Текст книги "Полимерные материалы"

Акустические звукоизоляционные, звукопоглощающие, теплоизоляционные, кровельные, гидроизоляционные, герметизирующие и антикоррозионные полимерные строительные материалы. Акустические и звукоизоляционные материалы применяют в конструкциях между перекрытиями и стенами в виде гибких, упругих прокладок из пенополиуретана или губчатой резины. С этой же целью применяют упругие минераловатные маты и плиты, представляющие собой крупноразмерные изделия, в состав которых входят каменные, шлаковые или стеклянные волокна, скрепленные полимерными смолами, а также пенополиуретановые и пеновинилхлоридные плиты, которые располагают под покрытием пола.

Звукопоглощающие материалы необходимы для снижения шума в промышленных цехах, зрительных залах, учебных аудиториях, радиостудиях и телестудиях. Звукопоглощение обеспечивает высокая сквозная пористость материала (минераловатные, стекловатные плиты на фенолоформальдегидном, битумном или крахмальном связующем) или искусственно выполненная перфорация. В качестве перфорированного покрытия можно использовать слоистый пластик. Основу полимерных плит составляют вспененные или газонаполненные пластмассы с открытой пористостью.

Теплоизоляционные материалы на основе пластмасс изготавливают из различных полимеров – полистирола, полиуретана, полихлорвинила, полиэтилена и др.

Поропласты. Поропласты характеризуются высокими теплоизоляционными свойствами в сочетании с хорошими прочностными показателями. Одним из высокоэффективных теплоизоляционных материалов является мипора. Получают мипору путем вспенивания мочевиноформальдегидной смолы. Ее применяют в виде блоков плотностью 10…20 кг/м куб. для теплоизоляции кирпичных стен и трехслойных каркасных панелей.

В поропластах преимущественно замкнутые поры. Свойства этих материалов в зависимости от вида полимера и способа производства колеблются в широких пределах: плотность – 10…150 кг/м куб. , теплопроводность при температуре 20 – 25 0С – 0,023…0,052 Вт (м. К), прочность – 0,5…4 МПа, объемное водопоглощение – 2…70 %. По огнестойкости они относятся к трудносгораемым и сгораемым материалам.

Поропласты обычно используют для теплоизоляции трубопроводов и оборудования, для утепления строительных ограждающих конструкций и защиты холодильных агрегатов. Температура применения поропластов в зависимости от вида смолы находится в пределах -180…+100 0С.

Для улучшения теплотехнических свойств ограждающих конструкций применяют многослойные стеновые и кровельные панели, средний слой которых заполнен эффективным плитным утеплителем или путем вспенивания полимера непосредственно в полости строительных конструкций. По этой технологии гранулы полимера нагревают паром или токами высокой частоты, заливают между слоями панели и охлаждают до определенной температуры.

Широко применяют полимерные материалы при выполнении кровельных работ и гидроизоляции. В этих случаях важны их высокая водостойкость, часто сочетающаяся с гидрофобными свойствами. В качестве кровельных используют листовые и рулонные изделия, мастичные составы.

Полиэфирные стеклопластики и кровелит. Среди листовых кровельных материалов наибольшее распространение получили плоские и волнистые полиэфирные стеклопластики. Эти материалы обладают высокой прочностью, стойкостью к атмосферным воздействиям, повышенным светопропусканием (до 85 %). Основным назначением кровельных стеклопластиков является устройство крыш для неотапливаемых построек – павильонов, веранд, складов, а также теплиц и оранжерей.

Рулонные материалы одновременно выполняют роль кровельных и гидроизоляционных. К ним относятся следующие материалы:

– армированные стеклосеткой полимерные пленки;

– неармированные полимерные пленки;

– безосновные материалы, в состав которых входят резиновые смеси в сочетании с наполнителями и специальными добавками (гидробутил, бутизол, бутерол) или полученные на основе стеклосетки и стеклоткани с пропиткой и покрытием их с двух сторон полимерными мастичными составами (армобитэп, эластостеклобит и др.).

Новым кровельным материалом является кровелит. Он представляет собой мастичную композицию на основе хлорсульфированного полиэтилена. Для получения прочного водостойкого верхнего покрытия состав с помощью валиков наносят на поверхность железобетонной или асбестоцементной плиты в несколько слоев, где он подсыхает и превращается в упругий эластичный резиновый ковер, который можно успешно использовать при температуре от -45 до +120 градусов.

