Портал о строительстве и ремонтных работах

Архивы за Сентябрь 2015

Полимербетон отличается от других видов бетона тем, что свя­зующим веществом в нем являются термореактивные смолы (по­лиэфирные, фенольные, фурановые, карбамидные, реже — по­лиуретановые и эпоксидные). Термопластичные полимеры также могут быть использованы, если только полимербетон не предназ­начен для несущих конструкций. В полимербетонах помимо обыч­ных заполнителей песка и щебня применяется тонкомолотый минеральный наполнитель с размером частиц не более 0,15 мм. Содержание наполнителей и заполнителей в полимербетонах вы­соко (94…95%), что позволяет уменьшить расход связующего, стоимость которого в основном и определяет стоимость полимер­бетона. В зависимости от назначения различают конструкционные полимербетоны (у0 = 1 800…2 100 кг/м3) с плотным минеральным заполнителем; конструкционно-теплоизоляционные легкие бето­ны (у0 = 900… 1 200 кг/м3) с пористым минеральным заполните­лем; теплоизоляционные особо легкие бетоны (уо = 140…450 кг/м3) с высокопористым заполнителем из пенополистирола, пробки и др.

Полимербетоны на основе фурановых смол при необходимос­ти армируют стальной или стеклопластиковой арматурой или при­бегают к дисперсному армированию стекловолокном.

Полимербетон отличается от обычного бетона высокой химической стойкостью и долговечностью. Прочность его при сжатии может достигать 60… 120 МПа, а при растяжении и изги­бе — 16… 40 МПа. К недостаткам этого материала относятся низ­кие термостойкость и горючесть.

В строительной практике из полимербетона изготавливались тюбинги для крепи подземных выработок, шпалы, электролиз­ные ванны и эстакады под них, плиты для полов животноводче­ских ферм, предприятий полиграфической промышленности, баш­маки фундаментов, коллекторные кольца, дренажные и водовод­ные трубы, лестничные марши, подоконные доски, декоратив­но-отделочные и другие изделия.

Бетонополимер — это бетон, поры которого заполнены поли­мером. Бетонное или железобетонное изделие высушивают, ва — куумируют в камере и пропитывают легкоподвижным мономером (метилметакрилатом или стиролом), который полимеризуется в порах бетона. Для ускорения полимеризации в мономер вводят инициаторы, а изделия подвергают термической обработке или у — облучению. Изделие может быть пропитано полностью (при тол­щине до 20 см) или на некоторую глубину. В результате пропитки бетон становится водонепроницаемым и коррозионностойким. Возрастает его прочность. Из бетона прочностью 30… 50 МПа по­лучают бетонополимер с прочностью при сжатии 120…300 МПа, при растяжении — 12…20 МПа. При этом в 3 — 4 раза возрастает сопротивление истиранию, в 2 раза — предельная растяжимость, в 1,5 раза — модуль упругости. Морозостойкость возрастает до 7 000 циклов. Пропитка удорожает бетон, но снижает материалоемкость и повышает долговечность конструкций, особенно в агрессивной среде.

Защитные пленки предотвращают проникновение влаги в теп­лоизоляционный материал как в виде пара со стороны помеще­ния, так и в капельно-жидком состоянии со стороны кровли или фасадной облицовки, причем с этой внешней стороны они не должны препятствовать испарению влаги из теплоизоляционного материала, т. е. должны иметь избирательную проницаемость — пропускать пары, но задерживать жидкую воду. Тем самым обес­печивается воздушно-сухой режим службы теплоизоляции. Защит­ные пленки особенно необходимы в случае черепичной, шифер­ной и других видов кровли, когда влага может проникать под по­крытие через стыки между отдельными элементами кровли, а также в случае возможности образования конденсата на нижней поверх­ности кровельного материала.

По функциональным возможностям пленочные материалы под­разделяются на водопаронепроницаемые, гидроизоляционные паропроницаемые, противоконденсатные и ветрозащитные.

Полиэтиленовые пленки, как правило армированные, выпуска­ются перфорированными и неперфорированными.

Перфорированные пленки (Roof-flex (Дания), Eurofol (ФРГ), Jutafol D (Чехия), «Кровизол» (Россия), Minitex (Фран­ция) и др.) имеют равномерно расположенные микроотверстия, полученные иглопробивным или иным способом. Перфорация вы­полняется в целях придания пленке паропроницаемости при со­хранении водонепроницаемости. Благодаря гидрофобности поли­этилена вода не в состоянии преодолеть капиллярное противо­давление и проникнуть через отверстия. Однако из-за незначи­тельной доли общей площади, приходящейся на перфорацию, паропроницаемость таких пленок мала.

Неперфорированные пленки (Monarfol (Дания), Jutafol N (Чехия), «Пароизол» (Россия) и др.) практически паро­непроницаемы и предназначены для гидроизоляции. Для паро — изоляции бань и пищеблоков применяются пленки, ламиниро­ванные с одной стороны алюминиевой фольгой, отражающей радиационную составляющую теплового потока (Jutafolnal (Че­хия), Polycraft (Дания)).

Полипропиленовые пленки обладают более высокой прочностью на разрыв (армированные — до 10 МПа) и стойкостью к ультра­фиолетовому излучению, чем полиэтиленовые пленки. Они могут выпускаться с противоконденсатным слоем из вискозного волок­на с целлюлозой (Rankka, Anticon, Extra-Eltete (Финляндия), Jutacon (Чехия) и др.). Этот слой способен впитывать и удержи­вать влагу, не допуская образования капель. После того как усло­вия конденсации заканчиваются, антиконденсатный слой быстро высыхает.

Противоконденсатные пленки располагаются в покрытии над теплоизоляцией и должны быть ориентированы глянцевой поверх­ностью вверх, а шероховатым противоконденсатным слоем вниз. Между теплоизоляцией и пленкой обязателен вентиляционный зазор.

Нетканые материалы из синтетических волокон, обладая гораз­до более высокой паропроницаемостью, чем перфорированные пленки, совершенно не пропускают воду. «Дышащие» пленки в отличие от всех других укладывают непосредственно на теплоизо­ляционный материал, поэтому их применение позволяет отка­заться от вентиляционного зазора и увеличить за счет этого тол­щину теплоизоляционного слоя.

Наиболее распространены Tyvek (Люксембург), Divoroll (ФРГ), Jutaweb (Чехия), Мопарегш (Дания). Divoroll и Jutaweb можно ук­ладывать только определенной стороной вниз.

Ветрозащитные материалы не продуваются воздухом и могут выдерживать определенный напор ветра. Они применяются для того, чтобы исключить продуваемость ограждающих конструкций.

Полимерные материалы по деформативным свойствам подраз­деляются на эластомеры и пластомеры (см. подразд. 14.3). К элас­томерам, используемым для производства кровельных материа­лов, относятся ЭПДМ (этилен-пропилен-диен-мономер), его рос­сийский аналог СКЭПТ, ХСПЭ (хлорсульфополиэтилен), ПИ Б (полиизобутилен), неопрен (синтетическая резина). К пластоме — рам относятся ПВХ (поливинилхлорид), ЭИП (этиленовые ин­терполимеры) и ряд других.

Специалисты считают, что для кровельных покрытий наибо­лее предпочтительны эластомеры, способные к очень большим обратимым деформациям растяжения, благодаря чему они могут без разрыва и отслаивания воспринимать деформации основания, возникающие в процессе эксплуатации.

Полимерные рулонные материалы, имея большую ширину, позволяют свести к минимуму количество швов. Кроме того, в ряде случаев их изготавливают на всю площадь крыши с учетом формы и других особенностей. Как правило, заказчику предостав­ляется современная кровельная система, включающая в себя ма­териал, комплектующие и проектную документацию с техноло­гией укладки. Это предполагает принципиально новый подход к устройству кровель.

Полимерные кровельные материалы, как правило, на 20…30% дороже битумно-полимерных, но срок их службы оценивается в 50 лет.

ПВХмембраны производятся из пластифицированного поливи­нилхлорида, относительное удлинение которого достигает 300 %. Их обычно армируют полиэфирной сеткой, благодаря чему они имеют высокую прочность на разрыв и продавливание. Этот мате­риал выпускается различных цветов, а также прозрачным. Скреп­ление швов производится путем сварки горячим воздухом или нагревательным клином. Иногда применяется диффузионная склей­ка с помощью растворителей. К основанию ПВХ мембраны кре­пят механическим способом или приклеиванием. Использование для приклеивания битумных мастик допустимо только в случае битумосовместимых ПВХ мембран.

ТПО мембраны выпускаются на основе термопластичных поли­олефинов, из которых используется в основном полиэтилен, со­держащий в ряде случаев до 30 % полипропилена, что повышает химическую стойкость. Этот материал менее эластичен, чем ПВХ, плохо склеивается, но легко сваривается. Скрепление швов про­изводится сваркой горячим воздухом. Благодаря армирующей по­лиэфирной сетке материал хорошо сопротивляется механическим воздействиям. Поставляются ТПО мембраны в рулонах шириной от 0,95 до 1,8 м.

ЭПДМ мембраны из искусственного каучука, называемого эти — лен-пропилен-диен-мономером, были созданы в начале 1960-х гг. Кровли, выполненные из него в США и Канаде, эксплуатируют­ся уже более 40 лет. В России этот каучук называется СКЭПТ (син- тетитеский каучук этилен-пропиленовый тройной) и использу­ется для кровель с 1980-х гг. ЭГ1ДМ (СКЭПТ) более всего извес­тен как материал для автомобильных покрышек, но в то же время он является одним из наиболее дешевых, доступных и перспек­тивных материалов для мягких кровель. Он изготавливается из высокотехнологичных смесей, в состав которых входят полимер ЭПДМ, сажа, нефть, технологические добавки и агенты-отвер — дители.

Впервые полупромышленное производство сополимеров эти­лена и пропилена было начато в Италии в 1959 г. В России вы­пускаются двойные насыщенные сополимеры этилена и про­пилена (СКЭГ1) и тройные сополимеры этилена, пропилена и диенового углеводорода (СКЭПТ). Считается, что молекуляр­ные цепи С КЭП линейные и состоят из чередующихся корот­ких отрезков по 8… 12 мономерных звеньев этилена и пропиле­на: … —(—СН2—СН2—)„—(СН2 —СНСН3 —)т—…

Отсутствие двойных связей в главной цепи полимера обеспе­чивает его теплостойкость и высокую стойкость к окислению и ультрафиолетовому облучению. Неполярная природа полимера определяет его стойкость к воде и другим полярным средам.

В качестве третьего мономера для получения СКЭПТ исполь­зуют дициклопентадиен, этилиденнорборнен, 1,4-гексадиен и др.

Введение в молекулу каучука третьего компонента, содержа­щего двойные связи, обеспечивает возможность вулканизации обычными серными системами. Двойные связи находятся в боко­вых группах, поэтому тройной сополимер сохраняет устойчивость в отношении термоокислительных процессов. Тройные сополиме­ры (СКЭПТ или ЭПДМ), будучи разветвленными, значительно лучше двойных обрабатываются на вальцах при температуре

50.. .60 °С, каландрируются и шприцуются. Они способны смеши­ваться с большим количеством наполнителей.

Свойства ЭПДМ (СКЭПТ) зависят от его молекулярной мас­сы, содержания этилена, пропилена и третьего мономера. Как каучук он обладает высокой эластичностью (относительное удли­нение 300 %) и гибкостью на холоде, невосприимчив к перепа­дам температуры (от -40 до 100 °С), но прочность его невысока. Для повышения прочности прибегают к армированию ЭПДМ мем­бран; при этом их эластичность резко снижается. Применение ЭПДМ мембран позволяет выполнять работы в любое время года и снизить вес кровли более чем в 10 раз.

Благодаря высокой технологичности и малой массе ЭПДМ ка­учука, появилась возможность получения рулонов шириной от 3 до 15 м и длиной от 15 до 61 м. Поэтому в ряде стран получили распространение сборные быстромонтируемые ковры, изготавли­ваемые в заводских условиях. Небольшие по площади крыши мо­гут перекрываться одним таким ковром. В России есть опыт произ­водства и применения ковровых покрытий в различных районах, в том числе в республике Коми, где такие кровли эксплуатируют­ся с 1985 г. Сборные ковры изготавливались по выкройке разме­ром на секцию дома (от 250 до 400 м2), укладывались свободно и пригружались гравием.

