Полимеры в строительстве примеры

Полимеры, применяемые в строительстве

Общие сведения о полимерах

Ответить на следующие вопросы.

Полимерные строительные материалы

Цель изучения темы: Сформировать представление о строительных материалах на основе полимеров, их свойствах ,области применения

При изучении темы рассмотрим следующие разделы:

1 Общие сведения о полимерах.

2 Полимеры, применяемые в строительстве.

После изучения темы необходимо:

Что относится к положительным и отрицательным свойствам полимерных строительных материалов?

Какова рациональная область применения полимерных строительных материалов?

Какие виды изделий из пластмасс вы знаете?

Полимеры – это высокомолекулярные вещества представляют собой цепь или пространственную решетку, последовательно соединенных одинаковых групп атомов, повторяющихся многократно.

Бывают природные (целлюлоза, крахмал) и искусственные, которые используются более широко.

Искусственные – сырье для получения мономер.

Чаще всего полимеры получают из нефти и газа двумя способами.

Часть полимеров получают в виде вязкой жидкости, которая способна в дальнейшем вступать в химическую реакцию, за счет активной группы атомов, катализаторов и температуры. Эти полимеры называются Олигомером.

Имеют относительно не высокую молекулярную массу до 1000.

Полимеры бывают: термопластичные и термореактивные.

Термопластичные, обычно хорошо растворимы растворителями, способны при нагревании легко размягчаться, при этом снижать прочность. При охлаждении восстанавливают свои свойства. Это происходит из- за малой связи между линейными молекулами.

Термореактивные отвердевают необратимо. Происходит склеивание линейных молекул в пространственную решетку. Практически не растворяются растворителями, хотя могут набухать. При определенной температуре происходит деструктуризация (необратимое разрушение).

Полиэтилен получают из газа этилена (продукт переработки нефти), прозрачное вещество, плотность 0,94-0,97г/см³. Размягчается при температуре 80-90°С. Плавится при температуре 100-120°С. Сохраняет эластичность при температуре 70°С. Хорошо противостоят воздействию многих кислот, щелочей, солей, растворов. Из него изготавливают пленку, трубы.

Полипропилен близок по свойствам к полиэтилену, но более прочный, жесткий, температуростойкий. Температура размягчения 160-170°С. Изготавливают трубы, пленки, детали химического оборудования.

Полиизобутилен обладает высокой эластичностью, по свойствам близок к каучуку, морозостоек, хорошо прилипает ко многим силикатным материалам. Из него изготавливают герметики и мастику, в частности для герметизации стыков между стеновыми панелями.

Поливинилхлорид самый распространенный полимер в строительстве. Прозрачный, жесткий, прочный. Температура размягчения 60-100°С. Плавится при температуре 160-200°С. Изготавливают линолеумы, трубы, отделочные и строительные материалы.

Полистирол – продукт полимеризации газа стирола, прочный, легко окрашивается, используется для изготовления пенопласта.

Поливинилацетат – остаток уксусной кислоты предопределен низкой водостойкостью. Используется для приготовления лаков, красок, мастик.

Полиметилметакрилат (оргстекло) — прозрачный, используется в чистом виде, в виде листов или блоков.

Получают совместной полимеризацией нескольких полимеров.

Фенол формальдегидный – получают поликонденсацией фенола и формальдегида. Выпускают в виде олигомера. Используют для получения слоистых пластиков, водостойких лаков, клеев.

Карбамидные получаются поликонденсацией мочевины или карбамида и формальдегида. Наиболее дешевые и прочные в отвердевшем состоянии. Недостаток: низкая водостойкость, склоны к быстрому старению. Используют для красок, лаков, слоистых пластиков.

Полиэфирные, получают поликонденсацией спиртов и органических кислот. Из них изготавливают краски, лаки.

Эпоксидные (смола и отвердитель), очень дорогие, используют для ремонта специальных конструкции.

Кремнийорганические полимеры. Имеют в своем составе кроме органической части кремний. Используют для термостойких красок.

Источник

Виды и применеие полимерных материалов и изделий в строительстве.

Полимерные строительные материалы.

1 Полимеры.

Полимеры (от греч. polymeres — состоящий из многих частей, многообразный), химические соединения с высокой молекулярной массой (от нескольких тысяч до многих миллионов), молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся группировок (мономерных звеньев). Атомы, входящие в состав макромолекул, соединены друг с другом силами главных и (или) координационных валентностей.

По происхождению полимеры делятся наприродные (биополимеры), например белки, нуклеиновые кислоты, смолы природные, и синтетические, например полиэтилен, полипропилен, феноло-формальдегидные смолы.

