Полимеры в строительстве - Малбиев С.А., Горшков В.К., Разговоров П.Б.

Author: Малбиев С.А. Горшков В.К. Разговоров П.Б.
Tags: строительные материалы и изделия высокомолекулярные соединения (полимеры) и пластмассы строительство строительные материалы издательство высшая школа полимерные материалы
Year: 2008
Similar
Основы технологии переработки пластмасс
Современные композиционные строительные материалы
Химия и технология синтетического каучука
Энциклопедия полимеров
Text
                    и архтпектура
С А- Малбиев, В JC Горшков,
П.Б. Разговоров
Полимеры
в строительстве
ВаяпивнЗойо»
овм&оюомм
ЛузабРФ ro ot^ootoms в сйлвсжж енртиламклА
ЦввОбК*
йл* tst^oimof.	Ш ину <tr>rmti
Свржяилкпйо »
Москм «Высшы школ» 2006
УДК 691
ББК 35.719
М 18
Рецензенты:
кафедра технологии тугоплавких неметалличеекю: н енлнжятных материале»
Влдлдмирскот гехударствешюго университета (зав кафедрой д-р техн наук,
проф. А.И. Христофор-. д-р техн наук. лроф. А Я С<мо» (Московский госу-
дарственный строительный университет1)
Мжлбиев СА
М 18 Полимеры в строительстве: Учеб, пособие для вузов/
С А Малбмев, B.IC Горшков, П.Б. Разговоров. — М.. Высш, шк.,
2008. — 456 с.: мл.
ISBN 978-54)6 0057564)
В учебном пособии «ишеамы современные пота мерное жатфЬаль прк-
ыендемые» отечестве нн ом и эдобекйоы-стронтслъстве для нссущйс v. страж -
дающих конструкций .даний и сооружений пр(Ик(ЫЕя^я<фг^ гражданского к
САгилкохоаяйс-гэею«1т> мажачеиий.^Рассыотреиы различный часта зданий с
применением кровельных, гидроизоляционных, отделочных, тудлейвукоизо-
ляилонных и других потам еркых материалов. Приведены сведения о пер-
спективных материалах с улучшенными свойствами, сырье для получения
биоразлагаемых Полимеров, применении пространственных стержневых кон-
струкций из пластмасс в космической технике, переработке полимеров во
•торимое сырье и проблемах их утилизации.
Для студенты, аспирантов и ареподвмтемй сп^роитыытх специацмо-
сгмй фгкы,	рабопыияоа rtpownHM и страитслынях ор-
ягниэаций, лиммков-иссягдоааталгй и химиков-meanuwoo.
УДК 6^1
ББК 35.719
ISBN 978-5-06-005756-0	© ОАО «Издхтслктво ♦Высшая школа*, 2008
Оригинал-макет данного изддлнл является едбстненноггмо иадатсльстм «Вме-
щая школа., п «го реафмущ^родакш!! (восгфоювадемие} любым способом без согла-
сия кздлтедьства запрещается
ПРЕДИСЛОВИЕ
Применение полимеров в строительстве требует от инженера
глубоких знаний, касающихся выбора материалов и разработки на
этой основе схем возведения современных зданий и объектов граж-
данского и промышленного назначения.
С учетом того, что б программах обучения инженеров-строите-
лей недостаточно отражены положения полимерной химии, на-
стоящее пособие, предназначенное в основном для студентов
строительных специальностей вузов, может представлять опреде-
ленный интерес также для технических работников и аспирантов
соответствующих направлений. При этом на первый план выступа-
ет необходимость обобщения вопросов физико-химических
свойств и перспектив использования полимерных материалов и из-
делий в различных областях строительства, принимая во внимание
допустимость их замены, технологичность, ремонтопригодность и
эксплуатационную устойчивость.
Опыт систематизации данных по полимерным материалам
для строительства относится к 70—80-м годам прошлого столе-
тия. Например, в учебнике В.А. Воробьева, Р.А. Андрианова
«Технология полимеров» (М., Высшая школа, 1971 и 1980) во-
просы получения, свойств и области применения полимеров в
производстве строительных изделий и конструкций впервые
были поставлены на научно-теоретический фундамент. Однако,
как и следовало ожидать, за последующие десятилетия наука и
промышленность значительно обогатились новыми знаниями и
достижениями. Изменились взгляды на процессы и явления в
области химии полимеров, возросло функциональное значение
полимеров (добавки к бетонным растворам, полимербетоны и
т.д.), в связи с увеличением объема строительных работ корен-
ным образом трансформировались методы получения изделий.
Эти изменения нашли отражение в данной книге. Смеем наде-
яться, что многие читатели найдут в ней ответы на вопросы, не-
избежно возникающие на стадиях проектирования и строитель-
ства зданий и сооружений.
3
Введение, п. 43 и глава 5 написаны авторами совместно, глава 1
написана В. К. Горшковым, глава 2 — В.К Горшковым и П.Б. Раз-
говоровым, глава 4 — П.Б. Разговоровым. В работе над главой 3 и
п. 4.5 участвовали С.А. Малбиев и П.Б. Разговоров, п. 4.2, главы
6—11 написаны С.А. Малбиевым.
Авторы выражают признательность за труд по рецензированию
книги и благодарят всех, кто давал полезные советы при ее подго-
товке к печати.
ВВЕДЕНИЕ
Благодаря небольшой удельной плотности, высокой прочности
и износостойкости, декоративности, устойчивости к агрессивным
средам и другим ценным свойствам полимерные материалы и изде-
лия на их основе нашли широкое применение в различных облас-
тях строительства.
На основе полимеров созданы конструкционные материалы и
важные группы строительных материалов: армированные материа-
лы, полимерцементные и гхжимерсиликатные бетоны, бетонопо-
лимеры и полимербетоны, стеклопластики, тепло- и гидроизоля-
ционные материалы, пленки, декоративные ткани, волокна, пласт-
массы, герметики, каучуки и лакокрасочные материалы.
Нельзя представить строительство без ограждающих панелей,
кровельных изделий, труб и фасонных частей к ним, санитар-
но-технического оборудования, линолеума, декоративно-отделоч-
ных Плит, клеевых составов, светопрозрачных фонарей и куполов,
окон, дверей и прочих изделий. Достаточно сказать, что свыше
90% поверхности зданий и сооружений, а также' строительных
конструкций подвергаются окраске полимерными лакокрасочными
материалами.
Выпуску полимерных материалов и изделий для строительства
способствует относительно дешевая сырьевая база. Сырьем служат
природные и нефтяные газы, отходы коксохимической промыш-
ленности, водород, аммиак, вода. Кроме того, детали и изделия из
полимеров легко получают с помощью автоматизированных линий
и процессов: литья, прессования, экструзий (выдавливания). Одна-
ко быстрое и массовое внедрение полимерных строительных мате-
риалов сдерживается их недостатками, главным из которых являет-
ся специфичность их свойств, а именно:
•	большинство полимеров легко горит, и поскольку горение со-
провождается выделением теплоты^ происходит значительное
его ускорение; при этом выделяется большое количество ядо-
витых легколетучих органических веществ;
•	полимеры обладают низкой теплостойкостью, т.е. легко раз-
мягчаются при невысоких температурах (80... 100 °C);
5
« с геуением времени полимеры под действием света, текла,
кислорода воздуха «стареют»;
• под действием постоянных нагрузок происходят пластические
деформации полимерных конструкций.
Другим недостатком» сдерживающим использование полимер-
ных материалов в строительстве» является их высокая стоимость и
дефицитность
В настоящее время известны и применяются различные способы,
успешно устраняющие вышеприведенные недостатки, например спо-
собы модификации, создания крупнотоннажных производств и др.
Большие достижения науки о полимерах позволяют синтезировать
материалы с любыми заданными свойствами. Полимеры образуют
многочисленные композиционные материалы. При этом в строитель-
стве они выполняют различные функции, из которых можно выде-
лить конструкционную, защитную и декоративную. По мере развития
гражданского и промышленного строительства удельное значение
первой и второй функций все Болес возрастает
Роль полимеров как конструкционных материалов проявляется
с развитием строительства объектов химической промышленности,
цветной металлургии, целлюлозно-бумажной и полиграфической
промышленности» пищевой и многих других, связанных с исполь-
зованием разнообразных агрессивных продуктов — органическим и
неорганических кислит, растворителей, щелочей. К таким поли-
мерным материалам в первую очередь следует отнести химически
стойкие полимербетоны и полимерсиликаты, использование кото-
рых позволяет по-новому решать вопросы надежности и долговеч-
ности в условиях воздействия агрессивных сред. Наибольший эко-
номический эффект получают при использовании несущих хими-
чески стойких сталеполимербетонных конструкций.
Защитную функцию выполняют лакокрасочные» мастичные»
шпатлевочные. гуммировочные и другие виды покрытий. В этом
случае они выполняют роль декоративных покрытий. Следует от-
метить, что, несмотря на значительный прогресс, достигнутый в
последние годы в технологии покрытий, механизацию и автомати-
зацию процессов, удельные затраты на их производство в строи-
тельных отраслях все еще остаются высокими. Стоимость создания
декоративных покрытий нередко в несколько раз превышает стои-
мость защитных покрытий, поэтому вопросы совершенствования
срока их службы приобретают важное значение.
Рева» покрытий как средства защиты материалов от разрушения
значительно проявилась с ростом производства и потребления ме-
таллов. Для снижения потерь металлов от коррозии вопросы защи-
6
ты должны решаться еще на стадии проектирования, с тем чтобы
при строительстве применялись конструкции с готовыми защитны-
ми покрытиями, выполненными в заводских условиях. Известно,
что стоимость защиты металлоконструкций, осуществляемой на за-
водах-изготовителях, ниже, чем в условиях строительно-монтаж-
ных площадок, а качество покрытий выше, так как окраска изде-
лий производится в потоке по отработанным технологическим схе-
мам, причем на качество покрытий не влияют побочные факторы
(температура, атмосферные осадки и т.д).
С целью повышения долговечности железобетонных конструк-
ций кроме применения защитных покрытий (окраска, облицовка,
оклейка, гуммировка) необходимо максимально использовать по-
тенциальные возможности самого бетона, его способность предо-
хранять стальную арматуру от коррозии. Реализоваться это должно
с применением бетонов повышенной водонепроницаемости (плот-
ности), коррозийной стойкости, морозостойкости и прочности.
Использование полимерных добавок способствует улучшению
свойств бетонных смесей, кинетики их твердения и физико-меха-
нических характеристик затвердевшего бетона.
Таким образом, защита от коррозии зданий, сооружений и тех-
нологического оборудования — одно из основных условий повы-
шения эффективности капитальных вложений.
Научно-технические основы применения полимеров в различ-
ных областях строительства стали закладываться в нашей стране в
начале 30-х годов прошлого столетия, когда широким фронтом на-
чалась индустривлизация народного хозяйства и стали входить в
строй крупнейшие машиностроительные и химические заводы, по-
лучило развитие жилищное строительство. На ряде заводов были
созданы специальные лаборатории. В это же время организованы
научно-исследовательские лаборатории, а в последующем — науч-
но-исследовательские и проектные институты (НИИЖБ, ГИПИ,
ЛКП, Гипроцветмет МИИТ и т. п.) с филиалами в различных горо-
дах; созданы первые кафедры пластических масс в инженер-
но-строительных институтах Воронежа и Казани.
Значительный вклад в освоение новых материалов и технологии
их применения в строительстве внесли коллективы лабораторий за-
водов, передовики и новаторы производств.
Немалую роль в распространении научных достижений и пере-
дового опыта сыграли периодические издания: журналы «Заводская
лаборатория», «Бетон и железобетон», «Промышленное строитель-
ство», «Лакокрасочные материалы и их применение», «Пластиче-
ские массы».
Глава 1
НАУКА О ПОЛИМЕРАХ
1.1.	ПОНЯТИЯ О ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ
СОЕДИНЕНИЯХ
Полимер — соединение, молекулы которого состоят из одинако
вых или разных по составу и строению повторяющихся звеньев
Число таких звеньев, называемых обычно мономерами, может коле
баться от нескольких единиц до нескольких сотен. Мономеры яв
ляются простейшими исходными веществами. Например, этилен
(СНз—СНг) может многократно повторяться в полимерной цепоч-
ке <-|СН2-СН2]й-) и являться в данном случае исходным соеди-
нением для получения полиэтилена.
Полимеры, которые содержат сотни мономерных звеньев, на-
зывают высокомолекулярными соединениями, или высокополиме-
рами. У этих соединений молекулярная масса может достигать не-
скольких сотен тысяч и даже нескольких миллионов. Полимеры,
молекулы которых состоят из сравнительно небольшого числа
звеньев, не имеют специального названия. До настоящего времени
не установлена точная граница между обычными молекулами и
макромолекулами. Условно считают соединения высокомолекуляр-
ными, если молекулярная масса превышает 5' 10\.5 • 104. Верхний
предел массы макромолекулы указать затруднительно, но известны
макромолекулы с массой 6 • 10* (целлюлоза). К низкомолекуляр-
ным соединениям относят вещества с молекулярной массой мень-
ше 500. Соединения с промежуточными значениями молекулярной
массы (500...5000) называют олигомерами. В настоящее время число
высокополимеров и полимеров очень велико и продолжает непре-
рывно расти. Ежегодно синтезируется большое число новых высо-
комолекулярных веществ.
Все известные к настоящему времени полимеры можно разделить
на две группы: 1) природные, или естественные, полимеры и высоко-
полимеры; 2) синтетические полимеры, или высокополимеры.
К природным полимерам относят белки, целлюлозу, крахмал,
лигнин, каучук и смолы (канифоль, шеллак, янтарь и другие иско-
8
паемые смолы). Для изменения и улучшения свойств природные
материалы подвергают химической обработке; при этом получают
новые искусственные вещества, например: эбонит — продукт вул-
канизации каучука; целлулоид — пластическая масса, полученная
из нитрата целлюлозы (коллоксилина) с добавкой пластификата
ров и красителей; искусственные шелка — продукты переработки
целлюлозы (ацетатное волокно)»
Вторая группа (синтетические полимеры) весьма многочислен-
на» Синтез новых полимерных материалов объясняется не только
большими потребностями, но и тем, что наукой открыты широкие
возможности улучшения их функциональных свойств. В качестве
примера можно отметить соединения» широко применяемые в про-
изводства строительных материалов^ — полистирол, поливинилхло-
рид, полиэтилен» полиакрилаты, эпоксиды, полиуретаны и различ-
ные композиционные изделия на их основе.
Несмотря на то что полимеры часто имеют тот же процентный
состав, что и низкомолекулярные соединения, увеличение молеку-
лярной массы (образование длинных цепей) придает им особые
свойства:
•	невозможность перегонки и перекристаллизации;
•	большую вязкость;
•	набухание в растворителях (процесс, предшествующий рас-
творению);
•	образование пленок и волокон при удалении растворителя
, (кристаллическая форма почти не имеет места);
•	пластическую и обратимую деформации;
•	возможность создания изделий из расплава;
•	большое разнообразие свойств, обусловленных строением
или введением даже незначительного количества реагентов.
1.2,	КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛИМЕРОВ
Полимеры классифицируют по методам их получения, химиче-
скому составу, структуре и отношению к нагреванию.
1.2.1.	Процессы синтеза полимеров
Получение полимеров из низкомолекулярных веществ может
быть осуществлено двумя принципиально различными путями:
I) полимеризацией; 2) поликонденсацией.
9
В отдельных случаях полимер может быть получен путем того и
другого процессов, протекающих одновременно или последовательно.
Полимеризация и поликонденсация — две группы химических
реакций* с помощью которых получают огромное число разнооб- [
разных полимеров, причем эти реакции являются частными слу-
чаями двух основных типов реакций, на которые можно разделить
все многочисленные реакции в органической химии, т. е. реакций

присоединения и замещения.
Полимеризация — частный случай реакции присоединения, ко-
гда большое число одинаковых или равных молекул присоединяют-
ся друг к другу.
Поликонденсация — частный случай реакции замещения, в кото-
рой оба реагирующих компонента являются не менее чем бифунк-
циональными веществами, т. е. веществами, в молекуле которш
имеется не менее двух реакционно-способных групп: —ОН,
—СООН; —NHj и т. д. Общим для обоих типов реакций является
то, что в результате образуются вы^комолекулярные соединения. 5
При полимеризации продукт реакции, называемый полимером,
имеет один и тот же химический состав, так как никаких побочных ?
продуктов б этом процессе не образуется. В отличие от полимери-
зации, при поликонденсации в качестве побочных продуктов выде-
ляются Н^О, НО, NH3 и другие низкомолекулярные соединения.
Эти положения составляют основное различие между названными
процессами.
Необходимо указать, что реакция полимеризации — практиче-
ски необратимый процесс, в то время как поликонденсация есть
обратимый, равновесный процесс. Последнее обстоятельство явля-
ется весьма важным, так как обратимый характер реакции оказыва-
ет большое влияние на свойства образующихся полимеров. Поли-
меры, образующиеся по реакции поликонденсации, являются фи-
зически более однородными, чем полимеры, которые получаются
по реакции полимеризации.
Интересно отметить, что в некоторых случаях реакция образо-
вания полимера протекает в две стадии, одна из которых является
процессом полимеризации, другая — процессом поликонденсации
(например, получение глифталей и пентафталей).
1.2.2-	Химическим состав
По химическому составу основной цепи полимеры делят на:
1) карбоцепные, состоящие только из атомов углерода —С—С—С—;
2) гетероцепные, которые содержат кроме атомов углерода атомы
ю
кислорода (полиэфиры и целлюлоза), азота (полиуретаны и поли-
амвды), фосфора (
1	MJ
держащие полимеры), серы (полисуль-
фидные каучуки); 3) элементорганические, в цепях которых име-
ются элементы, нетипичные для органических соединений (бор,
кремний, алюминий, титан, никель и др.).
1.2.3.	Структура макромолекул
При одинаковом химическом составе полимеры могут иметь са-
мую разнообразную структуру. По топологии полимеры делят на
линейные, разветвленные и сетчатые (рис. 1.1).
Топология цепей зависит от химического строения мономерных
частиц, микроструктуры цепи и условий получения полимера. Если
Основные цепи имеют боковые разветвления меньшей длины
(рис. 1.1, б), такую структуру называют разветвленной. Если боко-
вые цепи имеют большую длину и одинаковый состав, то полиме-
ры называют привитыми. Когда боковая цепь большой длины от-
личается по составу и строению от основной цепи, полимеры на-
зывают привитыми сополимерами.
в
Рис. 11. Топологические структуры полимеров:
а — линейная, б— линейю-развегеленная, в — микросетчягая. г—мзкросетчатая
11
т
При возникновении между цепями небольшого числа попереч- [
ных «мостиков»» образованных атомами иди группами атомов, по*
лучаются сетчатые полимеры- Они не растворяются в органических
растворителях, а только набухают. Их пластичность меньше, чем у 
линейных. При большом числе «мостиков» образуются трехмерные
полимеры.
При очень большой молекулярной массе макромолекулы чаще I
всего имеют шарообразную форму.	L
Полимеры могут отличаться и по микроструктуре самой цепи. •
Макромолеку/гы, построенные из регулярно чередующихся звень-
ев — одинаковых или разных,называют сгереорегулярнымй. Ус-
ловно считая, что зигзагообразная цепь находится в одной плоско-
сти, различают три основных типа стереорегулярных полимеров
Изотактические полимеры имеют у асимметричного атома оди-
наковые группы по одну сторону от плоскости цепи:
А	А	А	А
I	Г	I	1
^|^сн2^ l^GHf |^сн2^ р
Синдиотактические полимеры характеризуются регулярным >
расположением одинаковых заместителей по разные стороны от |
плоскости цепи:
«
Е
Атактические полимеры обладают произвольным размещением ?
заместителей по отношению к плоскости цепи;
| ^CHf | CH^ |
А	А
Регулярное строение обусловливает кристаллическое состояние f
полимеров. Синдиотактические полипропилен и полибугадиен-1,2 — ’
кристаллические вещества с температурами плавления, равными
12	<
I
1
соответственно 181 и 154 *С. Температуры плавления кристаллов
изотактических полимеров пропилена и'полибугадиена-1.21 соот-
ветственно равны 176 и 120 ЛС.	«
•4 Вследствие нерегулярности пространственной структуры йтак-
тйческие полимеры являются аморфными телами. Атактический
полипропилен и нерегулярный полибутадиен-1,2 имеют температу-
ру стеклования —30...—50 *С. Атактический полистирол имеет тем-
пературу стеклования около 80 "С, а изотактический плавится при
температуре 230...240 °C.
Изотактические полимеры отличаются химическими свойства-
ми от соответствующих сицдио- или атактических полимеров, на-
пример эфирные группы полиметилакрилата в изоположениях гид-
ролизуются значительно быстрее расположенных в синдиоположе-
ниях. Большая длина цепи полимера позволяет создать блокполи
меры, в которых регулярно чередуются изотактические и атактиче-
ские участки.
1.2.4. Отношение полимеров к нагреванию
По отношению к нагребанию различают полимеры термопла-
стичные и терыореактивные.
Термопластичные полимеры имеют линейную структуру! Их
пластичность изменяется при многократном нагреваний и охлажде-
нии: они могут растворяться или набухать в растворителях. К термо-
пластичным полимерам относят полиэтилен, полипропилен, поли-
винилхлорид, полистирол, поликарбонат, полиметилметакрилят.
Термореактивные полимеры при повышении температуры мо-
гут обладать пластичностью, но после термической формовки об-
разуется пространственная (сетчатая или трехмерная) структура, и
они теряют пластичность. Невозможность перехода в пластическое
состояние обусловливает термоустойчивость изделий. К термореак-
тивным полимерам относят стеклопластики (полиэфирные, эпок-
сидные, фенолформальдегидные и др.).
1.3. ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ
Процесс полимеризации имеет огромное значение в технике. В
результате реакции полимеризации получается большое количество
важнейших полимеров: полиэтилен, полистирол, полипропилен,
нитрон, все каучуки и многие другие полимеры.
13
Полимеризация — процесс образования полимера путем соедине-
ния друг с другом с помощью ковалентных связей целого числа мо-
лекул исходного низкомолекулярного соединения или соединений.
В этом определении имеется два важных положения: 1) связь
между мономерами осуществляется за счет главных валентностей;
2) молекулы исходного вещества образуют звенья цепи полимера
без изменения их состава.
Процесс полимеризации может быть представлен в общем виде
следующей схемой реакции:
nA
где Л — исходный мономер, способный полимеризоваться; Ал —
молекула полимера; п — степень полимеризации.
Степень полимеризации определяют из соотношения
Л/в
«=—
т
где А/л — средний молекулярный .вес полимера; pi — молекулярный
вес мономера; Л/в = пт.
К реакции полимеризации способны:	[
I)	ненасыщенные углеводороды — алкены, имеющие общую|
формулу CH2=CHR; полимеризация таких соединений состоит в|
раскрытии одной из двух связей (я-связь преобразуется в две1
g-связи) и присоединении молекулы мономера:
СН2 = CHR -> -{CH2-CHR]„-
2)	карбонильные соединения — альдегиды, например формаль-1
дегид:
Н
I
П С=О—- —[ СН2—О ]л—
н
формалвдегид полиформальдегид
3)	циклические соединения типа окиси этилена и др.:
п СН2 = СН2——I CHj— СН2— О1„—
чох
окись этилена	подмоксиэталеи
(1Л)
14
Процесс полимеризации подразделяют на следующие виды;
-ч- 1) го^полимеризацию, когда полимеризуется одно и то же по
химическому составу низкомолекулярное соединение;
2) гетерополимеризацию, когда полимеризуются разные по хи-
мическому составу низкомолекулярные соединения; часто подоб-
ные полимеры называют сополимерами, а процесс — сополимери-
зацией.
Гомополимеризацию в свою очередь подразделяют на ради-
кальную; ступенчатую полимеризацию, сопровождающуюся мигра-
цией атома в реагирующей молекуле; полимеризацию неустойчи-
вых циклов (1.1); ионную; гидролитическую; стереоспецифическую
{изотактическую) полимеризацию.
1.3.1. Влияние строения мономеров на их способность
к полимеризации
Не все соединения, имеющие двойную связь, способны к поли-
меризации в одинаковой степени. Например, хорошо полимеризу-
ются акролеин, стирол, метакрилат:
акролеин
стирол
сн3
сн2~ с
н3соос
метакрилат
Стилен (СНт^СЦ) полимеризуется плохо, в этом случае требуется
повышенное давление и наличие катализатора. Такое соединение, как
н5сй с6н5
ЧчС=С/< не полимеризуется вообще.
Способность мономера к полимеризации зависит от ряда фак-
торов: числа радикалов, их взаимного расположения в молекуле,
химической природы, размера и т. д. Например, виниловые соеди-
нения с двумя радикалами, расположенными у одного атома угле-
рода, полимеризуются, у разных— не полимеризуются или поли-
меризуются хуже. При наличии трех радикалов образуются димеры.
Мономеры, имеющие в своем составе четыре радикала, как прави-
15
ло, не полимеризуются. При .этом способность мономера к поли-
меризации объясняется поляризующим или экранщэующим эф-
фектами. С увеличением размера радикала экранирующий эффект
обычно возрастает.
Большее число двойных связей в мономере благоприятствует
полимеризации, но при этом значительную роль играет их распо-
ложение. Сопряженные двойные связи в диеновых соединениях
способствуют большей их склонности к полимеризации, чем изо-
лированные двойные связи.
Решающее влияние на склонность мономера к полимеризации
оказывает число заместителей и их расположение в диеновых со-
единениях. Так, например, если заместитель в изопрене (натураль-
ном каучуке) вступает в положение 2, полимеризация облегчается,
а если в положение 1, то она затрудняется-.
12	3	4
СН2= С—СН—СН2
СН3(С1)
I-метил и 1-хлорбутадиен полимеризуются хуже.
Кроме структуры и химической природы мономера на процесс
полимеризации существенное влияние оказывают способ и усло-
вия полимеризации. Мономеры, не полимеризующиеся в одних
условиях, сравнительно легко могут полимеризоваться в других. В
понятие «условия полимеризации» входят температура, давление,
наличие катализатора, добавки инициаторов, их концентрация,
среда и т. д.
1.3.2.	Радикальная полимеризация
Радикальная полимеризация протекает через стадию образова-
ния свободных радикалов, возникающих под действием различных
химических или физических инициаторов. В общем виде радикаль-
ную полимеризацию можно представить схемой
=СН2+J -*-Т~ СН— СН*
16
J—Cfr—сн’+сн —CH2*
«г и тл.
J—CH—CHj— CH—CHj —
R	R
Характерно, что растущая молекула — от начала и до конца ра-
дикал, причем процесс роста молекулы зависит от поведения ради-
кала, его активности и устойчивости. Реакция имеет цепной меха-
низм и протекает с большой скоростью.
В процессе полимеризации имеет место рост молекулы полиме-
ра. Он совершается до некоторого предела, зависящего от свойств
радикала и условий реакции. Весь процесс от начала до прекраще-
ния роста цепи можно разбить на следующие этапы или стадии
1) начало роста; 2) рост цепи; 3) обрыв цепи.
Каждая стадия имеет ряд особенностей.
Начало роста цени. Начало роста цепи есть переход молекулы в
возбужденное, активное состояние. Это стадия инициирования, в
которой молекула, переходя в возбужденное Состояние, способна
вступить в реакцию взаимодействия с другой молекулой. В зависи-
мости от Природы мономера требуется большая или меньшая энер-
гия инициирования (активации).
Несмотря на значительный выигрыш энергии при переходе от
двойной связи к одинарной, этот переход не совершается самопроизволь-
но, а требует затраты энергии: ~ 25 ккал/моль. Выигрыш энергии
очевиден из следующих подсчетов: А£ = 62,8—38,4 = 24,4 ккал/моль,
где Д£ — выигрыш энергии при переходе соединения с двойными
связями в соединение с одинарными связями; 62,8 ккал/моль —
энергия одинарной связи (—С—С—); 38,4 ккал/моль — энергия,
приходящаяся на вторую связь в ненасыщенном соединении.
Способы инициирования. Существуют самые разнообразные спо-
собы перевода молекулы мономера в возбужденное состояние:
•	термическое инициирование;
•	химическое инициирование;
•	фотоинициирование (инициирование под действием света);
•	радиационное инициирование (возбуждение молекул под
действием различных излучений).
17
Наиболее распространены химическое и термическое иниции-
рование (иногда они действуют одновременно).
Термическое инициирование — перевод молекулы в возбужден-
ное состояние путем подвода энергии извне, что приводит к повы-
шению степени поляризации молекулы. Термическое инициирова-
ние можно представить следующей схемой:
СН=СН2-^-СЩягСН2	(1.2)
R	R
поляризованная молекула
СН— снг+'снЯ5 сн£-—*СН— СНг—СН— СН*	(1.3)
R	R	R	R
радикал
Инициирование протекает в две стадии с образованием вначале
поляризованной молекулы (1.2), а затем радикала (1-3).
Термическое инициирование часто сопровождается химиче-
ским инициированием с участием кислорода, который образует с
олефинами перекисные или гвдроперекисные соединения, распа-
дающиеся на радикалы:
О—- О
I I г >
СН=СН2+О2 —СН—CHj —сн—снг
I	]	I	I •
R	R	R 0—0
Сущность химического инициирования'состоит в переводе
молекулы в возбужденное состояние с помощью радикалов
Rkhd, образующихся из нестойких, реакционноспособных со-
единений. При этом образуется новый радикал на конце расту-
щей молекулы:
--япц -----X	|	Ж1ПЫ	-X	-|
I	- I
R	R
1Я
а
RhhiT- CH2—CH+CH2=CH—
R	R
—-Rmnj— CHj—CH—CH2= CH
R	R
Радикалы R^u образуются из лабильных соединений типа пере-
кисей и гидроперекисей, которые в небольшом количестве (деся-
тые доли процента) вводятся в систему.
На практике наиболее часто применяют перекись бензоила
и гидроперекись кумола. Эти соединения распадаются на ради-
калы:
* 2HSC6—С—О—О*—--
-*-2Н5С*+2СО2
HjCe—С—О—О
н5с6—с—о—о
перекись бензоила
гидроперекись кумола
О — О
I I , *
СН=СН2+О2*СН—СН, —СН—СН,
I	I	I	I \
R	R	R	0—0
Продолжительность жизни различных радикалов и их химиче-
ская активность различны.
Радикалы активируют молекулу, присоединяясь к ней, и резко
снижают энергию активации начала роста цепи.
19
Концентрация инициатора оказывает сложное влияние на ско-
рость полимеризации и молекулярный вес полимера. Это видно из
следующего уравнения:
V==ад1/2[М]=МЛ/УЛ,	(1.4)
ш
где К— константа, зависящая от природы инициатора и мономера;
[J] — концентрация инициатора; [Л/] — концентрация мономера.
Из уравнения (1.4) следует, что с увеличением концентрации
инициатора молекулярный вес полимера (Л/в) уменьшается, так как
возрастает вероятность обрыва растущей цепи по схеме:
+ R* —> A/nR^.
Рост цепи. Рост цепи начинается при наличии достаточной кон-
центрации радикалов. Это повышает вероятность их встречи с мо-
номерами. Наличие радикалов качественно определяется по выде-
лению йода:
2HJ + 2R* -> 2HR + /2»
количественно — путем поглощения J2.
Рост цепи является результатом двух процессов — активации и
взаимодействия активных молекул с мономерами, причем оба про-
цесса протекают с различными скоростями и энергией активации.
Реакция роста цепи протекает с малой энергией активации и боль-
шей скоростью, а реакция инициирования — с большей энергией
активации и меньшей скоростью. Поскольку реакция присоедине-
ния радикала рождает новые радикалы, то, казалось бы, рост цепи
молекулы может протекать бесконечно, но на практике этого не
происходит. Из-за протекания побочных процессов рост цепи пре-
кращается на некотором этапе. Происходит обрыв растущей цепи.
Стадия обрыва цепи. Обрыв цепи есть прекращение роста цепи.
Причины обрыва цепи могут быть разнообразные:
1)	столкновение двух растущих молекул-радикалов:
М'п +
где и М*п — растущие молекулы-радикалы, содержащие соот-
ветственно п и т звеньев цепи;
2)	столкновение растущей молекулы-радикала с молекулой рас-
творителя или другой молекулой, содержащей подвижные атомы:
л/„л + в*.
перенос цели
20
Затем радикал В* начинает рост новой цепи:
*	* и т.п
В +CHj=CH —в—CHj—СН —-
R
R
чем и объясняется понижение молекулярного веса при полимери-
зации в среде растворителя, где основной причиной является пере-
нос цепи; некоторые растворители, например четыреххпористый
углерод (CCU), отличаются повышенной склонностью к взаимо-
действию с растущей молекулой и этим свойством пользуются при
проведении реакции теломеризации;
3)	столкновение растущей молекулы с радикалом-инициатором;
Мх	^янц ~~* -Л/хКиКЦ-
1.3.3. Ионная полимеризация
Ионная полимеризация есть процесс образования полимера,
протекающий при участии и под влиянием ионов.
В качестве ионогенных веществ применяют соли поливалент-
ных металлов: А1С13> SnCl4> FeCl3, TiCU и др. Реакция протекает в
водной среде. В ртличце от радикальной полимеризации ионы не
входят в состав полимера. Ион (катализатор) приводит молекулу в
возбужденное состояние; в этом случае происходит поляризация
молекул мономера с последующим образованием радикалов:
сн2= сн +к —\:н;=СН к‘
(15)
*CH2=CHK++CH2=CH
R	R
-*сн2—сн—сн2—СН +к+
(1.6)
R	R
Ионная полимеризация есть реакция, протекающая с большой
скоростью. Ее протекание может привести к взрыву, особенно то-
гда, когда не регулируется отвод тепла. Отвод тепла необходимо ре-
21
гулировать и при проведении ионной полимеризация в обычных
цеховых условиях (18...23 вС). В этом случае стерические затрудне-
ния1 оказываются меньше, чем в других реакциях полимеризации.
Ион также снижает энергию активации, благодаря чему молекула
мономера переходит в возбужденное состояние.
В отличие от радикальной полимеризации, где скорость реак-
ции пропорциональна квадратному корню из концентрации ката-
лизатора, скорость ионной полимеризации прямо пропорциональ-
на концентрации катализатора.
Реакция ионной полимеризации проходит также в три стадии.
Однако сущность процесса начала роста цепи отличается от начала
роста в случае радикальной полимеризации (1.5). Рост цепи проте-
кает по механизму радикальной полимеризации. Разница заключа-
ется в том, что при ионной полимеризации оба конца являются
растущими. Обрыв цепи наступает в основном по тем же причи-
нам, не считая реакции столкновения растущей цепи с радика-
лом-инициатором.
1.3.4. Гидролитическая полимеризация
Гидролитическая полимеризация протекает с участием воды и
других гидрофильных веществ, имеющих подвижный атом водоро-
да (спирты, кислоты, амины). По механизму эта реакция носит
зонный характер. Так же как и при радикальной полимеризации,
на концах молекулы полимера содержатся остатки молекул-актива-
торов.
К этому типу относят реакции полимеризации формальдегида,
окиси этилена» капролактама и др.:
1)	полимеризация формальдегида
Н
I	СН2°
снр+нон —НО—С—О—н*
н
СН/)
—но—сн2— о—сн2— он
« т.д-^-HO—[сн2—о]п— н
1 Затруднения, связанные с высокой степенью разветвленности молекуляр-
ных цепей.
22
2)	полимеризация окиси этилена
СН2—СН^ НОН	НО—СН2
'о
—сцон —
'о
НО—СИ,—О—СН2— СН2ОН	и ТЛ —-
но—1сн2—снД— н
3)	полимеризация капролактама
4 NH-CO'' + нон —~Н2 N " <СН2)5СООН
H2N (СНДССЮН +HN(CH2)sCO-—
—^H2N (CH2)5-CO-HN-(CH2)sCOOH+Н2О—Итл.
В результате вышеприведенных процессов образуются соответ-
ственно полиоксиметилен, полиоксиэтилен и капрон.
По механизму эти реакции относят к реакциям ступенчатой по-
лимеризации.
1.3.5. Стереоспецифическая (изотактическая)
пол имеризация
Сущность стереоспецифической полимеризации заключается
в том, что благодаря протеканию реакции на поверхности ката-
лизатора происходит строго упорядоченное расположение ато-
мов цепи в пространстве. Такие полимеры называют изотакти-
ческими.
При полимеризации виниловых соединений имеют место три
случая:
1)	образование молекул со строгим чередованием звеньев «голо-
ва к хвосту» или а—^-присоединением и строго определенным рас-
положением боковых атомов и атомных групп в пространстве во
всех трех измерениях:
23
(qH3)3 Al
ЛСН2=СН2 —-
катализатор
ZH	ZH	ZH	ZH
—CHj—c— CHj— c—CH2— c—CHj— c—
XR	XR	XR	XR
изотактическое строение
2)	образование молекул с тем же чередованием звеньев, но с
иным чередованием атомов и радикалов в боковых ответвлениях:
(с2н5)эА1
и СН2 = СН2------------------*
катали затор
сзпдаопистчесясх: строение
3)	неупорядоченное (хаотическое) расположение атомов вне цепи:
(qH5)3 Al
«СН2=СН2 *
катализатор
ZR ’ /R /Н /Н
—CHj—C—CHj—C” CHj— c:— сн,—c—
ЧН	xr
атактическое строение
Создание изотактических полимеров является большим дости-
жением химии полимеров последнего времени. Благодаря этому
способу удалось Получить кристаллические полимеры из углеводо-
родов, чего нельзя было предположить раньше (полипропилен). Из
этих полимеров оказалось возможным создавать волокна.
Изотактические полимеры были получены итальянским ученым
Дж. Натта в 1954 г.» который использовал для этой цели специфи-
ческий катализатор К. Циглера А1(С2Н5)3.
24
1.3.6, Реакция теломериэацим
Этот тип реакции основан на способности ряда органических
соединений, в том числе CCU переносить цепь. Передача цепи
приводит к понижению молекулярного веса полимера в результате
прекращения роста цепи. Величину молекулярного веса можно ре-
гулировать отношением «мономер/CCLp. Этот принцип лежит в
основе реакции теломеризации. Такую реакцию используют для по-
лучения низкомолекулярных полимерных соединений (димеров,
тримеров и тл.). Переносчики цепи (хлориды и другие вещества)
называют телогенами, а продукты реакции — теломерами. Сам же
процесс называют теломеризацией.
Реакция заключается во взаимодействии растущей цепи, обла-
дающей способностью к полимеризации под влиянием инициатора
с растворителем — телогеном. Использование реакции теломериза-
ции Представляет большой интерес для органического синтеза. На-
пример, академик А.Н. Несмеянов с сотрудниками получил этим
способом аминоэнантовую кислоту, которая является исходным
сырьем для получения полиамидаого волокна энант. Этим методом
можно получать большое число различных весьма важных соедине-
ний: оксикислот, аминокислот, дикарбоновых кислот.
Механизм процесса теломеризации заключается в следующем:
1)	взаимодействие инициащра с телогеном:
J + СН2 - СН2~> J - СН2 - CHi
J - СН2 - СН2 + СС14-> 3 — СН2 — СН2 — С1 + ССГз
акт переноса цепи
2)	взаимодействие образовавшегося радикала с этиленом:
сн2 = сн2 + ось -» С12с — сн2—сн;
3)	более глубокое протекание реакции:
С13С-СН2~СН’2 + сн2 - сн2 -»
С13С-СН2-СН2-СН2-СНВ2 СС|«*СН*-СН* ,
С13С-(СН2^СН2)3-С1 + са;
Образуется смесь соединений с различными молекулярными
весами. Эта смесь разделяется на отдельные компоненты. При этом
степень полимеризации зависит от давления и концентрации.
25
Гидролиз образовавшихся соединений приводит к получению
аминокарбоновых, окси- и дикарбоновых кислот;
С1зС(СН2-СН2)з-С1  H;SO«-KHa , НООС(СН2—СН2)з—NH2 (1.7)
Образующаяся по реакции (1.7) аминоэнантовая кислота за
счет реакции конденсации приводит к образованию полимера для
волокна энант:
«HOOC(CH2-CH2)3-NH2 -» HO-lOC(CH2-CHj3NH]d~
Энант отличается рядом положительных свойств по сравнению
капроном.
1.4.	ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОЦЕСС
ПОЛИМЕРИЗАЦИИ
На процесс полимеризации оказывают влияние самые разнооб-
разные факторы: температура и давление, наличие примесей и ки-
слорода.
С увеличением' температуры скорость полимеризации возраста-
ет, но понижается молекулярный вес. Для целого ряда полимеров
найдено, что
RT
где К и А — постоянные, зависящие соответственно от природы
мономера и давления (условий проведения процесса).
При увеличении давления (газовая среда) возрастает скорость
полимеризации. При этом появляется возможность для снижения
температуры процесса и повышения молекулярного веса полимера.
Например, полиэтилен при р — 52 МПа имеет молекулярную массу
2 -103, а при р = 300 МПа — массу (12...24) • 10’. При обычных дав-
лениях этилен не полимеризуется вообще. Это объясняется, по-ви-
димому, увеличением вероятности столкновения растущей цепи
или полимерного радикала с мономером.
Реакция полимеризации очень чувствительна к присутствию
примесей. Наличие примесей может резко изменять скорость реак-
ции. Очень замедляющими реакцию веществами являются пипери-
лен, винилацетилен, пентадиен, циклопентадиен и низшие мер-
каптаны. Чем сильнее примеси замедляют процесс полимеризации,
тем меньше получается молекулярный вес полимера.
Целый ряд полимерных добавок к мономеру могут привадить к
ускорению процесса полимеризации. В этом случае можно снизить
26
даже количество инициатора. При проведении полимеризации соз-
нательно оставляют в реакторе часть полимера. Объясняется это
тем, что в полимерной смеси имеются радикалы. Повышают реак-
ционную способность и некоторые примеси. Так, этилен и пропи-
лен лучше полимеризуются в присутствии бутилена.
В зависимости от условий проведения реакции полимеризации
кислород воздуха может играть роль как ингибитора, так и инициа-
тора. При полимеризации соединений винилового ряда (низкие
температуры процесса) кислород играет роль ингибитора. При от-
верждении целого ряда лакокрасочных материалов (маслй, алкиды)
кислород воздуха выступает инициатором.
С изменением температуры полимеризации изменяется и роль
кислорода. При низких температурах кислород является ингибито-
ром ввиду того, что образующиеся в этом случае перекиси устойчи
вы; при высоких температурах кислород выступает инициатором
так как перекиси распадаются, образуя радикалы.
1.5.	СОВМЕСТНАЯ ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ
(ГЕТЕРОПОЛИМЕРИЗАЦИЯ). СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ
СОПОЛИМЕРОВ
Совместная полимеризация была открыта в 1887 г. АА Солони-
ной. В 1910 г. был получен патент на сополимер изопрена и бута-
диена. И.Л, Кондаков (1912) опубликовал статью о бутадиеновых со-
полимерах, в которой описал получение каучукопцдобных соедине-
ний. Из этих работ стало ясно, что путем совместной полимериза-
ции можно получать полимеры с различными ценными свойствами.
В начале 30-х годов прошлого столетия был получен целый ряд
интересных сополимеров (органические стекла). Еще тогда было
замечено, что одни из мономеров легко сополимеризуются с други-
ми, но не сополимеризуются с третьими; мономер, не полимери-
зующийся сам, полимеризуется совместно с другим мономером.
Кроме того, было установлено, что различные компоненты расхо-
дуются с различной скоростью; образцы сополимера, отобранные
при различной степени превращения, содержат оба компонента в
различном соотношении,
В настоящее время сополимеризация находит широкое практи-
ческое применение. Сополимеры — полимеры будущего. Это объ-
ясняется тем, что сополимеризация дает возможность расширить
сырьевую базу путем вовлечения в производство новых мономеров,
которые сами собой не полимеризуются; позволяет изменять по
27
желанию свойства полимеров путем введения различных количеств
других мономеров; плохо растворимые полимеры можно перево-
дить в растворимое и легкоплавкое состояние.
Совместная полимеризация сводится к получению привитых
полимеров и блок-сополимеров.
Привитые полимеры или сопсщимеры-продукты получают в
результате присоединения к основной цепи полимера боковых Це-
пей, состоящих из другого, частично полимеризованного мономе-
ра. Схематично это может выглядеть следующим образом:
А А*— А А — А	А
Метод прививки используют для модификации (изменения)
свойств готовых полимеров.
Блок-сополимерами называют полимеры, состоящие из поли-
мерных звеньев в виде синельных блоков, например:
—А—А—А—А—В—В—В—А—А—А—В—В—В—
Сополимеризация в кинетическом отношении — более слож-
ный процесс, чем гомополимеризация.
При гомсиполимеризвдии состав полимера не зависит от скоро-
сти полимеризации и остается постоянным. В случае сополимери-
зации скорость реакции с течением времени может изменяться и
вместе с этим изменяется состав полимера. Состав сополимера в
начале и в конце реакции может быть весьма различен: все зависит
от реакционной способности мономеров и соотношения взятых
для реакции исходных веществ.
В зависимости от химической природы, агрегатного состояния
и назначения полимера применяют следующие основные способы
полимеризации:
1)	полимеризация в блоке — блочная полимеризация;
2)	полимеризация в растворе — лаковая полимеризация;
3)	полимеризация в газовой среде;
4)	полимеризация в эмульсии;
5)	полимеризация в твердой фазе.
28
Каждый способ имеет свои преимущества и недостатки и боль-
шее или меныпее применение.
Полимеризация * блоке. Сущность блочной полимеризации со-
стоит в том,.что жидкие мономеры с добавкой инициатора поме-
щают в форму, где при нагревании они затвердевают в сплошную
массу — блок. Таким путем подучают полуфабрикаты и готовые
иаделия. Способ применяют для полимеризации стирола, метилме-
такрилата (органические стекла). Инициирование в этом случае
может быть термическое, химическое иди фото- и радиационное.
Несмотря на кажущуюся простоту,, блочная полимеризация имеет
целый ряд недостатков:
•	в системе затруднена теплопередача, и реакция в различных
частях блока протекает неравномерно;
•	полимер содержит остатки инициатора и мономера;
•	имеет место большая полидисперсность полимера и склон-
ность его к старению.
Полимеризация в растворе. Сущность процесса заключается в
том, что мономер находится в виде раствора в каком-либо раство-
рителе. При этом существует два способа проведения реакции:
1) растворитель растворяет мономер, но не растворяет образую-
щийся полимер, и последний выделяется в виде осадка, который
отделяется от растворителя, промывается и сушится;
2) растворитель растворяет мономер и образующийся полимер;
в результате получается лак (лаковый способ).
Полимеризацию по второму способу проводят следующим об-
разом: мономер и инициатор растворяют в растворителе, затем на-
гревают при энергичном перемешивании. Контроль за процессом
осуществляют различными методами, в том числе по вязкости рас-
твора, показателю преломления и т. д_ Если хотят выделить поли-
мер из раствора, то раствор можно вылить в жидкость, не раство-
ряющую полимер, или добавить к раствору осадитель. В том и дру-
гом случаях произойдет выделение полимера из раствора.
Лаковая полимеризация имеет некоторые особенности:
•	процесс протекает более равномерно во всем объеме, но мо-
лекулярная масса продукта меньше, чем при блочной поли-
меризации, так как растворитель обрывает растущую цепь;
•	обрыв цепи происходит тем чаще, чем активнее растворитель,
и молекулярная масса полимера зависят от его активности;
•	облегчается регулирование температуры процесса (перемеши-
вание, меньшая скорость полимеризации).
29
Этот способ имеет большое значение для изготовления лаков,
где не требуется высокая степень полимеризации.
Полимеризация в эмульсии. Сущность эмульсионной полимери-
зации сведена к тому, что мономер перемешивается с водой, содер-
жащей эмульгатор, стабилизатор эмульсии, инициатор и некоторые
другие вещества. Применение воды как среды, где протекает поли-
меризация, обеспечивает высокую скорость реакции на всех стади-
ях процесса. При этом легко осуществляется отвод тепла и кон-
троль за температурой, в результате чего образуется однородный по
своим физическим свойствам продукт в виде эмульсии (синтетиче-
ский латекс). Этот продукт представляет собой коллоидную систе-
му, в которой дисперсионной средой является вода, а дисперсион-
ной фазой — частицы полимера. Частицы полимера распределены
в водной среде в ввде капель (жидкое состояние), окруженных мо-
лекулами эмульгатора и стабилизатора.
Примерный состав фаз и компонентов полимеризации: основ-
ная фаза (вода) — 60 %; мономер — 15...30 %; эмульгатор —
0,2...2,0 % от веса мономера; стабилизатор эмульсии (желатин, по-
ливиниловый спирт и т. д.) — 2...5 %; инициатор полимериза-
ции—0,ЕЛ ,0 % от веса мономера; буфер (фосфорная кислота,
карбонаты, ацетаты) — для поддержания pH среды.
Подобные синтетические соединения могут быть применимы
для приготовления эмульсионных красок и для других целей.
Каждый из компонентов вышеприведенной системы имеет свое
назначение. Эмульгаторы вместе со стабилизаторами эмульсии слу-
жат для перевода мономера в состояние устойчивой эмульсии. Ре-
акция полимеризации протекает в капле мономера. В качестве
эмульгатора применяют соединения с полярной молекулой (с гид-
рофильными и гидрофобными концами). На практике применяют
олеинаты аммония, натрия и магния (мыла), мигристинат и другие
соединения. Природа эмульгатора и его свойства оказывают суще-
ственную роль как на скорость процесса полимеризации, так и на
качество образующегося полимера. Обычно скорость процесса по-
лимеризации прямо пропорциональна концентрации эмульгатора.
Это объясняется уменьшением размера капель и повышением их
устойчивости.
Инициаторы — вещества, с помощью которых начинается реак-
ция полимеризации. Обычно применяют перекисные соединения,
растворимые в воде (перекись водорода, персульфаты аммония и
калия). Реже применяют инициаторы, растворимые в мономере, а
также окислителшо-всюстановительные системы.
30
Инициатор» растворимый в воде, начинает реакцию в водной
среде (дисперсионная фаза), а инициатор, растворимый в моно-
мере, начинает реакцию в мономере» внутри капли. Природа ини-
циатора сказывается на свойствах латекса: растворимые в воде
дают нормальные латексы, а растворимые в мономере — простую
суспензию в воде. Для достижения высокой скорости полимери-
зации (особенно сополимеризации) необходимы инициаторы, бы-
стро разлагающиеся во время реакции, так как реакционная спо-
собность отдельных мономеров сильно изменяется: инициатор,
вызывающий большую реакционную способность одного из мо-
номеров, может не оказывать воздействия на другой мономер.
Повышение концентрации инициатора и температуры ускоряет
процесс разложения инициатора и, следовательно, реакцию поли-
меризации.
Буферы поддерживают pH постоянным во времени полимери-
зации, так как среда оказывает большое влияние на скорость ре-
акции, выход продукта и его свойства. Это связано со скоростью
разложения инициатора и скоростью инициирования. Как прави-
ло, с увеличением pH возрастает скорость разложения инициато-
ров, скорость инициирования и полимеризации. Для каждого
инициатора существует свое оптимальное значение pH. Кроме
того, pH среды очень важна для устойчивости латекса и взаимной
растворимости компонентов системы» определяющей весь ход
процесса.
ОЕШСЛИтельно-восстшоаительсшя эмульсионная полимеризация.
Сущность окислительно-восстановительной эмульсионной поли-
меризации заключается в ускорении разложения инициатора с по-
мощью катализатора и имеет своей основной задачей повышение
скорости полимеризации при низких температурах. Обнаружено,
что образование свободных радикалов ускоряется в присутствии
ионов закиси железа Fe2+. Так как Fe2+ — восстановитель, а пере-
киси — окислители, такая система является окислительно-восста-
новительной.
Каталитическое действие иона Fe2+ на разложение перекиси
можно объяснить следующей схемой:
Fe2+ + Н2О2 Fe3+ + ОН“ + ОН*
Образующийся радикал является инициатором процесса ради-
кальной полимеризации.
31
Применение ионов Fe2^ в ваде простых соединений на практи-
ке неудобно, так как сложно осуществлять их дозировку с органи-
ческой перекисью. При избытке смеси реакция протекает так бы-
стро, что катализ вскоре прекращается из-за исчезновения всех
ионов. Поэтому требуется подбирать условия для рационального
ведения процесса.
Эту задачу удачно решают путем перевода Fe1+ в пирофосфат-
ные комплексы, которые поддерживают в системе определенную
окислительно-восстановительную среду. Для восстановления Fe2+
до Fe2+ в систему добавляют восстановитель, в частности сорбозу
(изомер глюкозы). В такой системе происходят изменения по замк-
нутому циклу:
2+	3+
Ге + окислитель ~»*~Ге + радикал
1.6. ПОЛИКОНДЕНСАЦИЯ
Поликонденсация — процесс образования полимера из низкомо-
лекулярных исходных веществ, сопровождающийся выделением
каких-либо низкомолекулярных продуктов, В общем виде реакции
можно представить следующей схемой:
Х(аАа} + х(ЬВЬ) а[ЛВ)хЬ + (2х— l)ab.
Поликонденсация — равновесный процесс, и в отличие от по-
лимеризации образующийся полимер отличается по химическому
составу от исходных веществ.
Примерами поликонденсации являются образование полиэфи-
ров, полиамидов и других полимеров, Этим способом получают и
лаковые смолы. К ним относет мочевиноформальдегидные, алкил-
фенолфс^мальдегидные, алкидные и другие пленкообразующие ве-
щества.
Одним из условий проведения реакции является наличие не ме-
нее двух функциональных реакционноспособных трупп. К основ-
ным реакционноспособным группам, участвующим в процессе по-
ликонденсации» относят карбоксильную (—СООН), гидроксиль-
ную (—ОН), аминную (—NHa), метилольную (— СН2ОН) и др.
(табл. 1.1).
31
Основные функцнанальжые реаяцжшносиособные группы
пшшкснденсацнм к тап обржэухицяхся соединений
Таблица 1.1
Группы		Тип образующегося соединения
I	2	
-он	-СООН	Сложные эфиры —СО—0—
-ОН	-ОН	Простые эфиры —С—О—С—
—NH2	-СООН	Полиамиды —NH—СО—
-СНгОН	-NH,	Полиамины — NH—СН7—
-СОС!	-nh2	Полиамиды —NH—СО—
-СОС!	-ОН	Полиэфиры —СО—0—
Возможны два типа реакций поликонденсации:
 два типа реакционноспособных групп находятся у одного мо-
номера (оксикислоты, аминокислоты);
• реагируют различные мономеры, у одного из которых имеют-
ся одни реакционноспособные группы, например аминогруп-
пы, у других — иные, например карбоксильные группы.
Наиболее интересными продуктами, образующимися в резуль-
тате поликонденсации, являются сложные полиэфиры, получаемые
в результате взаимодействия гликолей с поликарбоновыми кисло-
тами. Полиэфиры находят широкое применение в лакокрасочной
промышленности, где они носят название алкидных смол.
В случае применения трехатомного спирта или трикарбоновой
кислоты получают полиэфиры трехмерной структуры. Например,
образование глицерофталатов можно представить в следующем виде:
НООС—Q
О	СНОН
/Ч	।
НООС—С6Н4 0	^Н2°
/ V
НООС—С6«4 0
3-3040
33
В результате получается сетка, распространякжцаяся во всех
трех измерениях.
Полиэфиры можно получать путем поликонденсации оксикис-
лот. Например, из оксикарбоповых кислот можно получить поли-
эфир по следующей схеме:
хНО(СН2)ЛСООН <-> НО - [(СН2)Я - COORH + (х- 1)Н2О
Путем поликонденсации дикярбожжых кислот с диаминами
можно получить большую группу полимеров, называемую поли-
амидами:
xH2N-R!-NH2 + xHOOC^R2-COOH <->
HlNH-Ri-NH-CORi-COHxOH + (2х- 1)Н2О
Полиамиды нашли широкое применение в самых различных
отраслях промышленности.
От функциональности реагирующих компонентов зависит тече-
ние реакции и свойства полимеров. Если в реакцию вступают толь-
ко монофункциональные мономеры, образуется низкомолекуляр-
ный полимер — димер:
RiOH + RjCOOH r^q-CO-Ri + Н5О
Если в реакцию вступают только бифункциональные мономе-
ры, образуется линейный полимер. Трехфункциональные мономе-
ры с бифункциональными или трехфункциональными органиче-
скими соединениями дают грехмерные полимеры.
Чем выше функциональность, тем больше склонность системы
к образованию трехмерных соединений.
1.6.1. Механизм реакции поликонденсации
Несмотря на существенное различие между полимеризацией и
поликонденсацией, общим для них является то, что процесс синте-
за протекает в три стадии: 1) начало образования цепи; 2) процесс
роста цепи; 3) остановка роста цепи. Каждый из этапов подчинен
различным закономерностям.
Начало образования цепи. Начало образования цепи связано с
резким снижением энергии активации и началом взаимодействия
функциональных трупп друг с другом. Активатором реакции явля-
ется в большинстве случаев температура. Энергия активации равна
12...24 ккал/моль в зависимости от реакционной способности мо-
34
номеров. Если процесс проводят при обычных температурах, то
вводят катализаторы — кислоты или щелочи.
Процесс роста цепи. Процесс роста цепи представляет по суще-
ству продолжение первой стадии реакции. Рост цепи есть ступен-
чатая реакция замещения» так как каждый последующий акт реак-
ции приводит к образованию устойчивого соединения, способного
к самостоятельному существованию:
а АВ — Ъ + аАа <-> аАВ — А — а + ab;	_
аАВ — А£г+ Ь— ВЪ <->	+ яЬ-
В этом случае для процессов (1.8) энергия активации одинакова.
По мере роста цепи происходит изменение состава реакцион-
ной смеси: уменьшается содержание мономеров и низкомолеку-
лярных полимеров, растет содержание высокополимеров и повы-
шается вязкость. Рост цепи совершается до установления состоя-
ния равновесия, на достижение которого влияет целый ряд факто-
ров: состав мономеров, отвод низкомолекулярных продуктов реак-
ции, температура, наличие катализатора, вязкость и др.
Наряду с процессом роста цепи с некоторого момента, когда в
системе возникает большое количество полимерных молекул, про-
текает процесс деструкции. Деструкция имеет место тогда, когда
происходит взаимодействие двух растущих молекул друг с другом, а
также реакция взаимодействия макромолекул с мономером или
низкомолекулярными полимерами (димерами или тримерами).
Деструкция — процесс разрушения высокополимеров на про-
дукты с более низким молекулярным весом под влиянием химиче-
ских или физических воздействий (тепла, ультрафиолетового излу-
чения и т.д.). Степень деструкции пропорциональна концентрации
деструкпфующегр агента или интенсивности физического воздей-
ствия. Деструкции подвержены в первую очередь наиболее длин-
ные молекулы, которые в энергетическом отношении менее устой-
чивы.
К числу деструктивных процессов относят гидролиз, ацидолиз,
аминолиз, алкоголиз, фенолиз и-др.
Деструкция полимеров под действием воды есть процесс гидро-
лиза. Например, в случае полиамида его можно представить сле-
дующей схемой:
NH(CHi)„NH—СО(СН2)ИСО——>
...-nh(CH2)„nh2 + hooc(Ch2w:o-„
Разрыв молекулы может произойти в любом месте.
35
Деструкция полимеров под действием кислоты носит название
ацидолиза, Например, в случае полиамида и полиэфира имеют
место следующие процессы:
rco-oh »
NH(CH2)rtNHCOR + HOOC(CH2)mCO-...
..-O-(CH2)^O-CQ-(CH2)WCO-... *со-он
...—О—(СН2)п—OCOR + HOOC(CH2)„CO-...
Деструкция полимеров под действием аминов или осколков мо
лекул, имеющих на конце аминогруппы, носит название аминолиза.
Например, полиамид будет разрушаться следующим образом:
...-NH(CH2\NH-CO(CH2)/.CO-... r-nh~h >
...-NH(CH2)mNH2 + R-NH-COCCHj^CO-.. ’
Таким образом, в процессе роста цепи совершается выравнива-
ние (нивелирование) молекул по размерам молекулярной массы.
Этот процесс совершается до тех пор, пока не установится динами-
ческое равновесие или пока не будет приостановлен рост средней
молекулярной массы полимера.
Остановка роста цепи. Термин «остановка роста цепи» при по-
ликоидрнсации'имеет иной смысл, чем црй полимеризации. Ос-
новной причиной остановки роста является достижение равнове-
сия реакции. Установление равновесия идет медленно, так как, с
одной стороны, уменьшается концентрация реагирующих веществ,
с другой — повышается вязкость системы и тормозится достижение
равновесия. Очень часто на практике состояние равновесия не дос-
тигается. Реакция прерывается через заданное число часов или по-
сле достижения заданной вязкости и других показателей степени
превращения (например, кислотного числа).
1.6.2. Значение соотношения исходных веществ
при поликонденсации
Молярное соотношение мономеров или функциональных групп
оказывает большое влияние на процесс и на средний молекуляр-
ный вес полимера. Избыток одного из Компонентов приводит к об-
разованию одноименных групп на концах молекул, что снижает
скорость реакции и молекулярный вес полимера. Влияние избытка
одного из компонентов видно из следующей схемы реакции:
36
(х + 1>Н0 - COR — СО *- ОН + xH2N - R - NH2 <->
HO - [COR - CO - MH - R - NHLCORCOOH + 2xH20
Причиной этого являются побочные процессы деструкции, в
результате которых трудно поддерживать постоянной эквивалент-
ность процесса поликонденсации.
На рис. L2 представлен график зависимости степени поликон-
денсации от избытка одного из компонентов, из которого следует»
что нарушение эквивалентного соотношения исходных веществ
или функциональных групп резко снижает качество полимера и
служит причиной прекращения роста молекулярной массы.
Причинами, приводящими к снижению качественных показа-
телей продукта, являются нарушение эквивалентности; нарушение
рецептуры или неправильное ее составление; испарение одного
или обоих компонентов во время синтеза, но в различном соотно-
шении; химическое изменение функциональных групп во время
синтеза, т. е. такие изменения, которые уменьшают или увеличива-
ют число функциональных групп в исходных продуктах.
Уменьшение функциональности исходных продуктов происхо-
дит в результате следующих химических реакций:
1)	декарбоксилирования карбоновых кислот
НООС(СН2)ЛСООН —^CHjfCHiViCOOH + СО2,
Устойчивость дикарбоновых кислот к декарбоксилированию за-
висит от температуры процесса, а также четности или нечетности
числа углеродных атомов в молекуле дикарбоновой кислоты; обыч
Рис. 1.2. Зависимость степени превращения полимера от соапюпютия
исходных веществ
37
но при наличии в системе спиртов повышается устойчивость ди-
карбоновых кислот;
2)	циклизации
а)
СН,СООН
+ H2N—(CH2)„NH~—
СН2СООН
CHj—со^
I	N(CH2)„+
CHj— co<
+NHj+2H2O
H HOOC—CH,
6)	—CO(CHJXONH(CIL)K— N +
XH HOOC—CH/'
/ОС—CH2.
—СО(СНДСОК'Н(СН2)т—N	CH2+2H2O
’	ос—CH/'
В обоих приведенных примерах нарушается эквивалентность
функциональных групп и в избытке остаются аминогруппы;
3)	образования простых эфиров глицерина,
4)	дегидратации спиртов, например глицерина, с образованием
акролеина;
5)	роста вязкости, что приводит к уменьшению подвижности
больших молекул и увеличению их деструкции.
1.6.3. Значение удаления низкомолекулярных продуктов
при поликонденсации
В связи с тем что поликонденсация является равновесным про-
цессом, удаление низкомолекулярных продуктов ускоряет достиже-
ние равновесия, сдвигает его вправо и приводит к получению по-
лимера с большим молекулярным весом. Так как в реакции участ-
вуют два компонента (не менее двух функциональных групп), то
несмотря на ступенчатый характер, ее течение в любой момент
времени определяется концентрацией функциональных групп:
А + Л С + D.	(L9)
Для эквивалентного соотношения веществ [Л] и [Я] константа
равновесия
38
к -Л<ЭД
₽
(1-10)
где [€] — концентрация полимера; [D] — концентрация низкомо-
лекулярного продукта, например боды; [Л] и [В] — концентрации
мономеров.
Заменив концентрации в уравнении (15) молярными долями,
получим (при данных условиях)
2
=const,
где кс — концентрация полимера; ад—концентрация мономера;
п^ь — молярная доля мономера.
Из уравнения (1.10) следует, что с уменьшением концентрации
мономера должна быть увеличена доля ад. Таким образом, чем
меньше молярная доля низкомолекулярного продукта чем боль-
ше степень превращения реакции поликонденсации.
Установлено, что средняя, степень поликонденсации Р есть
функция константы равновесия и мольной доли nj.

