Строительные материалы

Автор: Пользователь скрыл имя, 21 Июля 2015 в 18:33, реферат

Краткое описание

В наши дни трудно найти область современной техники и быта, которая смогла бы обойтись без полимеров: это и посуда, и мебель, корпуса приборов, трубопроводы, игрушки, бытовая техника и многое другое. Даже в состав туши для ресниц входят полимеры, обеспечивающие, например, то, что ресницы не склеиваются. Наиболее широкой областью применения полимерных материалов является, безусловно, строительство

Файлы: 1 файл

лекции по полимерам с вопросами на 6-ой семестр.doc

— 2.01 Мб (Скачать)

Порошкообразные продукты - это измельченные твердые термореактивные смолы, порошкообразные термопластичные полимеры и природные термопластичные смолы.

 После затвердевания  минерального  вяжущего материал необходимо  нагреть для расплавления полимерного продукта. Полимер перераспределяется в поровом пространстве минеральной матрицы, изменяя характер пор: образуются замкнутые поры и происходит гидрофобизация поверхности пор. Снижается водопоглащение, водопроницаемость. Бетон хорошо служит во влажных условиях.

В качестве порошкообразного полимерного компонента можно применить суспензионный полистирол, который содержит в своем составе легко кипящую жидкость –изопентан. При нагревании до 80-100 0 С частицы полистирола размягчаются и увеличиваются в объеме в 10-30 раз за счет вскипания изопентана.

Смесь цемента, молотого песка или шлака, полистирола и воды загружают в замкнутую форму. Она заполняет 15-20% объема. Нагревают до 80-900 С (до начала схватывания цемента). Частицы полистирола вспучиваются. Их диаметр увеличивается с 0,2-2 мм до 3-15 мм, за счет чего уплотняется цементное тесто. После затвердевания получается легкобетонное изделие с заполнителем из пенополистирольных гранул.

 

 

3.Полимербетоны

 

Бетоны, в которых в качестве связующих веществ используются полимерные связующие.

Полимербетоны  - высоконаполненные композиции высокомолекулярных веществ или мономеров и химически стойких наполнителей и заполнителей. Воды в этих бетонах нет. Заполнители и наполнители должны быть сухими. В противном случае прочность бетона резко уменьшается.

Для получения полимербетонов используют следующие полимеры: а) термореактивные - фурановые, полиэфирные, фенолоформальдегидные, эпоксидные, мочевиноформальдегидные, ацетоноформальдегидные,  б) термопластичные - полиэтилен, полипропилен, метилметакрилат.

Полимербетоны для несущих строительных конструкций производят на основе термореактивных смол, а термопластичные полимеры в большинстве случаев используют для получения полимербетонов, которые применяют в защитных облицовках в виде декоративно- отделочных материалов.

Степень наполнения минеральными наполнителями и заполнителями в полимербетонах составляет 90-95% массы, связующего-5-10% общей массы полимербетона. Высокая степень наполнения позволяет резко снизить усадку, которая становится равной усадке цементных бетонов и повысить модуль упругости.

Разработаны составы тяжелых полимербетонов плотностью 2200-2400 кг/м3, имеющих предел прочности при сжатии от 40 до 160 МПа:  40-60МПа – для фенолоформальдегидных смол, 50-80- для карбомидных, 80-120 МПа – для полиэфирных, до 160 МПа - для фураново - эпоксидных.

 

 

Минеральные наполнители и заполнители

Так как количество наполнителей и заполнителей в полимербетоне составляет 90-95% от общей массы, то они оказывают значительное влияние на свойства полимербетона.

Наполнители - дисперсные порошки с размером частиц менее 0,15 мм и удельной поверхностью 2500-5000 см2 /г (порошки андезита, диабаза, цемента, графита и др.). При небольшом количестве наполнителей (5-10%) нарушается плотность упаковки, при количестве наполнителя 20-30% также ухудшаются свойства наполненной композиции из-за неполного смачивания связующим поверхности наполнителя. По химическому составу наполнители делятся на четыре основные группы:1) кремнеземистые (кварцевый песок, аэросил и др.), 2)карбонатные и основные (доломит и диабаз и др.), 3) углеграфитовые (кокс, графит), 4) водные силикаты алюминия и магния (каолин, тальк). 

