Следует отметить, что пластмассы обладают и рядом недостатков. Большинство пластмасс имеет невысокую теплостойкость (70—200°C), высокий коэффициент термического расширения, повышенную ползучесть; вних при постоянной нагрузке развивается пластическое течение, большее, чем, например, в стали и бетоне. Со временем некоторые пластмассы стареют, т.е. происходит постепенное их разрушение (деструкция), снижаются прочность и твердость, появляются хрупкость, потемнение. Старение пластмасс происходит под действием света, воздуха, температуры. При возгорании многие пластмассы выделяют токсические вещества.
Конструкционные материалы
Характерными отличиями полимерных строительных материалов от обычно применяемых в строительстве являются их малая плотность, высокая прочность, хорошие тепло-, звуко– и гидроизоляционные свойства, а также стойкость против химических веществ.
В качестве конструкционных полимерных материалов используют главным образом армированные пластмассы. Для строительных конструкций применяют следующие виды материалов и изделий, изготовленных на основе полимеров: стеклопластики, органическое стекло, винипласт листовой, сотопласты и жесткие пенопласты.
Стеклопластики —это пластмассы, состоящие из полимера и наполнителя или армирующего материала в виде стеклянного волокна. В зависимости от вида стекловолокнистого наполнителя стеклопластики для строительных конструкций подразделяются на три группы:
I группа – стекловолокно непрерывное прямолинейное, расположенное слоями по толщине материала, связующее – модифицированные фенолоформальдегидные, эпоксидно-феноловые и другие полимеры;
II группа – стекловолокно рубленое в виде матов или нанесенное напылением, связующее – полиэфирные и другие полимеры;
III группа – стекловолокно в виде холстов, связующее фенолоформальдегидные полимеры.
В строительных конструкциях применяют также стеклотекстолиты, в которых в качестве армирующего наполнителя используют ткань из бесщелочного стеклянного волокна, а в качестве связующего – модифицированные фенолоформальдегидные или полиэфирные полимеры. Стекловолокнистые анизотропные материалы (СВАМ) представляют собой один из видов стеклопластиков, которые получают путем укладки вытянутых стеклянных волокон параллельно друг другу с одновременным нанесением на них связующего.
Стеклопластики в строительстве применяют для устройства светопрозрачных ограждений и перегородок, световых холодных и полутеплых проемов стен и фонарей верхнего света, а также в качестве наружных слоев панелей цехов с химической агрессией (для светопрозрачного материала).
Органическое стекло(полиметилметакрилат) представляет собой высокопрозрачный, светоустойчивый, относительно легкий материал. С течением времени органическое стекло не мутнеет, не желтеет, не становится хрупким, хорошо противостоит атмосферным влияниям. Органическое стекло эластично и сохраняет это свойство даже при пониженных температурах, когда его прочность на изгиб и растяжение возрастает, не увеличивая хрупкости; оно превосходит по прочности на изгиб силикатное стекло в 7 раз. Органическое стекло применяют для устройства светопрозрачных ограждений и перегородок, световых одинарных и двойных вертикальных проемов и куполов верхнего света общественных и промышленных зданий, ограждений теплиц.
Характерным признаком сотопластовявляются регулярно повторяющиеся полости, имеющие правильную геометрическую форму. Полости образуются при формовании или литье исходного пластического материала без его вспенивания. Изготовляют сотопласты горячим формованием пропитанных термореактивными полимерами листов бумаги, ткани, шпона и т.д.
Пенополистирол как тепло– и звукоизоляционный материал применяют для устройства трехслойных панелей для стен и плит покрытий жилых, общественных и промышленных зданий. Трехслойные панели изготовляют клееными, в качестве наружных слоев используют стеклопластики, асбестоцемент, алюминий и другие материалы, а для приклеивания – фенолоформальдегидные, карбамидные, эпоксидные и другие клеи. Пенополистирол можно получить несколькими способами: прессовым, беспрессовым (из гранул), автоклавным и т.д.
Жесткий пенополивинилхлорид используют главным образом в качестве тепло– и звукоизоляционного материала для среднего слоя трехслойных панелей стен и плит покрытий жилых, общественных и промышленных зданий.
Погонажные изделия на основе полимеров
Погонажные изделия (плинтусы, поручни, накладки на проступи, раскладки, наличники, нащельники, штанги, конструктивные погонажные материалы – уголки, тавры, трубы) представляют собой длинномерные элементы разнообразных профилей, цвета и назначения, выпускающиеся в полной заводской готовности и не требующие никакой дополнительной отделки или покраски. Погонажные изделия изготовляют на основе поливинилхлорида, пластификатора, наполнителя и красителя методом экструзии, т.е. непрерывного выдавливания пластической массы из экструдера.
