Полимербетонные конструкции

Полимербетоны состоят из полимерного связующего и мине­ральных и органических заполнителей.

Наиболее распространенные связующие для конструкционных полимербетонов термореактивные (эпоксидные, полиэфирные, фу- рановые), карбамидные. Армируют полимербетоны стальной или стеклопластиковой арматурой либо волокнами: стальными, стеклян­ными, полимерными.

При сравнении с цементными бетонами полимербетоны имеют высокую химическую стойкость в концентрированных кислотах и щелочах, высокие прочностные показатели и высокую газо- и водо­непроницаемость, хорошее сцепление со многими строительными

Наиболее рациональными областями применения поли­мербетонов являются несущие химически стойкие конструк­ции промышленных зданий различных отраслей промыш­ленности, Для производствен­ных зданий изготавливают сле­дующие конструкции из поли- мербетона: колонны сечением 40x60 см, высотой 14, 4 м (рис. 22.2, а), колонны сечением 40x40 см высотой 3, 3 м для эс­такад под электролизные ванны и этажерок (рис. 22.3, б), фундамен­ты под колонны и технологическое оборудование размером в плане 100x100 см (рис. 22.3, в); балки покрытий, подкрановые фундамент­ные опорные длиной 4-6 м и сечением от 20x20 до 40x80 см для кон­струкций, несущих технологические коммуникации (рис. 22.3, г), плиты для полов и футеровок размером 50x50 см и для стен 1, 2x4, 8 м (рис. 22.3, д), трубы диаметром 20-80 см.

Для подземных сооружений из полимербетона изготовляют кол­лекторные кольца, колодцы, блоки стен подвалов, способные к дли­тельной эксплуатации в агрессивных грунтах. Полимербетон на фу- рановом связующем используется для изготовления травильных и электролизных ванн.

§ 5. Трехслойные панели

Трехслойные панели - это плоские или пространственные конст­рукции, состоящие из легкого тепло-, звуко-, виброизоляционного материала, обклеенного с обеих сторон прочными и жесткими об­шивками, стойкими к различным воздействиям.

Монолитность соединения обшивок со средним слоем и частич­ная передача на этот слой действующих нагрузок с одновременным выполнением им изоляционных функций ставят трехслойные пане­ли в число наиболее эффективных несущих и ограждающих конст­рукций. Масса трехслойных панелей лежит в пределах 40-70 кг/м³, что позволяет значительно снизить массу зданий и повысить инду- стриальность строительства.

Панели классифицируют по назначению (для стен, покрытий), по светопропускающей способности (светопроницаемые и глухие), по технологическим свойствам (неутепленные и утепленные). Основ­ное назначение трехслойных панелей - покрытия по несущим конст­рукциям, подвесные перекрытия и вертикальные ограждения зда­ний.

В качестве обшивок применяют тонколистовой алюминий, за­щищенную от коррозии сталь, стеклопластики, фанеру, древесные плиты, асбестоцемент.

Распространение в качестве материала среднего слоя получил по- листирольный пенопласт, вследствие сравнительно низкой стоимо­сти и высоких физико-механических свойств. Однако ему присущи определенные недостатки: низкая теплостойкость (70-80°С) и низкая огнестойкость, которую повышают введением специальных добавок. Более высокую прочность и теплостойкость имеет пенополивинил- хлорид. Но он может вызывать коррозию металлов. Кроме того, вследствие высокой стоимости его применение ограничено. Для трехслойных панелей широко используется пенополиуретан. Его за­ливают в полости в жидком виде, после чего он самопроизвольно вспенивается и склеивается с листами обшивки. Структура пенопла­ста и степень вспенивания регулируются путем изменения состава
исходной композиции. Отвержденный пенопласт обладает достаточ­но высокой прочностью и теплостойкостью (до 130°С).

Наибольшую жесткость и устойчивость при минимальной массе имеют панели со средним слоем из сотового заполнителя, который изготавливают из металлической фольги, бумаги, пластмасс (рис. 22.4, а).

а) ^ ^ б)

" ЦЫСЗЦ

Рис. 22.4. Трехслойная панель: а) без обрамления; б) с обрамлением; в) с волнистым свето- прозрачным заполнителем; г) из коробчатых элементов

Для предохранения стенок ячеек от смятия при механической об­работке соты на время обработки заполняют водой и замораживают. Для повышения теплоизоляционных и огнезащитных свойств пане­лей ячейки сот заполняют пенопластом, перлитом, вермикулитом.

Огнестойкость сотовых конструкций повышают пропиткой их ан- типиренами. Благодаря малой собственной массе панели с сотовым заполнителем могут иметь большие размеры, например, на 2 этажа.

При склеивании сот с обшивками применяют различные клеи. Бо­лее жесткие наносят на соты, а эластичные на листы обшивки (рис. 22.4, б). Жесткий клей обеспечивает устойчивость стенки в месте крепления, а эластичный - деформативность при температурных воз­действиях. Для запрессовки при склеивании плоских панелей исполь­зуют винтовые, гидравлические и пневматические прессы. Панели криволинейного очертания запрессовывают на соответствующей по форме матрице с помощью резинового мешка вакуумным или авто­клавным способом.

Плиты покрытий и подвесных перекрытий устраивают с обрамле­нием, прочно соединенным с обшивками. Обрамление может быть из стальных, асбестоцементных, фанерных профилей (рис. 22.4, б). Кромки панелей также закрывают полосами из водостойкой бакели- зированной фанеры и обрамляют алюминиевыми уголками, скреп­ленными с обшивкой и фанерой клеезаклепочными соединениями.