Наряду с положительными свойствами ЭПДМ каучук облада­ет рядом недостатков. Он не сваривается, не совместим с биту­мом, имея черный цвет, не окрашивается в массе и обладает не­высокой адгезией. Монтаж швов мембраны производится с помо­щью специальной двухсторонней самоклеющейся ленты.

ХСПЭ мембраны получают на основе хлорсульфополиэтилена — высокоэластичного каучука (см. подразд. 14.8), который впервые начал выпускаться в США в 1952 г. под названием «Хайпалон».

По комплексу строительно-технологических и эксплуатацион­ных свойств ХСПЭ наиболее перспективен для мастичных покры­тий, но в сочетании с другими полимерами применяется и для получения рулонных материалов. ХСПЭ — один из немногих по­лимеров, обладающих способностью к вулканизации в холодном состоянии. Вулканизаты ХСПЭ обладают высокой прочностью на разрыв (2,4… 2,8 МПа), хорошей устойчивостью к старению и дей­ствию агрессивных сред. Относительное удлинение составляет

400.. . 500 %. Срок службы хайпалона в 5 раз выше, чем традицион­ных битумных материалов.

К недостаткам ХСПЭ относятся большие остаточные деформа­ции; недостаточная термостойкость (при 120 °С начинается разло­жение ХСПЭ с выделением летучих продуктов); высокая стоимость.

Наиболее распространенными являются следующие материа­лы.

Кромэл — изготавливается на основе нижнекамского СКЭПТа с наполнителями и добавками. По качеству аналогичен импортным аналогам, но стоит вдвое дешевле. Кромэл выпуска­ется мягким или жестким (армированным) со светоотражающим слоем, с клеящим слоем.

Эл он — рулонный материал на основе композиции этилен- пропиленового каучука и хлорсульфированного полиэтилена. Ма­териал может быть армирован нетканой основой.

Армогидрокром — рулонный материал, по составу анало­гичный элону; выпускается на стеклотканой основе и без основы.

Изолен — изготавливается на основе хлорсульфированного полиэтилена, содержание которого в связующем составляет 50 %. Изолен выпускается рядовым (Р), трудногорючим (Т), неарми — рованным и армированным односторонней или двухсторонней обкладкой.

Firestone — однослойная кровельная EPDM-мембрана ши­риной до 15 м, длиной — 60 м и толщиной — 1,15 мм. Выпускает­ся компанией Firestone Building Products (США); в России приме­няется с 1994 г.

Resitrix — битумосовместимый материал на основе ЭПДМ каучука, состоящий из четырех слоев. Слой ЭПДМ толщиной около 0,8 мм, армированный стекловолокном, закрыт слоями термоплас­тичного эластомера (ТПЭ) толщиной по 0,2 мм. Нижний слой ТПЭ обеспечивает соединение со слоем СБС битума толщиной 1,3 или 1,9 мм, а верхний слой обеспечивает возможность проклеивания или сварки швов. Наличие нижнего битумного слоя обеспечивает возможность приклеивания материала к основанию и сварку швов.

Royal EPDM— однослойная кровельная мембрана фирмы Kelders (Голландия) на основе каучука ЭПДМ; может быть от­формована площадью до 1000 м2. Ширина рулона варьируется от 1,68 до 15,25 м.

Монтаж полимерной кровли выполняется разными способа­ми.

Балластное устройство кровли применяется, если уклон кров­ли не превышает 1 : 6. Оно характеризуется наименьшей стоимос­тью и максимальной быстротой выполнения кровельных работ.

Полимерная мембрана свободно укладывается на основание и пригружается балластом (гравием, бетонными блоками или тро­туарной плиткой). Приклеивание выполняется только по пери­метру и местам примыканий. Балласт создает дополнительную нагрузку (50… 200 кг/м2), что должно учитываться в расчетах кон­струкции.

Вариантом балластной системы является инверсионная кров­ля, применяемая для эксплуатируемых крыш и в районах с суро­вым климатом. В инверсионной кровле теплоизоляция (водостой­кая) укладывается поверх кровельного материала и служит защи­той кровельного материала от атмосферных и механических воз­действий.

Механическое закрепление кровли применяется вместо балласт­ной системы в случае скатной кровли с уклоном до 1 : 3 или недо­пустимости дополнительной нагрузки на несущие конструкции, неорганизованности сливов, отсутствии парапетов и т. д.

Полотнища крепятся с помощью реек, которые накладывают­ся поверх мембраны, прикрепляются (гвоздями, саморезами, ан­керами) к основанию и заклеиваются самоклеющимися лентами шириной 150 мм. Расстояние между рейками обычно составляет 2 м. Рейки могут устанавливаться также внутри шва.

Приклеивание обеспечивает высокое сопротивление ветру и применяется в кровлях сложной конфигурации с большим укло­ном.

Соединение швов производится сваркой, мастикой или лип­кой лентой типа «Гермэл» или «Герлен». Производители полимер­ных мембран поставляют полный технологический комплект для кровли: фасонные элементы для углов, примыканий, труб; само­клеящиеся ленты для нестандартных узлов; мастики и другие ком­плектующие.

Клеи на основе полимеров. Клеи на основе полимеров подраз­деляются на три группы:

1) водоразбавляемые клеи, например клей ПВА (на основе поливинилацетатной дисперсии), клей «Бустилат» (на основе ла­текса бутадиенстирольного каучука), клей для обоев (на основе метил целлюлозы);

2) клеи на основе органических растворителей, например нит­роклей (раствор нитроцеллюлозы в ацетоне и амилацетате), рези­новый клей (раствор каучука в бензине), перхлорвиниловый клей;

3) клеи на основе отверждающихся жидких олигомеров, на­пример эпоксидные, полиуретановые, мочевиноформальдегид — ные.

При внутренних работах для наклеивания линкруста, линолеу­ма, облицовочных плиток и обоев применяют в основном водо­разбавляемые клеи. Для склеивания элементов несущих конструк­ций, а также для наружной отделки применяют клеи третьей груп­пы, обладающие наибольшей прочностью и водостойкостью. Ка­чество склеивания зависит от правильности выбора клея, каче­ства подготовки поверхности (сушка, обеспыливание, обезжири­вание и т. д.) и соблюдения требуемого режима отверждения клея (время, температура, давление).

Мастики и герметики. Полимерные мастики — это материа­лы, получаемые при смешивании органических связующих ве­ществ с тонкодисперсными наполнителями и специальными до­бавками. В состав мастик может входить растворитель. Могут также добавляться красители или пигменты для придания нужного цвета. Мастики отличаются от клеев повышенной вязкостью и значительным содержанием наполнителей. В полимерных мас­тиках используют наполнители, применяемые для битумных мастик.

Полимерные мастики применяют для устройства мастичной кровли и гидроизоляции, приклеивания рулонных кровельных, гидро — и теплоизоляционных, облицовочных и других материа­лов, для шпатлевания (выравнивания) поверхности, заполнения трещин, щелей, раковин и исправления других дефектов, герме­тизации швов, антикоррозионных покрытий металлических изде­лий и конструкций.

Мастичную кровлю или гидроизоляцию можно армировать стек- лохолстом или стеклосеткой. Армирование повышает прочность, но снижает эластичность покрытия.

Преимуществом мастичной кровли перед рулонной является отсутствие швов в кровельном ковре и меньшая трудоемкость ра­бот, особенно при сложной кровле, имеющей изломы и много­численные примыкания, когда требуется тщательный раскрой рулонных материалов.

Мастики незаменимы при ремонте практически всех видов кровли и гидроизоляции. Некоторые мастики можно наносить на влажную поверхность. Для нанесения мастик используются про­фессиональные строительные пистолеты и специальные упаков­ки (объемом 600 мл). Их можно наносить также шпателем или кистью.

Недостатком мастик является затрудненность контроля толщи­ны покрытия, которая может оказаться либо недостаточной, либо избыточной. Для контроля толщины прибегают к способу, при ко­тором покрытие наносится слоями разного цвета. При достаточной толщине верхнего слоя через него не просвечивается нижний слой.

К герметикам кроме герметизирующих мастик относятся так­же герметизирующие диафрагмы, ленты, прокладки и т. д.

От других мастик герметизирующие мастики отличаются осо­быми эксплуатационными свойствами: отсутствием усадки, вы­сокой эластичностью, адгезионной и усталостной прочностью, низким модулем Юнга.

В отличие от обычных мастик в герметизирующих мастиках при­меняются высокодисперсные наполнители (белая сажа, осажденный мел, аэросил).

Различают высокомодульные (с относительным удлинением при разрыве 8 < 300 %) и низкомодульные (с 8 > 300 %) герметизиру­ющие мастики. Первые предназначены для герметизации окон­ных рам, стекол, стеклопакетов, стеклопрофилита, трубопрово­дов, сантехнического оборудования («Эластосил 1101» и «Элас — тосил 137-83»), Вторые предназначены для герметизации швов с деформацией более ±50%, в частности стыков между железобе­тонными панелями в высотном домостроении («Эластосил 1106», «Эластосил 137-181», ДС-790 фирмы «Дау Корнинг Корн», США).

Наиболее широко применяются полиуретановые, силиконо­вые, тиоколовые и акриловые герметизирующие мастики.

Мастики бывают нетвердеющими и твердеющими.

Не твердеющие мастики применяются в качестве при­клеивающих и уплотняющих, а также для получения самоклея­щегося слоя. Они имеют невысокую стоимость, а срок их хране­ния практически неограничен. Отсутствие усадки и других изме­нений, связанных с процессами твердения, исключает наруше­ние контакта мастики с основанием.

Твердеющие мастики переходят в твердое состояние в результате тех или иных процессов. Их подразделяют на горячие и холодные.

Горячие мастики перед употреблением разогревают до расплав­ления и наносят в горячем виде. Для надежного сцепления с ос­нованием основание тоже желательно разогреть. При контакте с холодным основанием горячая мастика быстро остывает, теряет текучесть и не обеспечивает хорошего контакта с покрываемой поверхностью.

Холодные мастики могут быть высыхающими и отверждающи­мися.

Высыхающие мастики отвердевают в результате улетучивания из них органического растворителя или воды (в эмульгированных составах). Эти мастики имеют наиболее высокий расход из-за низ­кого содержания сухого остатка (ССО = 30…40%).

Отверждающиеся мастики поставляются чаще всего в одной или двух упаковках, но бывают трех — и даже четырехкомпонент­ные мастики. Отвердевание таких мастик происходит в результа­те полимеризации мономеров или сшивания линейных молекул полимера (вулканизации). Для снижения вязкости в них часто вводят органические растворители, что снижает ССО. Отвержда­ющиеся мастики имеют высокую стоимость, но обладают высо­кими физико-техническими и эксплуатационными показателя­ми.

Однокомпонентные мастики отвердевают под воздействием влаги, кислорода или других веществ, содержащихся в воздухе. Наиболее часто эти мастики вулканизуются под воздействием па­ров воды.

Двухкомпонентные мастики поставляются в виде двух раздель­но упакованных составов: собственно мастики и отвердителя. По­рознь эти компоненты могут храниться очень долго. После их сме­шивания «жизнеспособность» мастики составляет от нескольких минут до нескольких часов. Необходимость дозировки и смешива­ния компонентов представляет некоторое неудобство в работе и является недостатком этих мастик.

Многокомпонентные мастики в качестве третьих и четвертых компонентов содержат пластификаторы, инициаторы и другие активные вещества, которые нельзя вводить в мастику заранее.

Хлорсульфополиэтиленовая мастика «Кровлелит» на основе хлор — сульфополиэтилена (см. подразд. 14.8) является двухкомпонент­ной. Мастики «Кровлелит» марок МКВК, МКВКЦ применяются для мастичных кровель по бетону, асбоцементу и дереву, а марки МКВГ — для наружной гидроизоляции, не подвергающейся воз­действию солнечных лучей. Буквы в обозначении марок означают: М — мастика, К — «Кровлелит», В — вулканизующаяся, К — кровельная, Г — гидроизоляционная, Ц — цветная.