Физико-механические свойства строительных погонажных изделий характеризуются следующими показателями: водопоглощение – до 0,5%, твердость по шариковому твердомеру ПШР-2 – не более 0,3–0,5 мм; упругость – не менее 60%; усадка по длине – не более 0,5%. Ко всем этим изделиям предъявляют общие требования: поверхность должна быть равномерно глянцевая или матовая без царапин, раковин, трещин и расслоений; они не должны изменять цвет под влиянием воздуха, света и воды, иметь однородное строение и единый профиль и цвет. Погонажные изделия крепят мастиками, клеями или шурупами.
Трубы и санитарно-технические изделия
Трубы из пластмасс в последние годы начали широко применяться при монтаже различных трубопроводов в промышленности, а также при сооружении водопроводов, канализации, нефтепроводов, ирригационных систем и т.д. Наибольшее применение получили полиэтиленовые, поливинилхлоридные, стеклопластиковые трубы и трубы из органического стекла; менее распространены трубы из полипропилена и фенолита. Полипропиленовые трубы хорошо работают при температурах до 100°C, а фенолитовые, устойчивые в эксплуатации,– в условиях химической агрессии. Пластмассовые трубы более долговечны, чем металлические, не подвержены электрохимической коррозии, имеют меньшую массу и теплопроводность, высокую водо– и химическую стойкость. Стоимость устройства трубопровода из пластмассовых труб и его эксплуатация дешевле металлических.
Отрицательным свойством пластмассовых труб является их малая теплостойкость; например, поливинилхлоридные трубы непригодны для транспортирования жидкости с температурой выше 60°C.
Полиэтиленовые трубыизготовляют из полиэтилена высокого давления методом экструзии. Полиэтилен обладает высокими диэлектрическими свойствами, устойчивостью против действия воды, растворов солей, кислот и щелочей, различных масел, незначительным водопоглощением (до 0,1% после 24ч выдержки), слабо воспламеняется и медленно горит. Полиэтиленовые трубы морозостойки, что позволяет эксплуатировать их в интервале температур от +60 до -80°C; пластичны, поэтому их можно наматывать на барабаны и транспортировать; легко поддаются механической обработке. Клеить их нельзя, так как к поверхности полиэтилена клей не пристает. Обычно полиэтиленовые трубы сваривают горячим воздухом. Для монтажа труб применяют фитинги из легких металлов и винипласта.
Материалом для производства поливинилхлоридных трубявляется стабилизированный поливинилхлорид – винипласт – и стабилизатор. Производят такие трубы методом непрерывной экструзии или же путем компрессионной сварки листовой заготовки. Отечественная промышленность производит винипласт двух марок: стабилизированный меламином (марка А) и свинцовый глет (марка Б). Для производства труб применяют винипласт, стабилизированный меламином, который имеет состав (частей по массе): поливинилхлорид – 100, меламин – 2, трансформаторное масло – 2 и стеарин – 1. Теплопроводность винипластовых труб в 400 раз меньше стальных. Трубы из винипласта прочно склеиваются различными клеями, свариваются или соединяются с помощью фланцев и накидных гаек. Их выпускают длиной 1,5–3м, применяют для устройства водопроводных, канализационных и вентиляционных сетей, а также для транспортирования агрессивных жидкостей и газов. Винипластовые трубы хранят в сухих закрытых помещениях при температуре 10–20°C.
Теплоизоляционные и акустические материалы
Качество и стоимость жилья, решение проблем энергосбережения и экологической чистоты напрямую связаны с используемыми в строительстве изоляционными материалами. При сооружении новых и реконструкции старых жилых, общественных и промышленных зданий теплосбережение является одной из наиболее актуальных задач. Увеличение стоимости тепловой энергии и коммунальных услуг также вызывает необходимость эффективной теплозащиты зданий для снижения затрат на отопление в процессе эксплуатации. В любом случае наружная теплоизоляция – это самый эффективный вид утепления.
На отечественном рынке предлагается широкий ассортимент теплоизоляционных материалов, отличающихся техническими характеристиками – теплопроводностью, толщиной, плотностью, прочностью, огнеупорностью, формой, а следовательно – и сферами применения. Традиционно наиболее распространены минераловатные утеплители.Широкое применение получили также стекловолоконныеи пенополистиролъные теплоизоляционные материалы.Другие утеплительные пенополимеры – пенополиуретан, пенополиэтилени пр.– пока не получили такого распространения, как перечисленные.
Сферы применения наиболее распространенных утеплителей – минеральной и стеклянной ваты и пенополистирола – порой пересекаются. Ведущие производители разработали завершенный ассортимент материалов для изоляции всех элементов строения, через которые теряется тепло – фундамента, стен, полов на лагах, бетонных полов, межэтажных перекрытий, крыш, чердаков, кровель с озеленением, покатых кровель (вентилируемых и невентилируемых). Там, где на утеплитель нет нагрузки – подкровельная изоляция, полы на лагах, перегородки, чердаки, трехслойные стены – применяются материалы малой плотности. Материалы высокой плотности используются для теплоизоляции полов на цементной стяжке, фасадов, плоских кровель.