Использование пластмасс в строительстве
Сегодня нет ни одной сферы производства, где бы ни применялась пластмасса. Эти синтетические материалы обладают высокой прочность, огромной устойчивость к механическому износу, а также долговечностью. Использование пластмасс в строительстве практически не ограничено, их применяют как полуфабрикаты, как готовые материалы и конструкции. Например, использование пластмассы как строительного материала – специальное покрытие для бетонных полов, заполняющие смеси для швов напольных покрытий, использование в качестве пластификаторов для бетонных смесей, кроме того, как клей для керамической плитки.
Трубы для дренажа, водоотвода, рулонные гидроизоляционные материалы, плиты для звуко и теплоизоляции, вот примеры использования пластмассы как полуфабрикатов в строительстве.
В качестве готовых строительных элементов пластмассы используются в окнах, водостоках, часто садовая мебель и мебель для ванной комнаты выполняется полностью из пластмассы.
Виды, состав строительных пластмасс.
В основе всех пластмасс лежат продукты химической обработки, за основу берутся продукты газопереработки, нефтехимии. Кроме того в состав строительных пластмасс входят водород и углерод. Именно поэтому пластмассы относят к органическим материалам. В синтетических материалах содержится кремний к этой группе материалов относят всю гамму силиконосодержащих пластмасс.
Для получения пластмасс используют три метода, а именно, поликонденсация, полимеризация и полимерное сложение. Не будем вдаваться в химические подробности каждого процесса, а перейдем к основным свойствам пластмасс.
- невысокая плотность,
- способность быть электрическим изолятором,
- разнообразные механические свойства (зависят от состава),
- способность к теплоизоляции,
- высокая устойчивость к химическому воздействию.
Часть свойств синтетических материалов наоборот ограничивают применение пластмасс в строительстве.
Низкая устойчивость к воздействию температур, горение, низкая механическая прочность, растворители способны повредить ряд синтетических материалов.
Деление пластмасс на виды обусловлено различными механическими свойствами.
Рассмотрим основные виды пластмасс.
Термопласты
Пенопласт – один из видов пластмассы
Термопласты — это такие синтетические материалы, которые при повышенной температуре (нагреве) становятся пластичными (мягкими), при охлаждении восстанавливают свои свойства. Такую пластмассу в твердом состоянии обрабатывают механическим путем. В мягком состоянии ей придают желаемую форму. К важнейшим термопластам относят полиэтилен, полистирол, поливинилацетат и поливинилхлорид.
Еще один вид пластмасс это дуропласты — такие материалы, которые практически не воспринимают нагрев, т.е. сохраняют свою форму при увеличении температуры.
Обрабатывают дуропласты напильником, пилой или рубанком. К минусам дуропластов можно отнести невозможность соединить элементы посредством сварки, только клеевое соединение. Основные представители дуропластов – меламиновые смолы, феноловые смолы и полиуретаны. Кроме того к этому виду относятся пенопласты, которые очень широко применяются в строительстве в качестве тепло и звукоизоляционных материалов.
Эластомеры
Еще один вид пластмассы это эластомер. Это материал, который легко меняет форму под механическим воздействием и возвращает свою первоначальную форму после того как механическое воздействие снимается. Свойства этих материалов также зависят от температуры.
Силиконы
Очень важный материал – силикон. Это маслянистые материалы, которые имеют белый цвет либо вовсе являются прозрачными. Основное их свойство – отталкивание воды, поэтому используются эти пластмассы для гидроизоляции швов и резьбовых соединений.
Полимеры и пластмассы в строительстве.
Полимерами называют химические вещества, образованные соединением нескольких, иногда очень многих, одинаковых молекул без существенного изменения их структуры. Пластические массы (пластмассы) -это материалы, в состав которых входят полимеры. Пластические массы состоят из следующих компонентов: наполнитель, краситель, стабилизатор, пластификатор.
Положительными свойствами пластмасс являются: малый объемный вес в пределах 20-2200 кг/м 3 , высокие прочностные характеристики (прочность при растяжения до 150 МПа, при сжатии до 400 МПа), низкая теплопроводность, высокая химическая стойкость и устойчивость к коррозионным воздействиям, технологическая легкость обработки и сварки. К отрицательным свойствам пластмасс относят их низкую теплостойкость (от + 70 до +200°), малую поверхностную твердость, повышенную ползучесть, особенно при повышенных температурах, горючесть. К недостаткам можно отнести я недолговечность большей части пластмасс, что значительно снижает возможность их применения в строительстве.
Все молекулярные вещества, применяемые в пластмассах, делят на четыре класса в зависимости от способа их получения. Наиболее широко в строительстве применяют полимеры, получаемые: «А» — полимеризацией, «Б» — поликонденсацией. В зависимости от того, как полимеры ведут себя при нагревании, они делятся на термопластичные и термореактивные.
К полимерам класса
К рулонным материалам относятся различные виды линолеумов: поливинилхлоридный линолеум безосновный, на тканевой основе, на тепло и звукоизолирующей войлочной и пористой основе, алкидный линолеум на тканевой основе, резиновый линолеум (релин) на пористой теплоизолирующей основе и др. Линолеум приклеивают к основанию специальными мастиками или укладывают насухо, с зажимом плинтусами.
