Изделия для фундаментов зданий

Фундаментные плиты, представляют собой массивные железобетонные изделия трапецеидальной или прямоугольной формы. Изготовляют из бетона класса C¹²/₁₅ и армируют металлической сеткой.

Блоки для стен подвалов выпускают из бетонов плотной структуры класса C⁸/₁₀…C¹²/₁₅. Армируют их только монтажной арматурой а в торцовой части устраивают пазы, заполняемые при монтаже раствором.

Блоки стаканного типа для монтажа колонн. Могут состоять из одного или двух элементов (отдельно блок и стакан)

Изделия для каркасов зданий изготовляют из тяжелого бетона класса не ниже C¹²/₁₅ и армируют несущей арматурой. К ним относят колонны, ригели, прогоны, балки, фермы, арки и др.

Ригели, балки и фермы изготовляют в основном из предварительно напряженного железобетона и все они имеют закладные детали для надежной связи друг с другом и передачи нагрузки. Балки в зависимости от перекрываемого пролета могут иметь тавровое или двутавровое сечение с отверстиями в вертикальной стенке для снижения массы. Длина их, как правило, 12, 18 и 24 м. Изготовляют балки из бетона классов C²⁰/₂₅… C²⁵/₃₀. Фермы применяют для перекрытия пролетов 30 м и более, а арки – для пролетов более 60 м.

Изделия для каркасов промышленных зданий отличаются большей несущей способностью и размерами. Например, высота колонн для жилых зданий достигает 7,5 м, а промышленных – 35 м.

Стеновые блоки различают для наружных стен, простеночные, перемычечные и др. Для наружных стен блоки могут быть одно- и двухслойные. Изготовляют их из легкого, ячеистого и других видов бетона классов В2…В7,5 и плотностью 600…1500 кг/м³. Блоки для внутренних стен изготовляют однослойными. Если из тяжелого бетона (в зависимости от конструктивного решения стены) то классов C⁸/₁₀…C¹²/_15, из легких ячеистых – классов В2…В3,5.

Стеновые панели изготовляют, как правило, высотой на этаж и длиной до 6 м. В зависимости от назначения и конструктивных особенностей различают:

- панели наружных стен отапливаемых зданий – могут быть однослойные из легких бетонов класса не ниже В3,5 и многослойными из тяжелого бетона класса не ниже C¹²/₁₅ с теплоизоляционным слоем;

- панели наружных стен неотапливаемых зданий и внутренних несущих стен тоже изготовляют из тяжелого и легкого бетонов класса не ниже C⁸/₁₀;

- панели перегородок могут быть армированные и неармированные из различных видов бетона в т. ч. и гипсобетона.

Все панели выпускают с наружной защитно-декоративной отделкой и внутренней, подготовленной под покраску, оклейку обоями и т.д.

Элементы междуэтажных перекрытий (настилы, плиты и панели перекрытий) изготовляются из обычного бетона не ниже класса C¹²/₁₅ с круглыми или овальными пустотами. Армируют их обычной или преднапряженной арматурой. Нижняя сторона таких панелей выпускается в готовом к отделке виде и служит потолком, а верхняя – основанием пола.

Панели и плиты покрытий могут быть однослойными из тяжелого или легкого конструкционного бетона, слоистыми из тяжелого бетона с теплоизоляционным слоем и комбинированными в виде плит из ячеистого бетона с ребрами из тяжелого бетона. Классы таких бетонов должны быть не менее: тяжелого C¹²/₁₅, легкого на пористых заполнителях - C⁸/₁₀ и ячеистого – В3,5.

Лестничные марши и площадки изготовляют из бетона класса не ниже C¹²/₁₅ армированного стальной сеткой. Ступени лестниц должны иметь отделанную поверхность, а площадки, как правило, покрывают керамической плиткой.

К санитарно-техническим устройствам относят санитарно-технические кабины, блоки для устройства вентиляции, отопительные панели и т п.

В номенклатуру изделий для инженерных сооружений входят плиты покрытий дорог, бортовые камни, элементы мостов и путепроводов, шпалы, осветительные столбы, напорные и безнапорные трубы, элементы коллекторов и т и другие изделия.

Помимо металлической арматуры применяют стеклопластиковую, стеклоткань и др. Например, в Германии смонтирован пешеходный мост длиной 9 м, шириной 3 м из бетона толщиной 3 см, армированного стеклотканью. Масса такого моста составляет всего 6 т, что в пять раз легче железобетонного.

Глава 10. ИСКУССТВЕННЫЕ КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ

10.1 Силикатные материалы и изделия

Силикатными называют искусственные каменные материалы и изделия, которые получают в результате формования и последующей автоклавной обработки смеси, состоящей из извести, кремнеземистой добавки, песка и воды.

Автоклавная обработка материалов, в том числе и силикатных, основана на гидротермальном синтезе минералов, т.е. при повышенных значениях давления и температуры водяного пара. Впервые гидротермальный метод синтеза минералов был применен в России в середине Х1Х столетия К. Д. Хрущевым. Автоклав представляет собой металлический цилиндр диаметром 2,6…3,6 м при длине 20…30 м с герметически закрывающимися с торцов крышками, оборудованный манометром, предохранительным клапаном и устройством для автоматического контроля за ходом процесса гидротермальной обработки.

Смесь извести, кремнеземистого компонента, песка и воды, хотя и медленно, но способна твердеть и без автоклавной обработки, т.е. на воздухе. Однако в обычных условиях процесс твердения протекает очень медленно (годами), и изделия, в конечном счете, имеют невысокую прочность. При обработке же в автоклаве, где температура насыщенного пара достигает 170^оС и более, а давление – 0,8 МПа и выше, кремнезем (SiO₂) в составе песка приобретает химическую активность по отношению к извести (СаО) с образованием гидросиликатов кальция. Они и цементируют зерна заполнителей в прочный монолит. Прочность силикатных изделий за 12…14 часов автоклавной обработки составляет 50 МПа и выше.

Прочность силикатных изделий зависит от активности извести, соотношения извести и кремнеземистого компонента, его тонкости измельчения и параметров автоклавной обработки (температуры, давления насыщенного пара, длительности автоклавного твердения). Оптимальным будет такое соотношение извести к кремнеземистому компоненту и такая тонкость измельчения, при которых вся известь будет связана в низкоосновные гидросиликаты кальция.

К числу силикатных изделий автоклавного твердения относят силикатный кирпич и камни, плотный и ячеистый силикатные бетоны и другие изделия.

Исходным сырьем для получения кирпича и камней силикатных ( СТБ 1228) служат воздушная известь (6…8%), кварцевый песок (92…94%) и небольшая доля добавок. Указанные компоненты тщательно перемешиваются с увлажнением смеси до 7…8 %. Из приготовленной смеси под давлением 15…20 МПа формуют кирпич-сырец, который затем запаривают в автоклаве под действием давления пара 0,8…1,2 МПа и температуры 175^оС. Время запаривания составляет 10…14 часов.

Силикатный кирпич выпускается таких же размеров и марок по прочности, как и керамический. Он может быть сплошным и пустотелым. Однако средняя плотность силикатного кирпича несколько выше, чем керамического и составляет 1800…2000 кг/м³, а, следовательно, выше и теплопроводность. Цвет – светло-серый. Однако при использовании чистого кварцевого песка и щелочестойких пигментов можно получать кирпич голубого, зеленого, желтого, фиолетового и других цветов.

Используется силикатный кирпич как стеновой материал с некоторыми ограничениями в условиях повышенной влажности.