К заполнителям относят песок с крупностью зерен до 5 мм и щебень (гравий) с крупностью зерен до 40-50 мм (излившиеся горные породы в виде песка и щебня). В составе легких бетонов применяют: керамзит, перлит, туфы, пемзы. Средняя плотность и гранулометрический состав крупного заполнителя должен подбираться исходя из условий плотной упаковки в процессе формирования размеров, геометрической формы и средней плотности изделий и конструкций.

При подборе наполнителей и заполнителей должны соблюдаться следующие условия:

-высокая адгезия полимерного  связующего к поверхности наполнителя;

- совместимость наполнителей и  заполнителей с отвердителями  и катализаторами. Так, наполнители и заполнители, имеющие щелочную реакцию, не пригодны для полимербетонов на основе фурановых, фенолоформальдегидных  и других смол, утверждаемых кислотными катализаторами. 

 

Технология полимербетонов

Первый этап- подготовка сырьевых материалов. Влажность наполнителей и заполнителей  должна быть не более 0,5-1%.  Тончайший слой воды на частицах заполнителя ухудшает твердение полимерного вяжущего, снижает его адгезию к ним. Поэтому заполнители и наполнители сушат в сушильных установках при температуре 80-1100 С, затем обязательно охлаждают до нормальной температуры.

Второй этап- перемешивание в стандартных  бетоносмесителях. Сначала готовится связующее с пластификаторами, отвердителями, а затем оно вводится в подготовленную смесь заполнителей. Продолжительность перемешивания заполнителей со связующим -1,5-2 минуты. Смеси отличаются большой вязкостью, липкостью, требуют более интенсивного уплотнения (вибрирования с пригрузом)

Полимербетоны могут твердеть при нормальной температуре, но долго -до 100-300 суток, поэтому целесообразно их прогревать при температуре 80-1000 С, 

 

4.Модификация битумов полимерами

 

В нашей стране наиболее широко распространенным кровельным материалом является рубероид, как наиболее дешевый материал, пригодный для устройства плоских кровель, в основе которого лежит кровельный картон, пропитанный битумом. Однако через 1-2  года 30% таких кровель начинает протекать. Причиной этого, наряду с технологическими нарушениями  процесса устройства кровель, является изменение состава и свойств битума под действием солнечного света и кислорода: повышается хрупкость и жесткость битумов за счет увеличения твердых и хрупких составляющих  и снижения маслянистых фракций в их составе.  Кроме того, битум имеет низкую теплостойкость - ниже +500 С. Для того, чтобы улучшить свойства битумов в его состав вводят полимерный компонент. В полимербитумных материалах роль матрицы играет битум, а дисперсной фазой является полимер: при содержании полимера 2-4% частицы полимера препятствуют распространению трещин в материале, в случае большего содержания - матрица передает нагрузку на полимерные волокна, следовательно, повышается эластичность материала и прочность.

В настоящее время для модификации битумов широко используют термоэлапласты:

-АПП - атактический полипропилен (побочный  продукт при производстве полипропилена). Модифицируемые битумы характеризуются  высокой теплостойкостью, хорошей гибкостью на холоде (-200 С), высокой стойкостью к атмосферным воздействиям.

-СБС (стиролбутадиенстирольный каучук). Модифицированные битумы отличаются высокой гибкостью на холоде (до-300 С), но менее устойчивы к ультрафиолетовому излучению, поэтому при устройстве кровель необходимо предусматривать  наличие декоративной посыпки, защищающей битум (керамическая посыпка, полимерная и др.).

При получении битумно-полимерного вяжущего необходимо строго контролировать гомогенность смеси: при недостаточном количестве полимера не происходит гомогенизации, т.е. равномерного смешения, в результате которого обеспечивается повышенная прочность материала и переход в новое структурно-устойчивое состояние. При введении слишком большого количества полимера не удается обеспечить долговременные положительные характеристики материала по прочности и теплостойкости. В связи с этим максимальное количество вводимого полимера - не более 12%.

Кроме того, для модификации свойств битумных кровельных материалов целесообразно в качестве основы применять не картон, а стеклоткань, алюминиевую или медную фольгу или полиэстеровую основу (стойка к воздействию кислот, оксидов, сульфатов, хлоридов; имеет большое удлинение на разрыв при отрицательных температурах).

 

5.Модификация древесины полимерами

 

Технология модифицирования древесины состоит из двух процессов: пропитки древесины мономерами и отверждения.

В последнее время ставится вопрос о повышении устойчивости древесины к деформациям и сопротивляемости грибкам. Кроме того, необходимо уменьшить водопоглощение и светоустойчивость данного строительного материала.

