за крытые полые стеклянные коробки с гладкими наружными и ребристыми внутренними поверхностями. Блоки имеют квадратную или прямоугольную форму размерами до 244 х 244 х 98 мм. Их масса в зависимости от размеров колеблется от 2.8... 4.3 кг. Ограждения из стеклоблоков обладают высокой огнестойкостью и звукоизоляционной способностью, долговечны и гигие ничны. Их успешно применяют также в цехах с агрессивной средой.

Стеклопрофилит представляет собой длинномерные элементы, имею щие в сечении разнообразный профиль. Наибольшее применение в строи тельстве имеет стеклопрофилит швеллерного и коробчатого сечения длиной соответственно до 5 и до 7 м. Ширина изменяется от 250 до 300 мм у швел лерного стеклопрофилита и от 250 до 500 мм у коробчатого. Масса 1 м стек лопрофилита коробчатого - 8.5... 9 кг, швеллерного - 4... 4.5 кг.

Стеклопакеты представляют собой два (или более) плоских стекла (оконного, витринного, армированного, узорчатого и др.), соединенных меж ду собой по периметру так, что между ними образуется замкнутая прослойка, заполненная сухим воздухом. Расстояние между стеклами - 9... 20 мм. Стек лопакеты более прочны по сравнению с остеклением обычными двойными переплетами и предотвращают промерзание и запотевание окон. Они бывают клееными, паяными, сварными. При остеклении стеклопакетами упрощается конструкция оконных проемов, увеличивается световая площадь и снижаются теплопотери, они обладают достаточной звукоизолирующей способностью.

Стеклянные двери - листы закаленного стекла толщиной 10... 20 мм (стекло может быть полированным и неполированным). Стеклянные полотна выпускают бесцветными прозрачными, а также цветными и бесцветными светорассеивающими с узорчатой или кованой поверхностью.

Стекложелезобетонные конструкции в зависимости от несущей спо собности, свето- и звукоизоляции и других свойств подразделяются на стено вые, конструкции покрытий, сводов и куполов. В этих конструкциях несущей частью является железобетонный каркас, а стеклянные детали заполняют световое пространство каркаса.

Плитки облицовочные коврово-мозаичные и ковры из них применя ются для наружной и внутренней облицовки зданий, изготовления декора тивно-художественных панно. Плитки могут быть непрозрачными, с гладкой или рифленой, листовой или блестящей поверхностью.

Коврово-мозаичные плитки выпускаются также наклеенными лицевой поверхностью на бумагу в виде отдельных ковров из одного (простой набор) или более цветов (сложный набор).

Стеклянные эмалированные плитки изготавливают из бесцветного листового стекла, покрытого тонким слоем эмалевого шликера, после чего их обжигают до температуры оплавления эмали. По внешнему виду эмалиро ванные стеклянные плитки почти не отличаются от керамических. Их пре имущество по сравнению с керамическими плитками заключается в простоте производства и меньшей стоимости. Эмалированные плитки выпускают в ос новном размерами 150 х 150 и 150 х 70 мм, толщиной - 4... 5 мм молочно белого, желтого, зеленого и синего цветов.

Марболит - утолщенное плоское глушеное стекло от черного до зелено го цвета с блестящими переливающимися вкраплениями преимущественно с полированной поверхностью, выпускаемое в виде плиток различных разме ров, например 200 х 200;

200 х 300;

500 х 500 мм или в виде облицовочных листов размеров до 1000 х 3000 мм. Толщина плиток и листов - 6... 7 (иногда до 15 мм). Лицевая сторона марблита может быть гладкой, кованной, рифленой или мелкоузорчатой, тыльная - рифленая. Его применяют для об лицовки наружных и внутренних стен.

Стемалит - закаленное эмалированное стекло покрыто с одной стороны эмалевой краской и подвергнуто термообработке с целью упрочнения стекла и закрепления краски на его поверхности. Стемалит применяется для наруж ной и внутренней отделки стен и перегородок зданий. Стемалитом облицова ны, например, в Москве гостиницы Аэрофлота и «Националь», бывшее зда ние СЭВ.

Волнистое листовое стекло может быть армированным и неармирован ным, отличается большой жесткостью и прочностью, применяется для остек ления крыш, фонарей и перегородок, изготавливается методом проката гоф рирующими вальцами.

Цветное листовое стекло получают путем введения красителей в стек ломассу или нанесения в процессе изготовления на бесцветную стекломассу цветного слоя. Их применяют для изготовления сигнальных стекол и витра жей, декоративного остекления окон.

Витражи - художественно оформленное плоское или гнутое стекло.

Применяют для декорирования световых проемов. Витражи изготавливают из зеркального, витринного, цветного, узорчатого и других видов стекол.

Смальты - мелкие кусочки цветного стекла (от 1 до 2 см2), применяют для создания различных мозаичных картин или панно. Различают смальты из глушенного цветного стекла, золотые и серебренные. Мозаичные картины и панно из смальты украшают станции Московского метро и другие здания.

Трубы стеклянные и фасонные части к ним предназначаются для напор ных, безнапорных и вакуумных трубопроводов, используемых для транспор тирования агрессивных жидкостей и газов (за исключением плавиковой ки слоты), пищевых продуктов, воды и других материалов при температуре от 50 до + 120 °С. Наружный диаметр труб до 220 мм, длина от 1500 до мм. Эти трубы хорошо сопротивляются коррозии, значительно дешевле и экономичнее металлических труб, прозрачны, гигиеничны и находят применение как в строительстве, так и других областях народного хозяйства.

При монтаже трубопроводов стеклянные трубы соединяются с помощью специальных резиновых, пластмассовых или металлических муфт или путем склеивания специальными клеями. К недостаткам стеклянных труб следует отнести их значительную хрупкость, малое сопротивление изгибающим и ударным воздействиям.

Стеклокристаллические материалы (ситаллы). Кристаллы в стекле это инородные включения, которые ухудшают внешний вид, снижают меха ническую прочность и термостойкость стекла. Однако можно закристаллизо вывать стекло таким образом, что свойства его значительно улучшаться. Для этого нужно, чтобы оно закристаллизовалось во все объеме и приобрело од нородную, плотную мелкокристаллическую структуру с прослойками стекло- видной фазы между кристаллами. Толщина стекловидных прослоек около мкм. Чтобы получить мелкие, равномерно выделяющиеся по всему объему стекломассы кристаллы, в процессе кристаллизации создают условия для распределения в массе стекла множества микроскопических зародышей кри сталлизации, которыми служат добавки - катализаторы благородных метал лов - Ag, Pt, Au, Pd и другие, оксиды IV группы периодической системы TiOi, SnOi, ZnO2 и другие, летучие катализаторы - хлор, фтор, сульфидная сера и другие, или мельчайшие капельки других расплавов, не смешивающихся с основным стеклом. Образование центров кристаллизации происходит на первой ступени термообработки. При дальнейшем повышении температуры термообработки (вторая ступень кристаллизации) выделяется основная кристаллическая фаза. Рост кристаллов, их размеры и последовательность выделения кристаллических фаз на второй ступени кристаллизации регули руют температурой и временем выдержки.

По своей структуре ситаллы - типичные микроконгломераты с содержа нием кристаллической фазы до 95 %, что придает им высокие показатели ме ханических свойств и стойкость к температурным воздействиям. Они имеют среднюю плотность 2.5... 2.6 г/см3, предел прочности при сжатии - до МПа, при изгибе - до 250 МПа, температуру размягчения 1000... 1350°С, их твердость больше стекла.

Применяют в строительстве, приборе- и машиностроении, для футеров ки мельниц, лотков сыпучих материалов.

Стекловата и изделия из неё. Составляющие шихты для стеклянного волокна: кварцевый песок, сода или сульфад натрия, полевой шпат, поташ, могут быть мел, доломит, каолинит, стеклянный бой и др. Для каждого спо соба расплава подбирается определенная шихта. Стекловолокно изготавли вают в основном тремя способами: фильерным, дутьевым и штабиковым.

Сущность фильерного способа состоит в том, что из расплава стекла через отверстия (фильеры) в платиновой пластине вытягиваются тонкие нити, ко торые, охлаждаясь, затвердевают и наматываются на быстро вращающийся барабан. При этом способе получают длинные нити, которые применяют для выработки стеклотканей, стеклопластиков и гидроизоляционных изделий, иногда для изготовления теплоизоляционных изделий.

Дутьевый способ дает стекловолокно диаметром 10... 13 мкм небольшой длины (5... 50 см), получаемое путем распыления стеклянного расплава струей пара или сжатого воздуха под давлением 0.5... 1 МПа.

Содержание неволокнистых включений (корольков) - 3... 5 % по массе.

Штабиковый способ получения стекловолокна заключается в том, что стеклянные палочки (штабики) подогревают до расплавления специальными горелками, причем капля стекла, падая вниз, тянет за собой стеклянные во локна, которые наматываются на вращающихся барабан.

Стеклянная вата отличается от минеральной большей химической стой костью, коэффициент теплопроводности у них примерно одинаков. Она не горит, не тлеет, средняя плотность стекловаты в рыхлом состоянии 130 кг/м.

Для теплоизоляции из стеклянной ваты изготавливают маты, полосы, плиты, скорлупы.

Материалы и изделия из шлаковых расплавов. Строительные мате риалы, в которых плотный заполнитель шлака или других огнеупорных мате риалов сцементирован шлаковым расплавом. Разность между температурами плавления заполняющий и вяжущий частями должна быть не менее 70... °С.

Шлаковый расплав (горячая технология) или шлаковое тесто в виде вы сокодисперсного шлакового порошка с водой (холодная технология) смеши ваются в расчетных количествах с заполнителем повышенной огнеупорности (керамзит, термозит). При горячей технологии формирование структуры ма териала происходит в процессе остывания. При холодной технологии отфор мованное изделий обжигается до температуры спекания, при которой наибо лее легкоплавкие компоненты шлаковой связки переходят в жидкое состоя ние, а затем изделия охлаждают.

С помощью газообразного сероводорода, образующегося при разложе нии сульфидов, а также газов, образующихся в доменной печи при плавке, паров воды производят вспучивание стекловидной вяжущей части. Получае мый заполнитель именуется шлаковой пемзой.

Шлакоситаллы. Шлакоситаллы получают путем катализационной кри сталлизации стекла на основе шлаков. Он состоит из 60... 70 % кристаллиза ционной фазы и 30... 40 % стекловидной. Степень кристаллизации шлакоси таллов подается направленному регулированию введением катализаторов кристаллизации - ТЮз, CaFi и P2Os и термообработкой. Размер кристаллов шлакоситаллов < 0.5... 1 мкм. Стекловидная фаза заполняет прослойки меж ду кристаллами и цементирует их между собой.

Производство шлакоситаллов состоит из трех этапов: 1) варки стекла из шихт, содержащих катализаторы кристаллизации;

2) формования изделий по стекольной технологии;

3) термической обработки отформованных изделий в печах-кристаллизаторах для получения мелкокристаллической структуры.

Шлакоситаллы обладают высокой механической прочностью, повышен ной химической и термической стойкостью, высокой износостойкостью.

Предел прочности при сжатии шлакоситаллов 500... 800 МПа, предел проч ности при статическом изгибе - 80... 130 МПа, средняя плотность 2600...2800 кг/м3. Они прочнее, более износе- и термокислотостойки, чем ке рамика.

Шлакоситаллы применяются в качестве конструкционного материала, для изделий санитарно-технического назначения, футеровки различных ка мер, путепроводов, желобов, работающих на истирание.

Освоено производство пеношлакоситаллов со средней плотностью 300...600 кг/м3, ROK - до 14 МПа.

Каменное литье и материалы на его основе. Каменные изделия (бруски, плиты, трубы, желоба и др.) получают путем расплавления предва рительно подготовленной шихты из горных пород и соответствующих доба вок к ним, отливки расплава в формы, кристаллизации изделия, отжига и ох лаждения его.

Сырьем для их производства служат темноокрашенные магматические породы: диабаз, базальт и светлоокрашенные осадочные породы: доломит, мел и кварцевые пески. Целесообразно применять отходы при разработке горных пород. Наиболее пригодны горные породы с содержанием SiO2 до 42...47 %. При большем количестве SiO2 повышается вязкость расплава, сни жаются литьевые качества и ухудшается кристаллизация. Плагиоклазы по вышают кристаллизационную способность расплава, но повышают темпера туру плавления. Оливины и пироксены улучшают литьевые качества мате риала, но увеличивают хрупкость изделий и повышают температуру плавле ния. Для понижения температуры плавления в шихту вводятся флюсующие вещества (плавиковый шпат 3 %);

для ускорения процессов кристаллизации при охлаждении расплава - тугоплавкие материалы: магнезит, хромит и хро митную руду, действующие как центры кристаллизации (затравки);

для отбе ливания расплава вводят оксид цинка в количестве 0.8 %. Перед загрузкой в печь сырьевые материалы измельчают, просеивают и дозируют в необходи мом соотношении.