Константа равновесия Кр зависит от природы реагирующих ве-
ществ и условий проведения реакции, например температуры. При
К» = const Р зависит от ад: чем меньше ад, тем больше Р. При ад =
= const
или Р2=Х =/(/).
«и
При ад - const степень превращения может изменяться только
при изменении условий процесса. Отсюда понятно значение удале-
ния воды.
Воду удаляют при поликонденсации самыми разнообразными
способами: применением вакуума, отгоном воды в виде азеотропа
или пропусканием воздуха. Первый и третий способы неудобны,
так как приводят к большим потерям продукта. Наиболее широкое
применение находит азеотропный метод, который снижает потери
и дает возможность получить полимер, окрашенный менее интен-
сивно.
39
1.6.4. Поликонденсация на границе раздела двух фаз
(межфазная поликонденсация)
Межфазная поликонденсация — это сравнительно новое на-
правление в области получения полимеров. В качестве исходных
веществ применяют, например, хлорангидриды дикарбоновых ки-
слот, растворенные в бензоле, четыреххлористом углероде и хлоро-
форме, а вторым компонентом являются диамины, дифенол, рас-
творенные в воде.
Реакция протекает по уравнению
хС1 — СО — R — СО — Cl + xH2N — Rt — NH2 ->
Рис. 13. Схема межфазной по
ликоцценсации-
->С1 - [СО — R— СО — NH — R, — NHJX —Н + (2х- !)НС1
Для нейтрализации кислоты в вод-
ный слой добавляют щелочь. На гра-
нице раздела двух фаз (рис. 1.3) обра-
зуется полимер (в данном случае поли-
амид). Если исходные растворы быстро
перемешивать, то получится мелкий
порошок продукта реакции.
Роль водной фазы состоит в том,
что она является растворителем для
/-органический	растворитель: диамина, дифенила и средой, куда уда-
по' ляется HCI. Отличительная особен-
комолекулярвыс продукты HjO + ность межфазной тюпмконденсации за-
+ МаОН
Рис, 1.4. Расцредмение продукта по молекулярной массе:
1 — межфазная оолмиицдснсация, 2— обычная полмювдежация
40
ключается в неравновесном характере процесса и отсутствии влия-
ния избытка исходных веществ на величину молекулярного веса
получаемою полимера. Конденсация протекает при сравнительно
низких температурах и может приводить к получению продуктов с
высокой молекулярной массой и неравновесным ее распределени-
ем (рис. 1,4). Этим методом можно получать полиамиды или поли-
уретаны с очень высокими температурами плавления, которые
обычным способом получить нельзя.
1.6.5.	Технологические способы получения полимеров
при поликонденсации
В зависимости от вида исходных веществ, свойств и назначения
получаемых продуктов поликонденсацию можно осуществлять сле-
дующими способами: сплавлением компонентов; азеотропным
сплавлением в среде растворителя; двухстадийной поликонденса-
цией сначала в водной, а затем в безводной средах; эмульсионной
поликонденсацией.
Сущность способа сплавления заключается в том, что конден-
сация проходит при нагревании до сравнительно высоких темпера-
тур исходных компонентов. В этом случае возможно пригорание и
потемнение полимера. Для того чтобы этого не происходило, про-
цесс ведут при интенсивном перемешивании и отводе реакцион-
ной воды. Таким способом получается большее количество поли-
эфиров, в том числе и в лакокрасочной промышленности. Способ
является основным.
Азеотропный способ относится к поликонденсации в среде рас-
творителя. При этом происходит отвод низкомолекулярных про-
дуктов (чаще воды) путем введения в исходные компоненты ксило-
ла в количестве 1.5 % от загрузки. Сплавление идет быстрее и мо-
жет осуществляться при пониженной температуре. Полимер полу-
чается светлым.
Двухстадийная поликонденсация имеет место при синтезе ал-
килфенолформвдвдегидных смол, В этом случае первая стадия про-
текает в щелочной среде и образующийся полимер имеет невысо-
кую степень поликонденсации. Вторая стадия проходит в безвод-
ной среде до требуемой степени поликонденсации.
Эмульсионная поликонденсация мало чем отличается от эмуль-
сионной полимеризации.
Глава 2
СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ
Полимеры обладают разнообразными физическими, механиче-
скими и физико-химическими свойствами- Они могут быть легко-
плавкими и совсем неплавкими, эластичными и высокоупругими,
хорошо растворимыми и нерастворимыми, а также термически
стойкими и нестойкими. Большое разнообразие свойств полимеров
дает возможность удовлетворить широкие запросы потребителей.
Разнообразие свойств полимеров объясняется различием в их
строении. Как сказано выше, различают химическое и физиче-
ское строение полимеров. Химическое строение есть строение
изолированных молекул, а физическое строение или структура
полимера —это взаимное расположение макромолекул (степень
упорядоченности) друг относительно друга в пространстве.
• 2.1. ХИМИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ
Под химическим строением понимают:
1)	химический состав полимера (из каких атомов состоит полимер);
2)	характер расположения атомов и связей между звеньями мо-
лекулы;
3)	форму молекулы (линейная, разветвленная, глобулярная).
Цепочка молекулы может быть составлена или исключительно
из атомов углерода, или из С, N, О, S, Si, Al, Ti и тд. В связи с
этим различают три типа полимеров: карбоцепные, гетероцепные и
элементорганические. Молекулы для этих классов различны по
своим свойствам. Характер связи оказывает большое влияние на
гибкость молекул, от которой в значительной степени зависят
свойства.
Свойства полимеров зависят не только от строения макромоле-
кул, но и от природы атомов и групп атомов, заполняющих две
остальные валентности атомов углерода. Карбоцепные соединения
могут содержать как насыщенные, так и ненасыщенные углерод-
ные атомы. Гетероцепные молекулы могут иметь весьма разнооб-
42
разное строение (окись этилена, полиэфиры, целлюлоза, полками
дыя кремнийорганическйе соединения).
Для полимеров  Характерно большое различие в продольных и
поперечных размерах. Отношение продольного размера к попереч-
ному может быть 1000 : 1; такие молекулы называют асимметрич-
ными, Эго отношение характеризуется степенью асимметрии а = 1/d,
где а — степень асимметрии; Z— продольный размер; d — попереч-
ный размер.
Высокая степень асимметрии обусловливает появление новых
механических свойств полимеров; высокую прочность и эластич-
ность, Полимеры с высокой степенью асимметрии способны обра-
зовывать пленки и волокна.
Форма и гибкость макромолекул полимера также связаны с их
строением- Понятие гибкрсти претерпело большие изменения за
сравнительно короткую историю развития учения о полимерах. На
первых порах считали (Г. Штаудингер), что макромолекулы явля-
ются жесткими прутиками и нитями. При этом свойства полиме-
ров определяются длиной нити или молекулярным весом. Такая
точка зрения оказалась неправильной, так как она не в состоянии
объяснить многие свойства полимеров.
Позднее Р_ .Кун и другие ученые выдвинули диаметрально про-
тивоположную гипотезу, связанную с неограниченной гибкостью
макромолекул: макромолекулы могут принимать любую степень
изогнутости и возможности ее ничем не оцэаничены.
Эта точка зрения подвергалась критическому рассмотрению
русскими физиками Я.И. Френкелем и С.Е. Бреслером. Они пока-
зали, что полимеры действительно обладают весьма различной гиб-
костью, но она ограничена соседними звеньями и группами ато-
мов. При рассмотрении вопроса о гибкости необходимо учитывать
следующее:
•	углеродные атомы расположены под углом 109’28' друг отно-
сительно* друга в соответствии с направлением расположения
валентных связей;
•	расстояние между углеродными атомами составляет 0,15 нм;
•	атомы расположены зигзагообразно в различных плоскостях.
Доказать вращающуюся способность органических соедине-
ний можно на простейших молекулах. Рассмотрим молекулы эта-
на и дихлорэтана. Если бы молекулы были жесткие, то в случае
дихлорэтана должно было быть два стереоизомера: цис- и транс-
(рис. 2.1).
43
Р и с. 2.1 Транс- и иис-изомсры дихлорэтана
Однако этого в действительности не наблюдается. Молекула
дихлорэтана, а следовательно, и этана не обладает достаточной же-
сткостью, а группы СНзС1 и СНз способны вращаться вокруг оси,
причем поворот групп совершается закономерно. Группы атомов
не могут занимать любое произвольное положение. Соседние груп-
пы влияют друг на друга и мешают (вследствие притяжения или
отталкивания) свободно поворачиваться на любой угол. Для моле-
кулы этана СН3 — СН3, содержащей в боковой цепи только атомы
водорода, легче реализуется такое положение СН3-групп в про-
странстве, при котором расстояние между атомами водорода наи-
большее (не по прямой, параллельной оси, а по диагонали). Одна
группа сдвинута относительно другой приблизительно на 54е.
Для молекулы дихлорэтана, наоборот, наиболее вероятным яв-
ляется положение СН3С1-групп при минимальном расстоянии ме-
жду атомами Н и С1, т. е. по прямой, параллельной оси. В этом
случае атомные труппы находятся одна под другой, параллельно
оси (связь С—С).
Для того чтобы сделать поворот одной группы атомов относи-
тельно другой, необходимо преодолеть силу взаимного притяжения
или отталкивания. Энергию поворота называют высотой энергети-
ческого барьера вращения, потенциальным барьером вращения
или энергией активации вращения (£акт). Для этана она равна
3 ккал/моль, для других молекул — больше, в зависимости от хи-
мического состава. Если Е^ » Е теплового движения (колеба-
тельно-вращательное движение), то повороты осуществляться не
могут пли совершаются крайне редко. Если £акт « Е теплового
движения, то повороты возможны почти без затруднений.
44
У высокомолекулярных соединений ог-
раниченность движения еще больше. Это
обусловлено тем, что отдельные группы ато-
мов и звеньев прочно связаны друг с другом.
Вследствие гибкости макромолекулы прини-
мают в процессе теплового движения раз-
личные пространственные формы, называе-
мые конформациями. Чем большую эффек-
тивную гибкость имеет полимерная цепь,
тем легче она свертывается в так называе-
мый статистический клубок. В связи с этим
в полимерной химии введено понятие о сег-
менте полимерной молекулы как мере гиб-
кости или жесткости. Под сегментом моле-
кулы понимают такие ее минимальные час-
ти, на которые изгибается молекула. Эта ве-
личина является среднестатистической. Сле-
довательно, макромолекула состоит из боль-
Р и с. 2 2 Схема образо-
вания сегментов в поли-
мерной молекуле
шего или меньшего числа сегментов, веду-
щих себя как самостоятельные кинетические единицы (рис. 2.2).
На гибкость цепи полимера оказывают влияние различные
факторы:
•	природа атомой, входящих в состав молекул; наиболее гибкими
являются цепи у углеводородов (атомы С и Н), что объясняется
слабым взаимодействием и малой величиной потенциального
барьера вращения (полиэтилен, полипропилен, каучуки):
•	введение в карбоцепь полярных заместителей (С1, ОН, CN,
СООН) приводит к значительному повышению жесткости, так
как усиливается взаимодействие между атомами и повышается
энергия активации вращения; примерами более жестких молекул
являются целлюлоза, подиакрилонигрил, полиамиды, которые
плохо растворимы и обладают высокими упругими свойствами;
•	повышение температуры приводит к увеличению гибкости
молекул и вероятности образования различных конформаций.
2-2. ВЛИЯНИЕ НА ГИБКОСТЬ ПОЛИМЕРА
МЕЖМОЛЕКУЛЯРНЫХ СИЛ
До сих пор речь шла об изолированных макромолекулах. В по-
лимере в реальных условиях изолированных молекул нет. Если мо-
лекулы находятся в твердом состоянии, в расплаве или растворе,
45
они окружены себе подобными или другими молекулами. Таким
образом, в полимере величина потенциального барьера вращения
зависит от взаимодействия атомов как внутри молекулы, так и ме-
жду ними.
Величина межмолекулярных сил зависит также от полярности
молекул: чем больше полярность, тем больше взаимодействие. Чем
больше межмолекулярное взаимодействие, тем больше потен-
циальный барьер вращения, т. е. цепь более жесткая и материал
менее эластичен. Чтобы придать материалу повышенную эластич-
ность, необходимо ослабить межмолекулярное взаимодействие, на-
пример путем пластификации/
Влияние на гибкость молекулы межмолекулярных связей. Извест-
но, что даже после насыщения всех валентностей углеродных ато-
мов между молекулами существует взаимодействие. Силы» дейст-
вующие между электрически нейтральными молекулами, называют
межмолекулярнымл силами. Существуют различные типы межмо-
лехулярных сил: дипольные силы; индукционные силы; водород-
ные связи.
Дипольное взаимодействие имеет место между полярными мо-
лекулами или группами и проявляется на близких расстояниях.
Водородная связь имеет место между атомами водорода, при-
надлежащими одной молекуле, и атомами (F, Cl, S, О, N), принад-
лежащими другой молекуле. Водородная связь обладает наиболь-
шей энергией взаимодействия. Например, можно привести сле-
дующие схемы водородных связей:
Энергия межмолекулярных связей оказывает большое влияние
даже на кинетику реакций. Для каждого полимера в зависимости
от химического строения характерна своя интенсивность взаимо-
действия между молекулами, определяющая свойства полимера.
Влияние на гибкость полимера длины его цепи или молекулярной
массы. Гибкость молекулы одного и того же полимера изменяется в
зависимости от длины молекулы или молекулярной массы. Гиб-
кость макромолекулы тем больше, чем больше молекулярная масса
полимера. Это объясняется тем, что по мере увеличения средней
длины молекулы (молекулярной массы) возрастает суммарная ко-
46
лебательно-врашэтельная энергия звеньев, что приводит к повы-
шению гибкости. В зависимости от величины потенциального
барьера у различных полимеров наблюдается различная минималь-
ная длина цели, начиная с которой появляется гибкость молекулы.
Эта минимальная длина молекулы носит название сегмента, отрез-
ка молекулы.
Влияние температуры ма гибкость полимера. Повышение темпе-
ратуры усиливает колебэтельно-вращательное движение атомов,
групп атомов и звеньев молекулы полимера. В результате этого
снижается потенциальный барьер вращения и повышается гиб-
кость полимерной молекулы. Например, полистирол при темпера-
турах 18...20 “С хрупок, при 80 °C — эластичен. Бутадиеновый кау-
чук при комнатной температуре эластичен, при 50—70 °C теряет
эластичность. Температурная область проявления эластичности за-
висит от химического строения полимера.
2.3.	ФИЗИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ, ИЛИ СТРУКТУРА,
ПОЛИМЕРОВ
Под структурой полимеров, как указывалось выше, понимают
взаимное расположение и степень упорядоченности атомов или
групп атомов в полимере. Основным вопросом структуры является
вопрос о фазовом состоянии полимера. В истории развития учения
о полимерах он решался по-разному на различных этапах.
Решение вопроса базировалось на результатах
f
актометри-
ческих, рентгенографических и электронно-микроскопических ис-
следований, причем они истолковывались с позиций низкомолеку-
лярной химии без учета специфичности строения полимеров.
Только в последнее время работами ВА Каргина и его школы
была внесена ясность в этот вопрос.
2.3.1.	Развитие представлений о фазовом состоянии
полимеров
Согласно старым взглядам, представления о фазовом состоянии
полимеров базировались на позициях, которые были выработаны
для низкомолекулярных соединений:
•	все вещества могут находиться в трех агрегатных состояниях;
♦	понятия агрегатного и фазового состояний для различных ве-
ществ совпадают, так как твердые вещества в большинстве
случаев являются кристаллическими;
47
•	вещества в конденсированном состоянии подразделяют на
жвдкие, которые могут течь при обычкой температуре, и
твердые, не способные течь при обычной температуре;
•	внешними признаками кристаллического тела считались резко
выраженная, скачкообразная температурная зависимость
свойств при переходе вещества из твердого состояния в жид-
кое и определенная внешняя геометрическая форма (рис. 2.3).
Указанные представления удовлетворяли исследователей, рабо-
тающих с низкомолекулярными веществами, но оказались непри-
емлемыми для высокомолекулярных соединений.
Так как полимеры при обычной температуре являются тверды-
ми веществами, они должны быть кристаллическими- Однако для
них не наблюдается ни резкой точки перехода в жидкое состояние,
ни определенной формы кристаллов. Считать их аморфными или
кристаллическими веществами ученые не решались. По механиче-
ским свойствам полимеры также занимают промежуточное поло-
жение между вязкими жидкостями и твердыми кристаллическими
телами. Тем более старые представления оказались неудовлетвори-
тельными не только для полимеров, но и для низкомолекулярных
веществ. Были открыты новые факты, требующие разъяснений.
Наукой было установлено, что физические свойства (механические
и оптические) для некоторых тел зависят от направления, в кото-
ром эти тела исследуются — вдоль оси кристалла или под некото-
рым углом к ней. Таким образом, была установлена «анизотропия
кристаллических тел*.
Анизотропными (неизотропными) телами называют тела, у кото-
рых свойства зависят от направления физического воздействия
(оптического, механического). К анизотропным телам относят
кристаллические тела, к истинно изотропным — газы. Кроме того,
оказалось, что одно и то же тело может быть изотропным по отно-
шению к одному физическому воздействию я анизотропным по от-
Рис. 2.3. Зависимость оптиче-
ской плотности вещества от
температуры
Рис 24 Схема, поясняющая
анизотропию механических
свойств для поваренной соли
ношению к другому. Например, кристаллическая поваренная соль
оптически изотропна, механически — анизотропна, так как в на-
правлении ребра и по диагоналям обнаруживает различные свойст-
ва (рис. 2.4).
Оказалось, что твердые тела могут быть как изотропными (стек-
ла), так и анизотропными (кристаллы). Жидкости также оказались
не только изотропными, но и анизотропными. Анизотропные жид-
кости имеют различные названия: жидкие кристаллы, кристалличе-
ские жидкости, мезоморфные (промежуточные) фазы и т. д.
2.3.2.	Новая классификация фаз
*г
Сравнительно недавно советским физиком Л.Д. Ландау предло-
жена новая строго научная классификация фаз, справедливая не
только для низкомолекулярных веществ, но и для полимеров. Кон-
денсированные фазы разделяют на кристаллические и аморфные
не по грубому внешнему признаку — текучести, а на основании
молекулярной структуры фаз, и физические свойства тела, по
Л.Д. Ландау, зависят от степени упорядоченности молекул при их
взаимном расположении в пространстве.
Кристаллические тела в отличие от жидкостей и газов имеют
строго определенное расположение молекул в пространстве. Одна-
ко при этом расположение молекул в различных направлениях в
теле должно быть неодинаково, что и создает анизотропию. В газах
и многих жидкостях молекулы расположены беспорядочно и свой-
ства их во всех направлениях одинаковы. Такие конденсированные
системы называют изотропными^ но это не значит, что в жидкостях
нет упорядоченного расположения молекул. Упорядоченное распо-
ложение молекул в жидкостях возможно в отдельных точках, мик-
роучастках и может иметь временный характер. Такие участки мо-
гут самопроизвольно возникать, существовать и разрушаться. Об-
ласти упорядоченного расположения молекул возможны у жидких
кристаллов (рис. 2.5).
Современные понятия фазы и агрегатного состояния являются
совершенно различными:
•	агрегатное состояние определяется расстоянием между молекула-
ми: в газах это расстояние наибольшее, в твердых телах — наи-
меньшее, в жидкостях имеет промежуточное значение;
•	фазовое состояние определяется расположением молекул или
элементов структуры друг относительно друга и характеризу-
ется степенью упорядоченности.
49
Рис, 2,5. Структурные состояния кристаллов
При одном и том же расстоянии между молекулами в твердом
состоянии степень упорядоченности может быть весьма различной,
поэтому понятия агрегатного и фазового состояний совпадают
только для газов.
Основываясь на сказанном, конденсированные фазы можно
разбить на три типа:
1)	расположение молекул беспорядочное, но значительно мень-
шее расстояние между молекулами по сравнению с газами; случай
полной изотропии (нет различия в свойствах при изменении на-
правлений). Фазы, обладающие такой структурой, называют жид-
кими, стеклообразными, переохлажденными жидкостями и т.д»;
определение жидкой фазы допускает отсутствие текучести в обыч-
ном смысле, и такое вещество может находиться в твердом агрегат-
ном состоянии;
2)	характеризуется высокой степенью упорядоченности моле-
куп; такая фаза будет обладать высокой анизотропией, и этот тип
фазы называют кристаллическим;
3)	характеризуется тем, что в теле наряду с упорядоченным рас-
положением молекул существуют микрообласти с хаотическим рас-
положением молекул, и такие фазы до некоторой степени анизо-
тропны, но степень анизотропии зависит от степени упорядочен-
ности. Этот тип фазового состояния называют жидкокристалличе-
ским или аморфно-кристаллическим.
Перечисленными типами структур исчерпываются все возмож-
ные расположения молекул в конденсированных системах как для
низко-, так и для высокомолекулярных соединений. Тем не менее
следует иметь в виду, что данные определения типов фаз относятся
только к равновесным системам, так как тело может принимать бо-
лее или менее упорядоченное расположение. Но это расположение
при изменении условий может изменяться, т. е. являться термоди-
намически неравновесным и не характерным для данного вещест-
50
ва. По фазовому состоянию все полимеры распределяют на три
группы:
1)	кристаллические полимеры (полиамиды, полиэтилен и изо-
тактический полипропилен);
2)	аморфные, стеклообразные сополимеры, разветвленные и
трехмерные полимеры (перхлорвинил, поливмнилдцетат, полиак-
рилаты, фенольные смолы, мочевиноформальдегидные смолы и
т. д.); некоторые из вышеуказанных полимеров могут быть жидки-
ми структурами и переохлажденными жидкостями;
3)	аморфно-кристаллические полимеры (целлюлоза и т.н.).
2.3.3.	Надмолекулярные структуры полимеров
Большая заслуга в объяснении механических свойств полиме-
ров на структурной основе принадлежит академику В.А. Каргину,
который установил, что одной из важнейших особенностей поли-
меров является многообразие их надмолекулярных структур. Ины-
ми словами, термин ^структура полимеров» характеризует более де-
тальные отличия молекулярной упорядоченности в полимерах. По-
лимеры представляют собой систему, состоящую из кристалличе-
ских и аморфных областей, образующих одну сложную фазу.
На основании теоретических представлений и анализа экспери-
ментальных данных В.А. Карпин, А. И. Китайгородский и Г.Л. Сло-
нимский предложили единую концепцию надмолекулярного строе-
ния аморфных и кристаллических полимеров. Малые теплоты фа-
зовых превращений, высокая плотность упаковки, большие скоро-
сти кристаллизации указывали на то, что и в аморфном состоянии
полимер должен быть достаточно упорядоченным. Эти взгляды
привели к представлению о пачечном и глобулярном строении по-
лимеров.
Пачки представляют собой упорядоченные участки молекул
(роевые образования — «сиботактические группы»), состоящие из
нескольких десятков плотно и преимущественно параллельно уло-
женных макромолекул (рио 2.6). Наличие пачек характерно как
для жесткоцепных аморфных, так и для кристаллических состоя-
ний полимеров. Более гибкие макромолекулы легко сворачиваются
в глобулы (рис. 2.7). В результате дальнейшей агрегации пачек воз-
никают фибриллярные образования (рис. 2.8).
Характер надмолекулярных структур зависит от условий синтеза
полимера и методов получения изделий. При медленном охлажде-
нии полимеров из сильно разбавленных растворов наблюдается об-
разование кристаллов. Для кристаллического состояния наиболее
51
Рис 2.6. Пачечная структура
Рис. 2.7. Глобулярная структура
характерна сферолитная структура, состоящая из образований, по-
строенных из кристаллических плоскостей — лепестков (рис. 2.9).
Процесс структурообразованмя в полимерах весьма многообра-
зен. Одной и той же степени кристалличности соответствуют раз-
личные области упорядочения и различные надмолекулярные
структуры. При этом любая надмолекулярная структура определя-
ется не только условиями его получения (скоростью охлаждения,
временем выдержки в расплаве и т.д.), но и молекулярным строе-
нием полимера
Р и с. 2.8. Фибриллярная струк-
тура
Рис 29. Сферолитная струк-
тура
52
Размеры структурных элементов существенно влш.ют на меха-
нические и физические свойства полимеров. Например, наилуч-
шие механические свойства для кристаллических структур достига-
ются при достаточно малых размерах сферолитов.
2.3.4.	Физические свойства полимеров
Особое строение полимеров (большие размеры молекул» вытя-
нутая форма) обусловили их особые физические свойства по срав-
нению с низкомолекулярными соединениями.
В отличие от низкомолекулярных веществ, для которых харак-
терно два физических состояния в конденсированном виде — твер-
дое и жвдкое, полимеры существуют в конденсированном виде в
трех физических состояниях: 1) кристаллическом, или аморфном
(стеклообразном); 2) высокоэластичном, или каучукоподобном;
3) вязкотекучем. Наличие трех физических состояний объясняется
тем, что полимерные молекулы в отличие от низкомолекулярных
соединений имеют два типа движения; движение всей молекулы в
целом (в растворе и расплаве), перемещение ее по отношению к
другим соседним молекулам; движение (колебательное, диффузи-
онное) отдельных сегментов и звеньев.
У низкомолекулярных соединений имеется лишь один вид теп-
лового движения в твердом состоянии — движение молекулы в це-
лом (практически не имеет места, так как сильно заторможено).
В связи с тем что твердые и жидкие фазы находятся в равнове-
сии друг с другом при плавлении и замерзании, у полимеров име-
ются характерные области перехода: переход из кристаллического
или стеклообразного в каучукоподобное состояние; переход из кау-
чукоподобного в вязкотекучее состояние. Отмеченные своеобразия
в физическом состоянии обусловили специфичность физических
свойств полимеров, причем важным является вопрос о термодина-
мической устойчивости фаз и о переходе одной фазы в другую.
Некоторые полимеры (например, каучуки) при пониженной
температуре или деформации (растяжении) переходят из аморфно-
го в кристаллическое состояние. Однако для самопроизвольного
пере/хода требуется много времени, чем полимеры коренным обра-
зом отличаются от низкомолекулярных соединений У низкомоле-
кулярных соединений фазовые переходы совершаются быстро, что
необходимо учитывать при изучении и практическом использова-
нии полимерных материалов.
53
Далеко не все полимеры могут переходить в кристаллическое
состояние в результате механического воздействия или самопроиз-
вольно. Объясняется это тем, что не все полимеры способны иметь
как близкий, так и дальний порядок в расположении молекул, ко-
торый зависит от регулярного строения молекул. Например, бута-
диеновый каучук и полимеры нерегулярной структуры (сополиме-
ры) ни при каких условиях не переходят в кристаллическое состоя-
ние. Такие полимеры не имеют ни ближнего, ни дальнего порядка
в расположении молекул или имеют ближний порядок, но не име-
ют дальнего.
Кристаллические полимеры также отличаются от низкомолеку-
лярных кристаллических веществ:
•	они не являются полностью кристаллическими, содержат
часть дезориентированных молекул;
♦	аморфные и кристаллические области — не отдельные фазы в
полимере, их нельзя разделить;
•	аморфные области есть дефекты структуры, обусловленные
большим размером молекул.
Таким образом, кристаллические полимеры являются система-
ми с разной степенью упорядоченности молекул, и их нельзя счи-
тать идеально кристаллическими.
2.3.5.	Способность полимеров к кристаллизации
Способность полимера к кристаллизации связана с химическим
строением полимера. Полимеры с нерегулярным строением, а так-
же разветвленные полимеры не способны кристаллизоваться, так
как в таких системах невозможно достигнуть ближнего порядка в
расположении молекул. При фазовом переходе (кристаллизации)
происходит изменение анизотропии, что является необходимым,
но далеко не достаточным признаком фазового перехода. Анизо-
тропия может иметь место при простой ориентации длинной цепи
молекул, поэтому в связи с удлиненной формой макромолекул при
изменении их расположения может создаваться некоторый так на-
зываемый ближний порядок (чередование звеньев), но не достига-
ется дальний порядок с образованием кристаллической решетки. В
связи с этим появление анизотропии не всегда свидетельствует о
появлении новой фазы.
Фазовое состояние полимерных систем может быть при данных
условиях равновесным и неравновесным. Если ориентированный
изотропный материал обладает жидкостной структурой, то можно
вызвать появление анизотропии. Однако из этого факта нельзя де-
54
лать выводы о кристаллизуемое™ данного материала, так как в
данном случае анизотропия может вызываться ориентированным
расположением молекул, которое является неравновесным. Доста-
точно вытянуть материал в направлении, перпендикулярном цепи,
и анизотропия может исчезнуть.
2.4.	НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ
Наиболее известными свойствами полимеров, зависящими от
их химического строения и физических факторов, являются удель-
ная плотность, температура кристаллизации, адгезия, когезия, ауго-
гезия, газопроницаемость и электропроводность.
Удельная плотность полимера и его изменение под воздействием
различных физических факторов представляет большой интерес для
изучения его структуры. Удельная плотность изменяется в зависи-
мости от химического строения и структуры полимера (табл. 2.1)
Таблица 2.1
Ущельная плотность некоторых вмхж<жкимт(1ных
н мсвом*фны¥ веществ
Веществгг	Уделышя плотность мономера, г/см’	Удельная плотность полимера, г/см3	
		Аморфные	Кристалдмчсскле
Этилен	0,2350	0,929	—
Винил лцегаг	05292	1,380	
Метакри гювая кислота	1,0150	1,226	
Винилацетат	0,9317	1,191	—
Стирол	0,9074	1т057	—
Изопрен	0,6790	0,906	0568
Изобутилен	0,6047	0510	0537
Метилметакрилат	0,9440	1,190	—
Еще более интересная закономерность наблюдается на зависи-
мости «удельная плотность — температура» (рис. 2.10). По мере по-
вышения температуры удельная плотность полимера уменьшается
вначале медленно (участок АВ), а затем при достижении некоторой
температуры происходит значительно большее изменение плотно-
сти (участок BD). Если продлить прямолинейные участки кривой
(АВ и CD) до их пересечения в точке (В) и из этой точки опустить
перпендикуляр на ось абсцисс, то получим условную температуру
стеклования tz.
55
Рис. 2.10. Зависимость удель-
ной плотности полимера от тем-
пературы
Температура стеклования есть тем-
пература перехода полимера в стекло-
образное состояние. Для различных
полимеров получаются различные тем-
пературы стеклования Объясняется
это тем, что при нагревании полимера
тепло расходуется не только на изме-
нение (ослабление) межмолекулярного
взаимодействия, но и на изменение
интенсивности колебательно-враща-
тельного движения атомов и звеньев
макромолекулы, повышение гибкости
молекул. Обычно температура стекло-
вания с увеличением молекулярной массы возрастает, а затем, при
очень высоких молекулярных массах, вновь снижается.
Кристаллизация полимеров возможна уже и при обычных тем-
пературах. Кристаллизации способствует понижение температуры.
Однако чрезмерное понижение температуры приводит к переохла-
ждению (стеклованию), так как в этом случае снижается не только
тепловое движение молекул, но и происходит снижение скорости,
перестройка в их расположении. Скорость перестройки зависит от
химического строении полимера и для каждого типа веществ есть
своя область оптимальных температур кристаллизации. Например,
натуральный каучук имеет температурный интервал кристаллиза-
ции —70...—15 °C; оптимальную температуру кристаллизации —25 ‘С.
При температуре ниже —25 ’С кристаллизация идет медленно. По-
лиэтилен кристаллизуется в интервале 60...120 *С; при 120 *С он за-
кристаллизовывается на 5S...75 %. Растяжение образца способству-
ет его кристаллизации, и температура кристаллизации может быть
сдвинута в сторону ее повышения.
Лдгездя — прилипание полимера к подложке, когезия — взаимо-
действие между молекулами (неразрывно связана с адгезией), иуто-
гезия — прилипание (склеивание) двух слоев полимера. Аугогезия
имеет место при сваривания или склеивании полимерных материа-
лов. Адгезия и аугогезия имеют большое практическое значение.
С теоретической стороны процессы адгезия, когезии и аугоге-
зии мало изучены, и до настоящего времени, к сожалению, отсут-
ствуют простые и надежные методы их определения. Предполага-
ют, что адгезия определяется следующими факторами: степенью
гибкости макромолекул; полярностью полимера; структурой поли-
мера. Эти факторы тесно связаны между собой: с повышением гиб-
кости молекул увеличивается число «свободных» полярных групп
56
и, наоборот, с ростом числа полярных групп уменьшается число
«свободных* полярных групп. Любые факторы, способствующие
повышению гибкости молекул, повышают и адгезию. Этим объяс-
няется повышение адгезии путем добавления к полимеру пласти-
фикатора. Кристаллическая структура уменьшает гибкость, снижа-
ет адгезию, повышает когезию. При переходе к разветвленной фор-
ме молекул при сохранении полярных групп адгезия возрастает.
Разветвленные полимеры имеют больше «свободных» полярных
групп. То же самое наблюдается у полимеров с нерегулярной
структурой, например сополимеров. Адгезия изменяется со време-
нем, что связано с постепенным изменением структуры, постепен-
ным изменением упорядоченности в силу когезии и изменением
«свободных» полярных групп.
Таким образом, при одной и той же химической природе поли-
мера адгезионные свойства изменяются при различной структуре
полимера в пленке, особенно при производстве лакокрасочных по-
крытий.
Газопроницаемость полимеров оказывает большое влияние на
их защитные свойства. Газ проходит через ммкропустоты, которые
образуются при тепловом движении молекул. Поскольку пустоты
образуются в результате движения звеньев и сегментов молекулы,
то газопроницаемость зависит от степени ее гибкости. Наиболее
газопроницаемыми являются полимеры с высокой гибкостью мо-
лекулы. Повышение температуры увеличивает гибкость, способст-
вует газопроницаемости. При введении пластификаторов гибкость
молекул возрастает, увеличивается их газопроницаемость. Наобо-
рот, увеличение полярных групп, кристаллизация и ориентация
молекул, снижение температуры — словом, все, что снижает гиб-
кость молекул, уменьшает газопроницаемость. Поливиниловый
спирт, поливинилхлорид обладают в десятки раз меньшей прони-
цаемостью, чем полиэтилен. Ничтожной проницаемостью облада-
ют полимеры трехмерной структуры.
Таким образом, требования, предъявляемые к полимерам с точ-
ки зрения адгезии и газопроницаемости, противоположны. Это
противоречие преодолевается путем учета тех и других свойств, на-
пример созданием таких сополимеров, которые отличаются нали-
чием большого числа активных функциональных групп, имеют вы-
сокую адгезию, а нерегулярное строение молекулы уменьшает ко-
гезию.
Электропроводность полимеров очень часто учитывается в элек-
тротехнической промышленности для придания изделиям электро-
изоляционных свойств.
57
ч. Л
Рмс, 2.11. Схема смещения
полярных групп и и bt увеличив
вающих проводимость пере-
менного токд
Полимеры в твердом состоянии в от-
личие от растворов электролитов не об-
ладают ионной проводимостью и в
обычных условиях являются диэлектри-
ками для постоянного тока, однако в оп-
ределенных условиях они могут прово
дитыпеременный ток, так как для этого
достаточно периодического смещения
полярных групп по схеме (рис. 2.11).
Величина полярной проводимости
определяется двумя факторами: природой полярных групп, а сле^
довательно, и степенью полярности; гибкостью макромолекул.
Электропроводность повышается с ростом степени упорядочен-
ности молекул, т. е. по мере повышения ориентаций полярных
групп по направлению тока. Малая подвижность полярных групп в
полимере препятствует мгновенной их ориентации. Однако при
малой частоте тока значительная часть полярных групп успевает
поляризоваться.
Таким образом, повышение частоты переменного тока снижает
электропроводность полимерного материала и, наоборот, сниже-
ние частоты повышает проводимость.
Электропроводность полимеров повышается также при нал»-»
чии низкомолекулярных полярных соединений (примесей). Напри-
мер, полиуглероды (полиэтилен, полистирол, полиизобутилен й
другие соединения) обладают ничтожно малой электропровода©
стью.
2.5.	ДЕСТРУКЦИЯ ПОЛИМЕРОВ
ж	»
Под деструкцией полимера понимают его разрушение под воз-»
действием различных факторов окружающей среды. Обычно она
приводит к снижению молекулярной массы. Большая или.меныиая
склонность полимеров к различным вадам деструкции определяет
области применения полимера и его практическую ценность.
Различные полимеры по-разному сопротивляются деструкции.
Карбоцепные полимеры обычно являются устойчивыми к воздей-
ствию химических реагентов и окислительной деструкции кислоро-
дом воздуха. Наличие двойных связей уменьшает стабильность’ по-
лимеров к действию кислорода. При высоких температурах дест-
рукция может протекать до исходных мономеров (деполимериза-*
цйя полимеров). Для установления химического состава и строения
58
полимеров деполимеризацнонный процесс используется на Прак-
тике.
Гетероцепные полимеры химически менее стойкие и подвергают-
ся омылению кислотами и щелочами. Эти полимеры, как правило, не
устойчивы и к действию света. Примером могут служить полиамиды,
которые не применяют для сетей в рыболовном деле.
Таким образом, эти два вида полимеров отличаются по химиче-
ской стойкости и по стойкости к воздействию света.
Механическая деструкция. При энергичном механическом воз-
действии {размалывании, вальцевании и т.д.) многие полимеры
подвергаются деструкции с образованием высокомолекулярных
(полимерных) радикалов. В этом случае энергия внешнего воздей-
ствия больше энергии связи атомов. Стойкость полимеров к меха-
нической деструкции используют для блоксогголимермзации и раз
вития механохимии или физико-химической механики.
Деструкция при воздействии ультразвука. При воздействии ульт-
развука на растворы полимеров имеет место значительная деструк-
ция, которой подвержены прежде всего молекулы большого разме-
ра. Например, полистирол с молекулярной массой 300 000 и 100 000
в толуоле при 70 'С после двухчасового действия ультразвука
уменьшает свою молекулярную массу до 40 000 и 30 000 соответст-
венно. Чем больше молекулярная масса полистирола, тем бдлыиие
изменения имеют место.
Причиной деструкции является возникновение при ультразву-
ковых воздействиях большого трения между молекулами раствори-
теля и полимера. Если молекулы полимера двигаются со скоростью
0,5...1,0 м/с, то молекулы растворителя под влиянием ультразвука
перемещаются со скоростью 40 м/с. Сила трения длй Молекул того
же полистирола с молекулярной массой 100 000 достигает величи-
ны (2...3)  НГ4 дин/связь. Обычно считают, что прочность связи
—С—С— равна 4,5 * 1(Г5 дин/связь, а связи —С—О—С— 5,8 * 10”5
дин/свяЗь.
Таким образом, сила трения превышает прочность связи при-
близительно в 5 раз.
Термическая деструкция. При нагревании полимера до высокой
температуры он претерпевает деструктивные изменения, причем
термическая устойчивость понижается с увеличением молекуляр-
ной массы полимера.
Слабыми местами в карбоцегтном полимере являются связи
--С—С—, расположенные по соседству с двойными связями
—ОС—. У гетероцепных полимеров менее прочной является связь
углеродного атома с гетероатомом.
59
Наиболее прочными связями являются связи в металлооргани-
ческих соединениях, К таким связям относят следующие:
—Si—О—Si—; —И—О—Ti—; —С—О—Me—; —С—Me—. Нс случай-
но поэтому металлорганические полимеры используют для изде-
лий, работающих при высоких температурах (лаки и краски на ос-
нове кремнийорганических соединений).
Фотохимическая деструкция. Большинство полимеров подверга-
ются действию солнечных лучей. Деструкцию полимеров под дей-
ствием света называют фотолизом. Ценность полимерных материа-
лов зависит от устойчивости полимера к действию света. Поэтому
их испытывают на атмосферостойкостъ и стойкость к свету.
Устойчивость полимера зависит от его химического строения,
интенсивности облучения и длины волны света. Наиболее активен
свет с длиной волны 1 < 400 мкм (ультрафиолетовые лучи).
При прочих равных условиях фотолизу подвергаются в первую
очередь большие молекулы. Под действием Света усиливается
окисление полимера по месту двойных связей кислородом воздуха.
Так, например, каучук легко окисляется кислородом воздуха под
действием света и совсем не окисляется в темноте. Неустойчивы к
действию света полиамиды и хлорированные углеводороды (hep-
хлорвинил, поливинилхлорид). Эти полимеры отщепляют хлорид
водорода (НС1) и темнеют. Фотблиз усиливается при наличии в’по-
лимере остатков катализаторов и инициаторов (например, сикка-
тивы в лакокрасочных материалах).
Деструкция при действии ионизирующих излучений (радиации).
Изучение процессов деструкции полимеров под воздействием ра-
диации представляет большой научный и практический интерес. В
связи с развитием атомной энергетики и радиационной химии этот
вопрос приобрел большую актуальность.
Различают следующие виды радиации: рентгеновские и у-излу-
чения; потоки нейтральных частиц — быстрые и медленные ней-
троны; потоки заряженных частиц — электроны, протоны, дейтро-
ны, a-частицы, положительно заряженные ядра и др.
Радиахщоино-химический эффект зависит от химического
строения полимера и количества поглощенной энергии. Насколько
велико действие ионизирующего излучения на полимерные мате-?
риалы, можно видеть из следующих примеров. Полиизобутилен
при больших поглощенных дозах излучения настолько сильно де-
структкрует, что превращается в жидкость; гюлитетрафгорэтилен
становится хрупким и способен рассыпаться в порошок, при этом
выделяется значительное количество фтора; при облучении яголи^
60
этилена может выделиться до SO % имеющегося в его составе водо-
рода и произойти образование изотопа ПС.
Механизм действия излучений на полимеры заключается в воз-
буждении молекул и образовании положительных ионов и радика-
лов по схеме
МЛЛЛЛЛ
Результатом действия ионизирующих излучений является дест-
рукция и сшивание молекулярных целей. Деструктируют главным
образом полимеры, имеющие четвертичный углеродный атом в мо-
номерном звене или содержащие в качестве заместителя галоген у
атома углерода, соседнего с метиленовой ipynnott (полиметакрила-
ты, полиизрбутилен, поливинилхлорид и др.). Напротив, для поли-
меров, имеющих структуру (—СН2—СНГ—)„, преобладающим про-
цессом является сшивание. Такие полимеры проявляют достаточно
высокую стойкость к радиационному старению.
Сроки службы полимеров в условиях радиации определяются в
первую очередь их природой. Наиболее благоприятный эффект
достигается при введении наполнителей волокнистой и чешуйча-
той структуры — микроасбеста, стекловолокна» молотой слюды,
алюминиевой пудры. Такие композиты становятся более стойкими
к различным видам излучений. Ниже приведены предельные дозы
излучения (МГр) для различных полимеров1:
Битум....................... —	5	Полиуретан...................	Ь.Ю
Псрхлсрнкни^.....—.....ОД Полиэтилен........^..................,.... 1
Псливмннлхлорвд.............. 1	Фгоропласт-З............-...0Д~1»0
Полнметакрилят ........,...... 0,01...000 Эпоксид	__________ . 1...I0
Полистирол...................50 Этюкоиюф^юлоформалвде-
ГИД..........................50
Наибольшей радиационной стойкостью обладают эпоксидные,
полиуретановые, кремнийорганическне и битумные полимеры.
Признаками разрушения полимеров являются появление пузы-
рей, сетки трещин, уменьшение удельной плотности (деструкция)
у  ...I I  I	г
1 См.: Тихомиров В.Б. Полимерные покрытия в ато мной технике. М., 1965
61
или ее увеличение (сшивка), переход кристаллических полимеров в
аморфные и увеличение электропроводности.
Механическая прочность изменяется также в зависимости от
преобладания деструкции или сшивки, природы полимера и усло-
вий облучения (воздух, интенсивность и др.). У деструктирован-
ных полимеров наблюдается резкое снижение прочности, у сши-
вающихся — небольшое снижение или даже повышение. Причем
образование плотной сетки снижает удлинение и повышает твер-
дость полимера, препятствуя его использованию для практиче-
ских целей.
2.6.	СТАРЕНИЕ ПОЛИМЕРОВ
Старение — комплекс химических и физико-химических про-
цессов, протекающих в полимере. Результатами старения полиме-
ров являются увеличение жесткости, появление хрупкости, рас-
трескивание, уменьшение механической прочности, размягчение
полимера и др. Эти изменения — результат длительного воздейст-
вия на полимер тепла, холода, света, кислорода воздуха, химиче-
ских реагентов (водяных паров, газов), радиации, ультразвука й т.д.
Вышеуказанные воздействия приводят к химическим и физи-
ко-химическим превращениям двух типов: к деструкции полимера
и его структурным изменениям.
В результате первого процесса возможно образование разветв-
ленных или трехмерных соединений, вследствие чего полимер ста-
новится жестким, хрупким и теряет эластичность. Кроме того, воз-
можна деструкция молекул полимера, следствием чего является
снижение прочности, твердости. В результате структурных измене-
ний может проявиться растрескивание полимеров, особенно тех, у
которых невелика степень полимеризации (нитроцеллюлоза).
Структурные изменения приводят к упорядоченному расположе-
нию молекул, усадке полимера и его растрескиванию.
На процесс старения оказывают влияние наличие примесей
(перекиси, сиккативы), действие тепла, света и влаги. Под действи-
ем этих факторов происходит отщепление низкомолекулярных со-
единений от полимера, которое автокаталитически ускоряет про-
цесс его старения. Например, хлорводород отщепляется от пер-
хлорвинила, а нитраты (NOi) — от нитроцеллюлозы.
Процесс старения— сложный процесс, и его можно наблюдать
только с помощью различных методов исследования.
62
2.7.	МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ.
ВИДЫ ДЕФОРМАЦИИ
Большая часть полимеров обладает высокой прочностью и эла-
стичностью, что способствует наличию разнообразных механиче-
ских свойств. Большое разнообразие механических свойств поли-
меров делает их весьма интересными для практических целей.
В соответствии с тремя физическими состояниями полимеров
для них характерны три типа деформации: 1) упругая; 2) вязкотеку-
чая; 3) высокоэластическая.
Упругой называют деформацию, при которой после снятия на-
грузки (напряжения) тело принимает самопроизвольно исходную
форму и размеры. Этот процесс пояностыо обратим. Однако в от-
личие от низкомолекулярных соединений полимеры не являются
идеально упругими телами. Для низкомолекулярных кристалличе-
ских соединений характерен быстрый возврат тела в исходное со-
стояние, объясняемый тем, что при приложении усилий в них про-
исходит некоторое нарушение равновесия в действии сил между
молекулами и ионами, но это нарушение (сдвиг центров тяжести
зарядов частиц} быстро устраняется.
В силу особенностей строения полимеров процесс упругой де-
формации может протекать очень медленно как в прямом, так и в
обратном направлениях. Это свойство является общим свойством
полимеров. В отличие от низкомолекулярных веществ деформиро-
ванное полимерное тело медленно возвращается в первоначальное
состояние.
Медленное восстановление нарушенного равновесия называют
обычно процессом релаксации напряжения^ Скорость релаксации
резко возрастает с повышением температуры, что объясняется по-
вышением гибкости молекул.
Упругая деформация имеет место у полимеров в кристалличе-
ском или стеклообразном состоянии. Ее можно образно сравнить с
пружиной, но в отличие от низкомолекулярных соединений нахо-
дящейся в жидкости с высокой вязкостью.
Вязкотекучая деформация является процессом необратимой,
или пластической, деформации. Тело, подвергнутое течению, ни-
когда не может самопроизвольно вернуться в исходное состояние.
Этот тип деформации имеет место у полимеров в вязкотекучем фи-
зическом состоянии, когда молекулы слабо связаны друг с другом
и перемещаются целиком. Эту деформацию можно сравнить с ис-
течением жидкости из сосуда. Если упругая деформация связана с
изменением формы молекул (одним родом движения), то пласти-
63
Рис. 2.12 Упругая деформация низкомолекулярных соединений (д),
упругая (45) и пластическая (•) деформации полимеров.
1 — воздух; 2— вязкая жидкость
ческая деформация обусловлена смещением целых молекул. На
рис. 2.12 схематично представлены упругая деформация низкомо-
лекулярных соединений, а также упругая и пластическая деформа-
ции полимерных материалов.
Высокоэластическая деформация присуща телам, находящимся
в каучукоподобном состоянии, и занимает промежуточное положе-
ние между упругой и вязкотекучей деформациями. Этот тип дефор-
мации обусловлен двумя видами движения молекул: изменением
формы молекул (вытягивание, выпрямление) и движением молекул
в целом. Здесь имеет место сочетание упругой и вязкотекучей де-
формации.
В связи с тем что в полимере имеются два вида химических
связей (межмолекулярные и сравнительно слабые, а также внутри-
молекулярные и прочные), они и обусловливают два типа движе-
ний и три типа деформаций.
При напряжении, недостаточном для разрыва химических, но
достаточном для частичного нарушения межмолекулярных связей,
отдельные участки цепи начинают перемещаться друг относитель-
но друг друга и выпрямляются. Изменение формы молекул, обу-
словливающее упругую деформацию, протекает сравнительно бы-
стро. Процессы, связанные с перемещением целых молекул, обу-
словливающих течение, протекают медленно.
Высокоэластическая деформация в сочетании с упругой и вяз-
котекучей деформацией также занимает промежуточное значение
по времени процесса.
Деформация полимера во времени. Если быстро деформировать
(вытянуть) полимерный образец до определенной величины (I + ДО
и в дальнейшем поддерживать А/ постоянной, то окажется, что не-
обходимое для этого напряжение (о) со временем уменьшается:
€4
разца, см.
При этом уменьшение напряжения происходит быстрее вначале
и с течением времени приближается к постоянной величине.
Из рис. 2.13 следует, что с течением времени происходит как бы
ослабление полимерного материала. Для различных полимеров вид
кривых изменяется, но основной характер остается постоянным.
Изменение напряжения показывает, что в материале протекают
структурные изменения: наличие их в системе приводит к неравно-
весному состоянию в начале деформации. Полимер, выведенный
из состояния равновесия приложенным напряжением, постепенно
переходит к новому состоянию равновесия, отвечающему измене-
нию внешних условий (приложенному напряжению). Этот переход
связан со структурными изменениями, требующими значительного
времени. Чем выше температура, тем быстрее совершается этот
процесс и тем ниже напряжение равновесия. Изменение напряже-
ния есть процесс его релаксации.
Если к полимеру приложить постоянную нагрузку (Л), то с те-
чением времени будет развиваться относительная деформация
е=~100.
где е — относительная деформация, %; Д/ — увеличение размера
образца под действием нагрузки; I -* размер образца до приложе-
ния нагрузки.
Деформация полимера во времени при постоянной нагрузке
представлена графиком на рис. 2.14, из которого следует, что она
зависит ме только от напряжения, но и от времени приложения на-
V///7/S/SS/S//'
I	I
I
I
Рис. 2.13, Зависимость напряжения растяжения от времени
5-3040
Рис 2.14. Зависимость деформации полимерное образца от времени
при N - const
грузки. Это явление объясняется постепенной перестройкой в рас-
положении молекул и структурных элементов. Можно сделать важ-
ный практический вывод: при определении деформации полимер-
ного материала необходимо учитывать время действия усилия или
скорость деформации, в противном случае один и тот же полимер в
одних и тех же условиях покажет различные результаты.
Деформация полимера зависит от температуры системы. При
постоянном напряжении зависимость ь =» /(/) является типичной
для аморфных полимеров. При этом скорость деформации с новы
шением температуры возрастает (рис. 2.15).
В зависимости от химической природы полимера характер кри-
вой может несколько изменяться. Если, например, когезия поли-
мера меньше 2 ккаЛ/моль, то он уже при обычной температуре об-
ладает высокоэластической деформацией.
У полимеров с когезией не менее 5 ккал/моль при обычной
температуре имеет место упругая деформация.
Деформация кристаллизующихся полимеров. Механические свой-
ства кристаллизующихся полимеров отличаются от свойств аморф-
ных полимеров. При изотермическом процессе между напряжени-
ем и деформацией наблюдается зависимость, представленная на
рис. 2.16. Здесь имеют место три резко ограниченные области: уп-
ругая деформация изотропного тела (АВ1); деформация (течение)
при постоянном напряжении (ВС); упругая деформация ориенти-
рованных или даже кристаллических полимеров (CD).
Возникновение горизонтального участка графика (площадки)
объясняется течением образца, что совпадает с образованием
«шейки».
66
Ри с. 2.15. Зависимость деформации аморфно-жидких (стеклообразных) полимеров
от температуры при постоянном напряжении растяжения;
а — упругая деформация» С — мложоэцаспраскяй деформация; в — няэкотскучдя деформация
Рис. 2.16 Зависимость напря-
жения от деформации при изо-
термическом процессе
1— полнамцд; 2—полиэтилен
Структурные исследования показали, что исходный изотроп-
ный материал превращается в области «шейки» в анизотропный.
Резкое ограничение «шейки» от остальной части образца указывает
на скачкообразное превращение одной модификации в другую.
Дальнейшее резкое возрастание напряжения сдвига в третьей об-
ласти объясняется тем, что деформируется ориентированный обра-
зец, так как прочность анизотропной структуры в образце значи-
тельно повышается.
Различные типы кристаллических
полимеров отличаются величиной на-
пряжения растяжения до начала обра-
зования площадки. Например, у поли-
этилена площадка образуется при
меньшем напряжении растяжения и
имеет большую протяженность, чем у
полиамида.
Значительный интерес представля-
ют зависимости напряжения растяже-
ния от величины деформации при раз
личных температурах (рис. 2.17). Из ри-
сунка следует, что с понижением тем-
67
пературы начало образования площад-
ки требует большего напряжения рас-
тяжения. Эго объясняется тем, что с
понижением температуры межмолеку-
лярное взаимодействие усиливается,
начало перестройки затрудняется. При
низкой температуре площадка не об-
разуется и происходит разрыв образца.
Следовательно, для начала образова-
ния площадки напряжение растяже-
ния должно быть больше, чем для раз-
рушения образца.
Для создания материалов, обладаю-
щих высокой механической прочно-
стью, большое значение имеет степень
полимеризации. Обычно материалы,
обладающие некоторой начальной прочностью, имеют степень по-
лимеризации, равную 40—89 единиц. По мере увеличения степени
полимеризации механическая прочность возрастает, причем сначала
быстро, а затем медленнее и наконец рост прекращается.
Из рис. 2.18 следует, что быстрый рост механической прочно-
сти наблюдается у яолцамодов. При степени полимеризации 500
рост прекращается. У других полимеров, например у полиэтилена,
прекращение роста прочности наступает при степени полимериза-
ции > 500...600 единиц. Эго объясняется ростом межмолекушфного
взаимодействия, которое достигает максимума при очень высоких
значениях степени полимеризации
Рис. 2.18. Зависимость механической прочности от степени полимеризации:
1 — жлкэтален; 2— полиамид
68
Влияние пластификации на механи-
ческие свойства полимеров. Часто тре-
буется, чтобы полимерный материал
обладал высокоэластическими свойст-
вами в широком интервале температур
(тепло- и морозостойкий). Это усло-
вие является основной проблемой хи-
мии. Полимеры с гибкими цепями об-
ладают наибольшей температурной
областью высокоэластической дефор-
мации. У таких полимеров температу-
ра стеклования (4) лежит » области
низких температур. Полимеры с жест-
кими цепями обладают очень неболь-
шой областью вьюокоэластической де-
Рис 2 19. Зависимость темпе-
ратуры стеклования полимстил-
метакрилата ст концентрации
пластификатора:
/ — без пластификатора; 2 — ГО %
пластификатора J—30% пластифи-
катора
формации. У «жестких» полимеров тем-
пература стеклования расположена в области высоких температур.
Для того чтобы расширить область высркоэластической дефор-
мации, в полимерные смеси добавляют пластификаторы. Процесс
повышения эластических свойств путем добавления пластификато-
ров называют пластификацией.
Главная роль пластификатора сведена к смещению температуры
стеклования в область низких температур. Так, например, полиме-
тилметакрилат теряет свои эластические свойства уже при 125 ”С
(рис. 2.19).
Глава 3
КРОВЕЛЬНЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Крыша — одна из главнейших частей дцания, к которой предъ-
являются требования надежного обеспечения защиты от различных
атмосферных воздействий как самого здания, так и тех, кто нахо-
дится внутри него. Крыша завершается кровельным покрытием»
состоящим из рулонных или штучных материалов. К рулонным ма-
териалам предъявляются требования жесткости, прочности, долго-
вечности, стойкости к любым атмосферным воздействиям данного
климатического района и др. Кровли должны выдерживать высо-
кие и низкие температуры, суточные» месячные и сезонные коле-
бания температур, нагрузку от снега, талых вод, солнечную радиа-
цию И др.
В настоящее время в мире накоплен значительный опыт разра-
ботки и применения кровельных строительных материалов практи-
чески для любого климатического региона нашей планеты. Наи-
большие достижения принадлежат специалистам стран Западной
Европы» а также США, Канады и Японии. Накоплен определен-
ный опыт по разработке и применению новых кровельных мате-
риалов и в России.
3-1. РУЛОННЫЕ КРОВЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Одна из крупнейших в мире фирм по производству кровельных
материалов на основе эластомеров (США) ежегодно производит
25 млн м2 этих материалов. Кровельные материалы фирмы приме-
няли на 16 тыс. строительных объектов (в основном торгово-про-
мышленных предприятиях), вводимых в эксплуатацию в течение
года в США и Канаде (при средней площади покрытий зданий
1700 м2). В 2004 г. объем производства кровельных материалов, вы-
пускаемых фирмой CSS, составил примерно 55 млн м2 в год. Спе-
циалисты фирмы полагают, что в будущем использование традици-
онных кровельных материалов сократится, что обусловлено появ-
70
лением на мировом рынке полимерных кровельных материалов,
отличающихся повышенными эксплуатационными свойствами.
В настоящее время в США 13 фирм изготовляют традиционные
битумные кровельные материалы, 34 фирмы ~ модифицированные
битумные материалы, 13 фирм — материалы на основе поливинил-
хлорида, 23 фирмы — материалы из синтетического каучука на ос-
нове диенового сополимера этилена и пропилена <EPDM), 4 фир-
мы — материалы на основе полихлоропрена, 9 фирм — материалы
на основе сульфохлорированного полиэтилена, 4 фирмы — мате-
риалы на основе полимзобутилена, 3 фирмы — кровельные мате-
риалы на основе хлорированного полиэтилена, 6 фирм —другие
материалы. Таким образом, из 109 фирм 96 специализируются на
выпуске кровельных материалов на основе полимеров.
В 2004 г. общий объем сбыта кровельных материалов в США
составил около 224 млн м2, из которых 89 млН м2 (39 %) приходи-
лось на долю однослойных материалов. Для однослойных кровель
в США в основном используется материал на основе EPDM, а так-
же на основе модифицированного битума и ПВХ (в отличие от
стран Западной Европы в США материалы на основе модифициро-
ванного битума и ряд битумных материалов относят к однослой-
ным). В 2004 г. объем сбыта однослойных материалов возрос до
130 млн м2 (58,1 % общего объема сбыта кровельных материалов).
Применение однослойных кровельных материалов в США значи-
тельно возросло начиная с 1977 г. В общем объеме сбыта кровель-
ных материалов в 1977 г. на их долю приходилось 2,4 %, в 1979 — 7,
в 1981 - 18,8, в 1983—33,8» в 1985 - 45,6, в 1987 - 62,7 %.
В 2004 г. применение однослойных кровель распределялось
следующим образом: материалы на основе EPDM — 55 млн м2, ма-
териалы на основе модифицированного битума — 22 млн м2, на ос-
нове ПВХ —6 млн м2» на основе хлорированного полиэтилена»
сульфохлорированного полиэтилена и др. — 5 млн м2.
Около 50 % однослойных кровель устраивают с применением
балласта (речной гравий крупностью Z..4 см), количество которого
составляет 50 кг на 1 м2. Стоимость 1 м2 такой кровли составляет
около 18 долл. Ежегодно таким способом фирма монтирует около
19 млн м2 кровель. Примерно 50 % кровель устраивают с примене-
нием по всей поверхности контактного клея или горячего битума.
В этом случае стоимость 1 м2 кровли составляет 28 долл. Этот ва-
риант пригоден для плоских покрытий» конструкции которых не
рассчитаны на высокие нагрузки, а также для покрытий со значи-
тельным уклоном. По этому методу фирма ежегодно монтирует
примерно 7 млн м2 кровель.
71
Фирма CSS выпускает также клен, герметизирующие материа-
лы и крепежные детали, используемые при устройстве кровель.
Устройство около 10 % однослойных кровель производят механи-
ческим способом. Стоимость 1 м2 такой кровли составляет 21 долл,
Остальные 5 % однослойных кровель приходятся на другие конст*
рукции. Более широкое применение однослойных кровельных ма-
териалов в США обусловлено следующими факторами: более низ-
кая стоимость по сравнению с другими кровлями; возможность
применения крупноразмерных (до 930 м2) листов заводского изго-
товления, что позволяет уменьшить число швов при их укладке;
высокая атмосферостойкосгь, стойкость к воздействию ветровых
нагрузок, пониженная возгораемость и долговечность материалов
(в некоторых случаях более 20 лет); возможность применения од^
нослойных материалов на прежних покрытиях, что снижает стои-
мость ремонтно-восстаноыпхльных работ; сохранение водонепро-
ницаемости в течение 20 лет.
В США полимерные кровельные материалы применяют с уче-
том разнообразия климатических условий в стране.
Австрийская фирма «Войс Раммер» специализируется на изго-
товлении оборудования для производства рулонных кровельных
материалов, и в частности установки, производительность которой
составляет 800...7000 м2 рулонных материалов в час. На оборудова-
нии этой фирмы производят в основном битумно-полимерные
кровельные материалы (с применением битума, модифицирован-
ного бугадиенстирольным каучуком), а также листовые материалы
другого назначения, например антикоррозийные.
Совместное российско-американское предприятие «Кронгех»
представляет кровельные рулонные гидроизоляционные материа-
лы, в которых использованы однослойные эластомерные полиме-
ры, разработанные и выпусквемые фирмой CSS (CHIA). Эти мате-
риалы изготовлены на основе тройного этиленпропиленового кау-
чука и применяются при строительстве и ремонте жилых и нежи-
лых зданий, сооружений и других объектов в различных климати-
ческих условиях (от Саудовской Аравии, Египта, Бразилии до Ка-;
налы, Ирландии, Дании). Материалы характеризуются высокой
стойкостью к воздействию кислорода, озона, атмосферных осад-
ков, ультрафиолетовых лучей; водопоглощение (через 7 сут выдер-
живания в воде при температуре +70 °C) составляет не более 4 %:
По данным фирмы CSS, гарантийный срок службы кровельных
хцдроизоляшюнных материалов составляет 20 лет. Применение
крупноразмерных полотен материалов позволяет быстро осуществ-
лять их монтаж. В настоящее время специалистами СП «Кроете»
72
-л 
кровельные гидроизоляционные материалы на основе тройного
этиленпропиленового каучука применены более чем на 300 объек-
тах различного назначения на площади более 1 млн м2 в Москве,
Санкт-Петербурге и других городах России, а также в других стра-
нах СНГ.
АО НПИА «Стройпрогресо совместно с АП ЦНИИПромзданий
(г. Москва) и ИвНИИПИК (г. Иваново) разработан однослойный
пленочный полимерный материал «Кровлен», предназначенный для
устройства кровель жилых, общественных и промышленных зданий»
Материал изготовлен на основе атмосферостойкого тройного эти-
ленпропиленового каучука но экологически чистой электронно-хи-
мической технологии высокой производительности (в 2—3 раза
выше, чем при традиционной термохимической). Основные харак-
теристики материала «Кровлен*: прочность на растяжение —
6,6 МПа; относительное удлинение — 400 %; водопоглощение — до
1,5 %; морозостойкость (гибкость Па стержне) составляет —55 °C;
прочность сцепления пленки с основанием — 0,2...0,4 МПа.
Применение материала «Кровлен» для устройства кровель по-
зволяет сократить трудозатраты при строительстве в 2...3 раза; по-
высить долговечность кровли в 2...3 раза; снизить материалоем-
кость в 5 раз (по сравнению с традиционными трех- и четырех-
слойными рубероидными кровлями). Срок службы кровли состав-
ляет 15...20 лет.
Опытно-промышленное производство материала «Кровлен»
организовано в 1993 г. в объеме 300 тыс. м2 на опытном заводе
ИвНИИПИК. С 1994 г. введены в действие промышленные техно-
логические линии с объемом производства 3.„5 млн м2 в год. Мате-
риал «Кровлен» применен при сооружении ряда объектов в'Моск-
ве, Твери, Красноярске и других городах.
Фирмой «Термопласт» (г. Москва) разработан безосиовный ру-
лонный кровельный материал «Бикапол» (ТУ 5774-002-17187505—93),
также предназначенный для ремонта существующих и устройства
новых кровель. Материал производится по технологии получения
композиционных смесевых термоэластопластов и выпускается в
рулонах шириной полотна 600...1600 мм и толщиной 0,6...3 мм. По
специальному заказу возможно изготовление полотен с фигурными
краями, что при устройстве кровель создает определенный декора-
тивный эффект. Материал черного цвета, по заказу возможно изго-
товление материала любого цвета, причем окрашивание может
быть в массе или выполняться с цветным фактурным слоем, что за-
метно повышает его долговечность. При устройстве кровель
материал «Бикапол» приклеивают к основанию стандартными би-
73
тумными мастиками, а также мастичным кровельным составом
«Битурэл». При устройстве скатных крыш с большими уклонами,
например при строительстве коттеджей, он может крепиться гвоз-
дями к обрешетке.
Основные свойства материала «Бикапол»: относительное удлине-
ние при температуре 20 °C — 350—500 %, при температуре —30 °C —
150...185 %; морозостойкость, определяемая изгибанием образца
вокруг стержня диаметром 10 мм, составляет —50 °C; прогнозируе-
мая долговечность — 10...15 лет.
Материал стоек к длительному воздействию повышенных (до
70°С) и пониженных (до —40 °C) температур.
НПО «Полимерстройматериалы» разработан рулонный кро-
вельный и гидроизоляционный материал «Йровлелон-Т», отличаю-
щийся повышенной огнестойкостью и водонепроницаемостью и
предназначенный для устройстве кровель и гидроизоляции граж-
данских и промышленных зданий и сооружений, эксплуатирую-
щихся при температуре —40...+80°С в особо опасных условиях
(атомные электростанции, нефтеперерабатывающие предприятия и
др,)т Основные показатели материала следующие: прочность—до
10 МПа; относительное удлинение — не менее 200 %; водопеглоще-
ние — до 0,3 %; прогнозируемая долговечность — не менее 15 лет.
Материал может применяться без приклеивающих составов, со-
держащих токсичные и пожароопасные компоненты. Его выпуска-
ют в рулонах с длиной полотна 30 м иди бобинах 100...300 м. Ши-
рина полотна 1200..Л400 мм, толщина 1,25 мм. Применение мате-
риала «Кронлелон-Т» позволяет повысить технологичность устрой-
ства кровель.
Рулонный полимерный кровельный вулканизированный матери-
ал «Элон» рекомендуется для устройства и ремонта кровель жилых,
общественных и промышленных; зданий и сооружений в любых
климатических условиях. Основные характеристики материала: от-
носительное удлинение —не менее 250 %; водфпоглощение поли-
мерного слоя за 24 ч — ие более 1,5 %; твердость по Шору — 60,
гибкость на брусе с радиусом закругдения 5 мм при температуре
—60 °C —не должны появляться трещины; водонепроницаемость
под давлением 0,001 МПа в течение не менее 72 ч — отсутствие
воды на поверхности образца; долговечность—более 20 лет.
Материал отличается повышенной свето-, оэоно-, атмосфере-
стойкостью, а также химической стойкостью и стойкостью к горя-
чей воде. Его выпускают в рулонах с толщиной полотна 1,2 + 0,2 мм
и шириной 900...1400 мм.
74
Рулонный материал «Стекломасс изготовляют на стекловолок-
нистой основе с битумом специальных марок. Применяют для уст-
ройства и ремонта кровель любой конфигурации, отличается моро-
зе- и теплостойкостью, укладывается в один слой методом под-
плавления нижнего покровного слоя пламенем горелки.
Применение рулонного наплавляемого материала «Рубемаст»
на картонной основе с битумно-минеральным вяжущим позволяет
снизить материалоемкость устройства кровли на 25 %.
Фодьгорубероид, изготовляемый из кровельного картона, би-
тумного вяжущего, алюминиевой фольги толщиной 0,U.0,2 мм,
предназначен также для устройства кровли жилых домов, садовых
домиков, сельскохозяйственных построек и других сооружений с
уклоном крыш не более 30°.
Совместное российско-ирландское предприятие «Изофлекс»
разработало новый битумно-полимерный наплавляемый рулонный
кровельный и гидроизоляционный материал «Изопласт», состоя-
щий из малоокиеленного битума, модифицированного атактиче-
ским полипропиленом, и нетканой основы из стекловолокна или
полиэстера.
Для верхнего слоя кровли «Изопласг» изготовляют с крупнозер-
нистой посыпкой с лицевой стороны и полиэтиленовой пленкой с
нижней стороны. Для нижнего слоя кровли и гидроизоляции «Изо-
пласт» имеет полиэтиленовую пленку с двух сторон, мелкозерни-
стую посыпку с лицевой стороны или мелкозернистую посыпку с
двух сторон в зависимости от пожелания потребителя.
Специалистами ВнИИстройполимер (г. Москва) разработаны
современные кровельные материалы «Днепрофлекс», «Стекломаст»
термопластичный и др., имеющие основу из стеклоткани с исполь-
зованием супермодификатора битума-полимера «Кратон Д» произ-
водства фирмы «Шелл» (Англия). Материалы позволяют произво-
дить кровельные работы в зимний период времени при температу-
ре воздуха до —20 °C, Полимерные материалы относятся к рулон-
ным, с устройством кровли в один-два слоя подплавлением горел-
ками, отличаются долговечностью более 15 лет.
АО «Филикровля» (г. Москва) на финском оборудовании с 1990 г.
изготовляет «Филизол» — рулонный материал, состоящий из стек-
ловолокнистой или полиэфирной основы, пропитанной и покры-
той с двух сторон слоем битумно-полимерной композиции с одно-
или двусторонним нанесением посыпки (6 млн м2 рулонных кро-
вельных материалов и 20 тыс. т мастик в год).
В'зависимости от структуры (вид посыпки, наличие полиэтиле-
новой пленки и т.д.), толщины, способа применения выпускают
75
несколько марок «Филизола», применяемых как для гидроизоля-
ции, так и для кровельных работ, -Расход вяжущего при производ-
стве материала марки В — 3 кг/м2, марки Н — 2,5 кг/м2 Прочность
материала при растяжении вдоль полотна составляет 490 Н/м. Ма-
териал выдерживает воздействие температуры 80 °C й течение 2 ч.
Прн изгибе вокруг бруса с радиусом закругления 2 мм на нем не
появляются трещины. При испытании под давлением воды
0,49 МПа в течение 10 мин он остается водонепроницаемым. По
своим эксплуатационным и технологическим свойствам полимер-
ный материал «Филизол» приближается к лучшим зарубежным ма-
териалам аналогичного типа: Icopat (Италия); Fehr (Австрия),
Siplast (Франция), Bku-thene (Швеция), Sopralen (Германия),
Kerabit (Финляндия) и др., является единственным в России кро-
вельным материалом такого класса. Бее эти материалы, в том числе
«Филизол», изготовляют с применением битумнополимериой
композиции, состоящей из смеси иеокисленного битума с диви-
нилстирольиым термозластопластом (ДСТ, Canflex), которая при-
дает им высокие термомеханические характеристики: устойчивость
при воздействии высоких и эластичность при воздействии низких
температур- Применение иеокисленного битума и экранирующих
зернистых посыпок обеспечивает долпжечиость покрытий из пере-
численных материалов не менее 20 лет.
• Цена зарубежных рулонных кровельных материалов составляет
&..16 долл. США за 1 м2, что значительно превышает стоимость
1 м2 «Филизола» и таких традиционных материалов, как рубероид и
гидростеклоизол. Однако дорогостоящие полимерные материалы
окупаются за счет долговечности, меньшего расхода на 1 м2 кровли
(один-два слоя), снижения трудозатрат при укладке, удлинения се-
зона работ.
В качестве кровельного материала АО «Энергоатомпромсгрой»
рекомендован рулонный стеклорубероид, изготовляемый на основе
нетканых стекловолокнистых материалов (стеклорогожки, стекло-
холста) и битумов. Использование для армирующей основы водо* и
биостойкого стекловолокнистого материала позволяет значительно
повысить срок службы кровли по сравнению с традиционными ма-
териалами, например рубероидом или толем, содержащими в своем
составе быстро стареющие* нестойкие хлопчатобумажные волокна.
Под действием температуры стеклорубероид деформируется значи-
тельно меньше, чем обычные рубероид или толь.
ЭГГИ
Кровлю из стеклорубероида устраивают при уклонах крыши
4...35° по сплошному деревянному настилу, цементной или асфаль-
товой стяжке. Число слоев стеклорубероида может быть уменьшено
76
по сравнению с обычным рубероидом в связи с улучшенными фи-
зико-механическими показателями. Технология укладки стеклору-
бероида по настилу кровли аналогична устройству обычного рубе-
роидного ковра.
В сельскохозяйственном строительстве для светопрозрачных
покрытий теплиц, парников» оранжерей успешно применяют ру-
лонный стеклопластик, который является полугибким материалом
на основе полиэфирной смолы» армированной стеклотканью. Фи-
зико-механические свойства рулонного полиэфирного стеклопла-
стика: предел прочности на растяжение — 130 МПа; толщина по-
лотна — 0,35 мм; ширина — 980 мм; вес 1 м2 — 400 г; светопрозрач-
носгь — 80 %; этмосферостойкость в средней полосе России — 5 лет.
Компания «ТехноНИКОЛЬ» (г. Москва) является одним из ли-
деров в России и странах СНГ по производству и внедрению поли-
мернобитумных кровельных и гидроизоляционных материалов»
объем выпуска которых превышает 15 млн м2 в год. Компания спе-
циализируется на выпуске двух видов материалов: «Бикрост» и
«Бикропласт» (табл. 3.1). «Бикрост» относят к классу рулонных на-
плавляемых материалов на основе окисленного битума, а «Бикро-
пласт» — к классу полимерно-битумных материалов. Все материа-
лы имеют основу из стеклоткани, стеклохолста или нетканого по-
лиэфирного полотна и рекомендованы для применения во всех
климатических регионах России. Покрытия можно применять в
зданиях всех степеней огнестойкости, за исключением зданий с
чердаками (кроме V степени огнестойкости), при укладке стропил
и устройстве обрешетки из горючих материалов. Эффективность
применения этих материалов приведена в табл. 3.2. С целью повы-
шения морозостойкости кровельных материалов разрабатывают
новые покрытия с добавкой стирол-бугадиенстирола (СБС).
Меньшее количество слоев кровельных материалов обеспечива-
ется большой толщиной (до 3 мм). Добавкой атактического поли-
пропилена (АПП) достигается морозостойкость до -15..-—25 °C» те-
плостойкость — до 100—150 °C, стойкость к ультрафиолетовому из-
лучению-
Отечественными специалистами разработан также полимерный
кровельный и гидроизоляционный материал «Рифзл» на основе
двух полимеров — этиленпропиленового каучука и бутилкаучука.
Отличительными свойствами материала «Рифэл» являются высокое
сопротивление тепловому старению (до 150 °C) и стабильность раз-
меров при нагреве и охлаждении, что обеспечивает эксплуатацион-
ную надежность и долговечность.
77
Таблица 3 J
Технические хармтерсстнки колем ерных кроешвых материалов комияшш
♦ТемюННКОЛЬ»
Параметры	•Ьнкрост»			4&ККрОПЛЭСТ>		
	СТ-200-3,5	СТ-200Д5	СТ-200-Х5К	СППЗ,5 (100 п>	СКПЗ,5В (100 К)	ЭКВЗ,5В (1О0К)
Тип покрытия	Тальк	, Пленка	Крупно- зернистая посыпка	Пленка	Крупнозернистая посыдка	
Масс^ битумнсго вяжущего, кг/м2	3,5	3,5	3,5	зл	3,5	3,5
Армирующая основа	Стеклоткань					Полиэс- тер
Относительное уп- линение при разрыв ае,%	10	10	10	37	37	40
Теплостойкость, ®С	SO	80	80	95	95	95
Водппогтклценне через 1 ч, % стмассы	0,5	0,5	0,5	0,45	0,45	0,45
Таблица 3.2
Показатели ераванТельйСл эффективности кровелысых
полимерных материалов
Материал	Число слоев	Срокслужбы кровли, лет	Стоимость Г м* покрытия (включая стоимость работ по устройству), тыс. руб., по состоянию НЯ октябрь 1996 г
Обычный рубероид	4	3 5	30
•Бмкросг»	1 .2	5..Л	35...70
«Бикропласт»	U2	1S...25	40...85
Недавно в отечественной практике начали использовать новый
класс кровельных битумно-полимериых эмульсионных материалов
«Кровлелит». С его помощью в г. Москве ^ыло отремонтировано
более 1 млн м2 кровли. По данным специалистов, внедрение в
строительство однослойных полимерных кровель на основе каучу-
ков взамен традиционных рубероидных позволяет сэкономить на
1 млн м2 кровли: битума — 12 тыс. т; картона — 1,2 тыс. т; Трудоза-
трат — 94 тыс. чел.-дн.
Впервые в Российской Федерации в ОАО «Полимерстроймате-
риалы» разработан полимерный однослойный рулонный кровель-
ный материал «Кровлелон», не имеющий аналогов в отечественной
и зарубежной практике. Он отличается высокой огнестойкостью
78
(группа Г2 по ГОСТ 30244), повышенной надежностью и долговеч-
ностью (более 20 лет), в подземной гидроизоляции — свыше 100 лет.
Имеющиеся мощности предприятия «Стройпластмаес» в г. Екате-
ринбурге позволяют выпускать 2,5—3 млн м2 в год этого кровель-
ного материала.
Для изготовления высококачественных рулонных кровельных
материалов широко используют эластомеры, позволяющие выпол-
нять мягкую кровлю в один слой, достигая при этом высокой экс-
плуатационной надежности.
Зарубежный опыт применения полимерных материалов (пленка
«ТЕПК» и «ЕРДМ» (США), «Дутрал» (Италия), «Трокал» (Венгрия)
и др.) подтверждает, что полимерные вулканизированные пленки
на основе тройного этиленпропиленового синтетического каучука
(СКЭПТ) отличаются высокими эксплуатационными свойствами
со сроком службы полимерных кровель не менее 20...25 лет.
Эластомерный рулонный кровельный и изоляционный матери-
ал КРОМЭЛ (ТУ 5774-002-41993527—97) марки РА (рядовой арми-
рованный) изготовляют вальцекаландровым способом из резино-
вой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука с наполни-
телями, пластификаторами и другими технологическими добавка-
ми, сдублированной с армирующей основой и вулканизированной
по электронно-химической технологии. Проведены комплексные
испытания на длительное водопоглощение, терыостарение, воздей-
ствие отрицательных температур, циклическое воздействие тепла,
воды и мороза на основании действующих ГОСТов и методик, раз-
работанных ЦНИИПромзданий. Дополнительные испытания на
воздействие агрессивных сред подтвердили устойчивость материала
к агрессивным жидким средам (10 %-ным растворам кислот и ще-
лочей).
Полимерный кровельный материал КРОМЭЛ в комплекте с
мастиками МАСТМЭЛ рекомендован для устройства кровель, гид-
роизоляции зданий и сооружений различного назначения (жилых и
промышленных), а также для .ремонта эксплуатируемых кровель, в
том числе при реконструкции зданий и сооружений.
Отечественный рулонный кровельный и изоляционный поли-
мерный материал КРОМЭЛ, изготовленный из нижнекамского
СКЭПТа (тройной этиленпропилендиеновый синтетический кау-
чук), приближаясь по качеству к лучшим зарубежным аналогам,
стоит вдвое дешевле. По данным специалистов, устройство 1 м2
кровли с применением КРОМЭЛа может стоить 70... 100 руб в зави-
симости от конкретных условий.
79
КРОМЭЛ отличается высокими падрсжяолмрующими свойства-
ми, устойчив к воздействию атмосферных осадков, химически аг-
рессивных сред, озона, УФ-облучения. При пожаре обеспечивает
гораздо меньшую, по сравнению с рубероидом w битумными мате-
риалами, огневую нагрузку на здание.
Характеристика кровельного материала: КРОМЭЛ — 1Р/1РА
(по ТУ 5774-002-41993527—97): прочность при растяжении —6 МПа;
относительное удлинение — не менее 250 %; морозостойкость — не
менее —60 °C; теплостойкость — 120 °C.
Материал рекомендован в качестве гидроизоляционного слоя
для легких трудногорючих строительных панелей-сэндвичей, для
покрытия атомных электростанций, устройства кровли нового кор-
пуса на космодроме в Байконуре,
Промышлешюе производство КРОМЭЛа при непосредствен-
ной финансовой и организационной поддержке ФПГ «Нефтехим-
пром» налажено на двух крупных российских предприятиях — Ки-
ровском комбинате искусственных кож и Ивановском комбинате
искусственной подошвы»
КРОМЭЛ имеет гигиенический сертификат, сертификат по-
жарной безопасности, сертификат соответствия Минстроя РФ на
серийное производство.
АОЗТ «Рязанский картонно-рубероидный завод» является
крупнейшим в России предприятием по производству мягких кро-
вельных полимерных материалов, изготовляемых по аналогам тех-
нологий европейских стран. Завод выпускает около 150 млн м3 раз-
личных кровельных материалов в год, К ним относятся рубероид,
рубемаст, стекломаст, а также битумно-полимерные материалы
элабит, эластобит и стеклобит, отличающиеся высокой прочно-
стью, гибкостью, атмосферостойкосгыо и сроком эксплуатации до
20 лет.
Элабит, выпускаемый с 1994 г, по технологии института
ВНИИстройполммер, — наплавляемый рулонный битумно-поли-
мерный кровельный материал на стекло- или синтетической осно-
ве. Он отличается высокой механической прочностью (разрывная
нагрузка при растяжении составляет более 8 кН), эластичностью
при отрицательных температурах, морозостойкостью (-30 °C), зна-
чительным относительным удлинением при разрыве, теплостойко-
стью (90 СС), упругой деформацией и долговечностью.
Все материалы, выпускаемые Рязанским КРЗ, имеют гигиени-
ческие сертификаты, протоколы пожарных испытаний, сертифика-
ты радиационной безопасности (табл. 3.3).
во
Таблица 3.3
Техянжо-мон(и<мческже шмамгелм кромлышх
материалов ЗАО «Рязавский КРЗ*
Параметры	Вид материала					
	Рубероид	Рубс- маст	Стекло- наст	Стекло- бит	Эласто- биг	Элабит
Число слоев при устройстве кровли с уклоном 10 % по СНиП П-26-76*	4	3	2	2	2	2
Стоимость 1 м1 кроели» руб.	68.94	52.07	65,0	59,72	79,04	86,50
Срок службы по*тьггияг лет	5	10	15	20	20	20
Коэффициент затрат при уст- ройстве кровли относительно кровли из рубероида	1	0,8	1	0,9	1.2	1.3
Коэффициент затрат по сравнению с кровлей из рубе^ роида при эксплуатации, лет: 10 10. .15 15.20	2 3 4	0.8 1.6 1.«	0.9 0,9 1.S	0.9 0.9 0,9	1.2 V 1.2	1.3 1,3 1.3
ЗАО «Поликров-ЧРЗ» (г. Москва) выпускает кровельную поли-
мерную композицию «Поликров», имеющую ряд преимуществ по
сравнению с битумными и битумно-попимерными кровельными
материалами (табл. 3.4). Композицией ее называют потому, что она
состоит из рулонного основания «Поликров АР*, приклеиваемого
к основанию с помощью мастики «Поликров-М», и наливного ат-
мосферостойкого покрытия «Поликров-Л». Полимерная компози-
ция сочетает в себе все преимущества рулонного и наливного по-
крытий и одновременно лишена их недостатков.
Одним из достоинств полимерной композиции является то, что
процесс старения кровельного ковра за счет УФ, теплового и озо-
нового воздействия, химически активных атмосферных осадков
происходит в основном в верхнем защитном покрытии и практиче-
ски не затрагивает рулонную основу. Для устранения последствий
старения достаточно обновить защитный слой, после чего кровель-
ный ковер приобретает практически первоначальные свойства.
Стоимость же указанной операции, за счет малого расхода мате-
риала, не превышает стоимости ремонта кровли традиционными
битумными материалами. По оценкам специалистов, такой ремонт
можно проводить примерно один раз в 10..Л2 лет. В результате
кровельный ковер в целом может прослужить без капитального ре-
монта весь срок службы знания.
81
Таблица 3,4
Сравнительные экономические показателя некоторых кровелдеых мжтсрталов
Параметры	Типы кровля		
	Битумные	Бнтумно- полимерныс	Композиция «Полн»ров»
Средняя стоимость устрой- ства кровли, руб/м2	65	5Ю	100
Средний срок эксплуата- ции до первого ремонта. лет	4	7	12
Средняя стоимость ремон- та кровлей, руб/м2	40	60	30
Средний срок эксплуата- ции до второго ремонта, лет	2	5	9 9
Техническая характеристика композиции «Поликров»: прочность
при разрыве — не менее 5 МПа; относительное удлинение — не ме-
нее 400 %; водопоглощение за 24 часа — не более 0,15 %; морозостой-
кость— 60 °C; теплостойкость — не ниже 140 °C; поверхностная
плотность — не более 3 кг/м2; долговечность — не менее 25 лет.
В иве 1994 г. АОЗТ «Люберит» (г. Дзержинский Московской
области) начало выпуск рулонного кровельного и гидроизоляцион-
ного материала «Люберит*, рекомендуемого для устройства кро-
вельного ковра зданий и сооружений и гидроизоляции строитель-
ных конструкций, эксплуатируемых в различных климатических
условиях. Материал относят к категории битум но-пол и мерных, из-
готовляют путем двустороннего нанесения на стеклооснову свя-
зующего, состоящего из битума, полимера, пластификатора и на-
полнителя. В качестве защитного слоя используют посыпки разной
крупности. В зависимости от вида посыпки и области применения
«Люберит» выпускают трех марок:
•	«Люберит К» с крупнозернистой посыпкой на наружной сто-
роне и пылевидной посыпкой или легкоплавкой пленкой на
нижней стороне полотна, применяемый для устройства верх-
него слоя кровельного ковра;
•	«Люберит П» с пылевидной посыпкой с обеих сторон полотна
или с легкоплавкой пленкой с нижней стороны, рекомендуе-
мый для устройства нижних слоев кровельного ковра или
верхнего слоя;
•	«Люберит Г» с пылевидной посыпкой с обеих сторон полотна,
применяемый для гидроизоляции строительных конструкций.
Теплостойкость материала в течение 2 ч составляет 80... 130 °C;
температура хрупкости по Фраасу — 30 °C; долговечность — не ме-
82
нее 10 лет. Материал биостоек, имеет гигиенический сертификат,
выпускается по ТУ 5770-001-18060333—95. В 1997 г. объем выпуска
кровельного и гидроизоляционного материала. «Люберит» достиг
1,7 млн м2 Материал успешно апробирован на строительных пло-
щадках Москвы и Московской области, Урала, Сибири, Юга и Се-
вера России, Казахстана.
Швейцарская фирма «Сарнафил» выпускает эффективный кро-
вельный полимерный материал с одноименным названием в заво-
дских условиях из высококачественного сырья (головной офис
предприятия расположен в г. Сарнеи). Сарнафил представляет со-
бой гибкое полотнище из пластифицированного (мягкого) ПВХ на
несущей основе из стеклохолста или синтетической решетчатооб-
разной арматуры с поставкой в рулонах. Рекомендован в качестве
гидроизоляционного кровельного ковра для покрытий зданий и
инженерных сооружений. Толщина покрытия составляет 1,2.. .2,4 мм,
что обеспечивает более чем 25-летний период эксплуатации. Мате-
риал выпускается в основном двух марок - С и S.
Основой сарнафила V служит стеклохолст, на который затем с
обеих сторон наслаиваются полимеры В материале отсутствует
усадка под воздействием тепла, он отличается высокой эластично-
стью, удлинение при разрыве составляет 200 %; прочность в мо-
мент разрыва — 10 Н/мм .
Несущую основу сарнафила S образует синтетическое решетча-
тообразное полотно. Материал отличается высокой прочностью и
относительно небольшим удлинением при разрыве (12 %). Предел
прочности в продольном направлении составляет 1150 Н/мм2, в
поперечном — 950 Н/мм2 (МПа).
Успешная эксплуатация кровельного покрытия в течение не-
скольких последних лет подтвердила такие достоинства полимера,
как хорошее сопротивление к старению, сохранение геометриче-
ских размеров, сопротивление механическим воздействиям, про-
стота устройства кровли.
Прикрепление полимерного материала производят с помощью
специально разработанного клея «Сарнаколь» или механически с
помощью крепежных профилей. Полотнища сарнафила сваривают
друг с другом горячим воздухом. Примыкание полимера к верти-
кальным участкам стен, парапетов и др. производится приклеива-
нием полотнищ снизу вверх с использованием крепежных элемен-
тов из стальных профилей.
В мировой практике строительства использованы миллионы
квадратных метров кровельного полимерного материала. Срок экс-
плуатации многих покрытий превышает 25 лет.
83
В России кровли лз сарнафила впервые применена на крыше
цеха по производству пенополистирола ЗАО «Победа-Кнауф» в
г Колпино Ленинградской области. Устройство кровли можно вы-
полнять даже в ненастную погоду. Стоимость 1 м3 сарнафила со-
ставляет 14 у. е. Производительность одного кровельщика на пря-
мых участках покрытия составляет до 100 м2 покрытия в смену.
В условиях России кровельный материал рекомендован для лю-
бых климатических зон, с различными вариантами крепления к ос-
нованию и различными уклонами.
Фирма «Овдулин — строительные материалы* производит ру-
лонный наплавляемый битумно-полимерный кровельный материал
битулин на заводе гидроизоляционных и кровельных материалов
«Изофлекс» в г. Кириши (Ленинградская обл.) по техническому за-
данию фирмы «Овдулин* (Франция). Срок службы материала со-
ставляет 20...25 лет. Ок рекомендован для -различных климатиче-
ских условий и уже применяется в течение нескольких лет в раз-
личных регионах России. Битулин изготовляют с нетканой основой
из полиэфирного или стеклянного волокна, на которую наносится
слой битума, модифицированного атактическим полипропиленом.
С наружной стороны материал имеет минеральную посыпку, с
внутренней — сгорающую пленку, предохраняющую битулин от
слипания. Прочность материала на разрыв составляет- 130 Н/см,
водопотлощение за 24 ч — не более 1 % по массе. Материал можно
укладывать на поверхность бетона, металла, древесины, на плоские
и вертикальные поверхности.
ЗАО «Астек» (г. Москва) выпускает рулонный кровельный и
гидроизоляционный битумно-полимерный наплавляемый материал
рубитекс, применяемый для устройства кровель различных типов, а
также для устройства гидроизоляции различных строительных кон-
струкций, в том числе мостов. Материал допустимо эксплуатиро-
вать при температуре до— 40 °C; Он отличается долговечностью,
атмосфере- и химической стойкостью, водонепроницаемостью, те-
плостойкостью, достаточной прочностью, высокой пластичностью.
Кроме рубитекса ЗАО «АстеК» поставляет кровельные и гидро-
изоляционные материалы стеклоизол, рубероид и пергамин.
3.2. ЛИСТОВЫЕ КРОВЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Листовые кровельные полиэфирные стеклопластики наиболее
эффективны для устройства верхнего освещения в промышленных
зданиях, торговых, складских помещениях, ангарах, гаражах, оран-
84
жереях, теплицах, парниках, плавательных бассейнах и др. Стекло-
пластики обеспечивают достаточную освещенность помещения, за-
нимая даже сравнительно небольшие площади покрытия (до 15 %
поверхности кровли), поскольку традиционные световые фонари
создают снеговые мешки и усложняют эксплуатацию сооружения.
При устройстве покрытия из листового стеклопластика по дере-
вянной обрешетке крепления и шаг продольных и поперечных де-
ревянных ребер аналогичны устройству асбестоцементных плоских
и волнистых листов. Допускаемые пролеты между ребрами дере-
вянной обрешетки кровли в зависимости от высоты и шага волны
составляют 0,9... 1,4 м.
Шаг расстановки крепежных элементов (гвозди или шурупы со
специальной головкой) для волнистых стеклопластиковых листов
рекомендуется принимал» в зависимости от размера волны: для листов
с крупной волной (200/54, 167/50, 125/35, 115/28 мм) шаг крепления
равен двум шагам волны; для мелковолнистых (90/30, 78/18 мм) —
трем шагам. Дополнительно закрепляют крайние волны каждого
листа. Для повышения гидроизоляционных свойств кровли крепле-
ние производят по гребням волн с помощью эластичных прокладок;
во избежание температурных напряжений отверстия в листе реко-
мендуется высверливать на 1—2 мм больше диаметра крепежного
элемента. Нахлест стыкуемых волнистых листов в направлении ска-
та покрытии для уклонов в 10—25 % принимают не менее 200 мм;
при уклонах более 25 % — 150 мм. Стыки листов могут быть загер-
метизированы полимерными герметиками.
Сводчатые кровельные конструкции можно получить на основе
волнистых или плоских листов путем изгибания. В зависимости от
высоты волны степень изгиба листа в плоскости образующей вол-
ны должна быть: для листов с волнами 78/18 и меньше радиус из-
гиба — не менее 2,7 м, для листов с волнами 125/35, 127/39 — не
менее 9 м.
Весьма эффективно устройство покрытий из прозрачного поли-
эфирного стеклопластика для животноводческих к птицеводческих
ферм, сооружений закрытого грунта: благодаря повышенному про-
никновению ультрафиолетовых лучей урожайность томатов, огур-
цов и других культур в теплицах и оранжереях с покрытием из
стеклопластика значительно выше урожайности при устройства по-
крытий из обычного силикатного стекла; специалистами установ-
лено, что также заметно повышается биологическая жизнедеятель-
ность животных и растений.
Плоские и волнистые листы из стеклопластиков успешно при-
меняют при монтаже балконных ограждений. Они защищают бал-
85
кон от атмосферных осадков, придают ему красивый внешний вид.
Производить монтаж из таких листов очень удобно: они эластичны
и легко приобретают требуемую форму.
В помещениях с кондиционированием воздуха волнистые про-
зрачные листы используют для остекления окон. Наиболее эффек-
тивно применение листовых стеклопластиков в строительных кон-
струкциях сборно-разборных зданий и сооружений в труднодоступ-
ных горных районах, в условиях Крайнего Севера и Дальнего Вос-
тока, в местах с повышенной сейсмической активностью и над гор-
ными выработками.
Листовые стеклопластики широко применяют в сооружениях
малых архитектурных форм: летних торговых павильонов и киос-
ков, остановок городского транспорта, для покрытий летних кафе,
предприятий общественного питания и т. п.
За рубежом изготовляют волнистые стеклопластики, часть пло-
щади которых несветопрозрачна (в процессе производства на тре-
буемую часть формируемой волны накладывают металлизированную
полосу стеклоткани или холста), способные отражать тепловые и
световые лучи, не пропуская их внутрь помещения. Покрытия из та-
ких листов устраивают таким образом, чтобы непрозрачные стороны
вопи были обращены к юту. В сочетании с соответствующим укло-
ном достигается равномерное, рассеянное освещение помещения.
С помощью тонкого слоя стеклопластика можно повысить
прочность асбестоцементных листов, уменьшить хрупкость, гигро-
скопичность, придать им декоративный вид (табл. 3.5).
Таблица 35
Свойстве «сбестоцементяых листов со сгежлооласгшовым слоем ,
Параметры	Непокрытый лист	Покрытие на основе холста ВВ	Покрытие на основе жесткого холста
Толщина стеклопластика, мм	—	0Л..Д9	1А .1.5
Удельная ударная вязкость. (Н»см)/с№	20..25	60...70	80...100
Предел протности при изгибе, МПа	20	2В	65
Водопрошщаемость, %	15	0,2	0,2
Листы из полиметилметакрилата прозрачнее, чем обычное си-
ликатное стекло, они пропускают до 99 % световых лучей и отли-
чаются высокими оптическими свойствами. Их вес в 2 раза мень-
ше, чем вес обычного листового стекла. Для кровли применяют ор-
ганическое стекло плоское и волнистое, прозрачное или полупро-
зрачное разных расцветок. Ширина плоских листов из ПММА со-
ставляет 750j 920» 1000 и 1850 мм, длина — 1000» 1500 и 3000 мм,
толщина — ОД..30 мм. Наиболее часто применяемые в строитель-
стве листы оргстекла имеют толщину 2..3 мм.
Изделия из ПММА выпускают под разными фирменными на-
званиями: акрилон» умапдекс, люцит, перспекс, плексиглас и др.
При устройстве кровель из листов оргстекла для обрешеток
принимают те же расстояния, что и для асбестоцементных волни-
стых листов: для листов 100/27 (длина волны/высота, мм) — 1,2 м,
130/30, 177/51 — 1,5 м, 150/45» 76/18 — 1,0 м. Деревянная обрешет-
ка, на которую укладывают кровлю из волнистых стеклопластико-
вых листов, должна иметь сечение не менее 50 х 80 мм.
Физико-механические свойства листов из оргстекла после десяти
лег эксплуатации в кровельных покрытиях практически не снижаются.
Плоские и волнистые листы из стеклопластика широко приме-
няют для покрытий промышленных зданий (табл. 3.6, 3.7). Удель-
ный вес кровельных материалов в общем объеме производства
стеклопластиков в некоторых странах следующий: Франция — 70 %,
Италия — 50, ФРГ — 44, Англия — 30, США — 15 %.
Масса 1 м2 волнистых стеклопластиковых листов толщиной
1Д..1,6 мм составляет 2,2...2,3 кг, армированных стеклотканью
толщиной 1 мм — 1,95 кг/м1, армированных стекловолокном —
2 кг/м2. Плотность волнистых листов составляет 1,5... 1,7 г/см3.
В связи со значительным ростом малоэтажного строительства, в
том числе индивидуальных домов» возникла острая необходимость
разработки новых кровельных материалов, поскольку традиционные
материалы (толь, рубероид, .мастики и т.п.), применяемые для мно-
гоэтажного строительства, для малоэтажных домов, непригодны.
Специалистами АО «Мосстройпластмасс» проанализированы
основные недостатки традиционных материалов, а именно:
•	асбестоцементные листы хрупки (ударная вязкость 1,4... 1,6
кДж/см2), не стойки к кислым средам; в ряде европейских
стран их применение запрещено по гигиеническим и эколо-
гическим требованиям; отличаются низкими декоративными
свойствами, значительной массой — 12... 16 кг/м1;
•	керамическая черепица (средняя плотность 36...50 кг/м3) требует
тщательности устройства несущих конструкций, не стойка к воз-
действию щелочей, цветовая гамма ограниченна, для устройства
кровли требуются высоксквалифгщированные специалисты;
•	металлические плоские листы требуют значительных затрат на
устройство несущих конструкций, эксплуатацию готовой кровли,
87
высококвалифицированных специалистов; профилированные
металлические листы имеют ограниченную цветовую гамму;
♦ толь и рубероид недолговечны (С.Л лет), для их устройства
требуется сплошное основание.
Таблица 3.6
Характеристики наиболее распространенных типом
волнистых кровельных жетон Ю стловластжов
Страна- производи- тель	Размер волны, мм		Раияр листа, мм		Фирменное название изделия	Примечание
	Шаг (длина волны)	Высота	Длина	Ширина		
США 1 в	76	16	2440 1900 1220	1064	«Филон»	
	146	48	3050 2440 1840	1054		
	152	50	3050 2440 1840	970		
	32	6	2440 1900 1220	950		
	102	15	2440 1900 1220	95.0		
Германия	76	18	7000	960	«Лами- люке»	
	100	27	3000	960		
	130	30	,6750	1020		
	177	51	6750	920		
	30	а	н/д	н/д		Декоративный тип
	75	18	6000	1200		Рулоцы с поперечной волной
	30	7	4000	1050		Тоже
	60	15	6000	1200		
Чехия и Словакия	100	29	1250 1500 2250	752	«Пласти- еер»	
	177	57	1250 1600 1800	753		Размеры листов и вол- ны соотастетвуют разме- рам асбестоцементных волнистых листов
	30	10	1950	725		Декоративный материал
Несущая способность волнюта листов ш стеклопластика
«Пластивер» (б. Чехословакия)
Таблица 3.7
Типлиста	Расстояние между прогонами, мм	Нагрузка. кН	Прогиб, мм	Предельная несущая способность, МПй
Один слой стекломата (ров- ницы), волна 100/28	1900 >200	1,25 1,25	131 43,7	12,5 18.0
Один слой стеклоткани	1900	—	—-	5.0
Два слоя стеклоткани. один слой ровницы, волна 177/57, (типа асбестоцементного волни- стого листа)	1900	1,25	124,7	20,0
	1300	1,5	27,3	15,0
Два слоя ровницы	1300 юоо	2,0 3,0	17,7 13,9	40,0 40,0
Д ва слоя стеклоткани	1300	2,0	21,6	32,5
Три слоя стеклоткани	1300	2,0	25.8	60,0
Четыре слоя стеклоткани	1300 юоо	3,0 3,0	18,9 17,7	60,0 60,0
По сравнению с традиционными материалами жесткий ПВХ
лишен всех рассмотренных недостатков и широко применяется в
зарубежных странах в качестве кровельного материала.
Для формирования гофры в настоящее время применяют два
метода: I) экструдирование расплава ПВХ композиции через про-
филированное формующее устройство с последующим фиксирова-
нием гофры в вакуумном охлаждающем устройстве; 2) экструдиро-
вание расплава ПВХ композиции через плоское формующее уст-
ройство с последующим образованием гофры за счет деформации
листа с помощью калибрующих приспособлений.
Ниже приведена характеристика ПВХ гофрированных и пло-
ских листов по ТУ 5772-0014)5073898—96:
Толщина, мм ........	..................... 2...4
Ширина (вдоль гофры), м—..........-....... 1,5
Длина (поперек гофры), м.................... 1.5...3
Высота гофры, мм................„	...—... 54
Шаг гофры (расстояние между гребнями), мм-	|82
Масса 1 м2, кг........................      _	4.. 6,3
Плотность, кг/м3	......... 1620 ..1650
Прочность на разрыв, МПа..........- 29,42
Удлинение при разрыве, .........  ....—..... 215
Прочность на изгиб, МПа..................... 2 49,03
89
Модуль упругости, МПа.........._...... £29,41
Коэффициент ташхэтроводюсш» Вт/м<К --- 0.15
Температура размягчения, *С -......... £ 100
Водогюпинденис, % -------------------- * 0.1
Морозостойкость, число циклов.,....... < 25
Температурный диапазон применения, °C. —40...+ЯО
ЦветЛюбой по желанию
заказчика
Минимальный уклон кровли, град.„..... 15
Огнестойкость. .... ....   .-......... Трудногорючий
Экологическая чистота..«............. Подтверждена серти-
фикатом от 12.05.96 г.
Долговечность ...........-............ До 30 лет
Прочность волнистых листов достаточна для проезда по ним
автопогрузчика.
Специалистами АО «Мосстройттластмасс» предложен новый
способ изготовления гофрированных пластмассовых листов на
комбинированной основе, когда верхний и нижний слои листа из-
готовлены каландровым методом, средний слой — экструзионным.
Для устройства кровли из волнистых ПВХ листов не требуются
специальные инструменты к крепежные детали^ Листы укладывают
внахлест на деревянную обрешетку или бруски сечением 60x60 мм,
установленные с шагом ие более 530 мм по осям. Крепление к об-
решетке или брускам производят шиферными гвоздями или шуру-
пами с помощью резиновых уплотнительных шайб. В волнистых
листах предварительно просверливают отверстия, диаметр которых
должен быть на 2 мм больше диаметра гвоздя или шурупа.
По предложенной технологии в АО «Мосстройпластмасс» изго-
товляют на поточной линии не только гофрированный, но и пло-
ский декоративный лист толщиной 2...4 мм для отделочных работ.
По сравнению с кровлей из плоского оцинкованного сталь-
ного листа (стоимость устройства 1 м2 кровли 100 %) стоимость
кровли из профилированного металлического листа (стоимость
несущих конструкций, транспортировки и укладки 1 м2) составля-
ет 150 %; кровли из полимерной черепицы фирмы «Декаборд»
(Новая Зеландия) — 431 %; кровли из гофрированного ПВХ лис-
та — 95 %. При совершенствовании технологии производства и
увеличении количества продукции себестоимость материала будет
снижаться. Все комплектующие (конек, слив, соединительные де-
тали) также изготовляют из ПВХ. Фирма планирует разработку
утепленных кровельных панелей ПВХ с утеплителем из полисти-
рольного пенопласта.
90
Фирмой «Гермопласт» разработан листовой материал «Кровтэп»
(ТУ 5774-003-1718790—93), предназначенный для устройства но-
вых, а также ремонта и реконструкций существующих кровель, в
том числе скатных. Материал выпускают в листах шириной
600...1500 мм, толщиной 1,5...$ мм, длиной 2000...6000 мм. Его про-
изводство осуществляется по технологии получения композицион-
ных смесевых термоэластопластов. Прогнозируемая долговечность
материала — 10... 15 лет, теплостойкость — др +120 °C, водопогло-
щение — 0,2...0,3 %.
В г. Шеффилд (Великобритания) фирмой «Бовис Констракшн
Лимитед» возведено здание торгового центра с одним из самых
больших покрытий в этой стране общей площадью 150 000 м\ ко-
торое закрывает не только торговые залы, но и внутренние двори-
ки с автобусной стоянкой, подъездными путями и местной желез-
ной дорогой.
Гидроизоляция кровли выполнена с применением однослойно-
го листового пластифицированного ПРХ. Слоистая структура мате-
риала и метод соединения листов обеспечивают непроницаемость
гидроизоляционного слоя при любых атмосферных воздействиях.
Гидроизоляция кровли выполнена из утолщенных листов ПВХ,
прикрепленных к настилу через металлические диски с ПВХ обо-
лочкой, расположенные на настиле с некоторым интервалом. Лис-
ты приклеивают к дискам с применением органического раствори-
теля. Соединение листов между собой осуществлено внахлестку
сваркой. В результате такого соединения выполнено однородное
гибкое покрытие без наружных креплений, через которое исключе-
но проникновение влаги. В случае появления на поверхности по-
вреждений листы ремонтируют накладками из того же материала.
Как показали опытные испытания, кровельные гидроизоляци-
онные листы имеют относительное удлинение до 300 %, но в ре-
альных условиях удлинение составляет всего несколько процентов.
Фирмой «Робертсон Руфинг» (Великобритания) возведено око-
ло 90 000 м2 покрытия зданий. В среднем возводилось около 15 000 м2
покрытия в месяц. Строительство торгового комплекса завершено
в апреле 1989 г. Общие установленные цены на покрытие соизме-
римы со стоимостью других частей здания.
Кровельные гидроизоляционные листы из ПВХ начали приме-
нять в 1969 г. В Великобритании некоторые объекты с такими лис-
тами более 20 лет находятся в удовлетворительном состоянии и не
требуют ремонта.
91
Фирма «Перманит Лимитед» (Великобритания) разработала
листовой кровельный гидроизоляционный битумно-полимерный
материал «Гаммат», рекомендуемый для строительства новых и ре-
монта существующих зданий к характеризующийся изотропными
свойствами» Материал изготовляется безосновным и не содержит
наполнителей. Относительное удлинение — 1000 %. По результатам
испытаний, проведенных фирмой и рядом других организаций Ве-
ликобритании, предполагаемый срок службы кровельного материа-
ла составляет 20 лет; фирма гарантирует сохранение его водонепро-
ницаемости в течение 10 лет.
В Японии при строительстве зданий и сооружений различного
назначения получил широкое применение светопрозрачный поли-
карбонат «Рэкисан*, дб 1985 г. импортируемый йз США фирмой
«Асахи Гарасу». С января 1985 г. фирма Начала собственное произ-
водство этого материала.	J
Увеличение спроса и объема применения «Рэкисана» в строи-
тельстве объясняется следующими факторами:
•	.ударная вязкость материала в 200 раз выше, чем обычного
стекла, и в 30 раз выше, чем акрилата, а Плотность Почти
вдвое меньше, 4ем плотность стекла;
•	«Рэкисан» является самозатухающим, а в случае возгорания
ядовитые газы практически не выделяются. Материал легко
обрабатывается, поддается резке и сверлению, для него йе су-
ществует ограничений по способам обработки. Методом хо-
лодной штамповки из нею изготовляют криволинейные эле-
менты практически любой формы. Стоимость изготовления
изделий таким способом значительно снижается по сравне-
нию со стоимостью производства элементов из пластмасс ме-
тодом горячей обработки;
•	конструкции из этого материала выдерживают колебания
температуры в пределах -30...+130 °C практически без изме-
нения прочности; материал выпускают различных цветов и
оттенков: белого, серого, бронзового, синего.
С применением конструкций из материала «Рэкисан» в Японии
построены крытые переходы, навесы на автобусных станциях, соля-
шые покрытия боль-
рии, различные укрытия, возведены светоцр

ничных, гостиничных, учебных зданий и спортивных сооружений.
В зарубежном строительстве широко применяют современные
конструкции ограждений, их также предлагают для российского
рынка. Значительный интерес представляют стальные настилы
кровли, профилированные под черепицу, разработанные финской
92
ТЪбЬйцв 3.8
Характеристики нолммерных покрытий
крогелыш* нястнлов металлочерепицы (Финляндия)
Параметры	Поливинил- наенфторад	Пластизоль ПВХ	Полм^крид	г Подиэфир
Толщина покрытия, мк	25	200	25	35
Коррозийная стойкость (по пяти- балльной системе)	5	5	3	А
Сохранность внешнего вида (по пятибалльной системе)	5	3	4	А
Максимальная рабочая темпера- тура нанесения покрытия, °C	150	«0	120	120
Минимальная температура дефор- мации, РС	-10	+ 10	-10	-10
Металлочерепицу марки Verho выпускают в трех модификаци-
ях; Elite, Maxi и Village. Листы Elite применяют для вновь возводи-
мых и реконструируемых покрытий жилых зданий с минимальным
уклоном кровли 8°. Рабочая ширина листа — 1000 мм, длина чере-
пицы — 400 мм. Максимальная длина листа — 8000 мм, минималь-
ная — 1050 мм, толщина стального листа 0,5 мм. Лист крепят к об-
решетке, с шагом 400 мм,;
Листы типа Euro-Elite рекомендованы только для реконструи-
руемых покрытий. Длина черепицы — 330 мм. Такие листы могут
изготовляться также для промышленных зданий. Толщина сталь-
ного листа составляет 0,6 мм. Длина черепицы — 400...1200 мм,
расстояние между стропильными фермами — 1200 мм.
Листы типа Maxi применяют для покрытий с минимальным ук-
лоном кровли 8°. Рабочая ширина листа — 1100 мм, длина черепи-
цы — 350 мм. Максимальная длина листа — 6000 мм, минималь-
ная — 1506 мм. Толщина стального листа — 0,5 мм, шаг крепления
к обрешетке — 350 мм.
Листы типа Village рекомендованы для покрытий с минималь-
ным уклоном кровли 6°. Рабочая ширина листа — 1000 мм, длина
черепицы — 300 мм. Максимальная длина листа — 8000 мм, мини-
мальная —1050 мм. Толщина листа — 0,5 мм, расстояние между
элементами обрешетки — 300... 1200 мм.
С 1965 г. около 80 % кровельных покрытий зданий в таких
странах, как Финляндия, Швеция и Норвегия, осуществлено с
применением металлочерепицы и полимерного покрытия.
Фирма CSS выпускает кровельные листовые (одновременно яв-
ляющиеся гидроизоляционными) материалы на основе EPDM.
94
Толщина листов составляет 1,1 и 1,5 мм при допустимом отклоне-
нии ±10 %; ширина до 15 м; длина листов — 30, 45 и 60 м. По спе-
циальному заказу изготовляют листы других размеров. Масса 1 мг
листов составляет 1,7 кг.
- Листы отличаются атмосферостойкостыо, сохраняют свойства в
диапазоне температур От—60 до ±80 °C, стойки к различным меха-
ническим понревдсниям (разрывы, проколы, истирание). Матери-
ал пригоден в арктическом, тропическом и сухом климате. Листы
отличаются следующими свойстаами: прочность на растяже-
ние — ие менее 9 МПа (по стандарту США ASTM D 412); относи-
тельное удлинение —не менее 350 %; прочность на разрыв —
30,6 кН/м (по стандарту ASTM D 624); после четырех недель вы-
держивания при температуре 116 °C эти показатели равны соответ-
ственно 8,3 МПа, 225 %, 26,3 кН/м. При воздействии озона на ма-
териале не образуются трещины (при деформации удлинения об-
разца, равной 50 %, и воздействии озона при температуре 40 °C в те-
чение 168 ч). При воздействии ультрафиолетовых лучей на материа-
ле также не возникают крупные и волосяные трещины (источник
облучения — ксеноновая лампа, время испытаний — 4000 ч, темпе-
ратура — 80 °C, по окончании испытаний деформации растяжения
образца составляют 10 %).
В настоящее время в странах Западной Европы на долю листо-
вых полимерных и битумно-полимерных материалов/ укладывае-
мых на кровлю с применением сварки, приходится 80 % общего
объёма производства свариваемых листовых кровельных гидроизо-
ляционных материалов. Полагают, что в Западной Европе в даль-
нейшем битумно-полимерные кровельные материалы (на основе
битума, модифицированного синтетическим каучуком) будут зани-
мать ведущее положение по сравнению с другими кровельными
материалами, что обусловлено высокой Надежностью и долговеч-
ностью битумно-полимерных материалов.
Фирма «Файстон Биддинг Продакте» (США) является миро-
вым лидером по производству синтетических резиновых кровель-
ных покрытий, изготовляемых из полимерного материала EPDM
(этиленпропилеидиенмономер). Однослойные мембраны из этого
материала обеспечивают высокую водонепроницаемость зданий
различного: назначения. После открытия в 1993 г. московского
представительства фирмой были смонтированы покрытия на сот-
нях российских аданий от Сыктывкара до Сочи и от Москвы до
Иркутска.
95
Полимеры EPDM были разработаны в начале 60-х годов про-
шлого века; и первые мембраны изготовляли из технических сме-
сей на основе одноименного полимера, нефти, сажи, технологиче-
ских добавок и агентов-отвердителей. С того времени сотни мил-
лионов квадратных метров 1фовли были успешно выполнены по
всему ’миру от суровой Аляски до пустынь Ближнего Востока,
Кровельный материал имеет толщину 1,15 мм, вес —1,4 кг/м7,
относительное удлинение — 300 %, рекомендуется для эксплуатации
при перепаде температур в пределах —70...+100 °C. Он имеет высо-
кую прочность на разрыв, прокол, большую абразивную стойкость;
при длительном действии озона признаки старения отсутствуют.
Кровельные покрытия выпускают различных размеров — до 15 м
шириной й до 60 м длиной. Фирма изготовляет также вспомога-
тельные материалы для устройства кровли: Самоклеящиеся ленты
для швов, адгезивы, герметики, крепежные элементы, материалы
для дополнительной гидроизоляции мест примыканий.
Компания ♦Файстон» предлагает четыре основных типа кро-
вельных материалов EPDM для различных зданий: балластную сис-
тему, систему полного приклеивания, системы с механическим
креплением MAS и B1S.
В балластных системах мембрана EPDM свободно укладывается
на основание. Перехлест листов составляет не менее 100 мм, а швы
склеиваются с помощью самоклеящейся ленты. В качестве балла-
ста, удерживающего покрытие в проектном положении, использу-
ют щебень, который укладывают поверх защитных матов (мини-
мальная плотность — 200 г/м7, минимальный вес — 50 кг/м2) или
гладкие бетонные блоки (минимальный вес — 70 кг/м2).
Кровельные материалы полного приклеивания — самые легкие.
Они отличаются универсальной конструктивной гибкостью и реко-
мендованы для кровель со сложными очертаниями, а также для со-
оружений с ограниченной несущей способностью. Листы мембраны
EPDM приклеиваются непсхредствешю на основание с помощью
монтажного адгезива, соединяются друг с другом с нахлестом не ме-
нее 100 мм, швы склеивают с помощью самоклеящейся ленты. До-
пустимо применение армированной мембраны толщиной 1,52 мм.
Кровельные материалы с механическими креплениями системы
MAS представляют собой легкие покрытия и рекомендованы для
кровель, которые не могут нести нагрузку балластных систем. Креп-
ление листов производится механически с помощью реек, которые
устанавливают наверху мембраны и затем защищают самоклеящи-
мися полосами для реек шириной 150 мм. Расстояние между рейка-
ми для листов, обычно равное 2 м, может меняться в зависимости от
96
ветровой нагрузки. Плиты теплоизоляции крепят механически от-
дельно от мембраны. Смежные листы соединяют внахлест не менее
100 мм и склеивают с помощью сам^жлеяадейся ленты.
Система Firestone BIS (рейка в шве) — одна из самых легких по
весу механически закрепляемых систем для тех кровель, где наибо-
лее целесообразно использовать меньшие по размеру листы. Креп-
ление с помощью реек'производится аналогично системам MAS,
однако смежные листы перекрывают минимум на 200 мм по боко-
вым кромкам.
ОАО «Завод «Филикровля» с января 2000 Г. выпускает мягкую
кровельную черепицу размерами 320 х 990 мм (расход изделий на
1м2 — примерно 7 шт.). Основой черепицы является стеклохолст с
двусторонним покрытием из битумно-полимерного вяжущего.
На лицевую сторону черепицы наносится цветная минеральная
крошка, которая защищает ее от атмосферных воздействий и прида-
ет высокие декоративные качества. Прочность черепицы на растя-
жение в продольном и поперечном направлениях составляет не ме-
нее 8 кН/м, прочность на разрыв (сопротивление шляпке гвоздя до
разрыва) в продольном и поперечном направлениях — не менее 100 Н,
теплостойкость — не ниже 80 °C, морозостойкость^-до—50 °C.
К достоинствам мягкой черепицы относятся незначительные
эксплуатационные затраты, простота укладки даже на кровлях
сложной конфигурации, хорошие звукоизоляционные свойства.
3.3. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ГИДРОИЗОЛЯЦИИ КРОВЕЛЬ
Фирма IFC (США) разработала гидроизоляционный кровель-
ный материал, представляющий собой белую водную эмульсию по-
лимера, которую наносят на основу, изготовляемую из полиэфир-
ного волокна. Исходные компоненты для получения полимера не
являются продуктами переработки нефти. Полимер обладает
аморфной структурой.
Масса 1 м2 кровельного материала составляет около 74 г. Содер-
жание твердого вещества в эмульсии — 78 %. Перемешивание эмуль-
сии при применении не требуется. Время ее высыхания — 4 ч и более
в зависимости от температуры и других условий окружающей среды.
Общая поверхностная платность пиф<жэ(>ляционного материала (по-
сле нанесения эмульсии на основу) составляет около 762 г/м2.
Кровельный гидроизоляционный материал отличается высокой
отражающей способностью: его поверхность отражает до 82,2 % па-
7~жо	97
дающего на него потока солнечной энергии, что позволяет подцер
живать в помещениях необходимую температуру, а также предот
вращает развитие повышенных деформаций в покрытиях зданий.
Материал характеризуется стабильностью размеров, понижен-
ной возгораемостью (при воздействии огня повреждается, но нс
возгорается), не подвержен трещинообразованию в условиях жар-
кого сухого климата, не содержит пластификаторе® и антипиренов
(которые обычно содержатся в других материалах и со временем
мигрируют на их поверхность, что снижает качество материалов).
Материал отличается долговечностью (фирма гарантирует срок
службы 5 лет). Помимо белого материал может изготовляться и
других цветов.
Бутадиенстирольный каучук марки TR-1184 применяют в соче-
тании с битумом марки В 200, их перемешивание осуществляется
при температуре примерно 180 °C. В качестве Основы при изготов-
лении гидроизоляционных кровельных материалов применяют джу-
товую ткань поверхностной плотностью 150...300 г/м7, кровельный
картон поверхностной плотностью 200...600 г/м7, маты из стеклово-
локна поверхностной плотностью 60...200 г/м2, стеклоткань поверх-
ностной плотностью 150—3'00 г/м2, алюминиевую фольгу толщиной
О,О8...О,15 мм, ткань из полиэфирного волокна поверхностной плот-
ностью 150...250 г/м2, медную фольгу толщиной 0,08-0,18 мм. Для
посыпки используют кварцевый песок, порошкообразный тальк,
гранулированные керамические материалы и др.
Битумно-полимериые материалы, выпускаемые на оборудова-
нии фирмы, применяют для устройства гидроизоляции кровель на
объектах .различного назначения (плоские и скатные покрытия
вновь строящихся и реконструируемых зданий). Кроме того, их ис-
пользуют при изготовлений кровельных изоляционных комбини-
рованных элементов, включающих слой теплоизоляционного мате-
рила (пенополистирол, пенополиуретан, минеральная вата), соеди-
ненного горячим битумом с пздроизощщионным материалом.
Модифицирование синтетическим каучуком позволяет сущест-
венно улучшить свойства битумных гидроизоляционных кровель-
ных материалов.
Специалистами Чехии и Словакии разработан кровельный гид-
роизоляционный материал Bttagit, ггрецставляквдий собой битуми-
рованные маты из стекловолокна. На лицевую сторону материала
наносят посыпку из цветного крупного песка, на тыльную сторо-
ну — полиэтиленовую пленку толщиной 0,02 мм.
Материал Alvenbit S-HS Ре изготовляют из алюминиевой фоль-
ги с двусторонним покрытием из битума с минеральным наполни-
98
телем: на одну сторону материала нанесена крупнозернистая по-
сыпка, на другую — слой полиэтиленовой пленки.
Специалисты Агомэнергопроекта и АО «Онергоатомлромстрой»
разработали состав и технологию изготовления кровельного мате-
риала изолен, негорючего утеплителя динатем и конструкцию
кровли с их применением для пожаробезопасных кровель машин-
ных залов атомных станций. Кровельные материалы рекомендуют-
ся при реконструкции и модернизации действующих и строитель-
стве новых АЭС и ТЭС. Новые материалы успешно выдержали ис-
пытания и разрешены для устройства таких кровель соответствую-
щими постановлениями в 1996 г.
Изолен, изготовляемый АО «Энергоатомпромстрой» (патент
Ne 20-48775), отличается высокими физико-механическими и тех-
нологическими показателями. По пожарной безопасности изолен
относится к трудносгораемым материалам по ГОСТ 30244 — 94: он
не поддерживает горение и не распространяет пламя. Материал
разработан на основе хлорсудьфировашюго полиэтилена, имеет ги-
гиенический сертификат.
Изолен рекомендуется в качестве однослойного гидроизоляци-
онного кровельного ковра без гравийной посыпки по негорючим
(динатем и др.) и трудногорючим утеплителям для объектов, к ко-
торым предъявляют повышенные требования пожарной безопас-
ности. Специалисты ЦНИИСК им. ВЛ. Кучеренко при испытании
изолена на огнестойкость подтвердили его высокую пожарную без-
опасность. У материала отсутствует способность, к образованию
расплава при горении, он карбонизируется, что и является причи-
ной высокой огнестойкости.
Долговечность изолена — более 20 лет, что почти вдвое превы-
шает срок эксплуатации традиционных кровельных материалов.
Долговечность изолена обусловлена как свойствами исходного кау-
чука, так и способностью материала к самовулканизации. Проведен-
ные исследования показали, что в течение 5... 10 лет эксплуатации
под воздействием тепловой и солнечной энергии и радиации проис-
ходит процесс оптимизации его физико-механических свойств, и
лишь в последующие годы начинается старение материала
Высокая биологическая и химическая стойкость изолена позво-
ляет рекомендовать его для гидроизоляций конструкций и соору-
жений, подверженных воздействию разнообразных агрессивных
сред (например, для гидроизоляции очистных сооружений, отстой-
ников). По мнению специалистов, по механической прочности при
растяжении и продавливании, относительному удлинению при раз-
99
рыве, гибкости при отрицательных температурах и теплостойкости
изолен соответствует лучшим мировым аналогам.
Материал имеет хорошую клеющую способность, в частности
используемая при наклейке мастика неоплен обеспечивает проч-
ность клеевого соединения при сдвиге 0,28 МПа, адгезию к бето-
ну — 0,34 МПа. Полимеризуясь, мастика образует прочное нетеку-
чее соединение изолена с подложкой, что обеспечивает устройство
кровельного ковра практически при любых уклонах кровли. Изо-
лен хорошо сваривается горячим воздухом или токами высокой
частоты, при этом стыки полотнищ или листов равнопрочны по
отношению к основному материалу. Ремонт повреждении кровель-
ного ковра не вызывает трудностей и заключается в наклейке за-
платки на поврежденный участок.
Изготовляют изолен двух модификаций: армированный и неар-
мированныЙ. Неармированный изолен в основном применяют в ка-
честве пароизоляции кровель, он может быть рекомендован для уст-
ройства гидроизоляции конструкций фундаментов, резервуаров и
др. Армированный изолен рекомендуется для устройства гидроизо-
ляционного кровельного ковра, а также для гидроизоляции конст-
рукций с повышеными требованиями механической прочности.
" Материал выпускается различных цветовых оттенков, он в 15
раз легче рулонных битумных материалов с гравийной посыпкой.
Стоимость изолена в 2 раза ниже стоимости зарубежных материа-
лов аналогичного назначения. Затраты труда при устройстве кро-
вельного гидроизоляционного ковра из изолена в 3—4 раза мень-
ше, а суммарные стоимостные затраты на устройство и эксплуата-
цию {ремонт) кровельных ковров равнозначны соответствующим
затратам для кровель из традиционных материалов.
Концерн «Халс АГ» (Германия) более 50 лет занимается разра-
боткой и производством химической продукции, в том числе пла-
стмасс и различных высокоэффективных добавок.
Поскольку битум, используемый в качестве кровельного мате-
риала, размягчается при температуре 40...45 °C и способствует по-
вреждению верхнего слоя кровли, концерн предложил улучшить
эксплуатационные свойства битума путем его модификации поли-
мерами. Для получения полимерной модификации битума (ПМБ)
используют две основные группы полимеров эластомеры и пла-
стомеры. К первой из них относится СБС — стирал-бутадиен-сти-
рольныЙ сополимер, обеспечивающий высокую теплостойкость и
эластичность при низких температурах.
В качестве пластомерного модификатора битума широко исполь-
зуют атактический полипропилен (АПП), который является побоч-
100
ним продуктом полимеризации изотактического полипропияена.
Другой вид пластомерных полимеров — аморфцые полиальфаоле-
фины, которые представляют собой особым образом синтезирован-
ные сополимеры этилена, пропилена и бутена, выпускаемые под
торговой маркой Vestoplast, Концерн «Халс АГ»,рекомендует эту вы-
сокоэффективную добавку для м
фикации битума, поскольку по-
следний приобретает преимущества битумных композиций, осно-
ванных на АПП (высокая теплостойкость) и композиций, основан-
ных на эластомерах (низкотемпературная эластичность).
Для производства кровельных материалов фирмой разработаны
и изготовляются несколько модификаций Vestoplast с температурой

