Главная → Статьи

Строительные материалы на основе полимеров

Общие сведения. Пятилетним планом развития народного хозяйства СССР на 1971 — 1975 гг. предусмотрено увеличение выпуска пластмасс примерно в 2 раза. Пластмассами называют материалы, полученные из природных или искусственных высокомолекулярных соединений, способные под влиянием нагрева и давления принимать любую форму и сохранять ее после завершения процесса изготовления данного материала. По составу пластмассы делят на простые и сложные: первые состоят из одной синтетической смолы, вторые — из одного или двух полимеров, наполнителей и добавок. В строительстве в основном используют сложные пластмассы. Заполнители и добавки применяют для того, чтобы получить пластмассы с заранее заданными свойствами, например повысить теплоустойчивость, прочность, морозостойкость, а также увеличить долговечность и снизить стоимость пластмасс. Для пластмасс применяют Наполнители трех видов: порошкообразные, волокнистые и листообразные.

Пластические массы являются новым, перспективным строительным материалом, однако и они имеют свою область рационального применения. К положительным свойствам пластмасс можно отнести:
1) широкий диапазон их объемных масс;
2) широкий диапазон марок, особенно у пластмасс с листообразным наполнителем, прочность которых близка прочности металлов. В настоящее время развернуты большие работы по замене металлов некоторыми видами пластмасс. В среднем можно принять, что прочность пластмасс на сжатие составляет 1200— 1600 кгс/см2, на изгиб—400—600 кгс/см2,
3) высокий коэффициент конструктивного качества, т. е. отношение марки материала к его объемной массе (очень важный экономический показатель). Известно, что чем больше объемная масса, тем выше прочность и больше теплопроводность материала;
4) низкую теплопроводность, приближающуюся по значению к теплопроводности воздуха;
5) химическую стойкость, т. е. хорошую сопротивляемость разрушающему воздействию кислот, щелочей и других разъедающих материалы жидкостей и газов, что выгодно отличает пластмассы от других материалов, применяемых в строительстве;
6) высокую износоустойчивость, что позволяет применять пластики для устройства долговечных полов;
7) высокие антикоррозионные и оптические свойства (прозрачность пластмасс выше, чем стекла, например некоторые разновидности пластмасс пропускают в 10 раз больше ультрафиолетовых лучей, чем стекло);
8) легкость обработки, позволяющую придавать пластмассам любую форму (литье, прессование и т. п.), что снижает стоимость изготовления изделий сложной конфигурации;
9) легкость станочной обработки и возможность склеивания пластмасс как друг с другом, так и с другими материалами, что расширяет диапазон применения пластмасс в строительстве;
10) легкость сваривания в струе горячего воздуха, обеспечивающую высокую эффективность сборки конструкций, изготовленных из пластиков;
11) возможность изготовлять из пластмасс очень тонкие пленки для получения высококачественных гидроизоляционных материалов.

К недостаткам пластмасс относятся:
1) сравнительно малая температуроустойчивость, так как пластмассы могут нормально работать при температуре окружающей среды не выше 200 °С, и только материалы, изготовленные на основе кремнеорганических полимеров, способны выдерживать температуру окружающей среды до 350 °С;
2) высокий коэффициент температурного линейного расширения (в 10 раз больше, чем у металлов);
3) большая ползучесть (способность к пластическому течению при обыкновенных температурах) — в 10 раз больше, чем у бетона;
4) небольшая поверхностная твердость, что не позволяет применять пластмассы в конструкциях, на которые воздействуют острые части деталей;
5) сгораемость.

Пластмассы, получаемые методом полимеризации и поликонденсации. В настоящее время существует много методов получения пластмасс, однако наиболее распространенными для изготовления пластмасс, применяемых в строительстве, являются метод химической модификации веществ, метод полимеризации, метод конденсации, метод простой и деструктурной перегонки органических материалов.

Из смол, получаемых методом химической модификации, наиболее широко используется нитроцеллюлозная смола, на основе которой изготовляют линолеум и другие материалы. Основными разновидностями полимеров, изготовляемых методом полимеризации, являются: полиэтилен — высокомолекулярный парафин с линейным строением молекулы, т.е. термопластичное вещество (при повышении температуры вязкость снижается, при понижении температуры она восстанавливается), применяющееся для изготовления санитарно-технических изделий и гидроизоляционных пленок; поливинил-хлорид— основное сырье для получения теплоизоляционных материалов, текстолита и линолеума; полиизобу-тилен с каучукообразной структурой, применяющийся в химической промышленности как антикоррозионный, а в строительной как гидроизоляционный материал; полистирол — высокомолекулярный продукт, получаемый путем полимеризации стирола, широко используется при изготовлении декоративных стекол, цветных облицовочных плиток и теплоизоляционных материалов.