Полимерные строительные материалы и изделия получают из пластических масс. Пластическими массами (пластмассами) называют материалы, основным связующим компонентом которых является полимер.

Исходным сырьем для получения полимеров служит природный газ, а также «попутный» газ, сопровождающий выходы нефти и каменноугольный деготь, получаемый при коксовании. Состоят они в основном из трех групп химических соединений: связующего (различные смолы, полистирол, фенолоформальдегидные соединения и др.); пластификатора; наполнителя. В качестве вспомогательных веществ в их состав входят также пигменты (красители), стабилизаторы и др.

Пластмассы относятся к наиболее прогрессивным в строительстве материалам, они превосходят по многим показателям традиционные материалы. 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.

1. Относительная легкость. Например, для большой группы поропластов средняя плотность находится в пределах 15. 400 кг/м3. Однако для пластмасс в целом она колеблется в широких пределах от 10 и для некоторых специальных видов пластмасс до 2200 кг/м3.

2. Высокие механические свойства (сопротивление сжимающим, растягивающим, изгибающим, истирающим и ударным воздействиям).

Предел прочности большинства пластмасс с порошкообразными и волокнистыми наполнителями составляет при сжатии 120. 160,0 МПа, а при изгибе 40,0. 60,0 МПа и более. Кроме того, они характеризуются высоким коэффициентом конструктивного качества (1,0 . 2,0).

3. Малая теплопроводность и водопоглощение. Теплопроводность большинства обычных изделий из пластмасс составляет 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.

4. Высокая химическая стойкость к воздействию растворов кислот, щелочей, органических растворителей.

5. Высокая коррозионная стойкость и механическая прочность.

6. Способность прокрашиваться на всю толщину изделия.

7. Способность поддаваться технологической обработке —сверлиться, обтачиваться и свариваться в струе горячего воздуха.

Отдельные виды пластмасс (органические стекла) обладают высокой прозрачностью, которая находится в пределах 85. 94 относительно прозрачности алмаза, принятую за 100. Особые декоративные свойства изделий из пластмасс: гладкая, не требующая полировки поверхность, четко выраженный колер — выгодно отличают эти изделия от других видов отделочных материалов.

Существенными недостатками пластмасс являются малая поверхностная твердость, низкая теплостойкость, горючесть, токсичность некоторых компонентов и повышенная ползучесть. В ряде случаев имеют место малая долговечность вследствие деструкции полимера, недостаточная стабильность структуры в эксплуатационный период, и как следствие, изменение физико-механических свойств во времени.

Виды и применеие полимерных материалов и изделий в строительстве.

В современном строительстве полимерные строительные материалы находят все более широкое применение. Промышленное производство полимеров началось в 20—30-е гг. ХХ в. , когда в массовом порядке стали производить мочевиноформальдегидные и некоторые другие виды полимеров. С внедрением методов полимеризации (начиная с 30-х гг.) были получены новые их виды: поливинилхлорид, полистирол, поливинилацетат и др. Еще позднее появились поликонденсационные пластики: полиуретановые, полиамидные. Крупномасштабное производство полимерных материалов и широкое их использование в строительстве началось в 60-е гг. В настоящее время в мире производится более 100 млн. т. полимеров, значительная часть их используется в строительстве. Например в СIIIА и Германии более 25% полимеров идет на изготовление строительных и отделочных материалов. В последнее десятилетие резко возрос выпуск таких важнейших полимеров, как полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и полистирол. Полимеры все чаще используют как важнейшую составную часть композиционных материалов, Например, полимербетонов, полимерцементных бетонов и т. Широчайшее применение полимеров в строительстве, помимо таких положительных свойств, как антикоррозийность, эластичность, гибкость, технологичность, обусловлено в первую очередь возможностью создавать из них материалы с заданными разработчиками свойствами. Спектр применения полимеров в строительстве весьма широк. Они повсеместно используются для: покрытия полов (линолеум, релин, поливинилхлоридные плитки и др.), внутренней отделки стен и потолков, гидроизоляции и герметизации зданий, изготовления тепло — и звукоизоляционных материалов (поропласты, пенопласты, сотопласты), кровельных и антикоррозионных материалов и покрытий, оконных блоков и дверей, конструкционно-отделочных и ограждающих элементов зданий, лаков, красок, эмалей, клеев, мастик (на полимерном связующем) и для многих других целей.

В зависимости от назначения полимерные строительные материалы 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.

Источник

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.

Источник