Несущие и ограждающие конструкции из пластмассы

метки: Конструкция, Ограждать, Пластмасса, Полимер, Материал, Получение, Называть, Здание

Пластмассы — относительно новый вид материалов, так как в них используют, как правило, синтетические полимеры, производство которых началось лишь в XX в. Основные виды пластмасс (полиэтилен, поливиннлхлорид, полистирол) начали производить в больших масштабах только в 40…50-х годах.

Несмотря на молодость, пластмассы прочно заняли свои присущие именно им позиции в ряду строительных материалов.

Быстрое внедрение в практику строительства относительно дорогих и в ряде случаев дефицитных материалов объясняется наличием у пластмасс целого комплекса ценных свойств; малой плотности при значительной прочности, стойкости к различным агрессивным воздействиям, низкой теплопроводности, хорошей декоративности. Важнейшими положительными свойствами пластмасс являются легкость их технологической переработки— возможность придания им разнообразной формы литьем, прессованием, экструзией (выдавливанием) и высокая заводская готовность изделий. Причем процесс их изготовления поддается полной механизации и автоматизации. Пластмассы хорошо свариваются и склеиваются как между собой, так и с другими строительными материалами (древесиной, металлом и др.).

Вместе с тем пластмассы не лишены недостатков. Большинство пластмасс горючи и обладают невысокой теплостойкостью (предельные рабочие температуры для многих из них 100…150 ^о С, а некоторые начинают размягчаться уже при 6О…8О°С).

Имея высокую начальную прочность, пластмассы под действием длительных нагрузок даже при нормальной температуре проявляют большие пластические деформации (ползучесть).

Длительное воздействие солнечных лучей, повышенной температуры в сочетании с кислородом воздуха может вызвать «старение» пластмасс, т. е. изменение их эксплуатационных свойств (прочности, цвета и др.).

В настоящее время производят большое количество пластмасс (несколько тысяч видов) самого разнообразного назначения, постоянно появляются новые виды полимерных материалов и улучшаются свойства известных пластмасс. Пластмассы могут заменить практически все строительные материалы. Но в ряде случаев вследствие их высокой стоимости, дефицитности и присущих им недостатков такая замена нецелесообразна (например, массовое применение пластмасс в качестве материала для основных несущих и ограждающих конструкций зданий).

В современном индустриальном строительстве пластмассы заняли свое специфическое место. Это высококачественные отделочные материалы (декоративные пленки, линолеум, бумажно-слоистый пластик); эффективные теплоизоляционные материалы (пено, поро- и сотопласты); гидроизоляционные и герметизирующие материалы. (пленки, прокладки, мастики); погонажные изделия (поручни, плинтусы, раскладки); трубы; санитарно-технические изделия. Рационально применение пластмасс в легких ограждающих конструкциях (трехслойные панели с полимерным утеплителем).

Сварка, склеивание пластмасс

... достижения в области обработки новых пластмасс, материалов, имеющих пористую структуру, разрабатываются новые конструкции сварочной аппаратуры, организуется серийный выпуск горелок, оборудования для сварки. Сварка сегодня - механизированный и автоматизированный процесс, ...

Особое место занимают полимерные клеи, а также полимербетоны, используемые для устройства химически стойких покрытий, ремонта и усиления конструкций зданий, работающих в агрессивных условиях.

Исследованиями установлено, что применение 1 т полимерного сырья в строительстве позволяет экономить в среднем 2100 руб. приведенных затрат, в том числе около 44 чел-дн трудовых затрат, а также примерно 6 м3 леса и до 1,5 т металла.

1. Общие сведения

Пластмассы (пластические массы) — большая группа материалов с самыми разнообразными свойствами, используемых в строительстве для отделки, тепло- и гидроизоляции и многих других специальных целей. Объединяет эти материалы то, что в их составе обязательно присутствует полимер, который в период формования изделий находится в вязкотекучем (пластическом) состоянии (отсюда название «пластмассы»), а в готовом изделии — в твердом состоянии.