Наиболее широко используемыми разновидностями полимеров, получаемых методом конденсации, являются: феноло-формалъдегидные смолы, изготовляемые путем конденсации фенола формалином и используемые при производстве древесностружечных и древесноволокнистых плит, стеклопластиков, бумагопластиков, теплоизоляционного материала и т. п., а также для склеивания элементов деревянных конструкций; резорцино-формальдегидная смола, образующаяся при отвердении резорцина формалином и используемая для изготовления листообразных пластиков, склеивания металлических пластинок и т.п.; карбамидная смола — продукт отвердения мочевины формалином, применяемая для изготовления прессованных и литых пластмасс, лаков, клеев и теплоизоляционных материалов; полиэфирные смолы, образующиеся при поликонденсации двухатомных кислот многоатомными спиртами. В настоящее время имеется много разновидностей этих смол, но в строительстве наиболее широко распространены глифталие-вые смолы, из которых готовят лаки, эмали и некоторые виды стеклопластиков.

Основные виды строительных изделий, получаемых на основе пластмасс. Пластмассы используют для изготовления стеновых, облицовочных, теплоизоляционных, гидроизоляционных материалов, труб, санитарно-техни-ческих изделий и материалов для полов. Наиболее широко в качестве стеновых материалов используются стеклопласты, древеснослоистые пластики, древесностружечные плиты, различные пленки, линкруст, дерматин, листовые материалы для отделки стен, декоративный бумагопласт и полистирольные отделочные плитки.

Стеклопласты стеновых панелей состоят из основы и синтетической смолы. В- качестве основы применяют дробленое стекловолокно и стеклополотно. Вяжущим веществом являются феноло-формальдегидные, полиэфирные и другие смолы, хорошо сцепляющиеся с поверхностью стекла (о древеснослоистых и древесностружечных плитах см. в гл. XIII учебника). Пленки, используемые для отделки стен, могут быть основными и безосновными. В качестве основы применяют бумагу, хлопчатобумажную ткань, картон, наиболее распространены пленочные материалы, линкруст, дерматин.

Пленка поливинилхлоридная с клеевым слоем изготовляется из- невысыхающего клея, защищенного специально обработанной бумагой; пленка выпускается непрозрачной, окрашенной или с тисненым печатным рисунком. Отделочная поливинилхлоридная пленка на бумажной основе применяется для внутренней отделки стен зданий, изготовляется различной окраски, с рисунком. Безосновные пленки (прозрачные, полупрозрачные и непрозрачные) изготовляются различной окраски и с рисунком, наклеиваются на хорошо подготовленную ровную поверхность целлюлозным клеем. Линкруст выполняется на бумажной основе, покрытой тонким слоем пластика. Выпускается линкруст стеновой и бордюрный, окрашенный и неокрашенный. При изготовлении линкруста на одну сторону бумажной массы наносят тонкий слой пасты, состоящей из поливинилхлорида, наполнителя (пробковой или древесной муки), пластификатора и красителя. Линкруст применяют для отделки степ зданий, а также для отделки встроенной мебели. Дерматин с тканевой основой, покрытой тонким слоем поливинилхлоридной пасты, выпускается окрашенным, гладким и рифленым. Этот материал применяют для отделки стен и мебели. Декоративный бумажнослоистый пластик состоит из трех слоев: среднего, основного и двух покровных, выполняющих декоративную роль. Плитки облицовочные полистирольные изготовляют на специальных станках методом выдавливания при температуре выше 100 °С, различных цветов и расцветок и разнообразной формы и толщины.

Теплоизоляционные материалы на основе пластмасс выпускаются двух классов: волокнистые материалы на синтетических связках и газонаполненные пластмассы, представляющие собой пористые вещества с изменяющейся в широких пределах объемной массой. Пластики второго класса разделяют на три группы: пенистые пластмассы или пенопласты, поропласты и сотовые пластмассы или сотопласты. Химическая промышленность выпускает большое количество видов теплоизоляционных материалов, изготовляемых на основе полистирола, поливинилхлоридной, карбамидной, феноло-формальдегидной смолы.