размягчения до 163 СС и температурой хрупкости (по Фраасу)
до —38 СС. В состав кровельных битумных материалов кроме биту-
ма и модификатора добавляют неорганические наполнители, на-
пример сланцевую муку в количестве 15 % по массе. Расход моди-
фикатора составляет 20...25 % по массе, АПП —* 2,5 %, биту-
ма — 57,5...62,5 %, стабилизатора — 0,2 %. Для изготовления ПМБ,
отличающихся особой твердостью, добавляют полипропилен. Фир-
ма изготовляет в основном три марки ПМБ — 828, 888 и 891.
Модификатор поставляется потребителям в виде гранул в поли-
мерной расфасовке, которые легко смешиваются с горячим биту-
мом при температуре 200 °C в горизонтальном миксере.
VestopTast относится к труппе органических соединений с насы-
щенными" связями, что обеспечивает стойкость к УФ облучению и
низкую степень окислительной деструкции. Материал химически
инертен и не оказывает влияния на окружающую среду.
Завод «Изофлекс» предлагает битумно-полимерные кровельные
и гидроизоляционные наплавляемые материалы изоэласт (ТУ
5774-007-05766480—96) и изопласт (ТУ 5774-005-05766480-95), вы-
пускаемые с основой из полиэфирного волокна, на которую с обе-
их сторон наносится модифицированный полимерной добавкой
битум. Для верхнего слоя кровли рекомендованы материалы изо-
эласт К с крупнозернистой посыпкой с лицевой стороны и поли-
этиленовой пленкой с другой стороны и иэопласт К с такой же по-
сыпкой с лицевой стороны и пленкой или мелкозернистой посып-
кой с другой- Для нижнего слоя кровли применяют изоэласт П и
изопласт П с двусторонним покрытием из ПЭ пленки или с мелко-
зернистой посыпкой на лицевой стороне. Срок службы изоэла-
ста — 2О.„25 лет, изопласта не менее 20 лет. Ограничений по
климатическим зонам материалы не имеют, могут применяться
при устройстве кровель различных конфигураций, а также для гид-
роизоляции фундаментов, подземных гаражей, каналов, туннелей,
101
бассейнов и др. Они отличаются высокой прочностью, теплостой-
костью, эластичностью, простотой укладки, в том числе и при от-
рицательных температурах.
Универсальный кровельный и гидроизоляционный наплавляе-
мый битумно-полимерныи материал армокров У выпускает ЗАО
«Мягкая кровля» (г. Самара). Материал рекомендован для устрой-
ства кровель зданий различного назначения, а также для гидроизо-
ляции фундаментов, мостов, туннелей. Армокров У изготовляют с
высокопрочной основой из стеклянного и полиэфирного волокон,
на которую с обеих сторон наносят битумно-полимерное вяжущее,
состоящее из битума, полимерной добавки и наполнителя, Мате-
риал выпускают двух типов: армокров УК —с крупнозернистой
или чешуйчатой посыпкой для верхнего слоя кровельного ковра и
армокров УП — с покрытием из полимерной пленки. Срок службы
армокрова У составляет 20 лет, прочность на разрыв — не менее
294...8S2 Н, теплостойкость — не ниже 85..ДОО °C. При давлении
0,001 МПа его водонепроницаемость составляет не менее 72 ч.
3.4. МАСТИКИ
Мастика «Бмтурэл» (ТУ 38.403770—93), разработанная фирмой
«Гермопласг» (г. Москва), предназначена для устройства новых и
ремонта существующих кровель и является двухкомпонентной.
Смешивание компонентов (30 частей по массе компонента 1 и 70
частей по массе компонента II) осуществляется на строительной
площадке непосредственно перед применением мастики. Жизне-
способность композиции после смешивания компонентов — не ме-
нее 5 ч. Основные преимущества материала «Бигурэл» — высокая
технологичность устройства или ремонта кровли, выполняемых
любым механизированным способом или вручную, причем мастику
можно наносить на влажную и даже мокрую поверхность во время
дождя (прочность сцепления с различными материалами составля-
ет 0,48„J МПа), что позволяет производить кровельные работы
почти круглогодично. Ориентировочный расход мастики на 1 м3 —
около 3,5 кг. Через 3..J часов после нанесения мастики она не
подвергается повреждению и не смывается атмосферными осадка-
ми, в том числе ливневым дождем, а через 1...7 суг (в зависимости
от климатических условий) степень отверждения мастики доста-
точна для нормальной эксплуатации кровли, включая нахождение
и движение по кровле людей.
102
После отверждения мастика «Битурэл» представляет собой ре-
зиноподобный эластичный материал, сохраняющий свойства при
повышенных (до +70 °С>и пониженных (до —4Q°C) температурах.
Относительное удлинение материала при температуре +20 °C со-
ставляет 500...800 %, при -30 сС — 300-..450 %; теплостойкость —
более +120 °C; морозостойкость, определяемая изгибанием на
стержне диаметром 10 мм, составляет -50 °C; прогнозируемая дол-
говечность — не менее 15 лет. Материал характеризуется высокой
атмосферосгойкостью, стойкостью к ультрафиолетовым лучам, во-
достойкостью.
Мастика БЛЭМ-20 рекомендована в качестве кровельного, пц-
роизоляционного, а также антикоррозийного материала. Мастика не
содержит летучих органических растворителей, пожаробезопасна,
экологически безвредна, пригодна для нанесения на влажное осно-
вание. Долговечность кровель из мастики БЛЭМ-20 —не менее
20 лет, гидроизоляции — 50 лет. Мастика сохраняет свойства при
температурах —55...120 °C. Ее применение позволяет снизить мате-
риалоемкость и трудозатраты в 2—3 раза по сравнению с традицион-
ными рулонными материалами, а также повысить уровень механиза-
ции работ до 90 %. Мастика не имеет аналогов в отечественной и за-
рубежной практике производства строительных материалов.
Мастичные атмосферостойкие составы с повышенной химической
стойкостью и декоративными свойствами (МКВц) рекомендуются для
устройства и ремонта кровель и защитных покрытий (бетона, металла,
древесины и др.) в интервале температур -45...+100 °C в условиях хи-
мически агрессивных сред. Долговечность покрытий из мастик
МКВц различных цветов составляет 20...50 лет. Мастики наносят на
обрабатываемые поверхности методом окрасочной технологии,
включая выожопроизводительные средства механизации (напыле-
ние сжатым воздухом, безвоздушное напыление). Расход мас-
тик — 2...4 кг/м2 в зависимости от необходимой толщины покрытий
Ассоциацией строителей «Норцльскстрой* разработана резино-
битумная холодная мастика для устройства безрулонных кровель,
применяемая в условиях Крайнего Севера при температуре •-40 °C,
резинобитумная горячая мастика того же назначения, применяемая
в условиях Крайнего Севера при температуре до —70 °C.
Специалистами финансово-промышленной группы «Нефтехим-
пром» разработан и испытан эластомерный кровельный и изоляци-
онный материал КРОМЭЛ. Для устройства и ремонта мягких кро-
вель разработаны также полимерная мастика МАСТМЭЛ-1 и би-
тумно-полимерная мастика МАСТМЭЛ-2.
Глава 4
ЗАЩИТНЫЕ И КЛЕЯЩИЕ ПОЛИМЕРНЫЕ
МАТЕРИАЛЫ
4.1. ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Гидроизоляции подвергают в основном заглубленные в грунт
части зданий и сооружений, на которые воздействует влажная сре-
да грунтовых вод или атмосферных осадков (фундаменты, подвалы,
емкости и дрО- Поэтому надежная изоляция таких элементов зда-
ний и сооружений, соприкасающихся с влажной средой, является
важной задачей как при проектировании, так и при возведении
строительных объектов.
Материалы, хранящиеся в различных сельскохозяйственных со-
оружениях (ямы и хранилища для силосования и отходов произ-
водства, площадки для хранения органических удобрений и др.),
могут стать источником загрязнения подземных вод и открытых
водоемов. Поэтому в Чехии, например, условия их хранения регла-
ментированы рядом правительственных постановлений. Герметич-
ность вышеперечисленных сооружений является одним из перво-
степенных условий, поставленных перед проектировщиками и
строителями животноводческих объектов. Кроме того, такие соору-
жения оборудуют соответствующими контрольными устройствами,
фиксирующими момент проникновения в грунт загрязняющих
подземные воды жидкостей.
Для гидроизоляции основания открытых площадок и хранилищ
котлованного типа, используемых для хранения удобрений, силос-
ной массы и отходов, широко применяют полимерные пленки.
Предприятия Чехии выпускают четыре группы пленок и пле-
ночных материалов, используемых в строительстве: из пластифи-
цированного поливинилхлорида (ПВХ); полиэтилена; полиамида в
ввде ткани, обработанной ПВХ; из нетканых полипропиленовых
полотнищ, дублированных полиэтиленовой пленкой.
Различные марки пленок из пластифицированного ПВХ разра-
ботаны в Чехии в НИИ пластмасс и резины (г. Готвальдов). Наи-
104
более известной из этой труппы является пленка «Изофол ВВ»
(толщиной 0,6; 0,9 и 1,1 мм, шириной м), используемая для
гидроизоляционных работ. Разработаны и выпускаются промыш-
ленностью улучшенные марки пленок ПВХ: 803 — специально для
сельскохозяйственного строительства; 790 — для гидроизоляции
бассейнов, а также пленка марки «Гидрофол 801» (табл. 4.1).
Пленка марки «Гидрофол 801» толщиной 0,6 мм использована
для гидроизоляции водохранилища гидроузла «Дунай» (общая пло-
щадь зеркала воды — более 6 • 106 м2, глубина воды — до 20 м). В
сельскохозяйственном строительстве находят также применение
пленки из полиэтилена. В основном применяют пленку марки
«Пенофол 750» и пленочный материал «Флексикорд 4 х 0,16».
Пленка «Пенофол 750» — изделие национального предприятия
«Гумотекс» (г. Бржецлав). Эта облегченная пленка находит приме-
нение в качестве гидроизоляционного материала.
Табл ица 4.1
Основные характеристики пленок из ПВХ (Чехия)
Марка	Толщина, мм	Прочность на растяжение. МПа		Относительное удлинение при растяжении, %		Прочность придавле- НКИВОДЬ?. МПа
		гарантиро- ванная изготови- телем	фактиче- ская	по паспорту	фактиче- ское	
«Изофан ВВ»	0.6 0,9 1.1	12	14,. 18	180	250...40G	1,1” 1.7 1,8
803	1.5 2,0	15	15. 20	250	400	1,8 1,8
790	1,0	—	17	—	450	1,8
♦Гидрофол- 801»	0,6 1,0	—	—	—	—	1,8
1 Испытания проводились при упадке пленки по основанию из керамических шариков
диаметром 20 мм.
Характеристика полиэтиленовой кленки •Пенофол 750»
Толщина, мм.................................	1,0	1,5	2,0
Прочность на растяжение, МПа......„....10	10	10
Относительное удлинение при растяжении, %.:.... 30..„500 300.„500 300...500
Прочность при давлении воды2, МПа........1,0	1.8	I»?
2 Пленку укладывали на основание из керамических шариков диаметром 20 мм.
105
Пленочный материал «Флексикорд 4x0,16» выпускает сельско-
хозяйственный исследовательский центр (г. Братислава). Этот
материал состоит из четырех слоев пленки толщиной 0,16 мм и од-
ного слоя полиамидной сетки с ячейками размером 20x20 мм. Ха-
рактеристика материала: прочность на растяжение — около 8 МПа,
удлинение при растяжении — не менее 150 %, прочность при дав-
лении воды -1,8 МПа.
Полиэтиленовые пленки легко свариваются и склеиваются.
В сельскохозяйственном строительстве Чехии и Словакии ши-
роко применяют пленочный материал, основу которого составляет
полиамидная ткань, пропитанная пастообразным ПВХ. Различают
три вида тканевой основы: «Стандарт 823», «Стандарт 824» и «Про-
плет ст 704». Покрытия из ПВХ для таких тканей качественно не
отличаются, но могут быть различных цветов.
Выпускают также специальную полиамидную ткань, на кото-
рую наносят утолщенное покрытие ПВХ. Как правило, толщина
полиамидных пленочных материалов с покрытием составляет
0,56...0,7 мм, ширина полотнища — 1,4...1,6 м. Прочность иа раз-
рыв в обоих направлениях волокон, как правило, не менее 8 МПа,
прочность в диагональном направлении составляет примерно по-
ловину приведенной величины. Относительное удлинение поли-
амидного материала на тканевой основе — более 20 %. При испы-
тании полотнищ (уложенных на основание из керамических шари-
ков диаметром 20 мм) давлением воды ни одно из них не было по-
вреждено даже при давлении 1,8 МПа.
Указанные полиамидные материалы успешно используют при
устройстве гидроизоляции силосных ям.
В сельскохозяйственном строительстве нашли также примене-
ние гидроизоляционные материалы с силовой основой из нетканой
полипропиленовой ткани, пропитанной полиэтиленом, и в некото-
рых случаях дополнительно дублированные полиэтиленовой плен-
кой. Такие материалы были разработаны в 1979—1981 гг. в резуль-
тате сотрудничества ряда коллективов.
Одним из важнейших условий надежной и долговечной работы
всех перечисленных пленочных гидроизоляционных материалов
является их правильная укладка в конструкцию с соблюдением тех-
нологических правил при выполнении работ. Рекомендована сле-
дующая последовательность выполнения технологических опера-
ций при гидроизоляции площадок для складирования органиче-
ских удобрений, силосных траншей и т.п.:
•	уплотнение грунта по всей площади сооружения;
•	засыпка песка слоем толщиной 50 мм;
106
•	укладка пленки, являющейся составной частью системы за-
щиты от просачивания жидкости;
•	устройство дренажной системы защиты;
•	укладка гидроизоляционной пленки;
•	устройство защитного слоя из песка (толщиной не менее 50 мм),
•	монтаж плит покрытия.
Фирма «Колас Билдинг Продакте Лимитед» (Великобритания)
разработала битумные эмульсии и листовые материалы с основой
из полиэфирного волокна, предназначенные для устройства гидро-
изоляции. К числу универсальных материалов относится тиксо-
тропная эмульсия, наносимая кистью или напылением и образую-
щая после высыхания покрытие, которое не стекает с вертикаль-
ных поверхностей (например, стеновых и фундаментных блоков)
при повышении температуры и сохраняет эластичность в холодную
погоду. В случае повышенных требований к прочности и атмосфе-
ростойкости применяют аналогичную эмульсию, но с добавлением
коротких минеральных волокон в качестве армирования. Эмульсии
предназначены для гидроизоляции покрытий, бассейнов, ванных
комнат, а также железобетонных конструкций ниже и выше уровня
грунта.
Фирма изготовляет также листовые гидроизоляционные мате-
риалы, среди которых материал Olympic TR, изготовляемый из мо-
дифицированного битума о основой из полиэфирного волокна.
Материал характеризуется высокими эксплуатационными свойст-
вами, сохраняет эластичность при пониженной температуре, отли-
чается высокой усталостной прочностью. Выпускается серия лис-
товых наплавляемых гидроизоляционных материалов: материал
Olympic elastomeric, включающий основу из полиэфирного волокна
и изготавливаемый с применением битума, модифицированного
сополимером стирол-бутадиенстирола; материал Olympic torch, из-
готовляемый с основой из стеклянного и полиэфирного волокна с
применением битума, модифицированного атактическим полипро-
пиленом. Напыляемые гидроизоляционные материалы отличаются
высокими эксплуатационными свойствами.
Фирма «Экспанщит Лимитед* (Великобритания) специализиру-
ется на выпуске гидроизоляционных профилированных прокладок
Supercast watersteps, изготовляемых из ПВХ методом экструзии;
различных уплотнительных прокладок; листовых гидроизоляцион-
ных материалов и составов для устройства гидроизоляции, изготов-
ляемых на основе битума, модифицированного полимерными ма-
териалами.
107
Фирма «Аквасил Лимитед» (Великобритания) традиционнораз-
рабатывает и выпускает битумные эмульсии, рекомендуемые для
устройства гидроизоляции покрытий; наплавляемый гидроизоля-
ционный матерная, изготовляемый с применением основы из по-
лиэфирного волокна, а также битума, модифицированного атакти-
ческим полипропиленом; самоклеящиеся гибкие листы, предна-
значенные для гидроизоляции перекрытий, настилов мостов, по-
крытий зданий.
Финская фирма «Керана» специализируется на производстве
битумных гидроизоляционных материалов и выпускает, в частно-
сти, тндроизоляционный каучуко-битумный материал «Керабит»,
который пригоден также для использрлэиия в условиях арктиче-
ского и тропического климата.
Фирма «Е. Доркен AG» (г. Хердекке, Рур, Германия) разработала и
поставляет полимерный материал Delta РТ, рекомендуемый для внут-
ренней гидроизоляции стен под различные отделочные материалы.
Материал состоит из двух склеенных слоев. Нижний слой вы-
полнен из олефина и характеризуется высокой ударостойкостью и
деформативностью. Одна сторона этого слоя гладкая, а другая име-
ет небольшие выступы, расположенные с шагом 8 см в продолаыюм
и поперечном направлениях. На гладкую поверхность нижнего
слоя наклеена ткань, которая служит основанием пол отделочный
слой: штукатурку, обои, облицовочные плитки.
Прочность материала Delta РТ на растяжение составляет
133 Н/см, удлинение при разрыве — 60 %. Он стоек к воздействию
температуры в интервале -30...+80 сС, щелочей, кислот и раство-
рителей, не подвержен гниению. Материал поставляется в рулонах
длиной -полотна 20 м и шириной 2 м.
При устройства гидроизоляции материал раскатывается по сте-
не сверху вниз. Соседние полотна соединяются внахлестку. В вер-
тикальных углах полотно материала сгибается и тщательно крепит-
ся к обеим стенам,
К увлажненным стенам материал Delta FT прикрепляют волно-
образно (по типу асбестоцементных волнистых листов), так чтобы
образующиеся воздушные каналы способствовали вентиляции и
осушению как стен, так и отделочных материалов, например шту-
катурного слоя.
Условием правильной эксплуатации гидроизоляционного мате-
риала Delta РТ является его устройство в соответствии с инструк-
цией по применению.
Финская фирма «АО «Тиккурила» разработала и производит
эмульсионную силиконовую краску «Кивисил», образующую на
108
поверхности наружных стен гидрофобное паро- й газопроницаемое
покрытие. Краску можно наносить на поверхность стен из различ-
ных материалов, а также поверх уже нанесенных лакокрасочных
материалов. Краска «Кивисил» разбавляются водой и не является
агрессивной.
Гидрофобный состав «Кивисил» на основе полисилоксана ре-
комендуется для обработки каменных стен или б качестве грунтов-
ки под краску «Кивисил». Он предотвращает образование выцветов
на поверхности стен, а также капиллярное всасывание воды, созда-
вая гидрофобный слой на стенках пор и не снижая при этом паро-
проницаемости обработанного материала.
Фирмой «Садолин Нобел Экспорт» разработан водораствори-
мый состав «Руфкот» на основе акрилата, предназначенный для за-
щитных покрытий, наносимых на поверхность кровель из различ-
ных материалов (бетона, асбестоцемента, рубероида, листовой ста-
ли и др.), образующий на них эластичную атмосфере- и водостой-
кую пленку. Пленка паропроницаема, не разрушается под воздей-
ствием ультрафиолетовых лучей, экологически безопасна, не изме-
няет свойств в интервале температур —40...+100 °C. Состав «Руф-
кот» наносят на поверхность за два раза при расходе 1...2 мул.
Плотность материала — 1,4... 1,5 кг/л. На поверхности его наносят
кистью или валиком при температуре 5...50 °C и относительной
влажности воздуха не выше 90 %. Время высыхания состава (после
которого дождь не повреждает покрытие) — 2.„8 ч при температуре
10...20 °C и нормальной влажности воздуха 60...80 %.
Немецкая фирма «Лакуфа АГ» рекомендует водорастворимую
матовую краску Amphi Silan на основе кремнийорганического со-
единения в качестве гидрофобного паропроницаемого покрытия на
поверхности наружных стен зданий. Краска является экологически
безопасной, стойка к воздействию агрессивных веществ, био- и те-
плостойка.
Матовую водоразбавляемую краску Amphisil, предназначенную
для атмосферостойких покрытий на открытом воздухе и износо-
стойких покрытий при проведении отделочных работ в помещени-
ях, изготовляют на основе дисперсии полимера и пигмента, приме-
нение которых в специальной комбинации позволяет придать
краске положительные качества дисперсионных и силикатных кра-
сок. Краска отличается гидроизоляционными свойствами, эколо-
гически безопасна, характеризуется высокой газопроницаемостью.
Расход краски — 200 мл/м2 (при однослойном нанесении гладкого
покрытия). Полное высыхание покрытия достигается за трое суток.
109
Кремцийорганичеокие гидроизоляционные материалы отличает
атмосферостойкость в различных климатических условиях (в том
числе до —60 °C), стойкость к действию воды, слабых щелочей и
разбавленных неорганических кислот (до 40 °C), негорючесть, на-
личие высоких электроизоляционных свойств и способность сохра-
нять первоначальный глянец. Так, с середины 1990-х годов катало-
ги итальянской фирмы «Резин Сит* рекомендуют строительным
организациям заказывать материалы, включающие силановые и ак-
риловые смолы с добаялением силикатов и растворителей^ наноси-
мые методом простого опрыскивания на поверхности с целью пре-
дупреждения проникновения в них влаги. Практически одновре-
менно немецкие ученые предлагают использовать стабильные при
хранении гидроизоляционные материалы на основе этилсиликатов
(ЭС), пигментированных цинковой пылью, содержащие дополни-
тельно бугилацетат и ароматический растворитель. Российскими
исследователями установлено, что старение во времени составов,
включающих этилсиликат, определяет pH среды. Чем ниже показа-
тель pH, тем меньше прочность оболочковых ЭС форм, быстрее
протекает разложение и заканчиваются процессы в системе с его
участием. На рубеже тысячелетий распространение получили рези-
новые смеси, включающие жидкие полисилоксаны и различные
эффективные порошковые наполнители, например белую сажу,
карбонат цинка и гидроксид алюминия, поверхностно обработан-
ные силаном или силазаном.
В общем случае пленкообразователи для гидроизоляционных
кремнийорганических материалов имеют следующее строение:
R	R	R
I	I.	I
—Si—О—Si—”О—»-
I	I	I
ОН	R	ОН
R
I
Si—ОН
I
R
ИЛИ
но
R R R R
1111
—Si—О—Si—О—SI—О—Si—
t>ll
R R ОН R
OR
no
Отверждение кремнийорганических материалов происходит за
счет конденсации по гидроксильным и алкоксилышм ipynnaM. Ка-
тализаторами служат добавки солей поливалентных металлов, ки-
слоты и основания
R
г гг1
~Si—ОН+НО—Si~ ——Si—О—Si~
1 1 11
~Si—OH + RO—Si ~ — ~Si—О—Si~
I	I —ROH I	I
R	R	R	R
Несмотря на ряд несомненных достоинств, кремнийорганиче-
ские гидроизоляционные материалы обладают и крупным недостат-
ком: в их состав входит 30.. 50 % токсичных растворителей, теряе-
мых в процессе нанесения покрытий, обусловливая создание опас-
ных условий для работающего персонала. Этим объясняется миро-
вая тенденция замены гидроизоляционных составов, включающих
органические растворители, на водоэмульсионные композиции.
Для зашиты строительных конструкций применяют различные
кремнийорганические материалы, образующие покрытия малой
толщины, но способные препятствовать проникновению влаги,
коррозийно-активных реагентов и в то же время пассивировать ме-
талл. Поставленную задачу могут эффективно решать входящие в
состав покрытия грунтовки, подразделяемые на пассивирующие и
протравные. В России примером может служить фосфатирующая
1рунтовка ВГ-6 — дисперсия пигментов и наполнителей в растворе
модифицированных кремнийорганических смол с добавкой ки-
слотного разбавителя, наносимая одним термостойким слоем (тол-
щиной 12.. Л 5 мкм) перед слоем кремнийорганической эмали.
Для гидроизоляционных работ широко применяют латексные
материалы. Латексные парогидроизоляционные составы представ-
ляют собой экологически чистые полимерные материалы, не со-
держащие токсичных и Пожароопасных органических растворите-
лей. Составы наносят на поверхность бетона, железобетона, пе-
ментной штукатурки, асбестоцемента, газобетона при температуре
не ниже 10 °C. Число слоев — 4-5, время сушки каждого слоя —
8..Д2 ч. Выпускают составы марок ПСП-145, ЛСП-901, ЛСП-904.
111
Составы используют для парогидроизоляции стен, полов, потолков
помещений с мокрым и влажным режимом эксплуатации в услови-
ях строительной площадки с применением обычного покрасочного
оборудования, а также кистью или валиком. Возможно их нанесе-
ние и в заводских условиях для получения строительных элементов
повышенной готовности.
Ассоциацией строителей «Норильскстрой» рекомендуется по-
лимерцементная композиция для гидроизоляции полов в санузлах,
ванных комнатах, для защиты железобетонных конструкций и со-
оружений, изготовляемая с применением синтетического латекса
СКС-65 ПТ
ОАО «Завод Филикровля* изготовляет гидростеклоизол (ТУ
5774-010-05108038—99) в виде рулонного материала, состоящего из
стеклотканой основы, стеклохолста или полотна из полиэфирного
волокна, на которую с обеих сторон наносится слой битумного вя-
жущего. Основные характеристики материала: поверхностная плот-
ность — 3...4 кг/м2; прочность на разрыв — 735 Н; теплостойкость
при испытаниях в течение 2 ч — не ниже 65 °C. Материал абсолют-
но водонепроницаем при испытаниях под давлением 0,49 МПа в
течение 10 мин.
Гидростеклоизол рекомендован для устройства шдроиэоляции
тоннелей метрополитена, пролетных строений мостов и путепрово-
дов. Материал можно также применять в качестве нижнего слоя
рулонного ковра при устройстве кровель в промышленных и граж-
данских зданиях и сооружениях. Его можно рекомендовать и для
индивидуального малоэтажного строительства.
При устройстве гидроизоляции материал укладывается на осно-
вание с оплавлением нижней поверхности пламенем газовоздуш-
ных горелок. Перед укладкой его раскатывают на ровной поверх-
ности и удаляют с полотна разделительную бумагу. При температу-
ре воздуха ниже W °C рулоны гидростеклоизела перед укладкой
выдерживают не менее суток в помещении с температурой воздуха
18 ± 3 °C либо производят раскатку рулонов под тепловой завесой
пламени горелок.
Рулонный наплавляемый материал филизол «СХ-В» и филизол
«СХ-Н* (ТУ 5774-011-051080038—99) изготовляют с основой из
стеклохолста с двусторонним нанесением на нее битумно-поли-
мериого вяжущего, содержащего термоэластопласт типа сополиме-
ра стиролбутадаенстирола. Филизол «СХ-В* рекомендован для уст-
ройства верхнего слоя кровельного ковра и имеет с верхней сторо-
ны крупнозернистую посыпку, а с нижней — мелкозернистую. Фи-
лизол «СХ-Н> предназначен для устройства нижнего слоя кровель-
112
кого ковра и выпускается с двусторонней мелкозернистой посып-
кой. Основные характеристики материала: прочность на разрыв со-
ставляет 390 Н; температура хрупкости — не выше -25 °C; тепло-
стойкость при испытании в течение 2 ч — ие ниже 80 °C; водоне-
проницаемость при испытании в течение 2 ч под давлением
ОД МПа — абсолютная. Материал рекомендован для гидроизоля-
ционных работ, а также устройстве кровель промышленных и гра-
жданских зданий, ремонта кровель.
Расход состава при двухслойном нанесении — 3...4,5 кг/м2.
.Цвета: серый» жемчужно-серый, белый. Нанесение производят руч-
ным или механическим способом.
Фирма «Торо Систем Продакте Лиммдет» (Великобритания)
специализируется на производстве гидроизоляционных составов на
основе портландцемента с добавками полимеров.
Двухкомпонентный состав Thoroseal ГС также содержит порт-
ландцемент, просеянный кремнеземистый заполнитель, добавки,
смесь «Акрил-60», воду. Егр используют при проведении наземных
и подземных работ для нанесения в качестве гидроизоляционного
покрытия на поверхность бетона и природного камня в тех случа-
ях, когда не требуется декоративной отделки поверхности обраба-
тываемых материалов. Состав применяют для устройства гидроизо-
ляции тоннелей, подвалов, резервуаров для хранения воды, полов,
стен в душевых и др. Состав отличается хорошими адгезионными
свойствами, его можно наносить на влажное основание. Расход со-
става при нанесении в два слоя — 3...4.5 кг/м1. Его наносят ручным
или механическим способом.
Двухкомплектный гидроизоляционный штукатурный состав
Thoroseal РМ, содержащий те же компоненты, предназначен для
нанесения на поверхность бетона и камня и образует высококаче-
ственное гладкое или текстурированное покрытие. Состав исполь-
зуют при выполнении подземных и наземных работ на объектах
различного назначения. Его расход составляет 5Д..11 кг/м2. Цвет
состава серый и белый. Его наносят ручным или механическим
способом, Двухкомпонентный состав Thoroseal JFTR-200 содержит
портландцемент, просеянный кремнеземистый заполнитель, хими-
ческие добавки и смесь «Дкрил-60». Он рекомендован для водоне-
проницаемых покрытий, защищающих железобетонные конструк-
ции от воздействия попеременного замораживания и оттаивания, а
также воздействия хлоридсодержащих сред. Состав сульфатостоек.
Его применяют при устройстве гидроизоляции подземных соору-
жений, эксплуатирующихся в условиях воздействия сульфатов.
из
Двухкомпонентный состав Thoroseal sulfbar включает портландце-
мент, просеянный кремнеземистый заполнитель, химические добав-
ки, воду. Помимо указанных компонентов он содержит щелочестой-
кое стекловолокно, повышающее прочностные свойства и долговеч-
ность состава. Он отличается сульфатостойкостью и предназначен
для гидроизоляции подземных сооружений (включая подвалы), под-
вергающихся сульфатной агрессии. Расход состава —15^.20 кг/м1.
Его наносят ручным или механическим Способом.
Двухкомпоненгная, готовая к употреблению краска Thorolastik S
рекомендована для нанесения на поверхность бетона, каменной
кладки, штукатурки и образует на их поверхности высококачест-
венное долговечное атмосферостойкое покрытие. Изготовляется на
основе полимерных материалов-акрилатов; расход крас-
ки—ОД..0,6 л/м2; однокомпонентный отделочный атмосферо-
стойкий и долговечный состав Thorolastik TF, наносимый поверх
защитных покрытий с расходом 0Д.Д8 л/мг; трехсЛойное покры-
тие Thorolastik 12, включающее слой грунтовки Primer 1000 (дис-
персия акрилатов в воде) и два слоя составов Thorolastik 200 и
Thorolastik 300, отличающихся атмосферостойкостью и высокими
декоративными свойствами, наносимое на поверхность каменной
кладки и штукатурки при ширине раскрытия трещйи до 0,5 мм; од-
нокомпонентный состав Thorosheen на основе эмульсии акрилатов,
образующий иа поверхности каменной кладки и штукатурки за-
щитно-декоративное покрытие, стойкое к различным агрессивным
воздействиям (отрицательным температурам, растворам солей, ще-
лочей, ультрафиолетовым лучам); декоратйвно-защитный состав
Thoroglaze для обработки каменной кладки, бетона, штукатурю!, на
поверхности которых образует прозрачное полугяянцевое покры-
тие, стойкое к различным воздействиям; состав Thoroglaze Н на ос-
нове эфира метакриловой кислоты, растворенной в органическом
растворителе и образующей прозрачное глянцевое покрытие на по-
верхности бетона, каменной и кирпичной кладки.
Состав Thorociear 777 на основе дисперсии полисилоксанов в
органическом растворителе предназначен для пропитки поверхно-
стных слоев бетона, кирпича, природного камня, газобетона и дру-
гих материалов, при обработке которых образует прозрачное водо-
непроницаемое, но паропроницаемое покрытие, защищающее ука-
занные материалы от атмосферных воздействий, снижающее про-
никновение в них хлорид-ионов, повышающее их морозостой-
кость. Расход состава — 0>2...0,5 л/л?. Его наносят ручным или ме-
ханическим способом.
114
Состав Thoroclear Special на основе водной дисперсии силико-
натов используется для пропитки известняка и образует на его по-
верхности прозрачное водонепроницаемое покрытие, защищающее
основание таюгёе от агрессивных воздействий.
Состав Thorosilane представляет собой дисперсию силана в
уайт-спирите. Его используют для обработки поверхности плотно-
го бетона, применяемого при строительстве мостов, дорог, морских
сооружений. В результате обработки значительно (на 99 %) снижа-
ется проникновение в бетон хлорид-ионов, повышается морозо-
стойкость бетона и другие его характеристики. Расход соста-
ва — 0,4.. Д5 д/м2
Специалистами Чехии и Словакии разработаны: гидроизоляци-
онный материал «Matador 7795» на основе полихлоропрена, изготов-
ляемый толщиной 2 мм; аналогичный материал Optifol S толщиной
1,2; 1,5 и 2 мм; материал Optifol Е, срок службы которого составляет
до 30 лет; состав Plastonit для устройства гидроизоляции кровель с
уклоном до 7°; полиэтиленовая пленка Penefol, используемая д ля за-
щиты гидроизоляционных материалов от повреждений.
Специалистами НПЦ «НеоТЭКС», АО НПФ «Пигмент»
(г. С.-Петербург) разработаны эпоксидные водно-дисперсионные
лакокрасочные материалы холодного отверждения для гидроизоля-
ции бетонных сооружений, защиты от воздействия жидких агрес-
сивных сред
Водно-дисперсионные эпоксидные краски марки ВЭП-012
(ТУ 2316-083-05034239—95) являются деухкомпонентными: в каче-
стве основы использована эпоксидно-каучуковая пигментирован-
ная композиция белого, светло-серого, черного и других цветов,
отвердителя-эмульгатора — полиаминоимидазолиновая смола. От-
личительной особенностью гидроизоляционной краски является
возможность се нанесения на влажные поверхности бетона.
Испытания эпоксидных красок были успешно проведены на
ряде объектов Ленинградской области, в том числе в подземных
сооружениях метрополитена и комбикормовых заводов, АЭС, очи-
стных сооружениях, в подвальных помещениях, переоборудован-
ных под офисы, в подземной галерее цеха механической очистки
центральной станции аэрации г, С.-Петербурга и др. В последнем
случае защитное гидроизоляционное покрытие было выполнено
трехслойным цо влажной поверхности с расходом краски 500 г/м2
и временем межслоевой сушки в течение 24 ч.
С целью улучшения эксплуатационных свойств защитных по-
крытий специалистами НПЦ «НеоТЭКС» было предложено усиле-
ние с помощью армированного стеклотканью слоя (эпоксидным
115
стеклопластиком). Расход материала составляет 0,8- Д9 кг/м3, оп-
тимальная толщина стеклоткани — 100 мкм.
Для повышения жизнеспособности полимерных составов до 6 ч
предложено ввести различные акриловые и бутЭиенстарольные ла-
тексы. Испытания краски ВД-КЧ-728С (ТУ 2316-081-05034239—95),
проведенные в различных организациях (ВНИПИТеплопроект,
ВНИИЖТ, Уралспецэнерго, ЦНИИС и др.), позволили специали-
стам рекомендовать её для защиты и гидроизоляции бетонных, же-
лезобетонных и металлических конструкций в условиях повышен-
ной влажности, средне^ и слабоагрессивных жидких и парогазовых
сред. Перспективной признана гидроизоляция железобетонных
конструкций мостов, бетонных поверхностей резервуаров пожаро-
тушения.
Разработанные грунтовка1 8-501^94 и краска 8-51—94 (ТУ
2316-440-0-05034239—95) на основе латексно-эпоксидных систем
рекомендованы для защиты стальных, алюминиевых и оцинкован-
ных поверхностей в условиях умеренного и морского климата.
ВНИИСК им. С.В- Лебедева (г. С.-Петербург) разработаны и
внедрены в производство высокоэффективные полимерные мате-
риалы для гидроизоляции и защиты от коррозии металлических и
Железобетонных конструкций в промышленном и гражданском
строительстве.
Российской фирмой «Гермопласт» разработана двухкомпонент-
ная композиция «Гидрофор» (ТУ 38.403.692—91), рекомендуемая
для гидроизоляции подземных железобетонных, каменных и метал-
лических (в том числе пораженных коррозией) конструкций, а так-
же очистных сооружений, плавательных бассейнов и других'объек-
тов. Смешивание компонентов осуществляется непосредственно
перед нанесением композиции. Жизнеспособность композиции
после перемешивания — 0,5-.-.40 ч (в зависимости от температуры и
соотношения компонентов).
После отверждения композиция представляет собой резинопо-
добный эластичный материал, характеризующийся ыжклойкостью,
стойкостью к неконцентрированным растворам кислот и щелочей.
Прочность материала на растяжение составляет не менее 1 МПа; от-
носительное удлинение —150 %; прочность сцепления с бетоном
при отрыве — не менее 0,75 МПа; водонепроницаемость при гидро-
изоляции бетона (давление воды со стороны покрытия) — не мёнее
1 МПа; температура стеклования —752 °C; набухание в воде при тем-
пературе 25 °C в течение 30 сут — не более 0,5 %. Срок службы мате-
риала без прямого воздействия ультрафиолетовых лучей — не менее
15 лет, при их прямом воздействии — ие менее 7 лет.
116
Композиция отличается высокой технологичностью, однако ее
рекомендуется предварительно подопревать или добавлять любой
не содержащий воду растворитель. Для достижения необходимой
адгезии рекомендуется просушить обрабатываемую поверхность.
При нанесении композиции на увлажненную поверхность для
обеспечения адгезии в нее вводят 5—20 % цемента.
♦Гидрофор» рекомендован также для гидроизоляции подземных
сооружений путем двух-трехразовой закачки за гидроизолируемые
конструкции. В результате первой закачки материал отжимает из
образовавшихся полостей воду, при взаимодействии с которой
происходит вспенивание и отверждение «Гидрофора»- Последую-
щие введения полимера повышают надежность гидроизоляции
конструкций.
Композицию наносят на сухую поверхность обычными метода-
ми со средним расходом материала ие более 1 кг/м3»
Техническая характеристика полиуретанового
полнмервого пррокзаяящинйого метершиа ♦Гклрофор*
Прочность при растяжении. МПа —	- -- —*	2 1,2
Относительное удлинение при разрыве, % ..	150
Водонепроницаевшсть при защите бетона (испытание на отрыв
полимерной пленки)» МПа..............................1,€
Прочность сцепления с бетоном, МПа .......ж....	1>0
Водопояющенме, %........ £0.5
Морозостойкость, °C...................£ —65
Предельная температура эксплуатации, .....——......... ДО
Фнлшо-мехяшческве свойстм
гцдровзолящюнной мсИиншы Tyvek (США)
Средняя плотность, кг/м3 ....................—............    0,0Ь
Огнестойкость (по ГОСТ 30244—94)..  ..........................Г2
Паропроницаемостъ за 24 ч, кг/м3..............................£0,75
Разрывная нагрузка при растяжении полоски шириной 5 см,
кН (кто).................... .................................i 0,1 (10)
Относительное удлинение при разрыве, %........................> 10
Водонепроницаемость в течение 10 мин при давлении, МПа... £0,5
Температурный диапазон применения, °C— 7Э-«-*^100
Стойкость к УФ-излучению, мес .........................£ 4
Толщина пленки, мм..	.................... 0,2
Ширина, мм......................... —..................—..... 1500
Длина рулона, м «•.»...WM»»A>».M„A<	„«А^АА^^^Ь*»**»***»**** 400
Масса-рулона, кг “....-..г.—... ..А.»	АА»Л»9АА*4В4А*»А»»->»«««А*Г^...«.>..«А4А»»«Ф.*»
117
Гарантийный срок эксплуатации покрытия а непрерывном кон-
такте с водой при циклических переходах через О СС — не менее 20
лет. Материал хорошо себя зарекомендовал в течение 17 лет при
гидроизоляции подвальных помещений на глубине до 11 м в 50 м
от р. Невы на заводах «Красный Выборжец» и «Электрик* в
г. С.-Петербурге.
Концерн «Дю Понт» (США) разработал подкровельный гидро-
изоляционный полимерный материал — мембрану Tyvek. Она
представляет собой нетканый материал на основе бесконечного во-
локна из полиэтилена низкого давления ПЭНД (высокой плотно^
сти). Материал отличается хорошими гидроизоляционными и вет-
розащитными свойствами, может свободно пропускать водяные
лары. Экологическая безопасность материала подтверждена гигие-
ническим сертификатом Минздрава РФ.
Одновременно применение Tyvek в качестве ветрозащиты стен
и крыш зданий из легких металлических конструкций, каркасных
деревянных зданий улучшает их теплоизоляционные свойства в
среднем на 20 %.
Устройство материала производится с нахлестом (15—20 см),
для чего на нем нанесены пунктирные линии. После укладки по-
крытие крепят к деревянным конструкциям с помощью гвоздей
или клея.
Материал рекомендован также как ветрозащитная или раздели-
тельная прокладка межау теплоизоляцией и бетонной стяжкой пола.
Отечественные гидроизоляционные и герметизирующие мате-
риалы выпускают следующие фирмы: ОАО «Завод «Филикровля»,
«Оютулин — строительные материалы», завод гидроизоляционных
и кровельных материалов «Изофлекс», ЗАО «Мягкая кровля», ЗАО
«Астек», фирма «Гермопласт», ЗАО «Гидрозащита», ЗАО «Бента
Тун», НПО «Полимерные герметики», ЭКО.
ЗАО «Гидрозащита» (г. Москва) разработало двухкомпонент-
ный состав «Гидрофлекс», состоящий из цемента, минеральных на-
полнителей и полимера. При нанесении на поверхность состав об-
разует водонепроницаемое покрытие, которое отличается высоки-
ми адгезионными свойствами и прочно соединяется с поверхностя-
ми бетона, природного камня, кирпича. Состав «Гидрофлекс» ре-
комендован; для устройства гидроизоляции резервуаров питьевой
воды, тоннелей, гидротехнических сооружений, стен и фундамен-
тов зданий, подземных переходов и др. Покрытие на основе «Гад-
рофлекса» паропроницаемо, не выделяет пыли, атмосферостойко,
118
выдерживает попеременное замораживание — оттаивание, защи-
щает бетон от карбонизации, препятствует проникновению в бетон
хлоридов, не токсично. Расход состава за два раза — 2...2,5 кг/м1,
при этом второй слой наносят не ранее чем через 12 ч, но не позд-
нее чем через 3 суг после нанесения первого слоя. Через 7 суг по-
сле нанесения допустим контакт покрытия с водой. Состав реко-
мендован для эксплуатации в температурном диапазоне 5...30 °C,
Покрытие сохраняет эластичность при температуре до 70 °C. К не-
достаткам «Гидрофлекса» следует отнести наличие абразивных
компонентов, поэтому при работе с ним следует использовать за-
щитные перчатки.
Специалисты ЗАО «Гидрозащита» также предлагают быстро-
твэддеющий расширяющийся состав «Гидроплаг-276», рекомендуе-
мый для устранения протечек в бетоне и камне, ремонта резервуа-
ров для воды й систем канализации, устранения протечек в тонне-
лях, коллекторах и подвалах. Материал состоит из специального
цемента, кремнистых наполнителей и различных добавок. При от-
верждении состав расширяется и плотно заполняет полости. Он не
дает усадки, не способствует коррозии металлов и бетона, в нем не
образуются трещины. Прочностные свойства гидроизоляционного
материала сравнимы с бетоном, а в некоторых случаях превышают
его. Расход состава — около 1 кг на 750 см3. При затворении на 1 кг
порошкообразного состава требуется 280...320 мл воды. Процесс
отверждения начинается через 1,5 мин и длится в течение 1 мин. В
течение отверждения выделяется значительное количество тепло-
ты. Допустимо применять состав при температуре не ниже 5 °C.
В CHIA для устройства гидроизоляции фундаментных стен зда-
ний получили распространение различные пленочные и листовые
материалы на основе полимеров-
Налболее часто применяют материалы, представляющие собой
полиэфирную или полиэтиленовую пленку с нанесенным на нее
каучукобитумным слоём. Последний отличается липкостью, что
позволяет приклеивать материал к предварительно загрунтован-
ной поверхности бетонной стены так же, как обои. Липкие слои
материалов защищены бумагой, которую удаляют перед их при-
клеиванием.
Каучукобитумные материалы поставляются в рулонах длиной до
19 м, шириной 9144...12 192 мм, толщина материала 1,5 мм. Для по-
вышения прочности на растяжение к^чукобитумныЙ слой армиру-
ют ПЭ пленкой или стекловолокнистым нетканым материалом.
119
Устройство подземной гидроизоляции на основе полимеров
возможно производить через 7 суг по окончании бетонирования
стен при температуре до 4 °C.
Относительное удлинение материалов составляет — 300...600 %.
Они могут перекрывать трещины шириной др 1,6 мм и выдержива-
ют различные деформации в широком диапазоне температур и дру-
гих воздействий окружающей среды. Материалы применяют в хо-
лодном состоянии. Они .отличаются стойкостью к продавливанию
и воздействию гидростатического давления, к кислотам, содержа-
щимся в грунте, щелочам, а также биостойкостью.
Стоимость Материалов составляет 4,31...6,45 у. е./м2. Между со-
бой пленки и листы соединяют с помощью мастик, например би-
тумных. Ширина нахлеста должна составлять не менее 38 мм. Во-
круг труб, проходящих через стены, устраивают двойной слой гид-
роизоляции.
После проведения гидроизоляционных работ для защиты лис-
товых материалов от различных повреждений устанавливают пли-
ты, например из пенополистирола, а затем производят засыпку
фундаментных стен.
Специалисты фирмы. RPC (США) разработали и предлагают
новый гидроизоляционный материал RUB-R-WALL для стен и
фундаментов зданий промышленного и гражданского назначения.
Материал отличается высокой эластичностью (1800 %), что позво-
ляет обеспечить монолитность гидроизоляционного покрытия даже
при образовании дефектов подложки вплоть до разрыва бетона или
кирпича.
RUB-R-WALL — это каучукосодержащая смесь на основе угле-
водородных полимеров. Состав наносят на поверхность методом
безвоздушного распыления с помощью удобного пульверизатора
поступательно вверх-вниз до образования тонкой полимерной
пленки под давлением 24 МПа и температуре 65...70 °C. Долговеч-
ность покрытия составляет до 100 лет.
Состав содержит битумные компоненты, является экологически
чистым (не содержит токсичные и канцерогенные вещества), отли-
чается высокой адгезией к кирпичу, бетону, металлу и другим ма-
териалам, сохраняет свои свойства при низких и высоких темпера-
турах в диапазоне —40...+60 ?С. Покрытие характеризуется высокой
устойчивостью к бактериям, водорослям, грибкам и различным ед-
ким веществам, содержащимся в грунте. Расход материала состав-
ляет 1»61 л/м2. Состав хранят в готовом ваде в бочках объемом 210 л.
В Москве официальным дистрибьютором компании RPC является
фирма «Союзслецизоляция».
120
4.2.	ТЕПЛО- И ЗВУКОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
На отопление зданий в нашей стране ежегодно расходуется
240 млн т условного топлива, что составляет около 20 % от общего
расхода энергоресурсов в России. Подсчитано, что теплопотери
при подаче тепла с ТЭС потребителям составляют 15... 16 % от от-
пускаемой энергии, что составляет 60 млн т условного топлива в
год. В странах Европы,-например, эти потери в 1.5...2 раза ниже за
счет более эффективной изоляции теплопроводов с помощью же-
сткого пенополиуретана при бесканалъной прокладке труб.
Исследования показывают, что значительные теплопотери про-
исходят через оконные проемы, поэтому необходимо не только по-
вышать термическое сопротивление ограждающих конструкций, но
и применять новые типы окон с двойным и тройным остеклением
стеклопакетами (табл. 4.2).
4,2
Тсгиоиогери в жилом доме с подвалом общей площадью 120 м*
Элементы ограждения	Термическое сопротивление ДрДМ1 К)/Вт	Теплопотери. %
Наружные стены	3.13	15
Окна	0,42	17
Полы	2.48	18
Крыша	2.48	18
Система отопления и вентиляции	—	32
Интересен опыт Германии, где была проведена первая государ-
ственная программа энергосбережения, в ходе которой более 80 %
обычного оконного остекления было заменено на стеклопакеты.
Тем не менее основное снижение энергозатрат на отопление
зданий обеспечивается повышением термического сопротивления
ограждающих конструкций с помощью эффективных теплоизоля-
ционных материалов. Подсчитано, что применение 1 м* теплоизо-
ляции позволяет сэкономить 1,4... 1.6 т условного топлива в год. В
промышленно развитых зарубежных странах объем выпуска тепло-
изоляционных материалов на душу населения в 3...7 раз выше, чем
в России. Для сравнения приведем выпуск теплоизоляционных ма-
териалов в различных странах (на 1000 жителей), м2: Швеция — 600;
США — 500; Финляндия — 420; Россия — 90.
Замечено, что теплоизоляция из минераловатных изделий, про-
изведенных по старой технологии, в результате уплотнения и ув-
лажнения снижает свои теплоизоляционные свойства на 25...30 %.
ш
Важное значение имеют энергозатраты на производство самих
теплонэоладюннъи материалов, поэтому признаны наиболее эф-
фективными материалы со средней плотностью не более 200 кг/м3
и коэффициентом теплопроводности менее 0,06 Вт/(м - К). Такие
материалы с точки зрения энергозетрат окупаются в течение 5...10
лет эксплуатации и затем становятся прибыльными
Одним из самых эффективных видов теплоизоляции в мировом
масштабе являются газонаполненные пластмассы, в частности пено-
пласты, отличающиеся незначительной плотностью {!©.. 50 кг/м3) я
очень малым водопопкжцением. Пониженная теплостойкость и го-
рючесть пенопластов не являются препятствием для использования
их в трехслойных ограждающих коч^*рукциях совместно с бетоном
или кирпичом. Кроме того, пенопласты отличаются высокой тех-
нологичностью — простотой изготовления и применения.
Россия занимает девятую часть территории суши нашей плане-
ты. Климат в основном резко коктиненталыгый, отличающийся хо-
лодной продолжительной зимой к коротким солнечным летом, со
среднегодовой температурой —5 °C. Это в основном Мурманская и
Архангельская области, Республика Коми, Бурятия. Якутия к терри-
тория. находящиеся в эоне вечной мерзлоты. Площадь эффектив-
ных территорий со среднегодовой температурой не ниже +2 ®С со-
ставляет лишь 17 %, но и на них без отопления жилья постоянное
проживание затруднено. По данным специалистов, до 40 % всех за-
трат местных бюджетов России приходится на зимнее отопление.
После распада СССР значительная часть плодородных земель
(Украина, Белоруссия, республики Средней Азии и др.) оказалась
за пределами России. В настоящее время большую часть террито-
рии страны занимают неплодородные земли, поэтому стоимость
жизни в России намного дороже по сравнению с компактно распо-
ложенными странами на эффективных территориях.
Несмотря на ограниченные запасы нефти и газа, Россия прода-
ет в страны Европы ежегодно 23 % потребляемого там топлива по
очень низким ценам. Отпускная цена 1 м1 российского газа состав-
ляет 0,1 доллара США. английского — 0.6, норвежского — 1,3.
Другой причиной теплолотерь являются несовершенные ограж-
дающие конструкции зданий и сооружений, неэффективная тепло-
изоляция трубопроводов и оборудования. Эти потери составляют
360 млн т условного топлива в год. или около 30 % годового по-
гребления энергоресурсов России.
Для конструкций наружных стен используют легкие Бетоны с
применением тяжелого и энергоемкого керамзита; расход стали, в
железобетонных конструкциях в 2 раза выше, чем в США; ноли-
122
мерных материалов применяют в 9 раз, а гипса — в 25 раз меньше
Выпуск эффективных теплоизоляционных материалов (полимер-
ных и волокнистых), а также ячеистых бетонов на одного жителя в
РФ в 5—7 раз ниже, чем в Северной Европе. Кроме того, на наших
заводах значительны расходы тепла на пропаривание сборного же-
лезобетона и изготовление цемента мокрым способом. Более 2/3
энергозатрат приходится на производство металлопродукции (38 %),
цемента (17 %), сборного железобетона (8 %), кирпича (5,5 %) и
керамзита (4 %).
На долю окон, площадь которых в жилых зданиях достигает 40 %
стенового ограждения, приходится 30...70 % общих теплопотерь.
Поэтому (по данным специалистов США) увеличение приведенно-
го сопротивления теплопередаче в 2 раза позволяет сэкономить до
50 литров сырой нефти в год на 1 мг остекления.
Нормами для жилья предусмотрен воздухообмен внутри поме-
щения за счет неорганизованного притока наружного воздуха через
неплотности оконных блоков, поэтому утепление ограждающих
конструкций и заделка щелей приводят к отсутствию приточной
вентиляции и -ухудшению микроклимата в помещении, к увеличе-
нию влажности воздуха и элементов конструкции. Это способству-
ет росту заболеваний органов кровообращения и дыхания, подавле-
нию иммунной системы, обострению аллергических заболеваний, а
сэкономленное тепло исчезает через форточки при проветривании.
Тепло- и звукоизоляционные материалы, применяемые в отече-
ственном строительстве, имеют малую массу, низкий коэффициент
теплопроводности, малую гигроскопичность, высокую биостой-
кость, должны отвечать санитарно-гигиеническим требованиям и
не содержать компонентов, вызывающих коррозию. Этим требова-
ниям в полной мере отвечают следующие полимерные материалы,
применяемые для утепленных плит покрытий и стеновых панелей:
пористые (поропласты), ячеистые или пенистые (пенопласты) и
сотовые (сотопласты).
Основные типы полистирольных прессовых пенопластов: ПС-1
с плотностью 60—220 кг/м3, коэффициентом теплопроводности
0,028..Д045 Вт/(м • К); ПС-4 с плотностью 30—60 кг/м3, коэффи-
циентом теплопроводности 0,025...0,38 Вт/(м * К). Температура их
применения —65...+70 °C.
Пенопласт полиуретановый получают при смешивании поли-
эфира, диизоцианата и воды в присутствии катализаторов и эмуль-
гаторов. Выпускают следующие марки: ПУ-101, ПУ-101П,
ППУ-304Н, ППУ-ЗС и др. Пенополиуретаны имеют плотность
30—100 кг/м3, температура их применения — до 150 СС.
123
Теплоизоляционные плиты ФРП (из пенопласта на основе ре-
зольных фенолоформальдегндных смол) изготовляют плотностью
50. ЛОО кг/м3. Коэффициент теплопроводности составляет
0,035.^0,04 ВтДм • К), температура применения — до 150 °C. Пли-
ты относят к труппе трудносгораеиых материалов.
Пенопласт эпоксидный марок ПЭ-1 и ПЭ-2 выпускают в виде
плит плотностью 40...200 юг/м3, коэффициент теплопроводности
0,03...0,64 ВгДм • К), температура применения -80...+80 °C.
Пенопласт поливинилхлоридный ПВХ-1 изготовляют двух ма-
рок — 60 и 100. Плотности их соответственно 60 и 100 кг/м3. коэф-
фициент теплопроводности 0,022 .0,037 БтДм - К), температура
применения —60...+60 °C. К материалам этой труппы относят пе-
нопласт МА-20, изготовляемый на основе сополимера винилхлори-
да с метилакрилатом; имеет плотность 70 кг/м3, коэффициент теп-
лопроводности 0,020 БтДм - К), теплостойкость составляет 60 °C.
Мнпора изготовляется на основе мочссшюфоршлмепйното
полимера плотностью 10...20 кг/м3. Коэффициент теплопроводности
составляет 0,022 ..0,026 ВтДм - К), теплостойкость -200...+110 °C.
Сотопласты изготовляют путем склеивания гофрированных
листов крафт-бумаги, хлопчатобумажной ткани, стеклоткани, асбе-
стобумаги, алюминиевой фольги, пропитанных полиэфирным или
фиюлфорлальдегвдным полимером. Сотопласты имеют плотность
60 кгДг, коэффициент теплопроводности 0,04 ВгДм»К), являются
эффективным утеплителем. Теплозсуксизоляцжйкные свойства до-
полнительно можно повысить путем заполнения ячеек мипорой в
виде крошки, жмдковспененным карбамидным полимером и т.д.
Ряд французских фирм выпускает теплозвукоиэоляниоиные
плиты, состоящие из слоя пенополистирола и одного или двух сло-
ев цемеапно-стружечных плит. Размеры плит 2x0,5 м. Общая тол-
щина плит 15, 20, 25, 35, 40, 50, 75, 100 мм; толщина слоя пенопо-
листирола — 10, 15, 20, 30, 40, 45, 455, 90 мм. Поверхностная плот-
ность изделий — 4,1... 11,2 кг/м2. Термическое сопротивление плит
составляет 0,27...2,2! (м1  К)/Вт, класс возгораемости Ml. Изделия
отличаются атмосфере- и биостойкостью, химической стойкостью,
хорошими звукоизоляционными свойствами.
Другие плиты со средним слоем из пенополистирола толщиной
45, 70, 95, 125, 145 мм имеют дополнительно 5 мм цементно-стру-
жечного слоя и слой дрсвссно волокнистой плиты ТОЛЩИНОЙ 3 мм.
Сопротивление плит теплопередаче составляет 1,14..Д 12 (м1 К)/Вт.
124
Еще одна разновидность плит предназначена для применения в
качестве основания под кровлю из черепицы и включает наружные
слои из цементно-стружечных плит толщиной 15 и 25 мм и сред-
иий слой из пенополистирола толщиной 50», 70» 100» 130 мм.
Специалистами Италии исследованы свойства нового материа-
ла из гранул пенополистирола и битума в качестве теплоизоляции.
.Для проведения исследований использованы гранулы пенополи-
стирола крупностью 2...9 мм с насыпной плотностью 7»9 кг/м2,
водную эмульсию битума, портландцемент марки 425» обычную бу-
магу с поверхностной плотностью 80 г/м2. Теплопроводность мате-
риала составляет 0^04...0,051 Вг/(м • К), платность 36...78 кг/м3.
Разработанный битумно-неиоюлистирольный материал с добав-
кой цемента имеет небольшую плотность, достаточно плотную
структуру, хорошие теплоизоляционные свойства. Теплопровод-
ность материала с бумажной обшивкой с двух сторон равна тепло-
проводности плит из пенополистирола. Паропроницаемостъ мате-
риала значительно ниже паропроницаемости пенополистирола. Он
легко обрабатывается, режется ножом, пилится и рекомендован в
качестве теплоизоляционного материала.
Одним из прогрессивных направлений в строительной отрасли
бывшей Чехословакии признано сокращение расхода энергии на
отопление зданий, которое предполагается осуществлять за счет
улучшения теплозащитных свойств ограждающих конструкций, а
также применения эффективных теплоизоляционных материалов.
Госстандартом этой республики 73 0540 «Теплотехнические свойст-
ва строительных конструкций и зданий» установлено, что расход
на отопление одной квартиры объемом 200 м2 не должен превы-
шать 9,3 МВтч в год, что обусловило определенные требования те-
плоизоляции зданий. В Чехии и Словакии применяют около 20 ви-
дов теплоизоляционных материалов при общем объеме потребле-
ния 1»7 млн м2 в год. Из них на долю минерального волокна прихо-
дится 39 %, стеклянного волокна — 18 %, пенополистирола — 9 %,
материалов и изделий на основе древесной стружки и Цемента — 5 %,
пенополиуретана и трепельных материалов — 29 %. Предполагает-
ся дальнейшее расширение производства теплоизоляционных ма-
териалов.
Существенная экономия энергии на отоплении зданий может
быть достигнута за счет устройства дополнительной теплоизоля-
ции, при этом срок окупаемости затраченных ресурсов равен 7... 10
годам, а предполагаемый срок службы дополнительной теплоизо-
ляции составляет 20...25 лёт.
125
Одним из традиционных материалов для устройства теплоизо-
ляции покрытий в бывшей Чехословакии является пенополисти-
рол, однако его применение связано с рядом проблем, в связи с
чем его использование постепенно ограничивается. Пенополисти-
рол заменяют новыми прогрессивными материалами, к которым
относят теплоизоляционные плиты, изготовляемые из рубленого
стекловолокна и вспученного перлита на связующем из мочевино-
формалмегидной смолы. Размер плит 1150x900 мм, толщи-
на — 60, 50,40 мм, плотность220 кг/м3, коэффициент теплопро-
водности — 0,045 Вт/(м * К). Объем производства плит ~ 250 тыс.
м3 в год. Плиты являются универсальными и пригодны для устрой-
ства теплоизоляции покрытий жилых, общественных и промыш-
ленных зданий.
Выпускают также плиты (завод «Пластика», г. Нитра) размером
2500 х 900 х 50 мм, изготовляемые из пенополистирола в сочетании
с эластомерной пленкой. Плотность плит —1 25 кг/м3» коэффициент
теплопроводности — 0,643 Вт/(м - К).
Для жилищного, гражданского и промышленного строительства
предназначены панели того же завода-изготовителя размером
2500 х 1200x 60 мм с лицевыми слоями из асбестоцементных лис-
тов, средним теплоизоляционным слоем из пенополистирола и
гидроизоляционным слоем из эластомерной пленки.
Плиты из пенофенопласта, используемые для теплоизоляции по-
крытий, производят плотностью ПО кг/м3, коэффициентом тепло-
проводности 0,04 Вт/(м ‘ К). Объем производства плит — 100 тыс. м3
в год.
Во Франции в строительстве в качестве теплоизоляционного
материала широко используют пенополистирол. Если в 1959 г. объ-
ем его производства составлял 1500 т, то в 1986 г. увеличился до
80 000 т. В год потребление пенополистирола увеличивается в сред-
нем на 5 %. В 1987 г. для теплоизоляции ограждающих конструк-
ций было использовано 5,8 млн м2 пенополистирола. Данное по
применению этого и других теплоизоляционных материалов приве-
дены в табл. 4.3.
Из общего объема производства пенополистирола 75 % исполь-
зуется в строительстве и 25 % — для изготовления упаковок. Объем
применения пенополистирола составляет 1/3 объема теплоизоля-
ционных материалов, применяемых в (Стране.
На долю Франции и Германии, имеющих равноценные рынки
сбыта пенополистирола, несмотря на различие их климатических
условий, приходится 70 % общего потребления пенополистирола в
странах Западной Европы.
126
Таблица 4 J
Применение теыовзоляцдонных материалов
в строительстве во Франция
Область	Объем применения, %				
	Пенополи- стирол	Минеральные волокна		Пенопо- лиуретан	Экструди- рованный пенололи- стирол
		Стекловата	Минеральная вата		
Теплоизоляция осно- ваний	93	♦-* -	4	1	2
Теплоизоляция стен	70	24	24	3	3
»Теплоизоляция Черда- ков, покрытий и террас	16	45	24	8	8
В США при устройстве покрытий применяют теплоизоляцион-
ные материалы в виде жестких плит, изготовляемых из вспененных
материалов (пенополистирол, пенофенопласты, пенололиизоциа-
нураты, пеностекло). Пенополистирол, применяемый для устрой-
ства теплоизоляции покрытий, изготовляют прессовым методом и
методом экструзии, причем свойства материалов изменяются в за-
висимости от способа изготовления.
Пенополистирол, изготовляемый прессовым способом, пред-
ставляет собой пенопласт с открытыми порами, являющийся наи-
более универсальным и дешевым материалом для теплоизоляции
покрытий с плотностью 12...48 кг/м3. В сухом состоянии термиче-
ское сопротивление пенополистирола при толщине 25 мм состав-
ляет 0,67—0,74 (м2 • К)/Вт.
Физико-механические показатели экструзионного пенополи-
стирола превышают характеристики пенополистирола, получаемо-
го прессованием. Его термическое Сопротивление составляет
0,88 (м2 К)/Вт, прочность на сжатие — 0,28 МПа. Экструзионный
пенополистирол содержит закрытые поры, чем обусловлено его
низкое водопоглошение, которое обычно не превышает 0,04 % (по
объему). Низкое водопойющение дает возможность применять
материал в «перевернутых» покрытиях.
Пенополистирол обоих разновидностей является возгораемым
материалом, он разрушается под действием составов, содержащих
каменноугольный деготь. Поверх теплоизоляционного слоя из пе-
нополистирола в основном укладывают закрепляемый балластом
однослойный гидроизоляционный материал на основе сополиме-
ров этилена, пропилена и диенового мономера. Плиты из пенопо-
листирола крепят к основанию механическим способом или при-
127
клеиванием. Их следует защищать от воздействия горячего битума
с температурой 204 °C.
Пенофенопласты относят к числу пенопластов с пониженной
возгораемостью. По сравнению с другими теплоизоляционными
пенопластами они характеризуются наиболее высоким термиче-
ским сопротивлением — 1,5 (м2- К)/Вт (при толщине 25 мм), кото-
рое не меняется в течение 20 лет. Высокие теплоизоляционные
свойства пенофенопластов позволяют уменьшить толщину тепло-
изоляционного слоя покрытия. Однако водостойкость этих мате-
риалов ниже, чем других пенопласте», они более хрупки.
Пенополиизоцианураты также отличаются пониженной возго-
раемостью. Их прочность на изгиб и растяжение выше, чем пенопо-
листирола, получаемого способом прессования, и пенофенопластов,
но ниже, чем экструзионного пенополистирола. Термическое сопро-
тивление пенсятолиизсщиануретов составляет 1.„1,3 (м2 < К)/Вг.
В наст
L»Tjl II
ее время существенной проблемой, связанной с при-
менением пенопластов, является предполагаемое сокращение про-
изводства хлор-, фторсодержащих углеводородов, используемых
при изготовлении пенопластов в качестве вспенивающих агентов.
Сокращение производства указанных соединений может привести
к уменьшению производства и применения теплоизоляционных
пенопластов. Необходимость сокращения производства и примене-
ния хлор- и фторсодержащих углеводородов вызвана их способно-
стью разрушать озоновый слой земной атмосферы.
К невспененным теплоизоляционным материалам относят, в
частности, стекловолокно, применяемое в сочетании с полимерны-
ми связующими. По теплоизоляционным свойствам этот материал
не уступает пенополиизоцнануратам, обладая при этом рядом пре-
имуществ, например не снижает теплоизоляционных свойств при
воздействии воды.
В США для устройства теплоизоляции по>фытий применяют
напыляемые пенотюлиуретаны. В настоящее время такая теплоизо-
ляция охватывает менее 10 % рынка кровельных материалов в стра-
не, однако применение напыляемых пенополиуретанов является
перспективным, что обусловлено рядом факторов. Основное отли-
чие такого способа устройства теплоизоляции покрытий от других
состоит в том, что в данном случае пенополиуретаны напыляют не-
посредственно на поверхность настила. При этом образуется одно-
родный бесшовный слой теплоизоляционного пенопласта поверх-
ностной плотностью 2,45 кг/м2, что очень важно при устройстве
теплоизоляции легких конструкций. Толщина слоя теплоизоляции
составляет 25,4 мм или более.
123
Напыляемый пенополиуретан прочно соединяется практически
со всеми материалами, применяемым» для устройства покрытий,
причем прочность сцепления пенопласта с. основанием при его
правильном нанесении равна или превосходит прочность пенопо-
лиуретана.
Пенопласты следует напылять на сухое чистое основание в оп-
ределенном интервале температур, так как более высокие или низ-
кие температуры отрицательно влияют на качество образующегося те-
плоизоляционного слоя. После нанесения и отверждения пенопласт
стоек к различным атмосферным воздействиям. Напыляемые пено-
полиуретаны характеризуются высокими теплоизоляционными свой-
ствами. Их термическое сопротивление составляет 1,232 (м* • К)/Вт.
Ремонт слоя из пенополиуретана производится легче по сравнению
с другими теплоизоляционными материалами.
Необходимым условием эксплуатации является нанесение на
поверхность пенополиуретана защитных покрытий, для которых
следует применять материалы на основе эластомеров. Защитные
покрытия должны быть стойкими к воздействию солнечной ра-
диации, особенно ультрафиолетовых лучей, водонепроницаемы-
ми, иметь пониженную возгораемость, прочно соединяться с за-
щищаемым пенопластом, должны быть стойкими к различным
механическим воздействиям. Одна из фирм разработала двухслой-
ное покрытие с нижним слоем на основе полиуретана и верхним
слоем на основе кремнийорганических соединений. При соблю-
дении условий эксплуатации срок службы покрытий составляет
8Г..2О лет в зависимости от ввда покрытия, после чего защитное
покрытие наносят вновь.
В г. Пьерфит (Франция) для улучшения теплозащитных свойств
и обновления внешнего вида наружных стен в 14 верхних этажах
15-этажного жилого здания устроена система дополнительной
внешней теплоизоляции с применением рулонного стекловолокни-
стого утеплителя и крупноразмерных стеклофиброцементных обли-
цовочных плит. Утеплитель ц виде полужестких рулонных полотен
имеет толщину 60 мм, длину 12 м. Раскладка рулонов предусмотре-
на вертикальная, крепление к стенам механическое с помощью ан-
керов со звездчатой шляпкой. Благодаря упругости материала дос-
тигается непрерывность теплоизоляции, в том числе на закруглен-
ных участках углов здания. Несмотря на неблагоприятные погод-
ные условий в период производства работ, скорость раскладки теп-
лоизоляционного слоя составила 45 м2 на одного рабочего в смену.
Работы были произведены на площади 3000 ьг без выселения
жильцов.
$>-3040
129
В НИИ строительных материалов Чехии рассмотрены сущест-
вующие за рубежом системы наружной теплоизоляции стен зда-
ний, а также возможность создания подобных систем теплоизоля-
ции и материалов для них внутри страны.
Работы по дополнительной теплоизоляции наружных стен зда-
ний при их реконструкции начаты в бывшей Чехословакии в 1979 г.,
но уже в 1983 г. число домов, реконструированных таким способом,
составило примерно 2500, а в 1984 г. — 6800. В качестве теплоизоля-
ции применены плиты из пенополистирола, которые приклеивали к
стенам пплимерцементным раствором; на поверхность пенополи-
стирольных плит крепили стеклоткань, по которой наносили тонкий
свой штукатурного раствора. Однако такой способ устройства тепло-
изоляции не получил дальнейшего распространения.
По статистическим данным Объединения промышленности те-
плоизоляционных материалов (Германия), в стране ежегодно ис-
пользуется в строительстве около 15 млн м2 этих материалов. Со-
гласно стандарту DIN 4108 в Германии к теплоизоляционным ма-
териалам относятся только те материалы, теплопроводность которых
ие превышает 0,1 Вт/(м • К). Градация расчетной теплопроводности
теплоизоляционных материалов в диапазоне 0,02...0,06 Вт/(м • К)
осуществляется с округлением до 0,005 Вт/(м * К), а в диапазоне
0,06.. Д1 Вт/(м • К) — с округлением до 0,01 Вт/(м • К). Считается,
что слой теплоизоляции обладает надлежащей теплоизолирующей
способностью, если сопротивление теплопередаче этого слоя со-
ставляет не менее 0,25 (м2 * К)/Вт. Свойства этих материалов ко-
леблются в широких пределах: их плотность составляет Ю...250 кг/ м2,
расчетная теплопроводность — 0,02...0,1 Вт/(м - К). Свойства теп-
лоизоляционных материалов во многом зависят от вида основного
сырья, которое используют для их изготовления, а также от формы,
размеров и структуры изделия, поставляемого потребителю.
В Германии в строительстве используют сыпучие и штучные те-
плоизоляционные материалы. Штучные материалы, например ру-
лоны, плиты, маты, могут с одной или с двух и более сторон по-
крываться слоями бумаги, картона, полимерных пленок и т. д. в
целях защиты от увлажнения, а также для удобства транспортиро-
вания и укладки при производстве теплоизоляционных работ.
В тех случаях, когда появляются новые виды теплоизоляцион-
ных материалов, на которые еще не разработаны стандарты, а так-
же когда выявляются новые области использования теплоизоляци-
онных материалов в строительстве, вопрос о допуске их к исполь*
во
зованию решается министерствами строительства или органами
строительного надзора.
На теплоизоляционные материалы наносят буквенную марки-
ровку» позволяющую потребителю ориентироваться в выборе этих
материалов для конкретных целей. Маркировка содержит сведения
о дефорыативностм теплоизоляционного материала под действием
сжимающих нагрузок, об их пригодности для утепления стен, по-
крытий, перекрытий и т.д.
При выборе теплоизоляционных материалов учитывают ъгх по-
ведение в условиях эксплуатации, например деформативность при
воздействии повышенных температур, поведение в условиях пожа-
ра, а также технологию производства теплоизоляционных работ.
Фирмы Германии изготовляют теплоизоляционные пенополиу-
ретаны, предназначенные для использования в строительстве.
Фирма «Бауэр АГ» выпускает ряд жестких пенополиуретанов» со-
держащих около 95 % закрытых пор. В качестве вспенивающего
агента для этих пенопластов используют «Фреон-11», применение
которого позволяет получать пенополиуретаны с оптимальными
свойствами (наиболее высокими теплоизоляционными характери-
стиками и наименьшей плотностью).
Из всех современных теплоизоляционных материалов пенополиу-
ретаны характеризуются наименьшим коэффициентом теплопроводно-
сти, который при температуре +10 6С составляет до 0,015 Вт/(м• К)
(табл. 4.4).
Tefawp* 4.4
Сравнительные характеристики
теплоизоляционных материалов наружных стен (Германия)
Материал	# Плотность, кг/м3	Коэффициент тешмщрввсоностм. ВтДм  К)
Легкие древесно-вопокьяктые плиты по DIN 1101: толщиной а 25 мм толщиной 15 мм	360...480 570	0,033 0,15
Многослойные легкие строительные плиты по DIN 1104: со слоями из пенопласта со слоями из древесного волокна	X 15 360 ..650	0.040 0.031.A1S
Пенопластовая теплоизоляция заводской готовно- сти по DIN 18159 пенополиуретан (PUR) мсчевинсформаладепщньге плиты (UF)	>37 210	0.030 0,041
Пробковые теплоизоляционные плиты по DIN 18184	80...500	0,045
131
Окончание nui&t. 4.4
Материал	Плотность. кг/м3	Коэффициент тегглопроеодаесги, ВтДм-К)
Пежяилстаассовая теплоизоляция по DIN 18184: пенополистирол экструзионный пенополиуретан пенопласты на основе фжолоформальдггвднсй смолы (PF)	15.30 *30 *30	0,025 0,020 0,030
Мм>®рал>^-всихжнйстьс и растительно-волокни- стые плиты по DIN 18165	80...500	0,035
Пеностекло по DIN 18174	400.Л50	0,045
Температурный диапазон применения пенополиуретанов со-
ставляй —50...-М10 °C; кратковременно они вьщерживают воздей-
ствие температуры до +250 °C (температура горячего битума). Пе-
нопласты специального изготовления и назначения выдерживают
воздействие температуры —20Q...+I50 °C.
Водопоглощение пенополиуретанов не превышает 2...5 % по
объему. При плотности 25...50 кг/м2 прочность на изгиб пенопо-
лиуретанов составляет 0,2..Д75 МПа; прочность на растяже-
ние — 0,15.^0,7 МПа; прочность на сжатие — 0,1..Д4 МПа.
По возгораемости пенополиуретаны, выпускаемые фирмой
«Бауэр АГ», соответствуют требованиям стандарта Германии DIN
4102. Они характеризуются также химической стойкостью: выдер-
живают воздействие органических растворителей, жидкого топли-
ва, минеральных масел, неконцентрированных кислот и щелочей,
агрессивной промышленной атмосферы.
Пенополиуретаны отличаются биостойкостью; они стойки к
поражению ошибками, микробами, а также к прорастанию корней
растений. Они не выделяют неприятного запаха и стойки к старе-
нию в различных климатических условиях. Низкая плотность по-
зволяет легко транспортировать и монтировать изделия из пенопо-
лиуретанов. Их легко обрабатывать: можно пилить, резать, свер-
лить, крепить гвоздями, склеивать.
Указанная фирма выпускает из пенополиуретанов не только из-
делия заводского изготовления (например, плиты), но также напы-
ляемые пенополиуретаны, вспениваемые на месте применения.
Пенополиуретаны находят разнообразное применение в строитель-
стве, где их используют для устройства теплоизоляции покрытий
различных типов, теплоизоляции холодильников, трубопроводов,
различных емкостей и других объектов. Эти материалы широко
132
применяют в конструкциях кровли и стеновых панелях промыш-
ленных зданий»
Скорлупы для теплоизоляции труб либо вырезают из блоков
пенополиуретана^ либо изготовляют, вспенивая пенопласт в соот-
ветствующих формах, представляющих собой две половинки коль-
цевой трубы. Аналогично из двух половинок изготовляют тепло-
изоляционные колена в месте поворота трубы на 90 °С.
Жесткие пенополиуретаны» предназначенные для строительства
и выпускаемые фирмами Германии, содержат в основном закры-
тые поры и имеют плотность 30...120 кг/м3. Применение этих пе-
нопластов аналогичное.
Для теплоизоляции теплопроводов выпускают пенополиуретан
«Эластопор» .плотностью 8...30 кг/м3 .Пеносюлиуретан ♦Эластолит»
плотностью 300...700 кг/м* отличается значительной жесткостью и
твердостью поверхностных слоев; внутренние слои материала име-
ют мелкопористую структуру. Из этого пенопласта изготовляют
различные изделия, в том числе профили для оконных ререплетов.
Фирма «Эластогран» допускает пенополиуретан «Эласган», пред-
назначенный для покрытий спортивных площадок. Покрытия из
этого материала могут быть как родонепроницаемыми, так и водо-
проницаемыми.
Отечественная промышленность выпускает теплоизоляционные
материалы широкого диапазона применения.
Научно-производственное объединение НИКИМТ разработало
пенопласт повышенной прочности ФРП-ЗМ, изготовляемый путем
заливки исходных компонентов в формы с последующим отвер-
ждением в течение 1.-3 мин без дополнительного нагревания фор-
мы. Основные свойства пенопласта; плотность 80... 100 кг/м3; проч-
ность на сжатие 0,4.,.ОД5 МПа; коэффициент теплопроводности
0,042...0,045 Вт/(м • К); влагопоглощение за 24 ч — 2...4 %; темпе-
ратурный интервал эксплуатации — 180.^+150 °C; материал трудно-
сгораемый. Пенопласт используют дня теплоизоляции трубопрово-
дов^ .химического оборудования и других объектов.
Ддя сравнения разработанный негорючий теплоизоляционный
материал БТ-1 изготовляют из базальтового волокна и неорганиче-
ского связующего. Его плотность составляет НО...150 кг/м3; проч-
ность при деформации сжатия 10 % — О,ОЗ-..О,О5 МПа; коэффициент
теплопроводности 0,0S5...0,045 Вт/мК; влагопопквдение за 24 ч —
L..3 %; максимальная температура применения 700 ^С.. Плиты из
негорючего материала БТ-1 предназначены для теплоизоляции
энергетических установок и промышленного оборудования с тем-
пературой эксплуатации до 700 °C; промышленных аданий, а также
133
в качестве утеплителя трехслойных стеновых панелей с металличе-
скими обшивками (-65..Л75 °C).
Негорючий теплоизоляционный материал КТ-10 изготовлен из
каолинового волокна и неорганического связующего. Плотность
материала составляет 250.-300 кг/м3; коэффициент теплопроводно-
сти — 0,04...0,045 Вт/(м • К); прочность при деформации сжатия
10 % — 0,07...0,08 МПа. Материал предназначен для теплоизоля-
ции оборудования с температурой эксплуатации до 1300 °C. Из
него: можно изготовлять изделия любой конфигурации.
Пенополистирол «Стироселл» широко используют в качестве
теплозвукоизоляционного материала. Из него изготовляют плиты,
в том числе способные поглощать шум при ударах (например, фут-
больного мяча). Основная Особенность изготовления звукоизоля-
ционных плит состоит в том; что заготовку из пенополистирола в
процессе обработки подвергают обжатию примерно на 65 %, что
повышает упругость пенопласта.
В США в качестве теплоизоляционных материалов широко ис-
пользуют пенополистирол и пенополиуретаны, Этй материалы
применяют при изготовлении трёхслойных панелей. В частности, в
1988—1991 гг. среднегодовое увеличение объема производства трех-
слойных панелей с теплоизоляционным слоем из пенопластов со-
ставляло 13 %. В 1991 г. объем производства таких панелей достиг
1,4 млн м2. До 2010 г. ожидается еще более интенсивный рост их
производства.
Панели с теплоизоляционным слоем из пенопластов находят
применение при возведении зданий различного назначения для
стен, перекрытий, потолков. Для обшивок панелей используют
различные материалы, в том числе фанеру, древесно-стружечные
плиты различных типов, гипсокартонные листы. Использование
трехслойных панелей позволяет существенно уменьшить трудоза-
траты при монтаже, а их высокие эксплуатационные свойства по-
зволяют значительно (иногда более чем на 50 %) сократить расходы
на отопление зданий й кондиционирование воздуха в помещениях.
К наиболее эффективным пенопластам в США относят Пенопо-
лиуретаны, которые можно применять в любых климатических ус-
ловиях, соответствующие по своим изоляционным свойствам повы-
шенным требованиям современного строительства. Пенополиурета-
ны используют в виде плит или наносят методом напыления непо-
средственно на изолируемые поверхности, что обеспечивает получе-
ние бесшовного слоя пенопласта с улучшенными теплоизоляцион-
ными свойствами. Аналогично широко используют в строительстве
США в качестве теплоизоляционного материала пенополистирол.
134
В Великобритании для обеспечения необходимой теплозащиты
нижних перекрытий зданий из железобетонных конструкций, а
также вентилируемых перекрытий из деревянных конструкций
максимальные величины коэффициентов теплопередачи этих кон-
струкций регламентированы техническими требованиями и равны
0,45 Вт/(м2 - К) для нижних перекрытий и 0,45„,0,6 Вт/(м2 • К) для
промежуточных.
Техническими требованиями предусмотрено утепление пере-
крытий плитами из жесткого пенополистирола марок 200, 350, 500
и 700. Эти плиты отличаются высокой прочностью на сжатие, во-
достойкостью, низкой теплопроводностью, имеют малую массу и
легко обрабатываются. Плиты имеют по длинным сторонам паз и
гребень, С целью замедления воспламенения от небольших источ-
ников огня в плиту включают химические добавки. Однако этот
материал горючий и быстро сгорает на сильном огне. Максималь-
ная температура воздействия на плиты ограничивается 75 °C. При
применении в железобетонных сборных или монолитных перекры-
тиях пенополистирольные плиты, как правило, укладывают сверху
на перекрытие, а слой пароизоляции устраивают поверх плит, за-
щищая их от конденсата. Иногда в нижних перекрытиях теплоизо-
ляционные плиты подшивают снизу к железобетонным плитам, а к
ним снизу — пароизоляцйонньгй слой, обеспечивающий сохран-
ность, долговечность плит и необходимую температуру перекры-
тия. В перекрытиях из монолитного железобетона плиты использу-
ют в качестве оставляемой опалубки.
В балочных нижних перекрытиях зданий теплоизоляционные
плиты укладывают сверху перекрытия. В обогреваемых перекрыти-
ях теплоизоляционные плиты закрывают защитным листовым ма-
териалом, а сверху укладывают обогревательные трубы. В этих слу-
чаях плиты должны обладать достаточной прочностью иа сжатие. В
местах стыковки теплоиэоляодонные плиты укладывают горизон-
тально и вертикально снизу или сверху перекрытия. Вертикальные
участки плит должны быть установлены на высоту минимум 600 мм.
Установку плит предпочтительно производить снизу вверх от фун-
дамента.
Теплоизоляционные полимерные материалы широко использу-
ют в малоэтажном жилищном строительстве, в частности для теп-
лоизоляции деревянных домов панельной конструкции^ которые
занимают значительную долю в общем объеме индивидуального
жилищного строительства в таких странах, как США, Канада,
Швеция, Норвегия, Германия, Франция.
135
В Германии выпускают конструкции энергоэкоиомичных двух-
этажных домов различных объемно-планировочных решений. Ог-
раждающие конструкции домов характеризуются повышенными
теплозащитными свойствами. Коэффициент теплопередачи наруж-
ных стен составляет 0,3 ВтДм’-К). Повышения теплоизоляционных
свойств нижнего перекрытия достигают за счет применения тепло-
изоляционного слоя пенополистирола толщиной 60 мм. Йокрытие
включает теплоизоляционный слой толщиной 160 мм. Стены дома
также имеют теплоизоляционный слой.
? США разработано более сложное конструктивное реше-
ние — стены с двойной теплоизоляцией, един слор которой из же-
сткого пенопласта размещен с наружной или внутренней стороны
стены. Конструкция с наружной теплоизоляцией включает каркас
из деревянных брусьев, внутреннюю гипсокартонную обшивку, па-
ронзоляционный слой, слой стеклоткани, наружную обшивку из
гипсокартонных влит, плиты толщиной 100 мм из жесткого пено-
пласта, приклеенные к обшивке мастикой, стеклопластиковую сет-
ку, приклеенную мастикой снаружи к обшивке, и нанесенный на
нее фактурный слой. Сопротивление теплопередаче стен в этом
случае составляет 6,2-.8,8 (К • м^/Вт. .
Однако в малоэтажном жилищном строительстве в зарубежных
странах предпочтение отдают теплоизоляционным материалам из
минеральной ваты и стекловатных матов, что объясняется их мень-
шей стоимостью по сравнению^ пенопластами.
Среди перспективных следует отметить светопрозрачные тепло-
изоляционные материалы, которые находятся в стадии освоения в
ряде зарубежных стран. Так, во Франции » г. Музон построены
шесть индавидуалытых- жилых двухэтажных экспериментальных
домов, в ограждающих конструкциях которых использована свето-
прозрачная теплоизоляция. Дома имеют деревянный каркас и па-
нельные ограждающие конструкции с применением древесины и
древесных плитных материалов. В качестве светопрозрачного теп-
лоизоляционного материала применен капиллярный и Сотовый по-
ликарбонат. В частности, один из типов светопрозрачного огражде-
ния в экспериментальных домах («Окалюкс») толщиной 100 мм со-
стоит из Двух слоев стекла и находящегося между ними слоя ка-
пиллярного поликарбоната. По расчетам специалистов, примене-
ние свегопрозрачной теплоизоляции из поликарбоната позволит
получить замеТную экономию электроэнергий, расходуемой на
обогрев дома.
136
В зарубежном строительстве широко применяют сплошные и
многопустотные теплоизоляционные элементы из пенополистирола,
французская фирма ISBA выпускает экструдированные сплош-
ные и многопустотные элементы из пенополистирола плотностью
16...20 кг/м3 для устройства теплоизоляции перекрытий с примене-
нием предварительно напряженных'железобетонных балок тавро-
вого сечения. Элементы из пенополистирола укладывают на полки
балок шириной L0 см-
Сплошные элементы (рис. 4.1, с) поставляют с отделочным
слоем толщиной 20 мм из стеклофмбропеноматериала на основе
минерального вяжущего. По огнестойкости материал отделочного
слоя относят к классу МО (невозгораемый)- Элементы предназна-
чены для устройства перекрытий подвальных помещений в жилых
односемейных домах, а также для устройства покрытий спортив-
ных залов, одноэтажных торговых *и административных зданий,
производственных помещений, гаражей.
Многопустотные элементы (рис. 4.1, б, в) выпускают без отде-
лочного слоя. Они предназначены для устройства подвальных пе-
рекрытий и перекрытий над санитарным подпольем в односемей-
ных домах. По огнестойкости элементы для подвальных перекры-
тий относят к классу MI (трудновозгораемые), а элементы для пе-
рекрытий над санитарным подпольем — к классу М5 (легковозго-
раемые).
Многопустотные элементы цшс. 4.1, г) выпускают с отделоч-
ным слоем из стеклофибропёноматериада на основе минерального
вяжущего. Стержнями из нержавеющей стали отделочный слой за-
креплен в сжатой зоне. Элементы предназначены для устройства
подвальных и чердачных перекрытий в односемейных Домах.
Многопустотные элементы (рис. 4.1, д) выпускают с металличе-
ской сеткой-на лицевой стороне, удерживаемой стержнями из не-
ржавеющей стали, один конец которых заделан в сжатой зоне; Эле-
менты предназначены для устройства подвальных, междуэтажных и
чердачных перекрытий в односемейных домах. Гипсовый штука-
турный раствор вручную или методом торкретирования наносят по
металлической сетке слоем толщиной 20 мм за два раза в двух вза-
имно перпендикулярных направлениях.
Многопустотные элементы (рис. 4.1, е) выпускают с-тонким
крапчатым отделочным слоем, имитирующим природный камень.
По огнестойкости отделочный слой из раствора на гидравлическом
вяжущем относится к классу МО. Элементы предназначены для
устройства подвальных перекрытий и перекрытий над санитарным
подпольем в односемейных домах.
В7
6
a