Полимерными называются материалы, получаемые на основе высокомолекулярных веществ — полимеров, молекулы которых состоят из многократно повторяющихся групп атомов. В строительстве и других отраслях народного хозяйства применяют преимущественно синтетические органические полимеры, получаемые синтезом из простейших веществ — мономеров. Молекулярная масса полимеров превышает 5000 и достигает сотен тысяч единиц, тогда как для молекул обычных низкомолекулярных веществ она колеблется от единиц до нескольких сотен (как правило, менее 500).

Столь существенное отличие по молекулярной массе приводит к резкому отличию физических свойств полимеров от свойств низкомолекулярных веществ.

Для полимерных материалов характерен ряд общих свойств, определяющих их применение в строительстве: легкость в сочетании с высокой прочностью, стойкость к воде и различным химическим реагентам, высокая износостойкость, технологичность, способность легко окрашиваться, малая теплопроводность. Общими недостатками полимерных материалов являются низкая теплостойкость, значительное линейное расширение, ползучесть, способность к старению, т. е. ухудшению физико-механических свойств под действием различных факторов окружающей среды.

Большинство полимерных материалов применяют в виде пластмасс, включающих полимерное связующее, наполнители, пластификаторы, стабилизаторы и другие компоненты.

Пластмассы относятся к наиболее прогрессивным в строительстве материалам, они превосходят по многим показателям традиционные материалы. Например, коэффициент конструктивного качества — отношение предела прочности при сжатии к средней плотности для пластмасс составляет обычно 1—2, как для легких металлических сплавов, в то время как для кирпича он равен примерно 0,02, тяжелого бетона класса В15 0,08, стали марки СтЗ 0,5, сосновой древесины 0,7.

Полимерные материалы в строительстве

... пластмасс как строительных материалов Основные ценные свойства полимерных строительных материалов: малая объемная масса; это позволяет значительно снизить вес строительных конструкций; строительные пластмассы очень прочны, особенно полимеры ... составную часть композиционных материалов, Например, полимербетонов, полимерцементных бетонов и т.д. Спектр применения полимеров в строительстве весьма широк. ...

При замене пластмассами в строительстве металла, бетона, железобетона, древесины достигается во многих случаях высокий технико-экономический эффект. Каждая тонна пластмасс позволяет экономить 5,6 т стали, 3,4 т цветных металлов. Капитальные вложения в производство полимерных строительных материалов в 2—3 раза меньше, чем в производство традиционных строительных материалов. Производство пластмасс позволяет обеспечить высокий уровень комплексной механизации и автоматизации технологических процессов, а применение их — высокий уровень индустриализации строительства и его качества, снижение материалоемкости зданий и сооружений.

В зависимости от назначения пластмассы подразделяют на конструкционные (для несущих и ограждающих конструкций), отделочные (для отделки стен и покрытия полов), гидроизоляционные и герметизирующие, тепло- и звукоизоляционные, материалы для трубопроводов, санитарно-технических изделий и др.

2. Состав, свойства и способы получения пластмасс

Под пластическими массами принято понимать материалы, пластичные на определенных стадиях производства и содержащие в качестве связующего полимеры. Большинство пластических масс наряду с полимерным связующим включает и наполнители. Такие пластмассы называют наполненными. Вместе с тем в некоторых случаях, например при изготовлении прозрачных или ячеистых пластмасс, наполнители не вводят (ненаполненные пластмассы).

Синтетические полимеры. Синтетические полимеры классифицируют по разнообразным признакам: способу получения, особенностям расположения атомов в макромолекуле и длине основной цепи, отношению к температуре, отличительным физико- механическим свойствам, химическому составу и др.

В зависимости от способа получения полимеры разделяют на полимеризационные и поликонденсационные. Исходными материалами, из которых изготавливают низкомолекулярные соединения — мономеры, необходимые для производства синтетических полимеров обеих групп, служат природный газ, каменный уголь и нефть.

Полимеризация — это реакция, при которой высокомолекулярное вещество возникает из низкомолекулярного без отщепления побочных продуктов.

Простейшим примером полимеризации является реакция образования полиэтилена из этилена — горючего бесцветного газа, получаемого из продуктов переработки нефти или каменного угля.

