АСБЕСТОЦЕМЕНТ И АСБЕСТОЦЕМЕНТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Бетонные и железобетонные изделия — массивные элементы тол­щиной, как минимум, в несколько сантиметров. Получить легкие тонкостенные изделия из бетона на цементе с обычной прутковой или проволочной арматурой невозможно. Эту проблему можно решить, равномерно распределяя в мелкозернистой смеси на основе портланд­цемента (или другого вяжущего) тонкие армирующие волокна (отрезки стальной проволоки, асбестовое волокно, стекловолокно и др.). Из таких композиционных материалов, называемых фибробетоном, изго­товляют большеразмерные листы, трубы и фасонные изделия толщи-

ной всего несколько миллиметров. Самый распространенный и эф­фективный материал такого рода — асбестоцемент, получаемый на основе распушенного асбеста.

Асбест(от греч. asbestos — неразрушаемый) — собирательное назва­ние группы тонковолокнистых минералов, образующихся в земной коре при воздействии геотермальных вод на ультраосновные магмати­ческие породы. Особенностью асбеста является способность его ми­неральных агрегатов разделяться (распушаться) на тончайшие (диаметром в доли микрона) мягкие волоконца. Благодаря этому свойству асбест получил название «горный лен».

Различают два вида асбеста: амфиболовый (кислотостойкий) и хризотиловый (щелочестойкий). Россия обладает крупнейшими в мире месторождениями хризотилового асбеста, который благодаря уникаль­ным свойствам используется во многих отраслях техники.

Хризотил-асбест — гидросиликат магния 3MgO • 2SiO₂ • 2Н₂О. Элементарные кристаллы хризотил-асбеста — тончайшие трубочки ди­аметром в сотые доли микрометров. Практически асбест разделяется на пучки волокон диаметром 10... 100 мкм, прочность которых на разрыв составляет 600...800 МПа, что сравнимо с лучшими марками стали.

Хризотиловый асбест обладает высокой адсорбционной способно­стью; особенно активно он адсорбирует ионы Са⁺⁺, поэтому его волокна хорошо сцепляются с цементным вяжущим. Щелочестойкость хризотил-асбеста обеспечивает его устойчивость в щелочной среде цементного камня.

Асбест, помимо высокой прочности, обладает уникальным сочета­нием ценных свойств:

• низкой теплопроводностью [0,35...0,41 Вт/(м • К) в нераспушен-ном виде];

• устойчивостью к повышенным температурам (нагрев до 4OO...5OO⁰ С не вызывает в асбесте необратимых изменений);

• высоким коэффициентом трения (например, по стали — 0,8). Из асбестового волокна изготовляют ткани, картон, бумагу, шнуры,

которые благодаря огнестойкости асбеста используют для высокотем­пературной тепловой изоляции. Из смеси асбеста с синтетическими смолами получают асбестотехнические изделия для автотракторной (тормозные колодки и т. п.) и электротехнической (электроизоляци­онные материалы) промышленности.

В последние годы в Европе и США развернулась кампания по запрету использования асбеста, мотивируемая его вредностью. В основе этой кампании лежат не медико-биологические, а конъюнктурные соображения, связанные, в основном, с отсутствием месторождений асбеста в большинстве стран Европы и США. Так, при оценке воздей­ствия асбеста на организм человека не делается различия между кислотостойким амфиболовым асбестом, имеющим в составе тяжелые металлы и способным накапливаться в организме человека, и хризо-

тиловым, разрушающимся в кислых средах, в том числе и в человече­ском организме.

В качестве альтернативы природному асбесту предлагаются искус­ственные минеральные волокна, стоимость которых в несколько раз превышает стоимость асбеста, а их безопасность для человека практи­чески не изучена. Асбестовое волокно — природный материал, не требующий для своего производства энергоемких технологий, поэтому асбест значительно экологичнее искусственных волокон.

Медики считают, что хризотил-асбест при соблюдении правил работы с ним ке представляет опасности для здоровья человека. В асбестоцементных материалах асбест заключен в цементной матрице, что исключает контакт человека с ним и делает его безвредными во всех случаях применения.

Асбестоцемент— искусственный каменный материал, получаемый при затвердевании смеси портландцемента, асбеста (15...20 % от массы цемента) и воды. Асбест хорошо сцепляется с твердеющим цементом, и благодаря высокой прочности при растяжении асбестовое волокно армирует материал по всему объему.

Асбестоцементные изделия в основном производят путем отливки жидко-вязкой массы на частую металлическую сетку с последующим обезвоживанием и формованием. Таким образом получают плоские и волнистые листы и трубы.

Используется и другой способ формования асбестоцементных из­делий — экструзия — выдавливание пластичной массы, как при про­изводстве кирпича (см. § 5.3). Таким образом получают погонажные изделия: подоконные плиты, швеллеры, пустотелые плиты и панели.

Асбестоцемент при сравнительно небольшой плотности (1600...2000 кг/м³) обладает высокими прочностными показателями (предел прочности при изгибе до 30 МПа, а при сжатии до 90 МПа). Он долговечен, морозостоек (через 50 циклов замораживания-оттаи­вания теряет не более 10 % прочности) и практически водонепрони­цаем.

Недостатки асбестоцемента: хрупкость (асбестоцемент не выдер­живает сильных ударных нагрузок), набухание и усадка при изменении влажности асбестоцемента, сопровождающиеся короблением.