г
3

P и c. 4.1. Схемы элементов из пенополистирола и их установки при устройстве перекрытий:
а — сплошной элемент F 15» б — многопустотный элемент VL ]&, е — то же, VL 22, г - ШТ 2 Г, Н1Т 1.9; е — SFf* 1 — предварительно
напряженные балки таврового сечения; 2— элемент из пенополистирола; J— отделочный слой из стеклофкброленомэтериадя; 4 — стержня из
нержавеющей стали: S — металлическая сетка; 6 — тонкослойное отделочное покрытие из раствора на минеральном вяжутпем
Характеристики элементов из пенополистирола и перекрытий с
их применением приведены в табл. 4.5 и 4.6 соответственно.
Небольшая масса элементов из венополиспфола позволяет лег-
ко и быстро укладывать их вручную^ значительно сократить сроки
производства работ. Отделочный слой на лицевой стороне элемен-
тов и соединение их в паз и гребень позволяет получить поверх-
ность потолка без дополнительной обработки и отделки. Примене-
ние элементов из пенополистирола, выпускаемых фирмой 1SBA,
позволяет монтировать огнестойкие перекрытия с высокими теп-
лоизоляционными свойствами, с высококачественной поверхно-
стью потолка.
Характеристик!! элементов из пенополистирола
системы ISBA (Фряшия)
Таблица 45
Параметры	Типы элементов					
	F15	vna	VL22	HJT2.4	HIT 19	SFP UJ
Длина, см	60,0	120,0	120,0	53.0	250.0	60,0
Ширина, см	6Ц6	64,3	64,3	64,4	64,3	64.3
Толщина, см	15.0	17,5	21,5	19,5	П.5	17,5
Масса, кг	гз	1,44	—		5,0	i,2
Характеристики перекрытий
с применением теилмзоляцнодеых элементов
Таблица 4.6
Параметры	Типу элементов					
	F15	VL18	VL22	НГГ2.1	HIT L9	SFPIB
Расстояние между осями ба- лок таврового сечения, см	68,0	60,0	60.0	60,0	60,0	60,0
Числоэлементов на!мгдюре- крытия. шт	2,45	, 1Д1	—	2,83	0,67	2.83
Толщина цереафьпия, см	20,0	22,5	26Л	24,5	24,5	22,5
Согостшлемие теплопереда- чеДм^Ю/Вт	1.11	1,88	—	2,05	1.9	1,88
Коэффициент теллоперелд- чи,Вт/(ыг- К)	0,69	0,45	—	0,42—0,45	0,44	0,45
Предел огнестойкости, ч	0,5	—	—	0,5	1.5	—
Американская фирма «Дэй Кемикал Компани» разработала и
производит теплоизоляционные материалы серии Styrofoam из экс-
трудированного пенополистирола (табл. 4.7). Продукция фирмы
139
имеет все необходимые сертификаты для стран Восточной Европы.
Официальным дистрибьютером является швейцарская фирма «Ке-
мопласх А.Г.», чья продукция была исследована в России в ЦНИИ-
Промзданий, ЦНИИСК, ВНИ-ИПО МВД й др.
»
Таблица 4.7
своЯстм
женоейлнепфол* фарш «Дэй Кемикал Клыщмг» (США)
Параметры	Тсюшчсясис нормы	Пенотюлкст’фоц		
		RoofrnauSL	Wallmate 2 00	RodrmatelOO
Плотность исходная, кг/м3	DIN 53420	32	25	38
Теллмфовадносп» при 10 Ч?, Вт/(м-с)	DIN52612	0,027	0,028	0,027
Водопоглощсние всего лис- та по объему, %	DJN53434	4U	0,2	0,2
Капиллярность		0	0	0
Размеры (ширина х тол ши > на), мм		1250x30; 40; 50; 60; 70, 100; НО; 120	1250x20; 25; 30;40.50; 60; {80)	1250х30;40; 50; 60; 80, 100
Прочность на сжатие при осадке 10%, Н/мм	DIN53421	0,3	0.2	ол
Все марки материала содержат огнезащитные присадки. Высо-
кая влагостойкость позволяет рекомендовать указанный материал
для применения в любых погодных условиях. Материал устойчив
также к многократному замораживанию и оттаиванию.
В Западной Европе этот материал испытывали в Исследова-
тельском институте теплозащиты в г. Мюнхене, Ведомстве испыта-
ний строительной статики в г. Фрайбурге {Германия) и др. Продук-
ция фирмы серии Styrofoam получила регистрационные свидетель-
ства в Польше, Чехии, Словакии, Венгрии, России я в западноев-
ропейских странах.
Материал отличается комплексом уникальных свойств. Его вы-
сокая теплоизоляционная способность отвечает требованиям са-
мых жестких стандартов в мире. Стойкость к гниению, длительные
влагостойкость и прочность на сжатие обеспечиваются на основе
полностью закрытой ячеистой структуры экструдированного пено-
полистирола.
Styrofoam — это серия теплоизоляционных плит из экструдиро-
ванного пенополистирола, которая имеет шесть марочных наиме-
нований, рекомендуемых для следующего применения: Roofmate —
для крыш, Walhnate — для стен, Floormate — для полов различных
140
зданий, Penmate — для фундаментов, Agmate — для сельскохозяй-
ственных сооружений, Styrofoam для ламинированных гипсовых
панелей и ограждающих конструкций колодных складов.
Плиты по краям имеют ступенчатую кромку или паз-гребень,
что исключает применение при их укладке дополнительных стыко-
вочных рулонных материалов. Все материалы имеют отличитель-
ный нежно-голубой цвет.
Styrofoam — это универсальный теплоизоляционный материал,
рекомендуемый практически без ограничений для всех ограждаю-
щих конструкций зданий и сооружений различного назначения.
Одни изделия имеют гладкую поверхность, ^другие — шероховатую
для лучшего сцепления поверхностей при нанесении на них мок-
рых штукатурных растворов, при облицовке плиткой и т.д»
Теплоизоляционные плиты выпускают в очень широком ассор-
тименте. Стандартные размеры плит — 1250 х 600 мм и 2500 х 600 мм
с толщиной 20...120 мм с градацией 10 мм.
Пенополистирольный материал марки Roofmate SL, отличаю-
щийся водостойкостью и высокой прочностью на сжатие, позволил
разработать так называемую инверсионную конструкцию плоской
крыши. Теплоизоляционный слой при таком решении укладывают
поверх гидроизоляционной мембраны и в зависимости от условий
и целевого назначения покрывают слоем окатанного гравия круп-
ностью 16...32 мм толщиной 5 см или бетонными тротуарными
плитками. Такой конструктивный метод в настоящее время широ-
ко используют в мире при строительстве новых зданий, он незаме-
ним при реконструкции существующих старых плоских крыш.
Инверсионная конструкция крыш обеспечивает комплексную
защиту гидроизоляционной мембраны от механических поврежде-
ний, вредного теплового воздействия и ультрафиолетового излуче-
ния. Кроме tofq, она позволяет поддерживать температуру мембра-
ны и всей конструкции крыши близкой к внутренней температуре
зданияг что предотвращает образование конденсата* а такой конст-
рукции не требуется пароизоляционный слой. Инверсионная кров-
ля рекомендована для стоянок автотранспорта, для устройства сада
с зелеными насаждениями и т. д.
При строительстве малоэтажных жилых домов теплоизоляцион-
ные плиты марки Roofmate укладывают непосредственно на стропи-
ла под черепицу или другой кровельный материал. Теплоизоляцион-
ные плиты можно крепить и под стропила, что позволяет использо-
вать чердачное пространство в качестве дополнительной жилой пло-
щади.* В этом случае теплоизоляционные плиты следует надежно за-
щищать от огня, например слоем сухой гипсовой штукатурки.
141
Весьма эффективно использование пенополистирольных плит
марки Walimate для теплоизоляции полых стен зданий, а также стен
реконструируемых историко-архитектурных памятников, у которых
нельзя изменять прежний фасад. То же относится к теплоизоляции
стен подвалов существующих зданий (плита из полимерного мате-
риала толщиной 5 см по своим теплотехническим характеристикам
соответствует кирпичной стене толщиной в два кирпича).
В зарубежной практике строительства в настоящее время широ-
ко применяют теплоизоляционные плиты марки Floonnate при
устройстве полов в жилых и промышленных зданиях, в дорожном
и аэродромном строительстве.
Недостатком экструзионных пенополистирольных плит являет-
ся их плавление при прямом контакте с источником повышенного
тепла. Максимальная непрерывная температура не должна превы-
шать 75 сС.
Фирма «Интеко (г. Москва) разработала теплоизоляционный
материал «Изофлекс», рекомендуемый для стен» крыш и перекры-
тий срубов, садовых щитовых и дачных домиков, а также городских
квартир. Он состоит из трех слоев: нижнего — расширенного чис-
тым водяным паром полистирола с низким коэффициентом тепло-
проводности» тонкого слоя искусственного огнеупорного войлока и
алюминиевой фольги — для отсечения конденсата водяных паров и
отражения инфракрасного излучения.
Специалистами ВНИИ ветеринарной санитарии проведены
комплексные исследования более 40 видов полимерных материалов
и изделий из них. Согласно проведенным исследованиям, приме-
нение полимерных материалов в строительстве животноводческих
объектов позволяет увеличить в 5 раз срок их службы, а также экс-
плуатационную надежность ' построенных зданий; уменьшить в
9..-12 раз вес зданий (а отдельных конструктивных элементов —в
20...30 раз); снизить в 2Д.З раза трудоемкость строительных работ;
повысить в 2Д..5 раз производительность труда; значительно со-
кратить сроки строительства животноводческих объектов.
Кроме того, применение полимерных материалов (например,
кераызитобетонных влит на основе мономера ФА, латекса СКС-65
ГП «Б», карбамидоформальдегидной смолы КФ-MT и др.) для по-
крытия полов животноводческих зданий позволяет в холодный пе-
риод года уменьшить теплолотери на 12...20 % и увеличить средне-
суточный привес животных на 13..Д5 % с уменьшением при этом
на 12Р.Лб % затрат кормов на 1 кг привеса.
142
В 1976 г. в Голландии была образована фирма «Термафлекс» по
производству теплоизоляционных материалов из вспененного по-
лиэтилена. Пенопласт относят к группе трудногорючих материа-
лов. В соответствии со строительными нормами в нашей стране
Thermaflex рекомендован для тепловой изоляции оборудования и
различных трубопроводов в зданиях всех степеней огнестойкости.
По гигиеническим показателям теплоизоляционный материал раз-
решен к применению в жилищном, гражданском, промышленном
строительстве. При испытаниях пенопласта в нем не было обнару-
жено формальдегида, фенола, бутилового спирта, ксилола и бензо-
ла. Материал отличается высокой химической стойкостью, имеет
хорошие звукопоглощающие характеристики.
По оценке специалистов фирмы «Термафлекс», высококачест-
венная закрытая ячеистая структура пенопласта с прочными меж-
поровыми стенками обеспечивает в течение многих лет постоян-
ные физические свойства. Пенопласт эластичен во всем темпера-
турном диапазоне применения и отличается высокой механической
прочностью к случайным внешним воздействиям.
В зависимости от условий эксплуатации выпускают широкий
ассортимент изоляционных материалов Теппайех в ваде трубок
различного диаметра, сегментных участков, скорлуп, листов, плит,
рулонов. Для дополнительной защиты изоляции от механических
повреждений, водяного пара, ультрафиолетовых лучей и других
воздействий используют специальные покрытия — резину, алюми
ний. пленки, фольгу, лакокрасочные покрытия и др.
Характера ста кв тгпло изоляционного
полиэтиленового пенопласт* Thennaflex (Голландия)
Плотность, кг/м3...._......................... 35...40
Цвет.............-..........~.......Серый
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м - К)
при 10 °C.......... —........................ 0,033
при 40 °C..-....................—0,038
Диапазон рабочих температур, °C..............—80. +U0
Водопснтххпенле через 28 сут, %..............2
Токсичность при сгорании.....................Нетоксичен
При устройстве теплоизоляции Thennaflex почти полностью ис-
ключена потеря энергии. Установлено, что зазор в 1 см между от-
резками изоляции на участке трубопровода длиной 2 м, образован-
ный в связи с нарушением технологии монтажа, приводит к поте-
рям около 30 % энергии. На трубопроводах больших диаметров та-
кие потери могут достигать 50 %.
143
Для теплоизоляции из вспененного полиэтилена используются
готовые замки-защелки на самоклеящейся основе, что обеспечива-
ет дополнительную экономию времени еще на 50 %. В целом эко-
номия энергии может достигать 80 %, что позволяет компенсиро-
вать затраты на теплоизоляцию при условии ее постоянной экс-
плуатации в течение одного отопительного сезона.
Специалистами Российского НИИ химии и технологии элемен-
тоорганических соединений и университета г. Сам-Чок (Южная
Корея) проводится исследование QM-силоксанов — новых тепло-
изоляционных композиционных полимерных материалов, являю-
щихся производными кремниевых кислот. Здесь Q = [SAJ, а
М = [(СНз)з$|О1/2Ъ На основе QM-силоксанов разработаны пено-
полиорганосилоксаны — газонаполненные материалы кремнийор-
ганических полимеров, отличающиеся высокой тепло- и термо-
стойкостью. Они сохраняют свои механические, диэлектрические и
теплоизоляционные свойства длительно при 250 ®С и кратковре-
менно при более высоких температурах. Материалы могут быть ре-
комендованы также для герметизации и уплотнения различных
стыков и мест примыкания. Указанные пеноматериалы имеют раз-
личную плотность, открытую или закрытую пористость.
Силиконовые вспенивающие составы с QM-силоксанами реко-
мендованы также для радиационной защиты, жюроизоляции, но
преимущественно для обеспечения огне- и термостойкости. Извес-
тен пример использования силиконового леноматериала в качестве
теплозащитного покрытия металлов при температуре 1100...2700 °C.
Фирма BASF AG (Германия) рекомендует в качестве теплоизо-
ляционного кровельного материала экструдированный пенополи-
стирол Styrodur, теплоизоляционные плйты марок 3035 S и 4000 S.
Закрытая пористая структура, нулевое вддопоглощение и проч-
ность материала позволяют проводить монтаж покрытия при лю-
бых погодных условиях с помощью Г-образной конфигурации кро-
мок. Материал легко режется, поддается механической обработке.
Техническая характеры стыка пенополмсгирола Styrodur
Средняя плотность. кг/м\.^..............................2S...45
Теплопроводность при средней температуре L0 °C, Вт/(м • К) — 0,025 .,,033
Предел прочности на сжатие при 10 % деформации, Н/мм2...0,15.. 0,7
Водопоглощение чере з 28 сугпри переменной температуре
по объему, %	... 0,1...0,5
Предельно допустимая температура применения, °C...._....75
Типовые размеры плит, мм.
толщина ...»........ .............................. 20.200
длина—.................»»..--....................... I25Q, 2500
ширина...»...................................  ».»-»	600
144
Плиты рекомендованы для плоских крыш с устройством на них
пешеходных зон, автостоянок, газонов, садов. При устройстве
кровли, рассчитанной на небольшие механические нагрузки (пеше-
ходные зоны, зеленые площадки), применяют Styrodur 3035 S. Там»
еде предусмотрены значительные механические нагрузки (автосто-
янки), рекомендуется использовать Styrodur 4000 S.
Для защиты кровли от ветрового воздействия на теплоизоля-
цию укладывают пригружиющий слой гравия, гальки или тротуар-
ную плитку. Это снижает нежелательное ультрафиолетовое и озо-
новое воздействие» повышает пожарную безопасность.
Материал можно применять при ремонте старых кровель без
удаления существующих слоев гидро- и теплоизоляции. Для этого
на поврелщеннце покрытие настилают гидроизоляционную мем-
брану и плиты Styrodur 3035 S. Для устройства такой кровли фирма
выпускает специальную марку плит Styrodur Lt)E. На одну поверх-
ность плит наносят слой специальной легкой штукатурки, защи-
щающей теплоизоляцию от воздействия УФ лучей» механических
повреждений и повышающей огнестойкость конструкции.
Техническая хдоктерястяка Пеиополнсгироля Styrodur LDE
Средняя плотность, кг/м3.................10...12
Размер плиты, мм........................   1000	x 500
Толщина, мм........~  _ ........„..........50; 60,80
Коэффициент те плопроводности, ВгДм2 К) ...0,63;-0,53;0,44
Кромка плит имеет конфигурацию «шип-паз». Материал можно
укладывать при любых погодных условиях на клей холодного от-
верждения.
Опыт эксплуатации плит в зарубежном строительстве показы-
вает, что при демонтаже конструкции кровли Styrodur LDE можно
использовать повторно.
Кровли с применением экструдированного пенополистирола
Styrodur успешно эксплуатируются в РФ. Примерами MOiyr слу-
жить Храм Христа Спасителя (стилобатная часть), торгово-рекреа-
ционный комплекс на Манежной площади (верхнее перекрытие),
реконструкция здания Большого театра (перекрытие инженерного
блока).
Специалистами АО «ЦНИИПромзданиЙ* (г. Москва) в 1997 г.
разработан альбом конструкционных решений «Стены, покрытия,
полы с теплоизоляцией из экструзионного пенополистирола Styrodur
концерна BASF AG. Материалы для проектирования и рабочие
чертежи узлов*.
145
Строительно-инвестиционная компания «Конкор» разработала
установку УПТП-1600 для приготовления полистаролцементной
смеси и заливки ее в опалубку при возведении монолитных конст-
рукций стен, покрытий и перекрытий мощностью 1600 л/ч. Маши-
на оснащена устройствами загрузки цемента» инертных материалов
и подачи воды. Производительность достигает 4000 л/ч. Получен-
ную смесь можно транспортировать на расстояние до 40 м и высо-
ту до 15 м без ухудшения ее характеристик. Смесь можно готовить
непосредственно на строительной площадке.
Специалистами АО «Пластполимер» (г. С.-Петербург) разрабо-
тан заливочный карбамидоформальдегидный пенопласт, который
является эффективным теплозвукоизоляционным материалом.
Карбамидный пенопласт разрешен к применению Министерством
здравоохранения РФ в качестве утеплителя в строительных конст-
рукциях для жилых и общественных зданий.
Карбамидный пенопласт представляет собой вспененный
материал скрытоячеистой структуры, является одним из самых лег-
ких теплоизоляционных материалов, не набухает и не растворяется
в воде, кислого- и щелочеустойчив. Относится к группе трудновос-
пламеняемых пенопластов, не подвержен действию плесени. Реко-
мендован в качестве утеплителя для каркасных панелей с любым
каркасом и обшивкой из любых материалов. Предусмотрена залив-
ка полимера непосредственно на строительной площадке —для
утепления кровли и зданий с полыми стенами и перекрытиями.
Материал рекомендован также для теплоизоляции трубопроводов
при эксплуатации до 300 °C.
Техническая характеристика
кфб&ждоформалыЕгвджго неиопляста АО «Пластиолнмер»
Плотность в сухом состоянии, кг/ мг............... 15. .30 и более
Прочность при сжатии. кПа......................... 15 и более
Вооопсоткмценне за 24 часа, см3/см5.w	...^—...... 21 % объема
Теплопроводность в сухом состоянии, Вт/(м-К)	<0,035
Временная линейная усадка в течение 23 суг, %..... g 2
Вертикальная усадка............-..................Отсутствует
ЗАО «МосФлоулайн» (г. Москва) выпускает трубы с теплоизо-
ляцией из пенополиуретана (ПГГУ), предназначенные для систем
теплоснабжения, горячего и холодного водоснабжения. Выпуска-
ются также фасонные изделия для труб (отводы, тройники, перехо-
ды, заглушки и др.). Изолируются только новые стальные трубы
отечественного производства длиной 9 000... 12 000 мм. nnv, реко-
146
мендуемый для теплоизоляции стальных труб, имеет плотность
71,4 кг/м2; содержание б нем замкнутых пор — не менее 94,27 %
объема; прочность на сжатие — не менее 0,53 МПа; водопоглоще-
ние при кипячении в течение 90 мин — не более 3,26 %. ППУ изо-
ляция рассчитана на длительное воздействие температуры до 130 и
кратковременно выдерживает воздействие температуры до 150 °C.
Для труб диаметром 57... 1020 мм подземной бесканальной проклад-
ки дополнительно предусмотрена гидроизоляционная полиэтиле-
новая оболочка, а для труб диаметром 57...1200 мм — оболочка из
стальной оцинкованной ленты соответственно для канальной, тон-
нельной и надземной прокладки сетей.
Фирма «ЭТЭКА» (г. Москва) предлагает листовой и рулонный
пенополиэтилен (ППЭ), рекомендуемый в качестве теплоизоляци-
онного материала в покрытиях и полах, а также для теплоизоляции
труб. Его можно использовать как для звукоизоляции полов от
ударного шума, так и для устройства гидроизоляции санитар-
но-технических помещений. Плотность ППЭ — 35 кг/м3; коэффи-
циент тешюпроводности — 0,035 Вт/(м • К); водопоглошение за 24 ч —
0,7 см’/см2; температурный диапазон применения -60...+100 °C. Дол-
говечность материала составляет более 20 лет (при использовании в
наземных и подземных условиях). Он химически стоек, эластичен,
биостоек, экологически безопасен, хорошо обрабатывается.
Специалистами НПО НИКИМТ (Россия) разработаны плиты
пониженной горючести из пенопласта ПСБ-ПБ, рекомендуемые
для теплоизоляции покрытий и стен промышленных зданий, а так-
же в качестве утеплителя трехслойных панелей. Пенопласт изго-
товляют из гранул полистирола ПСВ-С и сухих сыпучих неоргани-
ческих порошков. Плотность пенопласта — 180 ± 20 кг/м2; проч-
ность при деформации сжатия 10 % — 0,2 МПа; коэффициент теп-
лопроводности при температуре 30 °C — 0,05 Йт/(м - К); водопо-
глощение — не более 10 % (по объему); температурный интервал
применения от —50 до +70 °C. Материал нетоксичен.
НИКИМТ разработан также пенопласт повышенной прочно-
сти ФРП-ЗМ, рекомендуемый для изоляции теплотрасс, химиче-
ского оборудования и других объектов. В отличие от применяе-
мых химически модифицированных фенолоформаледегидных пе-
нопластов ФЛ-3 и КФП-20 пенопласт ФРП-ЗМ изготовляют тю
более простой схеме. Получение материала заключается в заливке
смеси исходных компонентов в формы с последующим отвержде-
нием в течение 1...3 мин без дополнительного нагревания формы.
Плотность пенопласта ФРП-ЗМ — 80—100 кг/м, прочность на
147
сжатие — 0,4...0,55 МПа; коэффициент теплопроводности —
0,042...0,045 Вт/(м • К); влагопоглощение за 24 ч — 2...4 %; темпе-
ратура применения — от -180 до +150 °C. Материал трудносго-
раемый.
НПО «Полимерстройматериалы» выпускает карбамидный пе-
нопласт КФП-ХВ для теплоизоляции строительных конструкций, а
также трубопроводов и других объектов. При изготовлении мате-
риала два компонента (смесь карбамицофс^алвдснмжой смолы,
поверхностно-активного вещества» газообразователя и других доба-
вок и кислотный катализатор) смешивают и заливают в форму, где
без подогрева происходит вспенивание и отверждение композиции.
Плотность пенопласта — 70... 120 кг/м3; коэффициент теплопровод-
ности при температуре 25 ± 5 °C — не-£олее 0,04 Вт/(м • К); проч-
ность на сжатие (при деформации 10 %) 0,3...0,4 МПа; сорбци-
онная влажность — не более 15 %; температурный интервал приме-
нения — от —60 до +130 °C. Пенопласт можно изготовлять как в
стационарных производственных условиях, так и в построечных
условиях при температуре до —20 °C, что относится к преимущест-
ву КФП-ХВ по сравнению с другими пенопластами.
АО НПИА «Сгройпрогресс» совместно с ЦНИИСК им.
ВА. Кучеренко разработан теплоизоляционный фенольный пено-
пласт пониженной горючести, рекомендуемый для теплоизоляции
зданий из легких металлических конструкций. Материал выпуска-
ют в виде плит, его используют в качестве утеплителя в трехслой-
ных панелях» можно применять взамен пожароопасного пенополи-
стирола (табл, 4.8).
ТЪ&гйца 4.8
Техшиескля характеристикл фенолыюго пенопласта
момбингга «Стройиерлят» (г. Мытищи Московской области)
Параметры	Марки		
	100	125	150
Плотность, кг/м3	400	125	150
Прочность на сжатие (при деформации 10 %), МПа	0,013	0,015	0,018
Прочность на изгиб» МПа	0,018	0,023	0,025
Тетиюгфйводиость, Вт/(м К)	0,04	0,05	0,05
Специалистами ЦНИИСК им. ВА. Кучеренко совместно с
НИИ нетканых материалов (г. Серпухов Московской обл.) разрабо-
тан тешозвукоизоляционный материал «Онитекс», представляющий
собой нетканое полипропилейовое полотно в виде рулонов или ма-
14а
гов. Рекомендован для изоляции ограждающих конструкций — стен,
полов. Материал прошел огневые испытания и выдержал 4 мин при
температуре 750 °C, ему присвоена труппа Горючести ГЗ.
Техническая хлршстедеетжя теалоаБуконюляшюпого
цолпросплева <Онитеко
Средняя плотность, кг/м3..^....................___..150...180
К<юффицненттсплопроводности, Вту(м  К) ««'г'»'*'»'***”""**'*. O.O35...O.O37
Ъ^эффицмемтзвукогк^глощения при частоте, Гц:
ЮОО................................-.......... 0.3
2000...	..............—....................  .0,6
4000	—........................-...0,Я
Водолопкхцеиие за 24 ч, об. %..................£ 2
Длина, м —....................  „................  £25
Ширина, м   ...................—....<.... —£2
Толщина слоя, мм ______ ___—...................    -	10... 14
Долговечность, лет.............—....................2 50
4.3.	МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ
И ДРУГИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
Подавляющее большинство зданий и сооружений эксплуатиру-
ются на открытом воздухе и только незначительная часть из
них — под землёй, на воде пли под водой. Практически все про-
мышленные предприятия подвержены воздействию тесно связан-
ных с технологическим процессом химически агрессивных жидко-
стей и газов, повышенных температур, влажности и т. п. Кроме
того» обычные климатические воздействия, к которым можно отне-
сти ветровые и снеговые нагрузки, попеременное замораживание и
оттаивание, сезонные, месячные и суточные колебания температур
и т. п., существенно влияют на прочностные и деформационные
характеристики несущих и ограждающих конструктивных элемен-
тов, поверхностей различных строительных материалов — камен-
ных, бетонных, металлических и деревянных. В результате этих
воздействий образуются корродирующие слои, отслоения, высолы,
другие Дефекты и повреждения, что в конечном итоге может при-
вести к частичной потере несущей способности и даже разруше-
нию как отдельных конструктивных элементов, так и всего здания
или сооружения в целом.
Наиболее подвержены коррозийным процессам металлические
конструкции, не менее актуальна защита древесины от биологиче-
ского поражения и пожарной опасности.
149
Прямые затраты на защиту от коррозии только в химической
промышленности в нашей стране составляют около 84 млрд руб.,
косвенные оцениваются в 126... 150 млрд руб. Колоссальные убыт-
ки от коррозии несут и зарубежные фирмы. В промышленно раз-
витых странах ежегодные потери только от коррозии черных ме-
таллов составляют 10 % от их валового производства и потребле-
ния. Поэтому борьба с коррозийными процессами, надлежащая
защита конструкционных материалов от различных воздействий
являются одной из главных задач в современном строительстве.
Из различных способов борьбы с коррозией одним из самых
распространенных и экономически целесообразных является при-
менение защитных полимерных покрытий. Для защиты металли-
ческого оборудования, каменных, железобетонных и металличе-
ских конструкций от коррозии успешно используют тонкослой-
ные лакокрасочные покрытия. В некоторых случаях они становят-
ся неэффективными и на смену им приходят рельефные или глад-
кие листовые материалы. Весьма эффективны антикоррозийные
мастичные полимерные материалы или герметирнзующие, осо-
бенно для различных стыковых соединений отдельных элементов.
Нередко инженерная мысль создает довольно оригинальные ре-
шения антикоррозийных покрытий, частично позаимствованные
в животном мире.
В Японии в последние годы получило широкое распростране-
ние слоистое покрытие с применением чешуек из нержавеющей
стали и полимерного связующего, предназначенное для антикорро-
зийной защиты металлических конструкций. Слоистое, покрытие с
применением чешуек из оксида железа впервые было использовано
для защиты Эйфелевой башни, строительство которой было закон-
чено в 1889 г. Однако в то время технология обработки поверхно-
сти чешуек была несовершенной и достичь удовлетворительной ат-
мосфсростойкости покрытия не удалось. Позже в США стали ши-
роко использовать слоистое покрьпие на основе чешуек из нержа-
веющей стали, различных видов полимеров и наполнителей. Из-
вестен случай, когда на металлических конструкциях следы корро-
зии не появлялись в течение 24 лет эксплуатации. В Японии за-
щитное покрытие фирмы «Тохоку догтэцу» на основе чешуек из
нержавеющей стали фирмы «Тайхэйе киндзоку кого» начали при-
менять с 1975 г. Защитное покрытие нашло применение в районе
Тохоку на предприятиях цветной металлургии для отделки внут-
ренней поверхности покрытий цехов электролиза, металлических
колонн в цехах по производству солей.
150
В поперечном разрезе покрытие состоит из металлических че-
шуек, уложенных горизонтально друг над другом в несколько ря-
дов. Перекрывая друг друга, чешуйки создают лабиринт на нуги
просачивания загрязняющих веществ к металлу конструкций. Та-
кое слоистое покрытие характеризуется стойкостью к механиче-
ским воздействиям, малопроницаемостью для растворов солей и
вредных газов. Для обеспечений должного эффекта лабиринта не-
обходимо, чтобы соотношение между диаметром и толщиной че-
шуек и прочность сцепления их со связующим были большими.
В настоящее время чешуйки из нержавеющей стали выпускают
диаметром 30 мкм й толщиной в среднем 0,3 мкм (отношение диа-
метра к толщине чешуек в среднем составляет 100). Применение
более тонких чешуек повышает эффект лабиринта в результате уве-
личения числа их слоев в покрытии.
Эффект лабиринта зависит также от вида полимера, применяе-
мого в качестве связующего. Эпоксидная смола обеспечивает высо-
кую прочность сцепления с чешуйками и создает химически- и во-
достойкое покрытие. Акрилат и полиуретан гарантируют цвето-
стойкость, высокую степень глянцевитости и ударопроОностъ по-
крытия. При использовании силиконовой смолы покрытие отлича-
ется температуростойкостъю до 680 °C, коррозийной стойкостью,
высокой прочностью сцепления связующего с металлическими че-
шуйками. Поливинилхлорид придает покрытию высокую кислото-
и водостойкость.
Предполагают, что в будущем такое дорогостоящее высокоанти-
коррозийное покрытие получит широкое распространение.
Коррозия арматуры в железобетоне является в настоящее время
важной проблемой и вызывается различными агрессивными воз-
действиями окружающей среды. В частности, в США в основном
из-за применения солей-антиобледенителей и в меньшей степени
из-за кислотных дождей коррозией поражено примерно 162 222
моста, требующих дорогостоящего ремонта. По ряду документаль-
ных данных, отрицательное воздействие агрессивных веществ на
конструкции мостов можно установить визуально в первые 2..3 года
после окончания их строительства. Многие конструкции для обес-
печения расчетной долговечности необходимо ремонтировать в те-
чение 5... 15 лет после завершения строительства мостов. С целью
обеспечения надежной эксплуатации арматуры с конца 1960-х го-
дов федеральным дорожным управлением США начато выполне-
ние ряда исследовательских программ, одна из которых состояла в
разработке наносимых методом напыления в электростатическом
поле эпоксидных покрытий для арматуры в железобетоне. К 1973 г.
151
в результате проведенных исследований установлено, что такие по-
крытия наиболее эффективны по сравнению с другими, причем по
сравнению с содержащими органические растворители жидкими
составами на основе эпоксидных смол предпочтительно примене-
ние порошкообразных эпоксидных смол, покрытия из которых от-
личаются более высокими экотлуагацисжными свойствами
При проведении исследований >47 разновидностей покрытий
были оценены по следующим параметрам: химическая стойкость
(стойкость к воздействию воды, хлористого кальция, гидроксида
кальция, сульфата кальция, свежеприготовленного цементного тес-
та); характеристики покрытия (изменения толщины, методы нане-
сения, подготовка поверхности стали и др.); долговечность покры-
тия (износе- и ударопрочность, гибкость покрытия при изгибании
арматурного стержня с нанесенным покрытием); электрохимиче-
ские свойства; свойства при изгибе.
В 1973 г» арматурные стержни с эпоксидным покрытием были
впервые применены в США при строительстве четарехлролетного
моста длиной 49 м. Затем стержни с покрытием использовались
при строительстве многих мрстов.
В 1981 г. в США издан стандарт ASTM А 775-81 наарматурные
стержни с эпоксидным покрытием, наносимым методом напыле-
ния в электростатическом поле. Стандарт устанавливает время от-
верждения покрытия, а также его толщину в пределах 0,13—0,3 мм.
Покрытие предусмотрено наносить на стержни после их пескост-
руйной обработки.,В стандарте указаны требования к покрытиям
при проведении испытаний (определение толщины покрытий, их
адгезионных свойств, химической стойкости, электрического со-
противления, деформаций ползучести, прочности на удар и др.).
В настоящее время общий объем потребления арматуры для же-
лезобетона в США и Канаде составляет около 5 млн т в год. Из них
на долю стержней с эпоксидным покрытием приходится примерно
б...6,5 % (325 тыс. т в год), причем потребление натурных стерж-
ней с защитным покрытием возрастает.
Средняя стоимость 1 зг арматурных стержней при диаметре 16 мм
составляет 350 долл. США, средняя стоимость эпоксидного покры-
тия — 180...230 додл./т. Арматурные стержни с эпоксидным покры-
тием используют в основном б конструкциях мостов, виадуков,
морских сооружений, а также в конструкциях других сооружений,
подверженных агрессивным воздействиям окружающей среды. Пе-
ремещение, изгибание, крепление стержней с эпоксидным покры-
тием существенно не отличаются от аналогичных операций с обыч-
ными арматурными стержнями,
152
В настоящее время стержни с эпоксидным покрытием, наноси-
мым методом напыления в электростатическом поле, используют в
строительной индустрии не только США и Канады, но и других
стран, включая Великобританию и страны Ближнего Востока.
Из всех строительных материалов наиболее подвержены корро-
зии конструктивные элементы из бетона и стали. В Великобрита-
нии при выборе защитных покрытий учитывают ряд факторов, ос-
новные из которых приведены в табл. 4.9.
Таблица 4.9
Факторы, определяющие веобходмостъ лрммеаешя заицпных покрытий
стрщгтеяьшхх материалов
Факторы» опрецыявддке применение покрытия	Факторы, которые неопалимо учитывать при выборе покрытая
Основание подзащит- нос покрытие	Вид строительного материала (сталь, бетон и др.). Вновь строящийся иди существующий объект. Условия примене- ния Наличие ранее нанесенного покрытая. Загрязнение повертсности
Окружающая среда	Атмосферные воздействия, морская среда. Воздействие грунта. Воздействие влаги Химически агрессивные среды
Долговечность по- крытия	Адгезионные свойства. Стойкость к ультрафиолетовым лучам. Водостойкость. Химическая стойкость. Ударопроч- ность. Эластичность. Твердость покрытая. Износостой- кость. Токсичность (следует учитывать при контакте с питьевой водой} Загрязненность (способность удерживать пыль}. Цветостойкость
Условия применения	Требования к подготовке поверхности. Нанесение ки- стью, напылением. Воздействие влаги, содержащейся в материале основания Температурные условия
Стоимость	Стоимость отдельных материалов. Число слоев покры- тия Толщина покрытия. Трудозатраты при нанесении. Стоимость эксплуатации
При выборе защитных покрытий для строительных материалов
рекомендована предварительная оценка уровня агрессивности ок-
ружающей среды, а также состояния защищаемого материала. Важ-
ным считают предварительную подготовку поверхности защищае-
мого материала. Способ подготовки зависит от ряда факторов, в
частности от вида обрабатываемого материала, наличия или отсут-
ствия ранее нанесенного покрытия, типа применяемого покрытия.
Сталь требует сложной обработки поверхности, что вызвано
возможностью ее коррозии: после пескоструйной обработки ее
подвергают очистке под вакуумом, очистке сухим сжатым воздухом
или щеткой.
153
При нанесении защитного покрытия поверх существующего на
строительном материале покрытия рекомендована его промывка
водой или водой с добавкой моющего средства. Отложения солей
удаляют с поверхности существующих покрытий под высоким дав-
лением с применением специального оборудования; нефтяные за-
грязнения удаляют эмульгирующими моющими средствами.
В соответствии с механизмом отверждения составы для защит-
ных покрытий строительных материалов в Великобритании под-
разделяют на три группы.
Первая группа охватывает составы, высыхающие в результате
окисления, и включает составы на основе традиционных высыхаю-
щих масел Я алкидов, однокомпонентные составы на основе поли-
уретанов и эпоксиэфиров. Эти составы содержат полимеры с ко-
роткими молекулярными цепями, на концах которых имеются ак-
тивные группы. В результате взаимодействия этих групп с кислоро-
дом образуются цепи большей длины, что сопровождается испаре-
нием растворителя и высыханием состава. Применение составов
этой группы ограничено толщиной покрытий, так как при значи-
тельной Толщине образуется твердый, поверхностный слой, под ко-
торым покрытие остается неотвержденным.
Вторая группа включает составы, высыхающие в результате ис-
парения растворителя. К ней относят составы на основе хлориро-
ванного каучука, поливинилхлорида, акрилатов. Перечисленные
полимеры являются термопластами, содержат длинные молекуляр-
ные цепи и растворяются в сильных растворителях, при испарении
которых происходит высыхание покрытий. Покрытия наносят ме-
тодом безвоздушного напыления или кистью. Эта группа включает
также битумные составы.
К третьей труппе относят двухкомпонентные эпоксидные и по-
лиуретановые составы, которые содержат основной компонент
(связующее) и отвердитель, перемешиваемые в определенных соот-
ношениях. При нанесении покрытия оба компонента вступают в
химическую реакцию, сопровождающуюся образованием трехмер-
ной структуры, в результате чего покрытие отверждается, приобре-
тая при этом необходимую прочность и твердость. Для защиты по-
верхности бетона, являющегося универсальным строительным ма-
териалом, в настоящее время применяют разнообразные составы. В
их числе составы на основе кремнийорганических соединений,
стеаратов, силиката натрия, кремнефтористого магния, эпоксид-
ных смол, полиуретанов, полиэфиров, виниловых эфиров, акрила-
тов, хлорированного каучука, алкидных смол, битума, цемента.
154
Ряд этих составов находят специальное применение. Например,
составы На основе акрилатов и полимерцементные составы защи-
щают бетон от проникания в него СО; и последующей карбониза-
ции. Составы на основе эпоксидных смол часто используют для за-
щиты поверхности бетона от воздействия хлоридов и сульфатов.
Для покрытия бетонных полов, которые должны быть прочными и
химически стойкими, применяют двухслойные покрытия. Первый
грунтовочный слой таких покрытий уплотняет й упрочняет поверх-
ность бетона; в качестве грунтовок используют составы на основе
акрилатов, а также составы низкой вязкости на основе эпоксидных
и полиэфирных смол. Для верхнего слоя покрытий, который дол-
жен отличаться высокой химической стойкостью, рекомендованы
составы на основе каменноугольного дегтя в сочетании с эпоксид-
ными смолами, составы на основе эпоксидных смол, хлорирован-
ного каучука и др.
Фирма «Капсулкойт ТМ» (США) разработала и успешно при-
меняет метод обработки поверхностей, окрашенных красками, со-
держащими соединения свинца, с целью защиты окружающей сре-
ды от токсичных выделений. После тщательного исследования ме-
тод фирмы был признан муниципальными властями различных ген
родов США, а также архитектурными и строительными фирмами.
Для проведения натурных исследований этот метод применили
на строительстве ряда объектов в г. Атланта, Балтимор, Сиэтгл, Бос-
тон, Сам-Луи, Иншганополис. Успешное завершение комплексных
натурных испытаний позволило департаменту строительства в Ва-
шингтоне принять решение об использовании метода на строитель-
стве объектов в г. Кинстон (Северная Каролина), Кокомо (Индиа-
на), Нью-Орлеан (Луизиана), Перри-Пойнт (Мериленд), Лоренс
(Южная Каролина), Питтсбург (Пенсильвания) и в других городах.
Фирмой разработаны технические условия по применению ме-
тода, которые нормируют правила выбора материалов, подготовки
поверхности и нанесения капсулированных составов, а также меры
безопасности, которые» необходимо предпринимать для защиты
оборудования и персонала.
При подготовке к обработке составами фирмы все обломки и
частицы старой краски с поверхности должны быть собраны, уда-
лены и Захоронены в соответствии с местными федеральными пра-
вилами обращения с токсичными отходами.
Применяемые составы нетоксичны, водорастворимы, отвержда-
ясь, образуют прочно скрепленную с основанием паропроницае-
мую пленку, характеризующуюся высокой долговечностью, а также
стойкостью к истиранию и ударной вязкостью.
155
На подготовленную поверхность наносится грунтовка, армиро-
ванная волокнами, толщина слоя которой после высыхания со-
ставляет 0,2 мм. Толщина окрасочного отделочного наружного
слоя составляет 0,1 мм. Суммарная толщина слоев после отвержде-
ния не должна превышать 0,3 мм. По степени огнестойкости и
скорости распространения пламени нанесенный состав относят к
классу А. В процессе нанесения и отверждения составы не выделя-
ют вредных и раздражающих веществ.
Составы могут быть нанесены валиком, кистью, а также напы-
лением, что предвочпггельнее для больших площадей. Продолжи-
тельность отверждения перед нанесением следующего слоя —
16...24 ч, Паяное отверждение составов завершается через 30 суг.
Материалы рекомендовано наносить при температуре от 4 до 35 °C
и относительной влажности воздуха 80 Недопустимо заморажи-
вание составов при хранении. В процессе выполнения всех этапов
работ проводят тщательный контроль за состоянием обрабатывае-
мой поверхности, температурой и влажностью воздуха, мерами за-
щиты персонала, за продолжительностью отверждения слоев, орга-
низацией бесперебойной работы.
Метод фирмы основан на удалении растворителей из слоев ста-
рой краски, в результате чего эти слои прочно скрепляются состава-
ми Kapsulkote ТМ, которые, отверждаясь, становятся неотъемлемой
частью основания, на которое они нанесены. В отличие от других
капсулированные составы фирмы не только защищают и связывают
старые слои краски, но и активно проникают сквозь окрашенные
поверхности в основание. В случае повреждения пленки ремонт лег-
ко производится последовательным нанесением на поврежденный
участок слоя грунтовки и отделочного слоя. Высокая прочность со-
ставов обеспечивает высокую долговечность покрытий в реальных
условиях эксплуатации зданий.
В США и Канаде успешно решена проблема защиты от корро-
зии подземных емкостей для хранения нефтепродуктов. Главной
проблемой при подземном хранении нефтепродуктов являются
утечки. Стальные цистерны подвержены воздействию кислотных и
щелочных почв, pH которых может меняться в пределах 4^.10, и
содержащихся в почве солей; внутренняя коррозия может быть вы-
звана имеющейся в топливе влагой. Исследования, проведенные в
Северной Америке, показали, что в течение 10 лет 20 % незащи-
щенных стальных цистерн дают утечку. Обычные противокорро-
зийные меры (нанесение антикоррозийных покрытий) не устраня-
ют всех проблем. Так, для катодной защиты необходим надежный
источник тока, система требует постоянного контроля и регуляр-
156
ной замены. Внутренние и внешние покрытия не должны иметь
дефекты и повреждения. Эти методы, а также увеличение толщины
стен вызывают значительное увеличение стоимости.
В конце 1950-х годов компания «Амоко» (США) начала про-
грамму использования армированных стекловолокном пластиков
(АСП). В 1963 — 1967 гт. было изготовлено и установлено 58 цис-
- терн из АСП. В настоящее время число таких цистерн превысило в
США 300 тыс. и на их долю приходится почти 100 % рынка. Почти
всегда использовали материал на основе, изофталатных полиэфир-
ных смол. В 1988 г. цистерна фирмы «Амоко» была извлечена по-
сле 25 лет эксплуатации и оказалась в отличном состоянии, без ка-
ких-либо признаков утечек или химических повреждений. Сколь-
ко-нибудь значительного уменьшения прочности не обнаружено.
Фирма «Овенс Конинг Фибергласс» также испытала одну из
своих цистерн после 26 лет службы. Она также оказалась в отлич-
ном состоянии и был^ установлена вновь. Преимуществами АСП
являются отсутствие коррозии при контакте с почтой или топли-
вом; отсутствие гальванической коррозии, так как АСП является
непроводящим материалом; возможность изготовления цистерн
любого желаемого размера; легкость: цистерна из АСП в 3 раза лег-
че стальной того же размера, причем и 5 раз прочнее равных по
весу стальных цистерн. В настоящее время изготавляют обеспечи-
вающие повышенную надежность цистерны с двойными стенами
из АСП, причем в пространстве между стенами может быть уста-
новлена специальная контролирующая система; автоматически
предупреждающая об утечке.
В Швейцарском институте по испытанию строительных мате-
риалов в г. Дюбендорф начиная с 1979 г. проводится научно-иссле-
довательская работа, цель которой заключается в поиске рацио-
нальных способов профилактической химической защиты от био-
вредителей (главным образом от домовых грибов) клееных дере-
вянных конструкций (КДК), эксплуатирующихся на открытом воз-
духе и подверженных увлажнению атмосферными осадками. Разра-
ботанные институтом способы профилактической химзаициты
КДК, например выступающих наружу частей несущих конструкций
покрытий, конструкций балконов пешеходных мостов и т. д., в те-
чение длительного времени проходили проверку на различных объ-
ектах. Испытываемые КДК периодически с интервалами в 1...2
года подвергались обследованию экспертами института для оценки
их фактического состояния.
При обследовании КДК особое внимание обращалось на обра-
зование и рост усушенных трещин, расслоений по клеевым швам,
157
на состояние древесины в местах контакта с конструкциями и эле-
ментами, изготовленными из других материалов, на снижение за-
щитных свойств химической обработки и т. д.
В 1983 г. в опытном порядке был построен пешеходный мост из
клееных деревянных балок, изготовленных из древесины европей-
ской пихты. Доски, высушенные до влажности II %, перед склеива-
нием пропитывались 15 %-ным раствором алкидных смол, содержа-
щих добавки парафина и фунгицидов. Пропитка досок осуществля-
лась в автоклавах по способу вакуум — давление — вакуум. После
выдержки в течение двух недель в нормальных температурно-влаж-
ностных условиях доски фрезеровались по поверхностям, а затем
склеивались в конструкцию с использованием резорциноформальде-
гидного клея.
Исследования показали, что путем подбора соответствующего
состава средства для защиты древесины от биовредйтелей может
быть решена проблема склеивания досок, обработанных этим хи-
мическим средством, в строительную конструкцию.
Фирма «Ауэтфло Инжиниринг» (г. Бодегравен, Нидерланды)
разработала огнестойкий пенопласт Califlam. Плотность материала
составляет 100..Л10 кг/м3, прочность на растяжение — не менее
75 кПа, удлинение — не менее 125 %, твердость — 150 Н, деформи-
руемость — не более 50 %. По огнестойкости материал относят к
классу В1 (согласно DIN 4102).
Материал поставляют в рулонах или листах толщиной 10, 15, 20
и 25 мм. На тыльную сторону его нанесен клеящий состав. Мате-
риал предназначен для огнезащиты пенополиуретана и других пе-
нопластов, применяемых в качестве тепло- и звукоизоляции стен и
устройства перегородок.
В состав Califlam входят цианистый водород (HCN) и броми-
стый водород (НВг), окись углерода (СО), ©кислы азота. При воз-
действии огня на образец материала толщиной 12,5 см концентра-
ция выделяющихся вредных веществ находится в пределах допус-
тимых значений. Бромистый водород и цианистый водород выде-
ляются при температуре не ниже 600...800 °C.
Огнестойкий пенопласт наклеивают на слой пенопласта, ис-
пользуемого для теплоизоляции стен и устройства перегородок.
При воздействии огня материал обугливается и предотвращает воз-
горание пенопластов, которые в случае горения выделяют вредные
вещества, приводящие к массовому удушью и отравлению людей
при пожарах в современных гостиницах и на туристических речных
и морских судах. Таким образом, использование материала Califlam
158
позволяет снижать пожароопасность применяемых в строительстве
пенопластов.
Финская фирма «АО «Тиккурила» разработала гидрофобмзн-
рующий состав «Кивисил» на основе полисилоксана, рекомендуе-
мый для обработки каменных стен или в качестве грунтовки под
краску «Кивисил». Он предотвращает образование выцветов на по-
верхности стен, а также капиллярное всасывание воды, создавая
гидрофобный слой на стенках пор и не снижая при этом паропро-
ницаемости обработанного материала.
Фирма «Садолин Нобел экспорт» (Финляндия) разработала во-
дорастворимый состав «Руфкорт» на основе акрилата, предназначен-
ный д ля защитных покрытий, наносимых на поверхность кровель из
различных материалов (бетона, асбестоцемента, рубероида, листовой
стали и др.), на которых он образует эластичную атмосфере- и водо-
стойкую пленку. Пленка паропроницаема, не разрушается под воз-
действием ультрафиолетовых лучей, экологически безопасна, не ме-
няет свойств в интервале температур -40...+100 °C. Состав «Руфкорт»
наносят не менее чем в два слоя при расходе 1...2 м2/л. Плотность
состава — 1,4.. Л ,5 кг/л. На обрабатываемые поверхности его нано-
сят кистью или валиком при температуре 5-.5Q °C и относительной
влажности воздуха не выше 90 %- Время высыхания состава (после
чего он стоек к дождю) — 2...8 ч при температуре 10...20 °C и отно-
сительной влажности воздуха 60...80 %г
Немецкие фирмы выпускают полимерные покрытия для стали
и бетона (табл. 4.10).
Фирма «Лакуфа АГ» (Германия) выпускает водорастворимый
состав Disboflex 480 для антикоррозийных толстослойных покры-
тий по поверхности металла. Состав изготовлен на основе стироль-
но-акрилатной дисперсии и содержит специальные антикоррозий-
ные пигменты, не оказывающие отрицательного воздействия на
окружающую среду. Материал характеризуется высокими адгезион-
ными свойствами, образует эластичное покрытие, при его нанесе-
нии не требуется грунтовка. Он стоек к воздействию разбавленных
кислот, щелочей, солей. Плотность состава —1,26 кг/л, рас-
ход — 640 мл/м2 (при нанесении за 2 раза). Время высыхания от
пыли -1,5 ч, нанесение следующего слоя — через 5...6 ч.
Фирма «КСН Керамчим Gimb Н» (Германия) специализируется
на разработке различных полимерных материалов для антикорро-
зийной защиты металлов и бетона. Составы изготовлены на основе
эпоксидных, полиэфирных, фурановых смол, полиуретанов и отли-
чаются высокой химической стойкостью, прочностью, разнообра-
зием цветов.
159
Таблица 4.10
Запщтаые полимерные покрытия для стали к бетши (Германия)
Название	Вид ашзуюадйго	Толщина покрыт*» мм	Прочность покрытия на сжатие, МПа	Наибольшая температура применения. °C	Область применения
Покрытия дм антикоррозийной защиты стали					
KorroptastES	Эпоксидная смола/ /деготь	0,5	н/д	60	Наружные поверх- ности резервуаров, труб, стен
KorropUst EPL	Эпоксидная смола	3	н/д	80	Защита от постоян- ного воздействия жид- костей
KoropfaStVE: наносимое кистью наносимое напылением	Виниловый эфир Тоже	1 1,5	н/д н/д	180 180	Дымоходы, теплооб- менники и т. п. Тоже
Korroplast VEL		3	»	160	Защита от постоян- ного воздействия жид- костей {особенно от воздействия окисляю- щих сред)
Korroplast FUL	Фурановая смола	3	ж	120	Тоже
Keraflake GP	Виниловый эфир	2	»	120	Защита резервуаров, газопроводов и т. п»
KeraflakcGH	Тоже	2	►»	160	Тоже
Лапрытия для антшорразийкой защиты Сетона					
Keraplan EV	Эпоксид- ная смола	1 *	90	60	Защита полое при хи- мических воздействиях и незначительных меха- нических нагрузках
Keraplan EG	Тоже	3	9$	80	Защита полов при химических воздейст- виях и умеренных ме- ханических нагрузках
Keraplan EP	»	5	100	80	Защита попов-при хи- мических воздействиях и значительных механи- ческих нагрузках
Keraplan E-estrich	»	I0...20	120	80	Устройство бетон- ных полов, подвергаю- щихся воздействию значительных нагрузок
160
Окончание табл. 4.10
Название	Вид связующего	Толщина покрытия, мм	Прочность покрытия на сжатие, МПа	Наибольшими, температура применения, °C	Область применения
Keraplan PU	Полиуретан	5	20	80	Эластичное покры- тие пола при химиче- ских воздействиях и умеренных механиче- ских нагрузках
Keraplan VE43	Виниловый эфир	5	ПО	100	Защита полов, под- вигающихся интенсив- ным воздействиям, в основном химическим
Keraplan FU	Фурановая смола	5	80	100	Тоже
Keracid ES	Эпоксидная смола/ /деготь	3	30	60	Защита шахт, резер- вуаров, уплотнитель- ный слой под керами- ческие плитки
Keracid ESV	Тоже	3	30	60	Зашита шахт, резер- вуаров
Keracid VBL	Виниловый эфир	3	30	80	Защита от воздейст- вия окисляющих ве- ществ
Keracid PUG	Полиуретан	3	15	60	Защита шахт, по- крытия бетонных и стальных резервуаров, уплотнительный слой под керамические плит- ки
Keracid elastomer	Тоже	2	——	80	Тоже
Korropiast EPR	Эпоксидная смола	3	40	80	Защитные покрытия на атомных электро- станциях
KorroplastEP	Тоже	I	50	80	Наружные покрытия резервуаров, труб, стен
Korropiast VEL	Виниловым эфир	3	60	100	Зашита при интен- сивных воздействиях, в основном в окисляю- щих средах
Фирмой «Идамайор» (Венгрия) разработана огнезащитная
вспучивающаяся краска Protherm Steel, содержащая 70 % сухого ве-
щества. При воздействии температуры (вблизи источника огня)
и-эмо
161
свыше 200 °C покрытие из этой краски вспучивается и его толщи-
на увеличивается примерно в 80 раз. Образовавшийся при вспучи-
вший слой пены отличается высокими теплоизоляционными свой-
ствами и значительно замедляет интенсивность дальнейшего нагре-
вания металлических конструкций. Краска изготовлена с примене-
нием органического растворителя (плотностью 1,31 г/см3) или
воды в качестве растворителя (плотность —1,25 г/см5). Расход
краски при однослойном нанесении методом напыления составля-
ет 0,5 кг/м3» при нанесении кистью или валиком — 0,З..Д5 кг/м1.
Применение краски позволяет достигнуть следующих значений ог-
нестойкости металлических конструкций (при толщине стальных
элементов более 5 мм): при расходе краски, содержащей органический
растворитель, 1,8...2 кг/м2 и толщине покрытия 800... 1000 мкм —
0,5 ч; при расходе 1,8 кг/м1 краеки, содержащей в качестве раство-
рителя воду, и толщине покрытия I800...2000 мкм — 0,75 ч, при
расходе краски 2 кг/м3 и толщине покрытия 2100...2300 мкм — 1ч.
Различные защитные покрытия выпускает отечественный завод
строительных красок и мастик ПО «Мосстройпластмасс».
Краска «Акриал», предназначенная для защитно-декоративной
отделки бетонных наружных стен жилых зданий, школ, детских са-
дов, представляет собой суспензию пигментов и наполнителей в
растворе акрилового сополимера с добавлением алкидной смолы и
пластификатфа. Краску выпускают различных цветов и оттенков.
Покрытие из краски «Акриал» отличается повышенными декора-
тивными свойствами и высокой атмосферостойкостью.
Специалистами Ивановского государственного химико-техно-
логического университета разработаны одноупаковочные составы
на основе модифицированного жидкого стекла, бугадиен-стироль-
ных латексов и их смесей, карбоксиметилцеллюлозы и водораство-
римых смол. Они отличаются стабильностью свойств при хранении
в течение 4...б мес., высокой водоустойчивостью покрытий (при
воздействии воды с температурой 18—22 “С), прочностью пленок
при испытании на изгиб (10 мм). Такие материалы эффективно за-
щищают асбестоцементные и оштукатуренные поверхности, бетон
и кирпич, могут наноситься на окрашенные поверхности. Они
транспортируются в виде пасты, а объем трудо- и энергозатрат при
производстве работ этими составами резко снижается за счет ис-
ключения на строительном объекте операций дозировки и смеши-
вания компонентов.
Целесообразно выделить отдельно материал на основе цинко-
вой пыли с добавками оксида железа и 10 %-ной примесью MgO.
162
Он служит для получения покрытий на легкодоступных коррозии
подложках — железе и стали.
Эффективным приемом удешевления таких материалов являет-
ся замена в их составе пигментов производственными отходами.
Так, П.Б. Разговоровым установлена возможность введения в них
цинксодержащей прокаленной окшары (отхода производства рон-
галита), что приближает протекторные свойства покрытий к цин-
косиликатным и снижает стоимость готовых композиций. Соглас-
но производственной деятельности ОАО «Ивхимпром», ОАО «Ива-
новская домостроительная компания» и СУОР-22 (г. Иваново) в
состав материала входит дешевое натриевое жидкое стекло, покры-
тия на основе которого обычно менее водоустойчивы. Укрыви-
стость защитно-декоративных материалов повышают введением
шламов электрохимических производств — пастообразных отходов
на водной основе с повышенным содержанием щелочных и щелоч-
но-земельных металлов (меди, железа, хрома, кальция й др.), обра-
зующих гидроокиси соответствующих наименований. Такие окра-
сочные материалы наряду с уже отмеченными достоинствами (жиз-
неспособность — не менее 120 суг., высокая водоустойчивость,
эластичность покрытий — 10 мм, укрывистостъ высушенной плен-
ки— ПО... 150 г/м2) характеризуются высокой скоростью высыха-
ния после нанесения (5,5...б ч). Следует подчеркнуть и экологиче-
ский аспект их использования, проявляющийся в утилизации ука-
занных отходов.
Краски «Силал-80» рекомендованы для защитно-декоративной
отделки наружных элементов зданий, сооружений и конструкций
из бетона, кирпича, асбестоцемента, оштукатуренных поверхно-
стей. Краски представляют собой суспензии пигментов и наполни-
телей в смеси кремнийорганического (сияикон-1) и алкидно-сти-
рол-ьных (МС-25, МС-ВО) лаков в присутствии сиккатива, пласти-
фикатора и специальной добавки — органоалюмоаэролсила. По-
крытия из красок «Силад-80» отличаются повышенной долговеч-
ностью, высокими адгезионными свойствами.
Тонирующий состав «Текстол» для защитно-декоративной от-
делки древесины под ценные породы впитывается в нее без изме-
нения текстуры. Состав представляет собой суспензию пигментов в
алкидном и масляном связующем в присутствии сиккатива и спе-
циальных добавок. Покрытия из состава «Текс тол» гидрофобны, не
подвержены трещинообразованию, не отслаиваются, увеличивают
твердость обработанной поверхности древесины.
Отечественные строительные нормы рекомендуют защитные
материалы для древесины (табл. 4.11),
163
Таблица 4.11
Лакокрасочные мггедеалы для защиты древесины по СНиП 2.03Л1—85*
Вид, марка, нормативный документ	Свойства покрытия	Толщина пленки, мкм
Лак ПФ-170. ГОСТ 15907-70	дв	70...90
Лак ПФ-171, ГОСТ 15907-70	д,в	70...9Й
Эмаль ПФ-115. ГОСТ 6465-76	А, В	90...120
Эмаль ПФ-133. ГОСТ 926-82	А, В	90.-120
Эмаль УР-49, ТУ 6-10-1379-76	А.В.Х	110.130
Лак УМ93, ТУ6-10-1452—76	ДА, В	70...90
Лак УР-294, ТУ 6-10-1452—76	ДА, В	70-90
Эмаль УРФ-1128. ТУ 6-10-1421-76	А, В, X	110.. 130
Эмаль ХВ-1Ю, ГОСТ 18374-79	А,В	90..120
Эмаль КВ-124, ГОСТ 10144-74	А,В	90..120
Эмаль ХВ4100, ГОСТ 6993-79	А,В	100 .120
Эмаль ХВ 785, ГОСТ7313-75	Х,В	110.130
Эмаль ХС-710, ГОСТ $355-81	х,в	ПО.. 130
Эмаль ХС-759, ГОСТ 23494-79	х,в .	130...150
ЭмальХС-717, ТУ 6-10-961-76	х,в	1Ю...130
ЭмальХС-781, ТУ6-10-951—75	х,в	110...1Э0
Лак ХВ-784, ГОСТ 7313-75	д,х,в	110.130
Шпаклевка ЗП-ООЮ. ГОСТ 10277-76	х,в	250...350
Эмаль ЭП-773, ГОСТ 23143-83	Х.В	130...150
I Эмаль ЭП-575, ТУ6-10-1634-77	А,В,Х	130...150
Эмаль ЭГК755, ТУ 6-10-717-75	х,в	130^150
Эмаль ЭИ-56, ТУ 6^10-1243-77	Х,А	130...15О
Эмаль ЭП-793, ТУ 6-10-1538-75	Х.В	130. .150
Эмаль ФЛ-777, ТУ 6-10-1524-75	х.в	130.^150
Лак ЛФЭ-32Х, ТУ 6-05-041-540—74	А,В,Х	100...120
Примечания: I. Согласно ГОСТ 9825—73* индекс покрытия в марке лаковрасочного мате-
риала обозначает вид плгтоюобразующего вещества и химического состава лакокра-
сочного материала. ПФ — пентэфтяле&ый, VP — Ьолиуретавовйсе; УРФ — алкид-
но-полцуретановы^ХВ — гархчорвяямжжь» н тсдаоидаядалервдиь®, ХС— соцоли-
мср»ю-жмнмлхло1»У1ныс; ЭП — зпокендаце; ФД—фенольные; ПФЭ — эпоксид-
но-фенольныс 2. Сокращенные обозначения свойств: А — агмдсфсростойксе»
В — водостойкое, Д — декоративное; X — химически стойкое.
Зарубежные европейские фирмы рекомендуют защитные поли-
мерные материалы для древесины (табл. 4.12).
164
Таблица 4,12
Полкюреые составы моторйх сарояёйтайх фирм д» зашиты древесины
Фирма	Вна и характеристики защитных составов
Финляндия: «Салолин*	Sadolux — алкидиая краска 39 тонов с глянцем дня на- руадюй и внутренней окраски
«Тихкурада*	Nqa-Fire- 1S0/79 — огнезащитная вспучивающаяся краска на основе акрилата
Великобритания: «Хик- сон Т имбср Продакте*	Decor Wood Stain — прозрачное маслянистое покры- тие 13 цветовых оттенков на основе алкидных смол для древесины мягких пород
Trade Div. of Mac Phersons Paints	Stelaeiyl — латексная краска, содержащая фунгициды и рекомендуемая для защитной окраски поверхностей конструкций^ элементов, пораженных или находящих- ся под угрозой лораженич плесневыми грибами
Фирма «Торо Систем Продакте Лимитед» (Великобритания)
для антикоррозийной защиты арматуры в бетоне разработала двух-
компонентный состав Primer 900, состоящий из портландцемента,
кремнеземистого заполнителя, модифицирующих добавок и смеси
Aciy! 60, Состав отверждается даже при высокой влажности, неток-
сичен, стоек к воздействию хлоридов и воды, совместим с любыми
материалами на основе минеральных веществ. Состав наносят
вручную с расходом 3,5 кг/м3.
Основным недостатком лакокрасочных материалов, используе-
мых в строительстве в качестве защитных покрытий, является на-
личие в них летучих токсичных и пожароопасных растворителей.
В связи с этим в настоящее время в России к за рубежом полу-
чили распространение материалы на водной основе — водораство-
римые и водно-дисперсионные. Для защитных покрытий в основ-
ном используют водно-дисперсионные составы, имеющие более
высокий сухой остаток.
За рубежом применяют, как правило, водно-дисперсионные лако
красочные материалы на основе акриловых дисперсий и их сополиме-
ров — мочевино- и меламиьюформапц^^	и изоцианатов.
Из зарубежных водно-дисперсионных составов в нашей стране
наиболее известны «Техти» АО «Садолим» и «Джокер* АО «Тикку-
рила», применяемые для окраски фасадов.
Из отечественных материалов наиболее широко применяют бу-
тааиен-стирольные водно-днсперсионные грунтовки и краски
Э-КЧ-0184 (для защиты металлоконструкций), Э-КЧ-26 и Э-КЧ-2А
(для покрытия железобетонных конструкций, эксплуатирующихся
внутри помещений в слабоагрессивной газообразной среде).
КЗ
ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко разработал воднс-днсперсион-
ные фосфатополимерные краски «Фанкор-2», «Фанкор-4С», «Фан-
кор~4СМ» (противокоррозийные) и «Фанкор-4Ц» (фасадная за-
щитно-декоративная) на основе бутадиенстироггьных латексов. В
состав красок входит неорганическое фосфатное связующее, обес-
печивающее химическое взаимодействие покрытия с защищаемой
поверхностью металла, бетона и др. При этом образуется высоко-
прочное и долговечное водостойкое покрытие.
Фосфатопол «мерные краски наносят обычными механически-
ми или ручными способами- Покрытие наносят в два слоя с суш-
кой каждого слоя при температуре не менее 17 °C в течение 0,5... 1 ч,
при температуре 40...70 °C — в течение 15...20 мин. Толщина двух-
слойного покрытия составляет 50...75 мкм. Покрытие выдерживает
ударную нагрузку 400-..500 Н - см.
Фосфатотюлимерная противокоррозийная краска «Фанкор-4С»
рекомендована для применения в умеренном, холодном и тропиче-
ском климате, а также в теплицах и овощефруктохрамилищах. Ре-
зультаты испытаний подтвердили, что защитные и физико-механи-
ческие свойства двухслойного покрытия «Фанкрр-4С» для обработ-
ки металлоконструкций теплиц и овощефруктохранилищ от воз-
действия жидких агрессивных сред (ядохимикаты, растворы мине-
ральных удобрений) значительно выше, чём у традиционных мате-
риалов покрытий. Система из двух слоев состава «Фанкор-4С* в
комбинации с двумя слоями эмали ХС-717 рекомендована для экс-
плуатации в среднеагрессивной среде, поскольку обеспечивает не-
изменность физико-механических свойств в течение 5 лет и защиту
металла от Коррозии в течение 8...10 лет.
Для защиты внутренней поверхности спирально-шовных сталь-
ных труб, предназначенных для транспортировки питьевой и ме-
лиоративной воды, в 1983 г. было разработано, испытано и внедре-
но фосфатополимерное покрытие «Фанкор-2» (ТУ 1284698-1—83).
Пб результатам длительных стендовых испытаний, проведенных
ВНИИМ и ТП, прогнозируемый срок службы этого покрытия составля-
ет 25 лет. Затем был разработан усовершенствованный вариант покры-
тия «Фаякор-4СМ», отличающийся отсутствием токсичных хроматов.
Фасадная краска «Фанкор-4Ц» отличается высокими экс-
плуатационными свойствами, успешно выдержала испытания в
НИИМосстрое, а также в управлении механизации отделочных ра-
бот, после чего были разработаны и утверждены АО «Главмос-
строй» ТУ 400 2-507—91. Прогнозируемый срок службы покрытия
при окрашивании бетонных поверхностей составляет, по мнению
специалистов, не менее 10 лет.
16$
Опытная окраска фасада здания детского сада в московском
микрорайоне Солнцево краской «Фанкор-4Ц» белого цвета под-
твердила высокую технологичность защитного покрытия, т. е. ма-
лый расход, быстрое высыхание и высокую адгезию. Проведенное
через 9 мес. исследование показало отсутствие каких-либо измене-
ний и полную сохранность защитно-декоративных свойств.
Комплексные исследования фосфатополимериых красок «Фан-
кор-4С», «Фанкор-4Ц» позволяют рекомендовать их для защиты
строительных конструкций взамен традиционных лакокрасочных
материалов. К числу положительных свойств этих красок следует
отнести следующие: улучшение санитарно-гигиенических условий
труда; снижение пожароопасности производства, материальных и
трудовых затрат в 1,5 раза; повышение адгезий в 1,5 раза и срока
службы покрытия в 2 раза; уменьшение стоимости составов.
В настоящее время составы «Фанкор» выпускаются в соответст-
вии с ТУ 84-7509509-84—95, имеют гладкую матовую поверхность
или с серебристым оттенком различных цветов. Время высыхания
красок при температуре 18—23 °C составляет не более 2 ч.
Краска <хФанкор-4С» рекомендована для противокоррозийной
защиты строительных конструкций и изделий из стали и алюми-
ния, эксплуатирующихся в условиях воздействия неагрессивных и
слабоагрессивных газовоздушных сред с температурой —60...+60 °C
(без ограничений по влажности) взамен пентафталевых, глифтале-
вых, масляных, нитроцеллюлозных и других красок. Она может
быть также рекомендована для защиты металлоконструкций теп-
лиц и овощефруктохранилищ вместо грунтовки ХС-068 и эмалей
XB-I6, ХВ-1120, ХВ-785, а в комбинации с эмалью ХС-717 — для
защиты металлоконструкций и изделий, эксплуатируемых в сред-
неагрессивных средах (жидких и газ
ушных), содержащих
•KIWI
NH5, НС1, SO2j NaCL
Краска «Фанкор-4СМ» рекомендована для противокоррозий-
ной защиты внутренней поверхности стальных трубопроводов и
резервуаров в системах питьевого и мелиоративного водоснабже-
ния. Краска «Фанкор-4Ц» рекомендована для защитно-декоратив-
ной отделки фасадов зданий и сооружений, эксплуатируемых при
температуре —60... + 60 °C без ограничений по влажности. Составы
типа «Фанкор» не представляют опасности для здоровья людей и
животных и разрешены Минздравом РФ для применения в граж-
данских, промышленных и сельскохозяйственных зданиях.
Защита древесины от возгорания, биологического поражения и
атмосферных воздействий является весьма актуальной задачей.
167
При защите древесины от воздействия огня используемые пре-
параты должны исключать или замедлять образование левоглюко-
зана, с разложением которого связано горение древесины, и выде-
лять газообразные продукты, не поддерживающие горение и соз-
дающие эффект самозазухания. Этим требованиям соответствуют
смеси мочевины, сульфата аммония, диаммонийфосфата и аммиа-
ка, которые позволяют отнести древесно-пояимерный композит на
основе фенольной смолы к категории трудногорючих материалов*
При использовании карбами.
малвдегидных смол марки
КФ-MT и антисептиков — соединений бора и хрома — получены

нетоксичные композиционные материалы, рекомендуемые для
строительства жилых и производственных помещений. Изделия ус-
тойчивы к домовому пленочному грибу, хорошо склеиваются, ме-
ханически обрабатываются, окрашиваются и сохраняют комплекс
ценных свойств древесины.
Повышенной стабильностью и безопасностью отличаются со-
ставы, содержащие полимерную модификацию оловоорганическо-
го соединения. Такие защитные покрытия проникают в поры дре-
весины и обеспечивают не только сохранение ее функциональных
свойств (биоцидная защита, атмосферостойкость), но и ее аэра-
цию, способность к влагообмену, а также сохранение природной
текстуры.
екс-1»
Защитно-красящии биоцидный состав марки «К

(Латвия) разработан для окраски деревянных строительных дета-
лей, защиты от гниения, атмосферных воздействий. Состав не об-
разует пленки на поверхности древесины, но создает защитный
барьер, проникая в ее поры. Потеря массы образцами обработан-
ной этим составом древесины при воздействии различных грибов
составляет 2_6 %, что в 10...20 раз ниже аналогичной потери неза-
щищенной древесины. Потеря массы образцами с защитной обра-
боткой после горения составляет 62 %, что характерно для легко-
воспламеняемых материалов.
Время сушки покрытия не превышает 12 ч. Состав имеет раз-
личную окраску, имитирующую цвет натуральной древесины экзо-
тических пород (орегонской сосны, бразильского розового дерева,
дуба и др.), при этом он сохраняет и подчеркивает естественную
фактуру древесины.
Для повышения огнестойкости и эффективности действия ал-
кидного защитно-красящего состава «Кофадекс-Ь использован
ряд соединений, в частности полимерная биоцидная присадка
АПБ-100, представляющая собой политрибутилоловоакрилат (или
его раствор в ксилоле). Основой защитного покрытия «Кофа-
163
декс-1» является полуфабрикатный алкидный лак ПФ-060М, пред-
ставляющий собой раствор пентафталевой смолы, модифициро-
ванной растительным маслом, в органических растворителях. В ка-
честве огнезащитной добавки применен олигооксшмдрндметилме-
ти леней л оксисил ан с содержанием гидроксильных групп 3..5 %
(10.„80 %-ный раствор в ацетоне); полиметилсилоксановый каучук
(СКТН-Г); олигосилоксан — кремнийоргамическое соединение, а
также известны антипирены для термопластичных материа-
лов — циануровая кислота и триокевд сурьмы. При содержании
эпоксидных олигомеров 5...7 % огнестойкость повышается по срав-
нению с немодифицированной древесиной в 1,6...2,9 раза. На этот
параметр большое влияние оказал бромсодержащий эпоксидный
олигомер.
Недостатками модифицирования «Кофадекса-Ь бромсодержа-
щим эпоксидным олигомером являются его значительное содержа-
ние (более 5 %), дефицитность и высокая стоимость.
Западноевропейские специалисты разработали два варианта по-
крытия для антикоррозийной зашиты резервуаров для хранения
рассола и соединенных с ними трубопроводов. Первый вариант
представляет собой однослойное, усиленное стеклянными чешуй-
ками сложное полиэфирное покрытие Baltoftare толщиной 1000 мкм,
второй — двухслойное пленочное покрытие Navltar AS на эпокенд-
нопековой основе без растворителя при толщине каждого слоя 200
мкм. Снаружи резервуары и трубы защищены пленкой высокона-
попненного эпоксидного покрытия Jotamstic 87 толщиной 125 мкм
и верхним полиуретановым покрытием Hardtop НВ. Для внутрен-
ней поверхности резервуаров разработано усиленное стеклянными
чешуйками виниловое сложноэфирное антикоррозийное покрытие
Chemflare. Резервуары предполагается эксплуатировать в условиях
Сирии.
Фирма «Макферсон Полимере», входящая в международную хи-
мическую компанию «Кемира», расширяет свою деятельность в об-
ласти снабжения европейских потребителей материалами на основе
полиуретанов, рекомендуемыми для изоляции и защиты трубопро-
водов в Северном море в условиях сурового морского климата.
В г. Милуоки (США) успешно решена проблема проникания
неприятных запахов из резервуаров сбора сточных неочищенных
вод в туннели метрополитена. Для борьбы С этими запахами уста-
новлена система фильтраций сточных вод. В качестве материала
несущих конструкций фильтров рекомендован коррозийно-стой-
кий изопропилен.
169
Для защиты газоочистного оборудования, работающего в усло-
виях контакта с содержащей HF водной и паровой средами при по-
вышенных температурах, в США успешно применяют футеровку
из фторполимерного материала. Покрытие получают на стальной
подложке методом центробежного формования, которое обеспечи-
вает практически бездефектный относительно толстый (5 мм) за-
щитный слой. После эксплуатации в течение года на футеровке не
обнаружено следов разрушения.
Для изоляции стальных труб большого диаметра широко при-
меняют пенополиуретаны в виде эластомера с получением твердой
износостойкой наружной оболочки. С целью снижения потерь по-
лимерного материала вместо способа напыления применяют метод
ротационного формирования защитного слоя.
Коррозийно-стойкие газожидкостные теплообменники Calorplast
фирмы «Джордж Фишер Сигнет Инк» (г. Тасстинг, США) изготов-
ляют из полипропилена или поливинилгщенфтсфмдных модулей
литьем под давлением и устанавливают в коррозийно-стойком кор-
пусе, через который протекают газовые потоки. При использова-
нии поливинилиденфторида рабочие температуры могут достигать
150 °C.
Компания «Спрейтасс Интернешнл Лимитед» заключила кон-
тракт с рядом нефтедобывающих на морском шельфе компаний о
проведении работ по облицовке стальных труб диаметром 100. ..250 мм
с внешней и внутренней стороны многослойной эпоксидной за-
щитной облицовкой с использованием в качестве наполнителя
стеклянных чешуек. Защитный слой обеспечивает высокую экс-
плуатационную надежность труб от коррозии в морской воде и
других агрессивных средах.
Для устройства гидроизоляционных и антикоррозийных покры-
тий успешно применяют листовой стеклопластик. Кроме того, для
этих целей можно использовать рулонные эластичные стеклово-
локнистые армирующие материалы на различных связующих: для
гидроизоляции фундаментов, водостокоД плоских кровель, овоще-
и водохранилищ, бассейнов. Накоплен опыт гидроизоляции водо-
емов, плавательных бассейнов, канализационных коллекторов спо-
собом напыления на бетонную поверхность емкостей рубленых
стеклонитей и полиэфирного связующего специальными пистоле-
тами-распылителями. Бригада из двух рабочих за 1 ч может нанес-
ти слой толщиной 1...1,5 мм на площади до 100 м2. По истечении
суток при температуре 20...25 °C такое покрытие готово к эксплуа-
тации.
170
Стеклопластиковыс рулонные материалы рекомендованы также
в качестве гидроизоляцисных и антикоррозийных покрытий для
различных трубопроводных коммуникаций при транспортировке
нефти и газа, горячей воды и пара.
В настоящее время защитный изоляционный слой наружных
теплотрасс в основном выполняют из металла, асбестоцемента,
специальной штукатурки. Защитное покрытие из стальных, оцин-
кованных и алюминиевых листов долговечно, но отличается высо-
кой стоимостью.
Внешняя изоляционная оболочка трубопроводов из асбестоце-
ментных скорлуп, штукатурной массы с армированием стальной
сеткой трудоемка в изготовлении и недолговечна. Отечественными
специалистами проводятся опытные работы по применению для
этих целей жестких стеклопластиковых скорлуп-полуцилиндров,
изготовленных на основе фенольных смол и стекловолокнмстых
холстов ВВ. Однако для труб разного диаметра требуется соответст-
вующее число типоразмеров таких скорлуп.
Весьма эффективно защитное покрытие изоляции наружных
теплотрасс из рулонного стеклопластика на основе стеклоткани,
пропитанной перхлорвиниловым лаком, толщиной 0,8... 1,0 мм.
Материал в ненапряженном состоянии имеет цилиндрическую
форму, так как процесс отверждения полиэфирного связующего в
стеклопластике производится одновременно с наматыванием на
цилиндрическую оправку пакета. Все операции по приготовлению
компонентов стеклопластика, пропитке армирующей основы свя-
зующим и другие аналогичны изготовлению листовых стеклопла-
стиков.
Рулон листового стеклопластика состоит из ста и более витков.
При разрезании на строительно-монтажной площадке такого руло-
на на отдельные витки получают заготовки свернутых в цилиндры
полотнищ различного диаметра. При устройстве защитного покры-
тия теплоизоляционного слоя эти полотнища размыкают и уста-
навливают на трубопровод; под действием радиально-упругих сил
концы стеклопластиковой оболочки смыкаются, образуя цилинд-
рическое покрытие. Длина одного такого цилиндрического участка
составляет 1,2... 13 м. Отдельные участки соединяют друг с другом
встык или внахлестку вдоль всего трубопровода-
При изготовлении такого стеклопластика заготовки стеклохол-
ста поступают на обогреваемый барабан под металлическую ленту
Одновременно производят пропитку фенольным связующим, в ка-
честве наполнителя используют гипс, способный поглощать поли-
коиденсационную вла!у между нижней и верхней пленками целло-
171
К наиболее распространенным эпоксидным лакам в качестве
защитных полимерных материалов для стеклопластиков относят
ЭП-571, ЭГГ-730; эмалям — ЭП-140, ЭП-255; ЭП-273, ЭП-275,
ЭП-586, ЭП-5183, ЭП-873, ЭП-91; грунтовкам — ЭП-0104, ЭП-0010,
ЭП-020; шпатлевкам *— ЭП-0026, ЭП-0065.
Установлено, что для обеспечения защитных антикоррозийных
функций толщина покрытия должна быть не менее 1 мм, для чего
используют специальные наполнители* характеризующиеся хими-
ческой инертностью по отношению к воздействующей среде. На-
полнители позволяют значительно уменьшить число наносимых
слоев защитного покрытия.
В качестве пигментов и наполнителей обычно применяют ми-
неральные тонкодисперсные порошки, к которым можно отнести
коллоидный диоксид кремния, добавляемый в состав покрытия в
количестве 10...100 % от количества смолы. Этот наполнитель улуч-
шает стойкость эпоксидных покрытий к кипящей воде, диэлектри-
ческие характеристики* снижает скорость диффузии воды и увели-
чивает длину пути проникания воды, т. е. снижает водопоглоще-
ние. Среди других наполнителей используют оксид железа, оксид
алюминия, кремнекислый алюминий, кремнекислый магний
кремнекислый литий, углекислый кальций.
В промышленно развитых странах для защитных покрытий ус-
пешно применяют полимерные порошковые материалы, которые
отличаются улучшенными свойствами и меньшей себестоимостью
по сравнению с традиционными полимерными растворами. Основ-
ными достоинствами порошковых материалов по сравнению с тра-
диционными лакокрасочными покрытиями являются: отсутствие в
рецептуре органических и других летучих веществ, что позволяет
считать их нетоксичными и менее пожароопасными, исключает за-
грязнение окружающей среды; расширение сырьевой базы за счет
использования синтетических полимеров; безотходное производст-
во при изготовлении покрытий; низкая трудоемкость и энергоем-
кость в связи с уменьшением числа наносимых слоев; отсутствие
затрат на удаление растворителей; улучшение санитарно-гигиени-
ческих условий труда.
В строительстве с помощью ППМ защищают силикатные мате-
риалы, фасады зданий, двери, окна и др. Производительность ли-
нии для защиты от коррозии металлической сетки, используемой в
качестве арматуры железобетонных панелей, порошковым поли-
этиленом, наносимым в электростатическом поле, составляет 60 м3
сетки в час.
173
Наиболее актуальной является антикоррозийная защита труб
различного назначения с помощью порошковой технологии. Неко-
торые компании США оборудованы механизированными установ-
ками для нанесения защитных покрытий на трубы диаметром до 2 м
длиной до 16 м, применяемые для магистральных газонефгепрово-
дов. Трубы, защищенные ППМ на основе полиамидов» используют
для транспортировки воды, газов, высокоабразивных пульп, сыпу-
чих материалов. Стальные трубы с покрытием «Рильсан» диамет-
ром 25 мм длиной 6 м на 40 % дешевле аналогичных латунных труб
и на 10 % — оксидированных стальных.
Специалистами ИММС им. КА. Белого АН Беларуси разрабо-
тана» испытана и успешно внедряется технология получения за-
щитных покрытий с использованием полимерных порошковых ма-
териалов. Затраты на оборудование и внедрение порошковой тех-
нологии окупаются за 3...4 месяца при использований ручного спо-
соба нанесения покрытий и за 9...12 месяцев — при автоматизиро-
ванном.
Весьма перспективными материалами с защитными свойствами
следует считать QM-силоксаны — кремнийорганические компози-
ционные материалы. На их основе могут быть изготовлены защит-
ные эмалевые покрытия, рекомендуемые для широкого циапазона
температур — от —60 до +800 °C. Они водо- и тропикостойки, ус-
тойчивы к действию различных агрессивных сред, отличаются хо-
рошими электроизоляционными свойствами и высокой адгезией к
различным материалам (меди, никелю» нержавеющим сталям и ке-
рамике).
Составы с QM-силоксанами обеспечивают защиту поверхно-
стей от грязи и пыли. Эти покрытия, наносимые на силиконовый
каучук, сталь и эмаль, обеспечивают поверхности хорошую смачи-
ваемость и яркость, которые не ухудшаются при атмосферных воз-
действиях в течение 12 мес. Такие полимерные материалы реко-
мендованы также в качестве покрытия для прозрачных крыш круп-
ных спортивных сооружений, школ, выставочных павильонов,
оранжерей» выполненных из негорючего стеклопластика.
Кремнийорганические QM-сшюксановые покрытия использу-
ют для повышения водостойкости и влагонепроницаемости камен-
ных материалов и бетона. Они могут защищать поверхность резин,
тканевых материалов и пластиков от действия УФ излучения, озо-
на и воды, а также металлов и строительных конструкций от кор-
розии (например, защита внутренней поверхности дымовых труб от
SCR). По сравнению с другими такие защитные материалы снижа-
ют скорость коррозии стали в условиях солевого тумана в 7 раз.
174
В г. Миннеаполисе (США) в системе канализации и очистки
сточных вод имеются девять очистных сооружений общей произво-
дительностью 1140 м2/суг, насосные станции и сети канализации
протяженностью 960 км. Для ремонта поврежденного коллектора
длиной 708 м из чугунных труб применен метод облицовки внут-
ренней поверхности полимерной сеткой и ПЭФ смолой общей
толщиной полимерного защитного покрытия 7...15 мм. Прочность
защитного покрытия в 5 раз больше прочности чугунных труб. За-
щитный способ облицовки применен также для ремонта керамиче-
ских труб диаметром 225—250 мм.
В Германии для защиты и ремонта старых канализационных и
водопроводных труб применяют бестраншейную технологию с ис-
пользованием машины V-Liner. Технология включает очистку ста-
рых тлуб, протягивание сквозь них ПЭ труб V-образной формы.
Затем под действием горячего пара, нагнетаемого в эти трубы, про-
изводят заполнение старых труб внутренней ПЭ оболочкой.
Специалисты Нефтяного технического университета (г. Уфа)
считают, что ограничивающим фактором широкого применения
ПЭ труб является низкая несущая способность (рабочее давление
до 1 МПа) и высокая материалоемкость. Ими выполнено техниче-
ское обоснование возможности повышения несущей способности
трубопроводов до 4 МПа путем изготовления металлопластовых
труб. Последние представляют собой трубы из термопластичных
материалов, армированных сварным сетчатым каркасом из прово-
локи. Прочностные свойства каркаса из углеродистой или низколе-
гированной стали хорошо сочетаются с коррозийной стойкостью
ПЭНД. Металлопластовые трубы рекомендованы для трубопрово-
дов различного назначения.
В.Н. Альшевским и другими разработано антикоррозийное по-
крытие трубопроводов теплотрасс, выполненное из рулонного во-
локнистого материала и слоя радиационно-облученной ПЭ пленки,
следующего состава: 99—99,5 % ПЭ низкой плотности и 0,5„.1 % по-
ли-2,4-диоксибензофенондисульфцда. Покрытие усилено слоем ре-
зино-битумного материала, расположенного между пленкой и сло-
ем рулонного волокнистого материала.
Фирма «Нипласт» (Англия) выпускает антикоррозийные емко-
сти для хранения жидких химикатов, а также серной кислоты
H2SO4 , щелочи NaOH объемом до 100 000 л.
Фирма «Олиберт» (Англия) изготовляет незагрязняющие окру-
жающую среду контейнеры емкостью 400, 800 и 1000 л из регене-
рируемых пластиков, отличающихся повышенными прочностью и
175
безопасностью. Контейнеры рекомендованы для сухопутной или
морской транспортировки самых разнообразных химически агрессив-
ных жидкостей. Их изготовляют из ПЭ средней плотности или из
сшитого ПЭ, стойкого к ароматическим растворителям. Контейнеры
отличаются высокой механической прочностью, их конструкция
обеспечивает удобную, надежную и безопасную эксплуатацию в тече-
ние длительного времени в температурном интервале —30...+60 °C.
Компания «Бичвуд Конкрит Продакте Лимитед» (Великобрита-
ния) изготовляет крупногабаритные емкости (350 мэ) для сбора и
хранения агрессивных жидких отходов с pH = 1 из монолитного
бетона с внутренней защитной облицовкой полиуретаном толщи-
ной 5, 8 или 10 мм. Емкости собирают из панелей, соединяемых с
внешней стороны на болтах.
Фирмы США и Германии для изготовления коррозийно-стой-
ких теплообменников в системах отопления используют полипро-
пилен и поливинилиденфторид. В частности, в теплообменниках
Caloiplast фирмы «Джордж Фишер» (Калифорния, США) макси-
мальная рабочая температура составляет 140 °C. Применение теп-
лообменников позволяет рационально использовать вторичное те-
пло горячих газов.
Отечественными специалистами для реконструкции дымовых
труб предлагается применять стеклопластики в системах гвдрозо-
лоудаления.
Для защиты от коррозии бетонных труб и контейнеров компа-
ния «Мерелейк Пластике Лимитед» (Великобритания) разработала
коррозийно-стойкие в различных химических средах газо- и водо-
непроницаемые облицовочные материалы Bekaplast DWS из поли-
пропилена и поливинилиденфторида. Эти материалы изготовляют
в виде листов, гладких с одной стороны и имеющих фигурные вы-
ступы с другой. При формовке бетонных изделий облицовочный
материал прочно сцепляется с бетоном со стороны фигурных вы-
ступов.
Фирма «Логстор Pop* (Дания) разработала способ идолядии
трубопровода длиной 83 км в г. Карачи (Пакистан) с помощью
твердого пенопласта Elastopor из полиуретана. Стальные трубы
изолировали участками длиной 12 м в два приема. Сначала по под-
готовленной поверхности трубы за два раза наносили Elastopor сло-
ем толщиной 50 мм. Затем трубы поступали в специальные камеры
со скоростью 2,5 м/мин, где полиуретан отверждался в течение 10 с.
На завершающей стадии наносили ПЭ оболочку для защиты от
176
внешних воздействий. Укладка трубопровода на участок 3 км в
реку подтвердила высокие прочностные характеристики изоляции
Elastopor.
Фирма «Дю Понт» выпускает три типа полиамидной пленки
«Кантон* — HN, VN и FN (пленка HN имеет на одной или обеих
сторонах тефлоновое покрытие). Пленки рекомендованы для по-
стоянной эксплуатации при 240 °C, хотя и сохраняют свои эксплуа-
тационные свойства при температуре 269—400 °C. Пленки отлича-
ются высокими механическими свойствами, химической стойко-
стью, электрической прочностью.
Специалистами ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко разработана вод-
но-дисперсионная полимерфосфатная краска «Полифан» (ВД-КЧ-1Ф
марки А и О) по ТУ 2316-001-34895698—96, рекомендуемая для ан-
тикоррозийной зашиты железобетонных конструкций. Срок экс-
плуатации краски превышает 10 лет. Соответствующим Гигиениче-
ским сертификатом (1996) краска разрешена для внутренних и на-
ружных работ, в том числе для защиты внутренних поверхностей
труб и резервуаров, предназначенных для питьевого и мелиоратив-
ного водоснабжения.
Комплексные исследования, выполненные НИИЖБ (г. Москва),
подтвердили высокие зксплуатПнионные характеристики покрытия
«Полифан» на поверхности конструкционного железобетона. В
результате испытаний установлено, что покрытие «Полифан», зна-
чительно снижая проницаемость наружного слоя бетона, увеличива-
ет длителыюстъ нейтрализации защитного слоя более чем в 10 раз.
Период нейтрализации защитного слоя бетона толщиной 25 мм с
покрытием составил более 100 лет, а без него —25. При толщине
покрытия не менее 150 мкм расход краски составляет 280...350 г/м21
Кроме того, окрашивание бетона краской «Полифан» значительно
повышает морозостойкость бетона (более 350 циклов), в том числе
при воздействии некоторых солевых сред, а также обеспечивает на-
дежную гидроизоляцию. Покрытие отличается высокими прочност-
ными свойствами при изгибе и ударе, а также трещиностойкосгью в
соответствии с ГОСТами. Краска может быть рекомендована также
для покрытий по штукатурке и кирпичу.
Краска «Полифан» различных цветов успешно эксплуатируется
в течение ряда лет в различных зданиях (жилых, административных
и производственных) Москвы и Подмосковья, а также в Казани,
Калуге, Солегорске.
АОЗТ «Воскресенский комбинат «Красный строитель» (Мос-
ковская .ебл.) выпускает для -кровли волнистый шифер (площадь
листа 2 м2), плоский шифер «чешуя» (0,25 м2). Последний приме-
177
няют, кроме того, и для защитно-декоративной отделки наружных
стен деревянных зданий, что продлевает срок их службы и придает
своеобразный архитектурный облик (структура рыбьей чешуи). Со-
вместные исследования комбината с ООО «Полифан» водно-дис-
персионной полимерфосфзтной краски «Полифан» позволили ус-