Для плавки шихты применяют шахтные, ванные, вращающиеся и элек трические печи. Расплав получается при температуре 1400... 1500 °С. При не прерывной отливке изделий расплавленный материал поступает в копильни ки, в которых создается запас однородной массы с температурой 1180... °С. Охлаждение расплава перед разливкой в формы необходимо для образо вания надлежащей структуры изделий и снижения усадочных дефектов (трещин, раковин). Далее расплав выливается в земляные, металлические или силикатные формы, подогретые до 600... 700 °С, и постепенно охлаждается.

Затем изделия подвергаются отжигу (медленному охлаждению) обычно в туннельных или камерных печах при температуре 800... 900 °С. Отжиг спо собствует повышению деформативности, уничтожению температурных на пряжений, связанных с охлаждением и кристаллизацией.

Постепенное понижение температуры благоприятствует выпадению кристаллической фазы из расплава. Введенные в сырьевую смесь минерализаторы способствуют ускорению процесса кристаллизации, путем регулирования температуры управляют степенью кристалличности камнелитных изделий. При охлаждении базальтовых расплавов при температуре 1250 °С начинается выделение мельчайших октаэдрических кристаллов магнетита, что приводит к осветлению прилегающих участков основной стекловидной массы. При 1200 °С выделяются отдельные, единичные кристаллики полевого шпата типа плагиоклаза. Около 1150 °С резко увеличивается число центров кристаллизации плагиоклаза и возникает тонкокристаллическая сетка мельчайших кристалликов плагиоклаза. При дальнейшей снижении температуры (1100 °С) параллельно с продолжающимся выделением магнезита и плагиоклаза начинают выделяться кристаллы пироксена.

Камнелитные изделия (трубы, плитки и др.) имеют однородную мелко кристаллическую структуру. Предел прочности при сжатии их 250 -400 МПа, они имеют высокую твердость, морозо- и кислотостойкость, что обусловлено их большой плотностью (2900... 3000 кг/м3) и малой пористостью не более 1.0... 1.5 %. Истираемость изделий из каменного диабаза, гранита составляет 0.7 г/см2, что в 2... 5 раз меньше, чем базальта. Изделия из каменного литья находят применение для футеровки бункеров, травильных ванн, плиток полов в цехах с агрессивными средами.

4.6. Органические вяжущие вещества и материалы Органические вяжущие вещества разделяют на три основные группы:

битумы природные и нефтяные;

дегти каменноугольные, сланцевые, торфя ные и древесные;

полимеры полимеризационные и поликристаллизационные.

«Асфалес» - по - гречески значит надежный, вечный, а слово «битум» происходит от санскритского «гвитумен», обозначающего смолу. Это самые древние строительные материалы из известных человечеству. Они отличают ся поразительной долговечностью: так, например, в г. Мохенджо-Даро (Пакистан) до сих пор облицовка бассейна, выполненная из асфальта пять тысяч лет тому назад, а в Сирии - гидроизоляции туннелей под Ефратом и висячих садов дворца Семирамиды, осуществлённые ещё в 14 веке до н.э.

Теплоизоляционные материалы на основе органических вяжущих и пер литовых, вермикулитовых заполнителей имеют коэффициент теплопроводности и температуру применения соответственно от -200 до + °С.

Температуры воспламенения материалов на основе органических вяжу щих 285 - 351 °С, минимальная температура сомовосшгаменения 368 - °С.

Неорганическим вяжущим присущи следующие общие признаки:

1. Химический состав их представлен органическими соединениями продуктами химической переработки природного или синтетического сырья.

2. Заданная консистенция достигается нагреванием, растворением.

3. Имеют хорошую адгезию к заполнителям.

4. Являются гидрофобными и придают водоотталкивающие свойства.

5. Хорошо растворяются в органических растворителях: бензоле, бензи не, керосине, за некоторым исключением, когда только набухают.

6. Изменяют свои свойства под воздействием кислорода воздуха, ульт рафиолетовых лучей, повышения температуры.

7. Способны гореть, некоторые из них токсичны.

Битумы нефтяные. Состав, структура и свойства. Элементарный состав нефтяных битумов (% по массе): углерода - 70...80, водорода - 10...15, серы - 2...9, кислорода - 1...5 и азота - 0...2. Для исследования их разделяют на :

масла, смолы, асфальтены, асфальтогеновые кислоты и их ангидриты.

Масла - смесь циклических углеводородов с плотностью менее 1 и мо лекулярной массой 300...500. Количество масел составляет 45...60%.

Смолы - вязкопластические вещества с плотностью около 1 и молеку лярной массой до 1000. Они придают битумам большую тягучесть и эластич ность. Содержание смол в битумах находится в пределах 15...30%.

Асфальтены - твердые, вещества с плотностью выше 1 и молекулярной массой 1000...5000. Содержание асфальтенов определяет его высокие вяз кость и температурную устойчивость. Общее содержание асфальтенов в би тумах находится в пределах 5...30%.

Важнейшими свойствами битумов, характеризующими их качество, яв ляются вязкость, сопротивление внутренних слоев битума перемещению от носительно друг друга. Для характеристики вязкости, точнее величины, об ратной вязкости, т.е. текучести битумов, принимается условный показатель глубина проникания иглы в битум (пенетрация). Глубину проникания иглы определяют на приборе - пенетрометре при действии на иглу груза массой 100 г в течение 5с при температуре 25°С или 0°С при грузе 200 г в течение с. Пенетрация битумов выражается в единицах (градусах), равных 0.1 мм проникания иглы в битум.

Пластичность условно характеризуется растяжимостью (дуктиль ностью) - способностью вытягиваться в тонкие нити под действием внешних посто янных сил. Растяжимость определяют на специальном приборе - дуктило метре при скорости деформации образца битума в виде «восьмерки» 5см/мин, температурах испытания 25 и 0°С. Показателем растяжимости слу жит длина нити в момент разрыва образца, выраженная в сантиметрах.

Температура размягчения определяется на приборе «кольцо и шар» («К и Ш»). Температура размягчения битума, выраженная в градусах Цельсия, соответствует температуре водяной бани в стакане прибора в момент, когда битум, имеющийся в латунном кольце (диаметр 16.0 мм), деформируясь под воздействием металлического шарика массой 3.5 г и постепенного нагрева воды со скоростью 5°С в минуту, коснется нижней полки подставки. Нижняя полка подставки находится от кольца на расстоянии 25 мм. Температура раз мягчения битумов колеблется в пределах от 20 до 95 °С.

Температуру хрупкости битума определяют на приборе Франса. Битум наносят тонким слоем на латунную пластинку, которая вместе с битумом может охлаждаться и изгибаться. За температуру хрупкости принимают ту температуру, при которой на тонком изгибаемом слое битума образуется первая трещина. Температура хрупкости, например, дорожных битумов мо жет быть от -20 до +5 °С.

Температура вспышки - температура, при которой пары, образующиеся при плавлении битума в открытом тигле, воспламеняются при поднесенном пламени. Температуру вспышки определяют на стандартном приборе. Она обычно выше 200 °С.

Фракционный состав жидких битумов определяют путем перегонки ис пытуемого материала в стандартной колбе с холодильником. Так, например, при перегонке жидких битумов, густеющих со средней скоростью, отбирают фракции, кипящие в интервале температур 145, 215 и 300 °С и их количество выражают в процентах по массе от первоначальной навески.

Вязкие природные битумы получают путем извлечения их из известня ков, доломитов и песчаников, пропитанных ими. При кипячении воды битум размягчается, отделяется от породы и всплывает на поверхность.

В качестве природных жидких битумов в строительстве используются тяжелые, высокосмолистые нефти.

Дегти каменноугольные, сланцевые, торфяные и древесные получают путем сухой (без доступа воздуха) перегонки соответствующих твердых топ лив. Для строительных целей и промышленности строительных материалов применяются дегти отогнанные, получающиеся после отбора из сырых дег тей летучих веществ, или составленные, изготовляемые смешением горячего песка с антраценовым маслом или жидким дегтевым материалом.

Нефть на заводах подвергается фракционной перегонке с целью получе ния светлых продуктов (бензина, лигроина, керосина), смазочных масел и других видов нефтепродуктов. Нефтяные остатки после отбора легких по массе фракций (гудрон, крекинг) используются для получения битума.

Полимерами называют высокомолекулярные вещества, молекулы кото рых состоят из огромного количества структурных звеньев, взаимодейст вующих друг с другом посредством ковалентных связей с образованием мак ромолекул.

По составу основной цепи макромолекул полимеры разделяют на три группы:

1. Карбоцепные полимеры - макромолекулярные цепи полимера состоят лишь из атомов углерода:

2. Гетероцепные полимеры, в состав цепей которых входят кроме атомов углерода еще атомы кислорода или серы, азота, фосфора и т.п.:

e 3. Элементоорганические полимеры, в основные цепи которых могут входить атомы кремния, алюминия, титана и других элементов кремнийорга нические соединения типа:

имеющие кремнийкислородные, силоксановые связи.

Макромолекулы могут иметь линейное, разветвленное или сетчатое (трехмерное) строение, что определяет физико-механические и химические свойства полимеров.

Макромолекулы линейного строения вытянуты в виде цепей в которых атомы мономера связаны химическими связями. Разветвленные макромоле кулы характерны наличием мономерных звеньев, ответвленных от основной цепи полимера. Сетчатые (трехмерные) структуры макромолекул характери зуются тем, что образуются обычно «сшивкой» отдельных линейных или раз ветвленных цепей полимера (рис.4.8, а, б, в).

Полимеры с макромолекулами линейного или разветвленного строения плавятся при нагревании с изменением свойств и растворяются в соответст вующем органическом растворителе, а при охлаждении они вновь затверде вают. Такие полимеры, способные многократно размягчаться при нагревании и затвердевать при охлаждении, называются термопластичными (термопласты). Напротив, полимеры с макромолекулами трехмерного строе ния имеют повышенную устойчивость к термическим и механическим воз действиям, не растворяются в растворителях, а лишь набухают. Такие поли меры не могут обратимо размягчаться при повторном нагревании и носят на звание термореактивных полимеров (реактопласты).

Рис. 4.8. Строение макромолекул полимеров В зависимости от методалюлучения полимеры подразделяются на поли-меризационные, поликондёнсационные и модифицированные природные полимеры.

Полимеризационные полимеры получают в процессе полимеризации мономеров вследствие раскрытия кратных связей ненасыщенных углеводородов и соединения элементарных звеньев мономера в длинные цепи Поскольку при реакции полимеризации атомы и их группировки не отщепляются, побочные продукты не образуются, а химический состав мономера и полимера одинаков.

Поликонденсационные полимеры получают в процессе реакции поли конденсации двух или нескольких низкомолекулярных веществ. При этой ре акции наряду с основным продуктом поликонденсации образуются побочные соединения (вода, спирты и другие), а химический состав полимера отлича ется от химического состава исходных продуктов поликонденсации.

Модифицированные полимеры получают из природных высокомолеку лярных веществ (целлюлоза, казеин, каучуки) путем их химической модифи кации для изменения их первоначальных свойств в заданном направлении.

Эти полимеры не находят широкого применения в строительстве вследствие их недостаточной во до- и атмосферостойкости.

Для производства полимеров основным сырьем служа мономеры, т.е.

вещества, способные соединяться друг с другом, образуя полимеры. Моно меры получают путем переработки природных и нефтяных газов, каменного угля, аммиака, углекислоты и других подобных веществ. Высокомолекуляр ные соединения характеризуются не только структурой молекул, но и моле кулярной массой полимера. К высокомолекулярным соединениям относятся обычно полимеры с молекулярной массой свыше 5000;

полимеры с более низкой молекулярной массой называют олиголимерами. По мере увеличения молекулярной массы полимера растворимость его в органических раствори телях снижается, несколько снижается эластичность, однако прочность зна чительно возрастает.

Свойства многих полимеров неразрывно связаны с величиной молеку лярной массы и межмолекулярных сил, которые слабее обычных валентных связей. При увеличении молекулярной массы полимера суммарный эффект межмолекулярных сил становится ощутимым, поскольку их источником яв ляется каждый атом. В этой связи возрастающая роль межмолекулярных сил при повышении молекулярной массы качественно отличает полимеры от низкомолекулярных соединений.