Волнистые кровельные листы («шифер») — основной вид листовых асбестоцементных изделий. Шифер широко используют в качестве кровельного материала (его доля в общем объеме производства кро­вельных материалов — около 50 %). Кровельные листы выпускают 6 типоразмеров: длиной 1,2...2,5 м; шириной 0,69..Л,15 м; толщиной 5.5...7,5 мм.

Кроме обычных выпускают листы, окрашенные атмосферостойки-ми красками как в массе, так и с поверхности. В последнее время начался выпуск плоских с фигурной кромкой листов, имитирующих

мелкоштучную черепицу (рис. 14.4). Долговечность асбестоцементных кро­вель — до 50 лет.

Кроме волнистых листов выпускают плоские облицовочные листы длиной до 2,8 м, шириной до 1,6 м и толщиной 4... 10 мм. Плоские листы используют для устройства стен и перегородок по деревянному каркасу, для изготовления санитарно-технических кабин, обли­цовки коридоров, лестниц, балконов. Санитарными нормами разрешено ис­пользование асбестоцементных плит

для отделки интерьеров при условии облицовки их поверхности поли­мерными пленками или окраски эмалями.

Асбестоцементные трубы — очень перспективный вид труб самого широкого назначения, обладающих комплексом ценных свойств. Они не подвержены коррозии как металлические, значительно легче их и не склонны к обрастанию. За счет низкой теплопроводности у асбе­стоцементных труб меньше проблем с промерзанием. Асбестоцемент­ные трубы соединяются с помощью муфт.

Асбестоцементные трубы выпускают безнапорные и напорные, отличающиеся толщиной и прочностными показателями (рис. 14.5).

Безнапорные трубы (диаметром 100 и 150 мм, длиной от 3 до 6 м) применяют для ненапорной канализации, дымоходов, прокладки ка­белей и дренажных коллекторов, а также столбов для оград.

Напорные трубы (диаметром от 100 до 500 мм, длиной 4, 5 и 6 м) используют для водо- и газоснабжения, вентиляции, устройства ко-

лодцев и мусоропроводов. Особенно эффектив­ны такие трубы для прокладки теплотрасс. Тру­бы выпускают под рабочее давление 0,6; 0,9; 1,2. и 1,5 МПа.

Напорные трубы стыкуются с помощью са­моуплотняющихся муфт (рис. 14.6). Резиновые уплотнители муфт имеют несквозные цилинд­рические пустоты. В них входит жидкость, транспортируемая по трубам под давлением, и расширяет резиновые уплотнители, обеспечи­вая тем самым герметичность стыка.

Экструзиожые изделия. В отличие от изде­лий, получаемых по традиционной технологии, в которых волокна ориентированы преимуще­ственно в плоскости изделия, в экструзионных волокна расположены беспорядочно. Из-за это­го для обеспечения равной прочности расход

асоеста при экструзионной технологии выше и составляет около 20 % (от общей массы материала) против 15 % при традиционном методе формования.

Поверхность экструзионных изделий гладкая. Надо отметить, что при резком нагреве до 400...600° С они не «взрываются», как обычные (например, шифер), имеющие слоистую структуру. Морозостойкость экструзионных изделий не менее F50.

Экструзией получают подоконные доски, профильные погонажные изделия и многопустотные панели и настилы.

Многопустотные панели (рис. 14.7) — перспективный вид экстру­зионных изделий: длина панелей — 3...6 м; ширина — 0,6 м и общая

толщина — 60 и 120 мм. Такие панели с пустотами, заполненными теплоизоляционными материалами (минеральной ватой, пенопластами и т. п.), можно использовать для стен и покрытий промышленных и сельскохозяйственных зданий, спортивных сооружений и т. п.

14.6. ДЕРЕВОЦЕМЕНТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Неделовую древесину и отходы деревообработки, составляющие более половины заготовляемой древесины, целесообразно использо­вать в качестве заполнителей в материалах на основе минеральных вяжущих (в основном на портландцементе). При этом используются положительные свойства обоих компонентов:

• минеральное вяжущее защищает древесину от возгорания и гниения, выступая в роли антипирена и антисептика;

• древесина позволяет получать материалы низкой плотности и достаточно высокой прочности.

Для нейтрализации экстрагируемых из древесины органических веществ, замедляющих твердение вяжущего, древесный заполнитель (особенно лиственных пород) обрабатывают специальными раствора­ми, содержащими жидкое стекло, хлорид кальция, сульфата аммония, известь и др. Эти же компоненты можно добавлять непосредственно в бетонную смесь.

На основе неделовой древесины и отходов деревообработки про­изводят цементностружечные плиты, фибролит, арболит, ксилолит и другие материалы.

Цементно-стружечные плиты (ЦСП) получают прессованием дре­весных стружек с цементным вяжущим и минеральными добавками.

Стружки готовят из неделовой древесины как хвойных, так и лиственных пород (размеры стружки: /= 15...45 мм; b = 4...6 мм; 8 = = 0,15...0,5 мм). В качестве минерального вяжущего применяют порт­ландцемент М500 без пластифицирующих добавок. Расход основных компонентов на 1 м³ ЦСП: цемент — 750...850 кг; стружка — 280...350 кг; вода — до необходимой консистенции.