В связи с высоким содержанием растворителя (толуола) эта мастика имеет низкое содержание сухого остатка (25 %). Относи­тельное удлинение при разрыве составляет не менее 500%, тем­пература хрупкости составляет -45 °С и ниже. Мастику смешивают с вулканизатором (триэтаноламином) в соотношении 125:1 (по массе).

Полиуретановые мастики и герметики в качестве связующего содержат составы на основе полиуретанов (см. подразд. 14.7).

Двухкомпонентные полиуретаны состоят из преполимера и катализатора, которые смешиваются перед употреблением. В каче­стве растворителя преполимера используют толуол. Наиболее вы­сокую скорость отверждения обеспечивает триэтаноламин в каче­стве катализатора.

Однокомпонентные полиуретановые материалы представляют собой растворы преполимеров, полученных на основе гидроксил­содержащих олигомеров с третичными атомами азота в молекуле. Такие материалы должны храниться в герметичной упаковке. При контакте с атмосферной влагой они быстро отверждаются.

Полиуретаны отличаются высокой стойкостью к истиранию и хорошей эластичностью. Значительное содержание полярных зве­ньев в макромолекулах эластомера придает ему высокую стой­кость к воздействию растворителей и термоокислительному ста­рению. Полиуретановые мастики практически не содержат раство­рителей, поэтому содержание сухого остатка близко к 100 %. Они являются лучшим материалом для герметизации стыков и швов в строительных конструкциях из бетона, кирпича, металла, при­родного камня, стекла и других материалов.

Полиуретановые мастики не оползают, не выцветают, не дают усадки, обладают высокой адгезией, в отличие от силиконовых легко окрашиваются любыми красками, не содержащими раство­рителей. Плотность полиуретана составляет 1 200 кг/м3. Относи­тельное удлинение полиуретановых мастик очень высокое —

750.. . 1 100%.

Распространены полиуретановые мастики «Элур-2», «Тэктор», «Урбит», «Новокоут», «Гипердесмо»; монтажные пены Chemlux (Foam, Pro, Winter), герметики Chemlux (9711, 9712, 9714), «Эм — фимастика PU25», «Рабберфлекс», Dimonyc и др.

Силиконовые мастики и герметики изготавливаются на основе кремнийорганических соединений (см. подразд. 14.7). Они отлича­ются высокими показателями тепло-, морозо-, водо — и атмосфе — ростойкости, гидрофобности и газонепроницаемости.

Силиконовые герметики, по эластичности, атмосферо — и све­тостойкости не уступающие полиуретанам, а по теплостойкости превосходящие их, имеют и ряд существенных недостатков. Они не окрашиваются, не стойки к воздействию масел или раствори­телей, характеризуются невысокой адгезией, особенно к поли­мерным материалам, и низкой прочностью при растяжении. При вулканизации силиконовых герметиков выделяются либо пары уксус­ной кислоты (при вулканизации кислотных герметиков), либо метил — кетоксим (при вулканизации нейтральных герметиков), поэтому ра­боту следует проводить в. хорошо проветриваемых помещениях.

Кислотные силиконовые герметики нельзя использовать для герметизации конструкций из мрамора, известняка, доломита, бетонов и растворов на основе портландцемента и извести, так как кислота, выделяемая при вулканизации, разрушает эти мате­риалы. Не рекомендуется использование кислотных герметиков в контакте с металлами. В силиконовом уплотнении швов иногда возникают трещины. При этом нарушенное уплотнение невозможно «залечить», так как адгезия к отвержденному силикону как само­го герметика, так и других мастик ничтожно мала. Приходится полностью удалять силиконовый герметик из шва и герметизиро­вать заново. Герметики могут содержать сильнодействующие фун­гициды (антисептики), препятствующие возникновению плесени. Такие герметики не используют для аквариумов и поверхностей, соприкасающихся с продуктами питания. Плотность силиконов в среднем составляет 1 040 кг/м3; относительное удлинение —

250.. .300%; теплостойкость — до 300°С; нижний предел рабочей температуры составляет -60 °С.

Силиконовые герметики могут быть одно-, двух-, трех — и че­тырехкомпонентными. Однокомпонентные силиконовые герметики благодаря наличию алкилтриацетоксиланов отверждаются под воздействием влаги воздуха.

Силиконовые герметики выпускаются отдельно для контакта с теми или иными материалами (полимерами, металлами, бетона­ми, керамикой и т. д.) и могут иметь различные названия: ЭКС-35, КЛТ-50, «Силпен», «Виксинт» (У-1-18, У-2-28, У-4-21), «Ком­паунд» (КФ-1, КФ-2), «Эластосил 11-06», Tremsil (300, 7000), Silirub (2, 2/S, АС, S, AQ), Silicone U, Chemlux (9011 …9019), Dow Corning Silicone (915 и 917), KI Meg Silicon E, «Эмфимасти — ка» (S, MS 1, BN I, BTN).

Тиоколовые мастики-герметики впервые были получены в США в 1929 г. фирмой «Тиокол Кемикл Корпорейшн» на основе поли- сульфидных каучуков (см. подразд. 14.5).

Для увеличения адгезии в состав тиоколовых герметиков МЭС-5, МЭС-10, УТ-32, УТ-34 вводят эпоксидную смолу. В качестве на­полнителей используют ламповую сажу (УЗО и МЭС), двуоксид титана (УТ-31, 32 и 34), литопон (УТ-35). Для улучшения свойств вводят также тиксотронные добавки (аэросил 175 и аэросил 300), пластификаторы (дибутилфталат, каменноугольные смолы) и добавки, повышающие теплостойкость (оксиды кальция, бария, магния). Ненаполненные вулканизаты полисульфидных эластоме­ров имеют низкие прочностные характеристики.

«Жизнеспособность» тиоколовых мастик зависит от количества вводимых вулканизаторов, ускорителей вулканизации, темпера­туры и составляет от 2 до 8 ч.

Тиоколовые мастики (АМ-0,5, ЛТ-1, СГ-1, СТИЗ-20 и ЗО, У30- МЭС 5 НТ, УТ 32 НТ, У 30-М) применяются для заделки стыков между стеновыми панелями, стыков в дверных и оконных про­емах, для уплотнения стеклоблоков, в качестве приклеечного и гидроизоляционного материала кровель и для других целей.

При добавлении вулканизирующих веществ они переходят в резиноподобное состояние, не уменьшаясь в объеме, что обеспе­чивает надежную герметизацию.

Тиоколовые мастики масло — и бензостойки, влаго — и газоне­проницаемы, атмосферостойки, обладают хорошей адгезией ко многим материалам, сохраняют эластичность при низких темпе­ратурах (до -60 °С). Плотность тиоколовых мастик составляет 1 600… I 800 кг/м3. Максимальная рабочая температура обычно не превышает 130 °С, реже — 150 °С. Относительное удлинение со­ставляет от 30 (УТЦ-1) до 600% (УЗО, МЭС-10).

Тиоколовые мастики состоят из двух или трех компонентов. На 100 частей тиоколовой пасты берут 5… 15 частей вулканизирую­щей пасты (№ 9) и 0,1… 1,1 часть ускорителя (дифенилгуаниди — на). Вулканизирующая паста включает в себя перекись марганца, дибутилфталат, стеарин.

Поли изобутиленовые мастики применяют для герметизации на­ружных стыков зданий. Их основа — высокомолекулярный поли­изобутилен (см. подразд. 14.4), обладающий высокой эластичнос­тью, атмосферостойкостью, хорошим сопротивлением окислению воздухом и озоном.

Уплотнительные мастики УМ-20, УМ-40, УМ-60 состоят из 3 % высокомолекулярного полиизобутилена марки П-118, 5 % ре­генерированной резины, 5…20% минерального масла (машин­ного, веретенного, зеленого, автола) и 64…67% молотого ка­менного угля в качестве наполнителя. Обычно это низкозольный каменный уголь или антрацит. Его предварительно дробят до раз­мера зерен 6…8 мм, а затем размалывают в струйных или вибра­ционных мельницах до размеров частиц 40…60 мкм. Органиче­ская природа и высокая дисперсность наполнителя обеспечивают высокую стабильность коллоидной системы.

Цифра в обозначении марки соответствует минимальной от­рицательной температуре их применения (-20, -40, -60 °С). Плот­ность этих мастик составляет 1 100 кг/м3; прочность при разры­ве — 0,01 МПа, относительное удлинение — 350%, теплостой­кость — до 80 °С.

Мастика УМС-50 состоит из 5 % полиизобутилена, 20% плас­тификатора (нейтрального масла) и 75 % наполнителя (тонкомо­лотого мела, мрамора или известняка).

Перед использованием полиизобутиленовые мастики разогре­вают до температуры 60…70°С (УМС-50) или 80…90°С (УМ-40).

Бутилкаучуковые мастики применяют для герметизации сты­ков крупнопанельных зданий. Мастики ЦПЛ-2, БГМ-1, БГМ-2 — двухкомпонентные (соотношение компонентов — 1:1). Оба ком­понента примерно на 1/3 (по массе) состоят из бутил каучука и на 1/3… 1/2 из растворителя БР-1. Оставшаяся часть представлена: в компоненте 1 — вулканизирующим агентом, мелкодисперсным наполнителем, адгезионной добавкой и инициатором; в компо­ненте 2 — ускорителем вулканизации, волокнистым наполните­лем и твердой тиксотропной добавкой.

Адгезия к бетону составляет 0,3…0,4 МПа; относительное уд­линение — 100…350%. Для повышения адгезии применяют праймирование (грунтование) поверхности бетона сильноразбав — ленными мастиками или специальными составами, которые лег­ко проникают в поры бетона.

В акриловых мастиках-герметиках акриловые связующие веще­ства получают радикальной сополимеризацией акриловых мономе­ров (акриловой СН2 = СН — СООН и метакриловой СН2 = С(СН3) —

— СООН кислот и их производных общей формулы СН2 = СН —

— COR) друг с другом и с другими виниловыми мономерами (сти­ролом, винил-бутиловым эфиром СН2 = СН —О —С4Н9 и др.). Состав и свойства получаемых сополимеров отличаются большим разнообразием.

При отсутствии функциональных групп в молекуле сополимер термопластичен.

Такие материалы обычно однокомпонентные. Их отверждение происходит без химических превращений. Наличие функциональ­ных групп обусловливает «сшивание» линейных молекул и полу­чение термореактивных полиакрилатов, используемых как в од­нокомпонентных, так и в двухкомпонентных составах с соответ­ствующим отвердителем.

На основе полиакрилатов получают различные лакокрасочные материалы, клеи, мастики (как водоразбавляемые, так и на орга­нических растворителях), а также порошковые краски.

Термопластичные полиакрилаты, обладают высокой атмосфе­ро- и светостойкостью, они легко шлифуются и полируются.

Термореактивные полиакрилаты характеризуются высокой ад­гезией, высокой механической прочностью, высокой водо-, ат- мосферостойкостью и химической стойкостью. Особенно высо­кой адгезией к металлам отличаются полиакрилаты, содержащие N-метилольные функциональные группы ( —NHCH2OH). Силь­ными антикоррозионными свойствами обладают полиакрилаты с эпоксидными группами.

Акриловые материалы выпускаются различных цветов. После полного отверждения их можно также окрашивать.

В основном применяются акриловые импортные материалы: Chemlux (9420 и 9425), «Эмфимастика» (Toujoint N и Acryl Mai), Akrirub, Aquafix, Alex PLUS и др. Их используют для герметизации стыков и температурных швов зданий, стыков между элементами из стекла, дерева, металла, бетона, кирпича, гипса, для заполне­ния трещин и герметизации течи в водосточных трубах. Плотность акриловых герметиков составляет 1 000… 1 550 кг/м3, относитель­ное удлинение — от 16 до 600 %, рабочая температура — от -25 до 100 °С.