На свойства полимеров значительное влияние оказывают и водородные связи, когда водород непосредственно связан с кислородом или азотом (ОН, NH2, и др.). Водородная связь хотя и слабее ковалентных связей, но все же прочнее межмолекулярных сил притяжения и представляет как бы вторую валентность водорода.

Полимеры характеризуются следующими свойствами: термические (температура размягчения и теплостойкость, температура стеклования и те кучести), механические (прочность, деформативная устойчивость и поверх ностная твердость), химические (атмосферостойкость и деструкция).

Температуру размягчения определяют по методу Кремер-Сарнова на специальном приборе. За температуру размягчения по Кремер-Сарнову при нимают температуру глицерина в стакане прибора, при которой ртуть, находясь в стеклянной трубке на слое полимера, под действием собственной массы и нагрева глицерина проникнет через размягченный образец и коснется дна стакана.

Теплостойкость определяют на приборах Мартенса и Вика. Теплостой кость по Вика выражается температурой (°С), при которой плоский наконеч ник стержня прибора площадью 1 мм2, нагруженный стандартным грузом или 5 кг, внедряется в образец полимера на глубину 1 мм.

К важнейшим полимеризационным полимерам (термопласты) следует отнести полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, поливинилхлорид, по листирол и др. Полиэтилен [-СН2-СН2-]n - продукт полимеризации этилена.

Выпускается или в виде гранул размером 3...4 мм, или белого порошка. Ис ходным материалом является газообразный этилен, получаемый при терми ческой обработке нефти. Полиэтилен применяется для производства труб, пленок, тары и сантехнического оборудования.

Полистирол [-СН2-СНСбН5-]n - твердый продукт полимеризации стирола. Его выпускают в виде прозрачных листов, гранул. Макромолекула имеет полидисперсную разветвленную структуру. Стирол содержится в некоторых фракциях каменноугольной смолы или вырабатывается из бензола и этилена. Стирол легко полимеризуется под действием солнечного света и повышенной температуры (80°С).

Блочный полистирол имеет высокую прочность (80...НО МПа) и водо стойкость. Молекулярная масса его от 50000 до 300000, плотность 1.04...

1.66 г/см3, теплопроводность 0.10... 0.15 Вт/(м-°С).

Применяют для изготовления гидроизоляционных пленок, облицовоч ных плиток, теплоизоляционных материалов, водопроводных труб и др.

Среди поликристаллизационных полимеров (реактопласты) наиболее значимыми являются фенолформальдегидные, карбамидные, мочевинофор мальдегидные, эпоксидные, кремнийорганические.

Фенолформальдегидные полимеры получают путем поликонденсации фенола с формальдегидом. Фенол С6Н5ОН представляет собой бесцветные кристаллы игольчатого типа с характерным сильным запахом. Он токсичен, а при попадании на кожу вызывает ожоги.

Формальдегид - газ с удушливым запахом, 40 %-ный раствор его в воде называют формалином.

Фенолформальдегидные полимеры используются для производства кле ев, древесно-стружечных, волокнистых и слоистых плит, пластиков, водо стойкой фанеры, минераловатных и стекловатных матов, спиртовых лаков.

Кремнийорганические полимеры. Макромолекулы состоят из чередую щихся атомов кремния и кислорода, а углерод входит лишь в состав групп, обрамляющих главную цепь СНз.

Наличие силоксановой связи:

придает свойства, присущие силикатным материалам (прочность, твердость, теплостойкость), а углеводородистых радикалов СНз - органическим поли мерам (эластичность и др.).

На основе органических вяжущих веществ, так же, как и на основе неор ганических, изготавливают и применяют растворы и бетоны. Они в значи тельной степени предназначены для защиты строительных изделий и соору жений от агрессивной среды. Основное количество растворов и бетонов на органических вяжущих веществах изготавливают с применением битумов.

Данные материалы нашли свое применение для гидроизоляции сооружений и устройства дорог. Наиболее известным и применяемым в строительстве ма териалом является асфальтобетон. В РФ многими исследователями ведутся работы по повышению эксплуатационных свойств асфальтобетона.

Проблема определения и нормирования эксплуатационных свойств ас фальтобетона актуальна не только для РФ, но и для многих стран, и в некото рых из них уже введены в действие новые стандарты, в которых методы оп ределения эксплуатационных свойств основаны на лабораторном копирова нии реальных условий работы асфальтобетона в покрытиях.

Так, сдвигоустойчивость в стандартах Франции и Финляндии нормиро вана в виде глубины колеи, выдавленной в асфальтобетонной плите много кратно повторяющимися возвратно-поступательными проходами пневмати ческого колеса.

В новом стандарте США трещиностойкость нормирована показателем усталостной прочности при многократно повторяющемся изгибе балки.

Первая попытка в РФ была сделана в 1995 году Ю.Е. Никольским и Л.С.Губачем, разработавшими региональные технические условия на асфаль тобетон для Ленинградской области, в которых нормированы показатели не физико-механических, а эксплуатационных свойств. В них сдвигоустойчи вость нормирована показателями сопротивления сдвигу, трещиностойкость - отношением предела прочности при расколе к модулю упругости.

Трещиностойкость, т.е. сопротивляемость асфальтобетона температур ным растягивающим напряжениям, может быть обеспечена применением возможно менее вязких битумов, деформативность которых сохраняется даже при очень низких температурах и, следовательно, прочность асфальтобетона может быть сравнительно небольшой.

Деформативность асфальтобетона при низких температурах может быть повышена также и применением битума, модифицированного полимерными добавками.

Анализ методов, предложенных для определения трещиностойкости, по казывает, что сопротивление растяжению при расколе может быть базовым методом.

Нормируемыми показателями эксплуатационных свойств следует рас сматривать: показатели сдвигоустойчивости для дорог разных категорий;

по казатели трещиностойкости для различных климатических регионов;

коэф фициент водостойкости;

показатель однородности смеси.

РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ. УСТРОЙСТВО ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ Глава 5. Защитные покрытия на основе природных и искусственных материалов 5.1. Теплоизоляционные и акустические материалы и изделия Теплоизоляционными называют строительные материалы, которые обла дают малой теплопроводностью и предназначены для тепловой изоляции строительных конструкций жилых, производственных и сельскохозяйственных зданий, поверхностей производственного оборудования и агрегатов.

Эти материалы имеют небольшую среднюю плотность - не выше кг/м3, что достигается с помощью повышения их пористости.

В строительстве тепловая изоляция позволяет уменьшить толщину ограж дающих конструкций (стен, кровли), снижать расход основных строительных материалов (кирпича, бетона, древесины), облегчать конструкции и снижать их стоимость, уменьшать расход топлива в эксплуатационный период. В тех нологическом и энергетическом оборудовании тепловая изоляция снижает по тери теплоты, обеспечивает необходимый технологический режим, снижает удельный расход топлива на единицу продукции.

По основной теплофизической характеристике (теплопроводности) тепло изоляционные материалы делят на три класса: А - малотеплопроводные, Б среднетеплопроводные, В - повышенной теплопроводности. Классы отлича ются величиной теплопроводности материала, а именно: при средней темпера туре 25 °С материалы класса А имеют теплопроводность до 0.06Вт/(м-°С), Б - от 0.06 до 0.115 Вт/(м- °С), В - от 0.115 до 0.175 Вт/(м-°С).

Самым характерным признаком теплоизоляционных материалов является их высокая пористость, поскольку воздух в порах имеет меньшую теплопро водность, чем окружающее его вещество в конденсированном состоянии (твёрдом или жидком). При величине пор 0.1 - 2.0 мм воздух в них имеет теп лопроводность, равную 0.023 - 0.030 Вт/(м-°С). Пористость теплоизоляцион ных материалов составляет до 90%, а тонкое стекловолокно имеет пористость до 99.5 %. Конструкционные материалы, такие как тяжелый цементный бетон имеют пористость до 9... 15 %, гранит, мрамор - 0.2... 0.8, керамический кирпич - 25... 35 %, сталь - 0, древесина - до 70 %. Поскольку пористость не посредственно влияет на величину средней плотности, обычно теплоизоляци онные материалы различают не по пористости, а по средней плотности. Их де лят на три группы: особо легкие, имеющие марку по средней плотности (в кг/м 3) в сухом состоянии 15, 25, 35, 50, 75 и 100 легкие - 125, 150, 175, 200, 225, 300 и 350, тяжёлые 400, 450, 500 и 600.

По способности к сжимаемости под нагрузкой теплоизоляционные мате риалы делят на три вида: мягкие (М), имеющие сжимаемость свыше 30 % под удельной нагрузкой 2 • 103 Па, полужёсткие (ПЖ) - соответственно - 6...30 %, жесткие (Ж) - до 6 %, повышенной жёсткости - до 10 % под удельной на грузкой 103 Па и твердые - до 10 % под удельной нагрузкой ЮкПа.

По форме материалов различают штучные (плиты, блоки, кирпич, цилин дры, сегменты), рулонные (маты, полосы, картон), шнуровые (шнуры жгуты) и сыпучие материалы (минераловатная смесь, вспученный перлит и др.).

Неорганические, органические и полимерные теплоизоляционные материалы. К главнейшим искусственным способам поризации материалов с приданием им теплозащитных свойств относятся следующие:

Способ газообразования основан на введении в сырьевую смесь компо нентов, которые способны вызвать химические реакции с выделением в боль ших количествах газовой фазы. Газы, стремясь выйти из твердеющей пласти ческой массы, образуют пористую структуру материала - газобетона, газоси ликата, ячеистого стекла, газонаполненной пластмассы и др.

В качестве химических газообразователей используются алюминиевая пудра и техническая перекись водорода (пергидроль). Алюминиевая пудра в результате реакции с гидроксидом кальция способствует выделению большого количества молекулярного водорода ЗСа(ОН)2 + 2А1 + 6Н2О = ЗСаО • А12Оз • 6Н2О + ЗН2. Пергидроль легко разлагается в щелочной среде с образованием молекулярного кислорода 2Н2О -» 2Н2О +О2. В обоих случаях вспучивается цементное тесто.

Аналогичным путем в расплавленные стекла и смолы вводятся реагенты, способствующие образованию газов СО2, N2 и др. При производстве пено стекла газообразователями служат известняк, антрацит.

Способ пенообразования основан на введении в воду затворения вяжущих пенообразных веществ. Стабилизированные пузырьки пены представляют со бой воздушные поры пенобетона, пеносиликата, пенокерамики и др. В качест ве стабилизаторов пены с повышением их стойкости до момента отвердевания вяжущего используется столярный клей, сернокислый глинозем, смолы и др.

Пенообразователями служат соли жирных кислот: натриевые и калиевые мы ла;

мыльный корень и извлекаемый из него сапонин;

клееканифольный пено образователь, получаемый из канифольного мыла (соль абиетиновой кислоты Ci9H39COOH );

алюмосульфонафтеновый пенообразователь, получаемый из керосинового контакта и сернокислого глинозема;

гидролизованная кровь (ГК), получаемая путем обработки отходов мясокомбинатов по схеме техни ческая кровь + едкий натр. + железный купорос + хлористый аммоний.

Способ повышенного водозатворения состоит в применении большого количества воды при изготовлении формовочных масс (например, из трепела, диатомита) и последующего ее испарения с сохранением пор при высушива- нии. Этот способ применяется при производстве древесно-волокнистых плит, торфяных, асбестотрепельных и других материалов.

Способ вспучивания некоторых горных пород и шлаков при нагревании до высоких температур заключается в выделении газов или водяных паров главным образом в связи с отделением химически связанной воды или цеолит ной воды. При способе вспучивания сырьем служат перлит и обсидиан, верми кулит, некоторые разновидности глин, в особенности содержащие легкоплав кую закись железа (FeO).

Способ распушения заключается в изготовлении из сравнительно плотно го минерального сырья волокнистого материала в виде бесформенной массы с возможным последующим приданием ей формы изделий. Наибольшее распо странение получило производство минеральной ваты, стеклянной ваты и изде лий из них.

К группе неорганических теплоизоляционных материалов относятся: ми неральная и стеклянная вата и изделия из них;

ячеистое стекло (пеностекло);

легкие бетоны с применением вспученных перлита и верликулита;

ячеистые теплоизоляционные бетоны;

асбестовые и асбестосодержащие материалы;

ке рамические теплоизоляционные изделия и огнеупорные легковесы. Отличи тельной особенностью неорганических материалов является их достаточная огнестойкость, малая гигроскопичность, неподверженность загниванию, низ кая теплопроводность.

Органические теплоизоляционные материалы изготовляют с применени ем растительного сырья и отходов (побочных продуктов) лесного и сельского хозяйства. К основным теплоизоляционным материалам с применением расти тельного сырья относятся древесно-стружечные, древесно-волокнистые, фиб ролит, арболит, камышит, торфяные, войлочные.