тановить, что химическое взаимодействие кислых компонентов
краски «Полифан» и цементного связующего асбестоцементных
материалов обеспечивает высокую адгезию получаемого покрытия
к окрашияаемой поверхности (усилие отрыва — более 2 МПа). При
толщине покрытия 70...80 мкм влагопоглошение шифера уменьша-
ется в 5...6 раз, что снижает влияние атмосферных воздействий на
процессы разрушения окрашенного шифера и уменьшает возмож-
ность выделения асбеста в воздушную среду. Применяемые мине-
ральные пигменты на основе оксидов металлов обеспечивают вы-
сокую светостойкость покрытия «Полифан» с широкой цветовой
гаммой (красно-коричневый, шоколадный, кирпично-красный, зе-
леный, желтый, серый, синий и др.), а также различные оттенки.
Долговечность покрытия повышается в 2..J раза.
На комбинате разработана и создана автоматизированная поточ-
ная линия для окраски шифера. Первые партии продукции с товар-
ной маркой «Новинка» поступили в продажу в июне 1997 г. Пло-
ский шифер «чешуя» серийно выпускается со II квартала 1998 г.
Московская фирма «Триада-Холдинг» предлагает покрытие бе-
тонных полов с полиуретановым составом УК.РЕТ для устройства
высокопрочных полов, выдерживающих самые тяжелые режимы
промышленно-производственной среды. Покрытие разработано и
запатентовано в конце 1960-х годов и сочетает прочность и хими-
ческую стойкость полиуретана с долговечностью и термостойко-
стью бетона. Покрытие отличается высокой иэносостШкостью к
движению напольного транспорта, включая движение тележек с
металлическими колесами. По показателю абразивостойкости оно
в 2 раза превосходит бетон. Термостойкость покрытия составляет
—40...+120 °C. Материал хорошо выдерживает колебания темпера-
туры и ударные нагрузки, в том числе в температурных условиях
морозильной камеры.
Покрытие выпускается шести стандартных цветов и может от-
делываться цветным кварцевым песком или иметь отделку типа
террацио, полуматовую или полуглянцевую.
Фирма «Рогнеда» (г. Москва) специализируется на выпуске ма-
териалов, предназначенных для комплексной защиты строений и
конструкций от огня, коррозии, гниения, заражения грибками, а
также декоративно-защитной отделки.
178
Фирма «Рогнеда» является единственным в России и СНГ
предприятием, выпускающим экологически чистый высокоэффек-
тивный огнебиозащитный состав для древесины КСД (ТУ
2389-006-17483408—94), сертифицированный ВНИИПО МВД РФ
(г. Балашиха). Состав отличается высокой устойчивостью к вымы-
ванию и хорошей проникающей способностью, что обеспечивает
эффективную огнезащиту древесины на срок не мёиее двух лёт и
биозатиту (от гниения, плесени, грибков, насекомых, почернения)
на срок не менее четырех лет без изменения при этом ее природно-
го цвета. Состав экологичеерт безопасен и разрешен к примене-
нию снаружи и внутри помещений. Его можно наносить распыли-
телем, кистью, валиком или погружением изделий в специальные
ванны и автоклавы. Расход материала составляет 1 л на 2...4 м2 по-
верхности.
фирма предлагает также высококачественные текстурно-анти-
септические составы «Сотекс», «Акватеке», имеющие различную
цветовую гамму и имитирующие отделку под ценные породы дере-
ва (дуб, орех, тик, Орегон, палисандр и др.). Состав «Акватеке»
можно наносить на влажную древесину, что особенно важно при
выполнении отделочных работ в осенне-весенний период.
Высокое качество современного строительства, ремонта, рекон-
струкции, реставрации невозможно без надежной гидроизоляции
зданий и сооружений.
Фирма «Драй Воркс Интернешнл» (Нидерланды) на протяже-
нии нескольких десятилетий специализируется на защите элемен-
тов конструкций от увлажнения методом инъецирования, основан-
ным на строительной физике и физической химии. Метод инъеци-
рования является наиболее быстрым, дешевым и эффективным по
сравнению с традиционными Способами ремонта, является эколо-
гически безвредным и не требует остановки эксплуатации здания.
Он заключается в подаче защитного состава под давлением в кон-
струкцию, позволяет обеспечить водонепроницаемость, укрепляет,
восстанавливает и восполняет недостающие или утраченные в про-
цессе эксплуатации свойства конструкций- Метод рекомендован
для гидрозащиты подвалов, туннелей, мостов, кирпичных и бетон-
ных конструкций, бассейнов, резервуаров, откосов, канализацион-
ных и водосточных систем, плотин, фундаментов и т. д.
К наиболее распространенным составам, применяемым в миро-
вой практике для инъецирования, относят эпоксидные, полиурета-
новые и акрилатные смолы.
179
Фирмой «Драй Воркс» в сотрудничестве с Центральной науч-
но-технической лабораторией Технического университета г. Дельф-
ты (Нидерланды) и рядом крупных химических предприятий был
разработан инъекционный состав Aquapress на основе метакрила-
тов. Материал представляет собой многокомпонентную акриловую
композицию водной консистенции, которая под давлением легко
проникает во все норы, а после отверждения образует эластичный
водонепроницаемый барьер. Преимуществом защитного состава по
сравнению с полимерными композициями на основе эпоксидных и
полиуретановых смол является способность отверждаться даже в
насыщенных водой конструкциях благодаря олигомерной структу-
ре. Проникая в конструкцию, Aquapress вступает в реакцию с при-
сутствующей там водой и полимеризуется, образуя с материалом
конструкции очень прочную связь, при этом в местах пустот и по-
вреждений полимеризация происходит быстрее, сокращая тем са-
мым потерю материала.
В настоящее время в Москве и Иркутске работают филиалы
этой фирмы.
АОЗТ «Антисептик» (г. С.-Петербург) более 40 лет специализи-
руется на разработке огне- и биозащиты строительных конструк-
ций, в частности деревянных. Фирма производит широкий спектр
антисептиков для древесины: препарат ХМ-П, рекомендованный
для защиты древесины от атмосферных осадков и увлажнения в ус-
ловиях непосредственного контакта с трунтом и водой; препарат
ФН — для защиты от гниения и древоточцев; антисептическую
пасту ПАФ-ЛСТ для защиты от гниения и древоточцев несущих и
ограждающих неклесных конструкций.
Фирма выпускает также антипирены, переводящие древесину
в категорию трудновоспламеняемых материалов: составы МС,
ПП, покрытие ОЙВ-1 для древесины и тканей, эксплуатируемых
внутри помещений; огнезащитный лак ОЗЛ-СК, относящий дре-
весину к категории трудногорючих материалов с выразительной
текстурой; комплексный препарат МС 1:1 для глубокой пропитки,
защищающий древесину от пожарной опасности и биологическо-
го разрушения.
АО «Пластполимер» (г. С.-Петербургу выпускает фторолласто-
эпоксидные лаки холодной сушки марок ЛФЭ-32ЛНХ и ЛФЭ-42ЛХ,
рекомендованные для обеспечения химико-, атмосфере-, тропике-
и морозоустойчивости. Они отличаются эластичностью, хорошими
диэлектрическими свойствами, характерными для эпоксидных
смол, высокой ЗДгезией к поверхности металлов, пластмасс, стекла
и дерева.
180
ТеятчЬсжая харвктервстпя защитных Даже*
АО «Пдмтавднмф» (г. С.-Петербург)
ЛФЭ-32ЛНХ ЛФЭ-42ЛХ
	Внешний вид.. ........ 	  .	Непрозрачные покрытия	
ПрЬчность при ударе, кН см		~  а 0,5 Прочность на изгиб, мм-.— 	 <	1	*0,5 «а
Прочность при" растяжении, кН/см^	
при 20 °C		—			—	  1...1.4	2,4..Х8
*,4авггЪ|.	2,2...2,б
Относительное удлинение при разрыве, %:	
при 20°C	— 	....			250...300	400.Л50
прк4о*С	  650...75G	550...65О
Тангенс угла диэлектрических потерь.	
ТЦ»и1б6Гц	 0,041	0,104
ПриИЯГц.		   0,030	0.020
Удельное объемное схмтротимние, Ом • см	 6 - 10“и	6 10“
Ээлектрмческая глючность. кВ/мм	 80.	100	
Адгезионная прочность:	
по методу решетки..^	:	 „..л„	 Хорошая	Хорошая
по методу решетчатых и параллельных надрезов	1	1
Лаки представляют собой растворы фторлонов Ф-32лн, ф-42л и
эпоксидной смолы ЭХД в смеси органических растворителей, ко*
торые поставляются в двухтарной упаковке в комплекте с отверди-
телем аминного типа. Концентрация лаков составляет 7..^5 % при
условной вязкости по вискозиметру ВЗ-4, равной 20...70 с. Покры-
тия могут быть как прозрачными» так и полупрозрачными, на очи-
щенную и подготовленную поверхность наносятся обычным спосо-
бом (кистью, валиком, окунанием, воздушным и безвоздушным
распылением и др,)-
Для получения прочного покрытия на тщательно подготовлен-
ную поверхность наносят 1—2 слоя грунтовки. В зависимости от
материала защищаемой поверхности и условий эксплуатации в ка-
честве грунтовки используют фосфатирующие лаки марок
ЭГМЮ-Ю, ХС-068, ВЛ-02 й ВЛ-08.
Покрытия на основе фторлоно-эпоксидных коьшсзиций устой-
чивы к воздействию воды и растворов солей, паров кислот; при
комнатной температуре — кислот, разбавленных и концентриро-
ванных щелочей.
Фирмой «Порт оф Лос-Анджелес» (Калифорния, США) во вто-
рой половине 1980-х годов была разработана и внедрена конструк-
ция комбинированных забивных стальных трубчатых свай с наруж-
ной пластмассовой оболочкой для сооружений, находящихся в
[81
морской воде, таких, как причалы, верфи, плавающие доки и др.
Комбинированная свая диаметром 330 мм состоит из трубы диа-
метром 152 мм, изготовленной из высокопрочной стали, заключен-
ной в пластмассовую оболочку типа ТНК толщиной 89 мм. Сваи
изготовлены секциями длиной 6,1 м. Наружная пластмассовая обо-
лочка сваи инертна к воздействию морской воды и отличается вы-
сокой ударной прочностью и прочностью сцепления пластмассо-
вой оболочки со стальной трубой, равной 211 кПа.
Комбинированные сваи изготовляет фирма «Пластик Пайлинг
Инк» (Калифорния, США). Начиняя с 1989 г. на западном побере-
жье США за 5 лет построены шесть морских сооружений с приме-
нением комбинированных свай, в том числе несколько сооруже-
ний в штате Вашингтон. Одно из них — верфь б г. Сиэтгле, опи-
рающаяся на 219 свай длиной 18,3 м, другое (там же) включает
сваи длиной 26,8 м, заглубленные в морское дно на 6,7...7,6 м.
В конструкции верфи в г. Абердине применены сваи длиной 24,4 м,
заглубленные в морское дно на 6,1...6,7 м.
Специалистами Военно-морской научно-исследовательской лабо-
ратории США разработаны защитные полимерные покрытия для
стальных резервуаров хранения жидкого топлива. Покрытия состоят
из фторсодержащих полимеров, например фторэноксидов, фторуре-
танов или фторакрилатов, которые отличаются высокой химической
и коррозийной стойкостью, атмосфере- и влагостойкостью, стойко-
стью к солнечному свету и др. Существенным отличием фторсодер-
жащих полимерных покрытий является их легкая очистка, что позво-
ляет упростить эксплуатацию и ремонт резервуаров, а также снизить
стоимость эксплуатационных мероприятий. Защитные покрытия
обеспечивают сохранение чистоты жидкого топлива, препятствуют
развитию коррозии резервуаров, возникновению протечек.
Впервые испытания защитных фторполимерных покрытий были
проведены б 1978 г. На поверхность небольшого резервуара был на-
несен состав на основе фторированного полиуретана и суспензион-
ного политетрафторэтилена. Проведенные испытания подтвердили
высокие защитные свойства покрытия. По предварительной оценке
долговечность фторполимерных покрытий превышает 30 лет.
•SLirjiK-ta
Технология нанесения покрытия следующая: сначала внутрен-
нюю поверхность стального резервуара подвергают дробеструйной
обработке, затем поверхность стали обрабатывают водной грунтов-
кой, после чего наносят полиуретановую грунтовку. Вслед за этим
наносят промежуточный и лицевой слои покрытия на основе фто-
рированного полиуретана. Время между дробеструйной обработкой
и нанесением покрытии, а также между нанесением отдельных сло-
182
ев покрытия строго ограничено, что улучшает адгезионные свойст-
ва покрытия.
Фторполимерные покрытия применены еще на ряде объектов,
среди которыхрезервуар большой вместимости на военно-морской
базе США в Йокосуке (Япония). В этом случае фторированный
полимер входил в состав только верхнего слоя покрытия. Для грун-
товки и промежуточных слоев покрытия использовали традицион-
ные полисульфидные или полиуретановые составы.
4.4.	КЛЕЯЩИЕ МАТЕРИАЛЫ И ПОЛИМЕРНЫЕ СМОЛЫ
Склеивание широко применяют в различных областях техники и
технологиях, в том числе и в строительстве. Достаточно отметить,
что современные строительные деревянные конструкции полностью
изготовляют на основе клеев. В настоящее время не существует та-
ких конструкционных материалов, которые бы не склеивались.
Процессам склеивания около €000 лет. В древних захоронениях
(около 5000 г. до н. э.) обнаружены, кувшины и сосуды с клеем и
клейкими смолами, склеенные наконечники копий, рукоятки. В
этих изделиях использованы клеи природного, животного происхо-
ждения.
Основными компонентами для клеев, применяемых в различ-
ных областях строительства, являются полимерные смолы:
♦	фенолформальдегидные (СФ-339, СФЖ-3014, 3024, ФРФ-5,
50, <ММ2, Б-20);
•	карбамадоформаладегидные (МФПС-2, УКС, КС-68, КФ-МТ)
•	меламиноформалъдегидные (АФП, СПМФ-4);
•	ацетонформалвдегидные (АЦФ-ЗМ-65);
•	фуранформальдегидные;
•	карбамидофурановые (КФ-90).
Перечисленные смолы рекомендованы в основном для приго-
товления клеев, применяемых в свою очередь для склеивания дре-
весины и древесных материалов.
Специалисты США разработали биоразлагаемый клей на со-
евой основе, рекомендуемый для склеивания сырой древесины.
Недорогой протеинольный клей был разработан для компаний, вы-
пускающих продукцию из древесины, он склеивает изделия влаж-
ностью до 80 %. При этом нет необходимости в сушке. Клей не вы-
деляет летучих продуктов при склеивании по сравнению с обычны-
ми клеями. Протеинол для клея получают при гидролизе протеина
183
сои в растворе щелочи, при этом разрываются длинные цепи поли-
мера Полученную смесь комбинируют с фенолформалвдегцдаой
смолой перед применением, реакция протекает при 20 °C с образо-
ванием нового, эффективного клея.
Завод полимерных композиций «Норд Мастерз Труп» (г. Моск-
ва) выпускает новый полимерный клей СИКАМ на водной основе,
рекомендуемый для приклеивания паркета и линолеума на джуто-
вой основе. Клей отличается высокой прочностью, не имеет ника-
кого запаха, не требует для работы применения респираторов и
других защитных приспособлений. В отличие от зарубежных марок
клеев, которые можно наносить только на идеально ровный пол,
отечественный клей СИКАМ может быть использован и для неров>
ных, шероховатых поверхиостей.
Наиболыиее количество полимерных смол потребляют в США В
1991 г. из 5,1 млн т полимерных материалов, использованных в
строительстве США, на долю фенолформалэдегндных смол приходи-
лось 19,8 %, меламино- и мочевююформашегидных смол —11,2 %.
Во Франции в 1988 г. запатентован и внедрен в производство
метод изготовления клееных деревянных конструкций с использо-
ванием вспениваемого клея. Пеноклей состоит из трех компонен-
тов: резорцинового клея, газсмзбразующей добавки (форана) и от-
вердителя. Смесь в холодном состоянии наносят на склеиваемые
поверхности деревянных элементов, которые собирают в пакет и
направляют в пресс При этом форан вступает в реакцию с двумя
составляющими смеси и при температуре 25 °C выделяетсяггаз,
вспенивающий клеевую смесь. При этой реакции выделяется зна-
чительное количество теплоты и в течение трех минут температура
клея повышается с 16 до 50 °C. Толщина слоя клея увеличивается в
1,6 раза, при этом клей легко проникает в трещины и поры древе-
сины, повышая прочность клеевых швов на 20.„30 %.
В связи со значительным увеличением поверхности склеивания
досок и брусьев появилась возможность склеивания пиломатериа-
лов с более грубой острожкой, чем требуется при использовании
обычных видов клеев. Опыт показал, что при грубой острожке эко-
номия древесины достигает 10.-. 12 %, что снижает стоимость клее-
ных конструкций.
Возможность повышения прочности конструкций при приме-
нении пеноклея и использования пиломатериалов с грубой острож-
кой позволила установить, что для получения такой же прочности
швов на обычных клеях необходимо -увеличивать толщину слоя
клея, чтобы он мог заполнить все дефекты поверхности древесины;
а так как стоимость клея выше стоимости древесины, то экономя-
1S4
ческая эффективность применения пеноклея очевидна. Для отвода
теплоты французскими специалистами разработана и внедрена
конструкция корпуса установки для нанесения клея с двойными
стенками, внутри которых циркулирует смесь гликоля и воды,
имеющая температуру 4 °C. Теплота, выделяемая клеем, поглоща-
ется стенками корпуса, и таким образом поддерживается постоян-
ная температура клея, равная 16 °C. Это позволяет успеть нанести
клей на поверхность до того, как начнется реакция, и уложить его
в пакеты для подачи в пресс. Ширина полосы наносимого клея
меньше ширины склеиваемых элементов на 1 см с каждой стороны
с учетом последующего распространения клея. Расход клея состав-
ляет 15 кг/м3, а оптимальный расход — 14 кг/м3, что эквивалентно
расходу обычного клея и той же стоимости.
Лицензию на метод изготовления клееной древесины с приме-
нением пеноклея намерены приобрести некоторые фирмы Герма-
нии, для чего в Институте Огго Графе изучается опыт исследова-
ний и технология изготовления этого материала.
Одновременно способность пеноклея хорошо проникать в тре-
щины и поры древесины повышает степень защиты клееных дере-
вянных конструкций от биологического поражения. На основании
результатов исследований прочности и долговечности клееной дре-
весины на пеноклее подготавливаются изменения в расчетах сече-
ний элементов клееных деревянных конструкций для введения их в
единые европейские нормы Eurocode-5.
На Дзержинском АО «Капролактам» разработана новая марка
хлорированного поливинилхлорида — ХПВХ-А. Полимер рекомен-
дован для использования в качестве основного компонента в клее-
вых и лакокрасочных композициях и представляет собой легкий
пористый порошок белого или светло-желтого цвета. Обладает вы-
сокой адгезией (балл 1 по сравнению с серийной перхлорвинило-
вой смолой, характеризующейся баллом 4) к самым различным ма-
териалам: керамике, металлу, пластмассам, стеклу и т. п.
Техническая одшжтержгпося ХПВХ-А
Растворимость, %... ....................................99,96
Время истечения раствора л олимера, с-------------------— 15,2
Цветность Ю %-ного раствора по йодной шкале, балл ...... 3
Массовая доля хлора, %................................61,3
Массовая доля железа, %............_..................... .0,004
Массовая доля воды, Я............. —...................	0.4
Термостойкость, мин..............-..............._....27
Адгезия, балл..........................,.............. 1
185
Простейшие клеевые композиции могут быть получены раство-
рением непосредственно полимера в таких растворителях, как аце-
тон, толуол, ксилол, бензол, бутмлацетаг и другие или их смесях.
Для склеивания внахлестку труб из ударопрочного поливинилхло-
рида марки ПВХ-100 специалистами НИИПК (г. Кировакан, Арме-
ния) разработан иькхжопрочный клей ГИПК-127 (ТУ 64)5-251-95—79).
Результаты исследования прочностных свойств подтвердили практи-
чески идентичность с клеем марки Tangit (Германия).
Специалистами НИИ химии и технологии полимеров им. акад.
В.А. Каргина (г. Дзержинск) разработаны новые марки быстропо*
димеризующихся цианакрилатных клеев БК-200, БК-201, БК-300,
БК-301, отличающихся высокой прочностью. Клеи рекомендованы
для различных отраслей народного хозяйства, в том числе строи-
тельства, для наиболее ответственных соединений элементов
строительных деталей.
Клеи холодного отверждения мгновенно склеивают различные
материалы, обеспечивают высокую прочность клеевого шва, имеют
широкий температурный диапазон эксплуатации клеевых соедине-
ний (—60...+250 °C),
Клеи однокомпонентны, не вызывают коррозии и являются хо-
рошими диэлектриками, экономичны при использовании. Расход
клеев составляет одну каплю на 5...6 см2 склеиваемой поверхности.
Кроме того, цианакрилатные клеи отличаются влаго- и морозо-
стойкостью, выдерживают многократное изменение температур от
—60 до +80 °C, отличаются высокой стабильностью при длитель-
ном хранении при комнатой температуре.
Для склеивания ПВХ фирма «Нейшнл Старч Энд Кэмикэл Ли-
митед» (США) разработала новый высокопрочный клей, обеспечи-
вающий долговечное соединение. Установлено, что после нанесе-
ния клея адгезионная прочность возрастает в течение 3 сут вследст-
вие продолжающейся реакции. Температурный интервал примене-
ния клея составляет —50...+150 °C.
Для создания кремнийорганических термостойких клеев ис-
пользуют QM-силоксаны, которые входят, например, в состав
клеевых композиций холодного отверждения. Обычно такие ком-
позиции включают жидкие а,со-гвдрсжсиполидиметилсилоксаяы,
наполнитель и катализатор отверждения. Клеи пригодны для
склеивания всех известных материалов с температурой эксплуата-
ции до 300 °C. Липкие ленты с кремнийоргйническим клеевым
слоем обеспечивают работоспособность в температурном интерва-
186
ле —60 °С...+250 *С. В строительстве применяются в основном для
герметизации.
Специалистами финансово-промышленной группы «Нефтехим-
пром» разработаны клеящая полимерная мастика МАСТМЭЛ-1 и
битумно-полимериал мастика МАСТМЭЛ-2 для устройства и ре-
монта мягких рулонных полимерных кровель.
МАСТМЭЛ-1 (ТУ 5775-003-41993521—$7) изготовляют на основе
бутадиен-стерольного термоэластопласга, смол, наполнителей и орга-
нических растворителей, МАСТМЭЛ-2 (ТУ 5775-004-41993527—97) —
на основе смеси битума с полимерами (бутадиен-стирольного тер-
моэластопласта или комбинации бутилкаучука с этиленпропилено-
вым каучуком), смолами, наполнителями и органическими раство-
рителями.
Растаорителя, применяемые для склеивания термопластов
Полиамид ...............~	.. Безводная муравьиная кислота, фенол,
метакрезал
Пслиюобутипен.............Бензин, бензол, толуол, хлорбензол,
тетрахлорметан
Поликарбонаты.............4....	Метиленхлорид, этиленхлорид, тетра-
хлорэтан
Полмметипметакрилвт.......Хлороформ, ледяная уксусная кислота,
дихлорэтйлен, смесь хлороформам аце-
тона (1:1), трихлорэтилен
Полистирол ..   .......	-.... Тетрахлорметан, трихлорэтилен, этил-
ацетат. мстилацетат, ацетон, метилэтил-
кетон, бензол, толуол
Полийинилацетат....„......Ацетон, этиловый спирт, ацетаты, аро-
матические й хлорированные углееещо-
РОДЫ
Поливиннлбугираль... ........Метилацетат, этилацетат, хлорирован-
ные углеводороды
Поливинилхлорид.............. Циклогексанон, тетрагидрофуран, ме-
тилэтилкетон
Ацетат целлюлозы............. Ацетон, хлороформ
Ацетобутират целлюлозы....... Ацетон, хлороформ, этиладетат, бугил-
ацетат
Нитрат целлюлозы (целлулоид)  Ацетон, метилацетат, этилацетат, смеси
ацетона со спиртом
Результаты проведенных испытаний мастик показали низкое во-
допоглощение, высокую гибкость и адгезионные свойства с поли-
мерным рулонным кровельным материалом КРОМЭЛ и основани-
ем. Мастику МАСТМЭЛ-1, отличающуюся, кроме того, стойкостью
клеевого шва к эксплуатационным воздействиям, можно использо-
вать для склеивания швов вулканизированного материала КРОМЭЛ.
187
При строительстве промышленных к гражданских зданий и со-
оружений из монолитного железобетона часто образуются переры-
вы в бетонировании: при возведении конструкций сложной кон-
фигурации, когда затруднена установка опалубки на весь объем»
послойном бетонировании при устройстве массивных фундаментов
и т. д. Кроме того, прИ реконструкции и перепланировке произво-
дят наращивание отдельных бетонных и железобетонных элемен-
тов конструкций. Во всех этих случаях образующиеся при укладке
бетона стыки между старым и вновь уложенным бетоном представ-
ляют собой ослабленные участки, из-за которых железобетон теря-
ет свойство Кюнолитности в связи с пониженной степенью сцепле-
ния между этими слоями бетона. В результате понижается сопро-
тивляемость бетона сдвигу, появляется возможность проникнове-
ния влаги и вредных для бетона и арматуры химически агрессив-
ных веществ. Значительно понижается сопротивление бетона воз-
действию низких и высоких температур, вибрационных и других
нагрузок.
Улучшить сцепление и увеличить прочность соединения старо-
го и нового бетонов можно, добавляя во вновь укладываемый бе-
тон специальные добавки и используя для места стыка полимерные
растворы или клеевые материалы.
При строительстве и ремонте подземных сооружений использу-
ют коллоидный цементный раствор с добавками по методике, раз-
работанной во ВНИИ гидротехники им. В.Е- Веденеева. В качестве
пластификаторов этого раствора вводят латекс дивинилстирольный
СКС-65 ГП либо бутадиенметилметакрилатный. В качестве поли-
мерных добавок применяют полиамидную смолу №39 в количестве
50 % массы цемента, водорастворимую эпоксидную смолу ДЭГ-1 и
дивияилепфольный латекс СКС-65 ГП.
Применение эпоксидных полимерных растворов обеспечивает
равнопрочность соединения бетонных элементов и позволяет даже
увеличить прочность стыка. При заполнении стыков полимерными
растворами напряжения распределяются равномерно по всей пло-
щади шва.
Добавка в полимерный раствор наполнителя снижает проч-
ность, но увеличивает модуль упругости и снижает усадочные де-
формации в соединении. Введение водорастворимых смол умень-
шает общую пористость и увеличивает коэффициент трещиностой*
кости в 2 раза по сравнению с обычным бетоном без добавок.
В качестве клеящих материалов кроме вцдорастворимьгх смол
рекомендуется вводить мономеры резорцина и формальдегида в
виде водного раствора, которые отверждаются в щелочной среде за
счет реакции поликонденсации. Для склеивания старого бетона с
новым применяют полимерные клеи и компаунды, отличающиеся
повышенной водонепроницаемостью, прочностью, трещиностой-
костью, а также высокой адгезией к бетону. Хорошей адгезией к
бетону отличаются полимеры, содержащие гидроксильные, карбок-
сильные, эпоксидные и другие полярные Группы, которые обеспе-
чивают водородные связи с поверхностными гидроксидами.
Для склеивания отдельных бетонных элементов широко приме-
няют клеи разных составов на основе эпоксидных смол. Они отли-
чаются большим диапазоном технологической жизнеспособности
за счет использования комбинированных отвердителей. Разработа-
на технология склеивания бетонных поверхностей при отрицатель-
ной температуре с применением токопроводящих прокладок из
эпоксидного клея. В настоящее время эпоксидные клеи успешно
применяют при строительстве мостов, когда необходимо соедине-
ние бетона при незначительных площадях склейки. Однако высо-
кая вязкость наполненных эпоксидных клеев, их сравнительно не-
продолжительная жизнеспособность, высокая стоимость и слож-
ность приготовления значительных масс клея затрудняют их ис-
пользование для склеивания старого и нового бетонов при возведе-
нии массивных монолитных сооружений, поэтому для склеивания
бетонов рекомендованы клеи технологичные, дешевые и отличаю-
щиеся удобством при нанесении на большие площади.
Наиболее широко применяемыми полимерными материалами
для соединения бетонов являются акриловые клеи. Они имеют ряд
преимуществ по сравнению с другими клеями, В частности, по ад-
гезионным и когезионным свойствам акриловые клеи не уступают,
например, эпоксидным, но отличаются лучшими технологически-
ми свойствами и меньшей стоимостью.
Разработанные клеи состоят из акриловой пластмассы АСТ-Т и
минерального наполнителя — кварцевого песка. Акриловая пласт-
масса АСТ-Т — это композиция холодного отверждения типа по-
рошок — жидкость. Порошкообразная составляющая АСТ-Т — вы-
сокомолекулярное соединение, представляющее собой суспензион-
ный полимер на основе полиметипметакрилата. В порошок в каче-
стве инициатора процесса полимеризации добавляют 1 % бензоила.
Жвдкоображая составляющая пластмассы представляет собой ме-
тиловый эфир метакриловой кислоты (мономер метилметакрила-
та), в котором растворено 3 % диметиланилина. -
189
Соединение бетонов акриловыми клеями обеспечивает равно-
прочность с бетоном, прочность зависит от класса бетона.
Важнейшее свойство клеев—-их технологичность'. наполняе-
мость, вязкость, жизнеспособность, время отверждения, способ
приготовления. Приготовление клея начинается со смешивания
компонентов акриловой пластмассы полимера (порошка) и моно-
мера (жидкости) и сопровождается набуханием акриловой смеси и
увеличением объема полимера. В процессе набухания вязкость
смеси меняется и становится сметанообразной, в это время в смесь
добавляют наполнитель.
Одно из важнейших технологических свойств клеев — их жиз-
неспособность. Различают полную и технологическую (рабочую)
жизнеспособность, зависящую в основном от состава акриловой
пластмассы, смеси и температуры. Отверждение акриловой 1тласт-
массы происходит при положительной температуре за счет полиме-
ризации мономера. Окислителем реакции полимеризации является
бензоил, а восстановителем — диметиланилин. Выделение теплоты
ускоряет процесс полимеризации. Акриловая пластмасса полиме-
ризуется без выделения побочных продуктов, что улучшает качест-
во клеевого шва и повышает прочность соединения.
Для исключения самопроизвольной полимеризации мономера в
процессе хранения в него на заводе-изготовителе вводят ингиби-
тор — пщрохиноин, не оказывающий отрицательного действия на
реакцию полимеризации. Для снижения стоимости акрилового клея
в качестве наполнителя в основном применяют кварцевый песок.
Специалистами Украины исследована прочность соединений
на акриловых клеях.
Прочность клеевого стыка в зависимости от возраста старого бетона
Возраст старого бетона
класса ВЗО, суг —...... 0,2	1	5	28
Прочность сцепления при
растяжении, МПа ........ 0,82	0.41	1,79	2,43
Характер разрушения.....Поклеено- Смешанное Смешанное По новому
му шву	бетону
Прочность клеевого стыка в зависимости от класса бетона
Класс бетона.......................  BID
Прочность стыка, МПат
при растяжении.....•••••• -л» •***»	♦»»•— -	0,85
при сдвиге......................  2,57
В20	ВЗО
1,73	.2,63
6,79	12,31
Примечание. Во всех случаях ризрртпемнс произошло по новому бетону Возраст от-
верждения нового бетона в нормальных условиях составляет 28 Суг
190
Начиная с пятых суток достигается равнопрочный клеевой стык
бетонных образцов. Установлено, что класс бетона не влияет на
прочность клеевых соединений старого бетона с новым при осевом
растяжении и сдвиге. Прочность клеевого соединения определяется
прочностью нового бетона. На прочность клеевого соединения ста-
рого бетона с новым влияют различные технологические факторы:
-‘обработка поверхности склеивания старого бетона, толщина клеево-
го слоя, температура окружающей среды при бетонировании.
Равнопрочные, клеевые соединения получают при устройстве
насечки на поверхности старого бетона для лучшего сцепления, а
также при ее шероховатости, получаемой при использовании дере-
вянной опалубки для формования бетонной смеси, Обработка по-
верхности промывкой или 10 %-ным раствором кислоты снижает
прочность клеевого соединения почти в 2 раза по сравнению с ис-
пользованием насечки. Еще меньшая прочность стыка получается
при соединении нового бетона с гладкой поверхностью старого при
использовании металлической опалубки. При этом толщина клее-
вого слоя почти не влияет на прочность соединения, так как разру-
шение образцов происходит по сечению нового бетона.
Прочность соединения старого бетона с новым определяется
только прочностью нового бетона независимо от температурных ,
условий его твердения,
Полимерные клеи рекомендованы для увеличения сцепления
стальной арматуры с бетоном и повышения несущей способности
железобетонных элементов. Высокой адгезией к поверхности метал-
ла и бетона отличаются, например, эпоксидные и акриловые клеи.
Исследования клеевой анкеровки стальных стержней гладкого
и периодического профилей выполнены в Харьковском Промст-
ройНИИпроекте и Харьковском институте инженеров коммуналь-
ного строительства.
Трестом «Тагилстрой» предложен следующий способ клеевой
анкеровки арматурных стержней. На очищенную и подготовлен-
ную поверхность гладкрго стального стержня наносят слой эпок-
сидного клея. Почти одновременно на свежий клеевой слой нано-
сят слой сухого песка, от которого отсеяна пылевидная фракция.
После нанесения мелкозернистого песка формируется промежу-
точный слой, который надежно сцепляется с цементным раство-
ром. Нанесенный слой песка увеличивает шероховатость и пло-
щадь сцепления с раствором. При этом слой эпоксидного клея на
поверхности стального стержня обеспечивает хорошую антикорро-
зийную защиту, а предложенный способ анкеровки стержня позво-
ляет снижать расход дорогостоящей эпоксидной смолы. Клеевую
191
анкеровку применяют при ремонте, реконструкции и усилении
сборных и монолитных железобетонных конструкций, при их на-
ращивании, креплении закладных деталей, устройстве выпусков
арматуры Из бетона, а также для соединения сборных железобетон-
ных колонн между собой и крепления к фундаментам. В последнем
случае в фундаментах бурят скважины, заливают клей, устанавли-
вают болты, после отверждения клея выполняют проектную затяж-
ку анкерных болтов.
Клеевая анкеровка позволяет значительно повысить прочность
соединения, которая зависит от класса бетона и глубины заделки
стержня (табл. 4.13). Из таблицы видно, что с увеличением прочно-
сти бетона увеличивается прочность соединения и изменяется ха-
рактер его разрушения. При глубине заделки 1= 10rf несущая спо-
собность соединения составляет 90,7 % предела прочности арма-
турного стержня. С увеличением глубины заделки до >20d несу-
щая способность соединения возрастает до предела прочности ар-
матурного стержня, а последний при этом разрушается, что свиде-
тельствует о высокой прочности клеевой анкеровки.
Таблица 4.13
Несущая способность соединений клеевой авкеропл
арматурных стержней класса A-III (А400)
Класс бетона	Относительная глубина заделки арматуры tfd	Несущая способность анкеров- ки на глее, МПа		Характер разрушения
		эпоксидном	яирмлстюм	
В10	5	255	—	Конус выкала
	7.5	415	—	Тоже
	10	535	521	Трещины в бетоне
	15	590	588	Тоже
	20	595	602	
В 20	5	300	—	Конус выкала
	7,5 ’	475		Срез клея
	Ю	595	586	Тоже
	15	673	694	Разрыв стержня
	20	675	698	Тоже
В 30	5	315	—	Конус выкала
	7,5	478		Срез клея
	10	625	640	Тоже
	15	675	696	Разрыв стержня
	20	678	701	Тоже
Впервые крепление фундаментных болтов на эпоксидных клеях
было выполнено Харьковским ПромстройНИИпроектом в 1968 г.
Были установлены десятки тысяч болтов для крепления различного
192
оборудования (технологического, металлургического и др.) на раз-
личных заводах и сооружениях городов России и Украины. Уста-
новлено, что комплексная хозрасчетная бригада в составе 20 чел. в
состоянии за смену выполнить устройство 250.. ЛОО болтов на клее,
что превышает установку болтов по традиционной технологии в
3...4 раза. С 1979 г. акриловые клеи широко применяют для анке-
ровки фундаментных болтов, соединения бетонных и железобетон-
ных элементов.
Клеевая анкеровка стальной арматуры позволяет уменьшать
сроки и трудоемкость работ, расход металла вследствие укорочения
болтов и отказа от устройства кондукторов, а также за сЧст умень-
шения бетона (где высота фундаментов определяется глубиной за-
делки анкеров). Значительный технико-экономический эффект
достигается при реконструкции промышленных зданий и сооруже-
ний, так как установка болтов на клее исключает необходимость
демонтажа железобетонных фундаментов при устройстве ♦глухих»
болтов. Б среднем на каждой тысяче болтов, устанавливаемых по
клеевой технологии, достигается экономия II... 15 т металла, до
2 тыс. чел.-ч трудозатрат.
В строительстве при прокладке инженерных коммуникаций и
креплении технологического оборудования распространен безан-
керный клеевой способ соединения стальных элементов с бетоном.
Крепление по этому способу выполняют приклейкой крепежных
узлов или опорных частей оборудования к поверхности бетона с
помощью эпоксидных, акриловых, силоксановых и других клеев,
отличающихся хорошей адгезией к бетону и стали. Однако для
[фимсяения такого клеевого соединения существуют следующие
отраничення: бетон должен быть класса не ниже В15; допустимый
диаметр болта крепежного узла — не более 24- мм. Безанкерный
способ креплении рекомендуется в основном как конструктивный
и не должен создавать угрозу для обслуживающего персонала при
возможном разрушении клеевого соединения по условиям техни-
ческой и пожарной безопасности.
Экспериментально установлено, что прочность клеевого соеди-
нения сталь — бетон на отрыв определяется прочностью бетона на
растяжение и составляет 1,6 МПа. Усталостная прочность клеевого
соединения определяется также выносливостью бетона при много-
кратно повторяющихся циклических нагружениях При этом сни-
жение прочности по сравнению со статическим нагружением со-
ставляет 5... 12 % в зависимости от толщины клеевого слоя, коэф-
фициента асимметрии цикла.
1Э-Э0«
193
4.5.	ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИЕ ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Герметики в строительстве применяют для уплотнения швов и
стыков между отдельными элементами конструкций, обеспечения
сплошности, монолитности, а также для заделки повреждений в
швах при ремонтных работах. Герметизирующие материалы на ос-
нове полимеров выпускают в виде паст, мастик, замазки или эла-
стичных прокладок.
В настоящее время в различных странах мира, в том числе и в
России, накоплен большой опыт изготовления и применения гер-
метиков в строительстве с заданными свойствами.
Фирма «Колас Билдинг Продакте Лимитед» (Великобритания)
специализируется на производстве гидроизоляционных, и гермети-
зирующих материалов, в том числе с применением пластмасс. Сре-
дн них эмульсия Ysoseal на основе акрилата, рекомендуемая в ос-
новном для герметизации стыков в оконных и дверных конструк-
циях; герметизирующие прокладки Self Adhesive Weather Strip,
представляющие собой алюминиевую фольгу с нанесенным на ее
тыльную поверхность битумно-полимерным клеевым составом и
предназначенные для применения в строительстве в различных це-
лях и др.
В широком ^ассортименте герметизирующие материалы произ-
водит фирма «Экспэндит Лимитед» (Великобритания). Продукция
фирмы включает, в частности, герметики на основе эластомеров:
двухкомпонентйый полисульфидный герметик Thioflex 600, отли-
чающийся высокими адгезионными свойствами и эластичностью,
стойкостью к старению и жестким климатическим воздействиям;
однокомпонентаый полисульфидный герметик Thioflex 1, способ-
ный воспринимать значительные деформации; оДнокомтюнентный
силиконовый герметик Silicone 33, характеризующийся высокой
долговечностью и стойкостью к воздействиям отрицательных и по-
вышенных температур; однокомпонентный полиуретановый герме-
тик Secoseal PU, быстро отверждающийся под действием влаги воз-
духа, отличающийся износостойкостью, а также гибкостью при по-
вышенных и отрицательных температурах, и др.
Фирма выпускает также гидроизоляционные профилированные
прокладки Supercast Waterstops, изготовляемые из поливинилхло-
рида методом экструзии, различные уплотнительные прокладки.
Фирма «Кемитэл» (Германия) специализируется на разработке
герметиков, в частности выпускает герметик Nafthotherm, изготов-
ляемый на основе полисульфида и специально предназначенный
для герметизации окон.
194
В строительстве США расширяется применение геомембран,
для изготовления которых используют различные полимерные ма-
териалы: поливинилхлорид, сульфохлорирснванный полиэтилен,
полиэтилен высокой и низкой плотности и др. Геомембраны изго-
товляют одно- и многослойными. В 1991 г. в Северной Америке
использовано около 86,3 млн м2 геомембран, что составило при-
мерно 50 % объема их применения во всем мире.
В строительстве США в настоящее время широко распростра-
нены гибкие герметизирующие прокладки из полимерных материа-
лов, применяемые в конструкциях резервуаров, фундаментов, тун-
нелей и других подземных сооружений. К наиболее используемым
и экономичным «относят герметизирующие прокладки, изготовляе-
мые на основе ПВХ, который отличается хорошей эластичностью,
стойкостью к старению, кислоте- (включая 50 %-ную серную ки-
слоту), щелоче-, кислороде-, озоно-, маслостойкостъю, а также
стойкостью к солям и ряду других химически агрессивных сред.
Прокладки из ПВХ сохраняют гибкость при температуре до -34,5 °C,
а при специальном подборе состава материала — до —45,5 °C. От-
носительное удлинение прокладок превышает 300 %. Прокладки
рекомендованы к применению в конструкциях наземных и подзем-
ных сооружений.
В тех случаях, когда химическая стойкость ПВХ недостаточна,
применяют прокладки из эластомеров, которые стойки к воздейст-
вию растворителей, масел, 98 %-ной серной кислоты и других аг-
рессивных веществ.
Специалистами США также разработаны герметизирующие
прокладки на основе полиэтилена, стойкие к спиртам, кислотам
(включая фтористоводородную кислоту), щелочам, уксусному ан-
гидриду, гипохлориту кальция, борату натрия, растительным мас-
лам, эфирам, кетонам, аминам и другим веществам. Полиэтилено-
вые прокладки характеризуются высокой трещиностойкостъю. Их
относительное удлинение превышает 800 %. При отрицательных
температурах прокладки сохраняют гибкость.
В зависимости от конструкций стыков и наличия в них дефор-
маций применяют прокладки с различными конфигурациями по-
перечного сечения и размерами. В течение ряда лет наиболее ши-
роко Применяли плоские прокладки с утолщенными кромками, ко-
торые позволяли повышать надежность закрепления прокладок в
бетоне. Впоследствии с целью повышения эффективности были
разработаны прокладки ребристого профиля, более прочно закреп-
ляющиеся в бетоне и обеспечивающие повышенную герметичность
стыков.
195
Ребристые прокладки с утолщением в центральной части пред-
назначены для деформационных и конструкционных швов и обыч-
но изготовляются шириной 102..-305 мм и толщиной 3,2..Л2,7 мм;
размеры утолщения могут быть различными. Обычно прокладки
поставляются в рулонах длиной 15 240 мм. Перед установкой поли-
мерных герметизирующих прокладок в рабочее положение вдоль
их кромок обычно с интервалом 305 мм крепят кольцевые элемен-
ты, через которые протягивают проволоку для крепления прокла-
док к арматурным стержням. Перед применением рулон раскаты-'
вают и оставляют в таком виде'не менее чем на 24 ч. При соедине-
нии прокладки сваривают между собой.
Фирма «Торо Систем» (Великобритания) разработала ряд гер-
метизирующих материалов, среди которых однокомпонентный вы-
сокоэластичный герметик на основе бутадиенстирольного латекса,
рекомендуемый для герметизации стыков различных конструкций.
Герметик имеет хорошую адгезию к поверхности различных мате-
риалов (бетона, кирпича, мрамора, металла, стекла, древесины) и
быстро отверждается.
Американская фирма «Дженерал Электрик Силиконе» является
отделением известной фирмы «Дженерал Электрик», имеющей фи-
лиалы во многих странах, в том числе в Великобритании, Нидер-
ландах, Германии, Франции, Испании, Италии, Швеции. Фирма
специализируется на изготовлении различных силиконовых герме-
тиков, широко применяемых в строительстве. Среди них одноком-
понентные силиконовые герметики серии RTV, отверждающиеся
при комнатной температуре под воздействием атмосферной влаги.
Они сохраняют гибкость при воздействии отрицательных темпера-
тур, хорошо выдерживают повышенные температуры, отличаются
химической, оэоно- и атмосферостойкостью, имеют различную
консистенцию (от пастообразной до самтжыравнивающейся). Гер-
метики можно наносить на поверхность металлов, стекла, керами-
ки, ряда полимерных материалов после предварительной обработ-
ки и подготовки поверхности. Процесс отверждения герметиков
происходит под действием влаги воздуха, поэтому их следует нано-
сить толщиной не более 6 мм. Необходимая прочность сцепления с
основанием достигается в течение 24 ч. Герметики поставляют в
упаковках различного объема. Силиконовые герметики серии RTV
являются универсальными и рекомендованы для заделки стыков
различных конструкций; их можно наносить на вертикальные и го-
ризонтальные поверхности. Основные свойства силиконовых гер-
метиков серии RTV представлены в табл. 4.14.
196
Таблица 4J4
Характеристики сывлкжд герметиков (США)
Основные параметры	Марка герметика			
	RTV10X RTV103, RTV108, RTV109	КТУ1.9	RTV1I6	RTVH2, RTVH8
Консистенция	Пастообраз- ная	Пасто- образная	Самовы- равниваю- цдаяся	Самовырав- нивающаяся
Цвет	ИТУЮ2-белый, RTV103—черный, RTV108—полу- прозрачный. RTVI09—цвет алюминия	Красный	Красный	RTVH2—белый, RTV11g—про- зрачный
Интенсивность на- несения. г/ьган	400	400	—	—
Плотность, г/см1	1.05	1,07	1,09	1,05
Время высыхания, МИН	20	20	30	30
Прочность на растя- жение. МПа	2,8	2,6	2.5	2,3
Относительное уд- линение, %	450	400	350	325 .
Прочность на срез, МПа	1,4	1,4	0,7	0,7
Температура хрупко- сти. °C	-450	-60	-60	-60
Максимальная темпе- ратура применения, °C; при непрерывном воздействии при периодическом воздействии	204 260	260 315	260 315	204 260
Коэффициент темпе- ратурного расширения	27- ИГ5	27 МГ5	27 • ГО’5	27 • 10“3
Двухкомпонентный силиконовый герметик RTV430 характери-
зуется высокими физико-механическими показателями и долговеч-
ностью. В зависимости от применяемого катализатора его свойства
можно модифицировать различным образом: в присутствии ката-
лизатора Betel получается герметик общего назначения; в присут-
ствии катализатора Beta2 — пастообразный герметик, которым
можно заполнять стык в течение 45 мин; BeU4 позволяет получить
герметик с пониженной линейной усадкой; Bete5 — герметик с по-
197
вышенной теплостойкостью. Время отверждения герметика
RTV430 составляет 4...14 ч; прочность на растяжение в отвержден-
ном состоянии — 3,1 МПа; относительное удлинение — до 300 %;
прочность на разрыв — 18 кН/м; теплостойкость — до 200 °C; хи-
мическая стойкость — хорошая. Герметик поставляют в упаковке
по 4,5; 18,2 и 204 кг, катализатор Beta — по 0,45; 1,8 и 20,4 кг. Срок
хранения герметика в закрытой упаковке — 6 мес (в сухом помеще-
нии при температуре ниже 25 °C).
Однокомпонентный силиконовый пастообразный герметик
RTV1473 Silmate рекомендован для применения в условиях масло-
стойкости. Он отверждается при комнатной температуре под воз-
действием влаги воздуха и пригоден для нанесения на поверхность
различных материалов. При устройстве слоя толщиной 3 мм герме-
тик отверждается через 24 ч при температуре 25 °C и относитель-
ной влажности воздуха 50 %. Необходимая' прочность сцепления
герметика с основанием достигается в течение 12...24 ч. Прочность
материала на растяжение составляет 3,15 МПа, остальные физи-
ко-механические характеристики аналогичны герметику RTV102.
Герметик отличается высокой атмосферой и озоностойкостью. Не
рекомендовано его применение в условиях постоянного контакта с
бензином в связи со значительным разбуханием.
Универсальный силиконовый герметик Silpruf позволяет оиес-
печить прочное сцепление с поверхностью природного камня, бе-
тона, гипса, древесины, полимерных материалов. Отличается высо-
кой ашосферостойкостью, прочность на-растяжение составляет
1,6 МПа; относительное удлинение — 750 %; время окончательного
отверждения — 10... 14 сут; температурный интервал заполнения
стыков герметиком составляет -30...+60 °C; температура примене-
ния —60...+100 °C Герметик воспринимает деформации, равные 50 %
ширины стыка. Срок хранения герметика в упаковке — 1 год при
температуре не выше 25 °C. Его свойства соответствуют требовани-
ям стандартов Великобритании (BS 5889),. Германии (DIN
18545-Е), Франции, Бельгии, Швеции, США.
Однокомпонентный силиконовый герметик Pensi! 300 относят к
категорий трудновозгораемых (по стандарту Германии DIN 4102).
Герметик препятствует распространению пламени и дыма, что по-
зволяет повысить пожаробезопасность помещений при его исполь-
зовании для герметизации стыков. Уровни достигаемой огнестой-
кости следующие: по стандарту ISO 834 — 4 ч; по стандарту Герма-
нии DIN 4102 — Bl; по стандарту Нидериандов NEN 3884 и NEN
6069 — 4 ч; по стандарту Бельгии NBN 713.020 — 4 ч; по стандарту
m
Научнотехнического строительного центра Франции CSTB
913222 — 6 ч; по стандарту Великобритании BS 476 — 4 ч; ио стан-
дарту США ASTM Е 119 —2 ч. Герметик позволяет получать проч-
ные соединения со стеклом, древесиной, алюминием, сталью, при-
родным камнем, бетоном. Время его отверждения составляет
1О.„14 суг; прочность на растяжение — 1,6 МПа; относительное уд-
линение — 650 %; температура заполнения стыков герметиком —
от “30 до +60 °C.
Однокомпонентный силиконовый герметик Sanitary рекомендо-
ван для герметизации стыков во вЛажных помещениях (в бассей-
нах, душевых, ванных, кухнях и т. п.) и обеспечивает прочное сце-
пление со стеклом, фарфором, керамикой, металлами, полимерны-
ми материалами. Его прочность на растяжение составляет 1,7 МПа;
относительное удлинение — 700 %; время окончательного отвер-
ждения — 12,5 сут; температура при заполнений герметиком сты-
ков — от -30 до +60 °C; температура эксплуатации — от —50 до
+150 °C. Материал воспринимает деформации, составляющие до
50 % ширины стыка. Срок хранения — 1 год при температуре не
выше 15 °C.
. Фирма выпускает также герметик 5090, имеющий все преимущест-
ва силиконовых герметиков и рекомендуемый для заполнения стыков
с последующим нанесением на поверхность герметика слоя краски.
Однокомпонентныс герметики Tradesil и Contractor применяют
для герметизации остекления (в том числе аквариумов) и других це-
лей. Они отличаются высокой деформативностью, необходимыми
прочностными свойствами, атмосферостойкостыо и долговечно-
стью, совместимы с различными конструкционными материалами-
НПО «Попимсрстройматериалы» (г. Москва) разработан ряд
герметизирующих материалов, в числе которых липкая лента «Ли-
кален-РП» на основе синтетического каучука для герметизации
стыков наружных ограждающих конструкций с предел ню допусти-
мыми деформациями в стыке не более 20 %, для герметизации
стыков кровельных панелей и мест примыкания элементов кровли
прй монтаже и ремонте безруЛонных кровель; отверждающийся
двухкомпонентный состав «Гермосур» для герметизации стыков в
наружных ограждающих конструкциях, а также внутренних стыков
производственных помещений, применяемый при температуре
—60...+60 °C; однотарный двухкомпонентный отверждающийся
материал ПЛЭСТ для герметизации стыков в конструкциях При
предельно допустимых деформациях до 25 %, сохраняющий рабо-
тоспособность при температуре —60...+80 СС и Др.
199
АО «Филикровля» разработана герметизирующая самоклеящая-
ся лента «Герлен», представляющая собой однородный эластопла-
стичный материал, дублированный с одной стороны нетканым
синтетическим материалом («Герлен-Д») или надублированный
(«Герлен-Т»). Его изготовляют методом экструзии из смеси синте-
тического каучука, пластификатора и наполнителя и применяют,
например, для воэдухоизоляции стыков наружных стен строящихся
крупнопанельных зданий, а также для других целей. Основные фи-
зико-механические характеристики материала следующие: плот-
ность — не более 1250 кг/м*; прочность сцепления с бетоном — не
менее 0,1 МПа; водопоглощение — не более 0,2 %; прочность на
растяжение — не менее 0,1*5 МПа; относительное удлинение — не
менее 50 %\ температурный интервал применения —50... 4-60 °C.
Толщина ленты — 3 мм, ширина — 100, 120,200 мм, длина — 12 м.
Фирма «Меандр Компани Лимитед» (Россия, Москва) разрабо-
тала пенополиуретановый герметик «Макрофлекс», имеющий хо-
рошее сцепление с сухими и влажными поверхностями. Он реко-
мендован для надежного заполнения зазоров и стыков между пане-
лями, проемов в стенах зданий между оконными и дверными бло-
ками и стенами, углов примыканий стен, полов и потолков, вводов
коммуникаций. Поверхность герметика высыхает в течение
20...30 мин, а окончательно отверждается за 12 ч.
Зарубежными специалистами разработан пеноматериал-герме-
тик, который используется в сочетании с адгезивной лентой и ре-
комендуется для надежной изоляции участков раструбного соеди-
нения труб. Такой способ обеспечивает герметизацию при темпе-
ратуре 30.-75 °C для труб диаметром 100„.900 мм.
Специалисты ООО «Производственное объединение «Норвест*
(г. С.-Петербург) разработали эластичную однокомпонентную мас-
тику двух видов: «Магир Ш» (шовная) и «Магир» (кровельная) на
основе бутадиенстирольного термоэластопласта с полимерными
добавками и минеральными наполнителями. Мастика ракомеидо-
вана как герметизирующее, гидроизоляционное, антикоррозийное,
стойкое к различным агрессивным средам покрытие для заделки
межланельных стыков, ремонта и устройства кровель, гидроизоля-
ции подвалов, бассейнов, санузлов, зашиты железобетонных, ме-
таллических и деревянных строительных конструкций и инженер-
ных коммуникаций. Мастику следует наносить при температуре не
ниже —10 °C на сухую чистую поверхность без признаков пыли.
Время высыхания при толщине 1 мм и температуре +15 °C — не
более 2 ч. Сухой остаток — не менее 60 %.
200
Технические х&ряктерястшки мастики «Магир»
ПО «Нсраест» (г. С.-Петербург)
«МагярНЬ «Магир»
Прочность при растяжении. МПа..........—	С,46	1,4
Относительное удлинение, %...............	404	116
Теплостойкость, °C............................ .-	100	100
Водогхжткипение через 24 ч, %........«  0,6	0,3
Гибкость на стержне диаметром 10 мм, °C.........	—40	—23
Адгезия к поверхности, МПа:
иеме*пно-песчйного раствора ... »..„  0,44	0,45
старой рубероидной кровли.........    н/д	0,28
оцинкованной стали............................•	0,37
асбестоцрхжнтнсго листам......„.............. *	0,46
Расход, кг/м (кг/м7)...........	.-..-...... 0,25	(1,5. .2,0)
Потенциальный срок службы» лет......._..........-	10	10...15
НПО «Полимерные герметики» (г. Химки Московской обл.)
выпускает однокомпонентный пенополиуретановый герметик «Хи-
кон», состав которого разработан бельгийской фирмой «Алтакем».
В Химках построен завод с современным европейским технологи-
ческим оборудованием- Герметик производят по новейшей эколо-
гически безопасной технологии. Рекомендован для заделки стыков
при монтаже оконных и дверных блоков, между стеновыми пане-
лями, заполнения трещин и выбоин, отверстий в стенах вокруг
труб и электропроводки.
Герметик является самозатухаюшим, стоек к старению и пора-
жению насекомыми, применяется зимой и летом; температурный
диапазон эксплуатации составляет —30...+120 °C. Плотность мате-
риала — 20...30 кг/м3, прочность на сжатие (при деформации сжа-
тия 10 %) — 50 кПа, прочность на сдвиг — до 27,7 кПа, адгезион-
ная прочность — до 87,03 кПа. При вспенивании содержимого од-
ного баллона получают 50 л пенополиуретанового герметика.
Фирма «ЭКО» (г. Москва) предлагает однокомпонентный пено-
полиуретановый герметик «ЭКО Стандарт», который можно при-
менять при отрицательной температуре до -10 °C. Герметик реко-
мендован для заделки стыков между различными строительными
элементами, щелей и трещин. Он прочно соединяется с традици-
онными строительными материалами, хорошо выдерживает воз-
действие отрицательных и повышенных температур, сохраняет
свойства в течение длительного времени. Герметик поставляется в
баллонах вместимостью 750 мл с выходом пены до 50 л.
201
Эта же фирма выпускает высококачественный силиконовый
герметик «ЭКО Силикон ацетатный», отличающийся высокими ад-
гезионными свойствами и рекомендуемый для заделки стыков
строительных конструкций как в помещениях, так и на открытом
воздухе, в том числе для герметизации остекления. Время полного
отверждения герметика при толщине слоя 3 мм и относительной
влажности воздуха 65 % составляет 24 я; относительное удлине-
ние — до 300 %; температурный диапазон применения — от —30 до
+60 °C» Герметик используется в швах шириной 5...30 мм, глуби-
ной не менее 5 мм и выдерживает деформацию до 25 %.
Глава 5
ОТДЕЛОЧНЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Отделочные работы выполняют на завершающем этапе строи-
тельства. Их назначение — придать зданию или сооружению закон-
ченный вид» отвечающий заданным эстетическим требованиям, а
также паспорту фасадов, долговечности, стойкости к атмосферным
воздействиям. Этим требованиям отвечают полимерные отделоч-
ные материалы, обеспечивающие, надежную эксплуатацию здания
или сооружения при воздействии положительных и страдательных
температур, высокой влажности, сезонных и суточных колебаний
температур, атмосферных осадков и т.п.
Отделочные материалы выпускают в виде листов, рулонных и
мелкоштучных материалов, лакокрасочных покрытий, различных
смесей и т. д.
В Чехии и Словакии для отделочных работ выпускают смеси,
состоящие из цемента, заполнителей и добавок и затворяемые вод-
ными дисперсиями полимеров» которые улучшают адгезионные
свойства штукатурного слоя. К этой группе материалов относят со-
ставы Siliplast, Kerarnitex 1-11, Cepos, Teromit, Refapiast.
В США для отделочных работ широко применяют -поливинил-
хлорид. Производство и применение поливинилхлоридных элемен-
тов для обшивки наружных стен зданий — одно из наиболее пер-
спективных направлений в использовании данного материала в
строительстве. В США ПВХ элементы начали применять для об-
шивки наружных стен зданий в 1963 г, В 1975 г. объем их поставок
составил 0,929 млн м2. В течение 1979—1987 гг. объем их примене-
ния ежегодно возрастал на 16,1 %. По оценочным данным, в 1990 г.
объем поставок ПВХ элементов, предназначенных для обшивки
наружных стен зданий, достиг 171,9 млн м\ что в стоимостном вы-
ражении составляет около 1 млрд долл. В настоящее время на долю
ПВХ элементов приходится 31 % общего объема применения всех
обшивочных материалов, в то время как суммарная доля алюминия
и стали равна 7 %, а кирпича — 17 %.
203
По подсчетам, б 1992 г. & Северной Америке на изготовление
обшивочных элементов израсходовано более 453,6 тыс. т ПВХ.
Элементы применены при строительстве более 2 млн жилых домов
и других объектов. Более 30 % общего объема применения ПВХ об-
шивочных элементов в США приходится на долю жилых домов.
Полагают, что в ближайшие годы использование этих изделий бу-
дет ежегодно увеличиваться в среднем на 5 %.
Кроме жилых поливинилхлоридные обшивочные элементы на-
ходят применение при строительстве торговых, административных
и других зданий* а .также при реставрации зданий, являющихся па-
мятниками архитектуры.
Интенсивный рост использования ПВХ обшивочных элементов
обусловлен их высокой долговечностью, атмосферостойкостью,
стойкостью к биологическому поражению, высокими декоратив-
ными качествами, легкостью монтажа при пониженных трудоза-
тратах, минимальными эксплуатационными расходами.
В настоящее время в США действуют следующие стандарты на
поливинилхлоридные элементы для обшивки наружных стен зда-
ний: ASTM D 3679 «Технические условия на жесткие ПВХ элемен-
ты для обшивки наружных стен зданий»; ASTM D 4756 «Указания
по монтажу обшивки наружных стей зданий и потолков из поливи-
нилхлоридных элементов»; ASTM D 4477 «Технические условия на
поливинилхлоридные элементы для устройства потолков»; ASTM
D 5206 «Метод испытания на стойкость к ветровой нагрузке обши-
вочных элементов из жесткого поливинилхлорида».
Специалистами США предложен материал для внутренней от-
делки стен с превосходной эластичностью, термостойкостью, со-
противлением удару при низких температурах. Основу материала
составляют ПВХ и ПУ, полученные из сложного полиэфирполио-
ла, с соотношением ПВХ: ПУ = 30 : Ю0..Л00 : 30-
Для облицовочных работ часто применяют пленочные поли-
мерные материалы на основе поливинилхлорида и полистирола.
Их используют обычно в качестве декоративных отделочных по-
крытий встроенной мебели, дверей, колонн, перегородок и стен в
административных, жилых и общественных помещениях. Пленоч-
ные материалы (одно- и многоцветные, с гладкой и тисненой по-
верхностью) изготовляют на основе алкидных и ПВХ смол, резины
(представляют собой смесь синтетических каучуков с крошкой из-
ношенных автомобильных шин). Они рекомендованы для покры-
тия полов в кафе, магазинах, зрелищных и спортивных сооружени-
ях, Для отделки стен, перегородок и мебели применяют твердые
лигниноволокнистые плиты на основе целлюлозы.
204
Фирма «Саусверстери Петролиум Корпорэйшн» (SWEPCO)
(США) — крупный производитель строительных материалов, в
числе которых разнообразные битумные кровельные материалы,
поставляемые более чем в 75 стран, а также материалы для защит-
ных покрытий наружных стен зданий, материалы для покрытий бе-
тонных полов, составы для антикоррозийной защиты металлов и
др. В частности, фирма выпускает двухкомпонентный состав,
включающий эпоксидный раствор и отвердитель для покрытий по-
лов промышленных зданий. Состав предназначен для полного об-
новления покрытий бетонных полов или для ремонта отдельных
участков. Его можно также наносить на поверхность каменной
кладки и металла. Прочность покрытий из эпоксидного состава в 5
раз выше, чем обычного бетона. Покрытие пола из такого состава
отличается высокой химической стойкостью, износе- и ударопроч-
ностью. При толщине покрытия пола, равной 9,53; 6,35 и 3,18 мм,
расход состава соответственно составляет 9,78; 6,52 и 3,26 л/м2.
Цвет материала серый. Его поставляют в емкостях по 19 л.
Другой двухкомгюнентный состав, также предназначенный для
покрытия полов, включает жидкий латексный компонент и сухой
раствор в качестве второго компонента. Материал можно исполь-
зовать в помещениях и на открытом воздухе. Он быстро отверждгг- *
ется и образует покрытие повышенной долговечности и надежно-
сти. При толщине наносимого слоя 12,7; 9,53 и 6,35 мм расход со-
става равен соответственно 13,04; 9,78 и 6,52 л/м2. Его также по-
ставляют в емкостях по 19 л.
Предприятие по производству лаков и красок (г. Лейпциг, Гер-
мания) является производителем большого количества лакокрасоч-
ных материалов различного назначения. Силиконовый лакокрасоч-
ный состав MsDS предназначен для отделки в основном металли-
ческих поверхностей. Его наносят на поверхность обрабатываемых
деталей кистью или распылителем. Образующееся после быстрого
высыхания покрытие характеризуется атмосфере-, тепло- и масло-
сгойкостью. Использование различных пигментов позволяет полу-
чать покрытия белого или салатового цвета с матовой поверхно-
стью. При нанесении кистью или пневматическим распылителем
толщина покрытия составляет 25...35 мкм при расходе растворите-
ля 15...30%. При использовании гидравлического распылителя
толщина покрытия увеличивается до 60...80 мкм при расходе рас-
творителя около 20 %.
Нанесение состава необходимо производить при температуре
18...22вС и относительной влажности воздуха, ие превышающей
205
70 %. Повторное нанесение состава можно производить не раньше
чем через 1 ч после нанесения первого слоя. Поверхностный рас-
ход лакокрасочного материала составляет около 130 r/м2 при тол-
щине слоя 30 мкм. Хранение лакокрасочного состава осуществля-
ется в плотно закрытых емкостях прн температуре 5...25 вС, причем
его свойства сохраняются в течение 6 мес.
Алкидно-силиконовый лакокрасочный состав AkLS, также
предназначенный для использования при отделке металлических
поверхностей, выпускается шести различных цветов и при высыха-
нии создает глянцевое покрытие. Нанесение состава может произ-
водиться кистью или пневматическим распылителем, обеспечиваю-
щим давление в пределах 0,25...0,35 МПа, Независимо от способа
нанесения толщина покрытия составляет 25...35 мкм. Обработку
металлических поверхностей производят при температуре
I8...20 “С, причем второй слой наносят через 24 ч.
Специалисты немецкой фирмы «Бэйер АГ» разработали литье-
вой полиуретан с улучшенными механической прочностью, терми-
ческой и химической стойкостью, электроизоляционными свойст-
вами, рекомендованный для изготовления Плиток для облицовки
ванных комнат, кухонь и лестничных площадок. Однокомлонент-
ную полиуретановую систему Coeramik на основе Desmodur из низ-
ковязких алифатических полиизоцианатов, состоящую из грунта,
лака и бесцветной покрывной эмали (твердеет на воздухе через 12 ч),
наносят на облицовочные керамические плитки, что повышает их
влагостойкость.
Крупнейший в Чехии завод лакокрасочных материалов «Кемо-
лак» выпускает различные лаки, краски и эмали, в том числе на
полимерной основе, для отделочных наружных и внутренних работ
различных цветов и оттенков. Отделочные материалы отличаются
универсальностью применения (дерево, пластмасса, металл и дру-
гие поверхности), стойкостью к различным средам и атмосферным
воздействиям, имеют приятный внешний вид. В табл. 5.1 приведе-
ны основные марки отделочных материалов с. отпускными ценами
Московского представительства «Славянский дом».
Фирма «АО «Тиккурила» (Финляндия) — одна из крупнейших
производителей лакокрасочных материалов в Скандинавских стра-
нах. Она охватывает 50 % рынка лакокрасочных материалов Фин-
ляндии; экспортирует свою продукцию в Швецию, Россию и дру-
гие страны. В 1991 г. фирмой получен международный сертификат
качества ISO 9001.
206
Таблица 5 1
Лакв, краски, эмали фирмы ♦Кемолак*
для отделочных наружных н внутренних работ
ЛакежрасочныА материал	Марка	Число цветов	Цена, руб/кг	Примечание
Краска дисперси- онная акрилатная фа- садная	V2017	14	14.8...21.4	Отличные эксплуа- тационные свойства, хорошее совмещение с другими видами по- крытий (можно на- носить на любые ос- нования)
Краска дисперси- онная акрилатная фа- садная для наружных и внутренних работ	V-2019	33	12 Д .23,6	
Краска дисперси- онная универсальная матовая на акрилат- ной основе	V-2045 “Ь	10	14,2. 17,3	Наносится па си- ликатные, деревян- ные, металлические и другие поверхности в интерьерах и экс- терьерах; готовое по- крытие имеет эф- фектный шелковис- тый внешний вид, легко моется
Краска дисперси- онная универсальная блестящая на акри- латной основе	V-2062	1 (белый)	34,9	
Краска фасадная синтетическая	S-2808	10	17,3.23.2	Возможно нанесе- ние при температуре до —20 ’С
Краска для дорож- ной разметки	S-2822	18	14,2 29,9	Для асфальта, бе- тона, дерева и т.п.
Декоративный крупнюзернжггый штукатурный матери- ал «Дикопласт»	D1KOS	15	7,6.9.7	Отделка новых и обновление старых фасадов, декоратив- ная отделка интерье- ров
Декоративный мел- козернистый иггука- турный материал «Ре- фаллэст*	REFA	44	7,3.. 10,8	Покрытие до 20 лет сохраняет безукориз- ненный внешний вид и цветовой оттенок
Декоративный тонкоструктурный материал для интерь- еров и экстерьере» «Ренофао	RENOH*	5	13,4.16,0	Поверхностная от- делка фасадов, а также деревянных поверхно- стей (нотенка)
Декоративный тонкоструктурный материал для интерь- еров и фасадов	RENOY	50	9,7... 14,7	Отделка новых и ремонт старых фаса- дов (новинка) с улуч- шенными эксплуа- тационными свойст- вами
207
Продолжение табл. 5.1
Лако!фасочный материал	Марка	Число цветов	Цена, руб/кг	Примечание
Пенообразующее огнезащитное покры- тие	V-2025	2	9,6...! 1,2	Защита древесины от возгорания
Фунгицидное про- питочное средство	V-1304	Бесцветно	5,1	Для древесины, ДВП.ДСП
Фунгицидное ин- сектицидное средство	V-1350	Бесцветно	38,5	Для древесины. ДВП.ДСП
Лак синтетический лессирующий для сто- лярных изделий	S 1040	12	11.7.^20,3	Атмосферостойкое покрытие для древе- сины
Лак паркетный по- лиуретановый	♦Паркето- пур*	Бесцветный	70,8	Особая твердость, влаго- и химически стоек
Лак эпоксидный двухкомпонентный	S-1300	Бесцветный	38,8	Для дерева, ДВП, ДСП, паркетов, хи- мически стоек
Лаксинтетический двухкомпонентный	S-1719	Бесцветный	28.1	Для столярных из- делий
Эмаль синтетиче- ская	S-2066	1 (белый)	19,9	Для деревянных изделий, атмосферо- стойкая
Полиуретановая дйухкомпонснтная система	ПОЛИНА	н/д	н/д	Покрытие высоко- качественное, твер- дое, эластичное, хи- мически стойкое, эко- логически безопасное
Эмаль синтетиче- ская для пластмассо- вых поверхностей	S-2820	19	31,1.50.1	Хорошая адгезия к пластмассовым по- верхностям
Эмаль эпоксидная блестящая	S-2321	25	18,3—35,6	Для дерева, пласт- масс, металла, бетона и др.
Эмаль эпоксидная полублестящая	S-2322	15	21.2. .28.5	Для дерева, пласт- масс, металла, бетона НДР-
Эмаль эпоксидная молотковая	$-2323	7	21,2...2б,8	Имитирует вид че- канных металлов
Краска полиурета- новая грунтовечная	U-2061	25	23.5 .36,4	Особо прочное ма- товое покрытие
Краска полиурета- новая матовая	U-2082	50	33,3—56,4	Д ля декоративных покрытий
208
Окончание табя. 5.2
I ЛщсркрасачныК материал	Марка	Чяслоцветов	Пета, руб/кг	Пгяалчанк
Эмаль полиурета- новая	U-2081	В8	24,1.56,8	Отличается особой механической, хими- ческой стойкостью, уникальными свой- ствами
Лак полиуретано- вый	0-1051	Бесцветный	38.7	Особо прочное по- крытие
Шпаклевка поли- уретановая	U-5O51	1 (белый)	16,9	Выравнивание по- верхности под роли- уретановые покрытия
Полиуретановый материал для изго- товления МОНОЛИТ- НЫХ попе» ЭКОПУР	ЭКОПУР	10	35,2...38,2	Особо прочное по- крытие (новинка)
Эпоксидное порош- ковое покрыта	Е-2175	17	41,9.Л5,8	Наносят электро- статическим и элек- тро кинетическим способами после го- рячей сушки; локрьь ткя обладают высо- кими механически- ми свойствами, хи- мически устойчивы
Полиэфирное по- рошковое покрытие	Е-2275	11	61,4.76,6	
Эгижсигтххтаэфир- ное порошковое по- крытие	Е-2375	51	37ДЛ5Д	
Ассортимент лакокрасочных материале®, выпускаемых фирмой
«АО «Тиккурила», разнообразен. В их числе водорастворимые ак-
рилатные краски «Аквифлекс», предназначенные для окрашивания
деревянных оконных переплетов и наружных дверей. Время высы-
хания красок при температуре 35...40 °C составляет 1 ч 20 мин с
последующим охлаждением в течение 10 мин. На окрашиваемые
поверхности их наносят методом напыления. Покрытия из красок
«Аквифлекс» отличаются высокой атмосферостойкостью (не теря-
ют блеск и цвет при длительных атмосферных воздействиях), эла-
стичностью, паропроницаемостью, прочным сцеплением с основа-
нием в различных условиях, соответствуют современным требова-
ниям экологии.
Для окрашивания наружных деревянных стен зданий, окон и
дверей рекомендованы и другие краски этой фирмы: водораствори-
мая акрилатная краска «Ультра», образующая на поверхности дре-
весины полуматовое эластичное покрытие, сохраняющая блеск и
цвет в течение длительного времени, с расходом 4.«.6 мУл; матовая
209
маслосодержащая краска «Пико-Техо» с расходом 4...6 м2/л; акри-
латно-алквдный водорастворимый состав «Винхо», образующий
полуматовое покрытие различных цветов и обладающий антисеп-
тирующими свойствами, с расходом 4...6 м^/л.
Фирма «АО «Тик курила» предлагает также различные лакокра-
сочные материалы для отделки наружных стен зданий, к которым
относят, например, краски серии «Кивитеко различного состава и
назначения, изготовляемые на основе акрилатов. В их числе акри-
латная краска, содержащая органический растворитель, рекомен-
дуемая для окрашивания наружных бетонных стен и отличающаяся
щелоче- и водостойкостью, а также стойкостью к воздействию
ультрафиолетовых лучей. Для ремонтных работ предназначена
краска, образующая на обрабатываемой поверхности шероховатое
покрытие, что скрывает неровности основания.
Продукция фирмы «Садолин Нобель Экспорт* (Финляндия)
включает лакокрасочные материалы на основе акрилатов, в числе
которых акрилатлатексная краска «Акрююли — Ула», рекомендуе-
мая для использования на открытом воздухе при окрашивании по-
верхности бетона, штукатурки, кирпича, оцинкованной стали. Рас-
ход краски при обработке древесины: пиленые доски — 4...6 м^л,
строганые доски — 7...9 м2/л. Плотность краски составляет 1,2 кг/л,
в качестве разбавителя используется вода. Время высыха-
ния — около 1 ч (при температуре 23 *С и относительной влажно-
сти воздуха 50 %). Краска атмосферостойка, ее наносят кистью, ва-
ликом или напылением.
Акрилатлатексную краску «Тяхти 4» используют для внутренних
отделочных работ. Ее наносят кистью, валиком иди методом напы-
ления на поверхность штукатурки, бетона, древесно-стружечных и
древесно-волокнистых плит, гипса и других материалов при темпе-
ратуре не ниже +5 °C и относительной влажности воздуха не выше
80 %. Краска водорастворимая, ее расход составляет 6...8 м2/л» Вре-
мя высыхания — 0,5 ч; второй слой наносят через К.2 ч.
Эта же фирма изготовляет лакокрасочные материалы и на осно-
ве алкидных смол. В их числе: матовая тиксотропная краска
♦Хови*, рекомендуемая для внутренней отделки помещений-с рас-
ходом 10^.12 м’/л, плотностью 1,5 кг/л, высыхающая в течение
примерно 2 ч с нанесением следующего слоя через 8 ч; полуглян-
цевая эмаль «Садотекс* естественной сушки, плотностью 0,9—1,3 кг/л,
высыхающая за 3...4 ч с нанесением следующего слоя через 16 ч,
расход — 8...12 м2/кг, теплостойкость +70 вС и др.
Фирма изготовляет эпоксидную однокомпоиентную краску
«Юкс-Покс», рекомендуемую для отделки внутренних и наружных
210
поверхностей различных строительных материалов (бетона, кирпи-
ча, асбестоцемента, оцинкованной стали, древесины, ДВП). Расход
краски — 5...8 м*/кг, плотность — 1,2 кг/л. Время высыхания —
3.«.4 ч, нанесение следующего слоя краски — через 1 сут. Наносит-
ся кистью или напылением^ Покрытие из краски «Юкс-Поко ха-
рактеризуется износо- и химической стойкостью, ударопрочностью
и теплостойкостью.
Фирма «Лакуфа АГ» (Германия) специализируется ка производ-
стве лакокрасочных материалов. В их числе матовая водораствори-
мая краска Amphisil, применяемая для атмосферостойких покры-
тий на открытом воадухе и износостойких покрытий при проведе-
нии отделочных работ в помещениях, изготовляемая на основе
дисперсии полимера и пигмента Amphisil, применение которых в
специальной комбинации позволяет придать окраске положитель-
ные качества. Одновременно с другими краска характеризуется хо-
рошими гндоофобными свойствами, высокой газопроницаемо-
стью, экологической безопасностью. Расход краски — 200 .мл/м2
(при однослойном нанесении гладкого покрытия), окончательное
высыхание покрытия — через 3 сут.
Матовая водоразбавляемая краска Muresko-Flus рекомендована
для высококачественной отделки наружных стен зданий. Изготов-
ляется на полимерном связующем с добавкой силоксана, ято пб-
зволяет получать водонепроницаемые покрытия при сохранении их
газопроницаемости» отличается атмосферостойкостью» гидрофоб-
ностью, экологической безопасностью. Время высыхания — 72 ч.
ПО «Мосстройгыастмасс» (г. Москва) предлагает краску ХВ-182
для применения в умеренном климате при отделке оштукатурен-
ных, кирпичных, бетонных наружных стен зданий. Состав пред-
ставляет собой суспензию пигментов и наполнителей в перхлорви-
ниловом связующем, модифицированном полиэфиром ПДЭА-4, и
специальной добавки, препятствующей расслоению краски. Отде-
лочный материал выпускается различных цветов, характеризуется
высокими адгезионными свойствами, повышенной атмосфере*
стойкостью, хорошими декоративными качествами.
АО «Филикровля» (г. Москва) изготовляет методом вакуумирова-
ния поливинмлх/юридные листы с рельефной лицевой стороной.
Длина листов составляет 1810 и 920 мм, ширина — 920 мм, поверхно-
стная плотность листов —не более 0,6 кг/м2, прочность на раз-
рыв — не менее 20 МПа, относительное удлинение при разрыве — не
менее 15 %, изменение линейных размеров — не более 6 %, темпера-
тура размягчения — не ниже 65 ”С. Листы рекомендованы для отдел-
ки стен и потолков помещений общественных и производственных
211
зданий. Их можно наклеивать на оштукатуренные или окрашенные
масляными красками поверхности, на поверхности из древесностру-
жечных и древесно-волокнистых плит, бетона и кирпича.
Поверхности с клеевой иди меловой побелкой тщательно очи-
щают, промывают и просушивают. При температуре не менее 15 °C
на тыльную сторону листов наносят слой дисперсионного клея и
подсушивают его на воздухе в течение 20...30 мин. Затем листы на-
клеивают на отделываемую поверхность внахлест, тщательно при-
жимая их к основанию. Стыки листов рекомендуется закрывать де-
коративными полимерными или металлическими рейками.
•ПО «МосстрсЛпластмасса» (г. Мытищи Московской обл.) раз-
работан декоративный бумажно-слоистый пластик, изготовляемый
методом горячего прессования специальных технических сортов
бумаги, пропитанной полимерными связующими. Листы выпуска-
ют длиной 400...300Q* мм, шириной 400...1600 мм, толщиной 1,0;
1,3; 1,6; 3,0 мм. Максимальная площадь листа составляет 4,8 м2.
Лицевая сторона листов может быть матовой или глянцевой раз-
личных Цветов, оттенков, может иметь печатные рисунки, имити-
рующие древесину, мрамор, ткань. Материал широко используется
для отделки стен, перегородок, дверных полотен, ограждений лест-
ничных маршей и других элементов жилых, общественных и про-
мышленных зданий.
НПО «Полимерстройматериалы» (г. Москва) разработан рулон-
ный декоративный материал из ПВХ, рекомендуемый для внутрен-
ней отделки помещений различного назначения, в том числе тор-
говых залов, кафе, ресторанов, кабинетов, фойе, вестибюлей, офи-
сов, поликлиник, номеров гостиниц.
Полимерный материал изготовляют вальцево-каландровым ме-
тодом: получение ПВХ пленки, ее дублирование и тиснение. В ка-
честве подосновы применяют тканые и нетканые полотна, бумагу.
Материал получают с высококачественной поверхностью, неболь-
шой толщины, с низким содержанием пластификаторов, что обес-
печивает хорошие экологические качества. Толщина отделочного ма-
териал а — 0,3.. Д4 мм, поверхностная плотность — 0,3...0,35 кг/м2,
усилие разрыва — 68 Н/см, изменение линейных размеров —до
5 %. Материал долговечнее других полимерных и бумажных отде-
лочных материалов, хорошо обрабатывается моющими средствами,
наклеивается любыми составами.
На линии мощностью 10 млн м^/г- изготовляют отделочные ма-
териалы для стен: полиплен — компактный вспененный ПВХ на
бумажной основе; пеноплен 1,2,3 — вспененная пленка на бумаж-
ной подоснове под сухую штукатурку; материал о латексным слоем
212
на бумажной подоснове с декоративным многоцветным печатным
или вспененным рельефным рисунком; материал из вспененного
ПВХ иа бумажной или тканевой подоснове с цветным рельефным
тиснением (возможна декоративная отделка поверхности материа-
ла измельченной алюминиевой фольгой, каплями красок на основе
водных дисперсий полимеров и паст); материал из вспененного
ПВХ с верхним слоем из каменной крошки (относится к группе
трудносгораемых материалов).
На линии НПО <ПсошмчхлраЙьетфиалы» мощностью 5 млн м2/г.
изготовляют ПВХ линолеум на тканевой или войлочной основе
(утепленный вариант) с печатной пленкой и материал для отделки
стен на бумажной или тканевой подоснове с цветным рельефным
тиснением, отделкой поверхности окрашенными каплями паст,
минеральной крошкой.
На линии мощностью 3 млн м’/г. изготовляют ПВХ линолеум
на тканевой или войлочной иглопробивной подоснове с лицевым
слоем из ПВХ печатной пленки и без нее и отделочные материалы
для стен — вспененные компактные и тисненые, на бумажной,
тканевой подоснове или стеклохолсте, в том числе с цветным тис-
нением и верхним слоем из каменной крошки
ПО «Мосстройпластмасо» выпускает декорвтивдые линолеумы
на основе пластифицированного поливинилхлорида промазным,
вальцево-каландровым и экструзионным способами (табл. 5J2). На
лицевой стороне линолеумов имеется печатный рисунок с имитаци-
ей паркета, ковра» мозаики, керамики различной цветовой гаммы.
5.2
ПВХ линолеум, выпускаемый ПО «Мскхтройпдастма<х>
Типлинолеума	Длина, м	Ширина, мм	Толшина, км
Вспененный	40 25	2000 2000	1.S з.з
Экструзионный на тканевой подоснове с печат- ным рисунком	12	1500	2,0
Многослойный без подосновы с печатной пленкой	12	1500	1.5
Натеплсавухюиз41ляцигап1ОЙ подоснове	30	1600	4,0
Покрытие с печатным рисунком на нетканой ос- нове «Ковроплен*	30	1500	4Д..5.0
АО «Филикровля» разработало и выпускает прошивной ковро-
вый материал с петельным ворсом из полиамидных или полипро-
пиленовых нитей для покрытия полов в помещениях жилых, об-
213
шественных и административных здании. В качестве подосновы
использована ткань из полипропиленовых ленточных нитей. Дли-
на полотнищ — 15 м, ширина — 3 м, поверхностная плотность ма-
териала —1300...1600 г/м2. Высота полимерного ворса: Гладкого —
4.5 мм, рельефного — 5.» Л О мм. Прочность закрепления ворса—
не менее 20 Н.
НПО «Полимер стр ой материалы^ разработано бесшовное по-
лимерное покрытие пола на основе нитрйльных латексов, реко-
мендуемое для спортивных залов. Двухслойное покрытие пола из-
готовляют из Мастичного состава марки ПН-ШС (выпускаемого
ТОО «Камбий» АО «Премьер» по предварительному заказу) по
ковру из резиновой крошки, скрепленной латексом. Покрытие
отличается прочностью, износостойкостью, гигиеничностью, оно
теплое, нелылящее, бесшумное и нескользкое. Прочность при
разрыве составляет 5 МПа, относительное удлинение — 300 %,
твердость — 70, эластичность по отскоку — Ю.„20 Й5 истирае-
мость — 100 мкм.
Для защитно-декоративной отделки фасадов зданий разработан
латексный состав «Уникод» применительно к средней климатиче-
ской полосе в интервале температур —50...+50 °C, Для изготовле-
ния состава используют отходы промышленности строительных
материалов. Состав не содержит растворителей и пожаробезопасен
при йанесении, наносится на увлажненную поверхность бетона, га-
зобетона, асбестоцемента, кирпича и других материалов. Состав
образует декоративное покрытие, хорошо маскирует дефекты по-
верхности стен, имеет высокие защитные свойства, в том числе
при воздействии слабоагрессивных сред, сохраняет хороший внеш-
ний вид в течение 10... 15 лет. Время высыхания покрытия — не бо-
лее 24 ч, прочность сцепления с бетоном при отрыве — не менее
0,2 МПа, а после 50 циклов замораживания-оттаивания — не менее
0,15 МПа, атмосферострйкость — 100 циклов, расход состава —
1,5...3,0 кг/м2.
Фирма «Колорос» (г. Москва) выпускает строительные водо-
эмульсионные окрасочные составы ФСЛ, АКФАС, ЛАТФАС,
ОНИКС, рекомендуемые для декоративной отделки интерьеров и
фасадов жилых, общественных зданий и сооружений по бесшпак-
левочной технологии. Составы представляют собой высоконапол-
нениые водные пасты на. основе синтетического латекса с приме-
нением наполнителей, загустителей, пигментов и красителей и
предназначены для нанесения на бетонные, асбестоцементные,
214
деревянные, кирпичные и оштукатуренные поверхности как вруч
ную валиком или кистью, так и механизированным способом.
Расход составов — 600...800 г/м2 для внутренней отделки и
1000.. Л 200 г/м2 для наружной. Поверхности, окрашенные этими
составами, хорошо обрабатываются моющими и дезинфицирую-
щими средствами.
Специалистами ЦНИИЭПжилище разработан эластичный
материал из полиуретана «Вклад-22» для рельефной отделки на-
ружных стен. Эксплуатационная долговечность этого материа-
ла — не менее 100 формовочных циклов; он не имеет сцепления с
бетоном, выдерживает термообработку с отформованными изде-
лиями при любых режимах и температуре 100 “С. Прост б примене-
нии, крепится к металлическому поддону формы на клее, изготов-
ленном на основе полиуретана.
Тем же институтом сконструирована установка для приготовле-
ния быстротвердеющего раствора и нанесения его на вертикальную
или горизонтальную поверхность формы слоем Z.3 мм, что позво-
ляет получать отформованные изделия с качественными плоско-
стями и исключить отделочные работы после распалубки. В резуль-
тате трудоемкость отделочных работ сокращается на 30 %.
При устройстве полов в промышленных и гражданских здани-
ях особую актуальность приобретает стойкость к химически агрес-
сивным средам. Покрытия полов на основе бетона, жидкого стек-
ла, керамической плитки не отличаются достаточной химической
стойкостью и механической прочностью при эксплуатации в ус-
ловиях воздействия агрессивных сред. Наличие стыковочных
швов в полах из метлахской плитки, кроме того, может привести
к проникновению раствора в междуэтажные перекрытия, поэтому
срок службы таких полов ограничен и не превышает 3...5 лет, а в
зависимости от режима эксплуатации требуется их ежегодный ре-
монт.
Монолитные покрытия'полов из полимерных материалов в экс-
плуатационном отношении являются предпочтительнее обычных.
Однако при постоянном воздействии агрессивных сред изготовлять
полы на основе полиэфирных и фурановых композиций нецелесо-
образно в связи с их неэффективностью из-за низкой химической
стойкости и значительной усадки при отверждении. Взамен реко-
мендованы полимерные композиции на основе эпоксидных смол
ЭД-16 и ЭД-20 (ГОСТ 10587—80), характеризующиеся высокими
эксплуатационными свойствами (табл. 5.3).
215
Таблица 5.3
Состав эоожсздюй маспкк для ымюлггных покрытий долов
Состав композиции	Содержанке компонентов <в массовых домх'вмястихс	
	МЛ	М2
Смола ЭД-20 (связующее)	100	100
Полиэтиленлолиамин НЭПА (отверцигель)	18	15
Тиокол ИВБ-2 (пластификатор)	30	25
Моюмер ФА (мшфккггор)	40	—
Кварцевая мука (наполните ль)	170	130
Белая сажа У-333 (антистаритель)	3	3
Ацетон (разбавитель)	10	15
Свинцовый сурик (краситель)	""	4
Экспериментально установлено, что монолитные покрытия по-
лов целесообразно выполнять многослойными. При устройстве
двухслойного покрытия пола общей толщиной 3...4 мм мастику
№ 1Г отличающуюся повышенной эластичностью, применяют для
подстилающего (выравнивающего) слоя, а более жесткую и хими-
чески стойкую мастику hfe 2 — для верхнего слоя. В результате ре-
лаксация усадочных напряжений, возникающих при отверждении
покрытия, происходит в подстилающем слое, что гарантирует его
высокую эксплуатационную прочность. Это подтвердила многолет-
няя эксплуатация монолитных покрытий полов в биохимических
лабораториях без признаков нарушений целостности поверхности
(отслоений от подложки, вздутий, растрескивания). Достоинством
таких полов является их гигиеничность, влагорепроницаемость,
стойкость к большинству химически агрессивных сред, пылеотгал-
кивающая способность» Кроме того, полы хорошо обрабатываются
дезинфицирующими растворами благодаря отсутствию швов и ров-
ной поверхности.
Монолитные, химически стойкие покрытия полов на основе
(лггимизированных составов эпоксидных композиций рекомендо-
ваны для применения в лабораторных помещениях с различной
степенью химически агрессивных сред.
Глава 6
ПОЛИМЕРНЫЕ ТРУБЫ
ДЛЯ ТРУБОПРОВОДОВ И СТЕРЖНЕВЫХ
СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Полимерные трубы успешно заменяют традиционные из метал-
ла, бетона и керамики для транспортировки химически агрессив-
ных жидкостей и газов, минеральных, питьевой и сточных вод.
Они имеют ряд преимуществ: легкость, высокая удельная проч-
ность, стойкость к химически агрессивным средам, простота изго-
товления и монтажа, незначительные транспортные расходы, дол-
говечность и т. п.
В зарубежных странах полимерные трубы широко применяют
для устройства систем водоснабжения и водоотведения, газоснаб- *
жения, защитных оболочек дымовых труб, свайных конструкций и
др. В нашей стране применительно к внутренним и наружным се-
тям водо-, газоснабжения и водоотведения использование поли-
мерных труб весьма скромное. Хотя в крупных городах, таких, как
Москва, С.-Петербург, Н.-Новгород и Др., уже существуют отечест-
венные и совместные специализированные фирмы по изготовле-
нию, монтажу, ремонту и эксплуатации полимерных трубопрово-
дов, ряд из них предпочитают работать на импортном сырье, в ос-
новном немецкого производства, но имеются примеры использова-
ния и отечественного сырья, иногда не уступающего по своим
свойствам зарубежным аналогам.
Постановление Министерства строительства РФ «О расшире-
нии области применения трубопроводов из полимерных материа-
лов в системах инженерного обеспечения», принятое 10 июля 1996 г.,
способствовало переходу многих предприятий, занимающихся сис-
темами водоснабжения и канализации, на производство таких ма-
териалов. ООО «Агригазполимер» (г. Обнинск Калужской обл.),
один из крупнейших производственных комплексов по выпуску
полимерных трубопроводов и резинотехнических изделий, произ-
водит системы водоснабжения и канализации из полимерных мате-
риалов в полном объеме.
217
В настоящее время полимерные трубы изготовляют в основном
из поливинилхлорида и полиэтилена низкого и высокого давлений»
реже — из поликарбоната, бутадиенстирола, полипропилена, стек-
лопластиков и др.
Первый водопровод на Руси был построен на рубеже XV—XVI вв.
на роднике под Собакиной башней й снабжал водой Кремль через
подземные галереи, проложенные в сторону Троицких и Николь-
ских ворот в Москве, в 1632—1634 гг. был построен новый крем-
левский водопровод. Вода подавалась по самотечной галерее в под-
вал Свибловой башни водоподъемной машиной с конным приво-
дом и из бака башни разводилась свинцовыми трубами.
22 июня 1826 г. Николай I утвердил новый план водоснабжения
Москвы. Инженер Бауэр выбрал для водоснабжения Москвы подру-
словые воды верховья реки Яузы вблизи селения Большие Мытищи.
От мытищинских ключевых бассейнов вода поступала в самотечную
кирпичную галерею, пересекавшую реку Яузу' у с. Ростокино камен-
ным многоярусным акведуком. Галерея проходила около села Алек-
сеевского й Сухаревской площади и заканчивалась на Самотеке. В
1853 г. барон Дельвиг вступил в должность заведующего мытищин-
ским водопроводом. При нем кирпичная галерея была заменена чу-
гунными трубами. По городу было проложено 45 км чугунных труб,
сооружено 26 водосборов и 15 пожарных колодцев.
В настоящее время в западных странах на долю полимерных
труб приходится более 70 %, в то время как в России эта цифра со-
ставляет менее 5 %. Основными причинами слабого внедрения по-
лимерных труб в строительство в целом можно считать инертность
мышления отечественных специалистов, а также отсутствие опре-
деленных навыков в монтаже и высокую стоимость по сравнению с
традиционными трубопроводами.
К основным достоинствам стальных трубопроводов можно от-
нести низкую стоимость, незначительный по сравнению с поли-
мерными трубами коэффициент линейного расширения, стойкость
стали к ультрафиолетовому и другим видам электромагнитных из-
лучений. Остальные свойства (а их большинство> следует считать
недостатками»
Изготовление полимерных труб менее трудоемко и энергоемко,
чем из традиционных материалов. Они успешно заменяют трубы из
металла, бетона, асбестоцемента и древесных материалов, позволяя
экономить промышленно важные материалы, обеспечивать надеж-
ную антикоррозийную защиту, что позволяет в 10,.. 15 раз продлить
срок службы пластмассовых трубопроводов по сравнению со сталь-
218
ними, в 8-..10 раз уменьшить массу и на 15...20 % снизить транс-
портные расходы.
Благодаря высокой коррозийной стойкости полимерных трубо-
проводов значительно повышается срок их эксплуатации в агрес-
сивных средах. Так, при транспортировке 10 %-ной серной кисло-
ты трубопровод из стали марки Х18Н10Т не выдерживает более 1
года эксплуатации, трубопровод из полиэтилена выходит из строя
через 4 года, а из поливинилхлорида — через 15 лет. Другим пре-
имуществом полимерных трубопроводов по сравнению с металли-
ческими является их улучшенная пропускная способность, так как
внутренняя поверхность пластмассовых труб более гладкая. Так,
например» пропускная способность пластмассового трубопровода
диаметром 90 мм такая же, как стального диаметром 125 мм.
По данным различных специалистов, трудоемкость резки и
сварки пластмассовых труб в 2..3 раза ниже, чем стальных. Трудо-
затраты на изготовление и монтаж поливинилхлоридных или поли-
этиленовых трубопроводов в 3...4 раза меньше, чем трубопроводов
из нержавеющей стали.
В настоящее время во многих странах мира пластмассовые тру-
бопроводы широко применяют в системах холодного и горячего во-
доснабжения, водоотведения; для устройства газо- и нефтепроводов;
для транспортировки химически агрессивных и абразивных сред; р
бальнеотехнических экспедициях для транспортировки минераль-
ных вод от источников; в системах капельного орошения и дренажа;
для подземного обогрева теплиц, парников, оранжерей, орошения
сельскохозяйственных культур, обводнения пастбищу т.д.
Наиболее широко трубы из полимерных материалов применяют
в США, Германии, Великобритании, Франции и Японии.
США являются крупнейшим в мире производителем полимер-
ных материалов. Производство и потребление полимерных мате-
риалов в строительстве США в течение последних десятилетий раз-
вивалось значительно интенсивнее, чем других материалов. Если
общий объем применения полимерных материалов в США в 1974 г.
составлял примерно 12,2 млн т, в 1987 — 24,9, в 1988 — 25,9, то в
1991 г. он возрос до 28,6 млн т. За этот период объем применения
полимерных материалов в строительстве увеличился почти в 3
раза — с 1,8 до 5,1 млн т.
В 1991 г. из 5,1 млн т полимерных материалов, использованных
в строительстве США, более 60 % пришлось на трубы из различных
полимерных материалов. Динамика роста потребления полимер-
них труб в строительстве приведена в табл. 6.1.
219
Таблица 6.1
Потребление полимерных труб в строительстве США
Полимерные материалы для труб х фасонных частей	Объем потребления. тыс. т		
	1987 г	1Жг.	1991г.
Акрмлонитрилбутадиенстирол	75	70	42,6
Эпоксидные смолы (покрытия)	5	6	22,7
Полиэтилен высокой илитнисги	260	246	253,1
Полиэтилен низкой плотности	46	53	93,0
Полипропилен	17	18	83,9
Полистирол	9	7о	и/д
Поливинилхлорид	1Ш	1565	2253.6
Полиэфирные стеклопластики	63	65	210,9
Полиэтилен (для водосточных систем)	5	$	н/д
Из таблицы видно, что наибольшим спросом у потребителей
пользуются трубы из поливинилхлорида. Это обусловлено его при-
емлемой и стабильной стоимостью, простотой изготовления, отсут-
ствием дорогостоящего сырья, высокими физико-механическими
свойствами и рядом других положительных качеств.
Общая протяженность построенных в настоящее врейя в ФРГ
канализационных трубопроводов составляет более 1 млн км, а еже-
годные затраты на строительство канализационных сооружений
приближаются к 3 млрд у.е. С учетом того что около 80 % этой сум-
мы расходуется на строительство трубопроводов, выбору материалов
для изготовления труЪ и их качеству уделяют особое внимание. Вы-
бор материалов зависит от особенностей эксплуатаций трубопрово-
дов и определяется следующими основными факторами: наличием в
сточных водах агрессивных по отношению к материалу трубопрово-
да примесей и их температурой, характером и величиной воздейст-
вующих на трубопровод в процессе эксплуатации нагрузок, его про-
пускной способностью. При этом учитывают основные свойства ма-
териала трубопровода: плотность, прочность, пластичность, тепло-
стойкость, температурный коэффициент линейного расширения,
коррозийную стойкость. Конструкция труб должна обеспечивать
простоту их укладки и стыковки, надежность и герметичность уп-
лотнений стыков» Минимальная продолжительность эксплуатации
трубопроводов в Германии принята равной 50 годам.
В настоящее время основными сырьевыми материалами для из-
готовления канализационных труб в Германии являются непласти*
филированный поливинилхлорид, асбестоцемент и цементные бе-
220
тоны, а также керамические материалы. Средняя продолжитель-
ность эксплуатации ПВХ труб составляет 40...50 лет, асбестоце-
ментных, бетонных и железобетонных труб — 50...60 лет, керамиче-
ских — 80..Л 00 лет.
Наиболее широкое применение в Германии находят ПВХ тру-
бы, что обусловлено их высокой коррозийной и химической стой-
- костью, абсолютной плотностью стыков (сварных, клеевых и ком-
бинированных), простотой укладки, ие требующей значительных
трудозатрат, легкостью. Небольшая масса труб несмотря на значи-
тельную (до 5 м) длину позволяет осуществлять их стыковку перед
опусканием в траншею, что ускоряет процесс укладки трубопрово-
да и исключает необходимость откачки грунтовых вод. К преиму-
ществам ПВХ труб относят также их высокую упругость, позво-
ляющую производить укладку труб диаметром до 200 мм в траншеи
с криволинейной осью. Немецкие специалисты рекомендуют укла-
дывать поливинилхлоридные трубы на хорошо уплотненное осно-
вание из песчано-гравийной смеси крупностью зерен не более 20
мм. При наличии бетонного основания между ним и трубопрово-
дом рекомендуется предусматривать прослойку толщиной 160 мм
из песка и мелкого гравия. Укладка труб непосредственно на бе-
тонное основание не допускается. Относительные поперечные де-
формации труб сразу после их укладки и уплотнения грунта не
должны превышать 4 % их наружного диаметра.
В Германии при строительстве трубопроводов сточных вод или
канализационных систем применяют также двойные трубы из стек-
лопластика, обеспечивающие надежность и длительность эксплуа-
тации и исключающие возможность попадания вредных примесей
в грунтовые воды. Элементы трубопроводов из стеклопластика вы-
пускают длиной 6 м и представляют собой трубы, расположенные
одна внутри другой и центрированные с помощью кольцевого фик-
сатора из стеклопластика, установленного на внутренней трубе при
изготовлении элементов. Для соединения труб используют надвиж-
ные муфты, установленные на торцах как наружной, так и внут-
ренней трубы. Наличие фиксатора обеспечивает между внутренней
и наружной трубой зазор, толщина которого составляет 44.-58 мм в
зависимости от диаметра труб. Наружный диаметр элементов тру-
бопровода меняется в пределах 324...2047 мм. Толщина стенок
внутренних труб составляет 5—26 мм, наружных — S...44 мм.
Двойные трубы являются готовыми к эксплуатации элементами,
и их применение на стройплощадке не требует дополнительных
мероприятий и затрат. Относительно небольшая масса труб, со-
ставляющая при наружном диаметре 600...700 мм около 600 кг, по-
221
зволяет использовать для их укладки подъемно-транспортное обо-
рудование небольшой грузоподъемности. Укладку труб производят
б траншеи глубиной 1,8-3 м на песчано-гравийное основание,
удовлетворяющее требованиям стандарта DIN 4033. Применение
двойных труб при устройстве канализационных систем и трубопро-
водов промышленных сточных вод показали их высокие эксплуата-
ционные свойства.
В Северной Америке для изготовления труб широко использу-
ют поливинилхлорид. Ежегодный объем потребления труб и фи-
тингов из этого материала превышает 1,7 млн т, при этом длина
применяемых ПВХ труб превышает длину труб из всех других вме-
сте взятых материалов.
Трубы из поливинилхлорида находят применение в водопро-
водных и канализационных системах, а также в промышленности и
сельском хозяйстве. В частности, в Северной Америке поливинил-
хлоридные трубы составляют примерно 70 % всех труб диаметром
29,5 мм и менее, ежегодно укладываемых в грунт в системах водо-
снабжения; при этом непрерывно возрастает объем применения
труб больших диаметров.
Одним из наиболее важных факторов, способствующих широ-
кому использованию ПВХ труб в системах водоснабжения, являет-
ся то, что поливинилхлорид не оказывает отрицательного влияния
на качество транспортируемой по ним воды (вода остается чистой,
без каких-либо запахов и привкусов, не загрязняется соединения-
ми тяжелых металлов, как в металлических трубах).
Поливинилхлоридные трубы в США и Канаде находят широкое
применение также в канализационных системах. В настоящее время
в Северной Америке на их долю приходится более 90 % общего объ-
ема труб, монтируемых в системах сточных вод. Канализационные
трубы из поливинилхлорида производят диаметром до 1219 мм.
Другим распространенным материалом для труб является поли-
этилен. В частности, полиэтилен высокой.плотности предназначен
в основном для изготовления труо диаметром до 203 мм и более. В
1991 г. в США на изготовление труб было израсходовано 253,1 тыс. т
полиэтилена высокой плотности. Основная область применения
полиэтиленовых труб —* газораспределительные системы. Наиболее
широко—32% общего объема применения — полиэтиленовые
трубы используют в городских газораспределительных сетях; на
Долю промышленности (в том числе горнодобывающей) приходит-
ся 16 %, нефтегазовой промышленности — 15 %, водопроводных,
канализационных и дренажных систем — 12 %.
222
Полиэтиленовые трубы отличаются высокой долговечностью:
значительная часть труб, смонтированных в начале 1950-х годов»
успешно эксплуатируется и в настоящее время. Трубы отличаются
химической стойкостью» износостойкостью, гибкостью, даже при
отрицательных температурах. При одинаковых геометрических раз-
мерах масса полиэтиленовых труб составляет 1O...25 % массы ме-
- таллических труб.
На предприятиях химической промышленности и в водоочист-
ных. сооружениях в условиях интенсивного воздействия агрессив-
ных сред эксплуатируют трубы из стеклопластиков, имеющие вы
сокую химическую стойкость.
В Болгарии разработана технология производства пластмассо-
вых полипропиленовых труб, предназначенных для системы паро-
вого отопления жилых и общественных зданий. Новые трубы, вы-
держивающие температуру до 90 °C, устанавливают под полом и
соединяют с водяными котлами. Специалисты гарантируют, что
средний срок жизни полипропиленовых труб может составлять 20
лет. Результатом этой разработки станет большая экономия метал-
ла» традиционно использующегося в системах отопления.
В отечественном строительстве для подземных трубопроводов
повышенного давления (до 2,5 МПа) систем водоснабжения и Дру&
гих водоводов применяют в основном стальные и чугунные трубы.
Возрастающие потребности, с одной стороны» и дефицитность
этих труб — с другой вызывают необходимость поисков путей их
замены. По данным министерств и ведомств» потребность в трубах
диаметром 110..315 мм на уровне 1985 г. составила около 1000 км.
Как показывает технико-экономический анализ» область примене-
ния термопластовых труб, выпускаемых отечественной промыш-
ленностью (ПВХ, ПЭ и др.) для таких целей, ограничивается рабо-
чим давлением 1 МПа» что обусловлено значительным увеличени-
ем материалоемкости и соответственно стоимости труб.
Одним из путей расширения применения пластмассовых труб
для замены металлических является применение стеклопластико-
вых труб, однако это связано со сложностью обеспечения герме-
тичности таких труб. Представляется целесообразным использова-
ние высоких прочностных свойств стеклопластика в двухслойных
трубах «термопласт + стеклопластик*, в которых термопласт» явля-
ясь внутренним слоем, обеспечивает герметичность и существенно
повышает поперечную жесткость трубы, а также является оправкой
для армирующего стеклопластмкового слоя» что значительно упро-
щает технологию изготовления труб.
223
Специалистами ВНИИводлолимер разработаны армированные
ПВХ трубы Диаметром НО, 160, 225 и 315 мм, рассчитанные на ра-
бочее давление 1,6 и 2,5 МПа со сроком службы 50 лет Способ со-
единения труб предусмотрен раструбный с резиновым уплотни-
тельным кольцом. Создание линии для изготовления усиленных
ПВХ труб поручено институту УкрНИИпластмаш.
В настоящее время закончены исследования, позволившие оп-
ределить основные конструкционные данные труб: толщину стенки
ПВХ трубы, толщину стеклопластикового слоя и внешнего защит-
ного слой, угол намотки, ширину наматываемой ленты.
Техническая хдоктернстака цмфошиых ПВХ
раструбных труб на рабочее давление 2,5 МПа
Наружный диаметр трубы, мм	i......	НО	160	225	315
Толщина ртенхи грубы общая, мм,	......	3,7	•V	7.5	10,2
в том числе: ПВХ трубы-оболочки. .......	.			2,2	3,2	4,5	6.2
стеклопласгиковотослоя	~			1,2	1,7	2,7	3,7
защитного внешнего слоя			0,3	0,3	о.з	0,3
Масса 1 м армированной ПВХ трубы, кг ....	2,1	4,4	8.7	16,4
.Масса 1 м трубы ПВХ на 1/» МПа, кг (ТУ-6-05-17Я-78)	 —	3,9	8,2	16.1	31,5
Из таблицы видно, что армирование ПВХ трубы позволяет сни-
зить массу погонного метра почти в 2 раза.
Изготовление труб производят пр следующей технологической
схеме: экструзия ПВХ труб-оболочек; подготовка поверхности труб
и нанесение на нее адгезионного слоя; формование раструба; спи-
ральная намотка стеклопластикового слоя периодическим спосо-
бом; термообработка; механическая обработка концов готовой тру-
бы и гидравлические испытания.
На двух крупных сооружениях, возводимых в настоящее время
в Австралии, отдано предпочтение пластиковым и композитным
трубам фирмы «Хард Имплекс». Отличающиеся длительным сро-
ком службы и имеющие преимущество в экологическом отноше-
нии пластиковые и композитные трубы большого диаметра благо-
даря последним производственным достижениям стали конкурен-
тоспособными в стоимостном отношении с трубами из традицион-
ных материалов. Фирма производит различные трубы из термопла-
стичных смол, в том числе из поливинилхлорида, полиэтилена, по-
либутилена, армированных стекловолокном полиэфиров с диамет-
ром 16...3000 мм. При реконструкции целлюлозного завода в Юж-
224
ной Австралии, имеющей главной целью более глубокую обработку
очищенных сточных вод, для строительства 1400 м новых линий
снабжения сырой водой из скважин были выбраны трубы диамет-
ром ‘200, 250 и 300 мм марки Blue Brute из поливинилхлорида и
композитные трубы1 Hobas GRP из термореактивной полиэфирной
смолы, песка и стекловолокна. Отличительной особенностью этих
материалов является способность противостоять изменениям pH и
движениям грунта, а также невысокая стоимость. Для транспорти-
ровки очищенных сточных вод были выбраны трубы большого диа-
метра марки Black Brute из полиэтилена высокой плотности, имею-
щего высокую стойкость к коррозии и истиранию. Эксплуатация тру-
бопроводов рассчитана на температуру до 44 *С и давление до 50 кПа
Трубы, соединяемые резиновыми кольцами, отличаются также
легкостью в обращении.
Трубы Hobas GRP применялись также при строительстве трубо-
провода длиной 4 км, через который осветленная вода из отстойни-
ка, служащего местом сброса летучей золы тепловой электростанции
Лиддел, возвращалась для повторного использования на электро-
станцию. Строительство предпринято для предотвращения возмож-
ного переполнения отстойника дождевыми потоками. Успех проекта
определялся выбором материала для трубопровода, так как транс
портировка щелочной воды могла привести к образованию отложе-
ния, а применение кислотной обработки было бы опасным для тра-
диционных материалов. Так как значительная часть трубопровода
должна проходить Над землей, важное значение имели приспособле-
ния для устройства надземных секций, а также вводов в дамбу и на
электростанцию. Материалом для этих приспособлений избран так-
же материал труб с основой из полиэфирных и винилэфирных смол,
отличающихся высокой стойкостью к коррозии.
Наличие соединений свинца в воде, транспортируемой по ме-
таллическим трубам, явилось одной из причин возросшего приме-
нения труб из ПВХ взамен металлических.
Современное строительство трубопроводов требует также повы-
шения температуры транспортируемой среды, скорости ее переме-
щения и рабочего давления в трубопроводах. Все это приводит к
сокращению срока службы стальных труб. Кроме того, расширение
масштабов использования в промышленности агрессивных сред
способствует увеличению потерь металла вследствие коррозии. На
возмещение коррозийного износа трубопроводов расходуется до
10 % ежегодно выпускаемых стальных труб.
15-3040
225
Ущерб, наносимый низкой коррозийной стойкостью стальных
труб, ие ограничивается стоимостью вышедшего из строя металла и
дополнительными затратами на демонтаж и монтаж трубопроводов.
Значительные потери создают простои магистральных трубопрово-
дов во время ремонтов. Коррозия металла вызывает загрязнение
транспортируемой среды и нередко нарушает безопасность эколо-
гической обстановки региона.
В России освоено промышленное производство труб из поли-
этилена высокого давления (ПЭВД) диаметром 10... 160 мм и поли-
этилена низкого давления (ПЭНД) диаметром 10...630 мм, преду-
смотренных для внутреннего давления до 1 МПа.
ПО «Оргсинтез» (г. Казань) выпускает трубы из ПЭНД диамет-
ром 63...1200 мм. С 1976 г. налажен выпуск ПВХ труб повышенной
прочности марки ПВХ-100 (в отличие от ПВХ-40 и ПВХ-60) диа-
метром 20...315 мм (до 32 мм рассчитаны на давление до 1,6 МПа,
остальные — на давление до I МПа).
Для изготовления труб, предназначенных для условий одновре-
менного воздействия повышенных температур и агрессивных сред,
разработаны полипропилен (ПП), хлорированный ПВХ (ХПВХ),
акрилонитрилбутадиенстирольные пластики (АБС) и др. В систе-
мах горячего водоснабжения и отопления используют трубы из по-
либутена (ПБ), химически сшитого полиэтилена. ПП более тепло-
стоек по сравнению с традиционными термопластами. Основной
недостаток ПП труб — пониженная морозостойкость.
У ХПВХ термостойкость на 30 ’С выше, чем у обычного ПВХ.
Его механическая прочность, химическая стойкость и огнестойкость
также выше, чём у ПВХ. Однако этот материал отличается большей
хрупкостью и труднее перерабатывается. ПБ имеет высокие упру-
гость, гибкость, теплостойкость, абразивостойкость (выше стали).
Пластмассовые трубопроводы следует проектировать с учетом
компенсации температурных деформаций, так как термический ко-
эффициент линейного расширения ПВХ в 6...8, а ПЭ — в 15^.20 раз
выше, чем стали.
Трубы из жесткого ПВХ в 5,5 раза легче стальных, что резко со-
кращает транспортные расходы и упрощает монтаж трубопроводов.
Опыт применения таких труб в тепличном хозяйстве «Рига» (Лат-
вия) подтвердил их высокую эффективность.
Специалисты полагают, что полные затраты энергоресурсов на
выпуск 1 т труб из ПЭНД, ПЭВД и ПВХ в целом отличаются незна-
чительно. При этом наименьшие полные затраты характерны для
труб из ПЭНД, а наибольшие — для труб из ПВХ. Но в производит-
226
ве труб из полиэтилена определяющим является расход нефти, ис-
пользуемой в качестве исходного сырья (около 65 % всех полных за-
трат), а в производстве труб из ПВХ на ее долю приходится пример-
но 25 % полных затрат энергоресурсов. Почти 65 % этих затрат свя-
зано с получением сырья и материалов. Непосредственно на изго-
товление труб приходится всего &.Л0 % (в зависимости от вида по-
лимера) полных затрат энергоресурсов. От диаметра пластмассовых
и стальных труб эти показатели зависят незначительно.
По величине полных затрат энергоресурсов из расчета 1 т изде-
лий. трубы из черных металлов имеют преимущество перед пласт-
массовыми: расход условного топлива на изготовление 1 т стальных
и чугунных труб почти в 3 раза меньше, чем на изготовление 1 т
пластмассовых. Однако трубопровод из 1 т пластмассовых труб в
несколько раз длиннее трубопровода из металлических труб того
же диаметра за счет меньшей плотности полимеров.
Пластмассовые трубы имеют больший срок службы, чем трубы
из традиционных материалов. При замене металлических труб по
экономии энергоресурсов Трубы из полиэтилена и ПВХ неравно-
значны. Размер экономим зависит в основном от величины коэф-
фициента замены, поскольку затраты энергоресурсов на производ-
ство 1 т труб из различных полимеров почти одинаковы (различие* т
составляет 3..,8 %). Наиболее эффективной является замена сталь-
ных труб относительно небольших диаметров (до 114.-165 мм): во-
догазопроводных, катаных, тянутых труб общего назначения, тон-
костенных электросварных, а также чугунных труб. Экономия
энергоресурсов при этом составляет 5... 10 т условного топлива
(ЗД..7 т нефтяного эквивалента) на каждую тонну пластмассовых
труб. Причем почти во всех случаях (кроме водогазопроводных
труб) наиболее экономично производство труб из ПВХ, которые
отличаются самыми высокими коэффициентами замены, несмотря
на то, что наименьшее среди пластмассовых труб количество энер-
горесурсов расходуется на выпуск 1 т труб из ПЭНД. В то же время
затраты энергоресурсов н£ производство пластмассовых труб боль-
ших диаметров (более 480 мм) примерно на 20 % выше, чем на вы-
пуск того же количества стальных труб. Энергетически неэконо-
мично также и производство труб из ПЭВД для замены ими сталь-
ных катаных труб: расход энергоресурсов при этом повышается
примерно на 7 %.
За 15 лет (с 1990 г.) только на строительстве было сэкономлено
свыше 2 млн т стальных и чугунных труб. Крупным потребителем
пластмассовых труб являются тепличные хозяйства, где они ис-
227
пользуются для подземного обогрева. В условиях высокой агрес-
сивности почвы, связанной с применением минеральных и органи-
ческих удобрений, а также повышенной температуры, могут экс-
плуатироваться лишь пластмассовые трубы.
Промышленное производство ПВХ труб в нашей стране было
начато в 1949 г., а полиэтиленовых — в 1960 г.
В зарубежных развитых странах, особенно в США, Японии и
Германии, применяют сотни тысяч тонн пластмассовых труб еже-
годно. Наибольшим спросом пользуются трубы из термопластов,
особенно из НВХ^.ЛЭ и ПП.
В России я странах СНГ повышается производство пластмассо-
вых труб. Наибольшее применение находят трубы из ПЭВД, рас-
ширяется применение труб из ПЭНД и ПВХ. Особенно перспек-
тивным представляется применение труб из ударопрочного ПВХ,
который использован в Олимпийской деревне в Москве, Ежегод-
ная экономия металла при использовании ПВХ труб составляет
200..300 тыс. т.
Применение полимерных труб в трубопроводных системах по-
зволяет повысить произвоцигельность труда на 40—400 %. Эконо-
мический эффект в расчете на 1 т полимерных труб оценивается
возможностью средней экономии 5 т металла. При этом следует
учитывать, что в металлических трубах прочностные свойства ме-
талла используются всего на 20 %.
Отечественными специалистами разработаны методы получе-
ния ударопрочных композиционных ПВХ материалов примени-
тельно к эксплуатации дренажных труб в условиях низких темпера-
тур. Лзультаты экспериментальных исследований были использо-
ваны в промышленных условиях. Из модифицированного ПВХ
была изготовлена опытная партия дренажных труб. Разработанные
трубы рекомендованы для эксплуатации практически во всех кли-
матических районах нашей страны.
Фирма «Батгенфедд Экструзионстекник GmbH* (Германия) и
крупнейший изготовитель пластмасс во Франции «Атокем* со сво-
ей дочерней фирмой «Алфакан» заключили соглашение о дальней-
шем развитии работ по созданию установок для получения ПВХ
труб с сердцевиной из пеноПВХ. «Батгенфедд» выпускает соответ-
ствующую соэкструзионную установку для получения пеноПВХ
сердцевины трубы. Этим методом с помощью специальных соэкс-
трузионных головок, которыми снабжены два или три экструдера,
получают ПВХ трубу с твердой внешней оболочкой и вспененным
внутренним слоем. По сравнению с обычными ПВХ трубами при-
зм
менение новых труб позволит получить экономию материала в раз-
мере около 30 %. Вспененный внутренний слой, кроме того, сни-
жает звукопроницаемость, повышает теплоизолирующую способ-
ность трубы, а также ее устойчивость.
Трубы из пластмасс впервые появились в Западной Европе в
газораспределительных сетях. Первая газовая магистраль из поли-
винилхлорида была проложена в 1930 г. в Германии. В это же вре-
мя были смонтированы первые пластмассовые трубы для питьевой
воды. В США производство пластмассовых труб получило развитие
лишь в начале 1950-х годов.
В течение 15 лет — с 1965 по 1981 г. — производство пластмас-
совых труб увеличилось в США в 10 раз, Японии — в 5,5 раза,
Германии — в 5 раз, Великобритании — в 3,8 раза. Продажа пласт-
массовых труб и фитингов в США в 1995 г. составила 13 млрд долл.
Во всех развитых зарубежных государствах лидирующее поло-
жение в производстве пластмассовых труб занимает ПВХ, ..хотя в
США его доля в суммарном их выпуске намного ниже (69,5 % в
1982 т.), чем в Японии (89 %) и Франции (80,1 %). Доля труб в
структуре потребления ПВХ в отдельных странах в 2000 г. состави-
ла: в Великобритании — 59,3 %; Японии — 56,5; США — 54; Фран-
ции — 48,4; Италии — 24; Германии — 19,1 %.	.
Производством пластмассовых труб в США занято 120 фирм,
из которых 25 — крупные. По данным специалистов, производство
пластмассовых труб и фитингов в США в 1985 г. составило 2,1 млн т
(в= том числе из ПВХ — 1,6 млн т, из ПЭ высокой плотности —
370 тыс. т), в 1995 г. — 3,2 млн т (2,1 млн т — из ПВХ, 480 тыс. т —
из ПЭ высокой и низкой плотности, 97тыс. т — из АБС сополиме-
ров), в настоящее время — еще больше.
Из ста фирм, специализирующихся на производстве труб из
ПВХ, в десяти сконцентрировано около 60% производственных
мощностей. По прогнозам, ПВХ дохранит ведущие позиции среди
пластмасс в производстве труб в США до 2010 г., хотя в период
1980—1990 гг. отмечалось некоторое увеличение доли других видов
пластмасс. Например, среднегодовые темпы прироста выпуска труб
из полибутена и хлорированного ПВХ, по прогнозам, составят 40,1
и 13,2 % соответственно.
По мнению специалистов, расширение рынка труб из всех ви-
дов пластмасс, кроме АБС сополимеров, будет продолжаться по
крайней мере до 20 W г. За период 1982—1990 гг. в США среднего-
довой темп прироста потребления труб из термопластов составил
9,1 %, из стеклопластиков—5,5%. Если в 1977 Г. протяженность
229
пластмассовых труб в США составляла 1,6 млн км, то в 1990 г. —
2,3 млн км. Доля пластмассовых труб-в суммарной протяженности
труб в стране повысилась с 36,3 % в 1980 г. до 48 % в 1990 г. и 51 %
в 1995 г. При этом доля пластмасс в потреблении всех материалов
для изготовления труб по тоннажу увеличилась с 4,6 до 6,2 %.
Второе место по производству пластмассовых труб занимает
Япония. В период 1965 — 1982 гт. доля труб из ПВХ снизилась с
97,6 до 90,3 % при одновременном повышении доли труб из ПЭ
высокой плотности с 1,5 до 3,8 %. За 20 лет (1959—1979) доля труб
диаметром более 200 мм выросла вдвое
В течение 1974—1984 гт. самая интенсивная замена чугунных,
стальных, медных, свинцовых и других труб пластмассовыми про-
исходила в Германии, причем в этой стране предпочтение отдают
изготовлению труб из полипропилена. В Германии раньше, чем в
других странах, введены официальные стандарты на изготовление
пластмассовых труб.
В Великобритании применение пластмассовых труб началось в
1950-х годах. В 1981 г. из общего объема производства труб (на
сумму около 600 млн фунтов стерлингов) на долю пластмассовых в
этой стране приходилось около 240 млн. В отличие от США и Япо-
нии, где ПЭ низкой плотности для изготовления труб используется
в незначительных объемах, в странах Западной Европы он находит
достаточно широкое применение.
В производстве напорных труб в США лидирующее место зани-
мает ПВХ. Крупнейший потребитель труб из ПВХ — система водо-
снабжения. В 1990 г. доля труб из этого материала во всех водных
магистральных линиях страны достигла 10 % по сравнению с 6 % в
1977 г. Трубы для питьевой воды из ПВХ выпускают с условным
проходом Ю..ЛО0 мм, толщиной стенки 1,24-.23,4 мм и длиной
6... 12 м. Издержки производства I м водопроводной трубы диамет-
ром 50 мм из ПВХ на 71 %, из ХПВХ — на 47 % ниже аналогично-
го показателя для стальной трубы. В производстве водопроводов в
США потребление ХПВХ и полибугеиа постоянно возрастает.
В Великобритании для изготовления водопроводных магистра-
лей отдают предпочтение ПЭ средней плотности, который конку-
рирует с серым и ковким чугуном, асбестоцементом и ПВХ. В то
же время из 20 тыс. т пластмасс, потребленных в этой стране в 19811.
для изготовления напорных трубопроводов, 70 % составил ПВХ.
Начиная с 1980 г. в странах Западной Европы производится
планомерная замена медных труб для горячего водоснабжения на
пластмассовые. Для этих целей используют трубы из ХПВХ и по-
230
либутена. Оба материала отличаются высокой механической проч-
ностью при повышенных температурах.
Широко применяется подпольный обогрев из полипропилено-
вых, полиэтиленовых и лолибутеновых труб, преимуществами ко-
торого являются: однородная температура по всей поверхности
пола; меньший расход энергии (на 10...30 %) в связи с более низ-
кой температурой обогревающей среды (30—35 °C вместо 60...80 ”С
в радиаторах); меньшая стоимость и более простой монтаж пласт-
массовых труб по сравнению с медными и стальными. Полибуге-
новая труба диаметром 20 мм и толщиной стенки 2 мм может
иметь срок службы более 50 лет при температуре 45 *С и давлении
2,7 МПа. При кратковременном воздействии такая труба выдержи-
вает давление 0,3 МПа при температуре 110 "С.
Для горячего водоснабжения в небольших объемах применяют
также трубы из полиэфирных и эпоксидных стеклопластиков.
Количество ПЭ труб в канализационных и водосточных систе-
мах в США составило в 1990 г. 236 тыс. т. Для систем канализации
и водопровода наряду с’гладкостенными применяют гофрирован-
ные трубы из ПЭ высокой плотности.
В Германии для изготовления мусоропроводов, вентиляцион-
ных и дренажных систем до 1990 г. лидирующее положение зани-
мали АБС сополимеры, однако впоследствии их планируется в зна-
чительной степени заменить более дешевым ПВХ. В системах вен-
тиляции при замене труб из асбестоцемента трубами из ПВХ диа-
метром 100 мм стоимость производства 1 м трубы снижается на
60 %. Замена серого чугуна вентиляционных и дренажных труб и
мусоропроводов на ПВХ дает нс столь эффективную эконо-
мию — всего 6 %. Еще в 1981 г. в США 91 % труб данного назначе-
ния в домах на одну семью изготовляли из ПВХ.
В коммуникационных трубопроводах и при прокладке инже-
нерных электрических сетей преимущественное использование в
США находит также ПВХ. Выпуск оболочек элекчрокабелей и
коммуникаций из ПВХ в 1990 г. достиг 247 тыс. т. В Великобрита-
нии на долю ПВХ в 1981 г. приходилось 40 % на кабели. В произ-
водстве труб для ирригации и дренажа в сельскохозяйственном
строительстве на додю ПВХ приходится около 90 % производства
всех пластмассовых труб данного назначения.
В Великобритании в качестве материала для трубопроводов
диаметром 100...300 мм„ уложенных под землей, используют пре-
имущественно ПВХ. Трубы рекомендовано укладывать с помощью
обычного плуга для глубокой вспашки без рытья траншеи. Трубы
231
диаметром 90,.ЛОО мм длиной до 400 м при транспортировке нама-
тывают на барабан.
В Германии для дренажа при осушении почвы широко исполь-
зуют перфорированные трубы из ПВХ длиной 5...6 м. При этом
масса труб но сравнению с керамичеслими снижается на 50 %. На
долю этих труб приходится 85...90 % всех пластмассовых труб
Германии.
В 1982 г. в США было завершено строительство газопровода из
ПЭ высокой плотности. Трубопровод рассчитан на максимальное
рабочее давление 5,7 МПа из труб диаметром 203 мм.
В ФРГ пластмассовые газопроводы изготовляют из ПВХ. Трубы
выпускают с наружным диаметром 32...225 мм, толщиной стенки
от 2,4...10,8 мм, длиной 5...12 м; они рассчитаны на максимальное
рабочее давление 0,1 МПа
Изготовление 1 м трубы нефтепровода диаметром 150 мм из
ПВХ и стеклопластика обходится соответственно на 24 и 17 % де-
шевле, чем стальной.
Для перемещения абразивных суспензий в США и некоторых
странах Западной Европы используют трубопроводы из ПЭ высо-
кой плотности; срок их службы по сравнению со стальными труба-
ми в 5 раз выше.
Из армированных пластмасс наибольшим спросом пользуются
трубы из полиэфирных стеклопластиков для систем подачи очи-
щенной воды на промышленные предприятия. Ударная прочность
труб из этих материалов в 4...6 раз выше, чем труб из стали, и в 10 раз
выше, чем труб из бетона и чугуна. Пластмассовые трубы обладают
ангиопатическими свойствами, предотвращающими возможность
взрыва.
С целью повышения прочности труб, особенно специального
назначения, вместо стекловолокна при армировании реактопластов
рекомендуется применять углеродные волокна или комбинацию
углеродных и стеклянных волокон. Повышается также интерес к
армированным углеродными волокнами термопластам для изготов-
ления труб. По сравнению со стеклопластиками цикл изготовления
труб из углепластиков короче, оборудование меньше изнашивается,
трубы имеют пониженную усадку.
На одной из угольных шахт в Германии более 20 лет успешно
эксплуатируются без заметных признаков износа проложенные под
землей трубопроводы из ПВХ, по которым на расстояние 1 км от
концентрата к испарителю передается шлам, получаемый при обра-
ботке угля. Пластмассовые трубы диаметром до 630 мм и толщиной
стенки 8,2 мм соединены друг с другом с помощью клеевого шва и
232
рассчитаны на рабочее давление 0Д.Д6 МПа и. скорость потока
2 м/с. Срок службы этих труб при температуре теплоносителя 20’С
составляет 50 лет, в то время как применявшиеся ранее стальные
трубы необходимо было заменять через каждые два года* По мне-
нию специалистов, лидирующее положение среда пластмасс, ис-
пользуемых для производства труб, до 2010 г. сохранит ПВХ.
В сельском хозяйстве США кроме орошения и дренажа пласт-
массовые зрубы применяют в напорных магистральных трубопро-
водах для подвода и распределения воды по фермам. При этом в
основном используют трубы из ПВХ
.Использование эгюксидно-виниловых смол для изготовления
армированных стекловолокном труб, щадящих р оборудование для
очистки отводимых газов на тепловых электростанциях, имеет ряд
преимуществ перед применением углеродистой и нержавеющей
стали, ецлавов на основе никеля и др. Полимерные трубы отлича-
ются высокой коррозийной, механической и термостойкостью, вы-
держивают давление до 80 МПа (8 дам) при температуре агрессив-
ной среды 80 °C.
Армированные стекловолокном трубы из эпоксидной смолы,
отверждаемой сложными эфирами, •также имеют ряд преимуществ
перед металлическими в условиях эксплуатации на морских буро-
вых платформах. К ним относят стойкость к воздействию нефти и
воды, коррозийную стойкость, механическую прочность, меньшую
стоимость и т. п.
Финская фирма «Упонор» признана одним из мировых лидеров
в производстве пластмассовых 1руб. Специалисты фирмы и ее на-
учно-исследовательское отделение в течение ряда лет разрабатыва-
ют системы трубопроводов на основе различных пластмасс. Основ-
ная концепция фирмы заключается в том, что пластмассовые тру-
бы должны работать безопасно, надежно, отличаться долговечно-
стью и в то же время простотой эксплуатации.
Быстрое и широкое развитие технологии пластмассовых труб
сделало доступным их применение в строительной промышленно-
сти, которая весьма требовательна к этому виду продукции.
Фирма «Упонор» зарегистрировала 700 патентов и лицензий в
области пластмассовых труб.
Всего через несколько лет после разработки системы трубопро-
водов для канализации «Упонал ультра» фирма убедила подрядчи-
ков и инженеров во многих странах в преимуществах ее примене-
ния для городского коммунального хозяйства. Предназначенная
для горячего и холодного водоснабжения система «Упонор Пех»