Готовую смесь укладывают на поддоны и прессуют при давлении 1,8...2,0 МПа, после чего проводят термообработку при 80...90° С в течение 8 ч. Окончательное твердение плит протекает в нормальных условиях в течение 14 дн.

Толщина плит— 10...24 мм; плотность ЦСП— 1100...1400 кг/м³; теплопроводность (в сухом состоянии) — 0,3...0,4 ВтДм • К), водопог-лощение (по массе) — 9...16 %; набухание по толщине после 24 ч выдержки в воде — 1...2 %.

Цементно-стружечные плиты — прочный и довольно водостойкий материал. Их используют для изготовления перегородок, потолков, подстилающих слоев полов, ограждений лоджий, вентиляционных коробов и других элементов в жилом, промышленном и сельскохозяй-

ственном строительстве. ЦСП применяют также для изготовдеюяя сборных щитовых зданий.

Арболит (от лат. arbo — дерево + греч. lithos — камень) — легкий бетон, получаемый из смеси дробленых древесных отходов (в том числе опилок) и портландцемента. В зависимости от средней плотности арболит может быть:

• теплоизоляционный (р_т < 500 кг/м³);

• конструкционно-теплоизоляционный (р_т = 500...800 кг/м³).

По прочности при сжатии стандартных образцов арболит делят на классы от В0,35 до В3.5.

Плотность арболита — 400...800 кг/м³; прочность при сжатии — 0,5...6,0 МПа; теплопроводность —0,08...0,17 Вт/(м • К); равновесная (сорбционная) влажность при влажности воздуха (у = 40...90 %) — 4...12 %; морозостойкость — 25...30 циклов.

Арболит как в виде блоков и панелей, так и в монолитном варианте применяют для стен, перегородок, теплоизоляционных покрытий жи­лых и общественных зданий с нормальным режимом эксплуатации. Конструкционный цементный арболит можно армировать стальной арматурой.

Нельзя применять арболит для стен подвалов, цокольной и кар­низных частей зданий, т. е. там, где возможно непосредственное воздействие воды.

Ксилолит (от греч. xylon — древесина) — разновидность арболита, приготовляемого из опилок, древесной муки и магнезиального вяжу­щего (см. § 8.4). Отличается высокой прочностью, достаточной твер­достью и небольшой теплопроводностью. Широко применялся в конце XIX — начале XX в. для устройства бесшовных монолитных полов, по свойствам, близким паркетным; из ксилолита также изготовлялись плитки. В последнее время к ксилолиту вновь возникает интерес у строителей.

Фибролит (от лат. fibra — волокно) получают из тонких длинных древесных стружек (/= 50...200 мм; Ь = 2...5 мм; 8 = 0,3...0,5 мм), называемых «древесная шерсть», и портландцемента (реже магнезиаль­ного вяжущего). Смесь из стружек и вяжущего формуется в виде плит, подпрессовывается и выдерживается до затвердевания вяжущего.

Длина плит — 2,4 и 3,0 м; ширина — 0,6 и 1,2 м; толщина — 30...100 мм; средняя плотность плит (марка) — 300; 400 и 500 кг/м³; прочность при изгибе — от 0,4 до 1,5 МПа; теплопроводность — 0,07...0,13 ВтДм • К); водопоглощение (по массе) — не более 35...40 %.

Фибролитовые плиты применяют в качестве конструкционно-теп­лоизоляционного (марки 400 и 500) и теплоизоляционного (марка 300) материала для заполнения стен, перегородок, утепления перекрытий, но с обязательной защитой поверхностей от продувания.

Благодаря развитой системе открытых пор фибролит обладает хорошими акустическими свойствами, поэтому его используют как звукопоглощающий материал.

Фибролитовые плиты можно использовать в качестве несъемной опалубки при возведении бетонных стен: в них фибролит остается как теплоизоляционный элемент стены.

ГЛАВА15. СТРОИТЕЛЬНЫЕ ПЛАСТМАССЫ

15.1. ОБЩИЕ СВВДЕНИЯ

Пластмассы (пластики) — материалы, обязательным компонентом которых являются полимеры. В период формования изделий полимер находится в вязкотекучем или высокоэластичном состоянии, а в готовых материалах и изделиях — в отвержденном состоянии. Основ­ные виды полимеров, используемые в строительных пластмассах, описаны в гл. 10. Кроме полимеров в состав большинства пластмасс входят наполнители, пластификаторы, красители и специальные до­бавки.

Пластмассы — относительно новый вид материалов. Первые пла­стмассы резина и эбонит (эластичный и твердый продукты вулканиза­ции природного каучука) появились в середине XIX в., когда был открыт процесс вулканизации. В 1872 г. был получен целлулоид — пластмасса на основе модифицированной целлюлозы, а в 1887 г.— галалит — пластмасса на основе казеина, белковой составляющей мо­лока. Первый синтетический полимер — фенол-формальдегидная смола и пластмассы на ее основе — появились в начале XX в. В середине XX в. началось производство пластмасс на основе поливинилхпорида, полистирола и других синтетических полимеров. В 50—60-х годах активно начало развиваться производство пластмасс на базе полиэти­лена, эпоксидных и полиуретановых смол.