Силикатный бетон плотной структуры (ГОСТ 25214) получают из уплотненной и отвердевшей в автоклаве увлажненной смеси молотой негашеной извести (6…10 %), молотого кварцевого песка (8…15 %) и обычного кварцевого песка или другого заполнителя (70…80 %). Известь и песок размалываются, как правило, вместе. Плотность такого бетона составляет 1800…2400 кг/м³, а прочность – 15…70 МПа и выше. Морозостойкость силикатных бетонов достигает 600 циклов попеременного замораживания и оттаивания без заметных следов разрушения структуры. По основному назначению они подразделяются на конструкционные и специальные, по виду заполнителей – на плотных и пористых, по крупности заполнителя – на мелко- и крупнозернистые.

Из силикатного плотного бетона изготовляют крупные стеновые блоки, панели перекрытий, несущие перегородки, колонны, балки и прогоны, лестничные площадки и марши, фундаментные и цокольные блоки, фасадные плиты и другие армированные изделия.

Ячеистые силикатные бетоны, как и ячеистые цементные в зависимости от способа образования пористой структуры тоже подразделяют на пеносиликаты и газосиликаты, получившие название в странах Европы «Итонг». Получают их из смеси молотых извести и песка, либо золы, шлака и других тонкодисперсных компонентов. Свойства их аналогичны рассмотренным ранее ячеистым бетонам.

10.2 Изделия из гипсовых вяжущих

К изделиям из гипсовых вяжущих относятся гипсокартонные листы (плиты), панели и плиты для перегородок, панели оснований полов, санитарно-технические кабины, вентиляционные блоки и др.

Гипсокартонные листы (гипсокартон) – это композитный материал (ГОСТ 6266). Основу его составляет гипсовый сердечник, а наружные плоскости облицованы картоном. Картон выполняет не только роль армирующего каркаса, но и является прекрасной основой для нанесения любого отделочного материала (обои, краска, штукатурка, керамическая плитка). Для достижения необходимой прочности, плотности и других показателей в гипсовый сердечник добавляют, как правило, специальные компоненты (измельченную древесину, бумажную макулатуру, техническую пену и др.). Длительное время гипсокартонные листы в нашей стране называли «сухая гипсовая штукатурка» по аналогии с парижской штукатуркой, производимой в районе Монмартра под Парижем. Однако приоритет в изобретении гипсокартона (конец ХIХ столетия) принадлежит А.Сакетту (США).

Гипсокартон – экологически чистый материал, не содержит токсических компонентов и не оказывает вредного воздействия на окружающую среду. Обладает хорошими звукоизоляционными свойствами и способностью «дышать». Листы гипсокартона производятся длиной от 2,5 до 4,8 м, шириной – 1,2…1,3 м и толщиной 8…24 мм. Им можно придавать любую форму и криволинейные поверхности, поскольку гипсокартон является материалом одновременно твердым и гибким. Минимальный радиус изгиба во влажном состоянии составляет 100 см. Гипсокартонном можно облицовывать купола, колонны, арки всех видов и сложнейшие переходы от одной плоскости к другой. Перед тем как покрыть им криволинейные поверхности, листы гипсокартона увлажняют, осторожно гнут и фиксируют, пока не просохнут и примут нужную форму. В результате гипсокартон дает многовариантность интерьеров и высокую архитектурную выразительность помещений.

Кроме стандартных гипсокартонных листов (ГКЛ) выпускаются еще огнестойкие (ГКЛО), водостойкие (ГКЛВ) и пазогребневые плиты. Разновидностью ГКЛ являются также гипсоволокнистые листы (ГВЛ), которые не оклеиваются картоном (ГОСТ Р 51829-01). Гипсовый сердечник в таких листах армирован распушенной целлюлозной макулатурой и содержит различные технологические добавки, которые придают ему более высокую твердость и устойчивость к воздействию открытого пламени.

Разработаны и выпускаются также огнестойкие системы для перегородок, состоящие из профильного металлического каркаса, обшитого с обеих сторон в два слоя гипсокартонными листами. Заполнение выполняется минераловатными материалами.

Панели для перегородок(ГОСТ 9574) изготавливаются из гипсобетона прочностью не менее 3,5 МПа и плотностью 1250…1400 кг/м³. Они могут быть как сплошными, так и с проемами для дверей и фрамуг размером «на комнату» (часть комнаты), высотой до 3 м, длиной до 6 м и толщиной 80…100 мм.

Плиты для перегородок (ГОСТ 6428) тоже выпускаются из гипсобетона или гипсового теста. Они могут быть сплошными и пустотелыми размерами 800х400х(80…100) мм.

Блоки стеновые (ГОСТ 27563) изготовляют из гипсобетона на основе смешанного гипсоизвестковошлакового или гипсошлакового вяжущего. Размеры блоков: по длине – 780…3580 мм, высоте – 780..1580 мм и толщиной 400 мм. Внутри блоков имеются пустоты, заполненные теплоизоляционным материалом. Применяются в малоэтажном строительстве – высотой до двух этажей.

Панели оснований полов изготовляют из гипсобетона на гипсоцементнопуццолановом вяжущем. В качестве заполнителя используются керамзит или древесные опилки. Плотность такого бетона должна составлять не более 1200 кг/м³ а прочность не менее 7 МПа. Арматурой служат деревянные реечные каркасы. Размеры панелей – «на комнату» или часть комнаты при толщине 50…60 мм.

Санитарно-технические кабины представляют собой объемные элементы, формуемые в вертикальных формах или собираемые из отдельных панелей. Гипсобетон готовится на гипсоцементнопуццолановом вяжущем. Стенки кабины армируются стальной сеткой. Поддоном такой кабины служит железобетонная плита, облицованная керамической плиткой.

Перспективными изделиями из гипсового вяжущего можно назвать специальные акустические, гигиенические и огнеупорные плиты, «сухие» гипсовые полы и др.

Гипсовые вяжущие и растворы на их основе успешно используются также для архитектурно-декоративного оформления зданий и сооружений. Из них готовят (лепят) объемные скульптуры, барельефы, панно, карнизы, филенки, лопатки, русты и другие изделия. Ценным качеством гипсовых вяжущих для изготовления таких изделий является способность их расширяться при твердении. Это позволяет проникать ему в мельчайшие углубления рельефа формы и обеспечивать проработку самых мелких деталей. Изготовление таких изделий может выполняться как отдельно от объекта оформления и затем приклеиваться, так и непосредственно по месту производства работ путем формирования штукатурной массы, предварительно нанесенной на поверхность оформляемого участка.

При выборе гипсового вяжущего для архитектурно-декоративного оформления фасадов зданий необходимо учитывать его низкую водостойкость и применять либо в местах недоступных увлажнению, либо использовать в этих случаях модифицированные водостойкие гипсовые вяжущие.

10.3 Асбестоцементные изделия

Асбестоцемент – каменный композиционный материал. Состоит из затвердевшей смеси цемента, воды и волокон асбеста. Тонкие волокна асбеста выполняют в асбестоцементе роль своеобразной арматуры, а цемент, затворенный водой, является склеивающим веществом. Асбестоцемент можно рассматривать как тонкоармированный цементный камень, в котором волокна асбеста, обладающие высокой прочностью при растяжении, воспринимают растягивающие напряжения, а цементный камень – сжимающие. Такой материал обладает не только высокой механической прочностью, но и высокой огнестойкостью, малой водопроницаемостью, долговечностью.

Асбест является горной породой волокнистого строения и используется в строительстве более 100 лет. При изготовлении изделий асбест вначале механически измельчают и распушают до тонких волокон, добавляют воду и в количестве 15% подмешивают к 85% цемента. Из полученной смеси на специальных машинах формуют изделия, затем прессуют для получения необходимой формы и подвергают тепловой и механической обработке.

