Применение полимеров в строительстве

Полимеры широко применяются в различных областях человеческой деятельности, удовлетворяя потребности различных отраслей промышленности, сельского хозяйства, медицины, культуры и быта. При этом уместно отметить, что в последние годы несколько изменилась и функция полимерных материалов в любой отрасли, и способы их получения. Полимерам начали доверять все более ответственные задачи.

Сейчас в строительстве используют традиционные материалы, например бетон и сталь, для которых характерна низкая стоимость компонентов, и низкие возможности обработки. Использование полимерных материалов в строительстве дало:

– Сокращение итоговых расходов

– Повышение производительности

– Снижение веса

– Устойчивость к коррозии

– Простота установки и обработки

– Простота технического обслуживания

– Изоляционные свойства

При всем разнообразии особенностей для полимерных строительных материалов характерен и ряд свойств, определяющих условия рационального применения их в строительстве. Низкая прочность и относительно высокие прочностные показатели дают возможность создать директивный конструкции из пластмасс. Пластмассы — плохие проводники тепла и электричества. Поэтому они являются хорошими теплоизоляционными материалами и диэлектриками. В большинстве случаев, полимерные материалы устойчивы к кислотам, щелочам и другим хим. реагентам.

Они не требуют дополнительной защиты поверхности и могут быть окрашены в разные цвета. Многие пластические массы непроницаемы для воды, что обусловило их широкое применение для гидроизоляции зданий и сооружений, устройства кровель, трубопроводов. Низкая истираемость позволяет их широко применять для покрытия полов.

Пластмассы очень технологичны, т.  е. легко перерабатываются в строительные изделия. Они легко поддаются механической обработке, склеиваются и свариваются.

Но необходимо учитывать и их недостатки, к ним относят, к которым можно отнести низкую теплостойкость, высокий температурный коэффициент линейного расширения, повышенную ползучесть, или способность воспламеняться или подвергаться деструкции под действием огня. Из-за незавершенности процессов образования полимеров, и входящих в их состав токсичных компонентов некоторые пластические массы имеют способность выделять в окружающую среду вредные вещества. Под действием солнечных лучей, повышенной температуры и кислорода в воздухе начинают быстро стареть, т.  е. идет ухудшение физико-механических свойств.

Полимерные строительные материалы и изделия наиболее часто квалифицируют по виду полимера и области применения их в строительстве. Все многообразие пластмасс в зависимости от назначения их в строительстве сводится к следующим основным группам:

Материалы для покрытия полов

Низкая истираемость, гигиеничность, необходимые тепло- и звукоизоляционные свойства в сочетании с возможностью индустриализации строительных работ обусловили широкое применение полимерных материалов для покрытия полов.

Из всего объема рулонных, плиточных, мастичных и погонажных полимерных материалов для полов около 70% падает на долю поливинилхлоридного линолеума.

Линолеумы предназначены для устройства покрытий полов в жилых, общественных и некоторых промышленных зданиях. Применение этих покрытий в 5 - 7 раз сокращает длительность работ по сравнению с настилкой дощатых и паркетных полов. При правильной эксплуатации линолеумные полы могут прослужить 20-25 лет. Линолеумы выпускают без подосновы, а также на тканевой, войлочной и других видах подосновы. Наиболее массовыми являются одно- и многослойные линолеумы без подосновы. Они могут иметь поверхность, окрашенную в различные цвета, гладкую, с узором, блестящую, матовую, тисненую. Линолеумы изготавливают 3-мя способами: каланлровым, промазным и экструзионным.

В последние годы в строительстве все шире внедряют синтетические ковровые материалы (ворсолин, ворсонит и д. р. ) Для верха ковров используют тканные нетканые покрытия из синтетических волокон.

Ворсолин — нетканый двухслойный ворсовый материал. Его подосновой служит пленка из эмульсионного поливинилхлорида. Ковры ворсолина сваривают или склеивают в полотнища размером на комнату.