В наше время пластмассы заняли заметное место во всех отраслях хозяйства, в том числе и в строительстве. Несмотря на значительно более высокую стоимость, они оказались конкурентоспособными по отношению к традиционным строительным материалам. Основная причина этого объясняется высокой технологичностью пла­стмасс. Они легко перерабатываются в самые различные материалы и изделия, из которых, в свою очередь, чрезвычайно просто получать готовые конструкции. Яркий пример этому — линолеум, настилка которого сводится к раскатыванию рулона материала по поверхности пола и закреплению его клеем. Таким образом получается декоратив­ное, гигиеничное и износостойкое покрытие пола с необходимыми тепло- и звукоизоляционными свойствами.

Свойства пластмасс.У пластмасс довольно необычный для строи­тельных материалов набор свойств (как положительных, так и отрица­тельных):

• высокая прочность при малой плотности (р_т < 1500 кг/м³, а у газо­наполненных пластмасс уникально низкая плотность — 50... 10 кг/м³);

• более низкий, чем у традиционных материалов, модуль упругости и соответственно высокая деформативность; заметная ползучесть (раз­витие деформаций при длительном воздействии нагрузок);

• высокая износостойкость при малой поверхностной твердости;

• водостойкость, водонепроницаемость и универсальная химиче­ская стойкость (к кислотам, щелочам, растворам солей);

• невысокая теплостойкость (в основном 100...200° С; для некото­рых пластмасс 300...350° С) и зависимость механических свойств от температуры;

• декоративность — способность окрашиваться в яркие тона и принимать нужную текстуру поверхности;

• хорошие электроизоляционные свойства и склонность к накап­ливанию статического электричества;

• склонность к старению (особенно под действием УФ-излучения и кислорода воздуха);

• горючесть, усугубляемая токсичностью продуктов горения;

• экологическая проблемность пластмасс.

Применение пластмассв строительстве целесообразно и экономи­чески оправданно в таких вариантах, когда при небольшом расходе полимера на единицу продукции (м² или м³) достигается определенный технико-экономический эффект. Это, например, декоративные и гид­роизоляционные полимерные пленки, листовые облицовочные мате­риалы, покрьггия полов, лаки, краски, клеи и мастики, трубы и другие погонажные изделия, санитарно-технические изделия, а также ультра­легкие теплоизоляционные газонаполненные пластмассы (пено- и поропласты).

Состав пластмасс.Основные компоненты пластмасс: полимер, наполнитель, пластификатор, краситель и специальные добавки.

Полимер выполняет роль связующего и определяет основные свой­ства пластмассы.

Наполнитель уменьшает расход полимера и придает пластмассе определенные свойства. По виду и структуре наполнители могут быть порошкообразные (мел, тальк, древесная мука), грубодисперсные (стружка, песок, щебень), волокнистые (стекловолокно, целлюлозные волокна и т. п.), листовые (бумага, древесный шпон и т. п.). Волокни­стые и листовые наполнители являются армирующими наполнителями, существенно повышающими прочность и модуль упругости пластмасс. Так, стеклопластики, углепластики, бумажнослоистые пластики очень прочные и легкие конструкционные материалы.

Пластмассы могут быть наполнен ъ; {до 90,,.95 % по объему) возду­хом. Такиз материалы,, называемые :>ешгалаетами, обладают очень высокими теплоизоляционными свойствами.

Пластификаторы — вещества, повышающие эластичность .пласт­масс. Например, жесткий поливянилхлорид в линолеуме пластифици­руется слаболетучими вязкими жидкостями (диоктилфталатом, трикрезилфосфатом и др.). Они, проникая между молекулами полиме­ра, повышают их подвижность. Это делает материал пластичным. Пластификаторы также облегчают переработку пластмасс, снижая температуру перехода в вязкопластичное состояние.

Пигменты, применяемые в пластмассах, могут быть как минераль­ные, так и органические. Чтобы пластмасса длительно сохраняла цвета, от пигментов требуется в основном светостойкость, так как полимеры, будучи сами "химически инертными, защищают пигменты от других агрессивных воздействий.

Стабилизаторы и антиоксиданты — необходимый компонент мно­гих пластмасс, так как полимеры под действием солнечного света и кислорода воздуха стареют (происходит деструкция полимера и окис­лительная полимеризация), что приводит к потере эксплуатационных свойств и разрушению пластмасс.

Отвердители и вулканизаторы используются в тех случаях, когда необходимо произвести отверждение жидких олигомеров (например, отверждение эпоксидной смолы аминными отвердителями) или сшив­ку макромолекул термореактивного полимера (например, вулканиза­ция каучука серой, отверждение фенолформальдегидных смол уротропином). В любом случае происходит укрупнение молекул исход­ных продуктов с образованием пространственных сеток с помощью низкомолекулярных веществ. В ряде случаев отвердителями могут служить кислород или влага, содержащиеся в воздухе.

Пластмассы и экология.Широкое использование в нашей жизни пластмасс породило новую экологическую проблему. Большинство полимеров и соответственно пластмасс — биологически инертные (безвредные для человека) материалы, поэтому может показаться, что пластмассы — экологически чистые материалы. В действительности это далеко не так. Производство синтетических полимеров связано со сложными и энергоемкими химическими процессами с вредными для человека мономерами, сопровождающимися вредными выбросами в атмосферу.