Теплоизоляционные материалы на основе полимеров характеризуются значительной легкостью, малой теплопроводностью и достаточной механиче ской прочностью. Особый интерес преставляют «заливочные» пено- и поро пласты на основе фенолоформальдегидных и полиуретановых полимеров. Об разование теплоизолирующей прослойки пено- или поропласта непосредст венно при изготовлении стеновых панелий значительно упрощает и удешевля ет производство работ.

Газонаполненные полимерные материалы (пенопласты) - это полимерные композиты, наполненные газом, содержание которого может составлять от до 90 %. Для прогнозирования (расчета) свойств пенопластов необходимо рас сматривать в качестве дисперсной фазы не газ, а полимер. С учетом такого подхода легче будет рассчитывать пенопласты. Это направление - разработка наполненных пенопластов - приобретает самостоятельное значение при ис пользовании в строительстве.

К недостаткам этих материалов следует отнести сравнительно низкую те плостойкость и горючесть большинства полимерных материалов.

Наиболее эффективным представителем газонаполненных полимерных материалов для быстровозводимых малоэтажных построек из легкого кирпича, в конструкциях сборно-разборных и передвижных домов, в навесных и несущих сэндвич-панелях является полистирол. Основные свойства полистирола марок ПСВ -А, ПСВ, ПСВ- С, предназначенных для получения беспрессовым методом, вспениванием в формах изделий различной конфигурации и деталей с высокими звуко- и теплоизолирующими свойствами, представлены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 Некотооые свойства ПСВ Показатели Марка полистирола ПСВ-А ПСВ псв-с Содержание стирола, % 0.25 (I группа) 0.25 (I группа) 0.25 20...30 - 0.30 (II группа) Плотность, кг/м3 0.30 (II группа) 20... Температура эксплуата- 70...0.25 0.11 20... - ции минимальная, °С 0.035... 0.0442 - 70... 00.22 0. Максимальные рабочая...0. температура, °С Сжатие, 0.13...0.25 0. 0.035... 0. МПа Изгиб, МПа...0. Теплопроводность, 0.035... 0. Вт/(м-К) Марка ПСВ-А - предназначена для изготовления различных деталей;

ПСВ - для изготовления тепло- и звукоизоляционных плит, упаковки, техни ческих изделий и товаров народного потребления;

марка ПСВ-С - для изго товления технических изделий, тепло- и звукоизоляционных плит, самозату хающих.

Стеновые крупноразмерные изделия. Около 85 % выпуска крупнораз мерных стеновых изделий составляют легкобетонные, изготовленные с ис пользованием искусственных пористых заполнителей и портландцементного связующего. В ограниченных количествах в ряде регионов России выпускают ся крупноразмерные ячеистые изделия. Промышленные производства крупно размерных керамических изделий в странах СНГ пока отсутствуют.

Необходимость снижения затрат на производство изделий, повышения их теплоизоляционных свойств, размеров, долговечности вынуждает постоянно совершенствовать материалы, конструкции, технологии изготовления. Стои мость панелей наружних стен составляет 23 % общей стоимости возводимого здания, а удельный расход стали и бетона на их изготовление - соответственно 25 % и 28 %. В общем балансе тепловых потерь на долю наружных стен при ходится 74 - 84 %.

Сравнение эффективности однослойных панелей с улучшенными тепло защитными характеристиками плотностью до 1000 кг/м3 и трехслойных пане лей с эффективным утеплителем показывает, что последние выигрывают не только по теплоизоляционной способности (табл. 5.2), но и более экономичны (по приведенным затратам).

Таблица 5.2 Технико-экономические показатели панелей наружних стен _ (на 1м2 общей площади) Конструктивный Толщин Сопротив- Трудоемкост Годовой Энергозатрат вариант панели а, мм ление ь с учетом расход ы с учетом теплопере- эксплуатаци топлива сопряженных даче, м2- и на обог- отраслей рев зда- °С/Вт ния кг кг условн.

чел.-дн условн. топлива Однослойная керамзитобетонн ая на поризован 350 350 0.766 0.947 5 5 5.54 35 31.5 1725 ном кварцевом песке ПЛ 4. (эталон) То же на керам 300 1.189 29.5 зитовом песке ПЛ 300 1.603 25 Однослойная из ячеистого бетона ПЛ Трехслойная из тяжелого бетона с гибкими связя ми и эффектив ным утеплителем из полистироль ных плит И хотя изготовление однослойных панелей на заводах строительной ин дустрии на 12 % менее трудоемко, с учетом трудозатрат на добычу, обработку и транспорт материалов (цемента и заполнителей), сооружение дополнитель ных энергетических объектов (обжиг заполнителей), а также отопление зда ний, суммарные затраты труда на производство трехслойных панелей наруж ных стен существенно ниже.

Среднее положение по технико-экономическим показателям между одно слойными и трехслойными панелями, твердеющими при тепловлажностной обработке, занимают ячеистые однослойные панели, твердеющие при гидро терминальной обработке. С развитием машиностроения в строительной инду стрии эффективность их производства повысится.

Наиболее перспективной конструкцией является трехслойная панель на ружной стены с гибкими связями и эффективным утеплителем. Широкое при менение таких панелей в отечественной практике сдерживается из-за дефи цитности и дороговизны эффективных теплоизоляционных изделий, например плит пенополистирола. Минераловатный утеплитель недостаточно жесток и из-за высокого водопоглощения требует дополнительной гидроизоляции, что делает его малопригодным для изготовления трехслойных панелей. Отсутст вуют пока в необходимых количествах нержавеющие, малокорозионные стали, а также обычные стали с антикоррозионным покрытием, необходимые для изготовления гибких связей.

Выпускаемые в настоящее время в основном трехслойные панели с со единительными ребрами имеют большие недостатки. Наличие жесткой связи между наружным и внутренним слоем приводит к концентрации напряжений в местах примыкания соединительных ребер при колебаниях температур и тре-щинообразованию. Отклонения в размерах плит утеплителя, их деформатив-ность не позволяют выдерживать проектную толщину ребер, что вызывает от-сыревание внутренней поверхности стены.

В силу вышеотмеченных причин выпуск трехслойных панелей наружных стен в настоящее время сдерживается, в то время как в странах Европы доля слоистых панелей в общем количестве крупнопанельных стен достигает, в процентах: Норвегии - 100, Венгрии - 95, Югославии - 94, Финляндии и Ру мынии - 90, Швеции - 78, Англии - 75 и Франции - 70. В связи с энергетиче ским кризисом многие страны Западной Европы смогли относительно просто за счет утолщения слоя утеплителя в трехслойных конструкциях панелей су щественно повысить термическое сопротивление наружных стен. Например, в Швеции в крупнопанельных домах постройки 60-х годов термическое сопро тивление составило 1.48 - 2.16 м2 • °С/Вт, а к 80-м годам оно было увеличено до 3.44 м2 • °С/Вт, то есть возросло в 1.6 раза.

Акустические материалы и изделия. Акустическими называются мате риалы, способные уменьшать энергию звуковой волны, снижать уровень гром кости внутреннего или внешнего звука.

Звук - это восприятие ухом упругих механических колебаний и волн, воз никающих в среде под влиянием принудительных воздействий. Частоты коле баний, выражаемые в герцах (Гц), могут быть низкими, средними и высокими, что обусловлено числом колебаний в 1 с: при низкой частотности - 16... 50 Гц, средние 500... 2000 Гц, высокие - 2000... 15000 Гц и высшие (1 Гц = колебание в с). Количество энергии, переносимой звуковой волной за 1 с через площадку в 1 см2, перпендикулярную направлению движения волны, называ ют силой звука и выражают в ваттах на 1 см2 (Вт/см2). Человеческое ухо вое- принимает звук лишь при его силе не ниже некоторой минимальной величины, называемой порогом слышимости. Порог слышимости различен для низких, средних и высоких частот. Наиболее чувствительно человеческое ухо к колебаниям с частотами в области 1000... 3000 Гц, когда порог слышимости достигает интенсивности звука до 10~16 Вт/см2. Болевые ощущения в ухе возникают при пороге 10"2 Вт/см2, называемом болевым порогом, большим в 1014 раз по силе звука, чем при пороге слышимости.

Последнюю силу звука принимают как нулевой уровень. За реальный уровень громкости полагают величину, пропорциональную логарифму отношения силы данного звука к силе звука на нулевом уровне, выражаемую в белах (Б) или децибелах (дБ). Например, шепот - 10 дБ, тихий разговор - 40 дБ, улица с нормальным движением - 60 дБ, а с шумным - 70 дБ, грузовой автомобиль - дБ, авиационный мотор - 120 дБ, болевой порог 140 дБ.

Выбор акустических материалов основан на их различной способности к задержанию (поглощению) звуковой волны. Скорость звука в воздухе прибли зительно равна 340 м/с, в воде - 1450 м/с, а в твердых телах еще выше: в кир пичной кладке - 2000 м/с, в бетоне - 4000 м/с, металле - свыше 5000 м/с. На пути воздушного переноса звука устанавливаются преграды из звукопогло щающих материалов и конструкций. С увеличением массы ограждения улуч шается поглощение звука, так как массивное ограждение труднее перевести в изгибное колебание под влиянием волнового звукового давления. Но с увели чением массы ограждения прирост звуковой изоляции происходит медленно.

Так, например, если при массе перегородки 100 кг звукоизоляция составляет 40 дБ, то при массе 200 кг - 44 дБ, при массе 300 кг - 48 дБ. Для дальнейшего снижения шума потребуется устраивать либо очень тяжелые однородные ог раждения, либо заменять их ограждениями из двух стенок со сплошными воз душными прослойками (без жестких связей между стенками), переходить к слоистым конструкциям.

Для борьбы с шумом и переносом звука используют звукопоглощающие (активно поглощающие звук) и звукоизоляционные (снижающие уровень шу ма) материалы.

По характеру поглощения звука материала разделяют на пористые, мем бранные и перфорированные. Наиболее распространенными являются порис тые. Звуковая энергия поглощается в этих материалах в основном за счет тре ния частиц воздуха в порах и капиллярах, весьма развитых и различных по диаметру. С повышением пористости увеличивается звукопоглощение, хотя имеется некоторый предел пористости (около 80 %), выше которого звукопо глощение не возрастает и даже имеется тенденция к его снижению. Важен также размер диаметра пор. При малых размерах пор проникновение звуковой энергии в толщу материала затруднено, а звукопоглощение оказывается незна чительным. Оптимальным может быть принят диаметр пор до 1 мм. При мем бранном типе материала сила звука снижается вследствие затраты энергии на вынужденное колебание достаточно массивных и жестких мембран (плиты, фанерные листы, плотный картон, некоторые ткани). Перфорированные пане ли и другие материалы имеют отверстия, в которых задерживается воздух, создающий тормоз на пути воздушного переноса звука, что создает лучший эффект звукопоглощения.

Числовую величину поглощения звука оценивают коэффициентом, кото рый показывает долю энергии звуковой волны, поглощаемой 1 м2 поверхности материала в открытом проеме.

Эффективными считаются акустические плиты на основе синтетических связующих и с применением в них волокнистых заполнителей - стеклянной и минеральной ваты. Находят применение плиты из легких бетонов на основе неорганических вяжущих и с применением пемзы, керамзита, вспученного перлита или вермикулита: плиты из фибролита, древесно-волокнистые, дре весно-стружечные плиты и т.д.;

на основе ячеистого бетона-плиты «Силакнор».

Высокой эффективностью отличаются плиты «Акмигран» и «Акминит» средней плотностью 350... 400 кг/м3, а также гипсовые перфорированные плиты (с несквозной перфорацией) для подвесных потолков.

«Акмигран» изготавливают из минеральной или стеклянной ваты (гранулированной) на связке из смеси крахмала, бентонита и карбоксилметил целлюлозы. В «Акмините» вместо бентонита используется каолин, литонон ( смесь сернокислого бария и сернокислого цинка как пигментирующая добав ка) и поливинилацетатная эмульсия.

Плиты «Акмигран» и «Акминит» имеют коэффициент звукопоглощения в интервале 200... 2000 Гц от 0.4 до 0.8. Перфорация плит увеличивает звукопо глощаемость на 10... 20 % при частотах 200... 1000 Гц.