Ворсонит — Сырьем для него являются холсты из полиэфиров, полиамидов и других полимеров. Ворсонит отличается высоким декоративно-художественным, теплотехническим, и акустическим свойствами.

Плиточные материалы для полов являются менее полимероемкими, чем рулонные, и позволяют устраивать покрытия, различные по цвету и рисунку, легко ремонтируются.

Из пластмассовых плиток для полов основные — поливинилхлоридные и кумароновые. Эти виды плиток не рекомендуется применять в помещениях с повышенными тепловым и влажностным режимами эксплуатации и при возможном воздействии масел, жиров и образивных материалов.

Древесно-слоистые пластики (ДСП) — материалы, изготавливаемые в виде листов и плит горячим прессованием пакетов древесного шпона, пропитанного полимером. Технология производства ДСП включает подготовку древесного шпона, пропитку его полимером, сушку и сборку шпона в пакеты, прессирование и обрезку. ДСП по основным свойствам физико-механическим свойствам превосходят исходную древесину и используются для изготовления несущих конструкций, вспомогательных, крепежных и монтажных элементов.

Стеклопластики — пластмассы, содержащие в качестве упрочняющего наполнителя стекловолокнистые материалы. Прочность, легкость, низкая теплопроводность и другие ценные свойства определили широкое использование стеклопластиков в различных строительных конструкциях. Использование легких конструкций, изготовленных на основе стеклопластиков, позволяет снизить массу зданий в 16 раз по сравнению с кирпичными и в 8 раз по сравнению с крупнопанельными железобетонными зданиями. Стеклопластик в несколько десятков раз более стойки к ударным воздействиям, чем стекло, их прочность на изгиб и растяжении в 5 - 10 раз выше стекла, а плотность в 1,5 - 2 раза меньше. Светопропускаемость стеклопластиков может достигать 90% на толщину 1,5 мм, в том числе до 30% - в ультрафиолетовом спектре против 0,5 для обычного и силикатного стекла. Стеклопластики обладают теплопроводностью в 6 -10 раз более низкой, чем такие материалы, как керамика, бетон и железобетон. В строительстве стеклопластики применяют в виде плоских и волнистых листов для устройства светопрозрачной кровли промышленных зданий и сооружений; теплиц и оранжерей; малых архитектурных форм; трехслойных светопрозрачных и глухих панелей, ограждений и покрытий; оболочек и куполов; изделий трубчатого и коробчатого сечений; оконных и дверных блоков; санитарно-технических изделий, форм для изготовления бетонных и железобетонных изделий и др. Для стеклопластиков характерна высокая демпфирующая способность, они могут применяться в конструкциях, подвергаемых к действию вибраций.

Полимербетоны — композиционные материалы, получаемые на основе полимерного связующего, минеральных заполнителей и наполнителей.

Основные свойства полимербетонов определяются химической природой полимерного связующего, видом и содержанием наполнителя и заполнителей. Наиболее высокие физико-механические свойства полимербетоны имеют при использовании в качестве связующего эпоксидных смол. Однако сравнительно большая стоимость и дефицитность эпоксидных полимеров ограничивают возможность их применения. Для уменьшения расхода эпоксидных полимеров их модифицируют каменноугольной смолой. Наибольшее распространение получили полимербетоны на фурановых смолах, отверждаемых добавками сульфокислот. Свойства фурановых композиций улучшают, модифицируя их эпоксидными полимерами.

К достоинствам полимерных бетонов можно отнести их высокую износостойкость, кавитационную и химическую стойкость. Полимерные бетоны, содержащие 5-10% графитового наполнителя, имеют в 20 раз более высокую кавитационную стойкость, чем обычный бетон. Полимер бетоны можно усиливать металлической и неметаллической арматурой.

Полимерные бетоны применяют для возведения износостойких покрытий ирригационных плотин и конструкций портовых сооружений, для изготовления плит, установки химически стойких полов производственных зданий, сточных каналов, лотков и других конструкций , эксплуатируемых в условиях агрессивных сред; сооружения штатных стволов, кольцевых коллекторов подземных сооружений, химически стойких и дренажных труб; траверс ЛЭП, контактных опор и других конструкций с высоким электросопротивлением.