Готовые полимеры и материалы на их основе (при условии пра­вильно проведенного синтеза и переработки) в большинстве своем безвредны. Однако отслужившие свой век пластмассовые изделия не вписываются в природный цикл: они не гниют и не разлагаются под действием природных агентов, поэтому их количество постоянно увеличивается. При сжигании полимеры разлагаются с выделением токсичных низкомолекулярных продуктов. Пластмассы на основе тер-

мопластичных полимеров могут использоваться вторично, но это не решает полностью проблемы утилизации пластмасс. Один из вариантов решения этой проблемы — получение биологически разлагаемых по­лимеров, разработке которых в настоящее время уделяется серьезнее внимание.

15.2. ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПЛАСТМАСС

Полимерные материалы, как уже говорилось, отличаются техноло­гичностью. Они могут перерабатываться в.изделия самыми разнооб­разными методами. При этом параметры переработки (температура и давление) значительно ниже, чем при переработке таких материалов, как металлы, стекло и керамика. Способ обработки и ее режим определяются видом полимера и типом получаемого изделия.

Общая схема производства пластмасс включает традиционные про­цессы — дозировку и приготовление полимерной композиции, формо­вание изделий и стабилизация их формы и физико-механических свойств.

Приготовление композицийпроизводят на смесителях различных систем. Для перемешивания сухих композиций обычно используют турбулентные и шнековые смесители. Специфическим широко исполь­зуемым способом приготовления полимерных композиций является вальцевание.

Вальцевание — операция, при которой масса перетирается в зазоре между обогреваемыми валками, вращающимися в противоположном направлении (рис. 15.1). Вальцевание позволяет равномерно переме­шать компоненты смеси. При многократном пропускании массы через валки полимер в результате термомеханических воздействий переходит в пластично-вязкое состояние. Этот процесс называется пластикация.

Экструдирование — перемешивание массы в обогреваемом шнеко-

вом прессе (экструдере,) с по­следующим продавливанием массы сквозь решетку для формования полуфабриката в виде гранул (такой экструдер называется гранулятором).

Формование изделий.Вы­бор метода формования зави­сит в основном от вида получаемой продукции. Так, листовые материалы форму­ются обычно на каландрах, трубы и погонажные про­фильные изделия экструдиру-ют, штучные изделия в

основном формуют литьем под давлением.

Каландрирование — процесс формования полотна заданной толщины и ширины из пластичной смеси (приготовленной, напри­мер, на вальцах) путем однократ­ного пропускания между обогре­ваемыми полированными валками с последовательно уменьшающим­ся зазором. Схемы работы Г-об-разного и Z-образного каландров поелставлены на оис. 15.2. Калан-

дрированием производят полимерные пленки. В частности, большую часть линолеума изготовляют вальцево-каландровым способом. Мно­гослойный линолеум получают горячим дублированием заранее отфор­мованных на каландрах пленок: защитной, декоративной и подк­ладочной (несущей) (см. рис. 15.5).

Экструзия — процесс получения профилированных изделий спо­собом непрерывного выдавливания размягченной массы через формо­образующее отверстие (мундштук). Экструзией производят трубы (рис. 15.3) и погонажные изделия (плинтусы, раскладки, «сайдинг», оконные профили и т. п.). Выпускают специальные экструдеры для формования линолеума (в том числе и двухслойного). На экструдерах формуют полимерные пленки в виде бесшовного рукава. Для этого формуется труба, внутрь которой подается воздух, раздувающий ее в тонкую пленку.

Литьем под давлением с помощью литьевых машин (рис. 15.4) получают небольшие изделия сложной конфигурации из смесей на основе термопластичных полимеров (например, изделия для санитар-

но-технических устройств', вентиляционные решетки, мелкие плитки и т: п.). Гранулированный полуфабрикат нагревается до вязко-текучего состояния в цилиндре (4) литьевой машины и плунжером (Г) впры­скивается в разъемную форму (5), охлаждаемую водой.

Горячее прессование используют в основном для формования изде­лий из термореактивных полимеров. Так, в частности, получают лис­товые материалы: бумажно-слоистый и деревослоистый пластик, сверхтвердые древесноволокнистые и древесно-стружечные плиты. Для листовых материалов используют многоэтажные прессы с масляным или паровым обогревом плит \t= 120... 150° С). На таких прессах фор­муют одновременно 5... 15 листов. В начале прессования полимер расплавляется, связывая все компоненты, а затем необратимо отверж-дается, фиксируя заданную форму изделия.

Горячим прессованием можно получать пенопласты с помощью веществ — газообразователей, разлагающихся с выделением газа при нагревании, т. е. в тот момент, когда полимер приобретает вязко-пла­стичную консистенцию. Вспенивание происходит при размыкании плит пресса. Получаемый при этом пенопласт имеет на поверхности плиты плотные корочки.

Пенопласты производят и другими методами. Очень простым способом получают полистирольный пенопласт из гранул полистирола, содержащих легкокипящую жидкость — изопентан. Наибольшее коли­чество гранул помещают в замкнутую форму, которую опускают в горячую (85...95° С) воду. Полистирол размягчается, изопентан, вски­пая, вспучивает гранулы- Расширившиеся гранулы занимают весь объем формы, слипаются друг с другом и образуют плиту или изделие другой, формы.

Кроме перечисленных способов получения изделий из пластмасс используются еще много других методов: промазывание и пропитка основ; напыление пластмасс, сварка и склеивание.