Звукоизоляционные материалы. Звукоизоляционные материалы приме няют для изоляции помещений от распространения материального (ударного) переноса звука. В отличие от звукопоглощающих эти материалы остаются практически в скрытом от взора состоянии в виде прокладочных слоев в кон струкциях. Их помещают обычно в конструкциях внутренних стен и между этажных перекрытий зданий. Гашению звука и шума способствуют прослойки из инородного материала в виде зернистых засыпок, волокнистых и пористых плит или в виде воздушных сплошных прослоек. Важно, чтобы отсутствовали жесткие связи между стенками, разделенными прослойками, так как они тогда колеблются как одно целое и эффект гашения звука не происходит.

Важной характеристикой качества прокладочного материала является же сткость, определяемая динамическим модулем упругости. По величине модуля упругости различают три класса звукоизоляционных материалов: I - до МПа, II - от 1 до 5 МПа и III - от 5 до 15 МПа.

Другой характеристикой является деформативность, по которой изделие разделяются на мягкие, когда относительная деформация более 15 %, полуже сткие, если она в пределах - 5... 15 %, жесткие - менее 5%.

Общая оценка звукоизоляционной способности производится путем вы числения по формуле коэффициент проницаемости.

5.2. Отделочные защитные материалы Лакокрасочными называют природные или синтетические материалы, наносимые в жидком состоянии на поверхность изделия тонким слоем и обра зующие после отвердевания покровные плёнки. Покрытие изделий или конст рукций лакокрасочными материалами производится с целью защиты их от вредного воздействия атмосферы, пара и газов, предохранения от коррозии, загнивания и возгорания. Лакокрасочные материалы широко используют так же в целях повышения художественно-архитектурной выразительности фаса дов и внутренних помещений жилых и промышленных зданий.

К лакокрасочным материалам относят: готовые красочные вещества, предназначенные для образования непрозрачного и защитного покрытия дан ного колера;

связующие вещества, наполнители, пигменты и красители, слу жащие для изготовления красочных веществ;

лаки, применяемые для отделоч ного прозрачного покровного слоя;

эмали и вспомогательные материалы шпаклевки и грунтовки, растворители и разжижители лаков и красок, пласти фикаторы и отвердители полимерных составов и некоторые специальные до бавки, например сиккативы.

Связующие вещества, являясь необходимым компонентом в красочных составах, сцепляют частицы пигмента и наполнителя и образуют прочную пленку (слой) на обрабатываемой поверхности. Связующими веществами мо гут быть: олифы в масляных красках;

полимеры - в полимерных красках, ла ках и эмалях;

каучуки - в каучуковых красках;

клеи - в клеевых красках;

неор ганические вяжущие - в цементных, известковых и силикатных красках.

Олифы являются основным связующим для приготовления масляных кра сочных веществ. Они могут быть натуральными, полунатуральными и искус ственными (синтетическими).

Натуральные олифы - продукты нагрева до 160... 270 °С («варки») расти тельных высыхающих масел (льняного, конопляного, тунгового).

В целях ускорения высыхания олифы в процессе варки масел в них до бавляют сиккативы - соли оксидов свинца, марганца, кобальта или растворы других металлических солей жирных кислот в органических растворителях.

Пленка, получаемая после высыхания полимерного масла - натуральной оли фы, содержит 100 % масла и отличается повышенной водостойкостью, эла стичностью, глянцевитостью и атмосферостойкостью.

Полунатуральные или уплотненные олифы - вязкие продукты «варки» (при температуре полимеризации 300 °С) некоторых полувысыхающих и невысыхающих растительных масел: подсолнечного, соевого или хлопкового.

Кроме того, уплотнение масел при получении таких олиф достигается окислительной полимеризацией, путем продувания через слой масла воздуха, нагретого до 150 °С. Полученные вязкие, полимеризованные масла разбавляют до жидкой консистенции органическими растворителями, содержание которых достигает 45 %.

Искусственные олифы представляют пленкообразующие вещества, полу чаемые из непищевых продуктов. Наибольшее применении получили алкид ные олифы: глифталевая, пентафталевая, состоящие из 50% алкидной основы и 50% уайтспирита, олифа синтоловая и олифа карбоноль.

Для оценки качества (натуральных и полунатуральных) олиф определяют их вязкость, цвет, отстой и прозрачность, количество сиккатива и растворите ля, время высыхания, эластичность пленки на изгиб.

Лаками называют растворы масел, природных или синтетических поли меров, битумов и т.п. в органических растворителях. Лаки, нанесенные на об рабатываемую поверхность, после отверждения (высыхания) образуют про зрачную, достаточно прочную пленку, хорошо сцепляющуюся с обработанной поверхностью.

Лаки делятся на светлые (масляные или масляно-смоляные) и черные (битумные, пековые). Из лаков, получаемых на основе поликонденсанционных полимеров, наибольшее распространение имеют алкидные лаки, на основе по лимеризационных полимеров - перхлорвиниловые лаки;

на основе эфира цел люлозы - нитролаки.

В зависимости от плёнкообразующих веществ и растворителей можно выделить алкидные и масляно-алкидные лаки. Они разделяются на жирные, содержащие более 60 % масла, средние от 40 до 45 %, тощие и сверхтощие - % масла. Более жирные лаки используют обычно для наружной отделки, тощие применяют для производства внутренних работ.

Синтетические, безмасляные лаки - растворы синтетических полимеров в органических растворителях. Наибольшее распространение получили глифта левые, мочевино-меламиноформальдегидные, перхлорвиниловые, полиакри ловые лаки.

Спиртовые лаки и политуры получают из природных или синтетических полимеров путем их растворения в этиловом спирте или смеси спирта с дру гими легкими растворителями.

Спиртовые лаки применяют для покрытия деревянных деталей и изделий, а политуру для окончательной отделки лакированной поверхности дерева и придания ей ровного блеска.

Нитроцеллюлозные лаки (нитролаки) - растворы эфироцеллюлозных по лимеров в органических растворителях с добавлением пластификаторов.

Такие лаки быстро (утверждаются (высыхают) и образуют блестящую прочную пленку.

Для красочных веществ и приклейки отделочных материалов применяют ся клеи. Обычно используются животные, растительные, искусственные и по лимерные клеи. Животные клеи - мездровый, костный, казеиновый, получают соответственно из кожных покровов животных, их обезжиренных костей, дей ствия органических кислот на снятое молоко.

Клеи искусственные представляют собой растворы модифицированных природных полимеров в воде. В водно-клеевых красочных составах чаще всего они используются в виде карбоксилметилцеллюлозы и метилцеллкшозы.

Клеи растительные - декстрины получают в результате обработки крах мала кислотой или нагреванием его при 150... 200 °С.

Клеи синтетические - полимерные синтетические продукты, обладающие высокой клеящей (адгезионной) способностью. Эти клеи используются в виде эмульсий или водных и спиртовых растворов.

Поливинилацетатная дисперсия - продукт полимеризации в водной среде в присутствии инициирующих и других компонентов.

Универсальный клей «Бустилат-М» - белая, сметанообразная масса, из готовленная на основе поливинилацетатной дисперсии. Он представляет собой водную дисперсию латекса, мела, натрийкарбоксиметилцеллюлозы и поваренной соли.

Растворители и разбавители - жидкие среды, в которых растворяемое ве щество равномерно распределяется в виде молекул и ионов.

Они не вступают в химическое взаимодействие с растворяемым вещест вом и должны быть достаточно летучими, легко испаряться при высыхании раствора. Наибольшее распространение получили скипидар, уайт-спирит, аце тон.

Скипидар - слабокрашенная жидкость, продукт деструктивной (без дос тупа воздуха) перегонки смолистой древесины (древесный скипидар) или разгонки смолы хвойных деревьев (животный скипидар). Скипидар является растворителем средней активности и применяется для разведения масляных, алкидных и других лакокрасочных составов, он легко воспламеняется и взры воопасен.

Уайт-спирит - слегка окрашенная жидкость, продукт перегонки нефти, средняя фракция между тяжелым бензином и тракторным керосином. Он при меняется для растворения масляных красок и лаков, а также для смыва ранее нанесенных затвердевших пленок. Растворяющие свойства уайт-спирита ниже, чем у скипидара.

Технический ацетон - бесцветная, прозрачная, легколетучая жидкость с характерным запахом, смешивается с водой и спиртом в различных отноше ниях. Ацетон получают при сухой перегонке древесины или синтетическим путем.

Пигменты и наполнители - тонкодиспертные цветные порошки, нерас творимые в пленкообразующих веществах или органических растворителях, но способные равномерно смешиваться с ними. От разновидности пигмента и наполнителя зависят цвет (колер) лакокрасочного покрытия, его долговеч ность, устойчивость против атмосферных факторов, агрессивных сред и по вышенных температур.

Благодаря способности избирательно отражать лучи дневного света пиг менты обладают различным цветом. Так, например, пигменты, почти полно стью отражающие свет, кажутся белыми и, напротив, пигменты, поглощающие световые лучи, придают красочному составу черный цвет.

Пигменты бывают неорганические и органические, искусственные и природные.

Искусственные неорганические пигменты получают в результате сложных химических процессов. Такие пигменты состоят почти полностью из оксидов и солей металлов (белила, кроны, ультрамарин, лазурь малярная).

Природные пигменты, хотя и уступают искусственным по яркости и на сыщенности колера, однако значительно дешевле по стоимости. Их получают в результате переработки руд и глин, содержащих значительной количество примесей оксидов железа (железный сурик, мел, мумия, охра).

Пигменты характеризуются химическим составом, укрывистостью, плот ностью, маслоемкостью, красящей способностью, дисперсностью, светостой костью, атмосферостойкостью, химической стойкостью, огнестойкостью и стойкостью против коррозии. Химический состав обуславливает цвет, корро зионную и химическую устойчивость, термостойкость и др. Укрывистость способность краски (изготовленной на олифе и пигменте) закрывать первона чальный цвет при равномерном нанесении ее на поверхность. Укрывистость характеризуют количеством пигмента (в г) на 1 м окрашиваемой поверхности.

Красящая способность (интенсивность цвета) - свойство пигмента передавать свой цвет в смеси с белыми, черными или синими пигментами. Маслоемкость - способность пигмента удерживать определенное количество масла. Она ха рактеризуется количеством масла (в % по массе), которое необходимо доба вить к пигменту для получения красочной пасты. Дисперсность - тонкость помола частиц пигмента. Чем меньше частицы, тем выше его укрывистость и красящая способность. Размеры частиц пигмента не должны превышать тол щину пленки красочного покрытия во избежании шероховатостей и неровно стей.

Пигменты группируются по цвету: белые, черные, красные и коричневые, желтые, синие и зеленые.

Белые пигменты могут быть искусственные и природные. Из искусствен ных белых пигментов, получаемых путем химической переработки минераль ного сырья, широко используют цинковые, свинцовые, титановые и сернистые белила.

Мел как пигмент и наполнитель используют для разбеливания цветных красочных веществ. Он применяется также для изготовления клеевых и сили катных красок.

Известь воздушная применяется для побелки фасадов промышленных и гражданских зданий.

Черные пигменты: сажа газовая, нефтяная, перекись марганца и тонко молотый графит.

Красные и коричневые пигменты: мумия искусственная и природная, су рик железный, крон красный, сурик свинцовый.

Желтые пигменты: кроны различных оттенков (от лимонного до оранже во-красного) и охры.

Синие пигменты: ультрамарин и лазурь малярная. Зелёные пигменты: ок сид хрома, зелень цинковая, зелень свинцовая, хромовая.

Цинковые белила - оксид цинка ZnO с небольшим количеством примесей.

Содержание оксида цинка должно быть не менее 92 %, плотность -5.6 г/см3, укрывистость - 100...ПО г/м2, они светостойки, не ядовиты, невысокая атмосферостойкость.

Свинцовые белила по химическому составу представляют собой основ ную углекислую соль свинца 2РвСОз Рв(ОН)2. Они укрывисты, атмосферо стойки, но токсичны.

Титановые белила по химическому составу - диоксид титана TiC^. Они являются лучшими из существующих белил, их укрывистость составляет 50...

70 г/м2, плотность 4.24... 3.84 г/см3. Титановые белила обладают высокой стойкостью к воздействию атмосферы, кислот, щелочей и повышенных температур, они не токсичны.

Перекись марганца (МпСЬ) в тонкоизмельченном состоянии образует черный пигмент со значительной кроющей способностью. Мумия природная тонкоизмельченный порошок глины, окрашенный оксидом железа в красные тона. Сурик свинцовый - оранжевый или красный порошок, представлят собой свинцовую соль ортосвинцовой кислоты Рв3О4, токсичный, тяжелый (плотность 8.3... 9.2 г/см3) пигмент.

Ультрамарин - алюмосиликат натрия Na4Al3Si3S2O12, содержащий серу в коллоидном состоянии, получают путем отжига каолина с содой и серой.