Наиболее массовыми видами асбестоцементных изделий являются:

· профилированные листы – волнистые и полуволнистые для кровель и обшивки стен (СТБ 1118 и ГОСТы 378 и 24986);

· листы плоские (ГОСТ 18124);

· плоские плиты обыкновенные и офактуренные или окрашенные для облицовки стен;

· панели кровельные и стеновые с теплоизоляционным слоем (ГОСТы 18128 и 24581);

· трубы напорные (ГОСТ 539), безнапорные (ГОСТ 1839) и соединительные муфты к ним;

· разнообразные специальные изделия (архитектурные, санитарно-технические и др.).

10.4 Изделия на основе магнезиальных вяжущих веществ

На основе магнезиальных вяжущих получают различные камнеподобные материалы с заранее заданными свойствами под общим названием «магнолит».

Применяются магнезиальные вяжущие в строительстве также для изготовления ксилолита в монолитных бесшовных полах и фибролита -теплоизоляционного материала. Одно из последних направлений применения магнезиальных вяжущих – изготовление монолитной теплоизоляции из пеномагнезита. В отличие от традиционного пенобетона пеномагнезит имеет улучшенные характеристики по всем основным показателям: плотности, прочности, срокам схватывания и твердения, стабильности смеси и экономической эффективности.

На рынок поступает также стекломагнезитовый лист (СМЛ) толщиной от 3 до 20 мм и плотностью 940 кг/м³. Отличается высокими влаго- и огнестойкостью. При толщине листа 6 мм огнестойкость составляет два часа. Получают на основе стружки, хлорида магния и стекловолокна. Используется как огнеупорный, влагостойкий отделочный материал.

Однако бетоны на магнезиальных вяжущих не получили широкого распространения, хотя их применение представляется перспективным благодаря их высокой технологичности и низкой себестоимости.

Глава 11. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРОВ И ДРУГИХ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРННЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Органические вяжущие вещества представляют собой природные или искусственные твердые, вязкопластичные или жидкие материалы, состоящие из химических соединений, в молекулах которых содержатся атомы углерода и обладающие вяжущими свойствами. К ним относят битумы, дегти, пеки, производные от битумов и дегтей (эмульсии, пасты, мастики), олигомеры, полимеры и сополимеры.

11.1 Битумы

Битумы (от лат .bitumen – горная смола) применялись еще в глубокой древности в качестве вяжущего и водоизолирующего материала. В настоящее время они тоже относятся к наиболее распространенным органическим вяжущим веществам и представляют собой смеси высокомолекулярных углеводородов и соединений углеводородов с серой, азотом и кислородом. При комнатной температуре битумы могут находиться в твердом, вязком, вязкопластичном и жидком состояниях. Битумы не растворимы в воде, но полностью или частично растворяются во многих органических растворителях, при нагревании переходят в легкоподвижные жидкости, при охлаждении – вновь загустевают. Их истинная плотность около 1 г/см³.

Битумы встречаются в природе в виде битуминозных горных пород или битумных озер (природные битумы), но в основном используют искусственные (технические) битумы, получаемые при переработке нефти (нефтяные), каменного угля и сланцев. По составу они сходны с природными.

По своему внутреннему строению битум представляет коллоидную систему, где дисперсионной средой служит раствор смол в маслах, а фазой – асфальтены, карбены и карбоиды, коллоидно растворенные в виде макромолекул. Под влиянием солнечной радиации, кислорода воздуха и высоких температур состав битума изменяется путем перехода масел в смолы, а смол – в асфальтены.

Важнейшими свойствами битумов, характеризующими их качество, являются вязкость, пластичность, температура размягчения и др.

Для характеристики вязкости битума принимается условный показатель – глубина проникания иглы в битум (пенетрация). Определяют на приборе – пенетрометре при действии на иглу груза массой 100 г в течение 5с при температуре 25^оС или груза 200 г в течение 60 с при температуре 0^оС. Пенетрация твердых или вязких битумов выражается в единицах (градусах), равных 0,1 мм проникания иглы в битум. Чем больше вязкость, тем меньше проникание иглы в битум.

Пластические свойства твердых и вязких битумов условно характеризуются растяжимостью (дуктильностью) – способностью вытягиваться в тонкие нити под действием внешних постоянных сил. Растяжимость определяется на специальном приборе – дуктилометре при скорости деформации образца битума в виде «восьмерки» 5 см/мин и температурах испытания 25^оС и 0^оС. Показателем растяжимости служит длина нити в момент разрыва образца-восьмерки, выраженная в см.

Температура размягчения битума определяется на приборе «кольцо и шар». Она соответствует температуре водяной бани в стакане прибора в момент, когда битум в латунном кольце (диаметр 16 мм), деформируясь под действием металлического шарика массой 3,5 г и постоянного нагрева воды со скоростью 5^оС в минуту, коснется нижней пластинки прибора. Температура размягчения вязких и твердых битумов находится в пределах от 20 до 95^оС.

По назначению нефтяные битумы подразделяются на:

- строительные (ГОСТ 6617), предназначенные для выполнения различных строительных работ и получения твердых и тугоплавких асфальтовых мастик. Получают окислением остаточных продуктов прямой перегонки нефти и их смесей с асфальтами и экстрактами масляного производства. Выпускаются марок: БН50/50, БН70/30 и БН90/10. Буквы БН обозначают – битум нефтяной; первая цифра (числитель) указывает температуру размягчения, а вторая (знаменатель) – среднее значение проникания иглы (вязкость).

- кровельные (ГОСТ 9548) вырабатывают марок: БНК45/180 и БНК45/190 – для пропитки, БНК90/40 и БНК90/30 – для покровного слоя. Пропиточный битум получают в виде остатков атмосферно-вакуумной перегонки нефти или окислением этих остатков. Покровные получают окислением остатков или их смесей при перегонке нефти.

Основные требования, предъявляемые к строительным и кровельным битумам, приведены в табл. 11.1

Таблица 11.1 Физико-механические свойства нефтяных битумов

Марка битума	Температура размягчения (оС), не ниже	Глубина проникания иглы при 25 оС, 10 мм	Растяжимость (см) при 25оС, не менее
Строительные битумы
БН 50/50		41-60
БН 70/30		21-40
БН 90/10		5-20
Кровельные битумы
БНК 45/180	40-45	140-220	Не нормируется
БНК 90/40	85-95	35-45	-
БНК 90/30	85-95	25-35	-

Кроме строительных и кровельных выпускают битумы изоляционные (ГОСТ 9812), дорожные вязкие (ГОСТ 22245), дорожные жидкие (ГОСТ 11955), нефтяные хрупкие (ГОСТ 21822) и др.

Разработан и выпускается также синтетический битум, который в пленке является почти прозрачным. Он имеет такие же механические и реологические свойства, как и обычный черный битум, и отличается высокой прочностью сцепления с минеральными материалами. Производится различных марок от 180/200 до 20/30. На его основе разработаны эмульсии белого цвета, мастики и цветные асфальтобетонные смеси

Однако опыт эксплуатации материалов и изделий на основе битумов показывает, что несмотря на ряд положительных качеств им присущи и такие недостатки как низкая атмосферо- и химическая стойкость, долговечность, требуемые температурные режимы эксплуатации и др. Для устранения имеющихся недостатков и получения органических вяжущих с заданными свойствами в их состав вводят специальные добавки (модификаторы). Наиболее эффективными модификаторами битумов являются полимеры (атактический полипропилен, каучуки различных марок, а также сополимеры стирол-бутадиен-стирола) и поэтому называют такие вяжущие битумно-полимерными.