15.3, ОСНОВНЫЕ ВИДЫ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛАСТМАСС

Как уже отмечалось, технически и экономически выгодно приме­нение пластмасс в строительстве в виде пленочных и листовых отде­лочных материалов, труб и других погонажных изделий, ультралегких газонаполненных пластмасс, а также клеев, мастик и других вспомо­гательных материалов. Большая доля полимерных материалов строи­тельного назначения — материалы для полов.

Материалы для полов могут быть в виде рулонных покрытий — линолеумов и ворсовых (ковровых) покрытий, плиток и жидко-вязких составов, используемых для получения бесшовных покрытий пола.

Рулонные материалы. Линолеум (от лат. linum — лен, ткань и oleum — масло) впервые появился во второй половине XIX . Он представлял собой грубую ткань, покрытую слоем пластической массы на основе высыхающих растительных масел (например, льняного) и пробковой муки. Эти материалы получили название «линолеум». Подобный ли­нолеум под названием «глифталевый» выпускался вплоть до середины XX в., когда он уступил место поливинилхлоридному.

В настоящее время производится много разновидностей ПВХ-ли-нолеума. Наиболе полно отвечает требованиям и строителей, и потре­бителей ПВХ-линолеум натеплозвукоизодяционной основе (рис. 15.5). Такой линолеум позволяет настилать полы непосредственно по стяжке без устройства специальных тепло- и звукоизоляционных прослоек. Линолеумные полы удобны в эксплуатации (легко моются и не требуют специального ухода) и декоративны. Однако они не рассчитаны на эксплуатацию в помещениях с интенсивным людским потоком. Для таких условий выпускается специальный линолеум с повышенной износостойкостью.

В последнее время вновь возник интерес к глифталевому линолеуму как к материалу на природном сырье.

Линолеум выпускают в рулонах шириной до 4 м, длиной не менее 12 м. Толщина в зависимости от вида линолеума 1,2...6 мм.

К основанию пола линолеум крепят на специальных мастиках. От правильности настилки во многом зависит его долговечность. Это относится и ко всем остальным полимерным материалам.

I Только при строгом соблюдении правил монтажа и эксплуата­ции пластмассы в полной мере проявляют свои положительные свойства.

При массовом строительстве типовых зданий наиболее эффектив­ный метод применения линолеума — изготовление на заводе полотнищ размером «на комнату» (с помощью сваркм).

К рулонным материалам для полов, кроме линолеума относятся ворсовые, (ковровые) покрытия Они обладают высокими тепло- и зву­коизоляционными свойствами, но уход за ними достаточно труден. Настилка таких полов целесообразна в гостиницах, офисах и других помещениях с малой интенсивностью движения и отсутствием загряз­нений.

Плиточные материалы для полов имеют размер плиток от 30 х 30 до 50 х 50 см и могут быть получены как из ПВХ-материалов, так и на базе ворсовых покрытий. Из плиток можно составлять декоративные покрытия полов, которые можно ремонтировать, заменяя отдельные вышедшие из строя плитки. Слабым местом таких полов являются стыки.

В 90-х годах появился новый вид плиточных покрытий — «ламинат» — крупноразмерные плитки из твердой древесно-волокнистой плиты, имеющие с лицевой стороны декоративное полимерное покрытие (например, имитирующее паркет) с высокой износостойкостью. Лами-натные покрытия полов легко собираются и разбираются благодаря специальным «замковым» сочленениям.

Бесшовные мастичные полы получают из сырьевых смесей на основе жидко-вязких олигомеров. Составы, содержащие, кроме того, напол­нители и пигменты, наносятся на подготовленное основание пола слоем требуемой толщины (2... 10 м). Через 1...2 суток образуется ровное износостойкое и не имеющее швов покрытие пола. Такие покрытия отличаются водостойкостью, химической стойкостью, износостойко­стью и хорошим сопротивлением ударным нагрузкам.

В зависимости от вида полимерного компонента различают составы на жидких каучукоподобных олигомерах, образующих эластичное по­крытие, и термореактивных смолах (например, эпоксидных), образу­ющих твердые покрытия. Такие полы целесообразны, например, для цехов предприятий пищевой промышленности, спортивных залов, коридоров в школах и т. п.

Отделочные материалы на основе пластмасс могут быть листовыми, пленочными, погонажными и окрасочными (последние рассмотрены в гл. 18).

"Бумажно-слоистый пластик — листовой материал размером до 3000 х 1600 мм при толщине 0,5...3 мм, получаемый горячим прессо­ванием 5... 15 слоев бумаги, пропитанной термореактивными полиме­рами: лицевые слои — прозрачным меламиноформальдегидным

полимером, а внутренние — фенолформальдегидным. Для верхнего лицевого слоя используется цветная бумага с рисунком (под дерево, ткань и т. п.), покрытая сверху прозрачной защитной бумагой, также имеющей пропитку.

Бумажно-слоистый пластик обладает высокой для пластмасс по­верхностной твердостью, износо- и теплостойкостью. В основном его применяют для облицовки мебели для кухонь, встроенной мебели и столярных строительных изделий (двери и т. п.); для отделки стен на высоту 1...1,5 м помещений с большой интенсивностью эксплуатации (вестибюли, коридоры), а также, благодаря высокой водостойкости и гигиеничности, помещений ванных, лабораторий и т. п.