Эпоксидная мастика НТ-1 (двухкомпонентная) выпускается фирмой «Неотекс» в качестве гидроизоляции и защиты от агрес­сивных сред бетонных, железобетонных и кирпичных конструк­ций. Мастику разбавляют водой до нужной консистенции. Она от­личается высокой адгезией к бетону (3,4 МПа). Оптимальная тол­щина защитного покрытия составляет 200 мкм.

Ca *

Гидрофобизующие составы. Гидрофобизация осуществляется путем пропитки или инъекции в материал гидрофобизующей жидкости, покрывающей поверхность пор и капилляров тонкой гидрофобной пленкой. При этом вода извне не может проникнуть в поры материала из-за капиллярного выталкивания (см. подразд. 1.3), в то время как воздух и пары воды могут беспрепятственно перемещаться в поровом пространстве. Эта особенность гидрофо — бизации дает возможность поровой влаге испаряться и обеспечи­вает воздушно-сухой режим службы сооружений. Путем гидрофо — бизации останавливают капиллярный подъем грунтовой влаги в

б

Рис. 14.7. Хемосорбция полиалкилсиликонатов натрия (а) и полигидро-
силоксанов (б) на поверхности бетона

стены зданий, выполняя горизонтальные преграды в цокольной части и подошве фундамента. Водоразбавляемые составы могут наноситься на влажную поверхность.

Гидрофобизующие составы — это, как правило, бесцветные жидкости, не изменяющие цвет и характер защищаемой поверх­ности. Поэтому в целях сохранения декоративных особенностей защищаемых зданий, особенно зданий исторической застройки и памятников архитектуры, применяют только гидрофобизацию.

Наиболее широко для этой цели используются составы на ос­нове кремнийорганических соединений (см. подразд. 9.8).

Гидрофобизации подвергают бетон, кирпич, природный ка­мень, изделия из гипса, асбестоцемента и других материалов.

Эффективность кремнийорганических соединений (КОС) объясняется тем, что они легко гидролизуются и в результате об­менных реакций хемосорбционно связываются с поверхностью материалов, образуя на поверхности тонкую пленку (толщиной

10.. . 300 А). Молекулы КОС в такой пленке ориентированы гидро­фобными угреводородными радикалами наружу (в сторону жид­кой или газообразной фазы), что сообщает пленке, а следова­тельно, и поверхности материала водоотталкивающие свойства. Предполагается, что фиксация КОС на поверхности бетона про­исходит по схеме, представленной на рис. 14.7.

Гидрофобизующие составы выпускаются под различными тор­говыми марками: ГСК-1, «Аквасил» и «Петросил-2м» (Россия), Diko-Sil, Epazit msf и Poliment Tuffseal (ФРГ), Rhoximat HD 403/ 60/WS (Франция), Solmaster (Италия) и др.

Пенополиэтилен. Впервые вспененный полиэтилен ВД был получен в 1941 г. в США фирмой Du Pont.

Для получения пенопласта используют гранулированный по­лиэтилен. Вспенивание расплава осуществляют газами (азотом, углекислым газов, воздухом, пропаном), низкокипящими жид­костями (фреонами) и радиационным способом — воздействием ионизирующего излучения. При этом выделяется водород, кото­рый вспенивает полимер.

Из полиэтилена не удается получать пенопласты с кратностью (отношением объемов после и до вспенивания) больше 3 и соот­ветственно плотностью меньше 350 кг/м3 ввиду очень низкой вязко­сти расплава и невозможности получения устойчивой пены. У по­лиэтилена из-за высокой кристалличности имеется точка плавле­ния — узкий интервал температур, в котором вязкость изменяет­ся практически скачкообразно. Для увеличения кратности прибе­гают к «сшиванию» полимера воздействием либо органических перекисей, либо ионизирующего излучения (рентгеновского, уль­трафиолетового и др.). Пенополиэтилен изготавливают прессова­нием, экструзией, литьем под давлением и другими способами.

Прессование осуществляют при повышении и последующем сбросе давления, после чего материал вспенивается под действи­ем газообразователя. Этим способом получают пенополиэтилен плотностью 60…80 кг/м3 и выше с равномерной замкнутой пори­стостью.

При прямой экструзии смешанные с газообразователем грану­лы полиэтилена подаются в экструдер, где композиция нагрева­ется до температуры разложения газообразователя и выдавливает­ся через головку. Материал вспенивается в момент его выхода из головки. Этим методом можно получать низковспененный поли­этилен с плотностью более 400 кг/м3.

Экструзия с последующим вспениванием отличается тем, что материал при выходе из экструдера не вспенивается или вспени­вается неполностью и после охлаждения подвергается «сшиванию» и последующему вспениванию путем нагрева до температуры размягчения полиэтилена. В наиболее распространенных техноло­гических схемах «сшивание» предшествует вспениванию. Примене­ние радиационного метода «сшивания» позволяет получать равно­мерную структуру пенопласта. Водород, выделяющийся при облу­чении, действует одновременно и как нуклезиат[12], и как дополни­тельный порообразователь. Данный метод позволяет изготавливать высоковспененные полиэтилены с плотностью менее 100 кг/м3.

При методе литья под давлением экструдер пластифицирует (расплавляет) полимер, перемешивает его с порообразователем, и нагнетает в аккумулятор, откуда затем производится инжекция в форму. При низконапорном литье расплав впрыскивается в форму с недоливом, форма окончательно заполняется лишь при вспени­вании расплава. При высоконапорном литье производится инжек­ция полной дозы расплава и вспенивание при увеличении объема формы. Плотность получаемых этим способом пеноматериалов составляет более 300 кг/м3.

Средний радиус ячеек у несшитого пенопласта составляет около 150 мкм, а у химически сшитого — около 60 мкм. Малая доля открытых ячеек обусловливает низкое водопоглощение (0,5… 1,5 %) и высокую стабильность теплоизоляционных свойств.

Пенопласты на основе сшитых полимеров обладают высоки­ми упругоэластическими свойствами, они более устойчивы к пол­зучести и имеют меньшую остаточную деформацию после сня­тия нагрузки, чем несшитые пенополиэтилены. По сопротивле­нию сжатию химически сшитые пенополиэтилены относятся к полужестким и занимают промежуточное положение между эла­стичным пенополиуретаном и пенополистиролом. Химически сшитый пенополиэтилен легко ламинируется металлической фольгой без применения клеев — путем контактного прессова­ния с нагретым металлом. Ламинирование алюминиевой фоль­гой увеличивает свето — и теплоотражающие свойства пенополи­этилена, стойкость к ультрафиолетовому излучению и пожаро­безопасность.

Пенополиэтилен выпускается в рулонах длиной до 200 м, тол­щиной от 2 до 12 мм, шириной до 1,5…2,0 м и в листах толщиной до 15 мм и более под различными торговыми названиями, напри­мер: «Азуризол», «Изолон», «Пенофлекс», «Теплой», «Вилатерм» (ленты и жгуты, применяемые для уплотнения стыков между па­нелями в крупнопанельном строительстве). Плотность этих мате­риалов составляет 33… 100 кг/м3; коэффициент теплопроводнос­ти X = 0,03…0,05 Вт/(м • К).

Пенополистирол. Полистирол бывает прессовый, беспрессовый и экструдированный.

Прессовый пенополистирол получают из эмульсионного поли­стирола с использованием твердых газообразователей, разлагаю­щихся при нагревании с выделением газообразных продуктов. Из неорганических соединений применяются карбонат аммония (NH4)2C03 и бикарбонат натрия NaHC03. Органических газообра­зователей достаточно много — это азосоединения, сульфонил — гидразиды и др.

Смешение полимера с газообразователями и другими компо­нентами осуществляется в шаровых мельницах в течение 12… 24 ч до получения однородной мелкодисперсной массы. Прессование проводят при температуре 120… 150°С и давлении 10… 15 МПа в пресс-формах закрытого типа. Давление при прессовании должно быть на 10… 15 % больше противодавления газов прессуемой заго­товки. Полученную заготовку охлаждают, извлекают из пресс-фор­мы и подвергают вспениванию в обогреваемых камерах при тем­пературе 85… 110 °С

Беспрессовый пенополистирол (суспензионный) впервые был получен в 1951 г. фирмой BASF (ФРГ) и получил название «сти — ропор».

Гранулы для вспенивания (бисерный полистирол) получают суспензионной полимеризацией стирола в присутствии газообра­зующего компонента, в качестве которого применяют чаще всего низкокипящие жидкости, например изопентан с температурой кипения 28 °С.

Перед полимеризацией в систему вводят 3…5% антипиренов (бром — и хлорсодержащих органических соединений) для прида­ния полистиролу негорючести. Готовые гранулы полистирола обез­воживают на центрифуге и сушат до влажности не более 2 %.

При нагреве выше 80 °С полистирол размягчается, а равномер­но распределенный внутри гранулы изопентан вскипает и давле­нием своих паров вспучивает гранулу. Благодаря гидрофобности полистирола гранулы, нагретые до 90… 100°С, приобретают спо­собность сплавляться друг с другом несмотря на присутствие воды.

При получении пенополистирола вспенивание производят в два этапа, так как содержание изопентана в гранулах (4,0… …4,5 %) недостаточно для получения высокой пористости (тре­буется 10… 12 % изопентана, чтобы получить изделие плотнос­тью 20…30 кг/м3). После предварительного вспенивания (при помощи горячей воды, пара или воздуха), обеспечивающего око­ло 50 % необходимого расширения, гранулы сушат и охлаждают, выдерживая их в бункерах при температуре не выше 22…28°С в течение 6… 24 ч. При охлаждении пары изопентана в ячейках гра­нул конденсируются, образуется вакуум и атмосферный воздух засасывается в гранулы, компенсируя нехватку изопентана.

Вторичное вспенивание совмещают с формованием. Вспенен­ные гранулы помещают в закрытую форму, заполняя 60…70% объема. В результате нагревания до 95… 120°С происходит даль­нейшее вспучивание гранул за счет расширения смеси воздуха, паров изопентана и воды. Растущие гранулы полностью заполня­ют объем формы, затем уплотняются и деформируются, превра­щаясь в многогранники. В местах контакта размягченные гранулы сплавляются, в результате чего образуется блок пенопласта, ко­торый разрезается горячей проволокой на плиты.

Этот тип полистирола легко отличим от других типов по харак­терной структуре, образованной гранулами диаметром 5… 15 мм.

Беспрессовый пенополистирол является одним из самых лег­ких пенопластов, плотность которого составляет 12…50 кг/м3, а теплопроводность X = 0,03…0,04 Вт/(мК). Вследствие высокой пористости он имеет пониженную прочность (0,04…0,16 МПа при 10%-й деформации сжатия). Характер пористости — менее одно­родный, чем у экструдированного пенополистирола, с некото­рой долей открытых пор. Водопоглощение составляет от 0,5 до 4,0 % по объему.

Марки отечественных теплоизоляционных пенополистироль­ных плит обозначают буквами ПСБ с числом, показывающим верхний предел плотности, кг/м3, например: ПСБ-С-15…ПСБ — С-50 (последняя буква С означает «самозатухающий»). Основные размеры плит: длина — до 3 000 мм; ширина — до 1 250 мм; тол­щина — 20… 150 мм.

Экструдированый пенополистирол разработан более 50 лет на­зад в США фирмой Th^ Dow Chemical Со.

Экструдированный пенополистирол получают из сырья обще­го назначения, т. е. не содержащего газообразователя и не требую­щего сложной подготовки. Газообразователь подается непосредствен­но в экструдер и вводится в расплав полимера в процессе его обра­ботки (метод экструзии с прямым газированием (ЭПГ)). В качестве газообразователей можно использовать как жидкие (изопентан), так и газообразные (фторхлоруглеводороды) вещества.

Подготовка сырья заключается во введении добавок, в частно­сти нуклеирующих агентов, которые при ЭПГ обязательны (нук — лезиаты необходимы для получения однородной и мелкоячеистой структуры).

Существует три типа экструзионных установок:

1) одноагрегатные с одночервячным экструдером;

2) одноагрегатные с двухчервячным экструдером;

3) тандемные (двухагрегатные), состоящие из двух последова­тельно установленных экструдеров.