11.2 Дегти

Дегти получают при сухой перегонке твердого топлива (угля, торфа, древесины). В зависимости от вида исходного сырья различают каменноугольные, сланцевые, торфяные, древесные и нефтяные дегти. Наибольшее распространение в строительстве получили каменноугольные дегти, обладающие более высокими строительными свойствами. Их вырабатывают на коксохимических заводах как побочный продукт при коксовании угля.

Дегти представляет собой сложную дисперсную систему, средой в которой служат масла, а дисперсной фазой – свободный углерод и твердые смолы. Структура дегтя приближается к типу суспензии, поэтому вязкость их существенно зависит от концентрации твердой фазы, механических и тепловых воздействий. Она повышается с увеличением количества свободного углерода и твердых смол за счет уменьшения масляной части. В зависимости от вязкости дегти подразделяются на марки – от Д1 до Д6. Средняя плотность их – 1,25 г/см³.

По качеству дегти уступают битумам. У них меньшая теплостойкость и худшая погодоустойчивость. Однако адгезия (прилипание) дегтей выше, чем у битумов.

Каменноугольный деготь и сопутствующие ему продукты технологического процесса получения (антраценовое масло, пек) применяют в производстве различных дегтевых кровельных и гидроизоляционных материалов, для изготовления дегтебетонов и т.п.

11.3 Материалы на основе битумов и дегтей

Битумные, дегтевые и композиционные вяжущие на их основе нашли широкое применение для изготовления многих видов кровельных, гидроизоляционных и герметизирующих материалов, асфальто- и дегтебетонов и растворов.

11.3.1 Асфальтовые и дегтевые бетоны и растворы

Асфальтовые и дегтевые бетоны и растворы получают в результате затвердевания рационально подобранной смеси вяжущего (битума или дегтя), минерального порошка и мелкого и крупного заполнителей (песка, гравия или щебня) в бетонах и только мелкого заполнителя в растворах. Если в качестве вяжущего используется битум, то такие композиции называют асфальтовым бетоном или раствором, если деготь – соответственно дегтевым бетоном или раствором. Минеральный порошок в асфальтобетоне или растворе выполняет роль добавки структурирующей битум и образующей с ним асфальтовое вяжущее вещество, которое и определяет основные свойства бетона и раствора (плотность, прочность и теплоустойчивость). Получают минеральный порошок помолом карбонатных горных пород (известняка, доломита и др.), основных доменных шлаков и других материалов.

Наибольшее применение в строительстве из этой группы бетонов и растворов находят асфальтовые бетоны (ГОСТ 9128). Впервые они были получены и запатентованы как асфальтовое покрытие для улиц в 1870 году Э. Смидтом (США).

По технологическим особенностям и виду применяемого битума асфальтобетонные смеси подразделяют на горячие, теплые и холодные. Горячие асфальтовые бетоны и растворы приготовляют на вязких битумах при температуре 140…180^оС и укладывают при температуре не ниже 130^оС. Теплые – на битумах пониженной вязкости и при температурах соответственно 90…160^оС и 60…110^оС. Холодные асфальтовые бетоны и растворы приготовляют на жидких битумах при температуре 80…110^оС, а укладывают при температуре 5…40^оС. К холодным относят также асфальтобетонные смеси на битумных эмульсиях, укладываемые при нормальной температуре. По качеству холодные асфальтобетоны, как правило, уступают горячим. Однако эмульсии на синтетических битумах позволяют получать холодные смеси, в том числе и цветные, не уступающие по свойствам горячим асфальтобетонным смесям.

По удобообрабатываемости асфальтобетонные смеси условно разделяют на жесткие, пластичные и литые. Жесткая смесь легко раскладывается по основанию, но требует значительного уплотнения. Литые смеси трудно раскладывать, но уплотняются они при небольших усилиях. Поэтому при изготовлении асфальтобетонных смесей целесообразно в их состав вводить поверхностно-активные добавки. В результате улучшается удобоукладываемость асфальтобетонных смесей и прилипание битума к поверхности, ускоряются процессы формирования структуры асфальтобетонов и замедляется их старение

Затвердевание горячего и теплого асфальтобетона происходит, как правило, в течение нескольких часов после укладки, холодного – может продолжаться до 20…30 суток.

По назначению асфальтобетоны подразделяют на дорожные и аэродромные, гидротехнические, для устройства полов в промышленных зданиях, плоской кровли и стяжек.

В большинстве своем асфальтобетоны имеют традиционно черный цвет. Однако в настоящее время разработано достаточно много составов и технологических приемов получения цветных асфальтобетонных смесей. Среди них:

- внесение цветных пигментов во время производства асфальтобетона;

- нанесение окрашенных частиц на поверхность асфальтобетона во время укладки;

- обработка поверхности после укладки;

- использование цветного щебеночного материала с традиционным битумом или полупрозрачным связующим (полимеры, канифоль, битумы из светлой нефти).

Самым распространенным способом получения цветных смесей является использование цветных заполнителей и добавление пигментов в процессе перемешивания. Для этого применяют цветной щебень с размерами частиц 5…7 мм и песок из мрамора, гранита или клинкерных материалов. В качестве пигментов используют сурик железный или свинцовый, крон желтый светоустойчивый, крон оранжевый, окись хрома, цинковые белила. Битумы применяют осветленные или синтетические. В настоящее время разработаны составы цветных асфальтобетонов – красного, розового, желтого, голубого и даже белого цветов.

Цветную асфальтобетонную смесь укладывают в верхний слой дорожного покрытия толщиной, как правило, 1,5…2,5 см в уплотненном состоянии.

Применяют цветные асфальтобетоны для:

- устройства взлетно-посадочных полос аэродромов, разделительных полос магистралей, скоростных дорог, особенно в местах пересечения магистралей в различных уровнях и ограничения скорости движения;

- маркировки проезжей части дорог и аэродромных покрытий;

- обозначения пешеходных переходов и инструмента обеспечения безопасности дорожного движения;

- покрытий пешеходных дорожек, аллей в парках, ботанических садах, декоративных площадок в зонах отдыха, на городских площадях и скверах, пешеходных улиц в старинных и торговых кварталах городов, набережных вдоль рек и водоемов, полов в промышленных и общественных зданиях;

- создания ландшафтных композиций.

11.3.2 Кровельные и гидроизоляционные материалы

Гидроизоляционные материалы, в том числе и кровельные, предназначены для защиты строительных конструкций, зданий и сооружений от постоянного воздействия агрессивной влажной среды и химически агрессивных жидкостей. Кровельные из них служат непосредственно для устройства кровли. Они должны отличаться такими свойствами, как водонепроницаемость, водостойкость, долговечность, а также удовлетворять требованиям по прочности, деформативности, химической стойкости и т.д. Номенклатура таких материалов весьма обширна как по сырьевой базе так и технологическим приемам получения. В данном разделе будут рассмотрены лишь материалы с использованием битумов, дегтей и композиций на их основе.

Гидроизоляционные материалы, в том числе кровельные, с использованием битумов, дегтей и композиций на их основе по физическому виду и состоянию в период применения подразделяются на жидкие, пластично-вязкие, упруго-вязкие и твердые (рис.11.1).

В качестве жидких гидроизоляционных материалов применяют битум в холодном и нагретом состоянии (разжиженный или жидкий) в т.ч. вязкий битум, битумные эмульсии, каменноугольные дегти, пеки, петролатум, битумно-латексный компаунд, битумно-резиновые дисперсии, битумный (асфальтовый) и дегтевый лаки, кузбасс-лак и другие композиции.

Битумные эмульсии представляют собой диспергированный в воде битум (не менее 50%) с водорастворимым эмульгатором (1…3%). Для повышения качества гидроизоляции битумные эмульсии модифицируют полимерами, каучуками, латексами, но с обязательным применением анионных или катионных эмульгаторов.