Высокомолекулярные соединения при полимеризации образуются за счет размыкания кратных связей мономеров или колец в циклических соединениях и образования макромолекул в виде цепей из повторяющихся звеньев под воздействием различных факторов: температуры, света, действия веществ-инициаторов, катализаторов и т. д. Соответственно, в зависимости от характера возбуждающего фактора различают термическую, фотохимическую, инициированную и другие виды полимеризации.

Применяют пять основных способов полимеризации: блок-полимеризацию, полимеризацию в растворе, суспензии, эмульсии и в газообразной фазе. При блочной полимеризации полимер сразу получают в виде изделий определенной формы — блоков. Представителем таких полимеров является полиметилметакрилат (органическое стекло), получаемый в виде прозрачных листов. При блок-полимеризации мономер с добавкой инициатора или катализатора заливают в формы и подвергают нагреву. Полимеризацию в растворе применяют для получения продуктов с относительно короткими цепями, используемых при производстве лаков (лаковая полимеризация), клеев и др. В этом случае мономер предварительно переводят с помощью растворителя в раствор, а затем смешивают с инициатором. При суспензионной и эмульсионной полимеризации мономер и инициатор диспергируются в воде до мельчайших капелек. Для обеспечения устойчивости капелек в суспензии вводят защитные коллоиды (желатину и др.), а в эмульсии — поверхностно-активные вещества —

Изготовление зубных протезов из акриловой пластмассы

... конце тридцатых годов для изготовления базисов съемных зубных протезов стали использовать акриловые пластмассы, которые вытеснили каучук. Одним из существенных недостатков акрилатов является его микропористость, возникающая в процессе полимеризации. Микрофлора пор ...

эмульгаторы. При газовой полимеризации мономер находится в газообразном состоянии.

Поликонденсация — это реакция, при которой образуются высокомолекулярные соединения, а в качестве побочных соединений — низкомолекулярные продукты.

Поликонденсаты обычно имеют более короткие цепи и соответственно меньшую молекулярную массу, чем полимеризационные полимеры.

Как полимеризационные, так и поликонденсационные полимеры могут характеризоваться линейным, разветвленным и пространственным строением макромолекул. При разветвленном строении цепные макромолекулы имеют боковые ответвления, а при пространственном они соединены друг с другом в трехмерную сетку поперечными химическими связями.

Полимеры, способные многократно при нагревании размягчаться и приобретать пластичность, а при охлаждении отверждаться, называют термопластичными. Термопластичные полимеры имеют линейное или разветвленное строение и получаются преимущественно реакцией полимеризации.

Полимеры с пространственным строением макромолекул не могут после отверждения вновь при нагревании приобретать пластичность. Они получили название термореактивных (реактопласты).

К ним относится большинство поликонденсатов. Чем больше поперечных связей в макромолекулах таких полимеров (гуще «сетка»), тем значительнее их прочность, меньше текучесть, выше упругость и т. д.

Характерными физико- механическими свойствами, по которым классифицируют полимерные материалы, являются упругость и деформативная способность. Высокомолекулярные соединения, способные под действием внешних сил деформироваться обратимо, называют эластиками (эластомерами), деформироваться пластически, т. е. необратимо, — пластиками (пластомерами).

К эластикам относятся, например, разнообразные каучуки, а к пластикам — большинство полимеров, образующих пластмассы.

Наполнители могут улучшать механические и диэлектрические свойства, повышать тепло-и атмосферостойкость, снижать усадку и т. д. При введении наполнителей существенно снижается себестоимость пластмасс.

Наполнители пластмасс разделяют в зависимости от происхождения на органические и минеральные, в зависимости от формы — на порошкообразные, волокнистые и листовые. В качестве порошкообразных наполнителей распространены опилки, древесная, кварцевая, слюдяная мука, тальк, сажа, графит, каолин, асбестовая пыль и др. Применение порошкообразных наполнителей совместно с полимерами преимущественно феноло-формальдегидного типа позволяет получать пресс-порошки, широко используемые для изготовления разнообразных технических, бытовых и электроизоляционных изделий, а также изделий специального назначения, обладающих повышенной ударной прочностью, химической, водо- и теплостойкостью.