Декоративные пленочные материалы — один из наиболее перспек­тивных видов пластмасс для внутренней отделки. Различают отделоч­ные пленки безосновные и с подосновой (бумажной, тканевой).

Безосновные пленочные материалы — тонкие полимерные (главным образом поливинилхлоридные) пленки, окрашенные по всей толщине и имеющие с лицевой стороны рисунок или тиснение, которые ими­тируют древесину, ткань, керамическую плитку и т. п. Пленку выпу­скают в рулонах длиной 150 м, шириной 1500...1600 мм. С тыльной стороны пленка может иметь слой из так называемого «неумирающего» клея, прикрытый специальной защитной бумагой. Такая пленка выпу­скается меньшей ширины (500 мм) и в рулонах дайной 15 м. Беспод-основные пленки используют для отделки древесины, асбестоце-ментных листов и др.

Пленки на основе — рулонный отделочный материал, в котором цветная, обычно поливинилхлоридная, пленка сдублирована с бумаж­ной или тканевой подосновой. Примером такого материала могут служить моющиеся обои, представляющие собой тонкую полимерную пленку, сформированную тем или иным способом (напылением, на­мазкой, дублированием) на поверхности бумажной подосновы. Такие материалы применяют для отделки стен, как и обычные обои, но там, где будет полезна их повышенная влагостойкость и износостойкость (например, для кухонь, прихожих, коридоров в больницах).

Пленки для натяжных потолков — новый вариант пленочного от­делочного материала. Такие пленки имеют высокую упругость и проч­ность и могут быть окрашены в любые цвета. Их с большим усилием натягивают и закрепляют на арматуре, установленной на стене. При этом образуется подвесной декоративный потолок, за которым на перекрытии проходят всевозможные коммуникации (электропроводка, вентиляции и т. п.). Применяют натяжные потолки в магазинах, кафе, офисах и т. п.

Облицовочные листы и рейки (сайдинг) имитируют традиционные виды облицовки зданий — дерево, кирпич, природный камень. Наи­большее распространение для облицовки индивидуальных домов, тор­говых павильонов и других сооружений подобного типа приобрели

материалы, имитирующие облицовоч­ную доску «вагонку»,— пластмассовые рейки под названием «сайдинг». Они имеют текстуру древесины и могут быть окрашены в любые цвета. Рейки сайдин-га легко соединяются друг с другом. По­лучают рейки либо экструзией из ПВХ-композиций, либо нанесением по­лимерных пленок на металлическую (алюминиевую) основу.

Листовые полимерные облицовоч­ные материалы, имитирующие, напри­мер, кирпичную кладку, кладку из при­родного камня, изготавливают из композиций на основе термопластов. Необходимая текстура образуется путем горячего прессования листов-полуфаб­рикатов, которые могут быть окрашены как в массе, так и по поверхности.

Погонажные изделия — длинномерные изделия разнообразных про­филей: плинтусы, рейки, поручни для лестничных перил, раскладки для крепления листовых материалов, нательники и т. п. (рис. 15.6). Получают погонажные изделия главным образом из поливинилхлорид-ных композиций методом экструзии.

Использование полимерных погонажных изделий — одна из сторон малой индустриализации строительства. Например, применение пла­стмассовых поручней из пластифицированного ПВХ существенно ус­коряет отделку лестниц. Поручни, поступающие на стройку в виде бухт, нагревают в воде до 60...70° С. В размягченном виде они легко надева­ются на металлические перила, а после остывания плотно охватывают их.

Конструкционно-отделочныепластмассы. К ним относятся плитные и листовые материалы: древесностружечные плиты (см. § 3.6), древес-нослоистые пластики, сверхтвердые древесноволокнистые плиты, стеклопластик и другие материалы, а также формованные элементы для архитектуры малых форм: киосков, павильонов и т. п.

Стеклопластики — листовой материал, получаемый пропиткой стеклянного волокна или стеклоткани термореактивными олигомера-ми (смолами) с последующим их отверждением. Кроме стеклянных волокон, возможно применение волокон более прочных и с большим модулем упругости (например, углеродных). Стеклянное волокно (или стеклянная ткань) играет роль арматуры, благодаря чему обеспечивается высокая прочность материала при изгибе и растяжении (200...500 МПа) при относительно небольшой плотности (1500... 1700 кг/м³). Роль полимерного связующего заключается в том, чтобы придать

материалу монолитность и обеспечить равномерное распределение напряжений от внешних нагрузок между всеми стеклянными волок­нами. Стеклопластики — типичный композиционный материал.

Чаще всего для пропитки стекловолокна применяют ненасыщен­ные полиэфирные или эпоксидные смолы, обладающие высокой проч­ностью и адгезией к стекловолокну и химической стойкостью. Стеклопластики выпускают в виде плоских или волнистых листов, окрашенных в различные цвета, которые используют для декоративной наружной облицовки и устройства кровель. Кроме того, из стеклопла­стиков изготовляют трехслойные пенопластовые панели, трубы, сани-тарно-технические изделия и покровные элементы для трубопроводов и химических аппаратов и т. п.

Древеснослоистые пластики — листовой материал, получаемый го­рячим прессованием древесного шпона, пропитанного термореактив-ными полимерами (обычно фенол оформаяьдегадньши),- прочный водо-, масло- и бензостойкий материал, используемый для каркасных перегородок, клееных деревянных конструкций и других целей (на­пример, для изготовления точной опалубки многоразового использо­вания).