Лазурь - железная соль железистосинеродистой кислоты Fe4|Fe(CN6)|3, светостойкий пигмент, однако разрушается под воздействием щелочей и по этому не применяется для покрасок по штукатурке и цементным растворам.

Оксид хрома Cr2O2 устойчив к воздействию щелочей, кислот и повышенных температур. Получают нагреванием хромника K2Cr2O7 с восстановителем.

5.3. Полимерные строительные материалы и изделия Полимерные материалы (пластмассы, композиты, пластики) - это компо зиции определенного состава, получаемые из мономеров, олигомеров, поли меров с введением при их изготовлении либо в процессе формования изделия различных компонентов (ингредиентов) для целенаправленного придания свойств как материалу, так и изделию из него.

В полимерный материал могут входить одновременно или в различном сочетании: связующее (полимерная матрица), наполнители, пластификато ры, стабилизаторы, красители, сшивающие агенты (отвердители), струк турообразователи, порообразователи, смазки, антипирены, антистати ки, антимикробные агенты и другие компоненты, придающие специфиче ские свойства композиции в целом.

Связующее в пластической массе или полимерная матрица в полимерном материале (изделии) удерживает все ингредиенты композиции в форме и раз мерах, полученных после ее переработки. Связующим (полимерной матрицей) могут быть индивидуальные полимеры. Помимо основного компонента свя зующего - мономера, чаще олигомера, полимера или их сочетания - в него вводят различные органические соединения, изменяющие (модифицирующие) свойства компонентов связующего на стадии изготовления полимерного мате риала или при его переработке в изделия.

Модифицирование проводят либо без химических превращений основно го полимера путем изменения условий производства полимерного материала или введением малых количеств неполимерных веществ (структурная моди фикация), либо в результате химических реакций, как на стадии синтеза (сополимеризация, полимеризационное наполнение и др.), так и путем хими ческих превращений уже синтезированных олигомеров и полимеров (химическая модификация).

Наполнители - это твердые, жидкие, газообразные органические и неор ганические вещества, вводимые в мономер, олигомер или полимер с целью снижения стоимости изделия с одновременным улучшением эксплуатацион ных параметров пластических масс, ведущих к расширению областей их при менения. Химическая природа, физическое строение и форма наполнителя оп ределяют механические, электрические и химические свойства полимеров, а также их во до-, термо- и теплостойкость. Наполнители в значительной степени влияют и на технологический процесс производства пластической массы, и на способность ее переработки в изделия.

Наполнители в зависимости от химической природы и активности по верхности разделяют на органические и неорганические, природные и синте тические, активные и неактивные, а в зависимости от формы и структуры - на порошкообразные (дисперсные), волокнистые и листовые.

В производстве полимерных композиционных материалов наибольшее применение находят порошкообразные наполнители различных форм: кубиче ской - полевой шпат, кальциты;

сферической - искусственные микросферы, стеклосферы;

игольчатой - древесная мука, силикат кальция;

чешуйчатой тальк, графит, каолин, гидроокись алюминия;

в виде параллелепипеда - поле вой шпат, оксиды кремния, бария, сочетание которых между собой может быть самым разнообразным.

Из волокнистых наполнителей широкое распространение получили хлоп ковые очесы, короткие целлюлозные, асбестовые, стеклянные, а также угле родные, борные, металлические волокна.

Из листовых наполнителей применяют бумагу, различные ткани (стеклохлопчатобумажные, боро-, органоткани и др.), ленты, например, из ме таллической фольги.

Пластификаторы - это продукты (вещества), вводимые в мономер, олиго мер или полимер с целью повышения эластичности и пластичности, а также облегчения диспергирования в композиции сыпучих компонентов, например, порошкообразных наполнителей. Пластификаторы понижают температуру пе реработки и могут придавать материалу такие свойства, как свето-, термо- и морозостойкость, не горючесть.

Известно свыше 500 наименований пластификаторов, применяется около 100. Важнейшими из них являются эфиры алифатических или ароматических кислот и алифатических спиртов, эфиры гликолей и эфиры фосфорной кисло ты, эпоксидированные соединения, хлорированные соединения и др.

Стабилизаторы (антиоксиданты, термо-, светостабилизаторы, противо утомители) - вещества, повышающие устойчивость мономеров, олигомеров или полимеров к действию кислорода, особенно при повышенных температу рах в условиях производства, переработки и хранения - эксплуатации поли мерных материалов. Различают окрашивающие и неокрашивающие антиокси данты, среди которых наибольшее применение находят неозон, нонокс, диа фен, алкофены и др.

Сшивающие агенты (отвердители, вулканизующие агенты) - вещества, создающие в полимерной матрице композиционного материала на определен ной стадии его производства, чаще всего при изготовлении изделия, химиче ские связи между макромолекулами с целью повышения прочности, тепло- и химстойкости и других свойств. Условно сшивающие агенты разделяют на от вердители для пластических масс и вулканизующие агенты для каучуков. К отвердителям относят алифатические и ароматические амины, низкомолеку лярные полиамиды, ангидриды кислот, полиизоцианаты, гексаметилентетраа мин, алкоксисиланы, активные растворители - фурфурол и фуриловый спирт, стирол и др.;

к вулканизирующим агентам - серу, органические ди- и поли сульфиды, органические перекиси, диамины, производные хинона, алкилфе нолоформальдегидные смолы, диизоцианаты, окислы металлов и др.

Структурообразователями называют вещества, вводимые в полимерные материалы для получения полимерной матрицы с определенной структурой. К таким веществам относятся тонкодисперсные порошки окислов, нитридов ме таллов, карбиды, соли органических кислот, поверхностно-активные вещества (ПАВ), вводимые в количестве 0.1...1.0 % от массы полимера. Выполняя роль центров кристаллизации и (или) понижая поверхностное натяжение на границе фаз, эти добавки способствуют улучшению прочностных, химических и других свойств полимерных материалов.

Смазки (парафины, воска, стеараты) предохраняют от прилипания поли мера к поверхностям формующего оборудования, способствуя диспергирова нию ингредиентов в материале.

Антистатики (различные группы ПАВ, добавляемые в количестве до 1% от массы полимера) предотвращают возникновение и накопление статистиче ского электричества на изделиях из полимерных материалов.

Антипирены (галогеносодержащие соединения, производные фосфора, соединения сурьмы, изоцианаты) снижают горючесть материала, затрудняя воспламенение и распространение пламени.

Порообразователи - вспенивающие вещества, используемые для образо вания в полимере или полимерном материале замкнутых, не сообщающихся (пенопласт) или сообщающихся (поропласт) между собой пор, что ведет к су щественному снижению плотности материала.

Порообразователями могут быть органические и неорганические, жидкие и твердые вещества, разлагающиеся при нагревании с выделением СО2, NH2, N2, либо воздуха, N2, СО2, NH2, H2 в виде газов, вводимых в композицию под давлением;

легкокипящие, но не разлагающие при нагревании жидкости (метиленхлорид, пектан, гектан и др.) и водорастворимые соли (КС1, NaCl и др.), вымываемые из изделия (физические порообразователи).

Антисептики (доли процента органических соединений Sn, As, Hg, бро мированных салициламидов, меркаптанов) в полимерном материале затруд няют появление и распространение микроорганизмов.

Красители (органические и неорганические пигменты) вводятся в поли мерные материалы для придания им цвета и товарного вида и должны обла дать высокой степенью дисперсности, свето-, термо- и атмосферостойкостью, стойкостью к воздействию агрессивных сред (кислот, щелочей и др.) и отсут ствием склонности к миграции на поверхность изделия.

Полимерные строительные материалы - это чаще всего многокомпонент ные системы, основным отличительным признаком которых является вид свя зующего - полимера. Однако в определенных условиях используются так на зываемые гомополимерные материалы - полимеры, не содержащие каких-либо модифицирующих и других добавок. Перечень этих материалов и области их использования довольно значительны.

При попытках классифицировать существующий массив полимерных ма териалов всегда возникают трудности, связанные с поливариантностью их со става и структуры и отсюда практически неограниченным набором - сочета нием свойств конечных продуктов и изделий из них.

На практике и в литературе используется несколько способов разделения полимерных материалов, основу которых составляют:

происхождение - природные, искусственные, синтетические;

механизм синтеза - полимеризационные, поликонденсационные;

способ синтеза - суспензионные, эмульсионные, блочные или массовые;

поведение при воздействии высоких температур - термопласты, реактопласты;

химическое строение - органические и неорганические или карбоцепные, гетероцепные, элементоорганические и неорганические;

конечный продукт - олигомеры, полимеры, пластические массы или по лимерные материалы;

величина деформационных характеристик - жесткие, полужесткие, мягкие и эластичные;

область применения - так называемые потребительские ряды - самый широкий спектр для классификации.

При выборе полимерных материалов, защищающих изделия и конструк ции от воздействия различных факторов эксплуатации и агрессивных сред (полимерные покрытия), необходимо учитывать химическую стойкость поли мера, его термостабильность, природу защищаемой поверхности, сцепляе мость (адгезию) покрытия с защищаемой поверхностью и некоторые другие.

Для ориентировочного выбора следует пользоваться справочными дан ными. Однако необходимо помнить, что большей частью эти данные основы ваются на относительно кратковременных, лабораторных испытаниях в чистых индивидуальных средах. На практике условия эксплуатации и среды сложные. В этой связи рекомендуется проводить проверочные испытания полимерного покрытия в модельных и производственных условиях.

Для ускоренного выбора вида или группы полимерного покрытия для за щиты строительных и других изделий и конструкций можно воспользоваться упрощенной диаграммой, представленной на рис.5.1.

Искусственные полимерные материалы и изделия получают из пластиче ских масс. Кроме полимера (связующего) пластмассы могут содержать напол нители и пастификаторы, красители, стабилизаторы и другие специальные добавки (отвердители, порообразователи, смазывающие вещества). Первой промышленной пластмассой был эбонит, полученный еще в 1843 г. вулка низацией натурального каучука серой. В начале XX в. начато производство пластических масс на основе фенолоформальдегидных полимеров.

Одним из ценных свойств пластмасс является их небольшая средняя плотность, находящаяся для большой группы порошков в пределах 15... кг/м 3.

Большинство пластмасс (особенно с листовыми наполнителями) облада ют высокими механическими свойствами. Они хорошо сопротивляются сжи мающим, изгибающим, истирающим и ударным воздействиям. Так, например, предел прочности при растяжении стеклотекстолита достигает 280 МПа, а стекловолокнистого анизотропного материала (СВАМа) 450... 900 МПа;

предел прочности большинства пластмасс с порошкообразными и волокни стыми наполнителями составляет при сжатии 120.0... 160.0 МПа, а при изгибе 40.0... 60.0 МПа и более. Кроме того, они характеризуются высоким коэффи циентом конструктивного качества (1.0... 2.0).

Положительной характеристикой пластмасс является их малая теплопро водность и водопоглощение. Теплопроводность изделий из пластмасс состав- ляет 0.25... 0.70 Вт/(М-°С), а у пористых материалов всего лишь 0.03 Вт/(М °С), т.е. приближается к теплопроводности воздуха 0.023 Вт/(М-°С).

Пластмассы и изделия на их основе имеют высокую химическую стойкость к воздействию растворов кислот, щелочей, органических растворителей.

К положительным свойствам пластмасс следует отнести их способность прокрашиватся на всю толщину изделия и легко поддаваться технологической обработке - сверлиться, обтачиваться и свариваться в струе горячего воздуха.

Отдельные виды пластмасс обладают высокой прозрачностью, которая нахо дится в пределах 85... 94 относительно прозрачности алмаза, принятой за 100.

Особые декоративные свойства изделий из пластмасс: гладкая, не требующая полировки поверхность, четко выраженный колер - выгодно отличают эти из делия от других отделочных материалов.

Вместе с тем они имеют ряд недостатков. Так, существенными недостат ками пластмасс являются малая поверхностная твердость, низкая теплостой кость, горючесть, токсичность, повышенная ползучесть, малая долговечность, изменение физико-механических свойств во времени.

Под воздействием различных активных факторов и при высокой для дан ного материала температуре могут развиваться в полимере процессы окисле ния и деструкции с разрывом макромолекул по длине цепи, отрывом отдель ных или групп атомов от её звеньев. Так, например, под влиянием озона воз никают функциональные группы - гидроксилы, карбоксилы. Они являются своеобразными предвестниками химической деструкции:

под влиянием озона возникает В реакциях деструкции полимеров характерным является снижение моле кулярной массы и выделение летучих продуктов. Изменения полимеров свя заны с влиянием светового облучения, например, активной части солнечной радиации (длина волн 30 - 36 • 10"8м), действием ультрафиолетовых лучей, по вышенных температур, механических напряжений, водопоглощением при длительном контакте с водой.