Стыки панелей уплотняют прокладками из пороизола, гернита, пенополиуретана, воспринимающими температурные деформации панелей без нарушения герметичности стыка. Дополнительную гер­метичность обеспечивают мастики и механические устройства, ком­пенсаторы, прокладки, держатели. Рис. 22.5. Схема конструкции панели с сотовым заполнителем (а) и соединение стенки ячейки с обшивкой (б): 1 - обшивка; 2 - стенка ячейки сот; 3 - клеевой слой, наносимый на обшивку; 4 - клей, защемляющий стенку

Асбестоцементные трехслойные панели, как правило, обстраи­ваются обрамлением из деревянных, фанерных или стальных про­филей, соединенных с обшивками клеевинтовыми соединениями (рис. 22.5). Панели с алюминиевыми обшивками и средним слоем из поливинилхлоридного пенопласта обрамляют алюминиевым швелле­ром, скрепленным с обшивками клеезаклепочным или клеесварным соединением, которое в сравнении с клеезаклепочным менее трудо­емко. В клеесварных соединениях применяется эпоксидный клей К- 138, шаг сварных точек составляет 50 мм.

Современным требованиям, предъявляемым к теплозащите зда­ний, отвечают трехслойные панели с наружными слоями из армиро­ванного тяжелого бетона и средним теплоизоляционным слоем из полистирольного пенопласта ПСБ-С в виде плит. Для обеспечения совместной работы слоев наружные железобетонные слои выполня­ют коробчатого сечения, т.е. с ребрами жесткости. Эти ребра жестко­сти, являясь " мостиками холода", снижают теплозащитные свойства панелей. Коэффициент термического сопротивления таких панелей при толщине пенопластового среднего слоя, равной 100 мм, со­ставляет 1, 35 м² °С/ Вт. Этого недостатка лишены панели на «гибких

связях», выполненных из металлических стержней. Коэффициент термического сопротивления этих панелей составляет 1, 42 м² °С/Вт.

Вопросы для самоконтроля

1. Перечислите основные виды полимерных конструкций, приме­няемых в строительстве.

2. Что такое полимербетон и его преимущества и недостатки по сравнению с цементным бетоном?

3. В чем заключается эффективность трехслойных панелей?

Дополнительная литература

1. Хрулев В.М. Производство конструкций из дерева и пластмасс. М.: Высшая школа, 1989.

2. Соломитов В.И. Технология полимербетона и армополимербе- тона. - М.: Стройиздат, 1984.

3. Барбакадзе В. И. и др. Долговечность строительных конструк­ций и сооружений из композиционных материалов /Пол ред. В.Г. Микульского. М.: Стройиздат, 1993.

Глава XXIII. АНТИКОРРОЗИОННАЯ ЗАЩИТА КОНСТРУКЦИЙ

§ 1. Общие сведения

Конструкции зданий и сооружений испытывают действие ме­ханических нагрузок и физико-химическое воздействие окружающей среды. Возникающие под действием механических нагрузок напря­жения в материалах конструкций и их несущая способность опреде­ляются с достаточной надежностью расчетными методами сопротив­ления материалов и строительной механики. Однако несущая спо­собность, рассчитанная с учетом воздействия только механических нагрузок, не обеспечивает надежность конструкций на заданный срок эксплуатации зданий и сооружений, если при этом не учтено воз­можное агрессивное воздействие окружающей среды, не разработаны и не проводятся меры по защите от коррозии. Воздействие среды мо­жет быть неагрессивным и малоагрессивным, при которых тот или иной материал сохраняется столетиями или даже тысячелетиями, или столь агрессивным, что конструкции разрушаются через не­сколько лет и даже месяцев. Бурное развитие промышленности при­вело в текущем веке к значительному изменению общей экологиче­ской обстановки вследствие загрязнения земной коры, воздушного и водного бассейнов агрессивными продуктами и отходами, вызы­вающих коррозию строительных конструкции. Так, по сообщению общества охраны окружающей среды Греции, за последние 25, лет мрамор Парфенона пострадал больше, чем за все 2500 лет своего существования. Обстановка усугубляется и прогрессирующей в по­следние десятилетия химизацией технологических процессов. Уста­новлено, что разрушающему воздействию атмосферных и производ­ственных агрессивных сред подвергаются от 15% до 75% строи­тельных конструкции зданий и сооружений.

В развитых странах мира коррозия отнимает около 10% их на­ционального дохода. Только стали от коррозии в мире ежегодно те­ряется более 100 млн. т.

Для обеспечения заданной долговечности зданий и сооружений в условиях физико-химического воздействия сред необходимо сле­дующее: стойкие в соответствующих условиях строительные мате­риалы для изготовления изделий и конструкции; правильные конст­руктивные решения, обеспечивающие устранение или минимальный контакт конструкции с агрессивной средой; устройство антикорро­зионной защиты конструкции.

Окружающая среда, в условиях которой эксплуатируются строи­тельные конструкции, может иметь весьма разнообразный состав. В одних случаях это могут быть атмосфера, газ, вода, почва; кислоты, щелочи, соли и их растворы; различные металлы; минеральные и органические вещества в жидком и твердом состояниях. В других - это различные комбинации указанных сред, и так же их сочетания с электрическим током, световыми и радиоактивными излучениями.

Коррозионные процессы в строительных материалах происходят преимущественно при воздействии на них жидких сред. Сухие газы и твердые среды при нормальных условиях в большинстве своем являются неагрессивными. Растворение газов и твердых сред в па­рах влаги воздуха приводит к образованию растворов солей, кислот и оснований, конденсация которых в капельно-жидком состоянии на строительные материалы приводит к развитию коррозионных про­цессов.

Значительное место занимает биокоррозия, которая вызывается бактериями, усваивающими азот и сернистые газы из атмосферы; плесневыми грибками; низшими водорослями, мхами и лишайниками.