Битумно-резиновые дисперсии в своем составе вместо 50% битума содержат 35% битума и 15% резины. По качеству они превосходят битумные, так как более устойчивы против распада.

К пластично-вязким гидроизоляционным материалам относят:

- пасты – битумные и дегтевые;

- мастики – битумные, битумно-полимерные, битумно-резиновые, дегтевые, дегте-полимерные, гудрокамовые и гудрокам-полимерные.

Пасты получают путем диспергирования битума или дегтя в воде в присуствии твердого эмульгатора (глины или извести). Для повышения прочности в пасту добавляют минеральный порошок, а для усиления стойкости пленки в сырых условиях эксплуатации и портландцемент.

Мастики – это вязко-пластичные массы, получаемые смешением органических вяжущих веществ (битумов, дегтей и их композиций) с тонкодисперсными наполнителями и специальными добавками, обладающими клеящей, способностью. Традиционно для кровельных и других гидроизоляционных работ используют горячие и холодные мастики. Горячие применяют с предварительным подогревом до 130…180⁰С. Холодные мастики приготовляют путем разбавления вяжущих (битумного, битумно-резинового, гудрокамового и др.) растворителями и добавлением в эту смесь наполнителя и специальных добавок (пластификатора, антисептика и др.). Для улучшения свойств битумных мастик в их состав вводят резиновую крошку отработанной резины.

Более высокие качественные показатели имеют мастики на основе нефтебитума и низкомолекулярных (атактических) полиэтилена и полипропилена. У них выше теплостойкость, эластичность и склеивающие свойства.

Группа упруго-вязких и твердых гидроизоляционных материалов широко представлена рулонными – основными и безосновными, покровными и беспокровными, листовыми и штучными изделиями (ГОСТ 30547-97).

Основные получают путем обработки основы – картона, стеклоткани, стеклохолста, синтетических тканей и др. битумом и их смесями.

Безосновные тоже изготовляют в виде полотнищ определенной толщины прокаткой на вальцах или каландрах с последующим затвердеванием смесей, состоящих из битума и композиций на его основе, наполнителей и добавок.

Покровные материалы имеют с наружной стороны покровный слой из песка, высевок дробленых горных пород, перлита, слюды и др.

Беспокровные имеют посыпку только в виде тонкоизмельченного талька.

Основными качественными показателями таких материалов являются теплостойкость, гибкость и разрывная сила при растяжении.

Толь кровельный покровный изготовляют путем пропитки кровельного картона каменноугольным или сланцевым дегтем с последующей песочной или крупнозернистой посыпкой. В зависимости от вида посыпки и массы 1 м² картона (г) подразделяется на марки: ТКП-350; ТКК-350; ТКП-400 и ТКК-400. Выпускается в рулонах шириной полотна до 1050 мм.

Толь беспокровный (толь-кожа) в отличие от покровного не имеет покровного слоя и посыпки. Используется как подкладочный материал.

Пергамин (СТБ 1093) –тоже рулонный беспокровный материал, получаемый путем пропитки кровельного картона мягкими нефтяными битумами. Выпускается марок П-300 и П-350.

Рубероид (ГОСТ 10923) получают путем пропитки кровельного картона мягким нефтяным битумом с последующим покрытием с одной или двух сторон тугоплавким битумом. На лицевую сторону наносят минеральную посыпку (цветные порошки, слюду, тальк, асбест и др.). В зависимости от назначения, вида лицевой посыпки и массы 1 кв.м картона рубероид подразделяют на марки: РКК-420А, РКП-350Б, РПМ-300А и др. Первая буква в марке рубероида (Р) означает – рубероид, вторые – назначение (К- кровельный, П - подкладочный), третьи указывают на разновидность посыпки (К – крупнозернистая, П – пылевидная, Ч – чешуйчатая, Ц – цветная) и после дефиса – цифры и буквы указывают на марку картона.

Несмотря на отдельные положительные свойства качество рубероида и толя, особенно их долговечность, не удовлетворяют требованиям современного строительства. Поэтому в настоящее время выпускается ряд аналогов или разновидностей таких материалов, которые в определенной мере улучшают их свойства.

Рубероид и другие рулонные кровельные и гидроизоляционные наплавляемые материалыв отличие от обычных имеют с нижней стороны увеличенную толщину покровной массы – 1000…2000 г/м² против 200…300 г/м² и общую толщину готового материала более 3 мм. Такие материалы приклеивают к основанию путем подплавления нижнего покровного слоя горелками (горячий способ) или пластификацией растворителями (холодный способ).

Перфорированный рубероид имеет по всей площади отверстия диаметром 20 мм (перфорацию), расположенные в шахматном порядке на расстоянии 100 мм друг от друга.

Однако в современных кровлях привычная картонная основа все больше заменяется стеклотканью, стеклохолстом, металлической фольгой, полиэфирным волокном (полиэстер), которые в несколько раз (2…5) увеличивают прочность и долговечность рулонных материалов.

Стеклорубероид (ГОСТ 15879) – основой служит стеклянная ткань, что способствует повышению противогнилостной устойчивости, водостойкости и долговечности материала.

Гидростеклоизол тоже состоит из стеклоткани, обработанной с обеих сторон битумным вяжущим.

Металлоизол – основой служит отожженная алюминиевая фольга толщиной 0,2…0,5 мм, которая покрывается с двух сторон нефтяным битумом.

Не удовлетворяют требованиям современного строительства и утрачивают свою основную функцию кровельные материалы на основе только одного битума или дегтя. Они сравнительно недолговечны и недостаточно технологичны. Практика показывает, что 30% кровель из таких материалов протекают уже через 1…2 года, до 70% - через 5 лет, а через 7 лет текут практически все кровли. Поэтому правительства отдельных стран пошли даже на официальный запрет использования этих материалов при устройстве стационарных кровель. Более качественными и долговечными кровельными материалами являются битумно-полимерные. По мнению большинства специалистов использование полимерных модификаторов битума позволяет добиться такой долговечности кровли, которая будет сопоставима с нормативной долговечностью остальных конструкций зданий и сооружений.

Армобитэп получают на основе стеклохолста, стеклоткани или стеклосетки с утолщенной покровной массой из битумно-каучуковых мастик. Выпускается с мелко- и крупнозернистой посыпками.

Фольгоизол (ГОСТ 20429)– тоже основой служит тонкая рифленая или гладкая алюминиевая фольга, покрытая с одной стороны резинобитумным или полимерно-битумным вяжущим, смешанным с минеральным наполнителем или антисептиком. В силу высокой отражательной способности фольги температура нагрева солнечными лучами кровли из этого материала на 20⁰ ниже, чем температура нагрева аналогичных кровель черного цвета.

Фольгобитэп – тонкая рифленая фольга покрывается с обеих сторон битумно-полимерным вяжущим в смеси с минеральным наполнителем и антисептиком.

Гидроизол (ГОСТ 7415)– беспокровный материал. Получают путем пропитки асбестового или асбестоцеллюлозного картона нефтяным битумом. Выпускается двух марок: ГИ-Г – для гидроизоляции подземных сооружений и ГИ-К – для кровельных работ.

Изол (ГОСТ 10296) – безосновный материал с микроконгломератным типом структуры. Рулонный изол получают прокатыванием на вальцах и каландрах смеси резино-битумного вяжущего, измельченного асбестового волокна, антисептика, пластификатора и других добавок. Толщина изола в рулоне – 1,8…2,0 мм. Выпускается также в виде мастики.