Деструктивные явления рассмотрены ниже в отношении ряда тер моплатичных и термореактивных полимеров.

Полиэтилен нестоек к действию окислителей при повышенных темпера турах. Водопоглощение наблюдается в среде ПАВ. Разрушения материала на блюдаются под действием активной части солнечной радиации, ионизирую щего излучения. Полиизобутилен стоек к действию минеральных кислот, кон- центрированных едких щелочей. Однако под влиянием ароматических и хло рированных углеводородов он сравнительно легко растворяется с потерей ис ходных физико-механических свойств.

Поливинилхлорид и его сополимеры с винилацетатом характеризуются высокой стойкостью к кислым и щелочным средам. Трубы из поливинилхло рида успешно используют для транспортирования агрессивных жидкостей при температуре от -15 до +60 °С. Но и этот полимер, а также полистирол с его вы сокой способностью сохранять твердость при повышении температуры (температура плавления 230 °С), не проявляют стойкости при солнечном облу чении и быстро стареют, набирают хрупкость.

Полиэфирные полимеры имеют высокую стойкость к большинству кислот любой концентрации до температуры 80 °С, к сульфатам, хлоридам, спиртам, нефтепродуктам. Но они подвержены коррозионному воздействию азотной, уксусной и муравьиной кислот. Они не проявляют достаточной стойкости к едким щелочам.

Эпоксидные и фурановые полимеры не отличаются высокой химической стойкостью к воздействию сильных окислителей.

Сравнительно общим способом торможения при воздействии света и об лучений является введение химических реагентов, способных поглощать ультрафиолетовые и другие лучи. К таким реагентам относятся, например, для стабилизации полиэтилена и некоторых других полимеров бензотриазол, тинувин, хлористый марганец и др.

Другой способ стабилизации структуры полимеров, применяемых в по крытиях, - введение светоотражающих добавок, например, алюминиевой пуд ры. В полимеры для стабилизации вводят также антиоксиды, наполнители, особые разновидности стабилизаторов и другие добавки.

При изготовлении пластмасс и строительных материалов (изделий) из них осуществляются подготовительные работы по активации составляющих, дозирование компонентов и их перемешивание в смесительных аппаратах, формование изделий методами вальцевания (на каландрах), горячего прессо вания, литья под давлением, экструзии и др.

Вальцевание на каландрах - технологический передел, при котором раз мягченная композиция формуется в зазоре между вращающимися валками ка ландров, образующими ленту изделия, толщину и ширину которой можно ре гулировать. Такая технология применяется для обработки поливинилхлорид ных пластмасс при изготовлении пленок, рулонных материалов для пола.

Экструзия - процесс, при котором заданный профиль изделиям придается продавливанием размягченной исходной пластмассы через формообразующее устройство - экструзионную головку. С помощью таких шнековых экструзи онных машин изготавливают погонажные изделия, трубы, пленки, линолеум для пола и др.

На основе этих и некоторых других (вакуум-формирования, напыления) технологических операций развивается производство строительных материа лов и изделий из пластмасс.

Прессование - изготовление изделий в металлических пресс-формах. Ма териал (пресс-порошок), заполнивший форму, под действием теплоты и дав ления превращается в готовое изделие заданной конфигурации.

Сырьем для изготовления линолеума, кроме связующего поливинилхло рида, служат наполнители: тальк, барит, мел гидрофобизированный, древесная мука и другие, пластификаторы диоктифталит и добавки. Для окрашивания линолеума применяют мумию, сурик железный, литопон, ультрамарин, зелень хромовую.

Полинивинилхлоридный линолеум производят на тканевой и теплоизоля ционной основе. При применении вспененного поливинилхлорида применяются ткани из стеклохолста и асбеста.

Более эффективными синтетическими покрытиями взамен линолеумов являются ковровые покрытия. Для приготовления ковровых покрытий отдель ные полотнища материала склеивают или сваривают в ковры необходимых размеров.

Ворсовое рулонное покрытие из синтетических волокон изготовляют на несением синтетического ворса в электрическом поле на различные подосно вы. Ковровое покрытие выпускают в рулонах длиной не менее 12 м, шириной 1.1;

1.2 и 1.3 м при толщине не менее 5 мм.

Фенолитовые, резиновые плитки, древесно-стружечные, древесно волокнистые плиты, санитарно-техническое оборудование в виде ванн, умы вальников, раковин и другие изготавливают прессованием.

Отделочные изделия - влагостойкие обои, «Изоплен», «Пеноплен», «Линкрустит», «Тексоплен» изготавливают напылением, промазным способом, вальцово-каландровым.

Составы, в которые входят наполнители, пластификаторы, красители и различные добавки наносятся на бумажную или тканную основу. В качестве гидроизоляционных полимерных материалов следует рассматривать полиизо бутиленовую пленку - рулонный материал, получаемый из полиизобутилено вого каучука, газовой сажи и графита. Смешиванием полиизобутилена, нефтя ного битума и асбеста получают материал, из которого на каландрах изготав ливают гидроизоляционный материал.

Смесь, состоящая из резиновой крошки, битума, кумаронового полимера, наполнителя (асбест) и антраценового масла (антистатик), представляет мас тику изоляционную.

5.4. Гидроизоляционные материалы Природные полимерные строительные материалы. Природными по лимерными строительными материалами являются в первую очередь битум и смола. По данным раскопок установлено, что 4500 - 5000 лет назад природный битум и смолу использовали в качестве вяжущих и гидроизоляционных материалов при строительстве египетских и вавилонских сооружений, изоля ции каналов и водостоков, фундаментов дворцов и храмов. Следует отметить, что природный битум до сих пор является одним из наиболее надежных гид роизоляционных материалов. Высококачественные лаки, мастики, краски и эмали изготовляют с применением этого материала. Однако в гораздо боль ших масштабах для гидроизоляции в наше время используются искусственные битумы (из нефти) и дегтевые вяжущие вещества. Серьёзным «конкурентом» битумам и мастикам явился гидроизоляционный материал, получаемый на ос нове синтетических смол и полимеров. По качеству он превосходит битумы и дёгти, и поэтому полимеры широко используют в гидроизоляционных пласт массах.

По виду применяемого связующего гидроизоляционные материалы клас сифицируют на битумные, дегтевые, битумно-дегтевые, битумно полимерные, битумно-резиновые и др.

По признаку физического состояния и внешнего вида гидроизоляционные материалы разделяют на рулонные и листовые материалы, штучные изделия, мастики, пасты и эмульсии, лакокрасочные материалы. Каждая из этих разно видностей имеет свои специфические особенности в составе, структуре и свойствах.

Гидроизоляционные рулонные, листовые и штучные материалы. Ру лонными гидроизоляционными материалами являются рубероид, рубероид наплавляемый, перфорированный рубероид, стеклорубероид, металлоизол, толь покровный, гидроизол, изол, бризол, битумно-полимерный материал.

Рубероид изготавливается путем пропитки картона мягким нефтяным би тумом с последующим покрытием с одной или двух сторон тугоплавким биту мом и минеральной посыпкой.

Для улучшения качества рубероида в битум покровного слоя иногда вво дят наполнитель в виде тонкодисперсного порошка (известняк, доломит, тальк и др.). С целью повышения атмосферостойкости рубероида, предотвращения слипания рулона и придания поверхности декоративного внешнего вида на лицевую поверхность наносят минеральную посыпку. В качестве посыпки ис пользуют измельчённые минеральные материалы: слюду, тальк, асбест и др.

По назначению рубероид подразделяют на подкладочный (гидроизоляционный) и кровельный. В марках рубероида первая буква Р озна чает «рубероид», вторые буквы - П и К - подкладочный или кровельный ма териал и, наконец, третьи буквы К, П и Ч - указывают на разновидность по- сыпки: крупнозернистая, пылевидная или чешуйчатая. В зависимости от массы 1 м2 картона (в г) его делят на марки: А-350, А-420 и Б-350, Б-420. Чем выше марка картона, тем выше его прочность и другие показатели.

Рубероид выпускают в рулонах по ширине полотна кровельного картона Л Л 1000, 1025 и 1050 мм с площадью полотнища рулона 10.0±0.5 м или 20.0 м.

Рубероид наплавляемый изготовляют путем пропитки кровельного карто на нефтебитумом малой вязкости с последующим нанесением с обеих сторон слоев мастики, состоящей из битума с минеральным наполнителем и пласти фикатором (цилиндровое масло и др.).

В отличие от обычного, наплавляемый рубероид имеет с нижней стороны увеличенную толщину покровной массы. Так, если в обычном рубероиде ко личество покровной массы равно около 200... 300 г/м2, то в наплавляемом 1000... 2000 г/м2 и более. Такой рубероид не приклеивают к основанию с по мощью специальных мастик, а укладывают путем наплавления нижнего по кровного слоя горелками (горячий способ) или пластификацией этого слоя растворителем.

Перфорированный рубероид в отличие от обычного имеет в картоне от верстия диаметром 20 мм (перфорация), расположенные в шахматном порядке на расстоянии 100 мм друг от друга. Кровли с его применением «дышат», так как на их поверхности не возникает вздутий от давления пара снизу, а при де формациях основания не наблюдается разрывов кровельного ковра.

Стеклорубероид получают нанесением на стекловолокнистую основу би тумного вяжущего вещества с двух сторон. Преимуществом стеклорубероида по сравнению с обычным является большая прочность и долговечность.

Стеклорубероид выпускают в виде рулонов с площадью полотна 10.0 м трех марок: С-Рк - Стеклорубероид кровельной с крупной посыпкой на лице вой стороне, С-Рч - кровельный материал с чешуйчатой посыпкой на лицевой стороне и, наконец, С-Рм - Стеклорубероид гидроизоляционный с мелкой или пылевидной минеральной посыпкой с двух сторон.

Металлоизол представляет собой гидроизоляционный материал, получае мый на основе отожженной алюминиевой фольги, покрытой с обеих сторон нефтяным битумом. Металлоизоляцию выпускают в виде лент шириной до 600 мм при толщине фольги от 0.2 до 0.5 мм и длине ленты до 20м.

Толь кровельный покровный изготовляют путем пропитки кровельного картона каменноугольным или сланцевым дегтем с последующей песочной или крупнозернистой посыпкой.

Гидроизол - беспокровный гидроизоляционный материал, изготовляемый путем пропитки асбестового или асбестоцеллюлозного картона нефтяным битумом с температурой размягчения по «К и Ш» не ниже 50 °С.

Гидроизол отличается значительной гнилостойкостью и долговечностью.

Изол - гидроизоляционный материал, получаемый путем прокатывания смеси резинобитумного связующего, измельченного асбестового волокна, антисеп тика, пластификатора и других добавок. Толщина изола в рулоне ± 0.2 мм.

Бризол - изоляционный материал по структуре сходен с изолом.

Отличительной особенностью бризола является повышенная стойкость к воде и некоторым агрессивным средам.

Битумно-полимерный материал - высококачественный гидроизоляцион ный материал, получаемый смешиванием нефтяного битума, полиизобутилена и фенолоформальдегидного полимера с последующей минеральной посыпкой.

Его выпускают трех марок в рулонах с шириной полотна 800... 1000 мм при толщине 1... 1.5 мм и общей площадью полотна рулона 10 м2.

Из листовых и штучных изделий с органическими вяжущими наиболее широкое применение получили гидроизоляционные плиты и кровельные би тумные листы.

Плиты гидроизоляционные могут быть армированные и неармированные.

Неармированные плиты изготавливают прессованием горячей мастики или ас фальтобетонной массы (битум, минеральный порошок, заполнители) в изделие заданных размеров (100 х 60 х 2 см).

Армированные плиты получают путем прессования асфальтобетонной массы совместно с предварительно покрытой битумом стеклотканью или ме таллической сеткой. Армированные плиты имеют размеры (200 - 120) х (75 120) х (2 - 4) см. Они могут применяться как для асфальтовых покрытий, так и для оклеечной гидроизоляции и заполнения деформационных швов.

Гидроизоляционные армированные маты изготовляют на основе стекло ткани, предварительно пропитанной битумом, с последующим покрытием с обеих сторон слоем битума или гидроизоляционной мастики. В зависимости от вида пропиточного материала и покровного слоя такие маты разделяют на обычные и с повышенной теплостойкостью. Их производят в виде плит дли ной 3... 10м, шириной до 1 м при толщине мата 4... 6 мм. Армированные ма ты применяются в основном для устройства оклеечной гидроизоляции.