Теплоизоляционные полимерные материалы — самые эффективные теплоизоляционные материалы с пористостью более 90 %. Они могут быть в виде плит или других иделий, а также в виде жидких композиций, вспениваемых и отверждаемых на месте укладки (подробно полимер­ные теплоизоляционные материалы описаны в § 17.3).

Кровельные, гидроизоляционные и санитарии-технические материа­лы и изделия. Использование полимеров для получения кровельных, гидроизоляционных и санитарно-технических материалов и изделий базируется на их высокой водостойкости и коррозионной стойкости.

При получении кровельных и гидроизоляционных материалов поли­меры используют в роли:

• модификаторов традиционных битумных материалов;

• самостоятелен ых материалов в виде пленок, мембран и мастичных составов (подробнее см. § 16.4).

Полимерные трубы с каждым годом находят все более широкое применение в строительстве, вытесняя традиционные стальные и чугунные. Пластмассовые трубы легче металлических в 4...5 раз при одинаковой пропускной способности. Они не4юкрываются отложени­ями и не корродируют даже в воде с агрессивными веществами. Благодаря низкой теплопроводности вода в пластмассовых трубах имеет меньше шансов замерзнуть; при этом даже в случае замерзания труба не лопается благодаря пластичности пластмассы.

Трубы в основном изготовляют методом экструзии из композиций на основе термопластов (полиэтилена, полипропилена, поливинилх-лорида и др.). Такие трубы обладают невысокой теплостойкостью (не

выше 60...80^е С) и рекомендуются для холодного водоснабжения и канализации. Из эластопластов изготовляют гибкие шланги.

Кроме труб выпускают полный набор фитингов (от англ. fit — монтировать) соединительных деталей трубопроводов, поворотов, пе­реходов, разветвлений и т. п. (рис. 15.7). Монтаж систем из пластмас­совых труб и фитингов проще и быстрее, чем из металлических.

Для работы с жидкостями при более высоких температурах и под давлением рационально применять стеклопластиковые трубы, тепло­стойкость которых на эпоксидном связующем превышает 200° С.

Прозрачные ударопрочные трубы, используемые, например, в пи­щевой или химической промышленности для транспортировки жид­костей, производят из полиметилметакрилата методом сварки из лис­товых заготовок.

Пластмассы широко применяют для изготовления санитарно-тех­нических изделий и деталей для них: сифонов, деталей смесителей, смывных бачков, соединительных шлангов, вентиляционных решеток и т. п.

Клеи на основе полимеров. Клеевое соединение элементов строи­тельных конструкций — один из самых прогрессивных методов в стро­ительной технологии и в производстве строительных изделий. Подав­ляющее количество клеев, используемых для этих целей,— клеи на основе полимеров. Они выгодно отличаются от традиционных нату­ральных (казеинового, столярного и т. п.) клеев и клея на основе жидкого стекла (силикатный клей) большим разнообразием свойств и долговечностью. Полимерные клеи обладают высокой клеящей спо­собностью к самым разнообразным материалам, биостойки, многие из них водостойки.

Полимерные клеи можно разделить на три типа:

1. На основе водных растворов и водных дисперсий полимеров — это так называемые водоразбавляемые клеи. Например, клей ПВА (на

основе поливинилацетатной дисперсии) или клей «Бустилат» (на ос­нове латекса бутадиенстирольного каучука).

2. На основе растворов термопластичных полимеров в органических растворителях (например, нитроклей — раствор нитроцеллюлозы в ацетоне и амилацетате, резиновый клей — раствор каучука в бензине, перхлорвиниловый клей). Недостаток этих клеев — пожароопасность, обусловленная наличием летучих растворителей.

3. На основе отверждающихся жидких олигомеров (например, эпок­сидные, полиуретановые или мочевиноформальдегидные), обладаю­щие относительно большей прочностью и теплостойкостью,

В строительстве применяют в основном 1-й и 3-й типы клеев. Для наклейки отделочных материалов при внутренних работах (линкруста, линолеума, облицовочных плиток) преимущественно используют клеи на основе водных дисперсий полимеров; для наклейки обоев — водо­растворимый клей на основе метилцеллюлозы; для склеивания эле­ментов несущих конструкций и для наружной отделки — клеи на основе отверждающихся смол. Качество склеивания зависит от пра­вильности выбора типа клея для данных материалов, качества подго­товки поверхности (сушка, обеспыливание, обезжиривание и т. п.) и соблюдения требуемого режима отверждения клея (время, температура, давление).

Контрольные вопросы

I. Что такое пластмассы? Назовите основные компоненты пластмасс. 2. Перечислите основные положительные и отрицательные свойства пластмасс. 3. Какова роль напол­нителей в пластмассах? 4. Каковы основные методы получения изделий из пластмасс?

5. Перечислите основные области применения пластмасс. Обоснуйте ваш ответ.

6. Стеклопластики. Какова роль компонентов в этом материале? 7. Какие полимерные материалы для полов вы знаете? 8. Что такое погонажные изделия? 9. Пластмассовые трубы: их положительные качества и недостатки.

РАЗДЕЛ 6. МАТЕРИАЛЫ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

■ .' 1

i

ГЛАВА 16, КРОВЕЛЬНЫЕ» ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ И ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