При вращении червяка (шнекового винта) осуществляется пе­ремешивание сырьевой массы и перемещение ее к головке, отку­да масса экструдируется через щелевидное отверстие в мундштуке. Для введения порообразователя полимер пластифицируют (рас­плавляют) и доводят его температуру до 240 °С. В одночервячном экструдере это делается на первой половине длины червяка. Впрыс­кивание порообразователя в цилиндр экструдера осуществляется поршневым насосом. На второй половине длины червяка расплав охлаждается примерно до 130 °С с помощью системы масляного охлаждения цилиндра.

В двухчервячных экструдерах червяки гораздо короче. Эти ма­шины развивают более высокое давление, что позволяет экстру­дировать материал при более низких температурах и сократить время охлаждения экструдата.

В тандемных установках первый экструдер пластифицирует по­лимер и смешивает его с порообразователем, а второй — гомоге­низирует смесь, охлаждает ее и экструдирует. При достаточно круп­нотоннажном производстве тандемные установки наиболее рен­табельны.

Тонкие листы (толщиной 0,5… 12,0 мм) экструдируются через кольцевую щель рукавным способом. Рукав разрезается затем на полотнища. Более толстые листы (плиты) изготавливают экстру­зией через плоскощелевую головку.

Экструдированный пенополистирол обладает практически 100%-й замкнутой пористостью и очень малым водопоглощени — ем — 0,2…0,5% (по объему), благодаря чему его теплоизоляци­онные характеристики не зависят от влажностных условий эксп­луатации. Малые размеры ячеек (80… 140 мкм) и высокая их од­нородность (80 % ячеек имеют размеры 90… 100 мкм) обусловли­вают относительно высокую прочностью на сжатие (0,3 …0,7 МПа при 10%-й деформации) и такой же, как у беспрессового пено­полистирола, коэффициент внутренней теплопроводности несмот­ря на более высокую плотность экструдированного пенополисти­рола (25…56 кг/м3).

В России экструдированный пенополистирол представлен про­дукцией концернов The Dow Chemical Со (пенопласт голубого цвета) и BASF AG (пенопласт светло-зеленого цвета) и отече­ственным предприятием «Кинэкс» (г. Кириши Ленинградской обл.), выпускающим пенопласт желтого цвета (пеноплэкс).

Пенополистирол применяют для тепловой изоляции стен, пе­рекрытий зданий, скатных крыш, кровель, полов, а также в ка­честве среднего слоя в трехслойных стеновых панелях типа «санд­вич».

Благодаря малому водопоглощению пенополистирол исполь­зуют для наружной теплоизоляции подвалов зданий, инженерных коммуникаций, для предохранения от морозного пучения грунта в дорожных работах, в качестве несъемной опалубки при бетони­ровании стен и фундаментов. Для устройства инверсионных кро­вель рекомендуется только экструдированный пенополистирол. Плиты экструдированного пенополистирола укладывают под на­гревательные элементы обогреваемых тротуаров для предотвра­щения теплопотерь через основание. Пенополистирольные плиты используют при строительстве стадионов, бассейнов, подогрева­емых футбольных полей, ледовых площадок и т. д.

Из пенополистирола получают различные фасонные изделия, декоративные профили, блоки, упаковку и т. д.

Иногда вспученные гранулы полистирола используют в тепло­изоляционных засыпках и в качестве легкого заполнителя в теп­лоизоляционных составах на основе вяжущих веществ.

Пенополиуретаны. В отличие от пенополистирола и пенополи­этилена, получаемых из готового полимера путем его вспенива­ния, пенополиуретан (ППУ) синтезируют из двух низкомолеку­лярных продуктов, вступающих в реакцию полиприсоединения. Если исходные мономеры бифункциональны, то образуется ли­нейный (эластичный) пенополиуретан. При более высокой функ­циональности получают «сшитый» (жесткий) пенополиуретан.

Компоненты для получения пенополиуретана (вода, катализа­торы, эмульгаторы, газообразователи, антипирены, красители) смешиваются одновременно (одностадийным способом) или пос­ледовательно (преполимерным способом). В обоих случаях процесс состоит из четырех этапов:

1) образование преполимера — небольших молекул: OCN — — R-NCO;

2) продольное «сшивание» молекул преполимера в линейный полимер, происходящее с помощью воды, реагирующей с кон­цевыми группами —NCO. При этом выделяется углекислый газ С02;

3) вспенивание реакционной массы под действием выделяю­щейся углекислоты С02 и введенного газообразователя (фреона);

4) отверждение вспененного полимера, происходящее в ре­зультате образования поперечных сшивок, возникающих по тому же механизму.

Пенополиуретан производят на автоматических установках не­прерывного действия. В быстроходном смесителе приготавливают смесь компонентов, которую подают на ленту пластинчатого транспорте­ра с боковыми стенками, движущегося со скоростью 3…5 м/мин. Вспенивание и приобретение начальной прочности полимера про­исходит в течение 2… 5 мин. Затем пенополиуретановую массу раз­резают на пластины и подают в камеру отверждения, где произ­водится тепловая обработка или инфракрасное облучение. Про­мышленные линии получения блочного эластичного пенополиу­ретана имеют длину до 125 м; ширина получаемых изделий — до 2 м, высота — до 1,5 м.

Потребители могут получить от поставщиков пенополиурета­ны либо в виде готовых пеноматериалов, либо в виде исходных жидких компонентов. В последнем случае теплоизоляцию изготав­ливают на месте путем заливки приготовленной смеси в конст­рукцию.

Эластичный пенополиуретан выпускают в виде полотнищ и лент. Наиболее распространенным представителем эластичного пено­полиуретана является поролон. Средняя плотность поролона со­ставляет 30…70 кг/м3, коэффициент теплопроводности — 0,03…0,04 Вт/(м • К). Эластичные пенополиуретаны характеризу­ются практически 100%-й открытой пористостью. Марки эластич­ного пенополиуретана: ППУ-Э, ППУ-ЭМ, ППУ-ЭТ.

Жесткий пенополиуретан выпускают в виде плит, блоков и скор­луп. Он отличается легкостью обработки, высокой механиче­ской прочностью, устойчивостью к воздействию химических и биологических факторов. Жесткий пенополиуретан характеризу­ется низкой теплопроводностью: X = 0,03…0,06 Вт/(м • К). Пори­стость жестких пенополиуретанов преимущественно замкнутая. Во — допоглощение по объему составляет 2… 5 %. Температура эксплуа­тации — от -60 до +170 °С. Жесткие плиты имеют среднюю плот­ность 60…200 кг/м3 и прочность при сжатии 0,2… 2,5 МПа. Марки жесткого пенополиуретана заливочного: ППУ-Зс, ППУ-331 и др. Марки жесткого пенополиуретана напыляемого: ППУ-Зн, ППУ — 308н и др.

Пенофенопласты. Вспененные фенольные смолы впервые были получены в Германии в 30-х гг. XX в.

Фенолоформальдегидные пенопласты получают:

1) на основе термопластичных (новолачных) смол беспрессо — вым способом;

2) на основе термореактивных (резольных) смол заливочным способом.

Заливочный способ получил более широкое распространение. При этом способе смолу, газообразователь и жидкий отвердитель интенсивно перемешивают и заливают в формы. Вспенивание мас­сы происходит одновременно с процессом отверждения, продол­жающимся от 1 до 4 ч (в зависимости от размеров блока). В каче­стве отвердителей чаще всего используют минеральные кислоты (НС1, H2S04, Н3РО4). Вспенивание осуществляется с помощью веществ, которые при взаимодействии с кислотами выделяют газы. К таким веществам относятся карбонаты, выделяющие С02 (на­пример, NaHC03). Органические газообразователи и низкокипя — щие жидкости применяют в тех случаях, когда необходимо полу­чить пенопласт с мелкоячеистой и равномерной структурой.

Плотность пенофенопласта составляет 16… 160 кг/м3, прочность при сжатии — от 0,1 до 0,7 МПа. Водопоглогцение его незначи­тельно благодаря малому содержанию открытых ячеек. Пенофе­нопласт отличается высокой химической стойкостью и термостой­костью. При нагревании он не размягчается и не плавится, дли­тельно выдерживает температуру до 130 °С, а кратковременно — до 200 °С. Пенофенопласт трудногорюч и самозатухаем. При его обугливании образуется огнестойкий слой пористого графита. Ко­эффициент теплопроводности пенофенопласта с плотностью

40.. . 100 кг/м3 при 20 °С составляет 0,028…0,031 Вт/(м ■ К). При низ­ких температурах (до -180 °С) не наблюдается изменения его ме­ханических свойств.

Пенофенопласты выпускают преимущественно в форме плит или блоков и применяют главным образом при изготовлении трех­слойных панелей типа «сандвич». Смесь из фенольной смолы, га — зообразователя и отвердителя перемешивают в бетоносмесителе и заливают в форму, где проводят вспенивание и отверждение. Про­должительность вспенивания и отверждения при 25 °С составляет 1 ч. В форму вкладывают листы наружного покрытия, с которыми вспенивающийся фенопласт легко соединяется. При этом пено­фенопласты часто готовят с наполнителями из керамзита, вспу­ченных пород, пеностекла и др.

Синтактические пены — это материалы, состоящие из полых микросфер, связанных смолой. Для изготовления полых микро­сфер используются различные смолы, стекло и графит. Микро­сферы часто наполнены инертным газом — обычно азотом. Их получают, например, распылительной сушкой смеси, состоящей из смолы, растворителя и вещества, выделяющего газ. Диаметр микросфер находится в пределах 10…250 мкм, а плотность со­ставляет 270 кг/м3. Пластмассы с микросферами отличаются чрез­вычайной легкостью. Однако из-за высокой стоимости эти мате­риалы находят применение в основном в авиации и космонавтике.

Мочевиноформальдегидные (карбамидные) пенопласты. Они отличаются чрезвычайно низкой плотностью (до 10 кг/м3) и на­личием большого количества сообщающихся пор.

Мочевиноформальдегидные пенопласты изготавливают на пред­приятиях в виде блоков и плит и на месте производства строитель­ных работ для получения теплоизоляции заливочным способом.

В стационарных условиях получают жесткий пенопласт с от­крытой пористостью — мипору. Выпускают мипору двух марок: МиН. Первую применяют для теплоизоляции сооружений вре­менного типа, вторую — в качестве теплоизоляционного ма­териала в кислородных установках, холодильных камерах, су — дах, рефрижераторах и пассажирских вагонах. Мипора наибо­лее легкий (уо = 10… 20 кг/м3) и наименее теплопроводный (X = = 0,026… 0,030 Вт/(м • К)) из всех теплоизоляционных материалов. Но он не получил распространения в строительстве из-за низкой прочности и высокого водопоглощения.

Более перспективным материалом для применения в строи­тельстве является заливочный мочевиноформальдегидный пено­пласт марки «Пеноизол» или марок МФП и МФА-3. Для приго­товления пенопласта МФП применяют готовый состав МФ-1, который представляет собой 50%-й раствор мочевиноформальде — гидного полимера в воде. Для вспенивания применяют продукт АВО — раствор контакта Петрова, ортофосфорной кислоты и ре­зорцина в воде. Продукт АВО является также и отверждающим агентом. Пенопласт МФА-3 приготавливают из концентрирован­ных карбамидных смол. Этот пенопласт отличается меньшим со­держанием влаги и меньшей технологической усадкой по сравне­нию с пенопластами МФП.

Пенопласты на основе поливинилхлорида. Их получают из эмуль­сионного ПВХ. Благодаря полярности молекул и большим силам межмолекулярного сцепления ПВХ дает расплав с высокой вяз­костью. Поэтому в состав сырья кроме газообразователя, инициа­тора и других добавок вводят метилметакрилат, повышающий те­кучесть композиции на первой стадии прессования. В зависимости от вида газообразователя получают пенопласты с замкнутыми или открытыми ячейками.