В производстве новых рулонных гидроизоляционных материалов применяют синтетические полиамидные, полиэтиленовые волокна, соединенные синтетическими смолами, латексами. Иногда в массу добавляют легкоплавкие волокна, которые при плавлении и прокатке образуют непрерывное полотно. Широко используются синтетические волокна с добавлением минеральных волокон (стеклянных, шлаковых) и связующего вещества для производства нетканых синтетических полотен. Существуют различные комбинации органических волокон с неорганическими – металлическими, шлаковыми, стеклянными, базальтовыми, которые повышают прочность, долговечность рулонных материалов. В качестве связующего вещества применяют латексы, винилацетат, фенольные смолы, эфиры полиакриловой кислоты, органосиликаты.

Герметизация стыков между строительными блоками и панелями является одной из сложных задач в строительстве, так как стыки являются наиболее уязвимым местом в зданиях. Герметизирующие материалы для долговечного и надежного обеспечения монолитности сооружения должны быть атмосферостойкими и влагостойкими, устойчивыми к многократным сезонным и суточным температурным изменениям, иметь хорошие теплоизоляционные и звукоизоляционные свойства. Применяемые материалы представляют собой мастичные составы, эластичные прокладки в виде пористых или плотных резиноподобных полимерных жгутов (пороизол, гернит и др.).

Получают мастичные составы путем смешивания органических связующих веществ с тонкомолотыми наполнителями и специальными добавками, которые повышают стойкость материала к действию ультрафиолетовых лучей, замедляющих процесс старения и т.д.

В качестве наполнителей, снижающих расход связующего вещества и повышающих эксплуатационные свойства, используют порошкообразные или тонкомолотые волокнистые неорганические материалы – шлак, асбест, песок. При их введении снижаются усадочные деформации при отверждении композиций, повышаются теплостойкость и механическая прочность.

Тонкодисперсионные отходы резины применяют для увеличения упругости и эластичности. По виду используемого связующего вещества мастики делят на полимерные, битумно-полимерные и битумные. По технологии применения мастики делят на горячие, требующие разогрева перед нанесением на поверхность, и холодные, пластичность которых обеспечивает вода (эмульсионные) или растворитель.

Кроме герметизирующего назначения, мастики используют для приклеивания рулонных материалов при устройстве кровли, пароизоляции, гидроизоляции трубопроводов и строительных конструкций, а также для защиты их от коррозии.

Антикорроизийные полимерные материалы изготавливают в виде лакокрасочных составов, замазок, мастик, растворов, бетонов, плиток и листов. С помощью этих материалов строительные конструкции и технологическое оборудование защищают от разрушения.

Для устройства полов, на которые воздействуют кислоты, щелочи и органические растворители применяют полимеррастворы и полимербетоны на основе фурановых смол.

На основе термопластичных смол – полистирола, поливинилхлорида, полиэтилена, полиизобутена – для оклеечной антикоррозионной защиты строительных конструкций производят изделия и материалы в виде листов, плиток и пленок. В качестве закрепляющих композиций используют специальные клеи, замазки, мастики на основе химически стойких высокомолекулярных смол.

Чтобы защитить поверхности строительных конструкций от коррозии, загнивания, поглощения влаги применяют следующие малярные составы:

– грунтовки, обеспечивающие сцепления покрытия с поверхностью;

– шпатлевки, предназначенные для заполнения пор, раковин и выравнивания окрашиваемой поверхности;

– окрасочные составы, придающие декоративность и выполняющие защитные функции по отношению к поверхности изделия или конструкции.

Окрасочные составы представляют собой вязкотекучие композиции, которые образуют при нанесении на поверхность изделий и отверждении пленочные плотные эластичные защитные покрытия. Они содержат связующее вещество, пигмент, разбавитель или растворитель и наполнитель. Основым компонентом этих материалов являются связующие (пленкообразующие) вещества, обеспечивающие пластичность смеси, прочность и стойкость покрытия.

В полимерных красочных составах в качестве связующего вещества используют высокомолекулярные смолы, в масляных – используют олифы.

Олифы могут быть натуральные, полученные путем переработки льняного, конопляного и других растительных масел, полунатуральные и синтетические на основе полимерных смол.

Масляные краски в зависимости от пластичности подразделяют на густотерные и готовые к употреблению.

Сиккативы в масляные краски вводят для ускорения отверждения.

Качество связующего вещества оценивают по вязкости, цвету и скорости высыхания. При растворении полимерного связующего вещества органическим растворителем – бензином, уайт-спиритом, толуолом, скипидаром – получают лак, образующий при нанесении на поверхность прозрачное защитное покрытие, а при введении в лак пигмента получают эмаль.