Для устройства полов широко применяют и плиточные материалы, изготовленные на основе полимеров, наполнителей, пигментов и пластификаторов. Распространены поливинилхлоридные, кумароновые, резиновые плитки. Плитками принято называть изделия с размерами сторон не более 50 см, более крупные изделия называют плитами. По форме плитки могут быть квадратными, прямоугольными, фигурными, по фактуре лицевой поверхности — гладкими или рифлеными. Плитки наклеивают на основание с помощью мастик. Недостатком плиточных покрытий является большое количество швов, что снижает долговечность и гигиеничность пола.
Монолитные мастичные покрытия полов отличаются высокой прочностью на истирание, по сравнению с линолеумными и плиточными полами. В зависимости от сырья монолитные полы на основе полимеров делятся на три группы: поливинилацетатные, полимерцементные и пластбетоны. Они могут быть одно-двухслойными, в зависимости от качества освоения и условий эксплуатации.
Стеновые материалы на основе полимеров можно разделить на две
группы: конструкционные и отделочные. К группе конструкционных материалов относят древесно-слоистые пластики и стеклопластики. Древесно-слоистые пластики представляет собой плиточные или листовые материалы, получаемые горячим прессованием листов древесного шпона, пропитанных полимером. Длина листов 700-3600, ширина — 900-1200, толщина — 3-5 мм. Стеклопластики состоят из стекловолокнистых наполнителей, склеенных полимерами. Наполнителями служат рубленое стекловолокно, стеклоткань. Характерной особенностью стеклопластика является высокая коррозионная и химическая стойкость. Стеклопластики делятся на прозрачные, пропускающие 60-85 % света, полупрозрачные (30-60 %) и непрозрачные. Прочность стеклопластиков при сжатии достигает 90 МПа, при растяжении — 60 МПа, при изгибе — 130 МПа. Древесно-слоистые пластики и стеклопластики используют для обшивки стен, изготовления трехслойных стеновых панелей, при строительстве легких временных построек (палатки, навесы, стенды).
Отделочными стеновыми материалами на основе полимеров являются облицовочные плитки (полистирольные, поливинилхлоридные, фенолитовые), рулонные материалы (линкруст, моющиеся обои, пленочные материалы). Линкруст состоит из плотной бумажной основы, на которую с одной стороны наносят тонкий слой пасты, состоящий из синтетического полимера (обычно поливинилхлорида), наполнителя (пробковой или древесной муки), пластификатора и красителей. Лицевая сторона может быть гладкой или с рельефным рисунком. Линкруст используют для отделки стен, перегородок, встроенной мебели, Моющиеся обои — это бумажные обои, покрытые с лицевой стороны слоем поливинилацетатной эмульсии.
Полимеры широко используют для выпуска кожаных изделий: плинтусов для полов, поручней для лестниц, накладок на проступи ступеней лестниц, раскладок для крепления листовых материалов, панельщиков.
Для тепло- и звукоизоляции применяют газонаполненные изделия из пластмасс — пенопласта, поропласты и сотопласты. Пенопласт (пенополи-стирол, пенополивинилхлорид, мипора, пенополиуретан) представляет собой материал с системой изолированных ячеек, не сообщающихся между собой. К поропластам относят материалы с системой сообщающихся ячеек или полостей, заполненных газом. Сотопласты отличаются регулярно повторяющимися полостями, имеющими правильную геометрическую форму в виде пчелиных сот.
Полимеры также широко используют для производства труб и санитарно-технических изделий. Полиэтиленовые, поливинилхлоридные трубы и соединительные детали из этих пластмасс отличаются большой морозостойкостью, гибкостью при низких температурах, хорошо поддаются механической обработке, они значительно легче стальных. К санитарно-
техническим изделиям на основе пластмасс относятся ванны, умывальники, раковины, душевые кабины и множество мелких деталей оборудования ванных комнат, уборных, моечных помещений, кухонь.
Понятия о зданиях и сооружениях
Сооружением принято называть все, что искусственно возведено человеком для удовлетворения его материальных и духовных потребностей.
Зданием называют наземное сооружение, имеющее внутреннее пространство и предназначенное для того или иного вида человеческой деятельности.
Все сооружения, кроме зданий, принято называть инженерными, т.е. сооружения предназначены для выполнения сугубо технических задач (мосты, телебашни, подземные переходы и т.д.).
Требования, предъявляемые к зданиям и сооружениям.
При проектировании и строительстве зданий и сооружений должны быть учтены ряд требований.
функциональная целесообразностьпредполагает, что здание должно отвечать тому процессу, для которого оно предназначено. В частности, в жилых зданиях должно быть обеспечено удобство проживания, отдыха, в производственных зданиях — удобство труда.
Техническая целесообразностьопределяется его конструктивным решением и должна учитывать все внешние воздействия (силовые и не силовые), воспринимаемые зданием в целом и его отдельными элементами (рис 2.1).