ПВХ-пенопласты изготавливаются жесткими (на основе непла- стифицированного поливинилхлорида) и эластичными (на осно­ве пластизолей). Их получают двумя методами: беспрессовым и прессовым. При получении жесткого пенопласта прессовым мето­дом компоненты смешивают в шаровой мельнице и прессуют за­готовки при температуре 160… 170 °С и давлении 15… 18 МПа. При получении эластичного пенопласта компоненты смешивают в ло­пастном смесителе. Прессование проводят при температуре

180.. . 185 °С и том же давлении.

Жесткие пенопласты вспенивают в паровых камерах, как пра­вило, в ограничительных формах при температуре 98… 105°С, а эластичные — в горячей воде при температуре 80… 85 °С. Отформо­ванные плиты обрезают по контуру для получения ровных кромок.

При беспрессовом методе заготовки формуют на вальцах и вспе­нивают в перфорированных формах, нагревая их до 130… 135 °С. При нагревании материал размягчается и вспенивается в резуль­тате разложения газообразователя. Вспенивание продолжается до полного заполнения объема ограничительной формы.

Прессовым методом производят жесткий пенополивинилхло — рид марок ПХВ, ПХА и эластичный марки ПХВ-Э, а беспрессо­вым методом — жесткий пенопласт ПВ-1 и винипор (жесткий и эластичный). Для всех марок, кроме винипора, характерна равно­мерная замкнуто-ячеистая структура. Винипор, имеющий до 90 % открытых пор, предназначен для звукопоглощающих и звукоизо­лирующих конструкций.

Пластмассы подразделяются на простые и сложные (компози­ционные).

Простые пластмассы. Простые пластмассы состоят практиче­ски из одного полимера, не считая малых добавок пластификато­ров, отвердителей, стабилизаторов, красителей и т. д. Пластмасса может называться так же, как и образующий ее полимер (поли­этилен, полипропилен, полистирол), или иметь свое название, например «органическое стекло» (полимер — полиметилметакри­лат), «фторопласт-3» (полимер — политрифторхлорэтилен), «фто — ропласт-4» (полимер — политетрафторэтилен). В простых пласт­массах используют в основном линейные термопластичные поли­меры, которые легко свариваются и склеиваются, позволяют по­лучать изделия прессованием, литьем под давлением, пневмати-

Таблица 14.3 Материал Истинная плотность р, г/см3 Макси­мальная рабочая темпера­тура Гр, °С Предел прочнос­ти при растяже­нии /2р, МПа Относи­ тельное удлинение при разрыве 6, % Модуль упругости при растяжении Е, ГПа Полиэтилен нд 0,91…0,96 110…130 15…45 25… 1 200 0,5…0,8 Полипропилен 0,90…0,92 150… 155 25…39 100…400 1,08 Винипласт 1,38… 1,50 60 45…60 10…40 2,4…3,2 Полистирол листовой 1,03… 1,30 80 25…40 1 …20 — Фторопласт-3 2,09…2,16 130… 150 23…45 70…250 — Фторопласт-4 2,10…2,23 200… 260 13.„35 100…500 — Оргстекло 1,18…1,20 60… 105 50…93 1,6… 10,0 2,90…4,16

ческим и вакуумным формованием, экструзией. Физико-механи­ческие свойства простых пластмасс приведены в табл. 14.3.

Сложные (композиционные) пластмассы. Сложные пластмассы помимо полимера и добавок содержат минеральные или органи­ческие наполнители.

Наполнители снижают стоимость пластмасс (так как они де­шевле полимера) и придают им те или иные ценные свойства (высокую прочность, теплостойкость и др.).

Связующим в наполненных пластмассах большей частью явля­ются термореактивные полимеры, так как они по сравнению с термопластичными менее вязкие и гораздо легче пропитывают наполнители. Кроме того, они менее горючи и обеспечивают ра­ботоспособность пластмасс при более высоких температурах: по­лиэфирные — до 100… 170°С; фенольные и фурановые — до

200.. .250°С; полиимидные — до 250…350°С; кремнийорганиче — ские — до 300…500°С. Формование пластмасс основано на при­менении легкоплавких или жидких исходных веществ, способных к отверждению.

По виду связующего пластмассы подразделяются на феноплас­ты (на основе фенолоальдегидных смол и их модификаций), ами­нопласты (на мочевиноформальдегидных или меламиноформаль — дегидных смолах), полиэфиропласты (на ненасыщенных сложных полиэфирах), эпоксипласты (на эпоксидных смолах), кремний — органопласты (на основе КОС) и др.

Наполнителями в пластмассах служат минеральные порошки кварца, мела, асбеста, слюды и каолина; органические порошки (древесная мука); минеральное волокно (стеклянное, базальто­вое, асбестовое); органическое волокно (углеродное, хлопковое, древесное, синтетическое); листовые материалы (бумага, хлоп­чатобумажные ткани, стеклоткани, стеклошпон, древесный шпон).

По виду наполнителя пластмассы подразделяются на пресс — массы, слоистые и армированные пластики.

Пресс-массы содержат смолу, наполнители, отвердители, ини­циаторы, ускорители отверждения, мономеры, олигомеры, кра­сители и различные добавки. Прессмассы с порошкообразными наполнителями (пресспорошки) изготавливают преимуществен­но сухим способом, а прессмассы с волокнистыми наполнителя­ми (волокниты) — мокрым способом, поскольку последние про­питываются связующим гораздо хуже, чем порошки.

Сухой способ включает в себя смешивание порошкообразных компонентов, их гомогенизацию вальцеванием или экструзией при температуре выше температуры плавления смолы и измельчение в порошок.

Мокрый способ основан на пропитке наполнителя эмульсией или водно-спиртовым раствором олигомера. Он включает в себя смешивание волокна со связующим в специальных смесителях, сушку и измельчение полученного полупродукта.

В изделия прессмассы перерабатываются горячим прессовани­ем, литьем под давлением, экструзией или методом пресс-литья с применением специальных стальных пресс-форм и гидравли­ческих прессов.

Их применяют для получения электротехнических изделий (штепселей, розеток, вилок, патронов, корпусов приборов и т. д.), деталей радиотехнического назначения. В строительстве применя­ются фено — и аминопластовые трубы для электропроводки, дета­ли сантехники, дверная, оконная и мебельная фурнитура, венти­ляционные решетки, светильники, профильные изделия (карни­зы, уголки, рамки).

Слоистые пластики получили свои названия по виду листового наполнителя.

Текстолит изготавливается на основе синтетической или хлопчатобумажной ткани, как правило, с полотняным перепле­тением. Ткань пропитывают раствором смолы с одной или с двух сторон, нанося раствор валиком лакировочной машины (этот процесс называется лакированием) или пропуская через ванну пропиточной машины. Избыток смолы удаляется с ткани отжим­ными валиками. Пропитанная ткань поступает в сушильный ка­нал машины (длиной 20… 25 м). Температура сушки — 80… 140 °С.

При получении листового текстолита полотна нужных разме­ров собирают в пакеты, кладут между прокладочными листами из высоколегированной стали и прессуют под давлением 8… 15 МПа на гидравлических этажных прессах при нагреве паром до

150.. . 165°С. Одновременно прессуется до 20 и более плит (эта­жей) пластика. От характера поверхностей прокладочных листов зависит внешний вид изделий.

При изготовлении труб пропитанное полотно наматывается на оправку намоточного станка. После сушки готовую трубу снимают с оправки и прессуют в нагретых до 170 °С стальных пресс-формах под давлением 20 МПа.

Бумажно-слоистый пластик (гетинакс) изготавли­вается по той же технологической схеме, но в этом случае вместо ткани применяют непроклеенную бумагу из щелочной или суль­фатной целлюлозы. При производстве плоских плит используют бумагу с высокой впитывающей способностью, а при изготовле­нии труб — с небольшой способностью впитывания, поскольку бумагу в этом случае только лакируют.

На каждый миллиметр толщины листа слоистого пластика ук­ладывается 5… 10 листов бумаги. При получении декоративного бумажно-слоистого пластика средние слои обычно выполняются из листов бумаги, пропитанной фенольными смолами, а верхние отделочные листы пропитываются карбамидными или меламино-

выми смолами, которые благодаря прозрачности, декоративным и клеящим свойствам позволяют получать поверхность высокого качества. Пластики на основе продуктов поликонденсации мела­мина с формальдегидом обладают более высокой водо — и тепло­стойкостью по сравнению с пластиками на основе мочевины.

Древесно-слоистый пластик (ДСП) — это материал на основе тонких листов древесного шпона, пропитываемых ре — зольной смолой и подвергаемых горячему прессованию.

Изготавливаются ДСП с различным порядком укладки шпона в пластике. Волокна древесины могут иметь во всех слоях парал­лельное направление или могут иметь различные направления (обычно под углом 20…25 или 90°), чередуясь по слоям опреде­ленным образом.

Применяется ДСП главным образом в судостроении, а также для авиационных конструкций, текстильных машин, аппаратуры высокого напряжения, электрических машин, трансформаторов и т. д.

Армированные пластики {АП) в зависимости от вида армирую­щего волокна подразделяются на стекло-, угле-, боро-, органо-, базальтопластики и др. Они могут быть изотропными и анизот­ропными. Изотропными являются дисперсно-армированные пла­стики с равномерным распределением коротких волокон по всем направлениям. Анизотропия возникает при ориентировании во­локон в определенном направлении. В зависимости от числа на­правлений армирования различают однонаправленные пластики и пластики с двухмерным армированием. Наибольшую прочность на растяжение в направлении армирования имеют однонаправ­ленные материалы. По степени армирования АП условно подраз­деляют на низкоармированные с содержанием армирующего на­полнителя до 30. ..40% по объему; среднеармированные с содер­жанием армирующего наполнителя до 50…60 % по объему; высо — коармированные с содержанием армирующего наполнителя до

75.. . 92 % по объему.

Стеклопластики — это материалы, армированные напол­нителем из минерального стекла. Наполнители для стеклопласти­ков подразделяются на три группы:

1) стекловолокнистые материалы (нити, ткани, холсты);

2) стеклянные пленки, ленты, чешуйки толщиной от 10 до 500 мкм;

3) дисперсные частицы из стекла в виде сплошных или полых микросфер.

Применение однородных стеклянных пленок вместо тканей по­зволяет получить материал с двухмерной изотропией, а примене­ние полых сфер — снизить плотность материала до 300…700 кг/м3 и одновременно повысить его прочность и термическое сопротив­ление.

Наибольшее значение для строительных стеклопластиков име­ют наполнители на основе стеклянного волокна, к которым от­носятся: комплексные нити (крученые и некрученые), состоящие из 100… 200 непрерывных элементарных волокон; ровинги — жгу­ты некрученых комплексных нитей, намотанные в бухты; ткани и сетки различного плетения; нетканые материалы (ориентирован­ные и неориентированные).

К ориентированным нетканым материалам относятся: стекло — шпон — тонкий лист, состоящий из склеенных стекловолокон, ориентированных в одном направлении; полотна нитепрошивные и вязально-прошивные, состоящие из продольной системы ро­винга, на которую уложена под заданным углом поперечная сис­тема ровинга, скрепленная с продольной тонкими стеклянными или синтетическими нитями; полотна ориентированные, состоя­щие из склеенных между собой продольной и поперечной систем ровинга или нитей.

К неориентированным нетканым материалам относятся: по­лотна холстопрошивные — многослойный материал из отходов стекловолокна, прошитый стеклянной нитью; стекломаты (стек — лохолсты) — рулонный материал, состоящий из спутанных стек­ловолокон, скрепленных связующим составом.

Стекловолокниты — материалы на основе короткого стек­ловолокна (5… 50 мм). Технология их получения такая же, как и у других прессмасс.

Стеклотекстолиты — это листовые материалы на основе стеклотканей. Производят стеклотекстолиты аналогично тексто­литу путем прессования уложенных слоями заготовок стеклотка­ни с предварительно нанесенным связующим. Стеклотекстолиты различаются видом связующего и маркой стеклоткани или стек — лосетки. Стеклоткани могут иметь различную плотность, и различ­ный характер переплетения.

В качестве связующего применяются фенолоформальдегидные смолы и их модификации, полиэфирные смолы, эпоксидные смо­лы, в основном модифицированные фенолоформальдегидной смолой, и кремнийорганические полимеры.