Битумно-полимерный материал (ГМП) – тоже безосновный рулонный материал. Изготовляют путем смешивания нефтяного битума, полиизобутилена и фенолоформальдегидного полимера с последующей минеральной посыпкой.

Различными зарубежными фирмами и компаниями на строительный рынок поставляется и ряд других рулонных кровельных материалов: техноэласт, унифлекс, экофлекс, бикропласт, левизол, петрофлекс и др.

При этом по западным стандартам все рулонные кровельные материалы называют мембранами (membranes). На российском рынке мембранами называют только полимерные рулонные кровельные материалы, хотя известно и другое название – эластомеры. Последнее название обусловлено больше повышенной одноименной характеристикой. По западной же классификации эластомерами принято называть резиновые мембраны, например, этилен-пропилендиеновые каучуковые кровельные и гидроизоляционные материалы.

Переход на новое название кровельных и гидроизоляционных материалов, именуемых «мембранами», вызван в первую очередь принципиально новыми подходами в проектировании и организации работ по устройству кровельных и гидроизоляционных покрытий. Главное отличие – значительно большая ширина мембран – от 1 до 15 мм. Кроме того, мембраны, как правило, не продаются рулонами, а заказчику (покупателю) поставляется кровельная система (материал со всеми комплектующими и проектная документация по технологии укладки).

Однако надо признать, что рулонные кровельные материалы лишены декоративности и архитектурной выразительности и с эстетической точки зрения не могут быть перспективными. Частично решают эту проблему наборные или штучные кровельные материалы и изделия.

Мягкая (гибкая) черепица по составу такая же, как и рулонные материалы, но по форме напоминает несколько уложенных плиток (листов) натуральной черепицы. Нижняя кромка листа является фигурной имитацией 3…4 штук черепицы различной формы: шестигранника, прямоугольника, полукруга. Размеры – около 1,0х0,35 м. Сверху она прокатана защитной минеральной крошкой, а снизу покрыта слоем самоклеющегося битума с легко удаляемой силиконизированной предохранительной пленкой. При этом она долговечнее рулонных материалов, так как не образует сплошного покрытия, и кровельные деформации локализуются в каждой плитке.

В США битумной черепицей обшивают даже отвесные стены зданий, а в индивидуальной застройке существует вековая традиция строительства скатных кровель, покрытых различными типами цветных битумных черепиц (шинглс). Причем многие зарубежные фирмы производят цветные варианты такой черепицы и практически любого цвета – одноцветные или имитирующие объемность материала. Например, финская компания LEMMINKAINEN выпускает 16 цветов черепицы четырех серий, а фирма «ТЕГОЛА» представлена на рынке ассортиментом кровельных плиток семи различных форм в гамме из 200 цветовых оттенков. Компания «ICOPAL» производит мягкую черепицу разнообразных форм с верхним медным слоем и т.д.

Непременным условием для кровель на основе битума и его композиций является хорошая вентиляция подкровельного пространства. С такой задачей успешно справляются материалы волнистого профиля типа «ондулин», внешне напоминающие известный нам шифер. Получают их из битумно-волокнистых составов. Их можно изгибать вдоль и поперек, что позволяет монтировать покрытия на поверхностях с радиусом кривизны от 5 м. Снаружи они окрашены специальными красками. Размеры листов примерно 2х1 м. Срок службы кровель – 25…50 лет.

Выпускаются также листовые и штучные изделия гидроизоляционного назначения – кровельные битумные листы, асфальтовые гидроизоляционные и армированные плиты, асфальтовые армированные маты, гидроизоляционные камни, гидрофобный газоасфальт и др.

Серьезными конкурентами битумо- и дегтесодержащим материалам являются синтетические смолы – полимеры и материалы на их основе. По мнению специалистов, только из полимеров можно получать материалы практически с любыми заданными свойствами.

Полимерные пленочные кровельные и гидроизоляционные материалы более технологичны, надежны и долговечны. Они имеют более разнообразную цветовую гамму, способствуют созданию оригинальных конструкций кровель, новых форм покрытий (куполов, оболочек, сфер и т.п.). Кроме того они характеризуются более высокими прочностью, эластичностью, относительным удлинением, водо-, морозо- и химической стойкостью. Получают их на основе эластомеров полиизобутилена, бутилкаучука, хлоропрена, хлорсульфополиэтилена, термопластов поливинилхлорида, поливинилфторида, этилена и его сополимеров и др.

11.3.3 Герметизирующие материалы

Герметизирующие материалы (герметики) – это клеящие и уплотняющие композиционные составы, предназначенные для герметизации помещений, заполнения трещин, щелей, швов (мест сопряжения) внутри и снаружи строений, оконных и дверных проемов и т.п. Слово «герметик» древнего происхождения. По одной из версий происходит от имени алхимика Гермеса Трисмегиста, по другой – греческого бога Гермеса.

Различают герметики для внутренних и наружных работ. Они могут быть отверждающиеся, нетвердеющие, в виде вулканизирующихся паст и мастик, самоклеющихся лент и эластичных прокладок. По химическому составу их подразделяют на акриловые, силиконовые, полиуретановые, битумные, тиоколовые и др.

Основными качественными характеристиками для всех видов герметиков являются:

- допустимые температуры нанесения и эксплуатации;

- эластичность (удлинение при разрыве), в том числе при повышенных и пониженных температурах;

- прочность на разрыв;

- адгезия (прилипание) к различным основам;

- стойкость по отношению к внешним факторам, таким как долговременное атмосферное воздействие и солнечное ультрафиолетовое излучение, повышенная влажность и воздействие плесеней.

Герметики должны при любых температурах компенсировать движения швов, которые они уплотняют.

Наиболее востребованными в настоящее время являются акриловые, силиконовые и полиуретановые герметики.

Акриловые герметики применяются для заполнения швов и трещин между бетонными и каменными поверхностями. Они имеют хорошую адгезию с бетоном, кирпичом, штукатуркой, древесиной и пр. Достаточно длительное время сохраняют свою эластичность, способны выдерживать сильную вибрацию, легко покрываются различными лакокрасочными материалами. Не содержат в своем составе растворителей, не токсичны и максимально эффективны для применения как внутри, так и снаружи строений. Лучше их применять при герметизации трещин с небольшой деформацией.

Силиконовые герметики применяются в качестве изоляторов при установке оконных рам, дверных проемов, металлических конструкций. Они обладают хорошей адгезией к стеклу, дереву, не окисленным металлам, эмали, керамике, а также высокой термостойкостью и стойкостью к погодным условиям. Обеспечивают хорошую герметичность от проникновения воды и запахов. Применяются внутри и снаружи помещений. Их не рекомендуется покрывать краской. Выпускаются различных цветов – от бесцветного и белого до черного.

Акрил-силиконовые герметики сочетают в себе лучшие свойства акрила и силикона и по свойствам превосходят многие из существующих видов герметиков. Они эластичные и влагостойкие, как силикон, прочные и долговечные, как акрил.

Полиуретановые герметики применяются для склеивания и герметизации любых материалов: металла, древесины, камня, пластмассы, керамики, бетона. Отверждаются при реакции с влагой. Они имеют хорошую адгезию и обеспечивают прочное склеивание поверхностей, не разрушаемое даже при сильном землетрясении. Вместе с тем в составе полиуретановых герметиков содержатся едкие вредные вещества и при работе с ними нельзя допускать попадания их на открытые участки кожи.

11.4 Полимеры и изделия на их основе

11.4.1 Общие сведения о полимерах

Понятие «полимеры» возникло в первой половине Х1Х века. Шведский химик Якоб Берцелиус, занимаясь исследованиями в области химии, пришел к выводу, что существуют вещества одного и того же химического состава, но образованные из частиц разной величины и обладающие разными свойствами. Такие вещества он назвал полимерами. Слово «полимер» - греческого происхождения: polys – многий, meros – часть, доля.