В модификации древесины существуют  следующие подходы:

- термическая обработка- нагрев  до температуры +1500С, сопровождающийся химическим превращение составных элементов клеток. В результате данного процесса выделяется лигнин, который является природным полимерным связующим, древесина уплотняется, повышается ее  долговечность  и устойчивость к деформациям;

- модификация древесины химикатами. В этом случае для модификации древесины применяют  полимеры (фенолоальдегидные, мочевиноформальдегидные, кремнийорганические, фурановые) и мономеры (стирол, метилметакрилат)

 В этом случае механизм  действия химических веществ следующий:

1. Вещества вступают в реакцию  с полимерами стенок клеток.

 Вещество проникает в стенки  клеток, там поликонденсируется и обеспечивает образование полимерной сетки. В результате этого стенки клеток приходят в набухшее состояние и фиксируются в нем на длительный срок. В результате такой модификации обеспечивается снижение усадки и набухания древесины.  Для изменения свойств древесины применяют диметил-дигидро-этилен - мочевину.

2. Вещества накапливаются в капиллярах  древесины.

Применяют термически или инициировано полимеризуемые стирол, винилхлорид, тетрафторэтилен. В результате такой модификации снижается деформативность древесины, повышается огнеупорность и твердость.

3. Вещества заполняют полости  клеток.

Возрастает биохимическая стойкость древесины, снижается возгораемость.

Модифицирование  древесины полимерами в сочетании с применением антипиренов, антисептиков и красителей позволяет создавать материалы, сочетающие положительные свойства древесины и полимера-модификатора.

Свойства модифицированной древесины:

1. Устойчивость к деформациям

Расширение и усадка зависят от влажности и породы древесины, направления волокон и обработки. Бук способен к сильному расширению и усадке, поэтому редко используется для производства окон. Однако после модификации, например диметил-дигидро-этилен-мочевиной, устойчивость его к деформациям возрастает на 60%.

2. Прочностные показатели.

При пропитке метилметакрилатом прочность на сжатие вдоль волокон возрастает в 3 раза, поперек –в 4-6 раз. Истираемость снижается в 2 раза. При обработке древесины фенолоспиртами прочность при сжатии увеличивается в 3 раза; в случае применения фурановых соединений -в 1,5-3 раза, твердость возрастает в 2 раза.

3. Долговечность повышается в 2-4 раза. За счет повышения долговечности  снижается вероятность возникновения повреждений, способствующих повышению влажности и, как следствие, возникновению грибка.

4. Возможность использования малоценных  пород (береза, ольха, липа), которые после модификации не уступают по своим свойствам твердым лиственным породам (дуб, ясень).

5. При модификации древесины  достигается гидрофобизация поверхности. Гидрофобизация достигается двумя путями: либо снижается скорость поглощения воды, либо уменьшается количество поглощенной воды. И в том, и в другом случае средняя влажность уменьшается настолько, что не наступает поражение грибками.

6. Светоустойчивость.

Природная древесина не обладает светоустойчивостью: под воздействием ультрафиолетового излучения лигнин разрушается, а затем вымывается водой. Использование технологий образования полимерной сетки, а так же применение меламиновых смол, воска, обеспечивают уменьшение размывания лигнина, следовательно, повышение светоустойчивости.

 

 

 

 

 

 

7.ПОЛИМЕРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

 

Эффективное сочетание полимеров с различными строительными материалами (древесина, бетон, металл) позволяет создавать новые строительные конструкции. Особую роль играют полимерные строительные конструкции на предприятиях, использующих агрессивные среды в производственном процессе: здесь такие конструкции играют роль первичной химической защиты, так как превосходят по химической стойкости традиционные материалы.

Полимерные конструкции можно разделить на следующие группы: пневматические конструкции, оболочки, полимербетонные конструкции, трехслойные панели.

Пневматические конструкции.

Пневматические конструкции - мягкие оболочки, форма и несущая способность которых обеспечиваются избыточным давлением нагнетаемого в них воздуха. Для возведения таких конструкций применяют армированные и неармированные пленки из ПВХ, полиэтилена, полиамида, полипропилена. Армируют пленки капроновыми, лавсановыми, металлическими и стеклянными сетками и волокнами. Так же для таких конструкций применяют покрытые или пропитанные полимерами ткани (хлопковые, синтетические, стеклоткань). Для пропитки применяют следующие полимеры: ПВХ, полихлорпрен, полиуретановый каучук, хлорсульфополиэтилен. Покрытия наносят каландровым методом.

Информация о работе Строительные материалы