Гидроизоляционные камни могут быть получены путем пропитки штуч ных изделий из пористых материалов битумом, дегтем и другими гидрофоби зующими органическими веществами. Легче других получать кирпичи (глиняный или силикатный), пропитанные битумом при 180... 200 °С на глу бину 10... 20 мм. Гидрофобный газоасфальт - теплогидроизоляционный мате риал изготовляют из битумоизвестковой пасты с добавлением 10... 50 % по массе портландцемента и газообразователя (алюминиевой пудры).

Кровельные битумные листы изготовляют путем пропитки плотной кар тонной основы битумом и нанесения покровного слоя. Покровный слой состо ит из тугоплавкого битума с 30 % наполнителя. Температура размягчения про питочного битума по «К и Ш» должна быть не менее 60 °С. В соответствии с массой 1 м2 картона (в г) листы выпускают двух марок: ЛБ-500 и ЛБ-650 с крупнозернистой цветной посыпкой.

Мастики и герметизирующие материалы. Мастиками называют мате риалы, получаемые смешением органических вяжущих веществ с тонкодис персными наполнителями и добавками, обладающими клеящей способностью.

Мастики применяют для приклейки отделочных материалов к стенам, для на клейки материалов покрытий полов и других целей.

По виду вяжущего мастики разделяют на битумные, дегтевые, дектеби тумные, битумно-резиновые, битумно-полимерные и гудрокамовые. По усло виям применения мастики разделяют на горячие и холодные.

Горячие мастики используют с предварительным подогревом до 130...

150 °С для гидрокамовых и дегтевых и 160... 180 °С - для битумных.

Холодные применяют при температуре окружающего воздуха или при незна чительном подогреве. Наполнителями служат измельченные волокна асбеста, минеральной ваты, тонкомолотые известняки, мел, доломит, тальк, золы.

В зависимости от условий эксплуатации горячим мастикам предъявляют определенные технические требования по тепло- и трещиностойкости.

Теплостойкость оценивают предельной температурой, при которой слой мастики толщиной в 2 мм, склеивающей две полоски пергамина, не вытекает из слоя склейки при выдерживании образцов в течение 5 ч под углом 45°.

Трещиностойкость характеризуют диаметром стержня, при сгибании которого слой мастики в 1 мм, нанесенный на полоску пергамина, не образует трещин при температуре испытания 18 ± 2 °С.

Холодные мастики представляют собой смеси органических вяжущих с наполнителями, разжижителями и добавками (пластификаторами). В качестве разбавителей (разжижителей) для получения холодных мастик применяют различные органические вещества: бензин, лигроин, керосин (летучие растворители), соляровое масло, мазут, нефти (нелетучие растворители).

Холодные мастики подразделяют на битумные, резинобитумные, гидро камовые и полимерные. Приготовляют их путем смешивания компонентов в смесителях с пропеллерной мешалкой. Полимерные мастики получают введе нием в известные смеси полимерных добавок.

Герметизирующие материалы (герметики) изготовляют для заделки тем пературных швов, стыков панелей, элементов туннелей, резервуаров.

Герметизирующие и уплотняющие материалы могут быть в виде вулканизирующихся паст, мастик или эластичных прокладок. Они должны быть влого-и газонепроницаемы, тепло- и морозостойкими, хорошо сохранять первоначальные свойства во времени.

К пластично-вязким герметикам на органической (битумной) основе от носится резинобитумная мастика «Изол Г-М» и уплотняющие мастики марок УМ-50, УМ-60 (буквы в марках мастик указывают на разновидность мастики «уплотняющая мастика», а цифры соответствуют минимальной температуре их использования в градусах Цельсия).

Введение мастик (УМ и «Изол Г-М») в стыке швов производится обычно методом шприцевания с помощью сжатого воздуха.

Наряду с вязкопластичными материалами используют и эластичные про кладки, пористые или монолитные жгуты заданной конфигурации и размеров.

Из пористых эластичных прокладок часто применяют пороизол и гернит. По роизол получают из газонаполнительной резины, модифицированной нефтя ными дистилляторами с формированием на ленточном прессе и вулканизацией при температуре 150... 160 °С.

Для того, чтобы пороизол проявил герметизирующие свойства, его пред варительно обжимают на 15... 50 % от первоначального объема и в обжатом состоянии устанавливают в заделываемый шов. Пороизол не теряет эластич ность в интервале температур от -80 до +50 °С.

Гернит - пористый эластичный материал представляет собой герметизи рующую прокладку с газо- и водонепроницаемой пленкой на поверхности.

Этот герметик изготавливают на основе полихлоризопренового каучука (наприта) в виде прокладок длиной 3 м и диаметром 20, 40, 60 мм. Он сохра няет свои свойства в интервале температур от -40 до +70 °С. Перед установкой в стыки гернит подвергается предварительному обжатию до 30...40%.

Глава 6. Классификация защитных покрытий, нормативные требования, направления совершенствования 6.1. Назначение, классификация защитных покрытий Защитные покрытия предназначены для повышения срока службы, экс плуатационных свойств, архитектурной выразительности строительных изде лий и сооружений. Они выполняют гидроизоляционные, теплоизоляционные и отделочные функции.

Защитные покрытия наносятся, устанавливаются в процессе изготовления конструкций в заводских условиях, при строительстве зданий и сооружений на строительной площадке.

Работы по устройству защитных покрытий делятся на собственно-за щитные и защитно-монтажные.

Собственно-защитные заключаются в устройстве покрытий на поверхно сти конструкций и оборудования. К ним относятся гидроизоляционные, теп лоизоляционные, отделочные.

Защитно-монтажные заключаются в сборке элементов зданий и сооруже ний, одновременно играющих конструктивную роль и выполняющих одну из функций защитных покрытий. К ним относятся изготовление и монтаж ком плексных изделий и сооружений, например, плит перекрытия с предваритель но нанесенными теплоизоляционными и гидроизоляционными слоями, уст ройство подвесных потолков из конструктивных, декоративно-акустических и светорассеивающих плит, монтаж фасадных панелей с полной заводской от делкой.

Обычные покрытия выполняют при строительстве зданий (сооружений) всех типов;

специальные - главным образом в зданиях производственного на значения;

декоративные - в гражданских и промышленных зданиях 1 класса, при строительстве и реконструкции уникальных зданий и сооружений.

По характеру используемого материала защитные покрытия делят на не сколько видов, каждый из которых применяют для зданий определенной груп пы (группы А, Б, В, Г).

Здания группы А - жилые дома, школы, санатории, спортивные помеще ния, детские сады и ясли, лечебно-профилактические учреждения.

Здания группы Б - административные учреждения, продовольственные магазины, общепит и его склады.

Здания группы В - магазины промтоварные, зрелищные предприятия, почты, библиотеки, учебные заведения.

Здания группы Г - промышленные предприятия, бани, прачечные.

Выбор материалов покрытий определяется назначением зданий и соору жений, видом образующих его конструкций, условиями эксплуатации. При этом учитывают не только физическую долговечность покрытий, но и сроки их морального старения, удобства эксплуатации, условия санитарно гигиенического содержания.

Качество защитных покрытий зависит от класса здания. Например, в жи лых домах первого класса применяют высококачественную отделку, второго класса - улучшенную. В уникальных зданиях, кроме высококачественной от делки, выполняют дополнительные декоративные и архитектурно художественные работы. В качестве примера, штукатурка силуэтных рисунков (сграффито).

В жилых домах долговечность покрытий должна быть близка к срокам их морального старения. Санитарно-гигиенические требования к покрытиям яв ляются одними из главных: должны быть нетоксичными, обладать высокими звуко-, тепло-, гидроизоляционными свойствами.

Повышенные требования предъявляют к покрытиям полов ( в отдельных случаях стен и потолков), они должны:

• обладать бактерицидными свойствами - в ряде помещений больниц, поликлиник, лабораторий, бань, плавательных бассейнов, детских са дов, яслей;

• быть непыльными, нетвердыми, звукопоглощающими и теплыми - ко эффициент теплоусвоения не должен превышать 7 кВт/(м2-К), в поме щениях дошкольных учреждений, объектов здравоохранения, школь ных классах;

• обладать способностью не накоплять заряды статического электричест ва - в хирургических, реанимационных отделениях больниц, в лабора ториях, цехах нефтегазовой и химической промышленности;

• не пропускать радиоактивные излучения свыше установленных норм -в помещениях с рентгеновской, радиотерапевтической аппаратурой;

• быть нескользкими (коэффициент трения их покровного слоя должен быть не ниже 0.35) - в спортивных залах, прачечных, банях, душевых, плавательных бассейнах;

• обладать повышенными акустическими свойствами - для уменьшения гулкости в радио- и телестудиях, аудиториях и читальных залах;

• обогащать звук и сохранять естественное звучание в киноконцертных и театральных залах;

банках, отделениях связи, универмагах, ресторанах, кафе.

При воздействии на полы значительных статических и динамических на грузок применяют покрытия из плит гранита, сиенита, диорита и других твер дых естественных пород камня.

При дополнительных температурных воздействиях для верхнего покрытия полов используют диабаз, базальт, литые плиты из них и шлакоситалл.

При повышенных механических нагрузках целесообразно применять ста лебетонные покрытия, в которых заполнителем служит стальная стружка.

6.2. Нормативные требования при устройстве защитных покрытий Работы по нанесению защитных покрытий следует выполнять при темпе ратуре окружающего воздуха и защищаемых поверхностей не ниже, °С:

10 °С- для лакокрасочных защитных покрытий из составов, приготовлен ных на основе природных смол;

мастичных и шпаклевочных покрытий из си ликатных составов;

оклеечных защитных покрытий с применением битумных рулонных материалов, полиизобутиленовых пластин, пластин «Бутилкор-С», дублированного полиэтилена;

облицовочных и футеровочных покрытий с применением кислотоупорных силикатных замазок и мастик типа «Битуминоль»;

15 °С - для лакокрасочных армированных и неармированных сплошных покрытий из составов, приготовленных на основе синтетических смол;

мас тичных покрытий и герметиков из составов на основе синтетических каучуков и наирита;

покрытий из листовых полимерных материалов;

облицовочных и футеровочных покрытий с применением замазок типа «Арзамит», «Фуранкор», а также полиэфирных, эпоксидных смол и смол с эпоксидными добавками;

для покрытий из полимербетона и полимерцементных обмазок;

25 °С - для покрытий из состава «Полан».

Отделочные работы, за исключением отделки фасадов, должны выпол няться при положительной температуре окружающей среды и отделываемых поверхностей не ниже 10 °С и влажности воздуха не более 60 %. Такую темпе ратуру в помещении необходимо поддерживать круглосуточно, не менее чем за 2 суток до начала и 12 суток после окончания работ, а для обойных работ до сдачи объекта в эксплуатацию.

Внутренние поверхности каменных и кирпичных стен, возведенных мето дом замораживания, следует оштукатуривать после оттаивания кладки с внут ренней стороны не менее чем на половину толщины стены. Швы облицовки кладки следует заполнять после затвердевания кладки и нагружения ее не ме нее чем на 80% от проектной.

При устройстве однослойных покрытий их поверхность следует разравнивать сразу же после нанесения раствора, в случае применения затирочных машин - после его схватывания.

Улучшенную и высококачественную штукатурку следует выполнять по маякам, толщина которых должна быть равна толщине штукатурного покры тия без накрывочного слоя.

При устройстве многослойного штукатурного покрытия каждый слой не обходимо наносить после схватывания предыдущего (накрывочный слой - по сле схватывания раствора). Разравнивание грунта следует выполнять до начала схватывания раствора.

При отделке поверхностей декоративными пастами и терразитовыми со ставами каждый слой многослойных декоративных покрытий необходимо вы полнять после отвердевания предыдущего, без шлифовки поверхности.

Основные технические требования при производстве работ заключаются в необходимости прохождения штукатурных растворов через сетку с размерами ячеек: для обрызга и грунта - 3 мм, для накрывочного слоя - 1.5 мм;

подвижности растворов - 5 мм;

расслаиваемости - не более 15 %.

Производство малярных работ на фасадах следует выполнять с предохра нением нанесенных составов от прямого воздействия солнечных лучей. При появлении пятен на окрашиваемой поверхности следует смыть краску, загрун товать поверхность и окрасить заново.

При производстве малярных работ сплошное шпатлевание поверхности следует выполнять только при высококачественной окраске, а улучшенной -по металлу и дереву.

Шпатлевку из малоусадочных составов с полимерными добавками необ ходимо разравнивать сразу же после нанесения со шлифованием отдельных участков;

при нанесении других видов шпаклевочных составов поверхность шпатлевки следует отшлифовывать после ее высыхания.

Pages:     | 1 | 2 || 4 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.