Гидроизоляционные и герметизирующие материалы. Трубы.

Из полимерных материалов для гидроизоляции особенно широкое применение получили пленки, мастики, лаки и краски. К пленочным относят рулонные материалы, толщиной до 1 мм, получаемые из полимеров путем экструзии, механического, пневмомеханического вытягивания и другими методами. Применение пленок позволяет улучшить условия труда при изоляционных работах, повысить их экономическую эффективность. В промышленности выпускают также полиизобутиленовые, полиамидные и другие пленки.

Гидроизоляционные мастики на основе термопластичных и термореактивных полимеров. Широкое применение получили битумно-полимерные пластики, для которого в виде главного компонента используют различные растворы или водные дисперсии каучуков.

Окрасочные гидроизоляционные составы на основе синтетических полимеров включают хлоркаучуковые, полиизобутиленовые, алкидные, полиуретановые, эпоксидные, силиконовые и т. п. Применять их можно для окраски поверхностей, на которые воздействуют минеральные масла и бензин. Кроме того, они пригодны для окраски помещений, где хранятся продукты и резервуары с питьевой водой.

Герметики — материалы и изделия, обеспечивающие влаго- и воздухонепроницаемость стыковых сопряжений строительных деталей и конструкций.

Мастичные герметики делятся на три группы:

1) Полимерные, нетвердеющие мастики на основе полиизобутилена. Они работают в том состоянии, в котором уложены в нее.

2) Герметики — эластомеры холодного отверждения. Их особенностью является, что после введения их в пастообразном состоянии встык под влиянием отверждающих добавок при температуре окружающей среды они переходят в эластичное резиноподобное состояние.

3) Битумно — полимерные герметики. Они применяются в горячем виде. Из-за своей дешевизны, высоких адгезионных и эксплуатационных свойств получили широкое распространение.

Погонажные герметики — это, как правило, пористые или пустотелые элементы, выполненные в виде жгутов различного поперечного сечения.

Оклеечные (рулонные) герметики представляют собой полосы из стеклоткани с нанесенным на них герметизирующим слоем мастики.

Трубы из полимерных материалов обладают преимуществами по сравнению с трубами из других материалов: легкостью, устойчивостью к электрохимической коррозии, гибкостью, высокими диэлектрическими свойствами. Постоянством пропускной способности, низкой теплопроводностью. Они просты в монтаже и не требуют защитных покрытий. Наибольшее распространение получили ПЭ, ПП, ПВХ трубы. Их применяют для устройства систем водоснабжения и канализаций, вентиляции внутренних коммуникаций химических и пищевых производств, ирригационных трубопроводов, газопроводов.

Теплоизоляционные пластмассы

Для тепловой изоляции в строительстве применяют полимерные материалы, имеющие ячеистую структуру, которая может быть представлена системой изолированных ячеек (пенопласт), сообщающихся пор (пороплаты), регулярно повторяющихся полостей (сотопласты). Такое деление теплоизоляционных пластмасс условно, так как обычно не удается получить материал только с замкнутыми или открытыми ячейками. Полимерные теплоизоляционные материалы подразделяют на жесткие, полужесткие и эластичные. Для строительной теплоизоляции широко применяют жесткие пластмассы. Наиболее распространенная теплоизоляционная пластмасса — пенополистирол.

Полимерные материалы относят к числу наиболее эффективных строительных материалов. Они позволяют существенно снизить вес конструкции, широко внедрять индустриальные методы ведения строительных работ, обладают комплексом положительных особенностей, позволяющих расширить архитектурные возможности, изменить облик интерьеров, сокращать рудовые затраты. Превосходя по свойствам многие материалы, они требуют для производства в 2 - 4 раза меньше капитальных вложений. Каждая тонна пластмасс позволяет экономит в народном хозяйстве 5,6 т стали, 3,4 т цветных металлов, около 500 рублей капитальных вложений и трудозатрат.