В современном представлении полимеры – это высокомолекулярные вещества, молекулы которых состоят из многократно повторяющихся элементарных звеньев одинаковой структуры. Эти элементарные звенья соединены между собой ковалентными связями в длинные цепи различного строения (линейные, разветвленные) или же образуют жесткие и пластичные пространственные решетки. Молекулы полимерных соединений, состоящие из очень большого числа элементарных звеньев, называют макромолекулами.

К высокомолекулярным соединениям принято относить вещества, молекулярная масса которых превышает 5000, к низкомолекулярным – вещества с молекулярной массой менее 500. Соединения с промежуточными значениями молекулярной массы, имеющие линейное строение молекул и способные к дальнейшему укрупнению, называют олигомерами. Чаще всего это вязкие жидкости, например, эпоксидные или полиэфирные смолы до их отверждения.

В настоящее время большинство полимеров получают путем синтеза из простых низкомолекулярных веществ, причем в образовании полимера может принимать участие не один, а несколько типов элементарных звеньев. В зависимости от состава звеньев и вида химических связей в молекулах различают органические, элементоорганические и неорганические полимеры.

Органическими полимерами называют соединения, содержащие в главной цепи и боковых радикалах атомы углерода, водорода, кислорода, азота, серы и галогенов.

К элементоорганическим полимерам относят соединения, цепи которых построены из атомов углерода и элементов, не входящих в состав природных органических соединений (атомы кремния, алюминия, титана и др.), например, кремнийорганические полимеры.

Неорганическими полимерами называют высокомолекулярные соединения, не содержащие атомов углерода.

Простые низкомолекулярные соединения, из которых построены цепи полимеров, а также исходные вещества, образующие полимеры при различных реакциях, называют мономерами.

Высокомолекулярные соединения, макромолекулы которых содержат несколько типов мономерных звеньев, т.е. которые получают совместной полимеризацией нескольких мономеров, называют сополимерами. Если же соединения построены из одинаковых мономеров, то такие полимеры еще называют гомополимерами.

По структуре полимеры и сополимеры имеют обычно аморфное строение. Однако существуют полимеры и с кристаллической или аморфно-кристаллической структурой, т.е. могут состоять как из ориентированных (кристаллических) участков, так и неориентированных (аморфных).

Различают также природные, искусственные и синтетические полимеры.

Природные полимеры – это в основном биополимеры: белковые вещества, природные смолы, целлюлоза и др. Однако в строительстве используются в основном искусственные и синтетические полимеры.

Искусственные (полусинтетические) полимеры получают из разных видов природного сырья. К ним относят резину, эбонит, олифы, нитроцеллюлозу и др.

Синтетические полимеры (полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол и др.) получают синтезом из низкомолекулярных сравнительно простых по химическому составу веществ. Первые синтетические полимеры – бакелит (по имени американского химика Бакеланда), фенолоформальдегидная смола и пластмассы на их основе – появились в начале ХХ столетия.

В зависимости от отношения к нагреванию и растворителям полимеры делят на термопластичные (термопласты) и термореактивные (реактопласты).

Термопластичными называют полимеры, которые при нагревании переходят из твердого состояния в жидкое (плавятся), а при охлаждении вновь затвердевают. Причем такие переходы могут повторяться много раз. Большинство термопластов способно растворяться в соответствующих растворителях. К ним относят битумы, полиэтилен, поливинилхлорид и др.

К термореактивным относят полимеры, у которых переход из жидкого состояния в твердое происходит необратимо. Примером могут служить фенолоальдегидные, карбамидные, эпоксидные и другие полимеры.

Основным сырьем для производства полимеров являются углеводороды, получаемые из нефти, природный газ, продукты углепереработки, целлюлоза и другие вещества. Для получения высокомолекулярных соединений (полимеров) исходные вещества (мономеры) подвергают различным воздействиям, в результате которых образуются гигантские молекулы. Процесс образования таких молекул и в целом полимера вызывается воздействием на исходное вещество потока световых лучей, действием электрического разряда токов высокой частоты, нагреванием, давлением и т.п. В настоящее время синтез полимеров становится все более совершенным. Незначительные изменения в строении молекул могут вызвать существенные изменения в свойствах материала.

11.4.2 Общие сведения о пластмассах

Пластическими массами (пластмассами) называют композиционные материалы, получаемые разнообразными технологическими приемами на базе полимеров (как связующих), наполнителей и модификаторов. Первой промышленной пластмассой был эбонит, полученный в 1843 г. вулканизацией натурального каучука серой.

В зависимости от состава пластмассы подразделяют на ненаполненные (органическое стекло, в большинстве случаев полиэтиленовая пленка), наполненные (содержат порошкообразные, листовые, волокнистые и другие наполнители) и газонаполненные (пено- и поропласты).

В зависимости от вязкоупругих свойств различают пластмассы:

· жесткие – это твердые, упругие материалы аморфной структуры. Они хрупко разрушаются с незначительным удлинением при разрыве. К ним относят фенопласты, аминопласты, пластмассы на основе глифталевых и других полимеров;

· полужесткие – это твердые вязкоупругие материалы кристаллической структуры с высоким относительным удлинением при разрыве. Остаточные деформации их обратимы и полностью исчезают при нагревании. К таким пластмассам относят полипропилен и полиамиды;

· мягкие пластмассы имеют более низкий модуль упругости и высокое относительное удлинение при разрыве. Остаточные деформации тоже обратимы и медленно исчезают при нормальной температуре. Примером могут служить поливинилацетат, полиэтилен и др.;

· эластичные – это мягкие гибкие пластмассы, характеризуемые большими обратимыми деформациями при растяжении. К эластикам относятся каучуки, полиизобутилен и др.

Пластмассы обладают рядом физико-механических свойств, которые дают им значительные преимущества перед наиболее распространенными строительными материалами.

Плотность пластмасс чаще всего находится в пределах 900…1800 кг/м³, т.е. они в два раза легче алюминия и в 5…6 раз легче стали. Вместе с тем плотность пористых пластмасс может достигать 30..15 кг/м³, а плотных – 1800…2200 кг/м³.

Прочность пластмасс в большинстве случаев превосходит многие традиционные строительные материалы – бетон, кирпич, древесину и составляет для пластмасс с порошкообразным наполнителем 100…150 МПа, у стекловолокнистых достигает 400 МПа.

Теплопроводность пластмасс зависит от их пористости и у пено- и поропластов составляет 0,03…0,04 Вт/м^.К, у остальных – 0,2…0,7 Вт/м^.К.

Кроме того пластмассы обладают высокой химической стойкостью, низкой истираемостью, легко окрашиваются в массе. Некоторые ненаполненые пластмассы прозрачны и обладают высокими оптическими свойствами. Их можно легко обрабатывать – пилить, строгать, сверлить. Они легко поддаются технологической переработке.

Наряду с комплексом положительных свойств, пластмассы имеют и недостатки. Например, у большинства пластмасс низкая теплостойкость – 60…80 ^оС (полистирол, поливинилхлорид, полиэтилен и др.), на основе фенолоформальдегидных смол – не более 200 ^оС и лишь у кремнийорганических полимеров она достигает 350 ^оС.

У многих пластмасс низкая огнестойкость. К легко воспламеняемым и сгораемым с обильным выделением сажи относятся изделия на основе полиэтилена, полистирола, производных целлюлозы. Трудно сгораемыми являются изделия на основе поливинилхлорида, полиэфирные стеклопластики, фенопласты, которые при повышенной температуре лишь обугливаются. Негорючими являются пластмассы с большим содержанием хлора, фтора или кремния.