Пигмент представляет собой тонкомолотый окрашенный порошок, не растворимый в воде, связующем веществе и растворителе. По происхождению пигменты могут быть органическими, обладающими высокой интенсивностью цвета, но пониженной долговечностью, а также минеральными – атмосферостойкими. Качество пигментов оценивают по тонкости помола (дисперсности) – степени их измельчения; укрывистости – расходу пигмента на единицу окрашиваемой поверхности и маслоемкости: минимальному расходу связующего, необходимого для получения однородной пластичной массы определенной молярной консистенции.

Наполнитель представляет собой слабоокрашенный тонкомолотый минеральный материал – кварцевый песок, мел, тальк, каолин, доломит. Наполнитель повышает вязкость состава, его прочность, плотность, температуроустойчивость, снижает деформативность защитного пленочного покрытия, сокращает расход дорогостоящего пигмента.

Разбавитель используют для уменьшения вязкости красочного состава. В отличие от растворителя он не растворяет связующее вещество. Разбавителем в водоэмульсионных красках может быть, в масляных – олифа. При испытании красочных составов определяют их вязкость, твердость пленки, прочность при изгибе и ударе.

Лакокрасочные материалы. Выбор лакокрасочных материалов, применяемых для защиты бетонных, железобетонных и металлических конструкций, производят с учетом условий эксплуатации, вида и степени агрессивности среды, требуемой долговечности покрытия. В марку лаков, эмалей, красок входят цифры, обозначающие их назначение, и буквы, обозначающие вид полимерного связующего вещества. Например, эмаль ЭП-225 – ограниченно-атмосферостойкая, на основе эпоксидной смолы.

ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ЗАЩИТНЫЕ И ДЕКОРАТИВНЫЕ ПОКРЫТИЯ

В настоящее время главными факторами, отрицательно влияющими на защитные и декоративные покрытия зданий и сооружений, являются солнечная радиация, резкие колебания температуры окружающей среды, влажность, коррозионно-активные соединения (сернистые газы, окислы азота, хлор и его производные, пылевидные частицы и т.п.), попадающие в атмосферу. Интенсивное загрязнение атмосферы вредными и коррозионно-активными веществами разрушающим образом влияет на защитные и декоративные покрытия зданий и сооружений.

Особенно много выделяется в атмосферу вредных веществ вблизи тепловых электростанций, металлургических предприятий, предприятий химической промышленности, а также предприятий по производству удобрений, кислот, цемента. В сельских районах агрессивность окружающей среды может усиливаться пылевидными удобрениями при неправильном их транспортировании, использовании или хранении, газообразными выделениями работающих сельскохозяйственных машин и т.д.

В районах, расположенных вблизи морей, рек, озер, искусственных морей, агрессивность окружающей среды обуловлена повышенной влажностью воздуха, содержащего различные соли. Быстрое развитие всех видов автомобильного транспорта (общественного, грузового, индивидуального) сопровождается повышением содержания в воздухе окислов азота, соединений углерода, мелкой пыли. Газообразные загрязнения, растворяясь в осадках, превращаются в слабые растворы кислот и щелочей. Так как окружающий воздух постоянно находится в движении, коррозионно-активные и вредные соединения перемещаются на значительные расстояния. Попадая на поверхность, нагретую солнечными лучами, осадки легко проникают в защитные покрытия зданий и сооружений, вызывая их быстрое разрушение.

Особенно интенсивно разрушаются неокрашенные кровли, трубы, подоконники и т.п. из оцинкованного железа, грунтовки и покрытия, содержащие металлические порошки (алюминий, цинковый и др.), защитные покрытия, не обладающие химической стойкостью, конструкции из бетона, каркасы и оборудование, находящееся на открытом воздухе.

Современные мероприятия по борьбе с загрязнением атмосферы промышленностью, транспортом и электрическими станциями сводятся к следующему:

– увеличение высоты труб на электростанциях и металлургических производствах с целью обеспечения нормы выбросов для сернистых отходов и рассеяния окислов азота до требуемых норм;

– применение ротоклонов, электрофильтров и механических золоуловителей, обеспечивающих улавливание до 99 – 99,5 %;

– удаление оксидов серы из дымовых газов;

– улучшение сжигания топлива;

– переход на малосернистое топливо;

– переход в городах на централизованное теплоснабжение, чтобы избегать загрязнения от мелких котельных;

– переход в больших городах на электрификацию быта, включая отопление;

– внедрение безотходных технологий в промышленности и транспорте;

– строгое соблюдение санитарных норм для всех источников, загрязняющих атмосферу. Охрана воды, почвы и ландшафта также является важным звеном комплексной проблемы охраны окружающей среды.