233
также полностью удовлетворяет требованиям проектировщиков и
строителей. Фирма одной из первых присоединилась к междуна-
родной системе сертификации качества в области проектирования
и изготовления пластмассовых труб.
Пластиковые трубы «Флексорен» рекомендованы для замены
старых канализационных сетей без вскрытия асфальтового покры-
тия улиц, дорожных магистралей и т.д. Это позволяет сохранить
окружающую среду, а городским службам — ремонтировать систе-
мы канализации в густонаселенных жилых районах, парках и исто-
рических центрах. Метод позволяет восстанавливать канализаци-
онные трубопроводы быстро и незаметно, не нарушая работу
транспорта, не причиняя вреда историческим зданиям и памятни-
кам архитектуры.
Большинство существующих канализационных сетей состоят из
труб диаметром меньше 300 мм, поэтому разработчики фирмы ис-
ходили из этих размеров. Суть метода заключается в том, что очень
гибкие трубы «Флексорен» с помощью специальной тросовой сис-
темы протягивают через колодцы внутрь существующих канализа-
ционных труб. Этот метод не новый, он изобретен в России много
лет назад. Диаметр колодцев может составлять 800 мм. Отдельные
участки труб длиной 6.,.10 м сначала соединяют между собой на
поверхности с помощью электросварки SWJ. Контроль за качест-
вом сварки осуществляется автоматически.
Сварное соединение труб отличается высокой прочностью и не
имеет выступов на внутренней поверхности трубы для сохранения
пропускной способности, а также на внешней поверхности, что не
препятствует протягиванию трубы во время прокладки. Чтобы уси-
лить прочностную структуру проложенной трубы, свободное про-
странство между новой и старой трубами заполняют раствором. Та-
ким методом можно прокладывать сотни метров канализационных
сетей ежедневно и в короткие сроки.
Канализационная система «Флексорен» абсолютно герметична.
Она не допускает утечки воды и не пропускает внутрь грунтовую
воду, как это часто бывает в обычных канализационных трубах.
Кроме того, скорость потока воды в трубах меньшего диаметра уве-
личивается, благодаря чему смываются накопления загрязнений на
внутренней поверхности трубы. Трубы изготовляют из полиэтилена,
они не опасны для окружающей среды и долговечны, не подверже-
ны коррозии. Средний срок службы труб «Флексорен» составляет
50 лет. Ниже приведены рекомендуемые соотношения размеров ста-
рых и новых труб системы «Флексорен» для восстановления канали-
зационных трубопроводов диаметром менее 300 мм:
234
Номинальный диметр трубы, мм
внешний......................;....
внутренний.....................
Длина, м....................  —	—
Диаметр старого канализационного трубо
провода, мм........................
117	175	200	235	270
100	150	175	205	240
6	10	10	J0	10
125. .150	200	225	250	300
При прокладке труб с помощью простейшей лебедки, установ-
ленной над колодцем, более чем стометровые секции труб прокла-
дывают за один раз между существующими колодцами без вскры-
тия асфальтового покрытия. Как и при всех методах восстановле-
ния, старая канализационная система должна быть осмотрена и
вычищена. Один из рабочих проверяет трубопровод путем протяги-
вания сквозь него отрезка трубы «Флексорен*. Другой в это время
сваривает отрезки прокладываемых труб в секцию длиной от ко-
лодца до колодца. Протягиваемый трос прикрепляют к концу тру-
бы, и целую секцию .с помощью лебедки затягивают на место.
Трубы «Экофлекс» рекомендованы для систем водоснабжения.
Благодаря прочной оболочке и надежной теплоизоляции вода не
замерзает даже в условиях Крайнего Севера, а при использовании
их для систем горячего водоснабжения вода в них гораздо дольше
сохраняет тепло, что позволяет значительно сокращать эксллуаггЯ- я
ционные и энергетические затраты.
Фирма «Упонор» специализируется на разработке пластмассо-
вых трубопроводных систем для холодного и горячего водоснабже-
ния, канализации к дренажа, дождевых и паводковых стоков, цен-
трального теплоснабжения, восстановления трубопроводов, про-
кладки трубопроводов газоснабжения, ликвидации снега и льда на
внутрвдворовых территориях, очистки сточных вод.
Трубопроводные системы отличаются повышенным сроком
службы и большей технологичностью при монтаже. Заводами в
г. Хотьково Московской области и в г. Перми разработаны и вы-
пускаются стеклопластиковые трубы и соединительные элементы
для наружных систем горячего и холодного водоснабжения, кана-
лизационных систем, транспортирования других химически агрес-
сивных жидкостей. Трубопроводы из таких материалов имеют срок
эксплуатации до 50 лет и в 1,5..^ раза дешевле зарубежных.
Специалистами НИИ конструкторских и монтажных техноло-
гий (г. Москва) разработаны металлополимериые трубы МПТ для
внутренних инженерных систем аданий. По данным Госстроя РФ,
срок службы неоцинкованных труб составляет всего 5...S лет, оцин-
кованных труб — примерно в 2 раза больше. Целесообразнее при-
235
менение полимерных труб, которые более гигиеничны, чем оцин-
кованные, к тому же более долговечны.
Впервые в мире в 1988 г. английская фирма «Китекнолоджи
Лимитед* получила патент на «Способ изготовления металличе-
ской трубы с пластмассовым покрытием и ус!ройство для осуще-
ствления этого способа». В результате взаимовыгодного сотрудни-
чества этой фирмы с институтом НИКИМТ (г- Москва) в России
впервые появились металлополимерные трубы для санитарно-тех-
нических систем, представляющие собой 5-слойную конструк-
цию, состоящую из сваренйой в трубу алюминиевой фольги, к ко-
торой изнутри и снаружи приклеен полиэтилен на клеевой ком-
позиции.
В настоящее время металлополимерные трубы применяют в
строительстве для внутренних трубопроводов горячего и холодного
водоснабжения, а также для отопления на основании соответст-
вующих СНиПов, транспортировки химически агрессивных жид-
костей и газов взамен труб из нержавеющей стали.
К достоинствам МПТ относят высокую механическую проч-
ность наравне со стальными и более высокую пропускную способ-
ность из-за отсутствия зарастания внутренних стенок различными
биологическими и минеральными отложениями. По данным
ЦНИИЭП инженерного оборудования, пропускная способность
МПТ на 30 % выше, чем стальных оцинкованных труб. Кроме того,
МПТ легко гнутся вручную или с помощью простейших приспо-
соблений, сохраняют форму без обратного выгиба. В металлополи-
мерных трубах исключена диффузия кислорода.
Технические параметры мггаллодшшмеркых труб (Россия):
Рабочее давление, МПа..«.......——До 2
Разрушающее гипростатичесхое давление (для труб
016/12мм). МПа.. —...................6.S...84
Рабочая температура» 'С.............- —40.-+95
Теплопроводность, ВтДм - К) .—------0,45
Коэффициент линейного расширения, K’L..2.5	 ЦТ5
Масса 1 л .м трубы, г:
016/12 мм .....................   98
025/20 мм .........-...........     145
Радиус изгиба50
Срок службы» лет.—...................   До	50
Другим достоинством МПТ по сравнению с пластмассовыми
трубами является большая жесткость и огнестойкость.
236
Для изготовления термостойких металлототимерных труб ис-
пользуют химически сшиваемый полиэтилен, отличающийся улуч-
шенными показателями длительной прочности, химической стой-
кости, стойкости к отрицательным и высоким температурам, удар-
ной прочности и стойкости к растрескиванию. Высокой прочности
сшиваемого полиэтилена достигают образующимися поперечными
связями между молекулами полиэтилена, которые уменьшают их
подвижность.
Отечественные МПТ для холодного водоснабжения изготовля-
ют из полиэтилена низкого давления, поставляют в бухтах длиной
130...200 м.
По данным специалистов НИКИ МТ, основное преимущество
применения металлогюлимеряых труб в сравнении со стальными и
полимерными—исключение сварочных работ и нарезки резьбы,
уменьшение трудоемкости монтажных работ в 3„.5 раз, отсутствие
отходов и т. п. Все требования по работе с МПТ указаны в «Своде
правил по проектированию и монтажу внутреннего водопровода из
металлополимерных труб* и в таких же правилах по отоплению.
В связи с увеличением срока службы МПТ в сравнении с обыч-
ными до 50 лет эксплуатационные расходы снижаются в 1,З..ДЗ у,
раза (табл. 6.2). За счет гладкой поверхности внутренних стенок
трубы внутреннее давление и сопротивление воды уменьшаются,
что позволяет уменьшить производительность насоса и сэкономил»
электроэнергию.
Таблица 6.2
Срямпгтелыия эффективность применения мегдллополямеряых труб, %
Параметры	Ошодажаяные трубы	Метал дополи- мерные трубы
Общая стоимость материалов	171	219
Стоимость монтажного оборудования с доставкой	100	60
Доставка материале®, включая пырузочно^разгру- эочиыс работы	100	9
Трудозатраты на монтаж	1В	22
Стоимость монтажа	160	60
Покраска труб после монтажа стоимость краски 1	стоимость гежраски	100 100	
Привсданнаястоимостьтруболравадак 1 м^тыощади	132,4	97,2
Примечание. За 100 % приняты показатели для обычных стальных труб
237
Специалисты ЗАО «ГЕНТА» (г. Москва) разрабатывают и вне-
дряют технологии применения металлополимерных труб с 1993 г. в
52 регионах страны: в Подмосковье» Казани, Челябинске, Якутске,
Элисте и др.
НПО «Стройполимер» (г. Москва) с 1992 г- внедряет новые тех-
нологии строительства трубопроводов из полипропилена «Рандом
сополимер» (PPRC) для сантехкабин. Срок эксплуатации трубо-
проводов составляет не менее 50 лет, рабочая температура —
75...90 *С. Трубы отличаются от металлических стойкостью к хими-
чески агрессивным средам и коррозии, меныпйми расходами на
эксплуатацию (на 20 %); повышением производительности труда
при монтажных работах в 2 раза. Опытные образцы труб выпускает
московское АО «Калибровский завод».
Для трубопроводов из полипропилена «Рандом сополимер» ис-
пользуют сварной способ соединения, для канализационных —
способ раструбного соединения с резиновым уплотнением, Метал-
лополимерные трубы соединяют с помощью муфт компрессионно-
го типа из латуни. Имеется положительный опыт эксплуатации
технологического трубопровода из полипропиленовых труб на мос-
ковской кондитерской фабрике «Ударница».
Немецкая фирма «Акватеры GmbH» с момента создания в 1973 г»
изготовляет полипропиленовые трубы и фитинги для систем водо-
снабжения и отопления. За 25 лет исследований и разработок но-
вых технологий фирма стала ведущим разработчиком и производи-
телем полипропиленовых труб широкого ассортимента — девяти
типов труб диаметром 16... 110 мм, более 250 типов различных пере-
ходников и фитингов. С 1994 г. продукция фирмы стала распро-
страняться в России представительской фирмой ЗАО *4кватерм».
Для сертификации продукции фирмы лабораторией «МосстроЙис-
пытания» НИИМосстроя проводится комплекс испытаний поли-
пропиленовых труб, фасонных деталей и арматуры «Акватерм».
Технические параметры полипропиленовых тру5 фирмы ♦Акватерм» (Германия)
Диаметр трубы, мм. 20	25	32	40	50	63	75	90	100
Толщина стенки,-мм...... 1,9 2,3 3,0 3,7 4,6	5,8	6,9	8,2	10,0
Масса 1 м труЪы, кг.0,107 0.164 0.267 0,412 0,638	1,01	1,42	2,03	3,01
Указанные трубы, как правило, зеленого цвета, рассчитаны на
избыточное давление 10 атм и соответствуют немецким нормам
DIN 8077/78.
238
Техническая хярактернстахд пожяпроннленожых труб для систем водоснабжения
к отопления фирмы «Акватерм*
Прочность при растяжении, Н/мм2....-................. 40
Относительное удлинение при разрыве, .................. 800
Плотность материала трубы, кг/м3...............~......895
Температура воспламенения.’С...................w...... 330
Коэффщшстп'терьшческогорасширеьи^я.К"'1............... 1,5 К)"4
Коэффициент теплопроводаости» Вт/(м К) ....-.......... 0,24
Коэффициент трения внутри трубы  ...............  ,... 0,007
Радиус изгиба.................... ~	.........~........  80
Трубопроводы из ПЭ выдерживают температуру 60...70 *С. Дол-
говечность трубопроводов составляет 50 лет.
В США .ежегодно прокладывают более 48 000 км ПЭ трубопро-
водов. Из 2,4 млн км газопроводных труб 1,5 млн км приходится на
стальные трубопроводы, 0,16 млн км —на чугунные и 0,8 млн
км — на ПЭ трубопроводы. В последние годы ПЭ трубы в количе-
ственном отношении стали опережать ПВХ трубы повышенного
давления, хотя доля последних на европейском рынке составляет
65 %. Этот рост обусловлен лучшей стойкостью ПЭ труб большого
диаметра к давлению с одновременным уменьшением толщины
стенок труб и повышенной стойкостью к растрескиванию.
Фирма «Фибердур GmbH» (Германия) изготовляет трубы и
трубчатые фасонные элементы из стеклопластика на основе эпок-
сидной или винилполиэфирной смолы со специальными эксплуа-
тационными свойствами, к которым относятся химическая или
температурная стойкость, высокие механические (прочностные)
Показатели при растяжении, сжатии и др. Конструкция труб преду-
сматривает соединения, используемые при монтаже тягбопрово-
дов: клеевые, с муфтой, на резьбе, с помощью фланцев и т. д.
В Малайзии ежегодно производят пластмассовые изделия на
сумму 700 млн долл., из которых 75 % приходится на пластмассо-
вые трубы, в основном из ПЭ и ПВХ. Большинство выпускаемых
труб используют внутри страны для сооружения водопроводов.
Крупнейшим производителем полиолефиновых труб в стране явля-
ется компания «Полиолефине Пайп Sdn Bhd» с производственной
мощностью 12 тыс. труб в год (диаметр труб 20...630 мм).
Трубы из ПВХ, ПЭ и ПП диаметром 12...400 мм, в том числе
термопластичные трубы с перфорированными стенками для дре-
нажных систем, выпускает крупнейшая в Великобритании компа-
ния <Демко».
239
Во Франции широко используют трубы диаметром более 200 мм
из ПЭ третьего поколения марки РЕ 100. Фирма «Газ де Франс»
разработала и применяет технологию стыковой сварки ПЭ .труб та-
кого диаметра с помощью автоматических машин с ЧПУ.
В районе Кейптауна (ЮАР) завершено строительство трубопро-
вода диаметром 800 мм и длиной 1676 м из ПЭ труб с толщиной
стенок 50 мм. Он оборудован диффузором, расположенным на глу-
бине 28 м. В период ливневых дождей производительность трубо-
провода достигает 1500 л/с.
Фирмой «Шелл Кемикал Компани» (США) разработана марка
полибутилена (ПБ) для изготовления трубопроводов систем холод-
ного и горячего водоснабжения и канализации сточных вод. Трубы
успешно заменяют традиционные сшитые силанами ПЭ трубы и
отличаются гораздо меньшими токсичностью и миграцией добавок
в питьевую воду. Водопроводная труба из ПБ длиной 300 м весит
всего 13 кг. Трубы из ПБ длительно выдерживают режим эксплуа-
тации при внутреннем давлении до 550 кПа и температуре 93 °C
(трубы из ПЭ — 690 кПа, но при 82 ’С).
Французская фирма «Газ де Франс» с 1993 г. совместно с пред-
приятием «Месгаз» и СП «Моспартеплогаз» становятся инициато-
рами сотрудничества французского строительного предприятия
«Союомр-Сокотюб» с московским заводом «АНД», имеющим опыт
выпуска продукции из ПЭ, в решении неотложной задачи обновле-
ния газораспределительных сетей г. Москвы. Французские специа-
листы устанавливают технологическое оборудование для проверки
соответствия продукции требуемым стандартам, оказывают по-
мощь работникам и осуществляют контроль качества. Только по-
лимерная смола, требуемая для производства труб, импортируется
пока из Западной Европы. Качество ПЭ труб гарантируется соот-
ветствующим сертификатом, выданным во Франции. Уже произве-
дено более 60 км труб. Аналогичное сотрудничество налажено в
г. С.-Петербурге. В проекте участвуют СПБВергаз, завод «Соко-
мо-Сокотюб» и один из петербургских заводов.
Специалистами фирмы «Пластика Питра» (Словакия) разрабо-
таны и выпускаются конструктивные решения основных узлов и
канализационных колодцев, изготовленных из двухслойной ПВХ
трубы с условным проходом 1000 мм и наружным гофрированным
слоем. Колодцы имеют глубину до 6 м и предусмотрены на сетях
из ПВХ труб с условным проходом 300...600 мм. Разработана техно-
логия производства строительно-монтажных работ при устройстве
колодцев из ПВХ труб.
240
Компания «Джонстон Пайпс Лимитед» (Великобритания) за-
кончила изготовление 350 м пластмассовых труб диаметром 2100 мм,
а также специальных фитингов, предназначенных для сооружения
трубопровода для подачи охлаждающей воды на электростанции в
г. Куала-Лумпур (Малайзия). Трубы изготовляли из смолы на ос-
нове сложных виниловых эфиров, армированной стекловолокном,
диаметром до 4000 мм.
Компания «КРИ Марин» (Великобритания) специализируется
на выпуске пластмассовых труб и фитингов, предназначенных для
сооружения подводных трубопроводов.
Фирма «Керамкеми GmbH» (Германия) разработала полимерные
материалы для изготовления трубопроводов Keraverin и Keraporin.
Keraverin рекомендован для тонкостенных труб из стеклопластика,
внутренняя обшивка которых из ПВХ, ХПВХ, ПП, ПЭ и ПВДХ
обеспечивает высокую химическую и антикоррозийную стойкость
даже при температуре 120 “С. Для особо агрессивных сред рекомен-
дована внутренняя обшивка из фтористых эластомеров. Основой
Keraporin является ненасыщенный ПЭФ или ЭС, сложный винило-
вый эфир и фурановая смола, а модифицированные защитные слои
значительно расширяют области их применения.
В последнее время в России все более широко используют тру^
бы из полимерных материалов для сооружения ответственных тру-
бопроводных коммуникаций, в том числе на промыслах (уже вве-
дено в эксплуатацию 5000 км ПЭ газопроводов). Получает развитие
производство и применение пластмассовых труб новых составов и
композиций, рассчитанных на большой спектр давлений при высо-
кой стойкости против коррозии и эрозии.
Фирма BASF разработала новый ПЭ средней плотности мерки
Lupolen 3822 D 350 для изготовления газопроводных труб с мини-
мальной прочностью 8 МПа при температуре 20 °C и сроком экс-
плуатации 50 лет.
В настоящее время государственным предприятием «Роснефть»
совместно с конверсионными предприятиями разработана про-
грамма организации производства стеклопластиковых труб нефте-
проводов непосредственно у потребителя со сроком эксплуатации
25 лет без ремонта.
Фирма «Росфлекс» (г. Самара) выпускает трехслойные гибкие
трубы для прокладки морских подводных трубопроводов, при
строительстве трубопроводов в труднодоступной местности: горах,
тундре, тайге, болотах и т.п.
241
Конструкция гибких труб «Росфлекс» состоит из внутреннего и
наружного полимерных слоев и среднего армирующего металличе-
ского слоя. Полимерные материалы обеспечивают труба стойкость
к транспортируемым средам и воздействию внешней среды в диа-
пазоне температур —45...+50 ’С, повышенную пропускную способ-
ность и дополнительные теплоизолирующие свойства, а армирую-
щий слой — восприятие всех нагрузок.
Трубы поставляют в бухтах и барабанах всеми видами транс-
порта. В железнодорожный полувагон вмещается до 1,6 км гибких
труб внутренним диаметром 100 мм и до 2,5 км гибких труб внут-
ренним диаметром 75 мм. Скорость прокладки труб составляет 1 км
за 5...6 чг В настоящее время фирмой осваивается изготовление
труб с внутренним условным диаметром 150 мм и рабочим давле-
нием до 4 МПа.
Несколько последних десятияетий в мировой практике строи-
тельства трубопроводов успешно эксплуатируются стеклопластико-
вые трубы, в основном из полиэфирных смол. Лидером в их произ-
водстве является фирма «Хобао (Швейцария). Первые трубы
Hobas были введены в эксплуатацию в 1961 г. в качестве напорного
турбинного трубопровода ГЭС в Швейцарии диаметром 1 м и ра-
бочим давлением 0,6 МПа, которые успешно эксплуатируются в
настоящее время (свыше 45 лет). Сейчас в мире эксплуатируется
более 10 тыс. км труб Hobas во всех климатических условиях, поч-
вах и грунтах. Фирмой накоплен большой опыт монтажа труб в
коллекторах, колодцах, вентиляционных шахтах, линиях отвода
промышленных сточных вод, водоснабжения и орошения, в гцдро-
электрических системах и других объектах с гарантированным сро-
ком службы 75 лет.
Фирма «Хобас» имеет 17 заводов в 16 странах мира на всех кон-
тинентах, специализируется на изготовлении напорных и безна-
порных труб, соединительных и переходных элементов трубопро-
водов (муфт, фитингов и т. п.). Трубы изготовляют методом цен-
трифугирования с формированием 14 слоев в направлении от на-
ружной поверхности к внутренней. Сначала в центрифугу загружа-
ют смолу, стекловолокно и песок в количестве, требуемом для
формирования одного наружного слоя, с одновременным враще-
нием ее на низкой скорости. При формировании последующих
слоев скорость вращения центрифуги увеличивают, а технологиче-
ский процесс изготовления трубы повторяют.
Толщина стенки трубы и жесткость могут быть любыми и зада-
ются техническим заданием заказчика. Трубы рассчитаны на внут-
реннее рабочее давление до 250 МПа, имеют диаметр 150 ..2600 мм
242
и стандартную длину 6 м трех классов жесткости: 2500, 5000 и
10 000 Н/м% кроме оговоренной заказчиком. Внутренняя и наруж-
ная поверхности труб получаются очень гладкими.
Одним из достоинств труб является неподверженность воздейст-
вию ультрафиолетового излучения, что позволяет применять их для
наземных трубопроводов на открытом воздухе. Они имеют малый
коэффициент термического расширения; 15 • КГ6 в продольном на-
правлении и 3 ► 10"* — в окружном; функции компенсаторов выпол-
няют соединительные муфты, сделанные полностью из стеклопла-
стика. Плотность соединения обеспечивается с помощью резиновой
мембраны в составе муфты, в том числе и при изгибе трубы.
Одной из фирм США разработана труба «декоп», состоящая из
обычной цементной трубы и верхнего упрочняющего слоя из стек-
лопластика на полиэфирной смоле. Наличие стеклопластикового
слоя повышает механическую прочность, влаго- и биостойкость,
предотвращает окисление материала труб.
В Англии накоплен опыт применения труб из стеклопластиков
для отвода горячих корродирующих газов. Эти трубы монтируют из
отдельных звеньев, которые соединяют болтамй с помощью флан-
цев. Диаметр дымовых труб составляет 1,2 м, высота — до 40 м,
толщина стенок трубы — 10 мм. Вес трубы высотой 30 м — около 1
Долговечность труб из стеклопластиков, заполненных горячими га-
зами, значительно выше, чем металлических труб. Незначительный
вес конструкции обеспечивает высокий экономический эффект
при монтажных работах.
В Швеции и Канзде стеклопластиковые трубы диаметром ОД.. 1 м
и более используют в качестве безнапорных труб для отвода сточных
вод. Звенья труб с толщиной стенки 5 мм изготовляют длиной 10 м
без устройства или с устройством раструбов. Для соединения труб
предусмотрены специаяыше муфты и хомуты из стеклопластика;
стыки труб можно заделывать также, обматывая концы смежных
звеньев лентами из стеклоткани, пропитанными связующим.
По совокупности затрат на транспортирование, складирование,
монтажные работы, эксплуатацию стеклопластиковые трубы де-
шевле труб из традиционных материалов (стали, чугуна и др.), од-
нако их массовое применение сдерживается проблемами утилиза-
ции и переработки во вторичное сырье.
Впервые металлополимерные трубы (AL-REX) изготовлены в
Израиле фирмой «Метзерплас». За 12 лет постоянного совершенст-
вования эти трубы признаны во всем мире под торговой маркой
Super Pipe («Супертруба» — SP). SP —это двухслойная труба из
алюминиевой фольги и сшитого полиэтилена (РЕ-Х) с широким

243
диапазоном эксплуатации при температуре —40,..+130 ’С и долго-
вечностью до 50 лет, причем стенка алюминиевой трубки располо-
жена в середине стенки полиэтилена. Соединение двух материалов
годится с помощью склеивающих слоев. Трубы
в трубе SP пр

рекомендованы для внутренних санитарноиехнических работ сис-
тем водоснабжения и отопления. Центральный слой трубы — алю-
миниевая фольга — сварена продольным швом внахлестку, что
обеспечивает дополнительные преимущества по прочности перед
стыковой сваркой фольги, применявшейся ранее. Назначение алю-
миниевой фольги — обеспечить формоустойчивость трубы и сни-
зить коэффициент термического расширения, что характерно для
всех полимеров. Благодаря алюминиевому слою стенки трубы не
подвержены кислородной диффузии, в отличие от обычных поли-
мерных труб.
Соединение труб по длине производят с помощью специальных
фитингов и соединителей из латуни типа Vestol SP. Водопровод-
но-отопительные системы из этих труб разработаны для жидких
или газообразных сред с рабочей температурой до 95 °C и давлени-
ем 100 МПа (при 20‘С —300 МПа). Допустимо кратковременное
повышение температуры до 110 °C при давлении 90 МПа, при этом
не требуется установка компенсаторов удлинения труб. Трубы мо-
розостойки и не разрушаются внезапно при замерзании в них воды
в отличие ст стальных труб. Они рекомендованы также для обогре-
ва полов в помещениях и других целей.
Основой соединительного элемента труб являются накидная
гайка и центральная втулка, которая с одной стороны имеет коль-
цевую проточку, в которую вставляется подготовленный торец тру-
бы. При затяжке гаечным ключом коническая поверхность наквд-
ной гайки завальцовывает трубу в кольцевой проточке соедини-
тельной втулки. Производительность труда бригады при монтаже
металлополммерных труб в 4 раза выше, чем при монтаже анало-
гичных стальных труб.
Для металлопластиковых труб недопустимо применение соеди-
нительных элементов с принципом разжимного кольца. Такие эле-
менты существуют и рекомендуются только для чисто пластиковых
труб типа Pipex.
Супертрубы имеют европейский стандарт качества ISO 9001 и
аттестованы в большинстве ведущих стран мира. В России они сер-
тифицированы Госстроем, имеют знак соответствия РФ и гигиени-
ческий сертификат.
244
ЗАО «Ростопласт» (г. Москва) изготовляет полиэтиленовые ко-
лодцы, которые эффективно применяют при строительстве пласт-
массовых трубопроводов, обеспечивая однородность и полную гер-
метичность за счет сварки. Полимерные колодцы в 25 раз легче же-
лезобетонных и дешеале. Внутри предусмотрены ступени и метал-
лические лестницу. Верхнюю часть колодцев (плиты, перекрытия,
люки) выполняют из традиционных материалов. Для основных и
боковых трубопроводов предусмотрены переходные патрубки.
Фирма «Рехау» (Германия), основанная в 1948 г., около 60 лет
является производителем полимерных изделий технического на-
значения с мировым именем. Продукция фирмы включает свыше
40 000 наименований и кроме строительной применяется в автомо-
бильной, авиастроительной, электротехнической, электронной
промышленности, в медицинской технике, космонавтике и т. д.
Фирма выпускает специальные сложные профили для окон, две-
рей, зимних садов, витражей и наружных оконных жалюзи, наруж-
ные канализационные и дренажные трубы, геосинтетические мате-
риалы для дорожного строительства, водонапорные и газовые ма-
гистральные трубы, трубы для подземной прокладки кабеля и лив-
невой канализации.
Параметры полиэтиленовых водопроводных труб
фирмы ♦Рехлу» (Гермжжя)
Наружный д иаметр, мм..__ 16	20	25	32	40	50
Толщина стенки, мм	2,2	2,8	3,5	4,4	5,5	6,9
63
8,7
Фирма «Раухис» (Германия) специализируется на выпуске тол-
стостенных полиэтиленовых труб для транспортировки холодной и
горячей воды (в том числе питьевой) в жилых, обшестаенных и
производственных зданиях. С помощью латунных фасонных частей
со штуцерами и подвижной гильзы производят холодную запрес-
совку труб. Водопроводная система рекомендована для эксплуата-
ции при максимальном рабочем давлении до 1 МПа и постоянной
рабочей температуре 70 °C, а в случае пиковых нагрузок — кратко-
временно до 110 °C.
Трубы RAUHIS изготовляют из молекулярно сшитого полиэти-
лена (международное обозначение PE-Ха). Буква «а» означает вы-
сокотемпературный метод сшивки с добавлением пероксидов. В
отличие от силанольной сшивки (РЕ-Xb) и сшивки облучением
(РЕ-Хс) перокевдная обеспечивает равномерную сшивку по всей
длине труб, в том числе больших диаметров. Толстая стенка труб
обеспечивает малошумность эксплуатации.
245
Трубы из сшитого ПЭ соответствуют нормам министерства
здравоохранения Германии и имеют гигиенический сертификат.
Установлено, что трубы из сшитого полиэтилена не способствуют
размножению микроорганизмов в соответствии с нормативом
W270 Германского объединений газового и водного хозяйства
DVGW «Размножение микроорганизмов на материалах, используе-
мых для транспортировки питьевой воды*. Трубы соответствуют
требованиям стандартов DIN 16892 (качество) и DIN 16893 (разме-
ры), а также имеют российский сертификат качества и гигиениче-
ский сертификат СЭС.
Фасонные части трубопроводов изготовлены из латуни MS63,
стойкой к вымыванию цинка, специально разработанной для
транспортировки питьевой воды. Метод соединения труб является
собственной разработкой фирмы и называется холодной запрес-
совкой подвижной гильзой. Он йе требует ни сварки, ни пайки,
ни нарезки резьбы. Соединение абсолютно герметично и теорети-
чески неразъемно, что позволяет замоноличиватъ разводку в
штробу или стяжку без обеспечения доступа к фасонным деталям.
Герметичность и неразъемносгь возможны за счет обратной усад-
ки труб (свойство запоминания формы) и запрессовки с помощью
гильзы.
Для сборки такого соединения фирмой разработаны специаль-
ные инструменты в удобном чемоданчике для использования в ус-
ловиях строительной площадки. Инструменты марки RAUTOOL
разработаны 5 типов: Ml — механический; HI — механико-гидрав-
лический; EI — электрогидравлический; AI — аккумуляторный и
GI — электрогидравлический для больших диаметров (50...63 мм).
Для безнапорных систем внутренней канализации фирма «Ре-
хау* выпускает два вида труб: обычные серые полипропиленовые
трубы марки НТ и шумопоглощающие трубы марки RAUP1ANO
(внутренний условный диаметр 40, 50,70,100,125,150 мм). Соеди-
нение труб предусмотрено раструбное.
Фирма «Рехау* (Германия) выпускает толстостенные отопи-
тельные трубы RAUPINK, состоящие из трех слоев: внутренне-
го—из сшитого полиэтилена, наружного ~ защитного слоя из
этиленвинмлалксголя (EVAL) и промежуточного сцепляющего
слоя. Основой трубы служит хорошо зарекомендовавшая себя в те-
чение 25 лет труба RAUTHERM из сшитого ПЭ. Сшивка полимера
происходит при высокой температуре с помощью пероксидов. При
этом молекулы ПЭ соединяются в трехмерную сетку, за счет чего
улучшаются его свойства, особенно устойчивость к высокой темпе-
246
ратуре и давлению, ударопрочность при низкой температуре и
прочность на разрыв. Кислородонепроиицаемый слой трубы состо-
ит из EVAL-полимера с улучшенным защитным эффектом. Требо-
вания норм DIN 4726 по герметичности от проникновения кисло-
рода соблюдены с запасом.
Технические параметры отопительных труб
из полнэтнлевя RAUPINK фирмы «Рехау* (Германия)
Обеспечение усталостной прочности при темпера-
ТУре,°С..........................................
Сохранение ударной вязкости при температуре,
°C.................—...................... .....
Плотность, г/см3 ..	*»»*»•*»
Модуль упругости, Н/мм*..........................
Ударная вязкость без разрушения при температу-
ре, °С~...........................-.............
Коэффициент удлинения, К"1:
при 20 С -- - — - —-	-»»*»
при 100 "€-.~................ —..............——
Теплопройодаость. Вт/(м - К) ~...........................
Шероховатость, мм................... ................
Размеры труб, мм . ......................—.......
НО
-50
0.93
600
-20...+20
1,4x10“*
2,0 х 10^
0,35
0.007
16x2,2; 20x2,8, 25x3,5,
32 х4А 40 *5.5,50x6.9;
63x8,7
АО «Пластполимер* (г. С.-Петербург) выпускает трубы из фто-
ропласта-4Д (ПТФЭ) (табл. 6.3). Они отличаются уникальной хи-
мической стойкостью и рекомендованы для изготовления трубо-
проводов для транспортировки вышкоагрессивных сред, футеров-
ки (защитной облицовки) реакторов и аппаратов колонного типа,
запорной арматуры, насосов, емкостей для хранения химически аг-
рессивных сред и т. п. Трубы с условным диаметром до 150 мм
можно применять для трубопроводов, а свыше 150 мм — использо-
вать в основном в качестве футерующего слол для металлических
конструкций (табл. 6.3).
Трубы рекомендованы для эксплуатации с подпольной развод-
кой при следующих параметрах: температура теплоносителя 90 СС —
давление 0,9 МПа, соответственно 70 °C —1,1 МПа, 60 °C —1,2 МПа.
Трубы отличаются стойкостью к воздействию химических ве-
ществ к старению при повышенной температуре, термостойкостью,
долговечностью, коррозиестойкостью, отсутствием накипи даже
после многолетней эксплуатации и другими положительными
свойствами.
247
Таблица 6.3
Сортимент тру5 нз дисверсхюаюто фторопласта ПТФЭ
АО «Пластгюлймер» (ТУ €-€5-1937—82)
Условный диаметр, мм	Тодтина стенки, мм .											Макси- мальная длина трубы, м
	15	1.7	2.0	2.5	3.0	3,5	4.9	4,5	5,0	6,0	6,5	
20	•			•								4.0
25	•	•										6,0
30		♦		•								6,0
40			•		•							6.0
50			•		•							6,0
65			*		♦							4,0
75			*			♦						4Д
100					•		*					4,0
115					*		•					4,0
125					•							4,0
150					♦			*				4.0
175					•			♦				3.0
200							•		•			35
220							*		•			3,5
250							•		•			35
300									♦	♦		3.0
400									♦	♦		3.0
500									•		•	з»0
600								1			»	зд
* — наиболее употребляемые размеры труб.
Для монтажа труб фирмой разработано неразъемное соедине-
ние с помощью подвижной гильзы, которое выполняется расшире-
нием конца трубы специальным комплектом инструментов и по-
следующей запрессовкой гильзы на фитинг.
Металлическая оболочка труб, тройников, отводов и других
элементов изготовляется потребителем по чертежам, согласован-
ным с АО «Пластполимер» (табл. 6.4).
Фмэяко-мехиическме свойства
труб нз фтороолгстя-4Д АО «Плжстполямер» (ТУ 6-05-1937—82)
Физические:
плотность, г/см’.........................~— 2.19...2.22
в<шнюглощение, %...........  „.....................~ О
газопроницаемость, (n? - м)/(м’ с Па).............— 0,87-КГ16
248
Теплофизические:
температура плавления, °C-.......................   —.....327
удельная теплоемкость, кДж/(К • кг)........... —...... 1,04
коэффициент теплопроволнсхти, Вт/(м К)—.....-......-....0»22
температура эксплуатации, °C
максимальная —......................    —.........—	260
минимальная •• **  ... .... ..♦«»».№* *»««•»»•»•• -	-60
коэффициент линейного расширения, 1/(°С КГ5).............—... 8..J5
Механические:
прочность при разрыве в поперечном направлении при 23 °C,
МПа:
для труб с it 20—200 мм.. ..................................... 22,5
длятрубсл£= 220...600 мм.---------...........................-- 20,6
относительное удлинение при разрыве н окружном направлении
при 23 'С/%............-	...—....... -.........................350
Таблица 6.4
Типы футерованных изделий с ирнменеюем фторо<июта-4Д
Тип наделяя	Условный проход, rfp ми	
	основной трубы	отводя
Трубы	20.^300	—
Тройники равнопроходные	30^300	30...300
Тройники разнопроходные	40...300	—
Отводы	30...200	
Крестовины	1(Х), 150	 «W
Переходы плоекяе (фланцы)	75...3М	—
Переходы трубные конические	75 300	50—250
Детали химической аппаратуры	300 400 500 600	50—250 5О..^5О 50...400 5G...500
Концерн «Бавин GmbH» (Дания) — один из крупнейших в Ев
ропе производителей систем пластиковых труб и фасонных дета-
лей — более 40 лет поставляет свою продукцию всему миру. Ком-
пания имеет производственные мощности в 20 странах. В концерне
работает 4500 чел., его оборот составляет около 1 млрд долл. США.
Концерн перерабатывает более 450 тыс. т сырья (пластика) в год.
Ассортимент выпускаемых изделий составляет более 20 000 наиме-
нований.
В настоящее время «Вавин GmbH» специализируется на выпус-
ке следующей продукции:
249
•	ПВХ систем внешней канализации;
•	ПВХ и ПП систем внутренней канализации;
•	ПВХ и ПЭ систем для напорных трубопровблоа;
•	ПЭ систем газовых труб;
•	ПВХ систем водостоков;
•	ПВХ систем дренажных труб;
•	локальных очистных станций;
•	систем для горячего и холодного водоснабжения (отопления);
•	ПВХ систем для прокладки кабелей.
Номенклатура изделий для наружных канализационных систем
включает:
•	гладкостенные ПВХ канализационные трубы классов N и S в
диапазоне типоразмеров 110...630 мм;
♦	ребристые ПВХ канализационные трубы Ultra класса S в диа-
пазоне типоразмеров 200...560 мм;
•	инспекционные колодцы с ПВХ шахтными трубами типораз-
меров 315 мм (наружный диаметр 355 мм) и 425 мм (наруж-
ный диаметр 476 мм);
•	обслуживаемые ПЭ инспекционные колодцы диаметром 1000 мм;
•	ПВХ фесонные части;
•	гофрированные ПВХ камеры с песколовками типоразмеров
315 мм (наружный диаметр 355 мм) и 425 мм (наружный диа-
метр 476 мм);
•	соединительную арматуру, предназначенную для перехода от
пластмассовых частей к бетонным, асбестоцементным, кера-
мическим, чугунным и другим трубам;
•	бетонные и чугунные люки для смотровых колодцев;
•	напорные канализационные системы.
Преимуществом инспекционных колодцев с гофрированной
ПВХ шахтной трубой является их эластичность, позволяющая про-
тивостоять ударным нагрузкам от автотранспорта и изменению
уровня почвы в результате промерзания: колодец удлиняется, не
разрушая трубы у основания и асфальтовое покрытие вокруг люка.
Исследования на продолжительную нагрузку, проводимые Лю-
леасским Технологическим Университетом (Швеция), показали,
что через 13 лет эксплуатации инспекционные колодцы «Вавин
GmbH» полностью сохранили свои свойства. При этом колодцы
устанавливались в климатических условиях, близких к российским.
Системы внутренней канализации выполняют из ПВХ («Опти-
ма» и «Вафине ПВХ») или ПП («Вафикс ПП»). Дополнительно
250
предложена шумопоглощаюшая система «Асто», которая по своим
характеристикам максимально приближена к изделиям из чугуна. В
диапазоне диаметров 32..50мм система выполнена в белом и се-
ром цветах, в диапазоне ПО... 160 мм — только в сером.
ПВХ водонапорные системы выполняют в диапазоне размеров
16... 630 мм и классов давления PN6, PN10 и PN16. ПЭ системы
трубопроводов выполняют из полиэтилена марок ПЭ80 и ПЭ100
для тех же классов давления и в диапазоне размеров 16...400 мм.
При строительстве многоэтажных домов ПВХ водонапорные систе-
мы используют для монтажа систем ливневой канализации.
Дренажные системы «Вавин» из ПВХ труб весьма эффективны
для понижения уровня грунтовых вод при возведении фундаментов
зданий, спортивных комплексов, дорог, производстве земляных ра-
бот на влажных почвах. Концерн выпускает как простые дренаж-
ные трубы, так и с фильтром из геотекстиля или кокосового волок-
на для решения инженерных задач любой сложности.
Одной из последующих разработок концерна «Вавин GmbH»
является система Future 1, производимая в Германии на заводе
концерна и представляющая собой металлопластиковую трубу с
системой металлопластиковых обжимных фитингов. Система реко-
мендована для горячего и холодного водоснабжения (отопления).
Главная составляющая фитингов — сульфон полифенилена
(PPSU) — эффективный пластик для водопроводных систем. На
протяжении всей системы труб и соединений полностью исключе-
ны контакты металлических частей с питьевой водой. Сульфон по-
лифенилена не только обеспечивает высокую ударную прочность,
но и в отличие ст других пластиков также гарантирует превосход-
ное сопротивление образованию трещин от напряжения. Прочно-
стные свойства материала сопоставимы со свойствами металлов.
В странах Европы и Америки удельный вес трубопроводов из
металла не превышает 20..30 %, остальной объем занимают трубо-
проводы из полимерных материалов. С 1993 г. рынок России стал
наполняться такими трубами за счет их закупки у зарубежных фирм.
В настоящее время ряд российских фирм производит трубы из
полимерных материалов для систем отопления, водоснабжения,
канализации, а также газовых трубопроводов, качество которых не
уступает европейским. К ним относятся НПО «Стройполимер», АО
«Газтрубпласт», ТОО «Металлополимер», ЗАО «Гента» (ОАО «Кау-
чук-Пласт») и др. ЗАО «Гента» выпускает гибкие металлополимер-
ные трубы для внутренних систем водоснабжения и отопления оте-
чественного производства «Каучук-Пласт», выпуск которых нала-
жен в начале 1997 г.
251
Госстрой России постановлением № 18-46 от 11.06.1996 г. с
сентября 1996 г. ввел в действие изменение №2 к СНиП 2.04.01—85
«Внутренний водопровод и канализация зданий». В этом норма-
тивном документе четко определен приоритет использования тру-
бопроводов из полимерных материалов.
Госстрой России ввел в действие новый СНиП 41-01—2003
«Отопление, вентиляция и кондиционирование», где указано, что
трубопроводы систем отопления «следует проектировать из сталь-
ных, медных, латунных труб, термостойких труб из полимерных
материалов (в том числе металлополимерных и из стеклопластика),
разрешенных к применению в строительстве». В этом же документе
содержится требование к трубам из полимерных материалов, при-
меняемым в системах отопления: они должны иметь антидиффузи-
онный слой. Следует отметить, что металлополимериая труба — это
единственный тип трубы из полимерных материалов, имеющий
полноценный антцдиффузмонный сдой, препятствующий проник-
новению кислорода в систему отопления.
Самыми крупными организациями, представляющими поли-
пропиленовые трубопроводные системы на российском рынке, яв-
ляются «Акватерм», «Промстройматериалы», «Сантехкомпжкт»,
«Энергопром холдинг*, «Эгопласт».
Достоинства трубопроводных систем из ПП:
•	длительный срок службы трубопроводов;
•	большой выбор комбинированных деталей, запорной армату-
ры и крепления, позволяющий смонтировать любую монтаж-
ную схему;
•	отсутствие коррозии и зарастания внутренней поверхности в
процессе эксплуатации;
•	простота и увеличение скорости монтажа трубопровода в 5...7 раз
по сравнению с металлическим, отсутствие расходных мате-
риалов и необходимости предварительных заготовок;
•	полная герметичность сварных соединений;
•	высокая химическая стойкость трубопроводов;
•	меньший по сравнению с металлическими трубами уровень
шума потока жидкости;
•	незначительная шероховатость рабочей поверхности, приво-
дящая к меныпим потерям напора;
•	трубы не требуют покраски;
•	материал экологически безвреден, не выделяет вредных веществ
ни при монтаже трубопровода, ни при его эксплуатации;
252
•	система выдерживает несколько циклов замерзания ПОД дав-
лением;
•	малая плотность комплектующих значительно упрощает
транспортировку^
Для защиты ГШ труб от ультрафиолетовых лучей и повышения
стойкости к старению их покрывают специальным защитным слоем.
Для борьбы с линейным расширением используют трубы, арми-
рованные перфорированной алюминиевой прослойкой, что умень-
шает коэффициент линейного расширения почти в 5 раз. Наличие
армирующей прослойки позволяет также использовать трубы в
системах с внутренним давлением до 250 МПа.
Специалисты фирмы «Фузиотеры» разработали принципиально
новую комбинированную трубу «Фузиотерм — Фазер», которая
представляет собой комбинацию полипропилена PP-R80 и специ-
ального волокнистого состава «Фазер», расположенного в среднем
слое трубы. Такие трубы отличаются от труб из обычного полипро-
пилена почти в 5 раз меньшим коэффициентом линейного расши-
рения.
Наряду с немецкими и итальянскими ПП трубами на россий-
ском рынке представлены более дешевые турецкие, чешские и оте-
чественные трубы.	• 1
Металлопластиковые трубы представлены в России следующи-
ми компаниями: ООО «Интерма», реализующего продукцию таких
всемирно известных фирм, как «Уникор», «Вавин» (Германия) и
CO.E.S. (Италия); Торговым домом «Сеул», представляющим ком-
панию LG (Корея); «Эгопласт», представляющей немецкий завод
«Невинг Про Аква»; «Три ключа», представляющей итальянский
завод «Пранделли», «Веста Инсталл», представляющей бельгий-
скую трубопроводную систему HENCO; Торговым домом «Гента
Москва».
Металлополимерные трубы с внутренним алюминиевым слоем
отличаются следующими преимуществами:
•	абсолютной непроницаемостью для кислорода, который при
попадании в систему ускоряет коррозию (насоса, котла, ра-
диаторов и др.);
•	небольшим коэффициентом линейного расширения, прибли-
жающимся к коэффициенту стальной трубы;
•	гибкостью даже при низких температурах;
•	высокой химической стойкостью к воде и растворам многих
химических реагентов;
253
•	отсутствием процессов коррозии и разрушения труб под воз-
действием блуждающих токов;
•	устойчивостью к резким перепадам давления и температур;
•	отсутствием каких-либо нежелательных выделений в воду;
•	низкой шереховатостью внутренней поверхности и. как след-
ствие, низким гидравлическим сопротивлением;
•	хорошей шумоизоляцией;
♦	нечувствительностыо к атмосферным воздействиям» возмож-
ностью укладки в бетон» в землю;
легкостью транспортировки и сила
вания благодаря мало-
Л С । »;♦
му весу.
Монтаж таких труб производите помощью латунных обжимных
фитингов.
К недостаткам металлополимерных труб можно отнести не-
стойкость к воздействию прямых ультрафиолетовых лучей, а также
к действию растворителей, нитроэмалей, масел.
Стоимость ПП труб диаметром 1/2* производства Германии, Ита-
лии колеблется в пределах 0Д..1Д у. е., труб из России» Чехии и Тур-
ции — 0,39—0,7 у. е., металлополимерных труб — 1,6... 1,5 у. е. за п. м.
Глава 7
АРМАТУРА, ТЯЖИ И КАНАТЫ
ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Арматура для строительных конструкций на основе полимер-
ных материалов имеет ряд преимуществ перед традиционной
стальной, используемой в железобетонных элементах. К главным
из них следует отнести более высокую прочность и стойкость к хи-
мически агрессивным средам и коррозии. Неметаллическую арма-
туру изготовляют, как правило, из стеклопластиковых стержней.
Основные принципы применения неметаллической арматуры в
бетонных конструкциях аналогичны принципам конструирования
железобетонных элементов.
Армирование может быть внутренним, внешним и комбиниро-
ванным, симметричным и Несимметричным.
Внутреннее неметаллическое армирование рекомендовано для
конструкций, эксплуатируемых в неагрессивных по отношению к
бетону средах. Кроме того, оно целесообразно в случаях» когда
предъявляются особые требования немагиитности и радиопро-
зрачности: например в помещениях испытания высоковольтной
аппаратуры, при наличии магнитных полей, в медицинских и дру-
гих учреждениях и производствах с высокочувствительной аппа-
ратурой.
Внешнее полосовое или ленточное армирование наиболее эф-
фективно в тех случаях, когда оно одновременно воспринимает на-
грузки и защищает бетон От агрессивных воздействий внешней
среды.
Комбинированное армирование рекомендовано при воздейст-
вии химически агрессивных по отношению к бетону сред, в элек-
троизоляционных и других конструкциях, когда дополнительное
внутреннее 'армирование требуется для обеспечения несущей спо-
собности.
Внешнее армирование выполняют, как правило, сплошным из
листовой конструкции, а внутреннее — дискретным из отдельных
стержней или полос. Наиболее часто производят одностороннее
внешнее армирование, например растянутой грани балки.
255
1
Частным случаем дискретного можно считать дисперсное арми-
рование, которое представляет собой хаотично или направленно
расположенные б бетоне короткие стержни — фибры. Бетон с дис-
персным армированием обычно называют фиброб&ььны*. Б зависи-
мости от материала диаметр фибр колеблется в пределах 0,02... 1»5 мм,
отношение длины к диаметру —от 50—70 до 100..Л 50. Фибровое
армирование несущественно влияет на прочность бетона при сжа-
тии, но значительно повышает его прочность на растяжение, а так-
же ударную прочность.
Наиболее распространенным в отечественном и зарубежном
строительстве является внешнее и внутреннее армирование из
стеклопластиковых стержней и полос. В нашей стране и странах
СНГ выпускается стеклопластиковая арматура с временным сопро- i
тивлением 1200...1500 МПа. Аналогичной прочностью характеризу-
ется и стеклопластиковая арматура, применяемая за рубежом.
В последние годы в ряде зарубежных стран, например в Голлан-
дии, создана высокопрочная арматура из искусственного органиче-
ского волокна, пропитанного эпоксидным связующим «Драпри».
Она поставляется в виде полосы с соотношением высоты и ширины
поперечного сечения 1:10 и характеризуется кратковременной проч-
ностью на разрыв 3150 МПа, длительной — 2000 МПа. В отличие от
стеклопластиксй арматуры с сравнительно низким модулем деформа-
ций 5  104 МПа «Аралри» имеет модуль деформации 1,25  105 МПа,
близкий к аналогичному значению для стальной высокопрочной ар-
матуры. В нашей стране полосовая арматура в ваде стеклопластико- j
вых лент периодического профиля; получаемого способами насечки, ।
вмятин, глазков, разработана в 1960-х годах.
В качестве фибр для фибробетона в настоящее время наиболее
широко используют стекловолокна. Перспективными признаны
кевларовые (полиамидные) и полипропиленовые волокна. Фибро- i
вое армирование значительно повышает прочность бетонных эле- 1
ментов на растяжение, изгиб, ударную и абразивную прочность, а
электроизоляционных конструкций — на трещиносгойкость.
Специалистами Харьковского государственного архитектур-
но-строительного университета (ХГАСУ) и НИИЖБ Госстроя Рос-
сии разрабатываются комплексные мероприятия по созданию це-
ментостойких фибр на основе их пропитки полимерным связую-
щим. Разработаны оборудование и технология формования стекло-
пластиковых фибр, основанные на использовании метода намотки.
Многочисленные экспериментальные исследования специали-
стов подтвердили целесообразность применения стержней стекло- |
пластиковой арматуры для предварительно напряженных бетонных |
256	.
i
1
конструкций. Эго обусловлено в 4...5 раз меньшим модулем дефор-
мации стеклопластиковой арматуры, чем стальной. Условие элек-
троизоляции (герметичности) также подтверждает целесообраз-
ность предварительного обжатия элементов.
В настоящее время применяют в основном три способа предва-
рительного напряжения бетонных конструкций со стержневой
стеклопластиковой арматурой: натяжение на упоры, натяжение на
бетон и метод непрерывной навивки. При этом наиболее распро-
страненным, как и для железобетонных конструкций, является
способ натяжения на упоры. Для этого механическим путем арма-
туру вытягивают на заданную величину с помощью специального
анкерного приспособления и закрепляют на бортовые элементы
жесткой металлической формы. После бетонирования, термовлаж-
ностной обработки и набора бетоном 70 %-ной прочности усилие
обжатия передается на бетон благодаря наличию сцепления арма-
туры с бетоном.
В Институте строительства я архитектуры (ИСиА) Госстроя
Республики Беларусь разработаны и совершенствуются конструк-
ции оборудования, оснастки, зажимов и других приспособлений
для изготовления предварительно напряженных бетонных конст-
рукций со стеклопластиковой арматурой.
Способ предварительного напряжения с помощью натяжения
арматуры на бетон заключается в изготовлении бетонного элемента
с предусмотренными каналами для укладки арматуры. После тер-
мовлажностной обработки, сушки бетона после набора 70 %-ной
прочности, объемной пропитки или устройства защитного покры-
тия производят предварительное напряжение уложенной в канале
арматуры. Натяжение арматуры производят обычным механиче-
ским способом с помощью гидравлических домкратов, закрепление
на бетонном элементе —с помощью специальных анкеров. На за-
вершающей стадии в незаполненное в каналах пространство инъе-
цируют петролатум (гидрофобную жидкость на основе продуктов
нефтепереработки).
Третий способ предварительного напряжения заключается в не-
прерывной навивке на элемент конструкции гибких сгеклопласти-
ковых стержней или арматуры ленточного типа после набора бето-
ном 70 %-ной прочности. Указанный способ не находит широкого
применения в связи с технологическими трудностями использова-
ния стержней и лент для намотки. Для этих целей специалистами
ХГАСУ разработан более технологичный способ обмотки с натяже-
нием пропитанных связующим стеклолент или стекложгутов с по-
следующей их полимеризацией непосредственно на конструкции.
47-3040
257
Стеклопластиковые стержни и ленты при навивке укладывают в
специально предусмотренные на поверхности бетона канавки. Для
защиты от электрических и атмосферных воздействий намотанную
арматуру покрывают слоем трекингоспЛкого полимера.
Преимуществом второго и третьего способов является располо-
жение стеклопластиковой арматуры вне бетона и ее неподвержен-
ность воздействию щелочной среды бетона.
По данным специалистов ИСиА Госстроя Беларуси, величина
контролируемого напряжения в арматуре не должна превышать
75...80 % расчетного сопротивления стеклопластика. При этом сле-
дует выполнять контроль величины натяжения арматуры как по
напряжению, так и по деформациям.
Большинство строительных конструкций с полимерной армату-
рой для промышленного и гражданского строительства выполняют
С внутренним армированием. Внешнее неметаллическое армирова-
ние в нашей стране, а также в ближнем и дальнем зарубежье нахо-
дит применение в основном в виде стеклопластиковых оболочек
бетонных, железобетонных и асбестоцементных труб, создающих
значительное предварительное напряжение и позволяющих повы-
сить величину внутреннего давления транспортируемой жидкости.
Так, участок теплосети, выполненный из таких труб, эксплуатиру-
ется в «Харькоакоммунэнерго» более 20 лет.
По предложению, специалистов-ХГАСУ внешнее сгеклопласти-
ковое армирование внедрено в серии 48071-01 «Железобетонные
ригели без предварительного напряжения пролетом 9 м и с палка-
ми для армирования плит*. В рекомендуемой серии внешнее арми-
рование стеклопластиком растянутой зоны бетона в пролете и на
опорах позволяет без увеличения расхода стальной арматуры обес-
печить традиносгойкость конструкций, эксплуатируемых в про-
мышленных зонах средней степени агрессивности.
Несущие бетонные конструкции с внутренней стержневой стек-
лопластиковой арматурой также находят применение при строитель-
стве объектов с агрессивными средами. ИСиА Госстроя Республики
Беларусь внедрил бетонные плиты со стеклодластиковой предвари-
тельно напряженной стержневой арматурой в 1973 г. при строитель-
стве склада минеральных удобрений вместимостью 1200 т в совхозе
им. Притицкого Молодечненского района Минской области. Стек-
лопластбетонные плиты днища бункера были изготовлены по стен-
довой технологии с групповым натяжением арматуры на упоры.
За рубежом начато использование стеклопластиковой арматуры
и в обычных эксплуатационных условиях. Так, в Дюссельдорфе
(Германия) построен двухпролетный автодорожный мост под на-
258
грузку 60/30 т. Бетонные балки пролетом 21 м армировались пред-
варительно напряженными пучками из 19 стеклопластиковых
стержней диаметром 7,5 мм на полиэфирном связующем. Времен-
ное сопротивление стеклопластиковой арматуры составляет 1520
МПа, модуль деформаций — 51 000 МПа. Защита арматуры От ще-
лочной среды бетона обеспечена резинобитумяым покрытием, в
котором предусмотрена шероховатая поверхность для лучшего сце
пления с бетоном.
В качестве армирующих элементов успешно используют и дру-
гие полимерные материалы. Например, в США в 1984 г. бетоны,
армированные полипропиленовым волокном с содержанием до
1 кг/м3, были применены в конструкциях полов производственных
зданий толщиной 15 см общей площадью 4831 м3. Бетон имел
прочность 28 МПа на супсрпласгификаторах с осадкой конуса
17,5—20 см, В Великобритании на основе полипропиленовых воло-
кон разработан материал «Карикрит», который был использован
для отделки набережной р. Темзы, замены деревянной крепи в
шахтах.
Специалистами ХГАСУ разработаны конструкции оттяжек и
вант из сгеклопласгиковых элементов, в которых возникают только
растягивающие усилия. Поскольку эти конструкции имеют значи-
тельную длину, то наиболее целесообразно применение однона-
правленного стеклопластика, получаемого методом протяжки.
Наиболее важными в конструировании оттяжек и вант являются
узловые соединения отдельных элементов между собой, а также
концевых участков при устройстве анкеровки. При этом соедине-
ния должны быть равнопрочны с самими элементами.
Поскольку стеклопластиковые элементы несвариваемоспособ-
ны, то для соединений применяют болтовые крепежные элементы,
которые не обеспечивают равнопрочность. Тем не менее разрабо-
танные конструкции соединений обеспечивают восприятие значи-
тельных растягивающих напряжений величиной более 900 МПа. В
предложенной ХГАСУ конструкции обеспечивается не только за-
делка стеклопластикового стержня, ио и отсутствие концентрации
напряжений в его концевой зоне, что достигается устройством
стеклопластикового демпфера, который охватывает стакан заделки
и заходит на растянутый элемент, образуя совместно с ним кон-
сольную балочку переменного сечения.
В настоящее время изготовляют стержни сравнительно неболь-
шого диаметра 6...20 мм, что ограничивает их применение в ванто-
вых системах, в которых растягивающие усилия достигают сотен
тонн. Поэтому была разработана многокомпонентная конструкция,
259
сформированная по принципу многожильного провода и состоя-
щая из набора стеклопластиковых стержней диаметром 6—8 мм в
объединяющей их стеклопластиковой оболочке. Пространство ме-
жду стержнями заполняется полимерным армированным компаун-
дом. Конструкция ванты достаточно жесткая, поэтому доя транс-
портировки диаметры стержней следует выбирать из условия на-
мотки на барабан с последующей транспортировкой. Число стерж-
ней в конструкции определяется величиной расчетного растяги-
вающего усилия. Стержни, параллельно намогантняе на барабаны,
поставляют на объект, где их разматывают, склеивают между собой
и заключают в стеклопластиковую оболочку с помощью специаль-
ной намоточной установки непрерывного действия.
Для стыковки двух элементов между собой по одной оси мето-
дом намотки формируют концевые участки по типу раструбного
соединения. В предусмотренное отверстие устанавливают болт для
восприятия растягивающего усилия. Для соединения трех -и более
элементов разработано соединение с помощью вставки, которая
входит внутрь концевых раструбных участков соседних элементов.
Конструкция соединительной вставки позволяет одновременно
воспринимать осевое растяжение и изгиб, т.е. ж ней можно крепить
вертикальные подвесные конструкции. Поскольку стеклопластик
плохо сопротивляется смятию, концевые участки выполняют утол-
щенными с помощью намотки нетканой ленты. Дополнительно в
целях увеличения площади опирания крепежного болтового эле-
мента в соединительной вставке предусмотрены втулки, также вы-
полняемые из стеклопластика.
Экспериментальным путем для растянутых элементов рекомен-
дован стеклопластик со схемой армирования НЛА с временным со-
противлением свыше 30Q МПа.
Основным способом изготовления стеклопластиковой стержне-
вой арматуры является метод протяжки. Технология получения ма-
териала позволяет обеспечивать максимальную прочность в осевом
направлении профиля в связи с однонаправленной ориентацией
стекловолокон.’ Для повышения прочности стеклопластикового
профиля в поперечном направлении можно применять комбини-
рование методов протяжки и намотки. Метод протяжки наиболее
широко применим в настоящее время, поскольку отличается рядом
преимуществ перед другими известными методами.
Институтом строительства и архитектуры Госстроя Беларуси на
базе разработок Харьковского ПромстройНИИпроекта и проведен-
ных исследований была разработана технологическая линия
ТЛ-СПА-1 и организовано в 1963 г. на Полоцком заводе стеклян-
260
ного волокна опытное производство стеклопластиковой стержне-
вой арматуры диаметром З...6мм из волокна алюмоборосиликатно-
го состава и эпоксифенольного связующего. Производство основа-
но на традиционном методе непрерывной протяжки профильных
стеклопластиковых изделий. В 1969 г. была создана вторая модель
технологической линии ТЛ-СПА-2 для производства высокопроч-
ной стеклопластиковой арматуры с улучшенными показателями, в
частности стойкой к воздействиям химически агрессивных сред бе-
тонной смеси и отличающейся необходимыми электротехнически-
ми свойствами,
Четырехканальнал технологическая линия ТЛ-СПА-3, позво-
ляющая изготовлять арматуру диаметром 3...12 мм, была введена в
эксплуатацию в 1972 г. Общая длина линии без шпулярника и тя-
нущего устройства составляет 25 м. Сырьем служит жгут из алюмо-
боросиликатных первичных нитей и эпоксифенольное связующее.
Одновременно можно изготовлять арматуру одного или двух раз-
ных диаметров. Готовую арматуру диаметром 8 мм сматывают в
бухты, более 8 мм — режут на стержни определенной длины. Опти-
мальное содержание связующего составляет 19...20 % при темпера-
туре подогрева 30 ®С. Температура формования стержня не должна
превышать 90 °C, а температурные параметры режима полимериза-
ции должны плавно повышаться и составлять 90, 100, ПО, 120, 135,
150 и 180 °C, после чего производят плавное охлаждение.
К недостаткам указанной технологии изготовления стеклопла-
стиковой стержневой арматуры следует отнести следующие:
•	невозможность формования на арматурных стержнях узлов
захвата и анкерных устройств, что очень важно для предвари-
тельно напрягаемой арматуры;
•	ограничения по диаметру или площади сечения изготовляе-
мых стержней, поскольку производство изделий диаметром
более 20...25 мм затруднено обеспечением равномерной по
объему пропитки, полимеризации связующего, а следователь-
но, и качества изделий;'
•	необходимость вводить спиртоацетоновую смесь в качестве
растворителя для улучшения пропиточных свойств или другие
растворители до 30 % объема связующего, что связано с про-
блемой удаления большого количества выделяемых летучих
веществ, наличием пор в стеклопластике, уменьшением про-
изводительности установки;
•	ограниченные возможности варьирования исходных сырье-
вых материалов, температурных режимов.
261
Стеклопластиковая стержневая арматура, получаемая методом
протяжки, характеризуется следующими эксплуатационными пока-
зателями; временное сопротивление растяжению составляет
1200... 1800 МПа; коэффициент длительной прочности — 0,65; мо-
дуль упругости при растяжении — 50...55 ГПа; предельные дефор-
мации растяжения — 2Д..З %; модуль упругости при сжатии —
30 ГПа; температурный коэффициент линейного расшире-
ния — 0,58 - ИГ5; электрическая прочность в исходном состоянии
для стержня диаметром 6 мм — 12 кВ/см; электрическое сопротив-
ление в исходном состоянии — 20 000 ГОм.
В ХГАСУ разработана двухветвевая стержневая стеклопластико-
вая арматура с петлевыми захватами на концах, которые применя-
ют для предварительного напряжения, в качестве петель для соеди-
нения стеклопластбетонных элементов и т. п. Петлц в такой арма-
туре могут быть различной формы в зависимости от предъявляемых
к ним требований: прямоугольные, круглые, эллипсовидные и др.
Поскольку стеклопластиковая арматура с петлевыми захватами
имеет замкнутый контур, для ее изготовления может быть приме-
нен технологичный высокомеханизированный метод намотки. На-
мотку арматуры с петлевыми захватами производят на специаль-
ную оправку с лазами, имеющими форму сечения в соответствии с
изготовляемой арматурой.
Разработанное технологическое оборудование позволяет изго-
товлять сгеклопластиковую арматуру с рифленой поверхностью для
лучшего сцепления с бетоном.
При необходимости изготовления одиночных стержней с петле-
выми захватами в технологический процесс вводят дополнитель-
ные операции по соединению двух параллельных стержней намо-
танной арматуры с петлевыми захватами в один стержень с после-
дующей обмоткой его в поперечном направлении пропитанным
стеклоровингом. При этом получают арматурный стеклопластико-
вый стержень периодического профиля с петлевыми захватами по
концам. Для улучшения сцепления с бетоном в связующее для про-
питки ровингов внешней обмотки арматуры добавляют .песок. Об-
разованные петли служат надежными анкерами в бетонном эле-
менте и удобны для приложения к ним усилий от гидродомкратов
или других приспособлений при создании предварительного на-
пряжения арматуры в стеклопластбетонных конструкциях. В про-
цессе намотки в зонах петлевых захватов можно вматывать заклад-
ные детали типа коушей, скоб и др.
262
Временное сопротивление двухветвевой стеклопластиковой ар-
матуры на алюмоборосиликатном волокне и смоле ЭД-20 составля-
ет 700 МПа, модуль деформаций — 45 ГПа.
Стеклопластиковые сетки рекомендованы для армирования
строительных конструкций балочного и плитного типов. При этом
для изготовления таких сеток можно применять известные методы
производства нетканых материалов. Простейший из них основан
на раскладке во взаимно перпецдикулярных направлениях двух
систем Нитей с помощью специального устройства — вращающей-
ся рамки, выполненной в виде звезды. Суть метода заключается в
том, что рама с системой уточных нитей совершает возвратно-по-
ступательные движения в вертикальной плоскости. При этом в
верхнем положении на нее наматываются нити, а при отпускании
рамы режущее устройство срезаете нее нити, которые укладывают-
ся в поперечном направлении на систему движущихся по конвейе-
ру основных нитей. После формирования таким образом сетчатого
материала в него вводится связующее и затем производится поли-
меризация в термокамере.
В ХГАСУ впервые разработан и апробирован высокомеханизи-
рованный способ изготовления стеклопластиковых арматурных се-
ток, в основу которого положен метод намотки. Сначала методом
намотки производят сетчатую оболочку на жесткую Оправку. Сет-
чатую оболочку с ячейкой ромбической формы формируют с помо-
щью программного механизма раскладки стеклоровингов намоточ-
ной машины на сетчатую текстуру плетения формуемой оболочки.
После намотки сетчатой оболочки производят ее частичную поли-
меризацию в термокамере или непосредственно на намоточной ма-
шине при медленном вращении оправки. Затем сетчатую стекло-
пластиковую оболочку разрезают, снимают с оправки и разворачи-
вают в лист. С помощью прокладок из нержавеющей стали с анти-
адгезионной смазкой производят окончательную полимеризацию
стеклопластиковой сетки.
На универсальных намоточных установках, эксплуатируемых в
г. Харькове, изготовляют арматурные стеклопластиковые сетки с
различными параметрами: размер ячеек — 2... 15 см, общие габари-
ты сетки — до 6x4,2 м» сечение стержней — 0,01.,Д5 см2. Проч-
ность стержней сетки на растяжение составляет 700 МПа, модуль
деформации — более 45 ГПа, т. е. деформативно-прочностные по-
казатели стержней сеток совпадают с аналогичными характеристи-
ками двухветвевбй арматуры.
263
Для армирования ребристых плит покрытий П-образного про-
филя намотку сетки производят на оправку коробчатого типа с вы-
сотой сечения, равной удвоенной высоте сечения армируемой пли-
ты. На оправке производят окончательную полимеризацию и раз-
резку сетки на две части П-образной формы, каждая из которых
представляет собой арматуру полки и двух ребер плиты.
По нормам проектирования железобетонных конструкций сле-
дует добиваться равной прочности од нормальным и наклонным
сечениям. Как подтверждают экспериментальные исследования,
основным недостатком применяемых бетонных конструкций со
стержневой стеклопластиковой арматурой является их низкая
прочность по наклонным сечениям.
Для обеспечения равнопрочности конструкций по нормальным
и наклонным сечениям в ХГАСУ были созданы высокомеханизи-
рованная технология, оснастка и оборудование для изготовления
стеклопластиковых арматурных каркасов на основе метода намотки
в двух вариантах. В первом из них в качестве продольной рабочей
арматуры применяют стеклопластиковые стержни, изготовляемые
методом протяжки. Эги стержни закрепляют на оправке, устанав-
ливаемой в центре намоточной машины. Сверху продольных
стержней наматывается поперечная арматура в виде перекрещи-
вающихся левых и правых спиралей, образующих решетчатую стек-
лопластиковую конструкцию и находящихся в подвешенном со-
стоянии между продольными стержнями. Поэтому к укладке попе-
речной арматуры предъявляются дополнительные требования по
углу намотки, плотности нитей и т.д.
Основным, недостатком формирования таких арматурных карка-
сов является повышенная трудоемкость создания предварительного
напряжения продольных и поперечных стержней. Поэтому во вто-
ром варианте была разработана конструкция арматурного стекло-
пластикового каркаса, в котором продолыгые стержни попарно объ-
единены в замкнутые контуры и образуют петлевые захваты. Техно-
логия изготовления этого каркаса основана на применении единого
метода намотки как продольных, так и поперечных стержней.
Рассмотрим пример реализации приведенного метода намотки
стеклопластикового арматурного каркаса. В качестве армирующего
материала для пластика использован стеклоровинг РБН-12-168.
Состав связующего для пропитки стеююровинга: смола эпоксидная
горячего отверждения ЭД-20 — 100 в. ч.; отвердитель — триэтано-
ламин— 10 в. ч.; пластификатор — дибутилфталат— 15 в. ч.; оп-
равка — стальная сборно-разборная; антиадгезив — целлофановая
пленка; натяжение при намотке замкнутых контуров продольной
264
арматуры — 10 Н/ровинг; натяжение при намотке спиралей попе-
речной арматуры — 20 Н/ровинг. Режим полимеризации: предва-
рительной — 3 ч при температуре 110...120 "С; окончательной — 6ч
при 150 'С с последующим охлаждением со скоростью 3 'С/мин.
Намотку стеклоровинга производят на намоточной установке,
снабженной приводом доя вращения оправки вокруг ее продоль-
ной оси, и нитеводителем, совершающим возвратно-поступатель-
ные движения вдоль оправки по заданной программе. При намотке
поперечной арматуры наматываемую прядь посыпают песком для
лучшего сцепления стеклопластика с бетоном.
Рассмотренные выше прочные и достаточно жесткие стеклопла-
стиковые каркасы пространственного типа в состоянии восприни-
мать нагрузки от прикрепляемой к ним опалубки и бетона и могут
быть рекомендованы и для возведения монолитных конструкций.
В университете штата Аризона (США) исследовано влияние
прочности бетона, а также различных геометрических параметров
стеклопластиковых арматурных стержней (диаметра, радиуса заги-
ба, длины прямого и загнутого участков) на прочность их сцепле-
ния с бетоном при действии равномерно распределенной статиче-
ской нагрузки. Для исследования использованы арматурные стек-
лопластиковые стержни с наклонно расположенными по периметр
ру выточками и концами, загнутыми под углом 90°. Диаметр
стержней составлял 10, 19 и 29 мм; отношение радиуса загиба к
диаметру стержня — 0 и 3; длина загнутого участка — 12 и 20 диа-
метров стержня; длина прямого участка — 1, 4, 7, 10, 13 и 16 диа-
метров стержня^ Стеклопластиковые арматурные стержни изготов-
лены методом экструзии из полиэфирной смолы и стекловолокна
содержанием 38 и 72 % (по объему) соответственно. Для повыше-
ния сцепления с бетоном стержни по спирали наматывали прядя-
ми из стекловолокна. Достигнутые прочностные показатели при
испытании стержней на растяжение представлены ниже.
Геометрические параметры в механические свойства стеклопластиковых
армкгуршх стержней (США)
Диаметр стержня, мм				...... 10.	19.46	29; 61
			20	25	30
Прочность»»растяжение, МПа 			 931	641	531
Молчт ь упругости .МПа		46 955	48610	50 196
11араметры ребер			
высота, мм		1,143	1,295	2,007
шаг, мм				 12.45	23,85	27
Уюл наклона, град			3?	25	23
265
Результаты экспериментального исследования подтвердили вы-
сокую несущую способность стеклопластиковых арматурных стерж-
ней и позволяют рекомендовать их для полимербетонных конст-
рукций.
Специалистами университета Буффало (штат Нью-Йорк, США)
изучены свойства фибробетона, содержащего гладкие полиэтиле-
новые, углеродные и стальные волокна (табл. 7.1), Для приготовле-
ния фибробетона в качестве модифицирующей добавки использо-
вали 20 % бутадиенсгирольного латекса ПО массе цемента. Латекс
применяли совместно с антивспенивающей добавкой в количестве
5 % его массы.
Таблица 7.1
Фнзяю-механическяе характеристики арнвруюнци материалов (США)
Параметры	Вид армирующего волокна		
	лолизпишповое	стальное	углеродное
Длина, м		5	5
Диаметр, мм	38	60	10
Плотность, г/см’	 0.97		1,6
Модуль упругости, ГПа	117,3	200	48
Относительное удлинение, %	5—8	3,2	1,4
Предел прочности при растяжении. МПа	2588	970	690
Цена, долл/см3	0,047	0,11	0,032
Проведенные испытания стандартных образцов из фибробетона
на растяжение, сжатие и изгиб подтвердили, что добавка латекса
повышает прочность фибробетона. В фибробетоне с полиэтилено-
выми волокнами добавка латекса значительно повышает его проч-
ность на сжатие и модуль упругости при растяжений, а также его
жесткость при изгибе.
Специалистами Великобритании исследованы свойства и при-
менение канатов Parafil фирмы ICI, изготовляемых из синтетиче-
ского волокна й предназначенных для предварительно напряжен-
ных конструкций. Канаты состоят из плотно упакованных, парал-
лельно расположенных непрерывных синтетических волокон, за-
ключенных в цилиндрическую оболочку из термопласта для обес-
печения коррозийной стойкости и сохранения формы канатов.
Для изготовления канатов применяют различные синтетические
волокна, но наиболее часто используют полиэфирное волокно
Parafil (тип А) производства фирмы ICI, а также арамидное волок-
но Kevlar-29 (тип F) и Kevtar-49 (тип G) производства фирмы
266
«Дю Поит» (США). Полиэфирное волокно имеет модуль упруго-
сти, равный 12 ГПа, прочность на растяжение — около 620 МПа.
Арамидное волокно имеет прочность на растяжение примерно
1930 МПа; модуль упругости волокна Kevlar-29 (тип F) составляет
78 ГПа, волокна Kevlar-49 (тип G) — 126 ГПа.
Волокно Kevlar состоит из длинных углеводородных цепей (в
основном полипарафеннлентерефталаммд) с высокой степенью
ориентированности и кристалличности, что обусловливает его вы-
сокие прочностные свойства.
Высокий модуль упругости волокна Kevlar-49 дает возможность
(Л, холоднотянутой стаям <2! и
применять его для изготовления канатов, используемых в элемен-
тах предварительно напряженных конструкций. Кривая напряже-
ния-деформации канатов Parafil представлена на рис. 7.1.
Плотность канатов составляет 0,98 г/см3. При погружении в воду
их свойства не изменяются. Долговечность канатов при воздействии
нагрузки, равной 50...60 % разрушающей, составляет 100 лет.
Деформации ползучести и потери релаксации канатов Parafil
превышают аналогичные характеристики стали, однако это не пре-
пятствует применению их в бетоне. Канаты отличаются высоким
пределом выносливости.
Волокно Keviar-49, из которого изготовляют канаты, отличается
высокой коррозийной стойкостью. Его разрушение происходит
только при воздействии ультрафиолетовых лучей; в щелочной сре-
де,прочность его снижается. Однако оболочка из термопласта пре-
дохраняет волокна от этих воздействий.
При армировании различных эле-
ментов конструкций канаты Parafil ук-
ладывают без сцепления с бетоном.
Испытания выявили проскальзывание
волокон Kevlar-49 в оболочке, а также
проскальзывание оболочки в бетоне,
что необходимо учитывать при расчете
прочности элементов ма изгиб.
Специалистами Великобритании
проведены исследования свойств ка-
натов Parafil. Например, испытана на
изгиб двумя сосредоточенными на-
грузками, приложенными на расстоя-
нии 1,1 ы, балка длиной 5 м, армиро-
ванная одним канатом с разрывным
усилием 600 кН; предварительное на-
тяжение Каната составляло 420 кН.
267
Разрушение балки произошло в сжатой зоне бетона (обычный вид
разрушения при отсутствии сцепления арматуры с бетоном).
Вторая балка таврового сечения длиной 8 м была армирована
двумя канатами Parafil-G также без сцепления с бетоном. Началь-
ное натяжение канатов, составляющее 20% от разрывного усилия,
выполнено в раннем возрасте бетона с целью предупреждения об-
разования усадочных трещин и извлечения балки из опалубки. В
возрасте 23 сут производилось полное натяжение канатов, усилие
которого составляло 50 % разрывного усилия. Затем к балке была
приложена нагрузка, достаточная для создают на растянутой ст
изгиба грани деформаций растяжения; балку выдерживали при та-
кой нагрузке в течение месяца. Установлено, что потери напряже-
ний (11%) ст ползучести бетона и релаксации напряжения канатов
имели место в первые часы натружения.
Затем балка была испытана на изгиб по той же схеме, что и
первая балка. Разрушающая нагрузка была выше. Большой прогиб
балки обусловлен значительным раскрытием трещин. Разрушение
балки начиналось с разрушения сжатой полки, но в отличие от
первой балки разрушение бетона от сжатия происходило по всей
высоте балки.
Высокая коррозийная стойкость канатов Parafil позволяет при-
менять их вместо стальной арматуры в условиях, в которых сталь
корродирует. С использованием канатов Parafil можно изготовлять
фундаментные балки и плиты, сваи, элементы конструкций, экс-
плуатируемых в морской воде.
Целесообразно применять канаты при строительстве мостов в
качестве внешней напрягаемой арматуры. С применением такой ар-
матуры построен виадук в Великобритании, а также мост в США.
Канаты Parafil пригодны при ремонте различных конструкций.
Возможно их применение в качестве вант в конструкциях покры-
тий зданий и мостов, а также в конструкциях платформ для добычи
нефти в открытом море и в ряде других случаев.
Специалисты Швейцарии применяют полипропиленовое во-
локно Forta-Fibre (фирма «Форта Фазер АГ») для фибробетона. Ис-
пользование этого волокна позволяет отказаться ст противоусадоч-
ного армирования бетона металлической арматурой, что в свою
очередь сокращает расход стали или позволяет исключить'ее ис-
пользование в поверхностных слоях бетона и снизить опасность
коррозии арматуры. Полипропиленовое волокно предотвращает
расслоение бетонной смеси, позволяет готовить смеси с понижен-
ным водоцементным отношением, е его применением повышается
пластичность бетона, появляется возможность вдвое уменьшить
268
держании эффект усиления бетона короткими арамидными волок-
нами уменьшается вдвое. В связи с этим разработан способ приго-
товления бетонной смеси с использованием вместо воды порошко-
образного лвда, который вводят в бетон вместе с полимером. Из
полученной сухой смеси изделия формуют методом экструзии. При
высокой воздухо- и водонепроницаемости и применении рублено-
го арамидного волокна может быть получен высококачественный
фибробетон.
Фирмы «Мицуи кэнсэцу» и «Торэ» .(Япония) разработали
стержни Fibre, представляющие собой сплетенные пряди из непре-
рывных арамидных волокон, скрепленных эпоксидной смолой. Пе-
риодический профиль стержней обусловливает прочность сцепле-
ния их с бетоном. Стержни могут быть прямо- и криволинейными.
Фирмы «Киемвдзу кэнсэцу» и «Дайниппон герасу коте» разра-
ботали сетку NFM из различных волокон: арматурных, углеродных
и стеклянных (тип Е), предназначенную для усиления стен, полов.
Характеристики сетки зависят от соотношения между различными
видами волокна, что позволяет выбирать наиболее оптимальный
состав материала сетки в зависимости от характера усиления час-
тей конструкций. Использование стекловолокна типа Е обусловле-
но высокой стоимостью арамидного и углеродного волокон.
Сетку NFM можно использовать вместо сварной металличе-
ской. Непрерывные волокна, пропитанные полимером, пройдя че-
рез выпускное отверстие, располагаются в виде решетки в одной
плоскости. Волокна могут пересекаться в различных направлениях.
Форма ячеек сетки и толщина волокон задаются компьютером.
Применение сеток из арамидных и стеклянных волокон обеспе-
чивает равноценную с металлической сеткой передачу напряжений
при длине перепуска сеток, равной 1,5 шага сетки.
Специалисты Японии считают целесообразным применение се-
ток в строительстве морских сооружений с учетом решения вопро-
сов об их пожарной безопасности, надежности и стоимости.
Научно-исследовательским центром лесоводства совместно с
Химико-технологическим институтом древесины (г. Гамбург, Гер-
мания) исследованы Свойства фиброцемента, изготовленного с
применением растительных волокон в сочетании с синтетически-
ми. Исследования предприняты в связи с ярко выраженной тен-
денцией использования волокон различных видов для замены асбе-
стового волокна в фиброцементе. В качестве заменителя асбестово-
го волокна рекомендовано применять растительные волокна, кото-
рые не обладают необходимой щелочестойкостью. Поэтому прове-
270
ден ряд исследований, направленных на выявление пригодности в
фиброцементе синтетических волокон. Однако при изготовлении
фиброцемента мокрым способом использование синтетических во-
локон эффективно только в сочетании с растительными.
При проведении экспериментов применяли древесно-волокни-
стую массу из еловой древесины (фирма PWA, Германия), льняное
волокно фирмы «Коберит GmbH» (Германия) и сульфатную цел-
люлозу (фирма «Свенска Селл», Швеция), а также синтетические
волокна следующих видов: полиакрилонитрильное ATF 1055 диа-
метром 15,6 мм и плотностью 1,18 г/см3 (фирма «Бэйер», Герма-
ния), полиакрилонитрильное Dolanit 10 диаметром 18 мкм и плот-
ностью 1,18 i/см3 (фирма «Хочет», Германия), полипропиленовое
Krenit с размерами поперечного сечения (20—40) х (100...300) мкм и
плотностью 0,91 г/см5 (фирма «Якоб Холм Вард», Дания), волок-
но Kuralon из поливинилового спирта диаметром 14 мкм и плот-
ностью 1,3 г/см3 (фирма «Куререй», Япония). Длина отрезков
всех синтетических волокон составляла 6 мм. Все волокна отли-
чались высокой тцелочестойкостью.
Экспериментальные исследования, проведенные с применени-
ем древесно-волокнистой массы из еловой древесины и волокон.
Kuralon, показали, что в присутствии синтетического волокна
прочность на изгиб и динамический модуль упругости образцов из
фиброцемента имели повышенные значения.
При использовании древесно-волокнистой массы в сочетании с
волокном Kuralon или Krenit выявлено, что в присутствии волокна
Kuralon, имеющего меньший диаметр, прочность образцов на из-
гиб повышалась более заметно, чем в присутствии волокон Krenit.
Экспериментально установлено, что оптимальное содержание
синтетического волокна, в фиброцементе составляет 3...5 %. При
меньшем содержании прочность на изгиб образцов снижалась, при
большем — отмечалось еще более значительное снижение прочно-
сти на изгиб.
Наиболее высокое значение прочности образцов на изгиб дос-
тигалось при применении сульфатной целлюлозы, а наимень-
шее — при использовании древесно-волокнистой массы из еловой
древесины.
Данные о прочности на изгиб образцов из фиброцемента при
содержании 3 % синтетического и 7 % растительного волокна при-
ведены в табл. 7.2 (общее соотношение «волокно : цемент» равно
0,1, плотность фиброцемента — 1200 кг/м3).
271
Таблица 7.2
Свойств» обпмцпа из фиброоеменгя с Г»г
	Прочностьнамииб, МПа,образцов нафиброцемента.		
Марка синтетического волокна	древес но-вола ини- стой массы изеловой	сульфатной целлюлозы	льняного волокна
ATF1O55	13.6	16,3	18,3
Dolanit 10	15,6	21,0	21.5
Krenit	13,6	15.0	1ад
Kuialon	15,2	ПД	18,3
Из данных, приведенных в таблице, следует, что наибольшей
прочностью на изгиб отличается образцы с волокнами Dolanit Ю и
Kuralon.
Исследования образцов, изготовленных только с применением
льняного волокна, выявили, что их прочность на изгиб составляла
28,1...28,4 МПа при плотности фиброцемента 1672... 1680 кг/м3.
При ускоренных испытаниях на старение существенных измене-
ний свойств образцов не отмечалось.
Проведенные экспериментальные исследования подтверждают,
что введение синтетических волокон в фи^хщемент, получаемый
мокрым способом с применением растительных волокон, позволя-
ет повысить прочность материала на изгиб. Однако при повышен-
ной плотности фиброцемента возможно применение только расти-
тельных волокон, с использованием которых может быть получен
материал с достаточно высокими прочностными свойствами.
Специалисты Нидерландов исследовали свойства фиброраство-
ра, для приготовления которого применяли полиакрилонитрилы юе
волокно Dolanit, отличающееся высокой прочностью на разрыв и
разработанное специализированной фирмой «Хочет АГ» (Герма-
ния) в целях использования в фиброрастворах и фибробетонах. Для
проведения экспериментальных исследований при приготовлении
фиброрастпора применяли обычный портландцемент, песок круп-
ностью 250 мкм и полиакрилонитрильное волокно Dolanit с дли-
ной отрезков 6 мм, диаметром 104 мкм. Для улучшения удобоукла-
дываемости в раствор добавляли суперпластификатор. Содержание
волокна в растворе варьировали от 2 до 10 %. В некоторых случаях
цемент частично заменяли золой-уносом или тонкодисперсным
кремнеземом. Для улучшения прочности сцепления волокон с рас-
твором применяли дисперсию полимера.
272
Экспериментальные образцы фиброраствора размером
500x100x18 мм находились в формах в течение 24 ч в камере
твердения при температуре 20 °C и относительной влажности воз-
духа 95 %. После извлечения из форм образцы выдерживали в ка-
мере твердения 27 сут. Для исследования долговечности фиброрас-
твора образцы в течение 28 сут выдерживались в воде при темпера-
туре 60 ’С, что соответствовало их пребыванию на открытом возду-
хе в условиях климата Северной Европы в течение 10 лет.
В результате экспериментов выявлено значительное влияние
волокна Dolanit на прочность образцов на изгиб, В частности, при
увеличении содержания волокон в фиброрастворе с 3 до 6 % проч-
ность образцов на изгиб возрастала с 10 до 12 МПа. Однако при
содержании волокон 10 % прочность образцов на изгиб снижалась,
что связывают с нарушением структуры раствора в результате уве-
личения количества волокон.
При испытании на удар установлено, что при содержании в об-
разцах волокна Dolanit в количестве 5 % их прочность на удар в 50
раз превышала прочность на удар образцов, не содержащих волокон.
Испытания фиброраствора на долговечность выявили, что при
содержании в образцах волокна Dolanit в количестве 6% их гиб- .
кость снижалась, в то время как при содержании волокна 10 % на-
блюдалось повышение прочности и гибкости образцов.
Деформации усадки фиброраствора превышали деформации
усадки обычного раствора. В частности, усадка образцов, не содер-
жащих волокна, ’составляла 0,1 %. Наибольшие деформации усад-
ки, равные 0,25 %, выявлены в образцах при содержании волокна
Dolanit в количестве 10 %. К недостаткам следует отнести также де-
формации ползучести образцов из фиброраствора, которые превы-
шали деформации ползучести образцов из обычного раствора. По-
вышенные деформации усадки и ползучести фиброраствора обу-
словлены его повышенным отношением В/Ц по сравнению с
обычным раствором.
В результате проведенных экспериментальных исследований
был установлен следующий оптимальный состав фиброраствора:
расход цемента —1100 кг/м3; расход песка — 550 кг/м5; содержание
волокна Dolanit в растворе — б % (по объему); количество супер-
пластификатора —1,5 %; В/Ц раствора — 0,32.
Выявлено, что применение дисперсии полимера в количестве
10 % (по массе цемента) положительно влияло на свойства фибро-
раствора с низким содержанием волокна Dolanit.
273
Фиброраствор с волокном Dolanit рекомендован для изготовле-
ния различных строительных изделий, в том числе стеновых эле-
ментов. Испытания образцов таких изделий подтвердили их необ-
ходимую атмосферостойкость.
В Германии идея использования полимерных материалов из
стекловолокна для армирования бетона была предложена еще в
1970 г., когда стекловолокно находилось на стадии развития. В
Техническом университете г. Штутгарта было разработано несколь-
ко концепций по предварительному напряжению бетона с исполь-
зованием арматуры из стекловолокна. В 1978 г. фирмы «Бэйер» и
«Штрабаг» создали группу GIE для развития индустриального про-
изводства стеклопластиковой арматуры Polystal, разработки анкер-
ных устройств для ее натяжения, интегрирования в стеклопласгй-
ковые стержни оптических волокон для наблюдения за их поведе-
нием в период эксплуатации конструкций. В 1980 г. при строитель-
стве небольшого пешеходного моста в Дюссельдорфе были исполь-
зованы. различные типы стеклопластиковых анкеров, которые хо-
рошо себя зарекомендовали.
В 1986 г. в Дюссельдорфе был построен автодорожный мост для
тяжелого транспорта с применением стеклопластиковой арматуры.
Мост армирован 59 канатами Polystal, состоящими из 19 стержней
диаметром 7,5 мм. Усилие натяжения каждого каната составляло
600 кН; суммарное усилие натяжения всех канатов — 35 000 кН.
Усилие натяжения канатов создавалось с помощью стандартно-
го гидравлического домкрата. После натяжения, канатов каналы, в
которых они располагались, заливали литым гголимсррастаором,
имевшим после отверждения высокие прочностные показатели.
В 1988 г. в Берлине в парке Мариенфельд был построен двух-
пролетный пешеходный мост шириной 5 м. Длина пролетов моста
составляла 27,6 и 23 м, высота пролета — 1,1 м. Напрягаемые кана-
ты Polystal располагались вне бетона. В них были расположены оп-
тические и медные волокна для контроля технического состояния
моста в период его эксплуатации.
Аналогичный автодорожный мост с неметаллической армату-
рой запланирован для строительства в Леверкузене.
В Австрии в университете Инсбрука в течение нескольких лет
проводят исследования с целью разработки методов анкеровки не-
металлической арматуры.
Фирма «Бритиш Ропе Лимитед» (Великобритания) разработала
канаты шестиугольного поперечного сечения из стеклянных, ара-
мидных и углеродных волокон в полимерной оболочке. Установле-
но, что такие канаты можно использовать в качестве напрягаемой
274
арматуры, одлако го выносливости предпочтительнее использовать
канаты из углеродных волокон.
Б Нидерландах фирма «Голланд Бетонт Труп НВ» является ве-
дущей в области развития неметаллической арматуры. В 1984 г.
была разработана неметаллическая арматура Агаргее из арамидных
волокон TwarOn в эпоксидной матрице н система ее анкеровки К
достоинствам арматуры Агаргее относят ВЫСОКУЮ прочность на рас-
тяжение и выносливость, небольшую платность, коррозийную и
хлоридную СТОЙКОСТЬ, диэлектричносгь, упругость; к недостат-
кам — высокую стоимость и неудовлетворительное поведение при
высокой температуре.
В 1986-1988 гт. проводились исследования с целью разработки
новых типов арматуры Агаргее и создания анкеров для ее натяжения.
Арматура Агаргее была применена при изготовлении 90 предва-
рительно напряженных стоек для возведения шуыозашитного экра-
на в Роттердаме.
В отличие от стеклопластиховой арматуры Polystal, которую ис-
пользуют с последующим натяжением на бетон, арамцдопластико-
вую арматуру Агаргее используют с гдтедвармтельиым натяжением
на упоры.
В Швейцарии в институте ЕМ РА в г. Дюбендорфе в течение
многих лет ведутся работы по созданию полимерных материалов,
• мироьинных углеродными волокнами. Более двух десятилетий
зги материалы применяют в аэронавтике, и объем их применения
значительно увеличивается с каждым гадом.
В области гражданского строительства применение углеродо-
пластиковых материалов сдерживается высокой стоимостью угле-
родных волокон. Например, стоимость утлсрооопластиковой арма-
туры в 7 раз выше стоимости стальной арматуры. Однако углеродо-
пластиковая арматура отличается высокой коррозийной стойко-
стью и небольшой плотностью, ее сопротивление растяжению в
5 раз больше, чем стальной стержневой арматуры, и в 3 раза боль-
ше, чем лучка из стальных параллельных проволок. Удельная вы-
носливость утлерсоопластиковоЙ арматуры (отнесенная к ее плот-
ности) в 15 раз выше выносливости стальной арматуры.
С 1986 г. в институте ЕМРА проводят работы с целью определе-
ния технической возможности изготовления канатов из углеродных
ВОЛОКОН.
Фирма «Сиба Джейдж АГ» (Германия), согласно указаниям
ЕМРА, изготовляет арматурные стержни диаметром б мм: 105 пря-
дей из 79 ровингов, содержащих по 6000 углеродных волокон, или
всего 474 ООО углеродных волокон, протягивают через ванну с
эпоксидной смолой, а затем через фильеру круглого сечения и тун-
нельную печь, где отверждается смола.
На основании теоретических и экспериментальных исследова-
ний фирм «Штрабаг» и «Бэйер» разработаны анкеры, представляю-
щие собой гильзы в виде усеченного конуса высотой 200 мм. Диа-
метр верхнего основания конуса На входе стержня составляет 15 мм,
угол конуса — 3°26'. Конус с вставленным в него стержнем залива-
ют смолой с разным модулем упругости: наименьшим на входе в
конус и наибольшим у нижнего основания конуса. Такая система
анкеров позволяет почти полностью использовать высокое сопро-
тивление углеродных волокон или углеродопластиковых стержней.
Такая же система анкеровки была применена и для пучкбв из 19
параллельных углеродопластиковых стержней диаметром 6 мм.
Наиболее целесообразно и перспективно применение углеродопла
стиковых канатов в подвесных н вантовых мостах.
В 1988—1990 гг. в институте ЕМРА проводились исследования
поведения не только бетона, армированного углеродопластиковы-
ми канатами, но и бетона, усиленного углеродопластиковыми пла-
стинами толщиной 0,5; 0,7 и 1 мм. Испытание балкй, усиленной
пластиной толщиной 0,3 мм и шириной 200 мм, подтвердило уве-
личение несущей способности балки за счет армирования пример-
но на 80 %.
Синтетические канаты широко применяют в строительстве ра-
диотехнических сооружений в США, во Франции их используют
также в качестве несущих конструкций сетей электротранспорта.
В России для изготовления синтетических канатов, применяемых в
радиосвязи, используют сверхвысокомодульные волокна (СВМ) на
основе ароматических полиамидов (арамидов) (рис. 7.2). Эти во-
йне. 7.2. Применение синтетических канатов в конструкциях мачт (а), башен (б),
бавгеи-мачт (е), электротехнических опор (г)
276
локна выпускаются Каменск-Шахтинским ПО «Химволокно». Они
являются аналогом волокон типа «Кевлар» (США) и «Аренка» (Ни-
дерланды)
Таблица 73
Маркааолочна (страна- прои зеодител ь)	Плот^Пч	Диаметр,	Модуль упругости. ГПа	прочность 10 мм, ГПа	Предельная дсформа-
вниивлон	1,43	15	НО. .130	2,1...2,6	3...5
СВМ	1.43	15	125-135	3.8-4,2	
«Терлон» (Россия)	1.43	15	130—160	3.3-3,6	2,7...3,5
«Хе ал ар»	1,45	15	60	2,7	4.5
«Кевлар-29»	1.45	15	60. .70	2,8-3,3	4.5
«Кевлар-49» (США)	1,45	15	130—140	3,6—3,8	2,7—3,5
«Аренка» (Нидерланды)	М5	1S	130—150	3.3...3.6	2,7...3.5
Как показано в табл. 7.3, синтетические полимерные волокна в
сравнении с традиционными материалами обладают комплексом
уникальных свойств: высокими прочностью на растяжение, моду-
лем упругости, термостабильностью и выносливостью. Кроме того,
эта волокна отличаются хорошими диэлектрическими свойствами,
атмосферостойкостью и др.
Наряду с органическими полимерными волокнами отечествен-
ная промышленность выпускает волокна стеклянные, углеродные,
борные, базальтовые, из карбида кремния, металлические и др.
Канаты из СВМ волокон изготовляют из жгутов таких волокон
путем их свивки и покрытия защитной оболочкой из светостабили-
зированного полиэтилена или других материалов:
В комбинации с древесиной полимерные композитные мате-
риалы позволяют получить безметалльные конструкции и сооруже-
ния типа мачт, башен, электротехнических опор, гибких и жестких
нитей и т. п. В настоящее время в основном в небольших объемах
канаты применяют в яхтостроений, для изготовления различных
спортивных снарядов, в антеннах и спецсооружениях. Широкое
применение отечественных канатов из волокон СВМ затруднено
из-за отсутствия надежных способов анкеровки для восприятия от-
277
носительно больших статических и циклических усилий, обеспечи-
вающих при этом равнопрочность узла соединения и конструкции,
а также отсутствия достоверных данных о длительной прочности
таких конструкций в условиях эксплуатации и относительно высо-
кой стоимости.
Анкеровка различных канатов из композитных материалов бо-
лее 10 лег исследовалась в ЦНИИСК Минстроя России. Здесь
были разработаны и испытаны конструкции анкерных устройств j
для стеклопластиковых стержней и канатов различных диаметров I
(рис. 7.3). Принцип работы анкерных устройств основан на адгезии
полимербетона к стеклопластику и механическом заклинивании
соединения под нагрузкой. При испытаниях одного стержня или
пучка стержней на статическую или циклическую кратковремен-
ные нагрузки разрушение происходило, как правило, за пределами
анкеровки, что свидетельствует о том, что прочность анкерного со-
единения превышает прочность арматуры.
Одновременно с ЦНИИСК подобные исследования проводи-
лись в Хабаровском политехническом институте, НИИЖБ и других
организациях. Для анкеровки обычно применяли вариант механи-
ческого заклинивания, что не всегда ооеспечивало равнопрочность
анкерного соединения и арматуры.
На основании комплексных исследований в ЦНЦИСК был
предложен инженерный расчет анкерных устройств для стеклопла-
стиковой арматуры, разработаны рекомендации по проектирова-
нию. Попытки расчета анкерных устройств методом конечных эле-
ментов с помощью ЭВМ встретили трудности, связанные с необхо-
димостью учета проскальзывания в анкере в начале нагружения.
Длительные испытания в течение 4 лет анкерных соединений кана-
тов из семи стеклопластиковых стержней под воздействием атмо-
сферных факторов и нагрузки, превышающей расчетную, не вы-
Р и с. 7.3. Схема конструкции анкерного устройства из сгеклопластиияихстержней:
Г—обойма; 2— стеклопласпоооеые стсржтц 3—полимербетон; 4— шайба
278
явили изменений в работе соединений. Однако достоверной ин-
формации о длительной работе соединений в эксплуатационных
условиях пока недостаточно.
По заявкам ряда специализированных организаций в ЦНИИСК
разработаны и применены конструкции анкерных головок для ка-
натов из СВМ волокон. Проведены статические кратковременные
и длительные испытания. Проблемой анкеровки канатов занима-
ются также и другие организации, в том числе в Харькове, Новоси-
бирске, Москве, а также за рубежом.
В ЦНИИСК была разработана новая конструкция анкерной го-
ловки (рис. 7.4), которая отличалась принципом работы и другими
конструктивными особенностями, поскольку в прежних конструк-
тивных решениях разрыв образцов, как правило, происходил внут-
ри анкеров при значительных деформациях и разбросах прочности.
Были изготовлены и проведены испытания таких анкерных голо-
вок для канатов диаметрами 3,6; 11 и 18 мм. Во всех случаях конст-
рукция анкера обеспечивала прочность соединения, превышаю-
щую прочность каната, и имела незначительную начальную подат-
ливость.
Длительные испытания анкерных головок для канатов КС-8 из
СВМ волокон, защищенных тканевой оболочкой, под нагрузкой
0,5 от разрушающей в течение более 2 лет подтвердили, что их де-
формации имеют затухающий характер и за последние 30 сут со-
ставили 0,01 мм при длине образцов около 400 мм; Кроме того,
подвески из канатов КС-8 с такими головками эксплуатируют под
воздействием нагрузки, равной 0,3 от разрушающей, в составе кон-
струкций радиотехнического назначения более 5 лет. Наблюдения
показывают их хорошее состояние.
Рис 7.4. Схема конструкции анкерного устройства для каната из синтетических
волокон*
—страховочные элементы; 2—обойма; 3—полимербетон; 4-
ная оболочка
279
В настоящее время в радиотехнических сооружениях применя-
ют синтетические канаты в медной оплетке, защищенные светоста-
билизированной полиэтиленовой оболочкой, которая обладает по-
перечной деформацией усадки. При анкеровке таких канатов необ-
ходимо кроме герметичности и прочности обеспечить электриче-
ский контакт оплетки и анкера. В ЦНИИСК разработаны и изго-
товлены образцы таких анкерных головок. Проведены испытания и
получены положительные результаты, использованные в строи-
тельстве диэлектрических опор. Продолжаются исследования по
совершенствованию методики расчета таких анкеров. Организова-
но экспериментальное производство канатов, оттяжек и вант с ан-
керами повышенной надежности.
В США арматуру для бетона изготовляют из стеклопластиков:
прочность ее на растяжение достигает 840...2450 МПа. Такую арма-
туру используют при строительстве морских сооружений, мостов,
дорбг, предприятий химической промышленности и других объек-
тов, где возможно воздействие на бетон агрессивных сред.
В университете штата Пенсильвания (США) проведены ис-
следования свойств бетона, армированного арамидными волок-
нами. Для армирования бетона использованы отрезки волокон,
полученные путем разрезки плетеных прядей из волокбн «Кев-
лар-49», пропитанных эпоксидной смолой. Наружная Поверх-
ность прядей подвергалась предварительной механической обра-
ботке, чтобы улучшить механическое сцепление волокон с це-
ментной матрицей. Для оценки влияния таких волокон на свой-
ства бетона были применены также стальные и полипропилено-
вые волокна (табл. 7.4).
Таблица 7.4
Характеристики армирующих волокон
ю различных материалов для бетона (США)
Материал	нэгоговлекия	Плот-	(сечение)	Длина, мм	Отношение длины к	Обозна-
да-эпохсидная смола	Плетение с покрытием	1050	Гладкая (Круглое)	25,4	42,3	А
Сталь	Разрезка	7800	Полосы деформи- рованные	38,1	60,0	S
Полипропи-	Фибрили- рование	910	н/д	38,1	н/д	Р
280
При испытании опытных образцов было установлено, что с
увеличением содержания арамидных и стальных волокон несущая
способность образцов после образования в них первой трещины
несколько повышалась. Уровень достигнутых напряжений при раз-
рушений образцов с применением стальных и арамидных волокон
составил 6 МПа, из полипропиленовых — 4,5 МПа.
При испытании образцов на изгиб установлено, что трещино-
стойкость сталефиброраствора примерно в 2,5 раза больше трещи-
ностойкости неармированной растворной матрицы и больше тре-
шиностойкости арамидофиброраствора при меньшем содержании
по объему стальных волокон, чем арамидных. После образования
трещин в растворной матрице прочность сталефиброраствора
уменьшалась, а арамидофиброраствора увеличивалась.
В результате проведенных динамических испытаний установле-
но, что арамидофибробегон в свежеприготовленном и затвердев-
шем состоянии имеет характеристики, подобные характеристикам
традиционного сталефибробетона
Так как прядеподобные арамидные волокна являются относи-
тельно жесткими и не разгибаются в процессе перемешивания, их
введение в бетонную смесь значительно ухудшает ее удобоуклады-
ваемость, определяемую по осадке конуса. Предполагается, что от-
ношение длины к диаметру для арамидных волокон влияет на удо-
боукладываемость бетонной смеси и свойства фибробетона. Так
как диаметр волокон невозможно значительно уменьшить во избе-
жание возникновения в них деформаций от изгиба при перемеши-
вании, отношение длины к диаметру можно изменить только уве-
личением длины волокон.
Арамидные прядеподобные волокна значительно изменяют по-
ведение бетонной матрицы при изгибе после появления в ней тре-
щин. Разрушение происходит по бетону с выдергиванием волокон
из него, как и в случае со стальными волокнами. При содержании
арамидных волокон 1 % и более псевдопластичность арамцдофиб-
робетона была значительной. В отличие от стальных волокон при
одинаковом их содержании арамидные волокна имели хорошее
сцепление с бетонной матрицей при отношении длины к диаметру
более 40.
Сравнением свойств арамидофибробетона с полипропмленфиб-
робетоном установлено, что при одинаковом содержании волокон
трещиностойкость и пластичность арамидофибробетона выше, воз-
можно, в связи с соотношением модулей упругости 15:1.
281
Трещиностойкость двухслойных образцов-призм из арамидо-
фиброраствора при статическом изгибе была ниже. Предположи-
тельно это вызвано повышенной пористостью растворной матрицы
арамцдофиброраствора из-за более высокого содержания арамид-
ных волокон по сравнению со стальными. Пористость матрицы
можно снизить используя более жидкий раствор или наружное
вибрирование, которое возможно при изготовлении двухслойных
элементов, так как слой гравия поверх слоя волокон удерживает их
от всплытия.
При испытании на удар все образцы разрушались от среза. Уда-
ропрочность сталефиброраствора при толщине образцов 13 и 19 мм
была выше, чем арамидофиброраствора. Степень улучшения и по-
глощения энергий фиброрасгвора по сравнению с неармирован-
ным раствором возрастала с увеличением толщины образцов.
Установлено, что влияние арамидных волокон, полученных
разрезанием пропитанных эпоксидной смолой плетеных прядей,
на свойства цементного бетона и раствора подобно влиянию сталь-
ных волокон.
Арамидные волокна с эпоксидным покрытием характеризуются
коррозийной стойкостью в отличие от стальных волокон и более
высокой прочностью в отличие от полипропиленовых. Однако ис-
пользование арамидных волокон сдерживается их высокой стоимо-
стью.
Специалистами Франции проведен анализ свойств применяе-
мой в гражданском строительстве неметаллической арматуры на
основе стеклянных, углеродных, арамидных волокон и термопла-
стических смол (эпоксидной, полиэфирной, винилового эфира,
фенола). Стеклянные волокна при диаметре 25 мкм имеют проч-
ность на растяжение 2300...3900 МПа и модуль упругости
74 000...87 ООО МПа.
Арматуру из стекловолокна в виде стержней диаметром
0.7...25 мм изготовляют в основном фирмы Германии (Polystal), Ве-
ликобритании (Bridon SM, Nefcom) и Франции (Cousin IT). Арма-
туру из стекловолокна изготовляют в основном методом полтрузии
в следующей последовательности:
•	пропитка смолой пучка волокон, предварительно обработан-
ных составом для хорошего сцепления;
	формирование стержней;
•	нанесение покрытия на стержни: навивка полимерных воло-
кон на стержни Polystal;
•	полимеризация смолы.
282
Арамидные волокна при диаметре 12 мкм имеют прочность на
растяжение 2500 МПа и модуль упругости 125 000 МПа. Арматуру
из арамидных волокон производят в основном фирма «Емка» (Ни-
дерланды) совместно с HBG (Агаргее) и английская фирма ICI
(Parafil).
Арматуру Агаргее поставляют в виде полос с поперечным сече-
нием 10... 112 мм2 и стержней круглого поперечного сечения диа-
метром 2,5—7,5 мм. Ее изготойляют из арамидных волокон Twazon
НМ и эпоксидной смолы методом подгрузки. Арматуру Parafil по-
ставляют в ваде канатов диаметром 8,5... 138 мм. Они представляют
собой пучок волокон «Кевлар-49», расположенных внутри экстру-
дированной оболочки из полиэтилена низкой плотности.
Углеродные волокна при диаметре 7 мкм имеют прочность на
растяжение 3000 МПа и модуль упругости 230 000 МПа. Недостат-
ком углеродных волокон считают высокую стоимость, что сдержива-
ет применение арматуры на их основе для элементов конструкций.
Основным производителем арматуры являются в Великобрита-
нии фирмы «Брайдон» и «Сибя Бейджи» совместно со швейцар-
ской фирмой ч»Импа» (Carbon HS). Стержни Bri-Ten диаметром
1.7...12 мм из углеродных волокон Carbon HS и стержни и полосы
фирмы «Сиба Бейджи» изготовляют методом полтрузии с примени U
нием винилового эфира и эпоксидной смолы соответственно.
Физико-механические свойства основных видов неметалличе-
ской арматуры из стекловолокна (Polystal), арамидных (Агаргее,
Parafil) и углеродных (Bri-Ten) волокон приведены в табл. 7.S.
Таблица 7.5
Основные физико-механичешк свойств* неметаллической арматуры
Параметры	Маокааоматуры			
	Polystal	Агаргее	Рага (и	Bri-Ten
Форма поперечного сечения	Круглая	Прямо- угольная	Круглая	Круглая
Диаметр (размеры) сечения, мм	7,5...25	3x20,5	8,5. .138	1,7.12
Содержание волокон, %	68	36	—	71
Плотность, кг/м3	2100	1250	980.. 1090	1570
Прочность на растяжение, МПа	1670	1070	1930	1480
Модуль упругости, ГПа	S1	47	120	136
Максимальное удлинение, %	3,3			
нейного расширения, 10”*/К	7	-1,6	-2,1	0
283
Следует отметить, что прочность на растяжение и модуль упру-
гости арматуры значительно меньше этих же характеристик исход-
ных волокон, что обусловлено значительно меньшими характери-
стиками полимерной матрицы. Потери от релаксации напряжений
неметаллической арматуры выше, чем стальной, но из-за значи-
тельно меньшего модуля упругости неметаллической арматуры это
не приводит к большим потерям усилия натяжения во времени в
результате ползучести бетона и перераспределения напряжений.
Потери релаксации напряжений углеродопластцковой арматуры
при уровне нагружения О,5сбф незначительны.
Сведения о выносливости неметаллической арматуры почти от-
сутствуют. Выносливость стеклопластиковой арматуры (в отличие
от стальной) не ограничивается пределом выносливости, равным
2 -106 циклов. Предел выносливости арамидо- и углеродолластико-
вой арматуры выше, чем стеклопластиковой.
Углеродные волокна стойки к воздействию многих агрессивных
сред. Стеклянные и арамидные волокна не отличаются стойкостью
к воздействию щелочной среды, имеющейся в бетоне. Матрица не-
металлической арматуры защищает стеклянные и арамидные во-
локна от воздействия щелочной среды, но эпоксидная и полиэфир-
ная матрицы, отличающиеся щелочесгойкостыю, требуют защиты
от воздействия ультрафиолетовых лучей. Дополнительное .устрой-
ство полимерной оболочки стекло- и араммдог мастиковой армату-
ры на некоторое время позволяет обеспечить ее защиту от воздей-
ствия ультрафиолетовых лучей и, кроме того, повысить ее щелоче;
стойкость.
Специалистами научно-исследовательского института деревян-
ных конструкций г. Корваллис (США, штат Орегон) разработана
комбинированная конструкция клееных деревянных балок со сло-
ем высокопрочного пластика в нижней растянутой зоне под фир-
менным названием FiRH Glulam. Слой пластика армирован угле-
родными и арамидными волокнами, которые позволяют повысить
расчетную прочность конструкций на 15 % по сравнению с проч-
ностью обычных клееных деревянных балок. При этом стоимость
комбинированных балок может быть ниже стоимости клееных ба-
лок такого же пролета в связи с уменьшением расхода клееной дре-
весины с одновременным обеспечением высокой несущей способ-
ности. Уменьшение массы конструкций позволяет снизить транс-
портные расходы. Для армированных элементов возможно исполь-
зование древесины более низких сортов.
Экспериментальные исследования физико-механических свойств
около 100 комбинированных балок, проведенные в университете
284
штата Орегон» показали, что их несущая способность на S0...85 %,
а стоимость на 25 % выше, чем бадок из одной клееной древесины.
Расчетная нагрузка'от собственного весэ’комбинироваиных балок
уменьшается на 40...60 % при увеличении пролета‘конструкций.
Специалисты Американского института деревянных конструк-
ций (AITC) полагают, что применение слоев высокопрочного пла-
стика в растянутой зоне эффективно в двутавровых клееных дере-
вянных балках, балках из многослойной фанеры, в деревянных па-
нельных конструкциях.
В настоящее время комбинированные клееные деревянные бал-
ки сплошного прямоугольного сечения выпускают фирмы «Амери-
кан Лэминэйторс (г. Дрейн, штат Орегон) и «Тимбеведд Мэнью-
фэкчеринг» (г. Колумбус, штат Монтана).
Фирма «Курзрэй Компани Лимитед» разработала высокопроч-
ный пруток для бетона на основе винилоновых волокон и эпоксид-
ной смолы. Такой пруток в 8 раз легче стального при одинаковой
прочности на растяжение. Прутки отличаются щелоче- и атмосфе-
ростойкостью.
Таблица 7.6
Основные технические характеристики вькосоцючных
ошэтхленовых лент АО «Плаетоолнмер»
Параметры	Лейта попиэталиювая высокопрочна»		«Криполан»	
	Ширина, нм			
	5	•8	п	в
Внешний вил	Узкая ленточка, имеющая с двух сторон рифле- ную поверхность без расслоений и заусенцев			
Прочностьириразрвие. МПа	143	143	2Й	204
Относительное удлинениепри разрыве. Я, не более	20	20	20	20
Специалистами АО «Пластпопимер» (г. С.-Петербург) разрабо-
таны высокопрочные полиэтиленовые ленты, которые можно фор-
мировать из полиэтиленовой композиции низкого давления мето-
дом экструзии с последующей ориентацией на технологических ли-
ниях (табл. 7.6). Ленту «Криполан» на основе ПЭ используют в ка-
честве конструкционного и упрочняющего элемента в промышлен-
ности строительных материалов.
Глава 8
СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
6.1.	НЕСУЩИЕ И ОГРАЖДАЮЩИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ
КОНСТРУКЦИИ
Высокая прочность полимерных материалов при относительно
низком объемном весе, стойкость к атмосферным воздействиям и
химически агрессивным средам выгодно отличают их от традици-
онных строительных материалов. Однако значительным препятст-
вием к широкому применению пластмасс в несущих строительных
конструкциях является их относительно высокая деформативность
даже при нормальных температурно-влажностных условиях. Поли-
мерные материалы, имеющие прочность низколегированных ста-
лей и примерно в 5 раз меньший, чем у стали, объемный вес, в то
же время уступают стали по величине модуля упругости примерно
в 10 раз, т. е. в 10 раз слабее сопротивляются деформированию.
Кроме того, вследствие ползучести деформации увеличиваются во
времени и могут перейти в остаточные Даже при сравнительно низ-
ком уровне напряжений.
В связи с повышенной деформативностью пластмасс существо-
вало мнение о нецелесообразности их применения в несущих кон-
струкциях. Тем не менее в различных странах мира несущие конст-
рукции из полимерных материалов все же созданы. По сравнению
с традиционными строительными материалами таких конструкций
из пластмасс сравнительно немного, но само их существование
подтверждает возможность и целесообразность их применения не
только в качестве отделочных и ограждающих, но и несущих кон-
струкций.
Известный испанский инженер-архитектор Э. Торроха говорил:
«Лучшим сооружением является то, надежность которого обеспе-
чивается главным образом за счет его формы, а не за счет прочно-
сти материала. Последнее достигается просто, тогда как первое, на-
оборот, с большим трудом».
286
Для снижения влияния деформативности пластмасс рекоменду-
ется применять два основных приема:
 повышение жесткости конструкционных элементов путем бо-
лее рационального, чем в сплошных сечениях, распределения
материала;
• придание конструкциям таких форм, при которых исключены
или сведены к минимуму нежелательные изгибающие момен-
ты и деформации.
Первому приему в наибольшей степени отвечают тонкостенные
конструктивные профили (трубчатые, коробчатые, лотковые, вол-
нистые и др.) й объемные элементы (пирамидальные, пластинча-
тые, седловидные и др.), второму — пространственные сплошно-
стенчатые или стержневые конструкции одинарной и двоякой кри-
визны (купола, своды, оболочки).
Дополнительным приемом в некоторых случаях может служить
предварительное напряжение отдельных элементов или всей конст-
рукции в целом усилиями, противоположными по направлению
тем, которые возникают от внешних нагрузок и воздействий.
До недавнего 'времени для несущих конструкций применялись
полимерные материалы на основе полиэфирных, эпоксидных и
фенольных смол, армированных стекловолокном, — стеклопласти-
ки. В менее ответственных элементах конструкций применялся же-
сткий ПВХ и свегопрозрачные полиакрилопласты, а в качестве
утеплителя — пенопласты полистирольные, полиуретановые и фе-
нольные. В настоящее время применяют армированные полимер-
ные материалы на основе ПВХ и ПЭ, а также пластики на основе
углеродных и других волокон, не только не уступающие металличе-
ским конструкциям по прочности, но и превышающие их.
К ограждающим строительным конструкциям с применением
пластмасс относят в основном трехслойные плиты покрытий и сте-
новые панели с обшивками из различных материалов (фанеры
древесных пластиков, алюминиевых сплавов, стали, пластмасс, ас-
бестоцемента) и внутренним слоем утеплителя. Для изготовления
трехслойных панелей в основном применяют пенополистиролы и
пенополиуретаны, отличающиеся высокими теплоизоляционными
свойствами. В частности, в США в 1988—1991 гг. среднегодовое
увеличение объема производства трехслойных панелей с теплоизо-
ляционным слоем из пенопластов составляло 13 %. В 1991 г. объем
производства таких панелей достиг 1,4 млн м2. К 2008 г. ожидается
еще более интенсивный рост их производства.
Панели с теплоизоляционным слоем из пенопластов находят
применение при устройстве стен и перекрытий в зданиях различ-
287
кого назначения. Использование трехслойных панелей позволяет
значительно уменьшить трудозатраты при монтаже, а их высокие
эксплуатационные характеристики — значительно (иногда более
чем на 50 %) сократить расходы на отопление зданий и кондицио-
нирование воздуха в помещениях. Аналогичное применение нахо-
дят плиты и панели из пенополиуретана.
В качестве светопрозрачных ограждающих конструкций в строи-
тельстве США широко применяют листовые полиэфирнь*6 стекло-
пластики, светопропускание которых составляет до 75 %, панели с
решетчатым каркасом, к которому с обеих сторон крепят стеклопла-
стиковые листы, причем пространство между ними может запол-
няться светопрозрачным стекловолокнистым материалом, что зна-
чительно повышает и теплоизоляционные свойства панелей.
Фирма «Кор Тек» (США) разработала и выпускает пластмассо-
вую «фанеру» — многослойную «фанеру» из стеклопластика, реко-
мендованную для строительства животноводческих зданий и поме-
щений. Такая многослойная «фанера» дешевле обычной, обладает
высокой прочностью, стойкостью к ударам, коррозии, воздействию
климатических условий и старению. Изготовляют ее из изоциану-
ратного пенопласта, расположенного между слоями стекловолокна,
пропитанного полиэфирной смолой, а снаружи покрытого поли-
эфирным лаком. Выпускают такую «фанеру» в виде панелей разме-
ром 2,4 х 13,4 м с вертикальными ребрами жесткости, расположен-
ными через 1,2 м.
В Великобритании к самым дешевым сельскохозяйственным
помещениям относят имеющие форму полуцилиндра пластмассо-
вые тоннели, применяемые для содержания овец и телят. На одной
из английских ферм для содержания телят построен пластмассовый
тоннель размером 16x24 м с вентиляцией и теплоизоляцией. Он
покрыт двумя слоями минеральной ваты, а с внутренней и внеш-
ней сторон облицован слоем полиэтилена. Тоннель установлен на
специальном бетонном основании и имеет стальные торцовые сте-
ны и двери с двойным покрытием, изолированные пенополиурета-
ном. Когда помещение тоннеля свободно, его используют для хра-
нения картофеля. Конструкция тоннеля выполняет одновременно
несущие и ограждающие функции.
В Чехии рабочие одного из деревообрабатывающих комбинатов
за два месяца построили многоцелевой «домик», напоминающий
внешне половинку яблока, который может быть использован в ка-
честве клуба, спортзала, гаража, выставочного павильона и тщ. Не-
сущая конструкция сооружения выполнена в виде стержневого ку-
пола из древесины, а ограждение предусмотрено из полисгирено-
288
вой пленки. Строители рассчитали, что зал Простоит 30 лет. Крыша
в форме купола выбрана не случайно: именно благодаря ей для
отопления всего помещения требуется на 60% меньше энергии,
чем для аналогичных зданий классического «плоского» типа.
«Хортус» — ведущая в Финляндии фирма в области овощевод-
ства, садоводства и цветоводства — в течение ряда лет успешно
эксплуатирует алюминиевые теплицы собственной конструкции.
Суровые климатические условия Скандинавских стран предъявля-
ют весьма строгие требования к освещенности, немаловажную роль
играют и вопросы экономии тепловой энергии. Проектировщики
разработали ангарный вариант теплицы размерами 21x118 й
21 х 125 м. Комплекс из четырех теплиц охватывает площадь в 1 га.
В качестве ограждающего покрытия использовано стекло или по-
лимерный материал — акриловые листы в два слоя. Герметизация
обеспечена за счет применения специальных резиновых прокладок.
В летний период вентиляция осуществляется путем Открытия но
всей длине конька зенитных вентиляционных люков шириной 1,2 м.
Теплицы оснащены микропроцессорной аппаратурой, позволяющей
поддерживать тепловлажностный режим по заданной программе.
Фирма «Дженерал Электрик» (США) выпускает панели покры-
тий из полимерных материалов, которые совмещают функции на-
стила, тепло- и гидроизоляционного слоев, а также лицевого слоя,
имитирующего внешний вад черепицы. Масса одной такой панели
размером 1200x600 мм составляет 1,84 кг.
Для ограждения сооружений закрытого грунта (теплиц, парни-
ков, оранжерей) 'в сельскохозяйственном строительстве широко
применяют полимерные пленочные материалы, в частности из
ПВХ, как для сезонной, так и для круглогодичной эксплуатации.
ПВХ пленка отличается хорошей прозрачностью. Она пропускает
85—88 % видимой, 20—80 % ультрафиолетовой части спектра. ПЭ
пленка пропускает до 40 % ультрафиолетовой радиации (295—400 нм),
70—80% видимой (400...700 нм) и 80% инфракрасной (700...16000 нм)
части спектра. Недостатком .полиэтиленовой пленки следует счи-
тать хорошую проницаемость для инфракрасной радиации, в
результате чего теплицы быстро охлаждаются в ночное время.
Пленка ПВХ в отличне от полиэтиленовой непроницаема для
большей части длинноволнового спектра инфракрасного излуче-
ния. Поэтому температура почвы, покрытой этой пленкой, на
1...3 ‘С выше, чем в парниках с покрытием из ПЭ пленки. Потери
термоэнергии, излучаемой почвой, в случае использования ПВХ
пленки составляют 21 %, а ПЭ — 55 %. Имея хорошую исходную
гибкость и эластичность, ПЭ пленка в процессе эксплуатации бы-
19-3040	289
стро стареет и разрушается. Введение стабилизирующих добавок в
ПВХ композиции позволяет получить пленки, стойкие к воздейст-
вию атмосферных факторов и УФ излучения.
Два новых светопрозрачных пленочных материала,А-9 и А-9М
разработаны на основе пластифицированного ПВХ л рекомендова-
ны для армирования с последующим применением для покрытия
теплиц. При этом пленка А-9М рекомендована для северных ре-
гионов страны.
В ОКПО «Пластполимер» разработаны высокопрочные одноос-
но-ориентированные ленты и пленки из ПЭНД, получаемые мето-
дом ориентационной кристаллизации.
Производимая в промышленных условиях высокопрочная
пленка из ПЭНД имеет разрушающее напряжение при растяжении
в направлении ориентации, равное 120... 130 МПа. Применение но-
вых марок полимера, выпускаемых Прикумским заводом пласт-
масс, позволяет повысить прочность до 170...500 МПа.
Затраты на строительство пленочных сооружений овощеводче-
ских теплиц полностью окупаются в течение 1...2 лет. Применение
для этих теплиц пленок из пластифицированного ПВХ по сравне-
нию с ПЭ имеет определенные преимущества: срок службы ПВХ
пленок — 3...5 лет (ПЭ— 1...2 года), они задерживают ЙК излуче-
ние на 90 %, что обеспечивает лучшее сохранение тепла (ПЭ плен-
ки — только на 10... 15 %). В результате значительно снижаются
энергозатраты на отопление теплиц и урожайность соответственно
возрастает на 10—15 %..
Сотрудниками НИИ полимеров им. акад. В.А Каргина совме-
стно с ЭПКТБ «Сгройпластик» разработана армированная ПВХ
пленка, промышленное производство которой освоено в 1981 г. За
счет армирования пленки капроновыми или лавсановыми нитями
повышены ее прочность, долговечность, стойкость к тепловым, а
также к снеговым и ветровым нагрузкам. Имеется положительный
опыт применения армированной пленки в строительстве животно-
водческих комплексов.
Специалистами того хе экспериментального проектно-конст-
рукторского и технологического бюро «Стройпластик» УкрНИИги-
просельхоз разработан птичник на 30 тыс. кур-несушек, построен-
ный на Киевской птицефабрике. Стеновое ограждение предусмот-
рено из цельнопрессованных стеклопластиковых плит, подвесной
потолок — мз мягких утепленных оболочек.
При равной сметной стоимости с птичником из асбестоцемент-
ных конструкций он имеет меньший вес стен на 85 %, покрытия —
на 80 %, трудоемкость при монтаже стен и покрытия — меньше со-
290
ответственно на 83 и 50 %. При этом сроки строительства сокраща-
ются почти вдвое. Кроме того, ограждающие конструкции из поли-
мерных материалов обеспечивают необходимый микроклимат
внутри помещения и отвечают всем зоотехническим требованиям.
Ограждающие стеновые цельнопрессованные стеклопластико-
вые панели при равной стоимости с керамзитобетонными имеют
меньшие массу (в 6,7...32,5 раза) и трудоемкость монтажа (в
3,9-8,1 раза).
Оболочки мягкие утепленные (ОМУ) по всем технико-эконо-
мическим показателям превосходят существующие плиты. Их
стоимость меньше в 1,8 раза, масса — в 9,3 раза, трудоемкость мон-
тажа — в 2,2 раза, капитальные вложения — примерно в 1,8 раза.
Был разработан и исследован новь!й вид производственных зда-
ний — каркасно-пленочных. Несущие конструкции — металличе-
ские трсхшэрнирные арки из арматурной стали сечением 16...18 мм,
пролетом 12... 18 м и шагом 2...3 м, ограждение выполнено из арми-
рованной ПВХ пленки. Такие здания рекомендованы для животно-
водческих помещений, птичников, складов сельскохозйГственной
продукции и укрытий для техники. Их строительство обходится в
4,9...6,2 раза дешевле, чем зданий йз традиционных железобетон-
ных конструкций. Срок возведения составляет 1...2 месяца, а тру-
доемкость строительства сокращается в 3,7—5 раза. При этом на
одно здание расход бетона сокращается на 30...83 %, кирпича — на
78—86 %, пиломатериалов — на 60...67 %. Масса таких зданий в
3...5 раз меньше по сравнению с традиционными, что в свою оче-
редь значительно снижает транспортные расходы.
Опыт эксплуатаций каркасно-пленочных зданий различного
назначения в условиях Украины, Молдавии и Литвы показывает,
что их рентабельность выше традиционных зданий на 45...80 %.
Пленочное покрытие пропускает солнечный свет, что значительно
улучшает микроклимат в помещении. Привесы скота, содержаще-
гося в таких зданиях, больше, чем в традиционных, на 16... 19 %
при одинаковом расходе кормов.
Эффективность строительства и эксплуатации каркасно-пле-
ночных зданий различного назначения подтверждает опыт специа-
листов Болгарии, которые после ознакомления с разработками
ЭПКТБ «Стройпластик» создали у себя научно-производственный
комбинат «Полимерстрой* и в течение двух лет построили более
2800 зданий из этих материалов.
В качестве другого ограждающего материала был предложен
коррозийно-стойкий листовой фенольный пластик. Свойство про-
тивостоять коррозийным воздействиям предопределило его основ-
291
ное применение — ограждение складов минеральных удобрений.
Например, конструктивное решение такого склада с ограждением
из предварительно напряженных стеклопластмковых оболочек типа
пространственной плиты позволяет исключить применение несу-
щих клеедеревянных арок, так как сами оболочки являются одно-
временно и несущими, и ограждающими конструкциями. По срав-
нению с традиционной такая конструкция позволяет снизить массу
склада на 54 %, трудоемкость монтажа — на 49 %, сэкономить 8 т
металда, 130 м* железобетона, 89 м3 пиломатериалов, 4 тыс. пгт.
кирпича, 1690 м2 асбестоцементных листов.
Разработана также индустриальная в изготовлении и удобная в
эксплуатации конструкция зенитных фонарей сельскохозяйствен-
ных производственных и промышленных зданий с двухслойным
светопропускающим элементом из полиэфирного стеклопластика и
опорного стакана из стеклоцемеита. По сравнению с традицион-
ными, на устройство таких зенитных фонарей капитальные затраты
уменьшаются на 15...20 % в расчете на 1 м? покрытия здания и пол-
ностью исключается применение металла.
Специалистами ЭПКТБ «Стройпластак» разработан также ан-
гар из металлических трехшарнирных арок стрельчатого типа. Ог-
раждение предусмотрено из армированной стеклоровингом поли-
винилхлоридной алюминизированной пленки марки С (ПВХ С),
отличающейся высокой механической прочностью, повышенной
долговечностью; пленка хорошо предохраняет помещение от повы-
шенной инсоляции в летнее время.
Другая конструкция укрытия для содержания птиц пролетом 6 м,
длиной 50 м и. высотой в коньке 3 м выполнена из трехшарнирных
арок (с шагом 2 м) и столбчатых фундаментов, изготовленных из
ПВХ коробчатого профиля. Применение в качестве легкого ограж-
дения армированной стекловолокном ПВХ пленки марки С с ячей-
ками 30x30 мм позволяет повысить долговечность сооружения, вы-
полнить монтажные работы вручную за 40 чел.-дн., обеспечивает
эксплуатацию конструкции круглогодично. Вес каждого элемента
не превышает 20 кг.
Специалистами Нидерландов разработана светопрозрачная па-
нель ограждения из ударопрочного ПВХ. Рекомендации примене-
ния светопрозрачных панелей из ПВХ во многих типах обществен-
ных и производственных зданий связаны с их хорошими тепло- и
звукоизоляционными свойствами, незначительной массой, высо-
кой степенью светопропускания (6О.,.8О %), удобствами транспор-
тировки и монтажа. Для двухслойных панелей излисгов толщиной
1 мм при общей толщине панели 20,40 и 60 мм значения коэффи-
292
циента теплопроводности равны соответственно: 2,8; 2,5 и
2,3 Вт/(м2  К), для трехслойной панели толщиной £0 мм —
1,85Вт/(м2- К), тогда как для одинарного и двойного остекления
эти же характеристики равны соответственно 5,7 и 3,0 ВтДм2 - К).
При относительно высокой прочности светопрозрачного ПВХ на
растяжение и -изгиб (соответственно 49 и 82 МПа) этот материал
характеризуется низким значением модуля упругости (2600 МПа) и
повышенным значением коэффициента линейного расширения.
Поэтому рекомендуется ограничивать ширину межреберных про-
межутков в панелях величиной 30—50 см.
Применение жестких ограждающих конструкций теплиц позво-
ляет сэкономить 20—30 % энергоресурсов (в пересчете на условное
топливо) и повысить урожайность сельскохозяйственных культур
на 20%. При возведении облегченных сооружений из пластмасс
капитальные затраты снижаются в 4...5 раз, сокращаются сроки
строительства и уменьшается число рабочих, расход металла и дру-
гих строительных материалов.
При применении полимерных материалов в агропромышлен-
ном комплексе в результате увеличения объема потребления по-
лиолефиновых и полистирольных пластиков на 1380 тыс. т эконо-
мия энергозатрат составит 250 тыс. т условного топлива, трудоза-
трат — 293 тыс. чел.
Для сельского хозяйства требуются пленки, отличающиеся по-
вышенной прочностью и эластичностью, устойчивостью к ветро-
вым нагрузкам, большим сроком службы (2...3 года). Это требова-
ние связано с необходимостью использования, например в овоще-
водстве, пленочных теплиц новых прогрессивных конструкций для
круглогодичной эксплуатации с повышенной механизацией произ-
водственных процессов и практически исключенной долей ручного
труда. Высота этих конструкций по технологическим требованиям
может достигать 8 м. Для покрытия таких теплиц полиэтиленовая
пленка мало пригодна из-за низкой устойчивости к ветровым на-
грузкам на большой высоте и ,непродолжительного срока службы
(до 9 мес.). Для этой цели отечественными специалистами разрабо-
тана пленка из сополимера этилена с винилацетатом, отличающая-
ся повышенной прочностью, эластичностью, светостойкостью,
прозрачностью для видимой области ИКтСпектра, морозостойко-
стью, устойчивостью к ветровым нагрузкам и колющим предметам.
Полимерные пленки, применяемые для различных сооружений,
обычно бывают прозрачными, что обеспечено их малой толщиной
(0,02—0,4 мм). Их изготовляют в основном из полиэтилена (ПЭ) и
пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ) как без добавок,
293
так и с помощью армирования различными волокнами и тканями.
ПЭ пленки «охраняют гибкость при низких температурах (морозо-
устойчивы), но они чувствительны к воздействию УФ лучей. После
тонирования пленок черным цветом повышается их стойкость к
старению. Из мягких полимерных материалов — ПВХ, полипропи-
лена (ПП), полиамида (ПА), акрилонитрилбутадиенстирольного
сополимера (АБС) и полиэтилентерефталата (ПЭТФ) — изготовля-
ют декоративные и обивочные пленки, которые бывают прозрач-
ными и фактурными толщиной до 10,8 мм.
Термоусадочные пленки подвергают предварительной обработ-
ке с помощью вытяжки в термоупругом состоянии или при темпе-
ратуре ниже точки плавления кристаллитов, что обеспечивает их
усадку при нагреве. При -повторном нагреве из-за наличия пласти-
ческой «памяти» они стремятся к первоначальному состоянию. По-
этому такие пленки рекомендованы для изготовления упаковки,
применяемой при прогреве кирпичей в термонагревательных пе-
чах. В результате облучения ПЭ пленки полимеризуются, что по-
зволяет повысить их прочность при разрыве- Термоусадочные по-
лимерные пленки применяют также для изготовления шлангов са-
нитарно-технических устройств.
Применение легких полимерных материалов для трехслойных
ограждающих конструкций позволяет снижать массу их Отдельных
элементов и повышать теплозвукоизодяционные свойства. Весьма
эффективны многослойные конструкции с сотовыми заполнителя-
ми на основе полимерных материалов. Применение термопластов
обеспечивает повышение производительности в несколько раз при
изготовлении многослойных конструкций с одновременным сокра-
щением энерго- и трудозатрат, улучшением санитарно-гигиениче-
ских условий производства.
Сотовые заполнители трехслойных конструкций изготовляют
методом контактной тепловой сварки нагретым инструментом лент
(полос) полимерного материала, ширина которого соответствует
требуемой высоте получаемого сотопласта. Для промышленного
производства сотовых заполнителей для многослойных конструк-
ций отечественными специалистами разработаны установки произ-
водительностью 3...7 тыс. м2/год. Сотовый заполнитель имеет вы-
соту 10...25 мм и размеры гексагональной ячейки (диаметр вписан-
ной в нее окружности) 6, 8, 10 мм. Для изготовления сот применя-
ют техническую бумагу, ламинированную с двух сторон термопла-
стичной пленкой или получаемую методом каландрования в рас-
плаве термопласта. В качестве термопластов в основном применя-
ют полиэтилен, полипропилен, полиамиды и др. Плотность сот b
294
зависимости от типа термопласта, технической бумаги и геометри-
ческих характеристик колеблется в пределах 0,36—1,6 кг/м2. Проч-
ность при сжатии сотового заполнителя на основе различных ти-
пов технической бумаги, ламинированной полиэтиленом, незначи-
тельна и не превышает 1 МПа, Прочность при сжатии сотового за-
полнителя на основе бумаги, ламинированной полиамидом, имеет
более высокие, значения и достигает 2,9 МПа. При этом масса 1 м2
сот составляет 0,61... 1,2 кг.
Сотовые заполнители из армированных термопластов рекомен-
дованы доя изготовления многослойных «савдвич»-панелей, об-
шивки и средний слой в которых выполнены из термопластичных
композиционных материалов (КМ). Указанные панели имеют ряд
преимуществ по сравнению с аналогичными на основе термореак-
тивных связующих, среди которых прежде всего следует выделить
технологические достоинства: высокую производительность изго-
товления; сборность конструкции, экологическую чистоту при
производстве сборки, длительный (в течение нескольких лет) срок
хранения полуфабрикатов для изготовления сот и обшивок, высо-
кий (до 95 %) коэффициент использования материалов и возмож-
ность применения отходов в качестве вторичного сырья для изго-
товления других изделий. Среда эксплуатационных преимуществ
можно отметить высокую стойкость к ударным нагрузкам и ло-
кальным повреждениям, хорошую влаго- и атмосфероустойчи-
восгь, простоту выполнения ремонтных работ.
Замена в конструкциях листовых пластиков «саадвич»-панеля-
ми с сотовым заполнителем из термопластичных КМ позволяет
значительно (в J,5...2,5 раза) снизить материалоемкость панелей
при сохранении или увеличении прочности и жесткости, повысить
тепло- и звукоизоляционные свойства, вибростойкость и т. п.
Разработаны и проведены испытания декоративно-отделочных и
конструкционных панелей. Панели первого типа изготовлены из со-
товых заполнителей на основе технических бумаг, ламинированных
полиэтиленом или полиамидом. При этом не требуется устройство
штукатурного слой, зачистки и шпаклевки стен. В зависимости от
назначения здания (жилое, общественное), типа помещения (офи-
сы, кабинеты, квартиры, детские помещения) применяют панели с
покрытием, выполненным из натурального древесного шпона или
пластика, полимерных пленок или синтетических тканей. Панели
второго типа, состоящие из бумажного сотового заполнителя на по-
лиамидном связующем, и обшивок, выполненных из композицион-
ных материалов (стекло- или органопластиков), рекомендованы для
эксплуатации в интервале температур —60...+80 *С.
295
В 1995 г. большая группа израильских заводов по переработке
пластмасс объединилась в фирму «Ю.ЭМ.СИ.», которая специали-
зируется на выпуске изделий из листовых материалов — оргстекла,
полистирола, ПВХ, поликарбоната и полипропилена, в том числе
строительного назначения. Компания «Полигаль» фирмы
«Ю.ЭМ.СИ.» (Израиль) изготовляет поликарбонатные структурные
панели «Полигаль» (PCSS), рекомендуемые для криволинейных
светопрозрачных конструкций ограждения. 'Они отличаются высо-
кими теплоизолирующими свойствами, прочностью и светопрони-
цаемостью, легко изгибаются без предварительной обработки, что
снижает стоимость здания или сооружения. Специальное наружное
покрытие панелей позволяет значительно уменьшить вредное
влияние ультрафиолетового излучения на людей, животных или
растения.
Компания «Полигаль» является одним из лидеров в мире по
производству поликарбонатных панелей и структурных профилей,
она представляет заводскую гарантию на 10 лет от потери оптиче-
ских свойств и повреждений, вызванных Градом, а также гаранти-
рует отсутствие деформаций й снижение прочности. Панели реко-
мендованы для ограждения и остекления различных зданий и со-
оружений промышленного, гражданского И сельскохозяйственного
назначения, до преимущественно их применяют для покрытия и
остекления бассейнов, соляриев, спортивных залов, теплиц, пар-
ников, оранжерей и производственных помещений.
Панели «Полигаль» в 200 раз прочнее обычного стекла и в 8 раз
прочнее акриловых панелей (оргстекло). Они весят в 16 раз мень-
ше, чем стекло, и в 3- раза меньше, чем акрил аналогичной толЩи-
ны. Панели и структурные профили «Полигаль» производят из вы-
сококачественного поликарбоната способом экструзии двух- и
трехслойными. Наличие ребер жесткости различной конфигурации
удерживает внутри них воздух, являющийся прекрасным тепло- и
звукоизолятором. Панели выпускают толщиной 4...25 мм (табл, 8.1).
По сравнению с обычным однослойным стеклом панели «Поли-
галь» позволяют на 50 % уменьшить расходы на обогрев и охлажде-
ние помещения, пропускают до 82 % солнечного света.
Трудозатраты на монтаж панелей минимальны. Панели отлича-
ются легкой и удобной установкой в проектное положение с помо-
щью обычных инструментов: дрелей, пил и отверток.
Для на стандартной панели составляет 6 и 12 м (по желанию за-
казчика возможны другие размеры), ширина — 620—2100 мм. Рабо-
чий диапазон температур эксплуатации -40.. .+120 "С. Термическое
расширение: 2,5 мм/м прозрачных и опаловых панелей, 4,5 мм/м —
256
панелей бронзового цвета. Стандартные цвета: прозрачный, синий,
бирюзовый, опаловый и бронзовый (по желанию заказчика воз-
можны другие цвета и оттенки).
Кроме обычных панелей с простой структурой поперечного се-
чения фирма «Ю.ЭМ.СИ.» выпускает панели с усложненной фор-
мой, отличающиеся большой жесткостью и прочностью.
«Термогаль» представляет собой многослойную поликарбонат-
ную панель, рекомендуемую для особо прочных Покрытий и остек-
ления с обеспечением высокой степени термоизоляции (см. табл.
8.1). Жесткая Х-образная решетка поперечного сечения панелей
позволяет при монтаже увеличивать расстояния между несущими
конструкциями.
Внутренняя структура поперечного сечения панелей «Титан»
представляет собой перекрещивающиеся ребра жесткости, что
обеспечивает двойную прочность по сравнению со стандартными
панелями «Полигаль» толщиной 16 мм и позволяет применять их
при более высоких нагрузках.
Панели «Селектогаль NGL» отличаются щлззматической струк-
турой и способностью рассеивать свет, что позволяет регулировать
количество света, проходящего через покрытие. Когда внутренние
ребра панели ориентированы в направлении восток-запад, большая
часть лучей высоко стоящего летнего солнца отражается. При этом
снижается нагрузка на систему кондиционирования воздуха, а в
помещение попадает приятный рассеянный дневной свет.
В зимнее время поток энергии от низко стоящего над горизон-
том солнца проходит, через систему микропризм, что позволяет
снизить расходы на отопление. Когда внутренние ребра панели
ориентированы в направлении север-юг, создается возможность
регулирования потока солнечной энергии в зависимости от време-
ни суток, а не времени года. Таким образом, в утренние и предве
черине часы солнечные лучи проходят через крышу, а в жаркие по-
луденные — отражаются.
Панели «Поликлип» рекомендованы в тех случаях, когда требу-
ется, чтобы покрытие имело гладкую, эстетичную поверхность. Для
монтажа панелей используют особую систему их крепления к несу-
щим конструкциям.
Панели «Полигаль» прошли тестовые испытания в международ-
но признанных лабораториях и институтах. Рекомендованные вели-
чины нагрузок представляются фирмой по требованию заказчика.
Панели отличаются повышенной устойчивостью к солнечной
радиации, в частности ультрафиолетовому излучению, благодаря
специальному наружному покрытию. Эти панели непроницаемы
297
Таблица 8.1
Теиппеекве характеристики милей ограждения из полипцйоиата фирмы «Ю.ЭМ.СИ.» (Израиль)
Парамет- ры	Маро панели											
	«Полигаяь»					«Поли-Х»	«Терм сталь»	«Тиган»		•Селекто-	«Селекто- rmNGL»	«Поли клип»
Тип по- перечного сечения	ш				"И UJ	ML ш	ш U-I	Леттам ш		jn	О ш	W
Толщи- на панели я,				10	16	16	25		6	10	16	16
ларгаая ширина.	580,1200,2100					980	980,1200	980,1050; 1200		1050,1200		620
малыш нянина, мм	2100							-		-		
Расстоя- ние между ребрами жесткости	5,7			11	20	16	25	16		11	20	20
Масса !м',г	800	1300	1500 1700	1700 2000	2700 2800	3300	3500	1700	2700	2600	3000	2800
R	s	й		й	
Я	•	3		й	
Я	•	к.		S	
3	s	я		й	
=		к.		Й	
S	я			«е	
S	я	й		S-	
R	I			Й	
р		й		й	
£				ч	
S		S.			
S		8 «г		й	
□noa&odu	ЯШХЯОЙЙ	И!	й а	4lli	в
					