Пластмассы для устройства полов разделяют на две группы: рулонные и плиточные материалы. Рулонные материалы для полов, как с основой, так и без нее, обладают высокой износоустойчивостью и прочностью и поэтому весьма эффективны. В настоящее время выпускаются следующие разновидности линолеумов: линолеум поливинилхлоридный на войлочной или джутовой основе или без нее, различных цветов (в зависимости от типа применяемого красителя); нитроцеллюлозный линолеум — рулонный материал без основы коричневого и красного цветов; релин, или резиновый линолеум, состоящий из двух слоев — верхнего (цветная резина) и нижнего {дробленая резина), связанных битумом. Каждый слой изготовляют отдельно, а затем соединяют вулканизацией сырой резиной. Верхний слой состоит из синтетического каучука и наполнителя в виде асбеста, древесной муки, каолина, мела и т.п.

В строительстве применяются кумароно-поливинил-хлоридные плитки — из поливинилхлоридного и кумаро-нового полимеров с пластификатором в виде дибутилфталата (наполнитель — древесная мука или размельченный тальк), плитки могут изготовляться любого цвета, они гигиеничны, водо-, морозо- и химически стойки. Фенольные плитки получают на базе феноло-формальде-гидной смолы, отвердителя и порошкообразного наполнителя (органического или минерального). Этот материал обладает высокой прочностью, водоустойчивостью, химической стойкостью, теплоустойчивостью и малым водопоглощением.

Бесшовные полы из поливинилацетатной мастики устраивают одно- или двухслойными. В качестве компонентов применяют поливипилацетатную эмульсию, пластификатор (дибутилфталат), наполнитель (измельченный кварцевый песок) и органический или минеральный пигмент. Гидроизоляционными материалами являются полиэтиленовая и поливинилхлоридная пленки. Они хорошо обволакивают поверхности конструкций, водо-, морозо- и кислотоустойчивы. В строительстве начинают применять пластмассовые трубопроводы, которые долговечны, не требуют антикоррозионных покрытий, обладают. меньшей объемной массой, чем металлические. Из пластмасс изготовляют также ванны, умывальники и другие санитарно-технические изделия.

Технико-экономические показатели. Удельный вес применения пластмасс в- строительной промышленности с каждым годом возрастает, постоянно расширяется их ассортимент. Производство полимерных строительных материалов относится к весьма материалоем—ким отраслям. Например, в целом по промышленности строительных материалов удельный вес сырья и материала составляет 32,4%, тогда как в пластмассовой промышленности — 80,4%.

Удельные капитальные вложения на производство полимеров, так же как и их себестоимость, колеблются в широких пределах. Наименьшие показатели имеют мастичные композиции, пленки, лакокрасочные вещества, их себестоимость составляет 0,08—0,1 руб/м2. Себестоимость рулонных материалов, используемых при устройстве полов, равна 0,6—2,5 руб/м2.

Технико -экономическая целесообразность применения полимерных материалов в строительстве подтверждается данными табл. 7. Из табл. 7 видно, что стоимость пластмассовых полов, наиболее распространенных в строительстве, лежит на уровне дощатых и несколько ниже паркетных. В дальнейшем стоимость пластмассовых полов будет уменьшаться, так как химическая промышленность располагает большими резервами снижения себестоимости продукции.

Сравнение трудоемкости изготовления различных видов пластмассовых волокон (по данным Всесоюзного научно-исследовательского института новых строительных материалов) показывает, что полы из поливинилхлоридиого линолеума на войлочной основе требуют в ,1,5 раза меньше трудовых затрат, чем при использовании других полимерных материалов. В настоящее время, по данным НИИЭС, имеются следующие основные направления целесообразного использования полимеров в строительстве: внедрение эффективных рулонных и плиточных материалов на основе поливинилхлорида для покрытия полов; применение в отделке стен синтетических лакокрасочных материалов, пленок, бумажнослоистых пластиков и др.; использование для утепления зданий новых видов тепло- и звукоизоляционных материалов на основе вспененных пластмасс; внедрение в крупноблочное строительство долговечных латексных кровельных покрытий; применение для герметизации стыковых крупнопанельных зданий долговечных мастичных и профильных материалов на основе синтетических каучуков.

Ваш отзыв