Различные условия эксплуатации поверхностей и покрытий зданий, сооружений, строительных конструкций и изделий обусловливают необходимость применения комплексных мероприятий для их эффективной защиты. Так, для уменьшения загрязнения окрестностей ТЭС твердыми отходами предпринимаются меры к поставке на электростанции топлива с меньшим содержанием породы, а также всемерно увеличиваются масштабы использования золы и шлака для строительства.

КАЧЕСТВО СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

В строительном деле важно знать, как практически, не прибегая порой к лабораторным проверкам, определить качество строительных материалов. Знание простых приемов ведет к экономии строительных материалов, улучшает качество строительства и, как следствие удешевляет его.

Лесоматериалы. Качество древесины можно определить внешним осмотром и простукиванием. Трещины и торцовые расколы свидетельствуют о снижении прочности бревен. При простукивании обухом топора глухой звук является признаком внутренней гнили или поражения древоточцами.

Влажность древесины проверяется на ощупь. Сухая на ощупь древесина имеет влажность до 25 %.

Кирпич. Бледно–розовый или коричневый цвет кирпича свидетельствует о недожоге, такой кирпич непрочен, сильно впитывает воду, пачкает руки, при ударе издает глухой звук. Он применяется там, где не подвержен атмосферным осадкам.

Красный кирпич – нормально обожженный, твердый и прочный, мало впитывает воду, при ударе издает чистый звук. Такой кирпич хорошо тешется, на изломе имеет однородное строение без пустот, камешков, извести. Используется для кладки стен, печей и каминов.

Темно-бурый цвет говорит о том, что кирпич пережженный, так называемый железняк. Поверхность пережженного кирпича стекловидная, с глубокими трещинами. Кирпич-железняк очень твердый, почти не впитывает воду, поэтому плохо вяжется с раствором. Хорошо сопротивляется сырости и морозу, употребляется для кладки фундаментов.

Качество кирпича можно определить пробой на удар. Кирпич низких марок (до 75) от одного удара молотком весом 1 кг разбивается в щебень. Кирпич марки 100 разрушается на более мелкие куски от нескольких ударов. Кирпич марки свыше 100 при скользящих ударах молотка искрит и отбивается мелкими кусками.

Известен и такой простой способ определения качества: кирпич низких марок при падении с высоты 1,2 – 1,5 метра на твердое каменное основание разбивается на мелкие кусочки. Если кирпич разобьется на 2 – 3 крупных куска, он считается хорошего качества.

Камень бутовый. Качество бутового камня определяется ударом молотка: звонкий звук издает бут хорошего качества, глухой – при наличии примесей глины и других пород. Бутовый камень низких марок от одного удара молотком весом в 1 кг разбивается в щебень. Качество камня можно определить и другим способом: если куски после насыщения их водой разбиваются на части, то камень считается непригодным для кладки.

Глина. Качество глины зависит от ее жирности. Жирность проверяется на ощупь растиранием между пальцами. В жирной глине песок не ощущается. Кроме того, жирность глины можно определить следующими методами.

1 метод. Глина раскатывается в руке жгутиком толщиной 1,5 – 2 см и длиной 15 – 20 см и вытягивается за оба конца. Жгутик из тощей глины (суглинка) мало растягивается и дает неровный разрыв. Глина средней пластичности вытягивается плавно и обрывается, когда толщина в месте разрыва достигает 15 – 20 % от первоначального диаметра. Жгутик из пластичной глины вытягивается плавно, постепенно утончается, образуя в месте разрыва острые концы.

2 метод. Глины разных сортов скатываются в шарики диаметром 4 – 5 см и высушиваются в одинаковых условиях. Максимальное количество трещин на поверхности шарика указывает на наиболее жирную глину.

3 метод. Широко распространен способ определения жирности глины отмучиванием. Он основан на разном весе частиц (песок тяжелее глины). В пол-литровую стеклянную банку кладут 200 г глины, наливают воду, чтобы она покрывала глину на 4 – 5 см, тщательно все перемешивают и дают отстояться. Песок осаживается на дно, сверху – глина. Примерное количество (процент) песка в глине определяется на глаз.