для всех длин волн короче 385 нм, что позволяет ограничить отри-
цательное влияние ультрафиолетового излучения.
Для предотвращения образования капель воды на поверхности
фирма изготовляет панели со специальным покрытием «антифог»,
которое отличается прочностью, устойчивостью к влаге и различ-
ным химическим веществам с гарантией на 5 лет. Панели с по(фы-
тием «антифог» подтвердили высокие результаты их применения в
теплицах, парниках, оранжереях, так как за счет предотвращения
образования капель воды увеличивается светопроницаемость, сни-
жается заболеваемость растений, повышается урожайность. Панели
отвечают требованиям огнестойкости и пожарной безопасности в
соответствии с испытаниями, проведенными в различных странах
(табл. 8.2).
Таблица 8.2
Огнестойкость ооликарбонатных панелей «Полигаль» (Израиль)
Страна	Стандарт	Характеристики
Германия	D1N 4102	Класс В1 (панели толщиной 4.. 10 мм)
		Класс В2 (панели толщиной до 16 мм)
Великобрита-	В3476часть7	Класс 1 (скорость распространения пла- мени по поверхности)
	BS 476 часть 6	Класс©
Франция	CSTBMI, М2, М3	Ml, М2, М3
США	ASTM 1X35	СС1 (панели толщиной 6,8,10 и 16 мм)
		Скорость горения — менее 25 мм/мин
	ASTM D2843	Процент плотности дыма — 61 %
	ASTME84 (6 мм)	Распространение пламени — 10 Способность поддерживать огонь — 0 Плогностьдыма— 180
	ASTM Е87(8мм)	Распространение пламени -15 Плотность дыма — 250
	ASTME84 (16 мм)	Распространение пламени — 85 Плотностьдыма — 450
Панели «Полигаль» легко обрабатываются, не разрушаются при
сверлении, резке, не требуют специальных инструментов. При ус-
тановке панелей в проектное положение следует оставлять темпе-
ратурные зазоры для термического расширения и предотвращения
деформаций. Для очистки загрязненных поверхностей используют
теплую мыльную воду и мягкую тряпку. Не следует очищать за-
грязненные поверхности острыми инструментами.
300
Панели отличаются стойкостью к ударным воздействиям, в ча-
стности от града. Они прошли тестовые испытания на удар и отве-
чают требованиям стандартов Германии, Великобритании и США;
DIN 53443, BS 2782 и ASTMD 5628-95. Результаты испытания с ис-
пользованием гири с 5-миллиметровым круглым наконечником
приведены ниже:
Толщина панель, мм.........................	6	8	10	16
Масса, г/м2______________ 1300	1600	1700	1700	2700
Прочность при ударе, Дж...------------------ 2,10	2,16	2,25	2,32	2,80
Для сборки панелей и соединения их между собой фирма вы-
пускает несколько крепежных структурных профилей из поликар-
боната, которые могут быть прозрачными, а также опалового и
бронзового цветов.
Профили выпускают толщиной 6, 8, 10 и 16 мм. Другие профи-
ли являются модификацией приведенных на рис. 8.1 и представля-
ют собой усложненные формы поперечных сечений для обеспече-
ния большей жесткости.
Для светопрозрачного ограждения промышленных зданий и те-
плиц рекомендован двойной модуль из полиэтилентерефталата.
Модульный элемент из светопрозрачного ПТЭФ имеет размер
25x45 см и толщину 32 мм. Масса изделия составляет 280 г при
толщине стенок изделия 0,7 мм. Изготовление модулей производят
методом выдувания сжатым воздухом. Производительность одного
экструзионно-выдувного автомата составляет 120...1S.0 шт., модуль-
ных элементов в час, что соответствует 100...125 м2 светопрозрач-
ных полимерных покрытий в смену. К достоинствам, модулей отно-
сят более высокую их прозрачность в ультрафиолетовой области
спектра по сравнению с силикатными стеклами; удароустойчи-
вость, обеспечивающую безопасную эксплуатацию модулей при
использовании их для наклонного остекления промышленных це-
хов и высотных зданий; малый вес све-
топрозрачного покрытия; стойкость к
химически агрессивным средам и ат-
мосферным загрязнениям, что снижает
расходы На периодическую мойку;
замкнутые воздушные полости моду-
лей, повышающие их теплоизоляцион-
ные свойства, что снижает затраты на
отопление; простоту сборки и ремонта
светопрозрачного покрытия, для кото-
с	б
у
Рис. 8.1. Типы крепежных
структурных профилей из поли-
карбоната.
а — Н-сбраэный; в—профиль с вы-
301
рого не требуются специальные крепежные детали и инструменты.
Опорные элементы доя крепления модулей рекомендовано выпол-
нять из мелких стальных или алюминиевых профилей таврового
или двутаврового сечения. Для этого в модульных элементах преду-
смотрены пазы в форме полки двутавра.
К недостаткам модулей относят небольшой срок службы поли-
мерного светопрозрачного покрытия, ограниченный 15...20 годами,
•что обусловлено деструкцией полимера под действием кислорода
воздуха и солнечной радиации, а также то, что модульные элемен-
ты преломляют и искажают световые лучи за счет криволинейных
поверхностей и стенок разной толщины, поэтому получается рас-
сеянный световой поток. Этот недостаток одновременно можно
считать достоинством при использовании такого покрытия в теп-
личном хозяйстве, где требуется рассеянный свет.
В последние 20...25 лет площади крупных теплиц в Нидерлан-
дах, Дании, Германии, Великобритании, США,, Японии и других
странах выросли в десятки раз. Так, Нидерланды занимают первое
место в мире по площади теплиц и объёму производства продук-
ции. В настоящее время площадь теплиц в этой стране превышает
20 тыс. га, при этом около 30 % всего экспорта сельскохозяйствен-
ной продукции Нидерландов составляет продукция тепличных
комбинатов.
Тепличное хозяйство считается высокорентабельным несмотря
на относительно высокие капитальные затраты. Например, уро-
жайность томатов в теплицах Великобритании составляет 180...200 т
с 1 га, что в 10—12 раз превышает урожайность томатов в открытом
грунте.
Основная доля капитальных затрат на сооружение теплиц при-
ходится на стоимость несущих конструкций и остекления. Велика
доля затрат на ремонт остекления в случае его массового поврежде-
ния градом.
Применение свегопрозрачных материалов из ПЭТФ в остекле-
нии теплиц позволяет успешно решать целый ряд важных задач.
Такие преимущества модульных элементов, как легкость, ударо-
стойкость, простота ремонта, обеспечивают особую выгодность их
применения в ограждениях теплиц. Легкость двойного светопро-
зрачного покрытия позволяет снизить массу традиционных метал-
лических конструкций теплиц в 2,5—3 раза, а высокие теплоизоля-
ционные свойства полимерного материала — уменьшить затраты
на отопление примерно на 30 %.
Тепличному комбинату достаточно иметь на ремонтном участке
лишь один экструзионно-выдувной автомат для изготовления све-
302
топрозрачных модулей как для текущего ремонта покрытия, так и
для постепенного наращивания площади теплиц на 2...3 га в год.
Физико-механические характеристики Листовых стеклопласти-
ков — высокая химическая и атмосферостойкостъ, светопрозрач
ность, незначительное водопоглощение, малый вёс —в полной
мере соответствуют требованиям, предъявляемым к плитам покры-
тий и панелям наружных стен различных зданий и сооружений.
Вес 1 м2 стеновых панелей из листовых стеклопластиков в не-
сколько десятков раз меньше веса 1 м2 кирпичной стены, а. кро-
вельных плит — в S...6 раз меньше веса плит из пенобетона. Вес
1 м2 промышленного здания с применением ограждающих конст-
рукций из стеклопластиков составляет до 25 кг вместо 150...200 кг —
из традиционных строительных материалов,
В США широко распространены панели типа «коуолл», в кото-
рых плоские листы стеклопластика толщиной I...2 мм и более на-
клеены с двух сторон на ^решетку из алюминиевых профилей дву-
таврового сечения. Продольные ребра расположены с шагом 20 см,
поперечные — в шахматном порядке через 50 см. Эти панели изго-
товляют длиной 2,4; 3; 3,6 и 6 м, шириной 1,2 м. Толщина панелей
в зависимости от длины составляет 40...70 мм.
Панели изготовляют глухими, свегопрозрачными, утепленными
или неутепленными. Незначительная масса 1 м2 панелей (до 8 кг)
позволяет производить монтажные работы бригадой в составе 2...3
человек, Панели «коуолл» выдерживают ветровую, нагрузку при
скорости ветра до 400 км/ч, их применяют в строительстве про-
мышленных зданий, школ, клубов, аэропортов, музеев, павильо-
нов, в качестве заполнения стен и конструкций покрытия.
Фирма «Архитекчерал пластик Корпорейшен» (США) изготов-
ляет панели, аналогичные «коуолл», в которых решетка предусмот-
рена из стеклопластика. Аналогичные панели изготовляет фирма
«Дьюбишон» (Франция) марки «Транслор» —в них решетка фор-
мируется из полос листового стеклопластика, соединенных по мес-
там пропилов.
Фирма «Витрене» (Франция) изготовляет панели «Гелиотрекс»,
состоящие из двух плоских листов стеклопластика толщиной 1,5 мм,
между которыми помещен волнистый стеклопластик для обеспече-
ния необходимой жесткости. Все три листа заключены в стекло-
пластиковую раму. Для уменьшения отражения световых лучей по-
верхность панелей мелко гофрирована. Масса 1 м2 таких панелей
составляет около 7 кг. Панели рекомендованы в основном для воз-
ведения административных зданий.
303
Фирма «Дойче Капилляр Пластик» (Германия) выпускает пане-
ли Dekaphan, отличающиеся малым весом, светопрозрачностыо и
хорошими теплоизоляционными свойствами. Основу панелей со-
ставляют капилляры из полистирола диаметром 100—150 мк, спе-
ченные в тонкие листы, которые склеены тонкими листами поли-
эфирного стеклопластика толщиной 0,75—1.5 мм. Такие панели
применяют для заполнения оконных проемов, световых проемов
покрытий и стен в зданиях с повышенными требованиями осве-
щенности и теплоизоляции.
В Швеции накоплен опыт применения полиэфирных стекло-
пластиков для устройства световых фонарей в плоских крышах из
легкобетонных плит, покрытых рубероидом. Панели включают в
себя два плоских листа толщиной 2 мм с заключенными между
ними поперечными ребрами из полос волнистого стеклопластики.
Верхний лист панели выступает по всему периметру, образуя свесы
шириной 20 см. При монтаже покрытия панели из стеклопластика
опираются консольными свесами на железобетонные плиты. Пане-
ли, масса 1 м2 которых составляет 12...14 кг, выпускают длиной
1...5.5 м, шириной 0,5 м.
В нашей стране впервые клееные панели с облицовкой из-пло-
ских листов и средним волнистым листом использованы при
строительстве здания бассейна санатория «Пушкино» под Моск-
вой. Стеклопластиковые панели уложены по алюминиевым аркам.
При изготовлении панелей из листовых стеклопластиков перед
склеиванием их с каркасом производят тщательную подготовку по-
верхности обычными методами. Особое внимание уделено выбору
клееных композиций с учетом режима эксплуатации панелей.
При эксплуатации трехслойных светопрозрачных панелей со
стеклопластиковой обшивкой оба листа обшивок работают в раз-
личных условиях. Наружный лист подвержен воздействию влаги,
пыли, солнечного облучения, колебаний температуры, восприни-
мает изгибные и сжимающие напряжения от монтажной, ветровой
и снеговой нагрузок, частично передает их на каркас. Нижняя об-
шивка с внутренней стороны помещения испытывает меньшие на-
пряжения: воспринимает только растягивающие усилия, повышает
общую жесткость конструкции панели и служит для создания
замкнутого воздушного теплсзвукоизоляционного пространства,
поэтому ее рекомендовано выполнять не из дорогостоящего листо-
вого стеклопластика, а из термопластичных прозрачных полимер-
ных материалов, например листов поливинилхлорида или полиме-
тилметакрилата. В. зависимости от величины внешних нагрузок,
размеров панели в плане и режима эксплуатации в отдельных слу-
304
чаях при соответствующем расчетном обосновании допустимо вме-
сто нижней обшивки применять прозрачные термопластичные
пленки, например из ПВХ или полиэтилена.
Расчеты подтверждают, что панель с верхней обшивкой из стек-
лопластика толщиной 3 мм вполне удовлетворяет требованиям
прочности от воздействия ветровых К снеговых нагрузок некоторых
регионов страны. Нижняя обшивка такой панели выполняет лишь
функции изолирующей пленки. Применение термопластичной
пленки значительно снижает стоимость панели, ее вес, уменьшает
трудозатраты на ее изготовление и монтаж, повышает светопро-
зрачность.
Отечественными специалистами разработана цельноформован-
ная светопрозрачная панель с ребрами жесткости из стеклопласти-
ка. Технология изготовления таких панелей полностью механизи-
рована и аналогична изготовлению ранее рассмотренных стекло-
пластИковых изделий. Особенностью изготовления панелей являет-
ся TOi что сначала изготовляются Отдельные однотипные ее секции.
Для изготовления отдельной секции подготавливают оправку тре-
буемых размеров и формы готового изделия. С целью повышения
производительности труда оправки устанавливают попарно с двух
сторон специального механизма. После завершения всех техноло-
гических операций по укладке стекложгутов в двух взаимно пер-
пендикулярных направлениях на Оправку, пропитке связующим в
пропиточной вание отдельные стекловолокнистые заготовки вме-
сте с оправками комплектуют в панель. Боковой прижим отдель-
ных заготовок друг к другу обеспечен за счет разности скоростей
цепного и тормозящего конвейеров. Перед укладкой заготовок
вместе с оправками на тормозящий конвейер снизу на ленту этого
конвейера укладывают слой целлофана с рулона и стеклонити со
шпулярника для армирования стыков между отдельными заготов-
ками и формирования таким образом панели. Затем панель посту-
пает в камеру полимеризации, где происходит процесс отвержде-
ния. На заключительном этапе специальный механизм обрезает
кромки отвержденной панели, а другой механизм, состоящий из
двух действующих в противоположных направлениях гидродомкра-
тов, извлекает две рядом расположенные оправки. Для обеспече-
ния выпрессовки оправки изготовляют с небольшой конусностью
по длине и при комплектации панели укладывают так, чтобы две
соседние оправки извлекались в разные стороны.
Высота поперечного сечения таких цельноформованных пане-
лей составляет 70 мм, толщина рбшивок — 2 мм; сопротивление
теплопередаче — 0,5 (м2ч-1рад)/ккал, что в 1,25-, 1,3 раза выше,
305
чем у двойного остекления. Соединение панелей по длине и шири-
не производят с помощью специальных стеклопластиковых профи-
лей швеллерного и таврового Сечений.
Хорошие адгезионные свойства древесных материалов и поли-
эфирного связующего позволили разработать цельноформованную
свегопрозрачную панель с ребрами жесткости из древесины. Спо-
соб изготовления является одностадийным и совмещает операции
отверждения листа-обшивки и склеивания его с каркасом. Длина
панели составляет € м, ширина — 1,5 м, толщина — 60...180 мм,
размер ячейки из продольных и поперечных ребер — 0,6 х 0,3 м.
На предварительно подготовленную ровную поверхность из
стеклянного или металлического листа с предусмотренным антиад-
гезионным слоем равномерно по всей площади разливают поли-
эфирное связующее, на которое с помощью пистолета-распылите-
ля наносят рубленое стекловолокно или укладывают стеклохолст.
С помощью валиков и щеток производят тщательную пропитку
стекловолокнистой армирующей основы связующим. На подготов-
ленный таким образом неотвержденный пакет стеклопластика
сверху устанавливают каркас панели из древесины- Каркас под
действием собственного веса и возможного дополнительного при-
труза втапливается в толщу пакета, и в. процессе полимериза-
ции-отверждения связующего происходит склеивание его с отвер-
жденным стеклопластиковым листом-обшивкой. Для изготовления
панелей с воздушным или теплозвукоизоляционным слоем форми-
руют другую обшивку путем поворота каркаса и повторения про-
цесса склеивания и отверждения заново противоположной сторо-
ной. Отвержденные заготовки листов-обшивок обрезают заподлицо
с каркасом и зачищают. В качестве ребер каркаса рекомендована
антисептированная древесина, твердые антнеептированные древес-
но-стружечные и древесно-волокнистые плиты.
Рассмотренный одностадийный способ изготовления панелей
предпочтительней способа, когда листы-обшивки изготовляют за-
ранее и затем приклеивают к каркасу, как более экономичный и
менее трудоемкий: он позволяет исключить такие трудоемкие опе-
рации, как обезжиривание, зачистка поверхности листа, нанесение
на нее клея и непосредственно склеивание.
Масса 1 м2 такой панели составляет 8...10 кг; светопрозрачность
меньше по сравнению с панелями из стеююпластикосых ребер и дости-
гает 60%; сопротивление теплопередаче — 0,5...0,6 (м2 • ч  1рад)/ккал;
по ветровым и снеговым нагрузкам панели соответствуют норма-
тивным требованиям средней полосы России.
306
Несущие и ограждающие панельные конструкции с теплоизо-
ляцией из пенопласта подразделяют на два типа: в первом пено-
пласт принимает участие в восприятии внешних нагрузок, во вто-
ром выполняет только функцию теплоизоляции и отличается прак-
тически нулевой прочностью. В панелях первого типа средний теп-
лоизоляционный слой воспринимает в основном касательные и
часть нормальных напряжений, соединяя верхнюю и нижнюю об-
шивки. Кроме того, средний слой обеспечивает восприятие мест-
ных нагрузок (например, монтажных) и повышает устойчивость
внешней сжатой обшивки.
Пенопластовые материалы, в том числе пенополистирол, вы-
держивают ветровые нагрузки на панель свыше' 15 МПа, так как
пенополистирол плотностью 30 кг/м1 выдерживает без разрушения
равномерно распределенную нагрузку до 0,2 МПа. Трехслойные
панели со средним слоем из пенопласта имеют незначительную
массу I м2 (10...50 кг), их применяют для стенового ограждения од-
но- и двухэтажных зданий .и в многоэтажных домах каркасной сис-
темы.
В Москве построена опытная двухквартирная секция высотой
2,7 м .полезной площадью 107 м2. Панель наружной стены пред-
ставляет собой трехслойную конструкцию, в которой наружный
слой выполнен из листов стеклопластика толщиной 3 мм, сред-
ний — из бумажных сотопластов с теплоизоляционной засыпкой из
мипоры, внутренний — из древесно-стружечной плиты толщиной
ГО...12 мм. Жилой дом смонтирован из 12 стеновых панелей разме-
ром 3190.x 2840 х 100 мм весом 160...180 кг. Плоская кровля также
предусмотрена трехслойной: внутренний слой — древесно-стружеч-
ная плита, средний — сотопласты, наружный — древесно-стружеч-
ная плита, покрытая слоем стеклопластика.
Там же построен пятиэтажный жилой дом из навесных панелей
наружных стен. Панель обрамлена деревянными ребрами, каркас
выполнен из сотовых ячеек размером 150 х 150 мм, заполненных
крошкой пенополивинилхлорида на синтетическом связующем.
Наружная обшивка выполнена из стеклопластика, внутренняя — из
гипсовых плит, под которыми в качестве пароизоляции предусмот-
рена алюминиевая фольга. Горизонтальные и вертикальные стыки
панелей герметизированы пороизолом и утеплены стекловатой в
синтетической пленке. Применение таких панелей позволяет
уменьшить нагрузки на каркас здания, его вес и стоимость строи-
тельства.
307
Панели с обшивками из стеклопластиков в основном рекомен-
дованы для ограждающих конструкций стен и покрытий зданий и
сооружений. В качестве конструкций перекрытий их использовать
нецелесообразно в связи с тем, что нагрузка на перекрытие превы-
шает нормативную нагрузку на покрытие, и для обеспечения несу-
щей способности перекрытия потребовалось бы значительно уве-
личить толщину листов стеклопластиковых обшивок и высоту по-
перечного сечения панели. Однако сгеклопластиковые панели
весьма эффективны для устройства перегородок, так как легко, и
просто путем передвижки позволяют менять архитектурно-плани-
ровочные решения.
Трехслойные конструкции с обшивками из стеклопластиковых
листов и внутренним теплоизоляционным слоем из пенопласта ре-
комендованы для эффективного применения в качестве конструк-
ций дверей в жилищном и общественном строительстве. Для на-
ружных й внутренних входных дверей целесообразно применение
дверного полотна с внутренним теплоизоляционным слоем, а для
межкомнатных —Светопрозрачных с воздушной прослойкой или
любых других по желанию проживающих.
Отечественными специалистами апробированы способы меха-
низированного изготовления утепленных панелей двух типов: с об-
лицовкой из фенольного и полиэфирного стеклопластиков.
Панели из фенольного стеклопластика (рис. 8.2) представляют
собой цельнопрессованную коробчатую конструкцию на основе
стеклохолста типа ХЖКН или вязально-прошивного материала
(ВПР). В качестве связующего используют жидкие или сухие фено-
лоформальдегндиые смолы. Пустоты панелей заполняют в процес-
се изготовления вспенивающимся пенопластом марки ФРЦ на ос-
нове той же смолы плотностью 3S...50 кг/м3.
Геометрические характеристики поперечного сечения панели
следующие: при h = 60 мм а = 76 мм, b = 166 мм; при й = 80 мм а =
= 45 мм, b = 174 мм. Толщина листов обшивок составляет 2...3 мм,
Рис. 8.2. Поперечное сечение панели из фенольного стекло- пластика	элементов заполнения —1.5...2 мм. Длина панелей не ограничена, шири- на — 1500 мм, масса 1м2—10... 15 кг. Панели рекомендованы в качестве наружных и внутренних ограждающих конструкций, подвесных потолков, плит покрытий, для изготовления ко- робов вентиляционных воздуховодов, предназначенных для химически аг- рессивных сред. Для выпуска таких па-
308
мелей разработана установка производительностью 12...15 м/ч, за-
щищенная авторским свидетельством № 34217/65.
Панели из полиэфирного стеклопластика и внутренним тепло-
изоляционным слоем из пенопласта разработаны трех типов: скор-
лупчатые, ребристые й комплексные размером в плане 3500 х 3200 мм
и высотой поперечного сечения 100...160 мм. Изготовление этих
панелей полностью механизировано, технология аналогична техно-
логии изготовления оконных и дверных блоков и исключает непо-
средственный контакт обслуживающего персонала с вредными хи-
мическими веществами.
Панели со средним слоем из пенополистирола и обшивкой из
асбестоцемента, покрытые с внешней стороны слоем стеклопла-
стика толщиной 0,5 мм, выпускают в США фирмы «Прем-Пан»,
«Хаскелит» и др.
Бельгийская фирма «Бакелит Лимитед» изготовляет трехслой-
ные стеновые панели «Спавдрел*. Наружная обшивка предусмот-
рена из стеклопластика, внутренняя — из бумажнО-слоистого пла-
стика или других материалов, средний слой — фенольный пено-
пласт.
Французская фирма «СУМТ» изготовляет трехслойные фасад-
ные панели со средним слоем из пенополистирола. Вес панели раз-
мером 2,8х2,5 м и толщиной 60 мм составляет 80 кг.
В Руане промышленным объединением освоено производство
трехслойных панелей на деревянном каркасе «Гонесс» толщиной
34 мм и массой 1 м2, составляющей 7... 10 кг. Обшивки панелей вы-
полнены из стеклопластиковых листов толщиной 2 мм, средний
слой предусмотрен из пенополистирольных блоков толщиной 30 мм.
В Гренобле изготовляют панели «ЕЮР» для фасадов зданий, сбор-
ные перегородки и укомплектованные изделия для сборных домов
в 1—3 этажа. Размер панелей в плане 1200x3500 мм, высота попе-
речного сечения 50 мм. Панель состоит из листового стеклопласти-
ка толщиной 0,5 мм, асбестоцементной плиты толщиной 10 мм,
тонкого металлического листа, среднего слоя из пенополистирола,
пароизоляционного слоя из полиэтиленовой пленки или алюми-
ниевой фольги, гипсовой плиты толщиной 10 мм, бумажно-слои-
стого пластика. Снаружи панели по контуру предусмотрен метал-
лический каркас, внутри — деревянная обрамляющая рамка. Масса
1 м2 панели составляет 20...30 кг.
В Швейцарии разработаны конструкции жилых зданий дачного
и гостиничного типов в форме замкнутой призматической оболоч-
ки, собираемой из плоских панелей двух типов: стеновых й пане-
лей покрытия. Трехслойиые стеновые панели изготовлены из стек-
309
лопластиковых обшивок толщиной 1,5 мм и внутреннего слоя из
пенопласта. Аналогичная конструкция здания кемпинга в Мемфи-
се (США, штат Теннеси). Здание состоит из восьми одинаковых
четырехкомнатных секций размером в плане 16,8x3 м, высотой 2,4 м,
объединенных попарно общим коридором. Конструкция каждой
секции предсталляет собой замкнутую оболочку призматической
формы, собранную -из плоских трехслойных панелей толщиной
90 мм. Наружный и внутренний слои толщиной 1,5 мм выполнены
из полиэфирного стеклопластика, средний — из пенополиуретана,
каркас деревянный. Стоимость одной комнаты оказалась примерно
вдвое меньше, чем в обычных аналогичных зданиях из традицион-
ных материалов.
Фирмой «Бакелит Лимитед» в Бирмингеме (Англия) построено
двухэтажное здание в форме оболочки из трехслойных гнутых па-
нелей высотой на этаж. Благодаря пространственной форме панели
отличаются повышенной жесткостью по сравнению с плоскими
трехслойными панелями. Обшивки криволинейных панелей изго-
товлены из окрашенного полиэфирного стеклопластика толщиной
3 мм, в качестве среднего утепляющего слоя использован феноль-
ный пенопласт толщиной 19 мм плотностью 32 кг/м3.
Фирма «Индалекс» (Англия) при строительстве жилых домов
высотой 21—25 этажей применяет панели следующей конструкции:
наружная обшивка толщиной 2,3 мм изготовлена из самозатухаю-
щего полиэфирного стеклопластика, спрессованного в виде короб-
ки в одно целое с обрамлением панели; внутренняя обшивка — из
листов сухой штукатурки; средний слой — из армированного пено-
бетона плотностью 320...400 кг/м3, толщина панелей переменная: в
центральной части составляет 15 см с уменьшением к краю до 8 см.
Вес панели составляет 250 кг. Для повышения атмосферостойкости
(до 30 лет) поверхность стеклопластика покрывают полиуретано-
вым лаком. Панели рассчитаны на ветровую нагрузку интенсивно-
стью около 1 кН/м'при максимально допустимом прогибе 6 мм.
Сопротивление теплопередаче составляет 1,03 (м2-ч-град)/ккэл.
Панели шириной 2 м и высотой 2,65 м предварительно собира-
ют в стальную раму по 5 штук (две по ширине и зри по высоте) и в
таком комплекте устанавливают' по месту на высоту трех этажей.
Элементы стальной рамы соединяют друг с другом сваркой, а со
стеклсмтластиковыми панелями — болтами. Швы между секциями
и отдельными панелями замоноличивают герметиком.
Авиационная компания «Фоккер» в Нидерландах построила
большое число одноэтажных жилых домов размером в плане
10 х 7,3 м из объемных трехслойных блоков. Каждый блок состоит
зю
из двух частей высотой на этаж 2,6 м, шириной на половину дома
3,65 м и Длиной на весь дом 10 м. Каждая часть, в свою очередь,
собрана из трех плоских трехслойных панелей толщиной 50 мм:
стеновой — размером 2,6x10 м, покрытия и пола размером
3,65 х 10 м. Обшивки выполнены из полиэфирного стеклопласти-
ка, средний теплоизоляционный слой — из пенопласта. Панели со-
единяют в заводских условиях с помощью специальных трехслой-
ных брусков. Пространственная жесткость и устойчивость дома
обеспечена торцовыми стеновыми панелями, изготовляемыми не-
зависимо от блока, и перегородками. Опорами блока являются
стальные рамы из труб и установленные по ним стальные балки.
В Японии для временного жилья применяют пластмассовые ка-
бины-оболочки, собираемые из двух трехслойных объемных эле-
ментов со средним слоем из пенополиуретана и стеклопластиковы-
ми обшивками.
Для несущих строительных конструкций из пластмасс, в част-
ности стержневых, наиболее рациональной и эффективной формой
конструктивных элементов является трубчатая. Трубчатые профили
не только отличаются повышенной жесткостью по сравнению с
равноценными по площади сплошными сечениями, но и выгодно
отличаются от других профилей: они имеют одинаковый момент
инерции во всех направлениях. По этой причине трубчатые эле-
менты нашли применение в основном в башенно-стоечных соору-
жениях, где направление нагрузок, в частности ветровой, может
резко изменяться.
Заслуживает внимания построенная в 1960-х годах в Боулдере
(США, штат Колорадо) решетчатая радиобашня высотой 30 м из
стеклопластиковых труб. Для удобства изготовления башня разде-
лена по высоте на пять пространственных стержневых секций дли-
ной 6 м каждая, что соответствует стандартной длине труб. Соеди-
нение стержней между собой выполнено с помощью конических
вкладышей, закрепленных на концах труб, с замоноличиванием
стыков эпоксвдно-цементньш раствором. Общий вес башни соста-
вил 640 кг, что примерно в 5 раз меньше аналогичного сооружения
из стали.
По американским данным, стоимость конструкционного стек-
лопластика, применяемого в строительстве, по весу в 3 раза превы-
шает стоимость стали. Следовательно, экономия только на стоимо-
сти материала без учета снижения расходов на транспорт, монтаж и
эксплуатацию составляет по меньшей мере 40 %. Можно предполо-
жить, что в будущем трубчатые элементы найдут применение не
только в башенно-стоечных сооружениях (радиотелевизионных
311
башнях, мачтах линий электропередач и т.д.), но и в каркасных
пространственных конструкциях покрытий (призматических,
складчатых, сводчатых, купольных, пластинчатых и др.) зданий и
сооружений.
8.2.	ОКОННЫЕ И ДВЕРНЫЕ БЛОКИ
ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Окна являются одним из основных элементов офаждающих кон-
струкций зданий, а также архитектурным оформлением фасадов. Они
существенно влияют на микроклимат и санитарно-гигиеническое со-
стояние помещений. В современных жилых и общественных зданиях
площадь окон составляет 20—35 % общей площади стен, в производ-
ственных — еще больше. Известно, что из всех вадов ограждающих
конструкций окна и двери имеют наименьшие значения сопротивле-
ния теплопередаче и всодухогцюиицания, поэтому являются главным
источником теплопотерь в здании. По данным специалистов, в хо-
лодный период года теплопотери через окна могут достигать 40-60 %
общих теплопотерь. Поэтому повышение теплотехнических свойств
окон и дверей является весьма актуальной проблемой.
Замена традиционных строительных материалов, в частности
древесины, для оконных и дверных блоков на полимерные широко
распространена практически во всех странах мира. Легкость, про-
стота изготовления, стойкость к различным климатическим воз-
действиям, отсутствие усушки (как, например, в древесине), высо-
кие физико-механические характеристики — далеко не полный пе-
речень достоинств полимерных материалов, обусловливающих их
применение в качестве элементов ограждения. В основном такие
элементы изготовляют из поливинилхлорида.
Изготовление профилированных элементов для оконных и
дверных блоков представляет весьма перспективное направление в
применении поливинилхлорида в строительстве, например в США.
За период 1979—1987 гг. их применение ежегодно возрастало в
среднем на 19,1 %.
Поливинилхлоридные элементы для окон и дверей начали при
менять в США в конце 1960-х годов. Если в 1975 г- оконные поли-
винилхлоридные элементы составляли всего 1 % в общем объеме
применяемых в стране переплетов (в том числе из алюминиевых
профилей), то в 1985 г. их доля возросла до 15 %. В 1981 г, в США
объем потребления оконных переплетов из поливинилхлорида,
примененных при ремонтных работах для замены переплетов из
312
других материалов, составил 300 тыс. шт. В 1988 г. этот объем воз-
рос до 5,6 млн шт., а в 1990 г. превысил 9 млн шт., на что потребо-
валось боле 68 тыс. т поливинилхлорида. По состоянию на 1992 г.
доля оконных переплетов из поливинилхлорида составила пример-
но 35 % на общем рынке переплетов, а в 2004 г. — более 40 %.
Значительную долю в строительстве занимает поливинилхлорид
для оконных переплетов в таких странах, как Япония, Франция,
Германия, Великобритания и др. В странах Западной Европы в
1987—1988 гг. объем применения экструзионных профилей из ПВХ
составил соответственно 625 и 683 тыс. т.
В Канаде поливинилхлоридные переплеты составляют около
60 % рынка переплетов, используемых при ремонте зданий для за-
мены переплетов из других материалов; предполагают, что в даль-
нейшем рост применения ПВХ переплетов в данной области будет
ежегодно увеличиваться на 21 %.
Оконные и дверные блоки из ПВХ элементов обладают разно-
образными преимуществами, включающими, кроме перечислен-
ных, долговечность, атмосферостойкость в любых климатических
условиях (в том Числе в районах застройки с химически агрессив-
ной средой или загрязненной атмосферой), биостойкость. Они не
требуют окрашивания, уплотнения стыков, их эксплуатация про-
ста. Из поливинилхлорида изготовляют оконные и дверные блоки
различных конструкций и архитектурных стилей. Значительным
преимуществом оконных поливинилхлоридных переплетов являет-
ся их энергоэкономичность, что обусловлено повышенными изоля-
ционными свойствами ПВХ по сравнению с другими материалами,
а также многопустотной конструкцией переплетов, которая замет-
но повышает их теплоизоляционные свойства (табл. 8.3).
Таблица S.3
С^авижгельные фнзаео-механжчесжяе св
различных материала! для окон
Параметры		В ИЯ матер нала					
	Стекло- пластик	Стекло	Дерево	ПВХ	Сталь	Алтоми-
Плотность, г/см’	2,0	2,2	0,5		7,8	2,7
Прочность при растя- жении, МПа	1000	35	£0	45	450	400
Модуль упругости при растяжении, ГПа	30	60	11	2.8	210	70
Термическое линейное раошфагие, -10-* К-’	5...М	4...I1	5...30	57 ..75	12	23
313
В настоящее время в США действует стандарт на поливинил-
хлоридные элементы для оконных и дверных блоков — ASTM D
4099 «Окна из поливинилхлорида». Обществом производителей
пластмасс (Society of the Plastics Industry-SPI) осуществляется про-
грамма по сертификации оконных блоков из ПВХ.
Французским научно-исследовательским центром технологий
строительства (CSTB) в июне 1992 г. было проведено совещание,
посвященное новым типам конструкций оконного заполнения, где
принимали участие представители крупнейших французских и за?
рубежных специализированных фирм.
Конструкции оконного заполнения из древесины, ПВХ и алю-
миния на мировомрынке составляют равные доли. В ряде областей
строительства доля таких конструкций из древесины постоянно
уменьшается в пользу конструкций из ПВХ, особенно в области
реконструкции и в строительстве новых многоэтажных зданий, но
в то же время в строительстве индивидуальных домов объем дере-
вянных конструкций окон составляет 80 %.
Объем оконных конструкций из ПВХ вновь возводимых зданий
составил в 1990 г. 900 тыс. ед. Установлена тенденция увеличения
их применения в индивидуальном строительстве в последние годы
с 4 до 14 %. Лидерами в их производстве являются фирмы «Рехау»
(более 25 % общего объема производства), «Века», «Коммерлинг» и
«Алфакзн».
Новые производственные технологии обеспечивают совместное
использование древесины, алюминия и ПВХ, что является наибо-
лее характерной чертой современного производства оконных кон-
струкций. Так, применение в качестве основного материала древе-
сины, обладающей высокими теплотехническими и прочностными
качествами, может быть дополнено включением в производство
синтетических смол.
Для чердачных окон используют конструкции, в которых соче-
таются древесина, алюминий и полиуретан. Например, окна GGU
производства фирмы «Велюкс» включают переплеты из древесины
в сочетании с полиуретаном, который пожоляет обеспечить высо-
кое качество конструкции и стабильно сохранять его при воздейст-
вии низких и высоких температур (-30...+70 ’С). Крупнейшим во
Франции изготовителем чердачных оконных блоков является про-
изводственное объединение «Групп Велюкс», выпускающее с 1990 г.
блоки новейшей модификации GGL, в конструкции которых ис-
пользована древесина в сочетании с облицовкой из полиуретана.
Выбор полиуретана вместо более распространенного ПВХ обуслов-
лен лучшими теплотехническими характеристиками первого.
314
Полиуретан состоит из двух компонентов и включает полиол
Baydur VP PU 1336 и полиизоцианат Desmodur 44 Р 01 с пенообра-
зующей добавкой без хлорфторуглерода. В качестве отделочного
сатинированного покрытия используют двухкомпонентный поли-
уретан белого цвета. Нанесение покрытия осуществляют путем об-
работки изделия в форме при невысокой температуре.
По состоянию на 2005 г. в США наиболее распространенным
материалом для изготовления оконных блоков являлась древесина.
Поливинилхлорид и алюминиевые сплавы применялись в меньших
объемах, причем их суммарное использование для этих целей в на-
стоящее время не превышает потребления древесины.
В странах Западной Европы наиболее крупным производителем
оконных блоков является Германия. В этой стране в наибольших
объемах для изготовления оконных и дверных блоков применяют
поливинилхлорид, на втором месте стоит древесина, на треть-
ем — алюминиевые сплавы. В частности, в 1993 г. в Германии доля
ПВХ в общем объеме материалов, примененных для изготовления
оконных и дверных блоков, составила 43,2%, доля древеси-
ны — 34,2 %, алюминиевых сплавов — 20,3 %, алюминия совмест-
но с древесиной — 2,3 %. Поливинилхлоридные блоки, как прави-
ло, рекомендуют для многоквартирных жилых домов, а также доя
замены старых блоков.
В настоящее время в Германии в области развития рынка окон
и дверей основное внимание уделяют их экологическим парамет-
рам. В частности, в Берлине при строительстве общественных зда-
ний запрещено применение оконных и дверных блоков, изготов-
ленных из алюминиевых сплавов, древесины тропических пород и
ПВХ; разрешено применение оконных блоков только из отечест-
венной древесины.
В Италии основными материалами для изготовления оконных
блоков являются древесина и металлы, поливинилхлорид использу-
ют в меньших объемах.
Во Франции наиболее распространенным матепиалом для изго-
товления оконных блоков, является ПВХ. В 2002 г. применено бо-
лее 3 млн поливинилхлоридных оконных блоков, что составляет 37 %
общего объема рынка оконных блоков в стране, причем примерно
35 % из этого количества составляли блоки, предназначенные для
вновь строящихся зданий, а 65 %—блоки, применяемые при ре-
монте и реконструкции зданий. По прогнозам, ожидается увеличе-
ние рынка ПВХ оконных блоков до 40 % общего объема.
315
Окна из пластмассовых профилей Rehau (Германия) не требуют
в процессе их эксплуатации последующей окраски. Эти окна пого-
доустойчивы, отличаются повышенной звуко- и теплоизоляцией,
отвечают требованиям экологии, долговечны, позволяют эконо-
мить энергию, выразительны с точки зрения многообразия архи-
тектурных решений, хорошо зарекомендовали себя на практике.
Все больше российских фирм переходит на собственное изготов-
ление продукции с использованием зарубежных технологий и обо-
рудования. Примерами являются российско-швейцарско-финское
СП «Финнарт» и АО «Пимапен» (дочернее предприятие турецкой
фирмы «Энка»), выпускающие впервые в России деревянные окон-
ные и дверные блоки высшего качества и металлопластмассовыЕ
окна и двери. Так, материалом систем окон «Пимапен» служит же-
сткий ПВХ. На них ие влияет ни холод, ни жара, ни дождь, ни снег,
ни химически агрессивная среда. Они ударопрочны, устойчивы к
старению, гниению, не требуют специального ухода и окраски. Ус-
тановка окон производится в течение одного дня.
В октябре 1995 г. в Брюсселе (Бельгия) состоялась 4-я сесСйя
Ассоциации европейских производителей алюминиевых конструк-
ций (ААА), посвященная анализу развития производства конструк-
ций оконного и дверного заполнения в сравнении с поливинилхло-
ридом и древесиной. Специалистами было отмечено увеличение
объемов производства конструкций из пластмасс и их конкуренто-
способность на европейском рынке по отношению к алюминиевым
строительным конструкциям.
В настоящее время в промышленном строительстве стран За-
падной Европы в качестве оконного и дверного заполнения нахо-
дят применение в основном алюминиевые блоки, а в жилищном
строительстве — блоки из древесины и пластмасс. Однако в разных
странах тенденция применения блоков различна. В целом в Европе
первое место по использованию занимают конструкции из древе-
сины, затем из алюминия и пластмасс. В Великобритании отдают
предпочтение конструкциям из алюминия, затем из ПВХ и древе-
сины. Во Франции применяют преимущественно конструкции из
древесины, затем из ПВХ и только потом из алюминия. В Италии
на первом месте конструкции из древесины, затем из алюминия и
ПВХ, В Германии на первом месте находятся конструкции окон-
ных и дверных блоков из поливинилхлорида, затем из древесины и
только потом из алюминия. По данным специалистов, такое рас-
пределение сохранялось до 1998 г. Однако в промышленном строи-
тельстве преимущественно будут применяться конструкции из
алюминия.
316
Рыночная стоимость оконных и дверных блоков из ПВХ в кон-
це 1990-х годов снижалась; за период 1980—1994 гг. стоимость бло-
ков из ПВХ в сравнении со стоимостью блоков из алюминия сни-
зилась с 80 (1980 г.) до 56 % (1989 г.) и до 52 % (1994), за этот же
период относительная стоимость блоков из древесины снизилась с
62 (1989 г.) до 60 % (1994 г.). Аналогичная устойчивая тенденция к
снижению затрат времени на изготовление блоков отмечается на
период до 2010 Г- за счет повышения эффективности технологиче-
ских процессов изготовления оконных и дверных блоков.
Для производства окон ПВХ стабилизируют, улучшают свето-
стойкость и атмосферостойкость, свинцовые стабилизаторы заме-
няют на Ca-Za-соединения. ПВХ для оконных рам не содержит
пластификатора, не выделяет вредных веществ, не деполимеризу-
ется, долго не стареет, средний срок службы составляет 30...50 лет.
Незначительное количество отходов, получаемых в процессе фор-
мования рам, легко превращают снова в профили. Устаревшие
оконные рамы полностью утилизируют.
Изучение экономической эффективности оконных рам в Авст-
рии показало идеальный выбор ПВХ для технического^ экологиче-
ского и экономического применения. Со стороны других пластмасс
нет альтернативы по стоимости и технологичности.
В настоящее время в строительстве России подавляющее коли-
чество окон имеют деревянный переплет и двойное остекление.
Для повышения теплотехнических свойств при изготовлении окон-
ных переплетов рекомендован полимерный материал — полиэфир-
ный стеклопластик.
Разработанная технология позволяет изготовлять профили
сложного сечения высокопроизводительным способом непрерыв-
ного формования — пултрузией. При этом способе в нагреваемую
фильеру определенного сечения по периметру заправляют стекло-
ткань, внутрь заправляют стеклоровинг так, чтобы он заполнял
максимум сечения профиля. С помощью специального механизма
на выходе из фильеры производят протяжку. На подходе к фильере
стеклоэлементы профиля смачивают полиэфирной смолой, на вы-
ходе отвержденйая смола образует прочный профиль требуемых
размеров, который на 70 % по массе состоит из стекловолокна.
Оконные и дверные блоки из полиэфирного стеклопластика по
технологии канадской фирмы «Инлайн Файбергласс» (Канада) из-
готовляет ЗАО «Стеклопластик Компонент» (г. Зеленоград Мос-
ковской обл.). Проведанные комплексные испытания в ряде НИИ,
в том числе на экологическую и пожарную безопасность, подтвер-
1J7
дили пригодность и высокие эксплуатационные свойства рекомен-
дуемых стеклопластиковых оконных и дверных блоков.
Стеклопластик относится к трудносгораемым материалам, тер-
мореактивная смола под воздействием температуры не размягчает-
ся. Отсутствие в профилях из стеклопластика стальных элементов,
имеющих высокую теплоемкость, Позволяет повысить сопротивле-
ние теплопередаче окон в целом.
Фичико-нмяннческне сяойсты полиэфариого стеклопластика
Лее» (Канала)
ПЛОТНОСТЬ. кг/м’..........................
I Iредел прочности при nj.xtk, МПа........
Предел прочности при сжатии (растяжении), Mita
Котффиниентпинейногораапиреиия. грал-1....
Коэффициент тенлоирочатмоои, Вт/(м  °C)..
1400
690.1240
410..1180
0.3...0.3S
Предложены конструкции окон не только с открывающимися
створками (наклонными и поворотными), но и раздвижными. Раз-
движные двери для балконов и веранд имеют большую площадь
остекления, что улучшает освещенность и зрительно увеличивает
внутренний объем помещения. Высокая прочность профиля позво-
ляет применять менее сложную и дорогую фурнитуру, которую
также изготовляет ЗАО «Стеклопластик Компонент». При этом
цены на окна из стеклопластика сопоставимы с ценами на окна из
ПВХ. Новые окна не требуют окраски.
С 1992 г. в России появились новые, в основном частные фир-
мы по производству окон. В настоящее время только в Москве ра-
ботает более 150 фирм, выпускающих окна из ПВХ профиля. Запу-
щено несколько крупных производств окон из ПВХ в Подмоско-
вье, Казани и Махачкале. Среди них завод «Стройпласт» (г. Ка-
зань) — первый с 1994 г. российский завод по производству окон-
ных и дверных блоков из ПВХ профилей. Его проектная мощность
составляет 250 тыс. м2 продукции в год. Оборудование заво-
да — Производства итальянской фирмы «Амут» и ряда других зару-
бежных фирм. На строительство завода и начало серийного выпуска
продукции потребовалось 3 года (1991—1994). Строительство осуще-
ствлялось во время тяжелой экономической ситуации в стране.
Конструкция окон разработана применительно к климатиче-
ским условиям России. Качество и экологическая безопасность
продукции подтверждены соответствующими -сертификатами. Пе-
реплет окна и коробку изготовляют из трехкамерного ПВХ профи-
ля собственного производства из отечественного й импортного сы-
318
рья. Стеклопакеты производят на специальной линии с использо-
ванием листового стекла Салаватского завода. Пространство между
стеклами заполняется осушенным воздухом. Стеклопакеты не за-
потевают до —SO °C. Качество оконного профиля соответствуют
требованиям ТУ 2247-104G5744716-95.
Техническая характеристика моааого ПВХ i
завода «Стройкшт» (г. Казань)
Прочность при растяжении. МПа, ие менее...........
Ударная вя ikocih < :р Шарки, кДж/м’, не менее. .
I емлерэтура размяв чения но Вика, *Х.’, нс меиее   .
Тепловое удлинение ко 10ft “С/ч, %, не более...
От ник гелоиая длина разрыва сварного шва, не более.
16.1
10
7$
Техническая характеристика оконного ПВХ профиля с тройным остеклением нз обычного стекля завода «СтроАпласт»	
Допустимая нормами средняя температура наиболее холодной <1Я1Мд>яики (cwnrerc шротная eft северная тронииа области применения), Ч.'		-33
Срок службы, л?т, не менее 					23
Индекс ®укг«1Х1Л“г|ии, дБа			25.5
	0.49
	