К стекловолокнистым анизотропным материа­лам относятся композиты на основе непрерывных волокон или нитей, положение которых ориентировано в заданном направле­нии.

Одним из первых таких материалов был стекловолокнистый анизотропный материал (СВАМ), получаемый на основе стекло — шпона. Поскольку в стеклошпоне волокна располагаются только в одном направлении, прочность его вдоль волокон очень велика, а поперек волокон (по склейке) — очень мала. В зависимости от сочетания продольно и поперечно расположенных слоев стекло- шпона СВАМ может иметь ту или иную анизотропию в плоскости листа. В отличие от стеклотекстолита, в котором волокна изогнуты в каждом переплетении ткани, волокна СВАМ прямые и могут воспринимать более высокие нагрузки.

Другие анизотропные материалы, армированные нитями из алюмоборосиликатного стекла, выпускаются под марками АГ-АС, 27-63С, 33-18С и П-2-1С. Они могут иметь однонаправленное или ортогональное армирование.

Из всех строительных материалов однонаправленные стекло­пластики обладают самым высоким коэффициентом конструктив­ного качества (ККК). Их прочность при растяжении достигает 1000 МПа и более при относительно небольшой плотности (1700…2 100 кг/м3).

Применение пластмасс в строительстве. В зависимости от назна­чения строительные пластмассы и изделия из них подразделяются на конструкционные пластмассы; материалы для полов; облицо­вочные материалы; погонажные изделия; светопрозрачные изде­лия; трубы и санитарно-технические изделия; акустические и теп­лоизоляционные материалы; гидроизоляционные, кровельные и другие материалы.

Конструкционные пластмассы выпускаются в виде профильных изделий (стержней, труб, уголков, швеллеров, тавров, двутав­ров, пустотных блоков, панелей).

Волокнистое армирование позволяет также реализовать новые принципы строительного производства, основанные на том, что получение материала и конструкции совмещено в рамках одного и того же технологического процесса. В этом отношении интересны примеры из мировой практики. В Хендоне (Великобритания) при строительстве здания плавательного бассейна использовались па­нели из стеклопластика высотой 10 м и шириной 2 м для наружно­го ограждения. Панели опираются на металлический каркас. Кро­вельное покрытие (размером 100×100 м) цветочного рынка в Ко- вент Гардене (Великобритания) целиком выполнено из стеклопла­стика в виде системы перевернутых четырехугольных усеченных пирамид с шагом 4 м. Следует назвать также кровельное покрытие терминала аэропорта в Шарджа (Великобритания), которое вклю­чает в себя четыре стеклопластиковых купола диаметром по 50 м и кровлю из стеклопластика школы в Степни (Великобритания), состоящую из корытообразных панелей, перекрывающих пролет в 17 м. В Хендоне полностью из стеклопластика (кроме металличе­ской футеровки) выполнен дымоход высотой 37 м, который для обеспечения устойчивости состоит из четырех труб, соединенных в виде пирамиды. У здания учебного центра Оливетти в графстве Суррей (Великобритания) все наружные панели и внутренняя об­вязка оконных проемов выполнены из стеклопластика.

Оконные переплеты из стеклопластика обеспечивают легкость, высокую прочность и долговечность изделия.

Стеклопластиковая арматура (СПА) для бето — н а занимает все более прочные позиции в современном строи­тельстве. Это обусловлено не только ее малой массой и высокой прочностью, не уступающей стальной арматуре, но и высокой коррозионной стойкостью, морозостойкостью и низкой тепло­проводностью. Главными недостатками СПА по сравнению со стальной арматурой являются: более высокая стоимость и мень­ший (в 4 —5 раз) модуль упругости, что позволяет применять ее только в предварительно-напряженных конструкциях.

Стеклошифер — плоские или волнистые листы с напол­нителем в виде рубленного стекловолокна, окрашенные в различ­ные цвета, — используют для декоративной наружной облицовки и устройства кровель.

Материалы для полов подразделяются на рулонные (линолеумы и ворсовые покрытия), плиточные и составы для бесшовных по­крытий.

Линолеумы (от лат. Нпит — полотно и oleum — масло) выпускаются большей частью на основе пластифицированого ПВХ, но встречаются также глифталевый (алкидный) линолеум, кол — локсилиновый линолеум (на основе нитроцеллюлозы), линоле­ум-релин (на основе синтетического каучука). В настоящее время в Запанной Европе вновь начали выпускать линолеум из нату­ральных сырьевых компонентов (льняного масла, живицы, дре­весной и пробковой муки, молотого известняка, цветных пиг­ментов). Натуральный линолеум не выделяет хлора, паров плас­тификаторов, формальдегида и утилизируется естественным пу­тем, не нанося вреда окружающей среде.

Линолеум может быть безосновным и на тканевой или тепло­звукоизоляционной нетканой основе, которая может представ­лять собой вспененный ПВХ или слой натурального или синтети­ческого войлока.

Линолеум выпускают в рулонах шириной до 4 м, и толщиной от 1,2 до 6 мм. Приклеивают линолеум обычно по контуру клеем ПВА или специальными мастиками. Швы могут быть сварены. В этом случае рационально изготавливать полотнища размером на ком­нату в заводских условиях.

Ворсовые (ковровые) покрытия обладают высокими декоративными, тепло — и звукоизоляционными свойствами, од­нако они легко загрязняются и трудно чистятся.

Плитки для полов по виду исходного сырья подразделяются на поливинилхлоридные, фенолитовые, резиновые и кумароно — вые. По форме они могут быть квадратными, прямоугольными и фигурными; по фактуре лицевой поверхности — гладкими и риф­леными; по цвету — одноцветными и многоцветными. По износо­стойкости и ремонтопригодности покрытия плитки превосходят рулонные материалы.

Ламинат — листы по типу паркетной доски из твердой дре­весно-волокнистой плиты с декоративным износостойким покры­тием, имитирующим паркет, Ламинатные покрытия полов не при­крепляются к основанию и легко собираются или разбираются благодаря специальным самозащелкивающимся пазогребневым соединениям.

Бесшовные наливные покрытия получают из само — растекающихся смесей на основе синтетических смол (эпоксид­ных, полиуретановых, акриловых, полиэфирных), наполнителей и пигментов. Последовательность операций при устройстве бес­шовных полов: подготовка основания, грунтовка, шпатлевание, нанесение основного слоя, лакирование. Толщина покрытия ко­леблется от 0,5 до 2,0 мм.

Облицовочные материалы могут быть листовыми, пленочными, погонажными.

Декоративный бумажно-слоистый пластик при­меняется для облицовки мебели, столярных щитов, дверей, стен в виде листов размерами до 3 000×1 600 мм или в рулонах (при малой толщине). Бумажно-слоистый пластик обладает высокой по­верхностной твердостью, износо-, водо — и теплостойкостью.

Облицовочные панели выпускаются на основе ПВХ или заменителей дерева (ДВП, ДСП, МДФ). Панели имеют соедине­ния типа «паз — гребень» или «паз —паз» с видимой или скрытой вставной раскладкой или с применением декоративных промежу­точных реек. В облицовке можно чередовать панели разной шири­ны и комбинировать их расположение (вертикальное, горизон­тальное, наклонное).

Декоративные пленки бывают безосновные и с подос­новой (бумажной, тканевой).

Безосновные пленки (главным образом поливинилхло­ридные) окрашены по всей толщине и имеют с лицевой стороны рисунок или тиснение, имитирующие древесину, ткань, керами­ческую плитку. Пленку выпускают в рулонах длиной 150 м, шири­ной 1 500… 1 600 мм. С тыльной стороны пленка может иметь лип­кий слой, закрытый защитной бумагой. Такая пленка выпускается меньшей ширины (500 мм) и в рулонах длиной 15 м.

Пленки на бумажной или тканевой основе — это, например, моющиеся (виниловые) обои, линкруст, поли­плен и т. д. Такие материалы применяют для оклейки стен. От бу­мажных обоев они отличаются повышенной влагостойкостью и износостойкостью, поэтому их применяют для кухонь, прихожих, служебных помещений, офисов.

Пленки для натяжных потолков выполняются глав­ным образом из поливинилхлорида и полиэфирной ткани. Пленку натягивают на пластиковый каркас (багет), который может быть видимым или скрытым. Багет закрепляется по периметру потол­ка, либо на его поверхности, либо на стенах. Натяжные потолки можно устанавливать в помещениях любой конфигурации, под любым наклоном или в разных плоскостях с резкими или плав­ными переходами.

Виниловая вагонка (сайдинг) — облицовочная дос­ка, получаемая либо экструзией из ПВХ-композиций, либо на­несением полимерного слоя на металлическую (алюминиевую) основу. Применяется сайдинг для наружной облицовки зданий. Доски сайдинга имитируют текстуру древесины и могут быть лю­бого цвета. Они легко соединяются друг с другом.

Листовые материалы для наружной облицов — к и, имитирующие, например, кладку из кирпича или природно­го камня, изготавливают на основе термопластов. Необходимую текстуру получают путем горячего прессования листов-полуфаб­рикатов. Листы могут быть окрашены как в массе, так и по поверх­ности.

Погонажные изделия — длинномерные изделия различного про­филя (плинтусы, рейки, поручни для лестничных перил, раскладки для крепления листовых материалов, нащельники и т. д.), полу­чаемые путем экструзии главным образом из поливинилхлорид­ных композиций.

Светопрозрачные изделия получают в виде цельных или сотовых (пустотных) листов из поликарбоната, полиметилметакрилата, полистирола, полипропилена. Эти материалы применяют для со­здания светопрозрачной кровли, арочных перекрытий, козырь­ков, навесов; остекления спортивных сооружений, торговых цен­тров, магазинов и кафе, автозаправочных станций (АЗС), бассей­нов, теплиц, зимних садов; оформления выставочных стендов, павильонов, витрин; отделки помещений и других целей.

Трубы пластмассовые применяют в качестве водопроводных, канализационных, дренажных. Они в 4 —5 раз легче металличе­ских, не покрываются отложениями и не корродируют. Благодаря пластичности пластмассовые трубы не лопаются в случае замерза­ния в них воды.

Трубы на основе термопластов (полиэтилена, сши­того полиэтилена, полйпропилена, поливинилхлорида) изготав­ливают чаще всего методом экструзии. Большинство термоплас­тов нетеплостойки, поэтому различают трубы для холодного и горячего водоснабжения. Трубы соединяют с помощью фитингов (от англ, fit — монтировать) — деталей в виде муфт, переходни­ков, уголков, разветвлений. Для склеиваемых или сварных соеди­нений фитинги выполняют из той же пластмассы, что и трубы. Применяются также металлические фитинги «под гайку», в кото­рых трубы обжимаются с помощью специальных колец. Соедине­ние канализационных пластиковых труб максимально упрощено. Конец одной трубы вставляется в раструб другой. Уплотнение про­изводится резиновой манжетой. Из эластомеров изготавливают гибкие шланги.

Металлопластиковые трубы состоят из трех слоев. Средний слой из алюминиевой фольги соединен с внутренним и наружным полиэтиленовыми или полипропиленовыми слоями контактным способом или специальным клеем.

Стеклопластиковые трубы имеют повышенную теп­лостойкость и прочность, не уступающую стальным. Однако от­сутствие фитингов и простого способа соединения сдерживают их применение в системах внутреннего водоснабжения и канализа­ции.

Пластмассы широко применяются для санитарно-технических изделий и деталей для них: сифонов, деталей смесителей, смыв­ных бачков, соединительных шлангов, вентиляционных решеток

И т. д.

Акустические, теплоизоляционные, гидроизоляционные, кровельные и другие материалы на основе полимеров рассмотрены в подразд. 14.10…14.15.

С помощью химических превращений при взаимодействии с низкомолекулярными веществами получают полимеры, которые не удается синтезировать из мономеров.