С учетом возможных воздействий при проектировании здания должны быть удовлетворены требования по прочности, устойчивости и долговечности к отдельным конструкциям и всему зданию в целом.
Прочность здания — способность его воспринимать нагрузки без разрушения и существенных остаточных деформаций.
Устойчивость (жесткость) — способность здания сохранять равновесие при внешних воздействиях.
Долговечность — способность сохранять прочность, устойчивость как здания, так и его отдельных элементов в течение определенного времени. По долговечности здания проектируются в зависимости от требуемой степени:
I степень предполагает эксплуатацию здания в течение более чем 100 лет;
II степень — от 50 до 100 лет;
III степень — от 20’до 50 лет; IV степень — от 5 до 20 лет.
Пожарная безопасность представляет собой сумму мероприятий, уменьшающих возможность возникновения пожара и уничтожения элементов здания и его самого в целом. Используемые в зданиях конструкции могут быть несгораемыми, трудносгораемыми и, сгораемыми. Кроме этого, конструкции характеризуются пределом огнестойкости, т.е. временем в
часах воздействия огня или высокой температуры на конструкцию до потеря ею несущей способности или обрушения. По огнестойкости все здания подразделяются на пять степеней. Для того чтобы проектировщик правильно ориентировался в вопросах выявления требований, предъявляемых к конкретному зданию, установлено такое понятие, как класс здания по капитальности.
Капитальность-это совокупность свойств, присущих зданию в целом, его народнохозяйственное и градостроительное значение, его значимость. С другой стороны — это комплекс важнейших требований к зданию и его отдельным элементам. Установлены четыре класса зданий по капитальности. В частности, к зданиям первого класса относятся крупные общественные здания (музеи,
театры), правительственные учреждения, жилые дома высотой более девяти этажей и т.д., к зданиям четвертого класса — малоэтажные жилые дома,
временные общественные здания, производственные здания, рассчитанные на эксплуатацию в течение короткого времени.
Архитектурно-художественные качества предполагают, что здание будет привлекательно по экстерьеру и интерьеру. При проектировании здания проектировщик должен стремиться к поднятию его архитектурно-художественных качеств до уровня художественного образа. Особенно, в последнее время, это относится к зданиям массовой постройки.
Техническая целесообразность предполагает отбор наиболее оптимальных для данного вида здания затрат средств, труда и времени на его возведение и содержание. Это выражается стоимостью 1 м 2 , 1 м 3 здания, которая должна быть в определенных пределах.
Классификация зданий.
В зависимости от назначения здания делятся на несколько видов.
I. Гражданские здания предназначены для обслуживания бытовых и общественных потребностей людей. Они могут быть жилыми (жилые дома, общежития, гостиницы) или общественными (административные, учебные здания и т.д.).
1. Промышленные здания возводят для размещения в них различных орудий производства и выполнения в них определенных трудовых процессов (производственные цеха, склады и т.д.).
3. Сельскохозяйственные здания предназначены для обслуживания потребностей сельского хозяйства (теплицы, птичники, коровники).
По числу этажей гражданские здания делятся на малоэтажные (1-3 эт.), средне-этажные (4 — 5 эт.), многоэтажные (6-9 эт.), повышенной этажности (10-25 эт.), высотные (26 эт. и более).
По виду и размерам строительных конструкций различают здания из мелкоразмерных элементов (из кирпича, мелких блоков, деревянные из бревен) и из крупноразмерных элементов (крупноблочные, крупнопанельные, объемно-блочные).
По степени распространенности различают здания массового строительства и уникальные, имеющие особо важное общественное к народно-хозяйственное значение.
От места расположения в здании различают этажи подвальные, цокольные, надземные, мансардные (чердачные).
Объемно-планировочные элементы и параметры зданий
В зданиях выделяют три группы взаимно связанных частей и элементов, дополняющих друг друга.
Объемно-планировочные элементы — крупные части, на которые делится все здание (секция, этаж, отдельное помещение).
Конструктивные элементы определяют структуру здания, к ним относятся фундаменты, стены, перекрытия.
Строительные изделия — мелкие элементы, из которых состоят конструктивные элементы (колонна, плита перекрытия и т.д.).
Объемно-планировочными параметрами здания являются шаг, пролет, высота этажа (рис 2.2).
Пролетом в плане называют расстояние между координационными осями стен или отдельных столбов (колонн) в направлении, соответствующем длине основной несущей конструкции перекрытия или покрытия.
Шагом в плане является расстояние между координационными осями вертикальных несущих элементов в направлении перпендикулярном пролету. Шагом определяется расположение на плане здания стен, колонн.
Координационные оси — линии, проведенные во взаимно перпендикулярных направлениях на плане здания и определяющие местоположение вертикальных несущих элементов. Оси маркируются в одном направлении (обычно более протяженном) цифрами, в другом — заглавными буквами русского алфавита.
Высота этажа — расстояние по вертикали от уровня пола нижерасположенного этажа до уровня пола вышерасположенного, а в верхних этажах и одноэтажных зданиях — до верхней отметки чердачного перекрытия.