Многие пластмассы при горении или даже нагревании выделяют опасные для здоровья вещества, такие как угарный газ, фосген, соляную кислоту и др. При переработке пластмасс тоже нередко выделяются токсичные вещества – фенол, формальдегид, различные растворители или пластификаторы. Поэтому применение в строительстве новых полимерных материалов должно быть санкционировано органами санитарного надзора.

Значительным недостаткам пластмасс является высокий коэффициент термического расширения – от 2 до 10 раз выше, чем у стали. Это свойство необходимо учитывать при проектировании большепролетных элементов.

Пластмассам свойственна усадка при отвердевании, достигающая 5…8%. У большей части пластмасс низкий модуль упругости, значительно ниже, чем у металлов. При длительных нагрузках они обладают большой ползучестью. С повышением температуры ползучесть еще больше возрастает, что приводит к нежелательным деформациям (прогиб и провисание конструкций).

Широкое использование в нашей жизни пластмасс породило новую экологическую проблему. Готовые полимеры и пластмассы на их основе при условии правильно проведенного синтеза и переработки в большинстве своем безвредны. Однако отслужившие свой срок пластмассовые изделия не вписываются в природный цикл: они не гниют и не разлагаются под действием природных агентов, поэтому их количество постоянно увеличивается. Одним из вариантов этой проблемы является получение биологически разлагаемых полимеров, разработке которых в настоящее время уделяется серьезное внимание учеными всего мира.

11.4.3 Материалы для покрытия полов

Полом называется строительная конструкция, на которой осуществляется весь производственный и жизнедеятельный процесс и от состояния которой зависит здоровье людей и качество производимой продукции.

Конструкция пола состоит, как правило, из нескольких слоев: покрытие, прослойка, гидроизоляция, стяжка, теплоизоляция, звукоизоляция, подстилающий слой и грунтовое основание. Рассмотрим верхний слой пола, непосредственно подвергающийся эксплуатационным воздействиям – покрытие.

Напольные полимерные покрытия можно подразделить на монолитные бесшовные, листовые и рулонные.

Из монолитных бесшовных наиболее распространенными и перспективными являются наливные полы. Они представляют собой бесшовную полимерную мембрану, нанесенную, как правило, на бетонное основание. Внешне наливные полимерные полы очень похожи на линолеум, керамогранит, гранит, мрамор, но без швов и зазоров. Цвета – самые разнообразные: салатовый, серый, бежевый, светло-коричневый и др.

Различаются такие покрытия как по характеру связующего и наполнителя, так и по толщине и степени наполнения.

По толщине и степени наполнения их делят на:

- тонкослойные или окрасочные (малонаполненные системы толщиной до 1,0 мм);

- наливные или самонивелирующиеся толщиной 4…5 мм с содержанием наполнителя до 50% по массе;

- высоконаполненные толщиной 4…8 мм (в отдельных случаях до 20 мм) с содержанием наполнителя до 90%.

Связующими в них служат жидко-вязкие олигомеры: эпоксидные, полиэфирные, полиуретановые, жидкие каучуки и др. Наполнителями являются фракционированный кварцевый песок и другие порошкообразные и чешуйчатые горные породы. Для усиления декоративного эффекта таких покрытий на свежеуложенную массу наносятся так называемые «чипсы» - цветные частички из кусочков акриловой краски, разной формы и размеров. В результате они придают покрытию глубину и сходство с природными материалами, например, мрамором или гранитом.

К рулонным полимерным материалам относят линолеумы и ковровые покрытия.

Предшественниками линолеума были клеенка или «промасленное полотно», описанные в патенте за 1627 год, а в 1763 году - напольное покрытие, аналогичное линолеуму под названием «камптуликон». И только в 1863 году появилось покрытие пола под названием «линолеум». Изобретателем его стал англичанин Фредерик Уолтон. Линолеум, изобретенный Ф. Уолтоном, представлял собой грубую (джутовую) ткань покрытую слоем пластической массы на основе высыхающих растительных масел (льняного) и пробковой муки. Однако по Европейским и отечественным стандартам под названием «линолеум» понимаются несколько разные материалы. В нашей стране и странах СНГ в строительном лексиконе под словом «линолеум» устойчиво закрепилось видовое название рулонных напольных покрытий. Так именуют материалы натурального и полимерного происхождения, покрытия на основе различных синтетических смол, а материал основы или его отсутствие предполагают еще целую серию разновидностей.

Согласно Европейским нормам, как и 140 лет назад, линолеум определяется как материал, полимеризация которого происходит за счет окисления натурального масляного связующего, например льняного или соевого. По латыни «oleum lini» – льняное масло, что и определило его название. Чтобы избежать ассоциации с другими рулонными материалами в нашем учебном пособии принято определение такого материала как «натуральный линолеум».

В настоящее время производство натурального линолеума во всем мире прогрессирует и совершенствуется, а состав остается практически неизменным. Современная технология производства натурального линолеума заключается в приготовлении покрывающей линолеумной массы, которую с помощью каландров (мощных валковых прессов) затем напрессовывают на крупноячеистую джутовую ткань. Покрывающую массу получают при смешивании окисленного льняного масла и расплавленных древесных смол с наполнителями (известняком, пигментами и древесной, пробковой и линолеумной мукой). Валки каландров, вращаясь, способны создавать различные варианты текстур поверхности (мраморовидные, многоцветные муаровые с неупорядоченным рисунком или просто одноцветные поверхности без ярко выраженной текстуры).

Натуральный линолеум стал признанным инструментом самореализации художников – многие годы издается специальный архитектурно-дизайнерский журнал «Архидея», посвященный только работе с натуральным линолеумом. В результате появилось множество дизайнерских разновидностей натурального линолеума с широким спектром фактур, цветов и рисунков. Это и имитация крокодиловой кожи, размытый морской волной песок, цветовой ряд коллекций, основанный на картинах великих голландских художников (Ван Гога, Поля Гогена), их современников и другие решения, представляющие собой единство моды и признанного мирового качества.

Благодаря новейшим технологиям и особенностям производства, натуральный линолеум выделяется на рынке строительных отделочных материалов целым рядом отличительных особенностей:

- экологически чистый материал (состоит только из натуральных компонентов);

- имеет высокие износостойкость и долговечность (свыше 20 лет). Например, в Праге, в одном из общественных зданий, в начале прошлого столетия был уложен 4-миллиметровый натуральный линолеум, который пролежал более 70 лет и истерся только на 0,4 мм;

- не продавливается каблуками;

- пожаробезопасный (практически не горюч, не оставляет следов от непогашенных окурков, по огнестойкости относится к классу В1 – трудновоспламеняемый);

- обладает бактерицидными свойствами (способностью препятствовать размножению бактерий, причем на протяжении всего срока эксплуатации покрытия);

- противостоит химическим реактивам и агрессивным средам.

Натуральный линолеум выпускается толщиной 2; 2,5; 3,2 и 4 мм, что и определяет области его применения.

Напольное покрытие, именуемое в нашей стране и странах СНГ линолеумом, больше соответствует понятию «искусственный линолеум». По способу производства он не имеет ничего общего с натуральным, а изготавливают его из синтетических полимеров с добавками пластификаторов, пигментов и наполнителей.

В настоящее время самым распространенным таким линолеумом является поливинилхлоридный (ПВХ). На его долю приходится более 70% мирового выпуска аналогичных напольных покрытий. Выпускаются также и другие разновидности – глифталевый, коллоксилиновый, линолеум-релин и др. На Западе в шутку называют такие