Хлорсульфополиэтилен (ХСПЭ) получают путем пропускания газообразного хлора и сернистого ангидрида через раствор поли­этилена в четыреххлористом углероде. Это переводит полимер в разряд эластомеров, в отличие от полиэтилена, который является пластомером. ХСПЭ — один из немногих полимеров, обладающих способностью к вулканизации в холодном состоянии. Вулканиза — ты ХСПЭ обладают высокой прочностью на разрыв (24…28 МПа), устойчивостью к старению и действию агрессивных сред. Относи­тельное удлинение составляет 400…500 %. ХСПЭ наиболее перс­пективен для мастичных покрытий, но применяется и для полу­чения рулонных материалов.

Из кремнийорганических соединений (КОС) наибольшее при­менение находят полиорганосилоксаны (силиконы):

НО —(—R2Si —О —)„—Н

Связь Si — О характерна для минеральных соединений кремния (кварца, силикатов). Энергия связи Si—О составляет 373 кДж/моль, а энергия связи С —С составляет 262 кДж/моль. Поэтому крем­нийорганические полимеры обладают по сравнению с органиче­скими полимерами очень высокой термостойкостью. Они выдер­живают температуру до 300 °С и способны длительное время рабо­тать при температуре 180… 200 °С.

Органические радикалы, связанные с атомами кремния, прида­ют силиконам высокую эластичность, которая сохраняется до -60 °С. Силиконы негорючи и обладают высокой стойкостью к старению. Они имеют следующие недостатки: низкая адгезия, недостаточная стойкость к действию минеральных масел и органических раствори­телей, относительно невысокие механические характеристики. С це­лью повышения этих показателей проводят модификацию полиор — ганосилоксанов олигомерами самых различных видов. Силиконы применяют в основном для получения герметизирующих мастик.

Полиуретаны — это гетероценные полимеры, содержащие в основной цепи повторяющиеся уретановые группы — NH — СО — — О—. Обычно их получают ступенчатой полимеризацией ди — или полиизоцианатов с простыми или сложными полиэфирами.

Для получения лакокрасочных материалов (ЛКМ), клеев и мас­тик используют смесь исходных компонентов. Образование собственно полиуретана происходит лишь в процессе отверждения. Структуру и свойства полиуретанов можно менять в широких пределах путем применения исходных веществ различного химического строения. Они могут быть термопластичными и термореактивными, пластичными и хрупкими, мягкими каучукоподобными и твердыми. Каучукоподобные полиуретаны применяются в мастиках и герметиках. Такие материалы сочетают в себе высокую эластичность (5 = 500… 1000 %) с высокой прочностью (Rp = 20… 50 МПа). Для мастик используются чаще всего компоненты, отверждаемые влагой воздуха.

Линейные полиуретаны хорошо растворяются в органических растворителях. Они малогигроскопичны, стойки к действию аг­рессивных сред, обладают хорошими адгезионными свойствами и высокой износостойкостью. Линейные полиуретаны способны к волокнообразованию и упрочнению волокон при вытяжке за счет ориентации макромолекул и увеличения степени кристалличнос­ти полимера. Полиуретановые клеи отличаются высокой прочно­стью склейки. Ими можно соединять металлы, пластмассы и ке­рамику. В строительстве полиуретановые клеи применяются огра­ничено из-за высокой токсичности полиизоционатов. Основное применение полиуретаны находят в производстве пенопластов.

Эпоксидные смолы содержат в молекуле не менее двух концевых

I I

эпоксидных групп —С—С— , благодаря наличию которых эпоксид­ные смолы способны отверждаться под действием различных ами­нов, ангидридов двухосновных кислот и др. Этот процесс, заключа­ющийся в образовании сшитой структуры полимера, не сопровож­дается выделением каких-либо побочных продуктов и может проис­ходить без повышения давления при комнатной температуре.

Эпоксидные смолы обладают высокой адгезией к металлам, стеклу, пластмассам и другим материалам. Благодаря этому, а также высокой прочности они широко применяются в качестве клеев, защитных покрытий и связующего для стеклопластиков.

Отвердители эпоксидной смолы, а часто и сама смола — ток­сичны. Отвержденная смола токсичностью не обладает.

Фенолоформальдегидная смола. Фенолоформальдегидная смо­ла (ФФС) является важнейшим представителем из группы фено­лоальдегидных полимеров, получаемых при поликонденсации фенола или его гомологов (крезола, ксиленола) с формальдеги­дом или другими альдегидами, например уксусным или масля­ным. Аналогичные смолы получают также путем поликонденса­ции фенола с фурфуролом.

Формальдегид (НСОН) — газ, образующийся в результате пе­реработки метилового спирта или метана. Раствор формальдегида в воде известен под названием «формалин». Фенол (С6Н5ОН) — бе­лое кристаллическое вещество с характерным запахом. Фенол выделяют из каменноугольной или сланцевой смолы, а также син­тезируют из пропилена и бензола.

При поликонденсации фенола с альдегидами могут быть полу­чены смолы двух типов: термопластичные, называемые новолач — ными, и термореактивные, называемые резольными[9].

Резольные (бакелитовые) смолы образуются в щелочной среде при избытке формальдегида и только в случае трифункциональ — ных фенолов. Новолачные смолы образуются на основе как три- функциональных, так и бифункциональных фенолов. Смола по­лучается поликонденсацией при избытке фенола и в кислой среде. Макромолекулы новолачной смолы имеют линейную структуру. Новолачная смола, плавкая и растворимая, может быть переве­дена в нерастворимую и неплавкую форму путем добавления гек­саметилентетрамина (CH2)6N4 (уротропина) и последующего на­гревания. При повышенной температуре в присутствии воды урот­ропин разлагается на аммиак и формальдегид. Последний реаги­рует с новолачным олигомером с образованием трехмерной струк­туры.

Этим свойством пользуются на практике для отверждения но­волачной смолы при получении пластмасс.

На основе фенолоформальдегидных синтетических смол с на­полнителями, красителями, отвердителями получают конструк­ционные материалы — фенопласты (см. подразд. 14.10). Изготавли­вают также литые изделия без наполнителей (неолейкорит, литой карболит, литой резит и др.), применяемые главным образом в галантерее. Спиртовые растворы резольной смолы, называемые бакелитовым лаком, применяют в качестве клея и для антикорро­зионной защиты металлов.

Карбамидная смола. Мочевиноформальдегидная смола (МФС) входит в группу аминоальдегидных полимеров, другим распрост­раненным представителем которой является меламиноформаль — дегидный полимер — продукт поликонденсации формальдегида с меламином.

Карбамидная смола получается поликонденсацией мочевины и формальдегида в водном растворе. По физико-химическим свой­ствам она имеет много общего с ФФС, однако отличается от пос­ледней отсутствием цвета и запаха, светостойкостью и нетоксич — ностью.

Карбамидная смола применяется так же, как и ФФС, для из­готовления прессовочных масс с различными наполнителями. Ком­позиции на ее основе можно окрашивать в любые цвета. Отверж­денная карбамидная смола безвредна для человека, поэтому ами­нопласты часто используют для изготовления пищевой тары.

Полиэфирные смолы. Это название объединяет четыре различ­ные группы сложных[10] полиэфиров: 1) алкидные смолы; 2) во­локнообразующие полиэфирные смолы; 3) ненасыщенные поли­эфирные смолы; 4) поликарбонаты. В основной цепи всех пере­численных полимеров регулярно повторяются сложноэфирные группы —СО —О — .

Алкидные смолы являются наиболее распространенной группой пленкообразующих веществ, составляющей до 70 % объема всей синтетической лакокрасочной продукции. Они применяются так­же в качестве клеев, заливочных масс, пластификаторов поливи­нилхлорида, а также для изготовления композиций с каучуком. Из алкидных полиэфиров наиболее известны глифталевые и пен — тафталевые смолы. Они относятся к сложным полиэфирам, моди­фицированным растительными маслами (тунговым, льняным, подсолнечным, хлопковым и др.) или жирными кислотами. От­верждение алкидов в покрытиях может происходить как за счет дальнейшей поликонденсации разветвленных полиэфиров (при температуре выше 150 °С), так и вследствие окислительной поли­меризации радикалов ненасыщенных жирных кислот-модифика­торов (при комнатной температуре).

К волокнообразующим полиэфирным смолам относится полиэти — лентерефталат (лавсан, терилен, дакрон), представляющий со­бой полиэфир этиленгликоля и терефталовой кислоты. Это — ли­нейный кристаллический полимер с температурой плавления около 265 °С. Кроме волокон и тканых материалов из него изготавливают пленки и некоторые изделия (трубки, прокладки, ремни, транс­портерные ленты И Т. Д.).

Ненасыщенные[11] полиэфирные смолы получают поликонденса­цией ненасыщенных дикарбоновых кислот, чаще всего малеино­вой или фумаровой с многоатомными спиртами. Благодаря нали­чию в таких полиэфирах двойных связей между атомами углерода они способны к дальнейшей полимеризации и сополимеризации с различными мономерами. Молекулярная масса их не превышает 1 500… 2 500.

Ненасыщенная полиэфирная смола часто представляет собой 60 —75%-й раствор непредельного полиэфира в стироле, играю­щем двоякую роль: растворителя и сшивающего агента. Переход вязкожидкого раствора в твердое неплавкое и нерастворимое со­стояние происходит вследствие сополимеризации полиэфира и стирола. Процесс отверждения не сопровождается выделением ка­ких-либо летучих побочных продуктов и может происходить в обыч­ных условиях.

Присущее армированным ненасыщенным полиэфирам (стек­лопластикам) сочетание высокой механической прочности, хи­мической стойкости и малой плотности поставило их в один ряд с конструкционными материалами, такими как сталь, древеси­на, бетон (см. подразд. 14.10).

Поликарбонаты — это сложные полиэфиры угольной кислоты с общей формулой [—О — R—О — СО — Наибольшее практическое значение получил поликарбонат на основе дифенилпропана, вы­пускаемый под названиями: «Дифлон» (Россия), «Лексан» и «Мер — лон» (США), «Макролон» и «Макрофол» (ФРГ). Свойства поли­карбонатов зависят от строения и соотношения исходных компо­нентов. Молекулярная масса полимеров составляет 25000…70000, но может доходить до 200 000. Температура плавления дифенилолп­ропана составляет 220…230°С. Поликарбонаты хорошо раствори­мы в хлорированных углеводородах, фенолах и др. Их отличает вы­сокая атмосферо — и водостойкость, а также устойчивость к воздей­ствию кислот и щелочей. Важными свойствами дифлона являются высокая ударная прочность и высокая прозрачность.

Изделия из поликарбонатов получают литьем под давлением, экструзией, вакуумным прессованием. Соединение частей можно осуществлять сваркой, склеиванием, горячей штамповкой.

В строительстве цельные и сотовые листы поликарбоната ис­пользуются для остекления зданий, выполнения прозрачных кро­вель и декоративных перегородок, используются в создании ма­лых архитектурных форм различных павильонов и укрытий. Цель­ный листовой поликарбонат легко может быть изогнут без нагре­ва, что используется при создании выпуклых форм световых фо­нарей, кровель, навесов. Сотовый (пустотный) поликарбонат в отличие от цельного обладает хорошими тепло — и звукоизоляци­онными свойствами.

Полисульфидные (тиоколовые) каучуки. Полисульфидные кау­чуки являются продуктом поликонденсации алифатических дига- логенпроизводных с ди — или полисульфидом натрия:

/i(Cl-R-Cl) + (я + l)Na2S4 — э
-»Na S4—[R—S —S-S —S —]„-Na + 2«NaCl

Получаются линейные насыщенные полимеры. Поликонденсация осуществляется при температуре 80… 100 °С в водной дисперсии.

Различают тетра — и дисульфидные полимеры. Все тетрасуль — фидные полимеры каучукоподобны независимо от R. Дисульфид­ные полимеры обладают свойствами эластомеров, если углеводо­родный радикал содержит более четырех атомов углерода.

Тиоколы вулканизуются оксидами или перекисями металлов. При вулканизации происходит увеличение молекулярной массы, так как сшиваются концы линейных цепей, а поперечные связи отсутствуют.

Тиоколы выпускаются в виде твердых эластичных или жидких продуктов. Это зависит от молекулярной массы. Жидкие тиоколы используются для получения мастик и герметиков.