Цемент. Цемент считается качественным, если не имеет признаков окомкования. Если хороший цемент взять в руку и сжать ее, то он сразу просыплется между пальцами. Если в ладони останутся мелкие кусочки, величиной с горошину и больше, это свидетельствует о том, что в нем начался процесс окомкования. Такой цемент имеет пониженную активность и соответственно прочность материалов на его основе. Во время хранения цемента его активность как связующего вещества падает примерно на 5 % в месяц. Так, при хранении в течение 3 месяцев активность уменьшается до 15 – 20 %, в течение 6 месяцев – до 25 – 50 %, в течение 1 года – до 30 – 40 %, в течение 2 лет – до 40 – 50 %.

Цементное основание. Цементное основание (стяжка) под линолиум считается пригодной, если имеет влажность не более 8 %. Проверка влажности основания производится с помощью промокательной бумаги. Ее кладут на основание, а сверху плотно прикрывают полиэтиленовой пленкой с нахлестом по 10 см каждую сторону (с грузом по всему периметру или с проклейкой резиновым клеем). Через 16 часов промокательную бумагу проверяют. Если она влажная, то основание для настилки линолеума еще непригодно.

Кровельный асбестоцементный шифер. Кровельный шифер проверяется внешним осмотром. Листы не должны иметь продольных трещин. Шифер, долгое время хранившийся под открытым небом, под воздействием влаги приобретает темный цвет, что говорит о пониженной прочности.

Для проверки отбирают из стопы третий лист сверху. Сухой лист волнистого шифера, уложенный на ровное основание, выдерживает вес вставшего на него человека и не разрушается.

Кровельная сталь. Качество листов кровельной стали проверяется осмотром. Особое внимание обращается на следы ржавчины. Ржавчину можно снять 5 – 10 % раствором технической соляной кислоты с последующей тщательной промывкой водой и просушкой. Для работы с кислотой следует использовать шерстяную тряпку, руки необходимо защитить резиновыми перчатками.

Песок. Песок должен быть чистым, без примесей глины, земли и пыли. Чистый песок не пачкает руки. Мелкий песок имеет зерна менее 1,5 мм, песок средней крупности – от 2 до 2,5 мм, крупный – более 2,5 мм.

Шлак топливный, котельный. Топливный шлак считается пригодным для теплоизоляционной засыпки и устройства шлакоблочных стен, если он пролежал не менее года в отвале. Если он пролежал дольше, это лучше, так как из шлака будут вымыты и выветрены вредные примеси. Лучшим считается шлак из котельных. Для затопления каркасно–засыпных стен следует применять просеянный шлак, без примесей золы, земли, камней и другого мусора. Влажность шлака должна быть не более 10 %.

Гипсовые вяжущие материалы. Свежеизготовленный гипс не должен иметь комков. Даже при хранении в сухих условиях он быстро скомковывается и теряет свою активность примерно на 10 % в месяц. По наружному виду гипсовое вяжущее вещество похоже на мел. Чтобы отличить гипс от мела, нужно растереть его между пальцами. Мел кажется мягким, а гипс – зернистым. Быстрое схватывание (твердение) также может служить признаком принадлежности материала к гипсу.

Стекло. Оконное стекло считается хорошего качества, если оно имеет голубоватый или зеленоватый оттенок. Желтый оттенок говорит о плохом качестве – такое стекло плохо сварено. Цвет стекла определяют, наложив три листа на белую бумагу.

Битумные материалы. Прежде всего необходимо выяснить, к какому виду они относятся – к битумному или дегтевому. Это необходимо для того, чтобы соблюсти принцип «подобное с подобным». Дегтевые материалы обладают резким запахом фенола (карболки), а нефтяные битумы обладают запахом минерального масла. Иногда нефтяные битумы вообще не имеют запаха. При подогревании запах всегда усиливается. Дегти и битумы отличаются истинной плотностью – соответственно 1 и 1,25 г/см. куб.

Для твердых битумных материалов (пеков и битумов) характерным признаком является также цвет. У каменноугольных пеков цвет иссиня–черный, у нефтяных битумов – черный с коричневым оттенком. Кроме этого, у пеков более блестящая поверхность, чем у битумов, и они значительно жестче, что особенно заметно при низких температурах. В изломе каменноугольные пеки имеют роговистую глянцевую поверхность.

Марки битумов ориентировочно можно определить по внешним признакам, температуре размягчения. Если битум марки БН–90/10 при комнатной температуре разбить молотком, то образуются осколки с блестящей поверхностью. Битум марки БН-70/30 при ударе молотком разбивается на крупные куски без осколков. Битумы марки БН-50/50 при ударе сминаются.

Битум следует хранить под навесом в плотной таре. В этом случае битум трех–четырехлетней давности годен к применению.