Сягрогмызенпе тю.(дулопрокипакию при разности давлений	
10 МПа. (М1 Ч • Па 1/Ы .......			4.5
Размеры, мм	
•кхннннаримы									59
толи;и на рамы со створкой	 ,.		76
толщина стекал и расстояние между ними				4-12-4-12-4
11 крина переплета. мм	
рамы со ст норкой сокраамркиа			...................	HS
рамы с двумя створками лоимллс(у 				188
по импосту сгворк и		76
Расстояние от край створки до края рамы, мм 		32
гасстояние между смежными створками, мм	  ..	21
Завод также выпускает арочные окна, планируется выпуск меж-
комнатных дверей. Для этого с фирмой «Амут» ведутся переговоры
о поставке соответствующего оборудования.
Одним из лидеров поставки, оконных профилей из ПВХ в Евро-
пе является немецкая фирма КБЕ «Фенстерзюстеме (Оконные сис-
темы) ГмбХ», которая была создана в 1980 г. как головная органи-
зация по сбыту оконных профилей из ПВХ фирмы-производителя
КБЕ «Кунстштоффпродукцион ГмбХ», завод которой находится в
Берлине. Фирма основана в 1980 г. в Диллингене (Южная Герма-
ния). В 1981 г. в Берлине (район Мариенфелвде) был построен за-
319
вод для выпуска изделий из полимерных материалов для строи-
тельства и электротехники. В 1985 г. произошло разделение завода
на два самостоятельных предприятия, одно из которых стало спе-
циализироваться на экструзии ПВХ профиля для окон и дверей. С
1986 г. начался экспорт продукции КБЕ сначала в Великобрита-
нию, затем в другие европейские государства. К 1992 г. относится
первое массовое появление технологий ПВХ окон на московской и
петербургской строительных выставках. Однако широкое внедре-
ние оконных технологий КБЕ в России началось в 1995 г., когда
появился спрос на качественные окна.
В настоящее время в нашей стране ЗАО «КБЕ Оконные техно-
логии» (г. Москва) является лидером на оконном рынке среди про-
изводителей пластикового профиля. По технологии этой фирмы
работают более 250 фирм-переработчиков профильной продукции
не только в Москве, но и по всей России, в Белоруссии и других
странах СНГ.
В настоящее время годовой оборот фирмы «КБЕ» составляет
около 240 млн евро, из которого примерно половина приходится
на экспорт- Для получения высококачественного профиля КБЕ ис-
пользует порошковый ПВХ производства фирмы BASF- В качестве
добавок в производстве применяют экологически чистые материа-
лы. Гранулят ПВХ, полностью готовый для дальнейшей переработ-
ки, производит дочерняя фирма «Бегра».
Для торговли профилем в России в 1995 г. в Москве было созда-
но дочернее предприятие ЗАО «КБЕ Оконные технологии». После
получения соответствующих сертификатов с февраля 1998 г. фирма
КБЕ получила от Госстроя России разрешение на маркировку своих
профилей буквенным обозначением ГОСТ Р (РСГ 9001).
Существуют необоснованные сомнения в небезопасности при-
менения ПВХ профилей, говорят об их горючести, могущей при-
вести даже к гибели людей. Одной из любимых «страшилок» про-
тивников ПВХ является рассказ о трагическом пожаре в аэропорту
Дюссельдорфа, унесшем 17 жизней. Этот случай расследовала спе-
циальная комиссия экспертов. Результаты работы комиссии пока-
зали, что одной из основных причин гибели людей явилось приме-
нение горючего клея в трехслойных панелях из алюминия и плит-
ного пенополистирольного утеплителя в междуэтажных^ перекры-
тиях без соответствующего согласования. Выполнение сварочных
работ с нарушением техники безопасности привело к пожару, в
результате которого произошло отравление людей диоксинами, фу-
ранами и угарным газом.
320
В Германии при пожарах ие зафиксировано ни одного случая
нанесения вреда потерпевшим именно по вине оконных конструк-
ций из ПВХ. Более того, в Германии, где принято все страховать от
различных опасностей, окна их профилей ПВХ даже не включены
в перечень изделий повышенного риска.
’ Противники ПВХ в России часто приводят «данные» о сбыте в
Россйи некачественного товара и устойчивой тенденции к сниже-
нию гфоизводства окон из профилей ПВХ за рубежом. Информа-
ция Берлинского Международного конгресса «Окна из искусствен-
ных материалов» подтверждает обратную информацию; за период
1970—1996 гг. производство деревянных окон на немецком рынке
снизилось с 8 до 6 мли оконных единиц, а производство окон из
ПВХ за тот же период повысилось с 1 до 10 млн единиц, причем
такая тенденция продолжает сохраняться и в настоящее время.
Для климатических условий России фирма «КБЕ» разработала
специальную пятикамерную конструкцию рамного профиля, кото-
рая обеспечивает высокие эксплуатационные и теплофизические
характеристики изделий. Разработку отдельных умов примыкания
окон к стенам различных конструкций выполняет Московский
НИИ типового и (экспериментального проектирования
(МНИИТЭП).
Число партнеров фирмы «КБЕ» в настоящее время превышает
200. В головном офисе фирмы в Москве работает бесплатный учеб-
ный центр, в котором специалисты могут пройти курс обучения пр
изготовлению оконных и дверных конструкций по новейшей немец-
кой технологии и в соответствии с требованиями российских стан-
дартов. Фирма «КБЕ» имеет филиалы в различных регионах:
Санкт-Петербурге, Екатеринбурге, Новосибирске, Ростове-на-Дону.
Немецкая фирма «Брюгманн-Фризопласт ГмбХ», основанная в
1848 г„ одна из первых в 1958 г. начала производство ПВХ профи-
лей для окон и дверей. Более чем за 45 лет было разработано боль-
шое число оконных и дверных систем, которые по своим эксплуа-
тационным свойствам и высокому качеству получили заслуженное
признание на мировом рыйке. Заботясь об окружающей среде,
фирма «Брюгманн» первой в 1988 г. применила стабилизированные
кальцием и цинком профили, исключив экологически опасный
свинец. С 1993 г. фирма «Брюгманн» начала серийный выпуск
ПВХ профилей для оконных и дверных систем с кальций-цинко-
выми стабилизаторами.
Кроме головного производства, расположенного в немецком
городе Папенбурге, сегодня под маркой «Брюгманн» производвт
ПВХ профиля ведущие в этой области фирмы в различных странах
21-3040	32)
мира, в том числе дочерние фирмы и торговые агентства в США,
Канаде, Швеции, Англии, Бельгии, Франции, Италии и Швейца-
рии, а также имеющие лицензии фирмы в Англии, Канаде, Индии
и Японии.
В 1996 г. произведен полный перевод производства на стабили-
заторы нового типа, не содержащие тяжелых металлов и не пред-
ставляющие никакого риска для здоровья людей и окружающей
среды. На сегодняшний день на всех основных профилях -фирмы
♦Брюгманн» стоит маркировка «Z», означающая применение каль-
ций-цинковых стабилизаторов.
Весьма эффективным следует считать оконные и дверные бло-
ки из стеклопластиковых материалов на основе -стекловолокна .и
термореактивной полиэфирной смолы. Их теплоизоляционные
свойства близки к древесине, прочность и долговечность — к ме-
таллу, термодеформативность — к стеклу. Они отличаются высокой
влаго-, атмосфере- и биостойкостью. Одной из причин, сдержива-
ющих широкое применение стеклопластнковых оконных и двер-
ных блоков, является их высокая стоимость, однако, при массовом
производстве их стоимость снижается на 30...50 %.
По данным специалистов центра «Стройполимер-грест», дли-
тельность эксплуатации стеклопластикоеого профиля для окон и
дверей составляет более 50 лет.
Отличительной особенностью конструкции оконных блоков яв-
ляется сложная конфигурация их поперечного замкнутого сечения,
с предусмотренными двумя пазами для устройства стеклянного за-
полнения. Внутри замкнутого сечения из стеклопластика толщи-
ной 2,5...3 мм должен быть предусмотрен теплоизоляционный
слой, например из пенопласта.
Процесс изготовления оконных блоков из стеклопластика вы-
полняют в следующей технологической последовательности; заго-
тавливают бруски из древесно-стружечной плиты для каркаса ство-
рок или коробок оконного блока; заготавливают стекломат по раз-
мерам брусков каркаса; приготавливают связующее; укладывают
бруски и стекломаты в пресс-форму, подают в нее полиэфирное
связующее; отверждают готовое изделие; производят разъем
пресс-формы и извлечение изделия.
Бруски заготавливают из ДСП плотностью 600...650 кг/м’. Раз-
меры брусков каркаса по ширине и высоте — на S...6 мм меньше
размеров брусков створок или коробок с учетом облицовки стекло-
пластиком толщиной 2,5...3 мм. Для изготовления брусков каркаса
можно использовать и натуральную древесину низших сортов. Но
если на 1 М2 оконного блока расход ДСП составляет около 0,01 №,
322
то расход пиломатериалов — в 10 раз больше. Брусок или рамку
створки из ДСП обертывают стекломатом, прикрепляют металли-
ческими скобками к каркасу и укладывают в пресс-форму. Перед
заполнением связующего пресс-форму тщательно очищают и сма-
зывают кремнийоргйническим покрытием № 5. Пресс-формы вы-
полняют стальными с обогревательными и охлаждающими канала-
ми. После соединения элементов пресс-формы к ней подсоединя-
ют резиновые шланги, но которым под давлением 40...60 МПа по-
дают связующее. После полимеризации связующего готовое изде-
лие извлекают. Расчетная длительность всего цикла изготовления
одного блока — 60 мИн, расчетная годовая производительность —
30 тыс. м’ в год.
Для изготовления беспереплетных оконных блоков и блоков со
спаренным переплетом размером 1346x1464 x 90 мм и балконных
дверных блоков размером 2200 х 700 х 85 мм в качестве теплозвуко-
изоляционного слоя используют полиэфирный стеклопластик и
фенольный пенопласт. Применяют металлическую пресс-форму, в
которую поочередно укладывают предварительно раскроенные
стекловолокнистые холсты и пенопластовые вкладыши, получае-
мые из вспенивающейся заливочной композиции на основе фено-
лоформалвдегидной смолы, а также закладные детали. Далее про-
цесс изготовления аналогичен вышеуказанному. Для обогрева за-
готовки через специальные каналы подают теплоноситель — горя-
чую воду или пар. Охлаждение производят после полимеризации
связующего с помощью холодной воды. После раскрытия
пресс-формы выталкивающее устройство извлекает отвержденное
изделие из нее.
При изготовлении беспереплетных оконных блоков после из-
влечения пуансона матрица передается на устройство, где извлека-
ются элементы, предназначенные для формирования пазов для
оконных стекол.
Конструкции из стеклопластика рекомендованы для остекления
жилых и общественных зданий, в том числе балконов, лоджий, ве-
ранд в любых климатических зонах. Продукцию изготовляют в
г. Хотьково (Московская обл.) на современном оборудовании.
Профили разработаны канадскими специалистами, а отечествен-
ные ученые НПО «КАРБОТЕРМ» гарантируют высокое качество
продукции на основе 25-летнего опыта научных исследований в
Центральном НИИ специального машиностроения (ЦНИИСМ),
который является ведущим научным центром России в области ра-
кетно-космических технологий.
323
Сегодня трудно представить себе современное жилье с неряш-
ливыми окнами, с облупившимися от ветра и солнца деревянными
переплетами и подоконниками. Сами же окна давно перестали
быть только функциональной частью жилища: с помощью дизай-
неров они превращаются в произведения искусства, позволяя визу-
ально изменять пространство помещений. Для окон важны степень
теплозащиты, звукоизоляции, герметичности.
В октябре 2000 г. в г. Воскресенске Московской обл. вступил в
строй новый завод по выпуску ПВХ профилей для изготовления
оконных конструкций. Завод выпускает оконные профили, для экс-
плуатации как в обычных климатических условиях, так и в север-
ной климатической зоне при температуре до —60 'С.
В Европе до этого времени такие профили производились толь-
ко в Германии.
Сырье для изготовления профилей поставляют из Германии,
поскольку руководство компании убеждено, что лишь в этом слу-
чае качество профилей, производимых в Подмосковье, не будет от-
личаться от качества аналогичной немецкой продукции. Главный
лозунг завода — российский профиль немецкого качества. С этой
целью со стороны немецких технологов и независимых отечествен-
ных экспертов осуществляется постоянный контроль производства
на всех его этапах в соответствии с требованиями ГОСТ 30673—99
«Профили поливинилхлоридные для оконных и дверных блоков.
Технические условия».
8.3.	ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ
КОНСТРУКЦИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПОЛИМЕРНЫХ
Й1АТЕРИАЛОВ
Электроизоляционные конструкции опор воздушных линий
электропередач, распределительных устройств и других элементов
энергосистем постоянно эксплуатируются на открытом воздухе.
Статистика показывает, что по числу аварий и тяжести последствий
таких энергосистем наиболее опасно сочетание воздействий обыч-
ного электрического напряжения, увлажнения и загрязнения по-
верхности, что приводит к перекрытию и пробойному напряжению.
Специалисты отмечают, что вероятность сочетания постоянно
приложенного электрического напряжения с неблагоприятными
атмосферными воздействиями равна 1 и ежегодно отмечается при-
мерно 100 критических ситуаций. Особую остроту данная проблема
324
приобретает в районах морского побережья, интенсивной промыш-
ленной зоны, сельского хозяйства, засоленных почв и др.
Главное направление решения проблемы— рациональный вы-
бор материалов и конструкций электроизоляционных несущих эле-
ментов. С этой целью в ряде научных организаций совместными
усилиями специалистов разработаны и рекомендованы комбиниро-
ванные стеклопластбетонные конструкции электротехнического
назначения.
Впервые стеклопластбетонные электроизоляционные конструк-
ции были внедрены в 1968 г. в связи с созданием в нашей стране
опытных участков высоковольтных линий (ВЛ) электропередач на-
пряжением 0,4—35 кВ, в которых на железобетонных стойках уста-
навливались траверсы для безызоляторного крепления проводов.
Конструкции таких траверс были разработаны СибНИИЭ совместно
с Сельэнергопроектом, имеют крестообразную форму. Суммарный
размер вылета консолей составляет 1700—2200 мм, высота стой-
ки — 900... 1100 мм. Траверсы для ВЛ напряжением 0,4 кВ изготов-
ляли из электроизоляционного неармированного бетона, для более
высокого напряжения — 10 и 35 кВ — применяли траверсы с пред-
варительно напряженной стеклопластиковой стержневой арматурой.
Специалистами ИСиА Госстроя Беларуси разработана и вне-
дрена в 1975 г. трехлучевая конструкция траверсы, состоящая из
предварительно напряженных горизонтального и вертикального
элементов из электроизоляционного бетона. Армирование травер-
сы выполнено из четырех стеклопластиковых стержней диаметром
6 мм, изготовленных методом протяжки. Вертикальный элемент
крепится к железобетонной опоре ВЛ 10 кВ с помощью стальных
хомутов. При этом два провода крепятся на концах горизонтально-
го элемента, третий — на вертикальном элементе.
Специалистами ХГАСУ разработана и внедрена на ИнгуриГЭС
конструкция предварительно напряженной бетонной траверсы в
стеклопластиковой оболочке. Использован бетон класса В20, смола
ЭД-20 холодного отвержденйя. Стеклопластиковая оболочка тол-
щиной 2 мм формовалась, намоткой нетканой ленты на высушен-
ный бетонный сердечник. Уровень начального предварительного
обжатия сердечника составил 0,6 от разрушающего.
Для ВЛ более высоких классов напряжений рекомендованы раз-
личного типа стеклопластбетонные опоры. В частности, в нашей
стране разработаны и внедрены центрифугованные бетонные опоры
кольцевого сечения с прецварителыю напряженной стеклопластико-
вой стержневой арматурой. Натяжение арматуры осуществляют спо-
собом »на упоры», а высушенный бетон пропитывают петролатумом.
325
За рубежом в качестве опор ВЛ применяют конструкции, вы-
полненные полностью из стеклопластика. В некоторых случаях это
обусловлено эстетическими требованиями, например при устрой-
стве ВЛ через парковые зоны и др. Однако такие конструкции яв-
ляются очень дорогими, В целях снижения стоимости и расхода
стеклопластика отечественные специалисты рекомендуют комби-
нированные конструкции опор в стеклопластиковых оболочках,
которые внешне характеризуются такими же высокими эстетиче-
скими показателями, как и цельностеклопластиковые. По этим же
причинам конструкции в стеклопластиковых оболочках-обоймах
целесообразно применять и для опор осветительной сети.
СибНИИЭ предложил конструкцию опоры ВЛ высоких напря-
жений в виде стойки диаметром 50 см из электроизоляционного
бетона со стеклопластиковой арматурой. Раскрепление опоры пре-
дусмотрено с помощью стеклопластиковых оттяжек с трекинго- и
атмосферостойким покрытием (рис. 8.3).
Опора ВЛ может быть и комбинированной, состоящей из элек-
троизоляционной и железобетонной частей. Длину изолирующей
части выбирют в зависимости от напряжения, запыленности среды
и других эксплуатационных условий.
Рис.8.3. Железобетонная изоля-
ционная опора со стеклопласти-
ковым армированием и оттяжка-
ми конструкции СибНИИЭ;
I— ужя жресйекня проводов,
2— аыеожоеалыпыА тороидальный
эч>ая; 3— стойка из элсктроизоля-
оттяжка кз стеклопластика, 5— ме-
таллический элемент оттяжки
б— заземленное охранное кольцо
Аналогичные стойки из двух частей
предложено применять и в опоре ВЛ
500 кВ. На рис. 8.4 показаны серийно
выпускаемые железобетонные центри-
фугированные трубы-стойки длиной
до 26 м. Защита от прямых ударов мол-
нии предусмотрена устройством двух
дополнительных опор, к которым кре-
пятся грозозащитные тросы.
Специалистами ХИСИ разработана
комбинированная вантово-стоечная
конструкция опоры, показанная на
рис. 8.5. Стойки для крепления грозо-
защитных тросов одновременно служат
опорами, к которым крепится стекло-
пластиковая вантовая конструкция.
Возникающий распор воспринимается
стальными или комбинированными
пластмассовостальными оттяжками.
Возможно устройство Парных оттяжек
из плоскости образованней рамы, рас-
положенных под углом 60° друг к другу
326
Рис. 8.4. Электроизоляционная «литежтастжелеэобетонная опора для ВЛ 500 кВ
конструкции СибНИИЭ
И воспринимающих горизонтальные усилия. Для обеспечения же-
сткости рамно-вантовой конструкции могут устанавливаться две
специальные оттяжки, соединяющие ее с основаниями стоек. Уси-
лия натяжения в оттяжках можно регулировать с помощью специ-
ального устройства типа тальреп.
Для элементов вант и оттяжек в зависимости от величины про-
лета и шага опор можно применять стеклопластиковые стержни
сплошного или трубчатого сечения. При этом для сплошных
стержней рекомендовано однонаправленное армирование. Из на-
копленного отечественными специалистами опыта внедрения ван-
товых конструкций трубчатые стеклопластиковые элементы целе-
сообразно применять при величине распора до 300...400 кН и нро-
J50Q0.
Рис, 8.5. Вантово-стоечная опора для ПЛ 500 кВ конструкции ХИСИ
327
летах до 50...60 м. Дальнейшее увеличение сечений нецелесообраз
но и следует переходить на стеклопластиковые элементы с однона-
правленным армированием.
Для крепления традиционных фарфоровых изоляторов рекомен-
довано применять стеклопластиковые стержни-оттяжки. Такая изо-
ляционная оттяжка была установлена в опытном порядке на Змиев-
ской ГРЭС и для замены фарфорового многозвеньевого наклонного
изолятора воздушного выключателя напряжением 330 кВ- Снижение
массы конструкции оттяжки значительно упрощает и сокращает
сроки выполнения монтажно-демонтажных работ в связи с исклю-
чением необходимости использования механизмов. При этом затра-
ты снижаются на 50,6 %. В настоящее время на отечественных ли-
ниях ВЛ напряжением 110—500 кВ применяют дорогостоящие
стержневые фарфоровые изоляторы производства Германии. Масса
одного звена такого изолятора составляет 124 кг, тл, в 1,5 раза
выше, чем отечественного, поэтому применение стеклопластиковой
оттяжки позволит получить значительный экономический эффект.
Особую актуальность приобретает решение вопроса о стойкости
таких конструкций к воздействию температур и их колебаниям.
Стеклопластик более чувствителен к воздействию температур, чем
бетон. Однако опасно воздействие температур в регионах с тропи-
ческим климатом, где температура на поверхности конструкций
может достигать 100 °C, а при тропическом ливне —резко сни-
жаться на 70...80 “С.
Наиболее неблагоприятны перепады, температур плюсо-мину-
совые, т.е. выше и ниже 0 °C. При снижении температуры на по-
верхности стеклопластика конденсируется влага. При понижении
температуры и замерзании происходят поверхностные разрушения
и снижение диэлектрических показателей. По данным специали-
стов, перепад температуры с -40 до +60 °C приводит к снижению
прочности стеклопластика, например при изгибе, на 10...18 %, что
приводит к соответствующему снижению прочности полимербс-
тонного элемента, особенно растянутого.
Установлено, что диэлектрические характеристики стеклопла-
стиков при повышении температур ухудшаются, но в климатиче-
ском диапазоне указанное повышение влияет незначительно.
В климатических районах с пониженными отрицательными
температурами, особенно в районах Крайнего Севера и Восточной
Сибири, одним из главных требований к электроизоляционным
конструкциям является морозостойкость. Экспериментально уста-
новлено, что после 30 циклов замораживания до —50 °C и помеще-
328
ния в емкость с комнатной водой прочность бетонных образцов в
обоймах из эпоксидного стеклопластика толщиной 1 мм снизилась
на 18 % и в дальнейшем после 60 циклов не снижалась, в то время
как прочность бетонных образцов без обойм снижалась на 50 %, а
величина модуля деформаций — примерно в 13 раз. Прочность бе*
тонных элементов в обойме толщиной 3 мм после 30 циклов замо-
раживания снизилась на 3 %, а после 60 циклов — на 13 %.
Если же влагу в бетоне исключить и применить высушенный
бетон в оболочках из эпоксидного стеклопластика, то при цикли-
ческом замораживании и оттаивании прочность и деформатив-
ность таких конструктивных элементов почти не изменяются, так
как отсутствие влаги в бетоне исключает появление дополнитель-
ных напряжений. Такие полимербетонные конструкции рекомен-
дованы к широкому применению не Только в регионах с экстре-
мальными Климатическими условиями в качестве электроизоляци-
онных, но и в зданиях и сооружениях любого назначения.
Солнечная радиация почти не отражается на диэлектрических
свойствах стеклопластиков, но значительно влияет на его деформа-
тивно-прочносгиые характеристики и состояние поверхности. Реак-
ции окисления под воздействием ультрафиолетовых лучей и озона
способствуют деструкции связующих в стеклопластиках, что приво-
дит к нарушению связей между молекулами и образованию макро-
молекул. В результате на границе между этими элементами появля-
ются микротрешины, на поверхности стеклопластиков наблюдается
потеря блеска поверхности, эрозия поверхностного слоя связующего
и увеличение шероховатости. При этом глубина проникания ультра-
фиолетовых лучей не превышает 0,5...0,6 мм. Происходит процесс
старения, который значительно ускоряется при одновременном воз-
действии солнечной радиации, ветра, дождя, снега и длительно дей-
ствующих нагрузок. Поданным различных авторов, эти воздействия
снижают прочность стеклопластиков на 25...30 %, особенно поверх-
ностных слоев, что следует учитывать при назначении толщины
внешних стеклопластиковых армирующих оболочек.
Экспериментальные исследования изгибаемых полимербетон-
ных балок в условиях наиболее неблагоприятного для стеклопла-
стика района — Черноморского побережья Кавказа, где значитель-
ная солнечная радиация в сочетании с морским влажным клима-
том — показали снижение прочности балок в среднем на 22,3 % по
сравнению-с испытаниями в обычных условиях. Характер разруше-
ния у всех балок был одинаков: разрыв стеклопластика в растяну-
той зоне средней части балок. В качестве армирующего материала
использовали стеклоровинг марки РБН-13-2520-289а, намахываю-
329
тцийся перекрестно под углом 45° к продольной оси балки. При-
меняли связующее на основе эпоксидной смолы ЭД-20 горячего
отверждения. Толщина оболочки составляла 1 мм. Испытания
проводили после выдержки образцов чна открытом воздухе в тече-
ние 30 мес., в результате чего на поверхности стеклопластика на-
блюдалось незначительное помутнение. Результаты исследования
подтвердили необходимость устройства защитных покрытий стек-
лопластика.
8.4.	ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ И ТКАНЕВЫЕ
СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Строительные конструкции, внутри которых находится воздух
под избыточным давлением, называют пневматическими. Послед-
ние в свою очередь подразделяют на воздухоопорные и пневмокар-
косные. Изготовляют такие конструкции из специальных тканей с
применением пластмасс.
Пневматические строительные конструкции отличаются легко-
стью, компактностью в сложенном виде, транспортабельностью и
высокой степенью сборности. Их возведение не требует сложных
вспомогательных приспособлений. Особенно эффективно их при-
менение для временных зданий и сооружений. Область их приме-
нения безгранична: это всевозможные сооружения для нужд строи-
тельства — склащя, мастерские, гаражи, клубы, столовые, жилые
помещения; укрытия спортивных сооружений — бассейнов, тен-
нисных кортов, велотреков, стадионов; укрытия для зерна, удобре-
ний, ддя защиты скота; тепляки для выполнения специальных
строительных и монтажных работ в условиях Крайнего Севера или
Дальнего Востока; выставочные павильоны, киноконцертные по-
мещения, вокзалы, цирки-шапито; плотины, пневматические
подъемники, опалубка для возведения монолитного железобетона,
подмости, устройства для испытания конструкций и т.д.
8.4.1.	История развития пневматических
строительных конструкций
При всем своем разнообразии все пневматические сооружения
и конструкции состоят из двух материалов — тонкой пленки и воз-
духа. Материал пленки может быть различный, в том числе металл.
Идея пневматических конструкций и сооружений, как и многих
других оригинальных технических решений, цодсказана человеку
330
природой. Вот что говорится по этому поводу в одной книге: «Ран-
ней весной то дуг, то там можно увидеть «чудо»: нежные ростки
растений взламывают асфальтовую броню толщиной в 8—10 санти-
метров. Разрушение асфальта нежными ростками поражает вообра-
жение. Откуда такая «прочность» у этих маленьких, хрупких созда-
ний? Какая сила помогает им пробить асфальт, чтобы выбраться на
волю, к теплу и солнцу?
У растительных клеток есть протоплазма и оболочка. При про-
никновении в клетку воды увеличивается объем клеточного сока, за-
ключенного в особые пузырьки, вкрапленные в протоплазму. Вслед-
ствие этого облегающая пузырьки протоплазма плотно прижимается
к клеточным оболочкам и растягивает их подобно тому, как надутые
автомобильные камеры растягивают шины. Это напряжение клеточ-
ных оболочек, вызванное внутриклеточным давлением, называется
тургором. Тургор и является той «силой», которая позволяет росткам
♦взрывать» асфальт, пробиваясь к теплу и свету.
При нормальных условиях внутриклеточное давление колеблет
ся в пределах от 0,5 до 1 МПа, а в отдельных случаях оно во много
раз превышает давление в котлах самых мощных локомотивов и
достигает 10,8 МПа...»
Первое литературное упоминание о пневматической конструк-
ции относится к XIX в. В Журнале новейших изобретений и от-
крытий за 1886 г. указано: «Выдающийся интерес представляют
аэробалки, изобретенные г. Сумовским. Сущность нового изобре-
тения сводится к следующему; непроницаемые мешки длиной до
двух и более сажен различного диаметра наполняются при помощи
воздушного насоса воздухом. Из этих мешков можно строить легко
и быстро громадные постройки».
Известны предложения английского инженера Ф. Ланчестера
(1917), который получил патент на конструкцию воздухооперного
купола; советского профессора Г.И. Покровского (1936), опублико-
вавшего ряд статей об «аэростатической архитектуре»; американца
Г. Стивенса (1942), разработавшего проект воздухоопорного купола
диаметрам 365 м. Но ни одно из этих предложений не было реали
зовано из-за консервативных убеждений.
Первое в мире пневматическое сооружение — купол для укры-
тия радиолокационной антенны —было создано американским
инженером В. Бердом в 1946 г. Начиная с 1960-х годов пневмати-
ческие сооружения получают все более широкое распространение.
Особенно часто их применяют в условиях Арктики, где выполне-
ние строительных, метеорологических и многих других работ свя-
зано со значительными трудностями.
331
6.4.2. Тканевые полимерные материалы
для пневматических и тканевых
строительных конструкций
К материалам для пневматических конструкций предъявляют
следующие требования: прочность, герметичность, эластичность,
легкость, атмосфаростойкосгь, стойкость к химически агрессивным
средам. Наиболее отвечают этим требованиям армированные плен-
ки и прорезиненные ткани, которые представляют собой много-
слойный материал, прочность которого обеспечивается тканевой
основой или сеткой из синтетических волокон, а герметич-
ность — пленочным или резиновым покрытием.
Тканевые материалы изготовляют из естественных (природных)
или искусственных (синтетических) волокон. К естественным от-
носят лен, хлопок, пеньку; к искусственным — вискозу, стеклово-
локно. Синтетические волокна, наиболее распространенные, делят
на группы: полиамидные (капрон, найлон, дедерон, перлон, сиЛон,
стилон и др.); полиэфирные (лавсан, дакрон, гризутен, диолен,
тревира, теторон, терилен и др.); полиакрилнитргыьные (нитрон,
орлон, дралон и др.); поливинилспиртовые (винол, винилон и др.).
Для обеспечения воздухе- и водонепроницаемости тканевую
силовую основу покрывают с одной или с двух сторон синтетиче-
скими каучуками илй пластмассами. Основными полимерными
покрытиями являются хлорсулгфированный полиэтилен (ХСПЭ),
пластифицированный поливинилхлорид (ПВХ).
Для оболочек уникальных сооружений (спортивных, в том чис-
ле олимпийских, зрелищных и др.) применяют ткани из волокон
неорганических материалов (стеклянных, углеродных, стальных),
прочных и стойких к ультрафиолетовому излучению. Для этих це-
лей наиболее эффективно применение фторсодержащего полимера
тефлона (политетрафторэтилена). Такие покрытия светопрозрачны,
срок их службы достигает 30 лет.
На проходившем в ноябре 1985 г. в Москве международном
симпозиуме по тентовым конструкциям отмечалось,, что в Запад-
ной Европе основным материалом для оболочек пневматических
сооружений и тентовых покрытий служат исключительно поли-
эфирные ткани из нитей тяжелых весовых номеров. Широко при-
меняют покрытия из поливинилхлорида (ПВХ), объем производст-
ва которых из общего объема тканей с покрытием составил по дан-
ным 1984 г. 112 млн м7 в год, в то время как на ткани с резиновым
покрытием приходится всего 9 млн м7. В ФРГ 90% полимерных
тканей выпускают с покрытием из ПВХ. Ткани с резиновым по-
крытием в тентовых конструкциях не применяют.
332
Полимерные ткани с покрытиями представляют собой слож-
ный композитный материал, комплекс свойств которого обуслов-
лен как силовой тканевой основой, так и защитным покрытием.
Во всех крупнейших сооружениях с применением тентовых
конструкций, возведенных в последние годы во Франции, оболоч-
ки выполнены из синтетической ткани, производственная ширина
которой обычно составляет 1,5... 1,8; 2,С4,..2,18 м. Как правило, это
ткани из стекловолокна с покрытием типа тефлон или полиэфир-
ные ткани с двусторонним поливинилхлоридным покрытием. На
европейском строительном рынке наибольшее распространение
получили полиэфирные ткани с покрытием из ПВХ, С их приме-
нением возводят до 90 % тентовых сооружений. Главными произ-
водителями тканей для тентовых конструкций являются Германия,
Франция, США, Италия и Япония. Германия и Франция поставля-
ют па мировой рынок примерно 70 % общего объема производства
полиэфирных тканей с покрытием ПВХ. США производят в основ-
ном ткани из стекловолокна с покрытием тефлон.
Ткани из полиэфирного волокна с покрытием ПВХ имеют сле-
дующие преимущества: способность воспринимать значительные
растягивающие напряжения благодаря высокой прочности поли-
эфирного волокна; легкость (масса 1 м2 составляет 0,7... 1,5 кг);
прочность на разрыв — 60... 150 кН/м; стойкость защитного покры-
тия из ПВХ к различным воздействиям; высокая огнестойкость
(2-й класс огнестойкости); удобство соединений при монтажных
работах, выполняемых с использованием высокочастотной сварки.
Такие ткани удовлетворяют условиям эффективности, эконо-
мичности, но обладают недостаточным сопротивлением ультра-
фиолетовому излучению, что приводит к быстрому старению мате-
риала. Для повышения долговечности ткани обрабатывают состава-
ми на основе полимеров фтора. Тонкий эффективный защитный
слой толщиной 5... 15 мкм предохраняет ткань от внешних воздей-
ствий и существенно замедляет процесс ее старения. Полимеры
фтора входят также в состав атмосферостойкого покрытия, исполь-
зуемого для наружной окраски зданий.
Ткани из стекловолокна с тефлоновым покрытием имеют высо-
кую прочность, низкую удельную массу (0,7...1,5 кг/м2), высокую
прочность на разрыв (70—140 кН/м), хорошие защитные свойства
покрытия, огнестойкость класса Ml, свариваются высокочастотной
сваркой. При использовании высокочастотной сварки ширина шва
для соединяемых полотнищ полиэфирной ткани составляет 30...50 мм,
а для стеклоткани с покрытием из тефлона — не менее 70 мм.
333
Прочность полиамвдных тканей для оболочки пневмоарок со-
ставляет 80... 100 кН/м. Тенты изготовляют также из полиамидных
тканей прочностью 60—70 кН/м, пропитанных резиновыми смеся-
ми на основе бутилкаучука Наружную окраску ткани выполняют с
применением алюминиевого порошка, а также нанесением белого
хайпалрна.
При высокой сварке полотнищ из ткани с покрытием ПВХ
прочность сварного шва достигает 90 % прочности основного мате-
риала. Силовые оболочки арок соединяют трехстрочными швами.
В прошивных соединениях применяют полиэфирные нитки проч-
ностью на разрыв 120—150 Н.
Во Франции распространены пневматические трансформируе-
мые покрытия, возводимые над существующими открытыми пла-
вательными бассейнами. Материалом пневматической конструк-
ции обычно служит полиэфирная ткань с поливинилхлоридным
покрытием, отличающаяся значительной прочностью? воде- и воз-
духонепроницаемостью, а также устойчивостью к воздействию
ультрафиолетовых лучей. Для двухслойной пневматической обо-
лочки применяют легкие полиэфирные ткани, покрытые с двух
сторон хайпалоном (табл. 8.4).
Таблица 8.4
ФязюГО-механвческме свойства полиэфирных тхаией <Фр«
Цвет ткани	Толщина,	Масса 1м1, г	Коэффициент светопрони- цаемости р	Коэффициент светоотражс- нияо	Кпэф<}»пыет' светоносно- щенки т
		Ткани с покрытием ПВХ			
Белый	0Л-Л,8 0,8... 1.1	700...900 1000 ..1400	0,1 0,005	0,8 0,8	0,1 0.15
Желтый	0.5...0.8 1,0.1,2	700.900 1300 .1400	0.25 0,02-0,1	0,5 0,5...0,6	0,25 0,5-0,3
Сметно-красный	н/д	н/л	0.1...0.2	0,6. .0,4	0,3-0,4
Светло-зеленый	н/д	н/д	0,1	0,3	0,6
Темно-зеленый	0,5...0,8	700 ..900	0,02—0,1	0,1...0,2	0,9 ..0,7
Ярко-синий	н/д	н/д	0.02...0,!	0,3...0,4	0.7...0.5
Темяо-синий	н/д		0,02	0,3-0,4	0.7...0.6
					
Белый (наруж- ный слой)	0,3	260	0,23	0,64	0,13
Синий (внутрен- ний слой)	о,з	260	0,20	0,52	0,28
Двойная ткань	—	—	0,07	0,68	0,25
334
8.4.3. Пневматические и комбинированные тканевые
сооружения в отечественном и зарубежном
строительстве
Первые упоминания о пневмокаркасных сооружениях относятся
к 1957 г., ковдв одна из английских фирм разработала палатку «Нью-
макс» общего назначения размером в плане 3,6 х 8,3 м, состоящую
из надувного пространственного каркаса и наружного тента из двух-
слойной найлоновой ткани с неопреновым покрытием.
Значительные работы по исследованию, разработке и внедре-
нию в серийное производство сооружений с пространственным
каркасом и каркасом из пневмоарок выполнены в бывшей Чехо-
словакии. Впервые пневмоарочная конструкция была построена в
1964 г. Сооружение, квадратное в плане, состоит из очерченных
по дуге окружности арок пролетом 12 м, диаметром 40 см с рабо-
чим внутренним давлением 30 кПа. Разработки и совершенство-
вание конструктивных форм пневмоарок проводились в НИИ
строительного производства в г. Простеев совместно с националь-
ным предприятием «Технолен» в г. Свитави при участии науч-
но-исследовательского института Военной академии в г. Брно,
который впоследствии стал центром комплексных исследований
пневматических строительных конструкций и сооружений. Эф-
фективные тканевые материалы с заданными параметрами разра-
ботаны в НИ И волокна в г. Шумперк, который совместно с пред-
приятием «Технолен» разработал тканевые материалы, отвечаю-
щие мировым стандартам.
В НИИ строительного производства разработаны пневмокар-
касные сооружения двух типов размерами в плане 6х9и9х12мс
надувным пространственным каркасом. Несущие пневмоарки со-
единены между собой одним коньковым й двумя надувными про-
гонами на уровне опор пневмоарок. Рабочее внутреннее давление в ар-
ках составляет 30 кПа, прочность прорезиненной ткани — 100 кН/м.
Диаметр сечения арок при пролете 6 м составляет 3S см, при про-
лете 9 м — 50 см.
Из построенных в 80-х годах прошлого века пневмокаркасных
сооружений представляет интерес склад древесных изделий и мате-
риалов в г. Тренчин пролетом 9 м, длиной 30 м. Аналогичное со-
оружение возведено в г. Врио для цеха завода железобетонных из-
делий.
В Болгарии сотрудниками одного НИИ совместно со специали-
стами завода «Зебра» в г. Курило экспериментально изучена весу-
335
щая способность пневмоарки полигонального очертания пролетом
5 м, диаметром поперечного сечения 30 см из полиэфирной ткани
с бутилкаучуковым покрытием.
Проектировщики-дизайнеры зарубежных стран часто приме-
няют пневмокаркасные конструкции для зданий общественного
назначения (выставочных павильонов, театров, спортивных за-
лов и др.). В Нидерландах возведен выставочный павильон раз-
мером в плане 20 х 20 м, высотой 9,5 м. Несущий каркас состоит
из параллельно поставленных арок полигонального очертания
диаметром поперечного сечения 2 м, причем крайние из
арок — более пологие. Пространственная устойчивость арок
обеспечена применением двухслойного тента, прочно прикреп-
ленного по контуру к бетонному фундаменту и стабилизирован-
ного отрицательным давлением (на уровне 150 Па) в межбалоч-
ном пространстве. Рабочее давление в арках составляет 5 кПа.
Арки и тент изготовлены из полиэфирных тканей с покрытием
ПВХ на сварных соединениях.
В Сиднее (Австралия) и Лондоне возведены передвижные дет-
ские театры из пневмостержней. Театр в Лондоне на 320 мест за-
проектирован с надувным каркасом, состоит из трех отдельных
объемов, связанных гибкими переходами. Главный зал площадью
416 м2 овальной формы в плане перекрыт тремя арками пролетом
16 м, высотой 9 м, диаметром поперечного сечения 2 м, установ-
ленными поперек сооружения. С торцов к ним примыкают с рав-
ным шагом радиальные полуарки, образуя пространственный кар-
кас совместно с главными арками. Пространство между арками за-
полнено двухслойным тентовым покрытием, стабилизированным
небольшим внутренним давлением.
Специалистам по пневматическим сооружениям широко извес-
тен выставочный павильон фирмы «Фудзи» (Япония) на междуна-
родной выставке «Экспо-70», разработанный японским архитекто-
ром Ю. Муратой. Конструкция павильона состоит из 16 пневмоа-
рок, установленных вплотную одна к другой на круглое в плане ос-
нование диаметром 50 м. Длина дуги каждой арки составляет 78 м,
диаметр поперечного сечения — 4 м. Арки закреплены на стальных
цилиндрических башмаках высотой 1,2 м, заложенных в железобе-
тонный кольцевой фундамент поперечным сечением 1x5 м. Не-
обычная седлообразная форма павильона получена благодаря по-
степенному сокращению пролета арок при постоянной их длине,
что обеспечило увеличение стрелы подъема и отклонение арок в
336
наружную сторону. В результате над входными проемами образо-
ван навес вылетом 7 м. Стрела подъема двух центральных арок рав-
на 26,2-м, крайних — 31,6 м. Арки по высоте с интервалом 4 м со-
единены между собой горизонтальными поясами для обеспечения
пространственной жесткости каркаса конструкций. Арки изготов-
лены из двухслойной прорезиненной ткани прочностью 400 кН/м
на основе поливинилспиртовых волокон. Тканевые слои материала
связаны неопреном,, а с наружной стороны покрыты хайпалоном
красно-оранжевого цвета. Рабочее давление внутри арок на уровне
8 кПа обеспечивается с помощью компрессора; в случае ураганного
ветра предусмотрена возможность повышения внутреннего давле-
ния до 20 кПа.
Тем же автором на выставке «Экспо-70» была представлена дру-
гая оригинальная конструкция — плавучий театр с использованием
пневмоарок. Особенность конструкции в том, что три арки низкого
давления диаметром поперечного сечения 3 м, наружным радиусом
кривизны 11,5 м (две крайние размещены наклонно) раскреплены
в пространстве наружной и внутренней тентовыми оболочками,
предварительно напряженными отрицательным давлением. Пнев-
мосооружение расположено на плавучей платформе диаметром 23 м.
Несущие оболочки арок и тентовых оболочек изготовлены йз по-
лиэфирных тканей с покрытием ПВХ. Прочность на разрыв мате-
риала арок составляет 140 кН/м, наружного тента — 120 кН/м,
внутреннего тента — 70 кН/м. Внутреннее давление в арках под-
держивается на уровне 15...30 кПа, а отрицательное между тента-
ми—0,1 кПа.
Примечательно, что многие страны-участницы Всемирной вы-
ставки «Экспо-70» (США, Франция, ФРГ, Япония и др.) использо-
вали для размещения своих экспонатов пневматические павильоны.
Одним из наиболее крупных был выставочный павильон США.
Овальное в плане здание с размерами осей 142 и 83 м перекрывала
воздухоопорная оболочка, имевшая высоту всего 6,1 м. Этого уда-
лось добиться благодаря усилению оболочки системой из 32 тросов
диаметром 48 мм. Оболочка обшей массой 15 т была собрана из от-
дельных секторов. Изготовленные из стеклопластиковой ткани,
они были сварены с помощью токов высокой частоты. Избыточное
давление в 300 Па было достаточным даже при сильном ветре. В
один из дией работы выставки, во время сильного снегопада,
пришлось повысить давление до 630 Па, так кдк из-за небольшой
высоты оболочки на ней скопился снег.
337
В г. Касселе (Германия) в 1970 г. построен плавательный бас-
сейн размером 58 х 26 м. Здание перекрыто цилиндрической возду-
хоопорной оболочкой, собранной йз четырех секций. Обсйточка из-
готовлена из светопрозрачной синтетической ткани высокой проч-
ности с двусторонним воздухонепроницаемым покрытием из ПВХ.
Тепловой режим поддерживается автоматически; даже в самые хо-
лодные дни температура воздуха под оболочкой не опускается
ниже 28 "С. Высота оболочки над бассейном при пролёте 26 м со-
ставляет 10 м.
В 1971 г. одной из крупнейших в мире воэдахооиорных оболо-
чек был перекрыт искусственный каток в г. Фореса (Финляндия).
Диаметр катка — 73 м, площадь спортивного зала — около 4000 м1,
высота подъема — всего 5 м.
Архитектор Ф. Отто (Германия) разработал проект пневматиче-
ского купала для перекрытия города на 45 тыс. жителей в Арктике.
Диаметр этого купола — 2 км, высота — 240 м. Прозрачное возду-
хоопорное покрытие укреплено сеткой тросов из полистирольных
волокон, заанкеренных в кольцевом железобетонном фундаменте.
Расчетное давление под оболочкой — 250...400 Па.
Аналогичный проект разработал американский конструктор
Р.В. Фуллер. Предложенный им купол диаметром 3 км доя пере-
крытия центральной части Нью-Йорка должен создать микрокли-
мат, свободный от выхлопных газов, пыли и копоти.
Проекты Ф. Отто и Р.В. Фуллера имеют много противников,
которые считают, что прежде чем создавать такие купола и города,
надо изучить, как условия микроклимата влияют на организм чело-
века. Однако техническая возможность возведения воздухоопорных
куполов диаметром 2..3 км никем не оспаривается.
Некоторые из наиболее интересных пневматических сооруже-
ний представлены в табл. 8.5.
Особос место среди пневматических сооружений занимают так
называемые линзообразные конструкции. Это двуслойные, скреп-
ленные по контуру оболочки, между которыми нагнетается воздух.
Такие покрытия применяют доя зданий, имеющих по контуру ка-
менные стены или колонны, на которые укладывается опорное
стальное или железобетонное кольцо. К последнему тросами или
другими способами крепят пневматическую линзу. Таким образом,
линзообразная конструкция образует сверхлегкую кровлю здания
(рис. 8.6). Давление воздуха в линзе задают исходя из возможной
снеговой нагрузки. Ветровая же нагрузка для’ покрытия обтекаемой
формы несущественна.
338
Таблица 8.5
Пвевматачесжие сооружения, возаедешше з> период 1960—1976 IT.
Назначение	Страна	возХе-	Форма в плане	Размеры, м		
				Длина	Ширина диаметр	Tutors
Выставочный	США	1966	Окружность		50	28
Кегельбан	Япония	I960	Эллипс	100	57	21
Выставочный павильон	Япония	1969	Эллипс	138	78	7
Выставочный павильон	СССР	1976	Окружность	-	73	24
Стадион	Финляндия	1972	Окружность	—	73	24
Выставочный павильон	Фракция	1972	Квадрат	100	100	15
Стадион	США	1975	Княдрят	130	130	15
Стадной	США	1975	Прямоуголь-	220	168	15
Линзообразная оболочка в плане может иметь любую фор-
му — круглую, прямоугольную, эллиптическую, многоугольную. На
условиях работы линзы ее форма почти не отражается. Воздух лин-
зы подается не постоянно, а по мере его утечки. Линзообразные
оболочки имеют очень важное достоинство: теплотехнические по-
казатели однослойной воздухоопорной оболочки из тонкой ткани
весьма низкие; если здание имеет отапливаемый режим эксплуата-
ции, то расход топлива достаточно велик. Чтобы снизить его, и
РиС. 8.6. Линзообразное пневматическое сооружение:
I—линзообразная оболочка; 2—опоры
339
применяют двуслойные линзообразные оболочки, воздушная про-
слойка которых плохо проводит тепло, благодаря чему теплотехни-
ческие показатели оболочки резко возрастают.
Примером линзообразной пневматической конструкции может
служить покрытие зала театра на 2000 мест в Бостоне (США). Диа-
метр зала — 44 м; он перекрыт многоугольной в плане двуслойной
оболочкой, имеющей в центре высоту 7 м. В кромку оболочки
вшиты тросы, концы которых заанкерены в углах многоугольного
контура, состоящего из стальных элементов. Внутреннее избыточ-
ное давление в многообразной оболочке составляет 250 Па.
Представляет интерес то обстоятельство, что эту оболочку пред-
полагалось использовать в качестве опалубки для возведения над
зрительным залом тонкой железобетонной оболочки. Поэтому
линзообразная оболочка выполнена из прочной непрозрачной тка-
ни. Однако когда она была поднята над залом, пришли к выводу,
что это вполне эффективная конструкция кровли, и отказались от
устройства железобетонной оболочки. В I960 г. (на следующий год
после ввода в эксплуатацию) она без повреждений перенесла силь-
ный ураган, чем окончательно подтвердила свое право на сущест-
вование.
Линзообразной оболочкой перекрыт стадион в Уэмбли (Анг-
лия). Основное ее отличне от других — она заполнена не воздухом,
а гелием. При этом применение гелия делает кровлю практически
невесомой: подъемная сила гелия больше, чем масса линзообраз-
ной оболочки вместе со снеговой нагрузкой.
Заслуживающим внимания примером применения линзообраз-
ных оболочек является павильон «Фестиваль Плаза» на выставке
«Экспо-70» в Осаке (Япония). Несущий каркас павильона размером
в плане 108 х 291 м решен в стальных конструкциях. Кровлю образу-
ют ячейки 10,8 х 10,8 м, в которые уложены линзообразные оболоч-
ки — светопрозрачные, легкие, не подверженные действию темпера-
турных деформаций в отличие от стальных конструкций. Оболочки
имеют сложную конструкцию. Верхняя мембрана линзы состоит из
шести различных слоев полистирольной пленки: слоя для защиты от
атмосферных воздействий, теплоотражающего слоя, трех несущих
слоев, воздухонепроницаемого слоя. В нижней мембране нет только
теплоотражающего слоя. Давление в линзах в безветренную погоду
составляет 500 Па, при ураганном ветре — 1000 Па.
Еще одно интересное сооружение появилось в 1971 г. на вы-
ставке в Эссене (Германия). Английские конструкторы разработали
здание, собираемое из однотипных линзовых квадратных элемен-
тов, соединяемых между собой застежками «молния». Из таких
340
элементов можно собирать поверхности любой формы и размеров,
а регулируя поступление воздуха® линзы, можно менять форму со-
оружения. Однако эта конструкция, названная ее авторами «дайна-
мат», широкого распространения не получила.
Пневматические конструкции широко применяют в гидротех-
ническом строительстве при возведении плотин, однако часто пле-
ночные не надувают воздухом, а заполняют водой. Такие плотины
имеют преимущество Перед сооружениями из традиционных мате-
риалов (бетон, камень, земля): в случае необходимости их можно
легко переносить с места на место.
Впервые пневматическая плотина была сооружена в 1957 г. в
Англии. Она представляла собой трубу из полиамидной ткани с не-
опреновым покрытием высотой 1,5 м и длиной 40 м. Трубу уложили
на дно реки на бетонное поле и заполнили воздухом. Уменьшая или
увеличивая количество воздуха в трубе, можно было регулировать
высоту плотины. При необходимости пропуска вод реки через пло-
тину воздух из трубы полностью выпускали и плотина опускалась на
дно. Английские строители считают, что пневматическая плотина
достаточно надежна: срок эксплуатации такого сооружения может
достигать 20...30 лет! Стоимость пневматической плотины на 70 %
ниже, чем плотины из обычных строительных материалов.
В настоящее время во многих странах мира возводят мягкие
пло’гины; их длина достигает 700 м. Такая плотина построена в
1971 г. на р. Саскуэханна (США) и рассчитана на перепад уровней
до 3 м. В Японии за период 1961—1977 гг. построено 800 мягких
плотин длиной 15—20 м с перепадом уровней до 2 м. В нашей стра-
не получили применение плотины длиной до 40 м с перепадом
уровней до 2 м. Первая мягкая плотина была построена в 1966 г. на
р. Кишерне Тюменской области.
В 1970 г. в Англии заполненную под давлением воздухом трубу
применили в качестве моста через озеро. По трубе диаметром 4 м и
дайной 250 м был уложен деревянный настил — проезжая часть.
В армиях некоторых стран приняты на вооружение пневматиче-
ские радиомачты. Это труба’конической формы с диаметром пони-
зу 30...50 см, поверху — 10...15 см, высотой до 30 м. В сложенном
состоянии она умещается в заплечном ранце солдата. Наполнен-
ную воздухом мачту вставляют в инвентарный металлический фун-
дамент-стакан и для устойчивости раскрепляют растяжками. Уста-
новка пневматической мачты занимает несколько минут.
Пневматические устройства используют также для подъема лю-
дей и грузов. Оригинальный пневмолифт был сконструирован в
Англии. Люлька подъемника роликами была прикреплена к шлангу
341
типа пожарного рукава. При подаче в шланг воздуха снизу ролики
и люлька поднимались. Выпускали воздух очень плавно, чтобы
люлька не упала вниз. Чтобы поднять люльку с грузом, избыточное
давление в шланге, создаваемое компрессором, должно быть доста-
точно большим — не менее 0,02 МПа. Пневмолифт был использо-
ван для работ по ремонту ЛЭП.
Весьма эффективны пневматические подъемники (или пневмо-
домкраты). Это подушки из прочной ткани, способной ввдержи-
вать внутреннее давление 0,6 МПа и не разрушаться от соприкос-
новения с любой поверхностью поднимаемого груза. Такие подуш-
ки выпускают размерами 80 х 80 и 20 х 20 см. Большие подушки
способны поднять груз массой до 40 т и более, малые —до 10 т.
Пневмоподушки применяют и по-другому; незаполненную возду-
хом подушку подкладывают под труз, затем из стального -баллона
под большим давлением 200 МПа в подушку подают воздух и она
поднимает груз. Такие пневмодомкраты удобны для поднятия
предметов с большими габаритными размерами и массой, напри-
мер всего здания для последующей транспортировки и установки
на новое место при реконструкции, замене или усилении фунда-
мента и т.д. При устройстве таких подушек между испытуемой
конструкцией (например, железобетонной плитой покрытия) и
мощной траверсой при последующем нагнетании воздуха можно
создавать искусственную нагрузку, в том числе и разрушающую
при оценке прочности и информативности элементов строительных
конструкций.
В Англии выпускают надувные пластмассовые перегородки для
временной изоляции отсеков в холодильных камерах, содержащих
скоропортящиеся и не требующие охлаждения продукты. Эти пере-
носные перегород ки имеют массу 18 кг, их устанавливает в проект-
ное положение один рабочий за несколько минут и заполняет воз-
духом с помощью ножного насоса или магистрали сжатого воздуха.
Наиболее оригинальным примером использования пневматиче-
ских конструкций (не относящихся к области строительства) явля-
ется разработанный в США пневматический самолет. Все детали
этого самолета, кроме двигателя, надувные. В сложенном виде са-
молет умещается в багажнике легкового автомобиля.
В нашей стране пневматические сооружения появились позд-
нее, чем за рубежом.
Впервые в 4959 г. сотрудниками лаборатории пластмасс
ЦНИИСК им. ВА. Кучеренко совместно с институтом «Промзер-
нопроект» был разработан экспериментальный склад зерна емко-
стью 500 т, изготовленный в 1960 г.
342
Круглая в плайе оболочка имеет конусообразную форму и про
ектную высоту в центре, равную 6 м (рис. 8.7). Ее изготовили на
заводе резинотехнических изделий в Ярославле из балонной, диа-
гонально дублированной (склеенной в два слоя ПОД углом 45°)
хлопчатобумажной ткани, с одной стороны прорезиненной, с дру-
гой — окрашенной в серебристый цвет алюминиевой пудрой.
Ткань достаточно прочная, масса 1 м2 составляет 500 г. Элементы
оболочки соединены клеевым швом, затем прошиты. Для крепле-
ния оболочки к асфальту использованы мешки с песком. За 30 мин
работы центробежного вентилятора оболочка была поднята до вы-
соты 9 м в центре. Минимальное избыточное давление под оболоч-
кой — 100 Па. На установку оболочки вместе с заполнением пес-
ком пригрузочных мешков потребовались бригада из шести рабо-
чих и один семичасовой рабочий день,
Специалисты тех же организаций запроектировали, изготовили
на ярославском заводе и в 1963 г. смонтировали на одном из хлебо-
приемных пунктов Ярославской области пневматический зерноск-
лад емкостью 1800 т зерна. Средняя часть склада имеет цилиндри-
ческую форму, торцы — сферическую. Размер склада в плане —
45 х 24 м, высота — 7 м. С торца склада предусмотрен шлюз дли-
ной 12 м. Для оболочки применена более прочная ткань с капроно-
вым волокном и пленкой из резиновой смеси на основе бутилкау-
чука. Для крепления оболочки к земле использованы анкеры што-
порного типа из круглой стали диаметром 16 мм, длиной 70 см,
диаметром витков 10 см, шагом витков 7 см. Внутреннее избыточ-
ное давление в оболочке — 500 Па. Однако-значительная запылен-
ность внутри склада при транспортной перегрузке зерна и ряд дру-
гих причин не, позволили практически применять пневмозерноск-
лады такой конструкции.
На нефтехимических, нефтеперерабатывающих и химических
предприятиях для хранения различных продуктов применяют
стальные шаровые резервуары. Это весьма ответственные сооруже-
ния, к качеству сборки которых предъявляют высокие требования.
Сварку отдельных элементов резервуаров, для изготовления кото-
рых применяют специальные стали, разрешено производить только
Рис. 8.7. Схема эисоернмезпвльного пневма-
тического склада на 500 т зерна:
Форма после заполнения оболочки воздухом
Э«
при прложигелыюй температуре наружного воздуха с надежной за-
щитой от ветра, дождя, снега.
В 1968 г. монтажникам треста Ns 7 Минмонтажспецстроя пред-
стояло смонтировать шаровые резервуары на Нижнекамском неф-
техимическом комбинате. Чтобы не зависеть от погодных условий,
монтажники решили осуществить промышленный эксперимент—
произвести сварочные работы резервуаров в пневматическом теп-
ляке. Последний запроектирован в виде шарообразной оболочки
диаметром 26 м, высотой 23 м. Оболочку тепляка из прорезинен-
ной капроновой ткани изготовил Загорский филиал НИИ резино-
вой промышленности. Масса квадратного метра ткани составила
650 г, а всей оболочки — около 1,5 т, внутреннее давление возду-
ха — 700 Па.
В 1974 г. на Новомосковском химическом комбинате для уст-
ройства кровли стального изотермического резервуара для хране-
ния жидкого аммиака была применена воздухоопориал сфериче-
ская оболочка, изготовленная на Уфимском заводе резинотехниче-
ских изделий. Оболочку подняли краном и установили на резерву-
ар, затем болтами прикрепили к швеллеру антресольной площадки,
предназначенной для обслуживания кровли резервуара. Воздухо-
опорная оболочка диаметром 34 м и высотой 17 м на отметке 42 м
была установлена в течение одного рабочего дня, на заполнение
подогретым воздухом было затрачено 20 мин.
В июле 1969 г. по заказу Киевского республиканского киноком-
бината изготовлено каркасное сооружение для передвижного ши-
рокоэкранного кинотеатра на 200 мест. Каркас образован из пяти
круговых арок пролетом 12 м, из которых три установлены верти-
кально, а две торцовые — наклонно к основанию. В плане соору-
жение имеет овальную форму. Площадь покрытия составляет 150 м2,
масса тканевой части сооружения — 500 кг. Расчетный диаметр
арок — 450 мм, но так как внутреннее избыточное давление в арках
равно 8р... 100 кПа, их диаметр увеличен до 500 мм. Оболочка арок
изготовлена из однослойной прорезиненной с одной стороны ка-
проновой ткани, окрашенной алюминиевой краской.
В фаврале 1971 г. Загорским филиалом НИИ резиновой про-
мышленности был разработан, изготовлен и возведен гараж кар-
касной конструкции для обслуживания автомобилей на трассе
электропередачи Усть-Балык — Сургут. Длина гаража 24 м, шири-
на — 12 м. Несущий каркас состоит из 21 арки, расположенных с
шагом 1,2 м.
544
В г. Штутгарте (ФРГ) в 1967 г. на Первом международном кол-
локвиуме по пневмоконструкциям была представлена пневмокар-
касная конструкция с арками высокого давления. Рабочее давление
в арках составляет 0,7 МПа, разрывное — 2,6...3,5 МПа. Тканевый
«рукав» соткан из териленового прочного высокомодульного во-
локна, внутренняя герметизапионная «рубашка» Из ПВХ нанесена
методом экструдирования. «Рукава» заполняют воздухом через
обычные вентили автомобильного типа.- Подкачивание воздуха в
арки производят каждые 3 мес.
Американская фирма A.I.P. производит надувные купола-обте-
катели для наземных станций спутников связи. Впервые такие про-
екты были реализованы в Великобритании и США в 1966 г. Конст-
рукция купола диаметром 13 м, высотой 13,3 м включает восемь
панельных секций лепестковой формы, соединенных между собой
монтажными швами. Толщина панелей переменная — 2 м у осно-
вания и 1,4 м у вершины Продольные стороны панели имеют вол-
нообразное очертание и снабжены регулярными выпусками ткани
с металлическими застежками в виде колец. Размеры панелей вы-
браны из условий удобства их транспортирования наземным и воз-
душным транспортом. Общая масса купола составляет 770 кг, от-
дельной панели — 96 кг. Панели изготовлены из дакроновой тка-
ни, покрытой снаружи хайпалоком, а изнутри — неопреном. Внут-
реннее рабочее давление в панелях (на уровне 7 кПа) поддержива-
ется воздуходувкой. В зависимости от интенсивности ветровой на-
грузки оно может меняться в пределах 4... 14 кПа. Купол продолжа-
ет сохранять устойчивость при двух выключенных панелях. Мон-
таж конструкции купола занимает 3 часа. В различных районах
мира возведено свыше 20 конструкций этого типа.
Представляет интерес пневмоконструкция в виде цилиндриче-
ского свода или купола, разработанная специалистами ФРГ. Она
состоит из наружного и внутреннего тканевых слоев, соединенных
прошивными швами дугообразной формы так, что после подачи
воздуха на поверхности куйола образуются ромбовидные элементы
круглого сечения, расположенные в шахматном порядке. Конст-
рукция пневмосооружения выполнена на основе обычной ткани из
полиэфирных волокон «тревира» с односторонним поливинилхло-
ридным покрытием. Для герметизации прошивные швы заделыва-
ют ПВХ пастой.
С целью повышения несущей способности пневмооболочки
был разработан ее вариант с заполнением внутренних-полостей пе-
нополиуретаном с быстрым отверждением. Работы выполнены со-
345
вместно фирмой г. Битинггейма и фирмой по производству пласт-
масс (г. Мюнхен). Был изготовлен цилиндрический свод пролетом
9,5 м, максимальным диаметром ромбической ячейки 0,3 м из тка-
ни прочностью 60 кН/м, заполненный пенопластом объемной мас-
сой 60 кг/м3, прочностью на сжатие 40 Н/см1, а также купол диа-
метром 9,8 м. Установлено, что при. использовании пенопласта по-
вышенной прочности (до 300 Н/см1) пролет пневмосооружения
можно увеличить в три раза.
Ф. Балсон (Великобритания) разработал переносной мост из
плоских пневмопанелей. Пролет моста составляет 9,15 м с рабочим
внутренним давлением воздуха 70 кПа. Прочная ткань моста спо-
собна выдержать нагрузку от колесного транспорта, равную 60 кН.
Благодаря мелкоячеистой структуре пневмопанели моста удалось
отказаться от дощатого настила проезжей части и свести общую
массу моста к 458 кг при незначительном увеличении ею объема в
упаковке. Мост был изготовлен в натуральную величину общей
длиной 18,3 м, шириной в средней части 6,4 м и испытан при раз-
личных схемах нагружения. Конструкция моста имеет прямоуголь-
ную форму в плане с незначительно суженными концами — опора-
ми. Толщина панели переменная: в середине пролета она составля-
ет 122 см, а к опорным концам снижается до 19,2 см, образуя
въездные пандусы. СЯабогофрированная наружная поверхность об-
разуется благодаря устройству большого числа (50 шт.) продольных
диафрагменных перегородок с шагом 10,2 см, соединяющих ниж-
нюю и верхнюю оболочки конструкции моста. Оболочка пневмо-
панели выполнена из двух слоев ткани прочностью 128 кН/м со
слоем тканевой основы удельной массой 270 г/м1. Между слоями
расположен полиуретановый герметизационный слой удельной
массой 270 r/м1. Наружный тканевый слой имеет также полиурета-
новое защитное покрытие удельной массой 210 г/м1. Общая масса
1 м’ многослойного материала составляет 1020 г. Текстильная ос-
нова выполнена из полиэфирных волокон «терилен» с переплете-
нием типа «рогожка». В диафрагмах использована легкая найлоно-
вая ткань удельной массой 80 г/м1. Вся конструкция пневмомоста
изготовлена на полиуретановом клее холодного отверждения.
В предместье Парижа Монруж проведена реконструкция рай-
она промышленной застройки площадью 8 та, в котором преду-
смотрена пешеходная улица, перекрытая тентовой предварительно
напряженной оболочкой. Проект разработан известным итальян-
ским архитектором Ренцо Пьяно. Материалом оболочки служит
светопроницаемая стеклоткань с тефлоновым покрытием. Оболоч-
ка раскроена таким образом, что при ее натяжении образовано
346
многоволновое покрытие. Натяжение оболочки осуществлено с по-
мощью системы стальных канатов и распорок. Восемь стоек из
стальйых трубчатых профилей, шарнирно закрепленных в конст-
рукции одной из торцовых стен, служат опорами оболочки в вер-
шинах волн. В пролете оболочка опирается на висячие стойки, ус-
тановленные на опорные детали и закрепленные в точках пересече-
ния напрягающих канатов. Края оболочки усилены специальными
канатами. В оболочке сооружения сметной стоимостью 176 тыс.
франков предусмотрены световые проемы, обеспечивающие допол-
нительное освещение улицы.
Муниципалитетом г. Чикаго (США) проведен конкурс на луч-
ший проект крытого стадиона. Необходимость строительства ново-
го стадиона вызвана тем обстоятельством, что все три городских
стадиона были построены около 80 лет назад.
Наибольший интерес из рассмотренных представил проект, ав-
торы которого предложили построить два стадиона рядом и возвес-
ти над ними общее покрытие. Один из стадионов с трибунами на
78 тыс. зрителей предназначен для проведения футбольных матчей,
на другом стадионе с трибунами на 54 тыс. зрителей предусмотре-
ны соревнования по бейсболу.
Покрытие над двумя стадионами запроектировано в виде транс-
формируемой тентовой оболочки из светопрозрачной стекловолок-
нистой ткани- Размер оболочки в плане — 158,5 х 201 м, высота
подъема над уровнем игрового поля составляет 73,1 м. Общая пере-
крываемая оболочкой площадь составляет 30 850 м2. Оболочка под-
вешена с помощью стальных канатов к оголовкам 12 железобетон-
ных пилонов, расположенных но контуру комплекса. Покрытие
предназначено доя защиты зрителей и игроков от атмосферных
осадков и ветра, а при благоприятных погодных условиях оболочка
покрытия может быть снята и свернута.
Сметная стоимость строительства двух стадионов с общим по-
крытием составляет 240 млн долл.
На территории индейской резервации в штате Миннесота
(США) построено здание культурного центра, отдельно стоящее
покрытие над которым запроектировано в виде традиционного ин-
дейского жилища — вигвама и представляет собой шатровую обо-
лочку, выполненную с применением железобетонных конструкций
и синтетической ткани. Покрытие такой формы возведено с целью
возрождения символа культурного и исторического наследия ин-
дейской нации. Высота покрытия над уровнем земли составляет
347
около 26 м. Несущими элементами оболочки покрытия являются
восемь сборных железобетонные предварительно напряженных ре-
бер двутаврового поперечного сечения, переменного по высоте.
Каждое ребро максимальной длиной 31 м, массой 18 т установлено
под углом 50° к горизонтали. Нижнне концы ребер опираются че-
рез неопреновую прокладку на железобетонный оголовок свайного
фундамента, а верхние концы объединены с помощью восьмигран-
ного железобетонного замкового элемента.
После установки в проектное положение всех железобетонных
элементов между ребрами были сначала размещены полотнища из
пояиэфириой ткани с поливинилхлоридным покрытием, а затем
напряжены с помощью натяжения стальных канатов, заанкеренных
в железобетонные ребра. Возведение оболочки стоимостью около
200 тыс. долл, продолжалось с ноября 1983 г. по август 1984 г.
В г. Осаке (Япония) построен международный торговый па-
вильон, в покрытии которого применен стальной решетчатый про-
странственный арочный каркас в сочетании со светопроницаемой
пленочной оболочкой ограждения. Сооружение многофункцио-
нальное, рассчитанное на большой поток посетителей и используе-
мое в качестве места отдыха.
Павильон запроектирован с естественным освещением в днев-
ное время, поэтому к мягкой оболочке ограждения предъявлялись
требования хорошей светопроницаемости, огнестойкости и проч-
ности при воздействии интенсивных ветровых нагрузок.
В качестве несущей конструкции покрытия принят стальной
решетчатый пространственный каркас в форме свода пролетом 42 м,
максимальной стрелой подъема 30 м, длиной 72 м. По верхним
поясам каркаса уложена светопроницаемая мягкая оболочка ограж-
дения, выполненная из стеклоткани с двусторонним тефлоновым
покрытием. Толщина оболочки — 0,8 мм, светопроницаемость со-
ставляет 13 %, удельная масса — 1,3 кг/м2, сопротивление разрыву
в продольном направлении 16,3 кН, в поперечном —13,7 кН, от-
носительное удлинение — соответственно 7,15 и 12,3 %. Материал
поставляли в рулонах шириной 4 м. Для соединения полотнищ ис-
пользовали клейкую пленку совместно со сваркой (с помощью на-
гретого металла). Прочность полученного соединения составляет
90 % прочности основного материала.
Опыт применения стеклотканей с тефлоновым покрытием сви-
детельствует об их высоких эксплуатационных качествах: с течени-
ем времени они не теряют своих прочностных свойств и атмосфе-
ростойкости.
348
Оболочка закреплена на крайних верхних поясах каждой сек-
ции и напряжена р помощью стальных канатов диаметром 18 мм,
расположенных в трубках между верхними поясами с шагом 3 м.
Стыки между смежными секциями уплотнены эластичными мате-
риалами. Монтаж одной секции длился от 3 до 8 дней, а всего по-
крытия— 1,5 мес. Максимальная снеговая нагрузка для условий
района Осаки принята из расчета снегового покрова 18 см. Для от-
вода талых и дождевых вод предусмотрены стоки, которые предот-
вращают провисание оболочки.
Во Франции широко применяют одно- и двуслойные пневма-
тические трансформируемые покрытия, возводимые над сущест-
вующими открытыми плавательными бассейнами. Эти сооружения
являются экономически наиболее эффективными: средняя стои-
мость 1 м2 тентовой предварительно напряженной конструкции в
3 раза ниже, пневматической конструкции — в 4...5 раз ниже стои-
мости 1м2 конструкции покрытия традиционного типа.
При решении покрытия в виде однослойной воздухоопорной
пневматической оболочки ее рабочее состояние обеспечивают пу-
тем создания внутри сооружения избьпочного давления воздуха
порядка 100 Па в условиях безветренной погоды и 200...300 Па при
сильном ветре для обеспечения устойчивости. Неизбежное падение
давления вследствие несовершенств конструкции компенсируется
регулярной поддувкой воздуха.
В случае двуслойной пневматической оболочки внутри соору-
жения не требуется поддержания избыточного давления, поскольку
покрытие находится в' рабочем положении благодаря избыточному
давлению воздуха, находящегося между слоями оболочки внутри
самой конструкции.
Решение покрытия в виде двуслойной пневматической конст-
рукции имеет следующие преимущества:
•	легкость оболочки (даже при двойной толщине) значительно
упрощает ее возведение (для покрытия бассейна площадью
400 м2 требуется всего полдня) и снижает примерно на 25 %
расход воздуха, необходимого на подкачку;
	двуслойная конструкция обеспечивает снижение поверхност-
ных потерь тепла;
•	вентиляция внутреннего пространства между слоями оболоч-
ки, осуществляемая за счет уже отработанного воздуха, сни-
жает энергозатраты.
Двуслойная пневматическая оболочка была использована в по-
крытии бассейна площадью 400 м2 в г. Рюей-Мальмезон. Площадь
349
покрытия составила 840 м2, расход воздуха — 11 500 м2/г, мощность
вентилятора — 3,7 кВт.
Проект покрытия был разработан на основе энергетического
расчета, произведенного для конструкций трех типов: однослойной
воздухоопорной оболочки, двуслойной пневматической оболочки и
традиционного покрытия. Расчет был выполнен для трех климати-
ческих зон, и на его основании были выбраны оптимальные харак-
теристики будущего сооружения: поверхность бассейна — 400 м2,
период эксплуатации в крытом состоянии — с 15 сентября по 15 мая,
дневной поток посетителей — 300 чел., температура воздуха в поме-
щении и температура воды — 27 ‘С, норма водообмена — 30 л на чел.
Разработанную конструкцию широко применяют во Франции
для возведения трансформируемых покрытий открытых плаватель-
ных бассейнов площадью до 400 м2.
В марте 1988 г. в г. Токио (Япония) началась эксплуатация
спортивио-зрелищиого сооружения с большепролетной пологой
пневматической оболочкой покрытия, подкрепленной стальными
канатами. Сооружение предусмотрено для размещения 56 тыс. зри-
телей, в том числе 50 тыс. зрителей на стационарных трибунах и
6 тыс. — на выдвижных. Сооружение предназначено для проведе-
ния соревнований По бейсболу и другим видам спорта, организа-
ции выставок и концертов. В плане сооружение имеет яйцевидную
форму, а форма непосредственно оболочки покрытия в плане
близка к квадрату со скругленными углами. Длина сторон квадрата
составляет 181 м, длина диагоналей — 201 м. Максимальная высота
оболочки покрытия над уровнем Игрового поля составляет около
62 м. Площадь поверхности оболочки равна 31 700 м2.
Оболочка покрытия сооружения выполнена двуслойной из стек-
ловолокнистой ткани с покрытием из политетрафторэтилена и уси-
лена вантовой сеткой из 28 стальных канатов, расположенных пере-
кресте в двух диагональных направлениях (по 14 канатов в каж-
дом). Масса 1 м2 оболочки с учетом массы стальных канатов состав-
ляет 12,5 кг. Концы канатов заанкерены в сталежелезобетонную
кольцевую балку, опертую на стальные рамные конструкции трибун,
усиленные связями жесткости. Ширина кольцевой балки — 5 м.
Оболочка поддерживается в проектном положении избыточным
давлением воздуха, величина которого в нормальных рабочих усло-
виях составляет 0,3 кПа, что превышает атмосферное давление не
более чем на 0,3 %, а в зимнее время года или при повышенных
ветровых нагрузках избыточное давление воздуха под оболочкой
поддерживается на уровне 0,9 кПа.
350
Пневматическая ободочка рассчитана на снеговые нагрузки ин-
тенсивностью до. 0,6 кПа и на ветровые нагрузки большой интен-
сивности, возможные один раз в 100 лет. Между слоями оболочки
предусмотрен .воздушный промежуток, в который во время снего-
пада подается теплый воздух, что способствует быстрому таянию
снега и стеканию воды с покрытия. Для контроля за толщиной
-снежного покрова и скоростью ветра на покрытии установлены
датчики, на основе показаний которых автоматически регулируется
величина избыточного давления воздуха под оболочкой.
Предусмотрены также датчики для улавливания дыма при воз-
можном пожаре внутри сооружения. В ходе разработки проекта со-
оружения специалистами были проведены модельные испытания с
целью определения скорости горения материалов, количества вы-
деляемого дыма, путей его распространения. Для тушения пожара в
сооружении предусмотрены четыре пневматические водоструйные
установки, действие каждой из которых распределяется на участок
площадью около 500 к?. Экстренную эвакуацию людей при пожаре
предполагается осуществлять через рабочие выходы и 66 аварий-
ных выходов.
Проект спортивно-зрелищного сооружения разработан фирмой
«Такэнакд Комутэн». Все работы по проектированию и строитель-
ству сооружения были выполнены за три. года.
, В г. Свидник (Словакия) для покрытия сцены летнего театра
применена каркасно-тентовая конструкция. Каркас покрытия со-
стоит из трех стальных решетчатых арок, поверх которых натянута
оболочка из полиэфирной ткани с поливинилхлоридным покрыти-
ем площадью 1000 м2.
Арки расположены веерообразно; средняя арка расположена
вертикально, крайние — под углом 35° к вертикали. В верхней
коньковой зоне арки связаны между собой стальными затяжками.
Крайние арки раскреплены с помощью двух пар оттяжек, заанке-
ренных в короткие стойки.
Каждая арка имеет треугольное сечение. Высота сечения арок
колеблется в пределах 1,6...2 м, ширина — 1,3... 1,6 м. Шаг стоек ре-
шетки арок принят-равным 2,55 м, что соответствует двойной ши-
рине тканевых полотнищ. Пролеты арок составляют 51, 38>5 и 38,5 м
Арки опираются на железобетонные фундаменты.
В Лондонском районе Уимблдон над тремя теннисными корта-
ми возведено общее каркасно-тентовое покрытие с применением
железобетонного арочного каркаса и синтетической тканевой обо-
351
лочки. Размер прямоугольного покрытия в плане —65 х 37 м. Не-
сущими конструкциями покрытия служат три пары перекрещиваю-
щихся .арок стрелой подъема 13 м. Каждая арка образована из двух
полуарок, изготовленных в заводских условиях. Длина полуарки 20 м,
размер поперечного сечения 660x500 мм, масса около 20 т.
Оболочка покрытия выполнена из полиэфирной ткани с двусто-
ронним поливинилхлоридным покрытием, разработана специали-
стами Германии. Прочность ткани на разрыв составляет 115 кН/м.
Светопроницаемость ткани — 15 %. Окраска ткани с внутренней
стороны — белая, с наружной — светло-зеленая. Ткань доставляли
на стройплощадку в рулонах (площадь поверхности ткани в каж-
дом рулоне 32 000 мг) и нарезали на полотнища средней шириной
1,9 м. При изготовлении оболочки тканевые полотнища располага-
ли между арками параллельно продольным сторонам здания.
Оболочка напряжена с помощью Стальных вант двух типов:
диагональных, расположенных в направлении дуги ярки, и про-
дольных, расположенных в четвертях пролета. Продольные ванты
заанкерены в железобетонные пилоны^ расположенные в торцах
сооружения. К диагональным вантам с шагом 1,7 м крепятся под-
вески, заанкеренные в закладные детали арок. Продольные ванты
предназначены для усиления тканевой оболочки в случае экстре-
мальных снеговых нагрузок. Края оболочки закреплены в краевых
вантах.
Специалисты, разработавшие конструктивную часть проекта,
отмечают, что применение сборных железобетонных, а не стальных
конструкций для устройства арочного каркаса, позволило значи-
тельно сократить общую стоимость строительства сооружения.
Одна из' американских фирм специализируется на разработке
конструкций большепролетных тканевых оболочек покрытий, под-
держиваемых в проектном положении с помощью стальной напря-
гаемой вантово-стержневой системы. В настоящее время построе-
ны четыре сооружения (три из них эксплуатируются) с такими по-
крытиями: два олимпийских сооружения в Южной Корее, два со-
оружения в США.
Покрытия трех сооружений имеют в плане форму круга диамет-
ром 120 и 90 м (Сеул, Южная Корея) и диаметром 210 м (в
г. Сент-Питерсберге, США, штат Флорида), покрытие четвертого
сооружения имеет в плане форму эллипса размером в осях 91* 77 м
(г. Нормал на территорий Иллинойского университета, США). Не-
сущая система покрытия такого типа содержит следующие элемеи-
352
ты: центральное растянутое кольцо; коньковые ванты; ванты, раз-
мещенные в ендовах; вантово-стержневую решетку, подкрепляю-
щую коньковые ванты и образованную трубчатыми стойками к
пропущенными через них диагональными вантами; кольцевые поя-
са, объединяющие нижние концы стоек.
Для оболочки покрытия использована стекловолокнистая ткань
с тефлоновым покрытием.
При расчете несущих конструкций покрытия учитывались сне-
говые и ветровые нагрузки, а также нагрузки от веса подмостей, на
которых размещены осветительная аппаратура, микрофоны, теле-
камеры. Трибуны сооружения в г. Нормал вмещают 10,5 тыс. зри-
телей. Площадь покрыт ия сооружения составляет около 6000 м. В
несущей системе покрытия применен только один кольцевой пояс,
выполненный из арматурных прядей диаметром 15 мм.
Оболочка покрытия сооружения собрана из четырехслойных
панелей, каждая из которых включает наружный слой из синтети-
ческой ткани, слой теплоизоляции, пароизоляцию и слой акусти-
ческой ткани. Стыки между панелями закрыты водонепроницае-
мыми накладками.
Установлено, что при расчетной снеговой нагрузке 1,2 кПа и
сосредоточенной нагрузке в центре покрытия 180 кН максималь-
ный прогиб покрытия составляет около 34 см. Максимальный про-
гиб в четвертях пролета, где подвешены подмости, не превышает
53 см.
Строительство сооружения предполагалось завершить за
4,5—5,5 мес., но из-за плохих погодных условий и других обстоя-
тельств строительные работы продолжались 8 мес. Сметная стои-
мость строительства сооружения составила 14,4 млн долл. Стои-
мость 1 м7 конструкции покрытия перекрываемой площади соста-
вила около 422 долл.
Стационарные и выдвижные трибуны спортивно-зрейищного
сооружения в г. Сент-Питерсберге рассчитаны на 50 тыс. зрителей
(рис. 8.8). Особенностью конструктивного решения покрытия со-
оружения является то, что опорное железобетонное кольцо имеет
наклон к горизонтали; кольцо поддерживается колоннами различ-
ной высоты — 26—68,5 м.
В связи с тем что диаметр покрытия составляет 210 м, в несу-
щей системе покрытия предусмотрено четыре кольцевых пояса из
арматурных прядей. Чйсло их различно: от 40 прядей у вершины до
140 — у контура оболочки. В диагональных вантах предусмотрено
4 пряди у вершины, до 52 — у контура.
353

Рис. 8.8. Конструктивная схема покрытия спортивно-зрелищного сооружения в
г. Сент-Питерсберге:
[—диагональные ванты; 2—кольцевой nose; 3— стойка; 4—коньковые вант
иое кольцо; 6 — жеиеэооетоннви контурная кольцевая балка
Тканевая оболочка в каждом секторе покрытия между конько-
выми вантами собрана ИЗ 24 полотнищ. Конструкция оболочки
включает слой акустической ткани.
Рабочие подмости поддерживаются наружным кольцевым поя-
сом. При временной нагрузке 1,22 кПа прогиб конструкции не
превышает 7 мм.
Конструкция покрытия рассчитана на повышенные по сравне-
нию с нормативными значениями ветровые нагрузки. Модель со-
оружения была испытана в аэродинамической трубе. Установлено,
что при ветровой нагрузке 1,1 кПа максимальный выгиб конструк-
ции покрытия вверх из плоскости не превышает 39 см.
Максимальный прогиб конструкции покрытия от внешних на-
грузок, в том числе снеговых, составляет по расчетам около 1 м
при пролете в 210 м.
Стоимость 1 м2 конструкции покрытия сооружения составила
391 долл., общая стоимость строительства сооружения — около
63 млн долл.
В настоящее время разрабатывается проект спортивно-зрелищ-
ного сооружения с вантово-стержневой конструкцией покрытая
для строительства на о. Тайвань. Запланировано также строитель-
ство сооружений в г. Атланта (США).
По мнению специалистов, строительство большепролетных со-
оружений с несущей вантово-стержневой системой покрытия более
перспективно не в США, а в развивающихся странах, где низка
стоимость рабочей силы в строительстве. В то же время считается,
что все материалы для конструкции покрытия (ткань, ванты) долж-
ны экспортироваться из США.
354
В Новом Уэлсе (Великобритания) для проведения очередного
Международного песенного фестиваля на специально отведенной
для этЪго праздника территории построен павильон, в конструкци-
ях которого использованы большепролетные решетчатые стальные
арки и тентовое покрытие. В сооружении предусмотрен зал много-
целевого назначения с трибунами, рассчитанными на 1372 зрителя.
Несущими конструкциями покрытия служат семь поперечных и
две продольные арки разного пролета. Главная поперечная пор-
тальная арка, поддерживающая оболочку покрытия над сцениче-
ской частью павильона, имеет пролет 60 м и стрелу подъема 23 м.
Покрытие зальной части поддерживается шестью поперечными ар-
ками меньшего пролета и меньшей стрелы подъема. Поверх малых
арок покрытия зрительного зала над оболочкой расположены два
продольных арочных ребра, участвующих в обеспечении простран-
ственной жесткости всей конструкции здания.
Поверх поперечных арок натянута тентовая оболочка общей
площадью 2250 м2. Оболочка состоит из двух основных секций: над
зрительным залрм и сиеной. Первая выполнена трехслойной: верх-
ний слой из полиэфирной ткани с поливинилхлоридным покрыти-
ем, средний слой — теплоизоляция, включающая стекловолокни-
стый материал, помещенный между двумя пленками из поливи-
нилхлорида; нижний слой — из стёкловолокнистой ткани с сили-
коновым покрытием. Верхний слой закреплен к верхним поясам
арок, средний — поверх нижних поясов и нижний — снизу нижних
поясов. Конструкция характеризуется достаточной степенью огне-
стойкости. Оболочка над сценической частью запроектирована од-
нослойной и выполнена из полиэфирной ткани с поливинилхло-
ридным покрытием. Масса 1 м2 ткани Составляет 1,4 кг. Сметная
стоимость строительства 3 млн ф. ст. Строительство было начато в
июле 1991 г.» завершено в июле 1992 г.
К крупнейшим сооружениям с применением тентовых конст-
рукций, возведенных в последние годы во Франции, относят по-
крытие-навес над складом в парижском аэропорту Руасси (пере-
крываемая площадь более 30 тыс. м2); покрытие зрелищного соору-
жения в г. Монпелье (перекрываемая площадь 4900 м2); покрытие
помещений таможенной слуЖоы в парижском аэропорту (площадь
покрытия 4500 м2); покрытие спортивной площадки в Монморан-
си, район Парижа (Площадь покрытия 1400 м2); покрытие зала
ожидания транзитных пассажиров в здании вокзала в г. Масси,
пригород Парижа (площадь покрытия 1400 м2); покрытие над вхо-
дом (так называемые «облака») административного здания на пло-
щади Дефанс в Париже.
355
В качестве несущих конструкций тентовых покрытий в основ-
ном применяют металлические трубчатые профили круглого попе-
речного сечения. При сравнении трубчатых профилей с профиля-
ми открытого сечения их прочность на кручение н 200...300 раз
превышает прочность последних, а их деформагивность, наоборот,
может быть в 1000 раз меньше. Поэтому применение трубчатых
профилей позволяет увеличивать пролет конструкции.
В настоящее время большое внимание уделяют разработке
технических нормативов, необходимых при проектировании и воз-
ведении тентовых оболочек покрытий. Этим проблемам была по-
священа научно-исследовательская работа, проведенная научным
центром по строительству СЁВТР. Кроме того, эти вопросы рас-
сматривались на совещании, организованном центром в марте 1993 г.
Проблемы разработки нормативов охватывали три основные груп-
пы задач: разработка концептуальных положений, касающихся
проектирования и расчета тентовых конструкций покрытий; со-
ставление технических спецификаций на материалы, используемые
в создании тентовых конструкций, особенно материалы мембран;
разработка практических рекомендаций по возведению, эксплуата-
ции и поддержанию внешнего вида тентовых конструкций.
В качестве положительных аспектов применения тентовых кон-
струкций была отмечена умеренная стоимость их возведения и экс-
плуатации. К отрицательным аспектам были отнесены некоторая
неуверенность в достаточной прочности таких конструкций и их
долговечности, ограниченные показатели их способности к терми-
ческой и акустической изоляции, некоторые сложности, возникаю-
щие при создании надежной связи между тканевой конструкцией,
несущей конструкцией сооружения и необходимостью обеспечения
при этом эстетической привлекательности этих соединений, ос-
тающихся визуально открытыми. Некоторые примеры зданий с
каркасно-тентовыми покрытиями приведены в табл. 8.6.
Об эффективности применения пневмосооружений можно су-
дить по -следующим цифрам. По подсчетам американских эконо-
мистов, пневматическое покрытие над гимнастическим залом уни-
верситета в Санта Клара (Калифорния), возведенное в 1975 г.,
стоило 445 тыс. долл. При решении этого покрытия в традицион-
ных конструкциях его стоимость увеличилась бы на 250 тыс. долл.
Крупнейшее в мире пневматическое покрытие стадиона в Понтиа-
ке (США) стоило 7,5 млн долл. Сметная стоимость покрытия тако?
го размера, решенного в традиционных конструкциях, составила
бы 42 млн долл. Общая стоимость стадиона в Понтиаке, рассчнтан-
356
него на 804 тыс. мест, —55,7 млн долл: на строительство стадиона
в Нью-Орлеане (в нем на 8400 мест меньше), перекрытого деревян-
ным «суперкуполом< было затрачено 168 млн долл.
Таблица S.6
возведенные за иервод 1984-1992 аг.
Нвзнгтение здания	Страна	Год везде-	Форма	Разметы, ы		
				Дяиад	Ширина диаметр	Высот
Крытый стадион	США	1984	Прямоугольник	201	158.5	73.1
Культурный центр	США	1984	Окружность	—	70	26
Торговый иавиль-	Япония	1985	.Прямоугольник	72	42	30
Соортивно-зре-	Япония	1988	Квадрат	181	181	62
Теннисный корт	Велико- британия	1988	Прямоугольник	65	37	13
Сгкртивно-зре- лишное сосружеяие	США	1989	Окружность		210	68,5
Олимпийский стадион	США	1989	Эллипс	91	77	28,0
Культурный центр	Велико- британия	1992	Квадрат	60	60	23
Представляет интерес предложение, высказанное генеральным
директором ОАО «КаббалкагропромстроЙ» М.Н. Кокоевым по ис-
пользованию полимерных технических тканей для сооружений ба-
шен-градирен теплоэлектростанций в энергетическом строительст-
ве. Тефлоновые покрытия (политетрафторэтилен) на стеклоткане-
вой основе позволяют достигать срока службы пневматических
строительных конструкций более 30 лет.
Высокопрочные полимерные ткани отличаются высокой стои-
мостью по сравнению с традиционными материалами. Так, на про-
изводство 1 т цемента в стране затрачивается около 210...230 кг усл
топлива и 110...120 кВт-ч электроэнергии. На производство 1 т по-
лимерных волокон для изготовления из них технической ткани не-
обходимо израсходовать не менее 1,2 т углеводородного сырья. Та-
ким образом, на производство полимерных технических тканей
требуется больше энергии, чем на производство такого же по массе
количества цемента и арматурной стали.
357
Однако известно, что стены из кирпича или монолитного желе-
зобетона имеют толщину 250...400 мм и более, а толщина ткани
пневмоконструкции вместе с защитным покрытием составляет все-
го лишь 1,2 мм. Объясняется это тем, что в пневматических конст-
рукциях материал работает только на растяжение — это наиболее
рациональный вид нащжкенно-леформированного состояния тон-
ких оболочек с наиболее полным использовшшем прочностных
свойств материала. Следует учесть простоту монтажа, легкость,
транспортабельность, значительное снижение нагрузок на фунда-
мент, сокращение сроков строительства, эксплуатационные затра-
ты и другие факторы. В итоге возведение пневмооболочки требует
меньших затрат в денежном исчислении по сравнению с сооруже-
нием из традиционных материалов.
Градирни тепловых электростанций, используемые для охла-
ждения циркуляционной воды конденсационных турбин, пред-
ставляют собой крупные сооружения из монолитного железобе-
тона, которые, по данным специалистов, позволяют задерживать
20...25 тыс. м3 воды сутки. Высота градирен достигает 90... 150 м, а
масса башни (обычно гиперболической формы) равна 20...30 тыс. т.
Оболочку башни выполняют из особо плотного гидротехнического
бетона, который отличается высокой морозостойкостью. Толщина
стенок башни с высотой уменьшается, но в среднем она составляет
240...250 мм. Внутренняя поверхность башни имеет многослойную
гидроизоляцию, включая обработку бетона флюатами Mg, Zn, Al.
Используют также покрытия на основе битума Или эпоксидных
смол. Градирни эксплуатируются в сложных условиях: в зимнее
время конденсат, который осаждается на внутренней и внешней
поверхностях бетонной башни, замерзает и оттаивает десятки раз.
- Согласно СНиПам, срок службы большинства железобетонных
конструкций составляет не менее 50 лет, что примерно в 1,5 раза
больше срока эксплуатации мягких оболочек из лучших техничес-
ких тканей. Однако при таком тяжелом режиме эксплуатации же-
лезобетонная градирня вряд пн простоит без капитального ремонта
15...20 лет, который стоит очень дорого, так как требует восстанов-
ления почти вертикальной гиперболической оболочки с площадью
поверхности 80... 100 тыс. мг, верхняя отметка которой находится
на уровне 50-этажного дома.
Предложено несколько вариантов возведения башен-градирен с
применением пневмоконструкций из полимерных технических
тканей. Один нз вариантов представляет собой двойную линзооб-
разную оболочку, внутренняя поверхность которой близка к тради-
ционной — гиперболической, а наружная имеет бочкообразную
358
форму. Форма оболочки поддерживается избыточным давлением
воздуха в герметичном пространстве, образованном тканевыми
оболочками. Кольцевой фундамент башни выполняется облегчен-
ного типа, так как масса пневмоконструкции башни высотой 150 м
составляет 80... 100 т вместо 25...30 тыс. т при возведении ее из же-
лезобетона. В других вариантах предложена однослойная сфериче-
ская оболочка с уменьшенным в 1,5.„2 раза расходом тканей. Сис-
тема наддува, кроме поддержания устойчивости сферической обо-
лочки, подает воздух для охлаждения воды. Нагретый воздух, отняв
тепло у охлаждаемой воды, выбрасывается в атмосферу через спе-
циальные отверстия вверху оболочки.
8.5.	ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ НАЗЕМНЫХ
И ТРАНСПОРТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Основными полимерными материалами в строительстве назем-
ных и транспортных сооружений являются геосинтетические (гео-
текстильные). Геосинтетические материалы — это широкий класс
полимерных тканевых или сеточных элементов, которые самостоя-
тельно или совместно с грунтами (конструкциями на грунтах) мо-
гут выполнять функции армирования (укрепления) откосов,
фильтрации и дренажа. Основами таких материалов служат поли-
эфирный стеклопластик, полиамид, армированный поливинилхло-
рид, полиэтилен, полипропилен и др.
Геосинтетические материалы широко используют в зарубежном
строительстве в условиях густонаселенных территорий и плотной
сета автодорог, например для расширения проезжей часта и укреп-
ления откосов. На территории России в условиях заболоченных
районов, а также автодорог, подверженных попеременному замора-
живанию и оттаиванию, с учетом специфических климатических
воздействий использование геотекстильных полимерных материа-
лов приобретает большое значение.
Геосинтетические материалы отличаются хорошими физи-
ко-механическими свойствами: прочностью на растяжение, легко-
стью, стойкостью к химически агрессивным средам, долговечно-
стью, простотой укладки и др. Их целесообразно использовать в
следующих областях строительства:
•	сооружение подземных емкостей для хранения промышлен-
ных и сельскохозяйственных отходов;
•	возведение насыпей для автодорог;
•	укрепление откосов насыпей и берегов рек и водоемов;
359
•	ремонт дорожных одежд;
	строительство каналов, дренажных систем и т, л.
В Германии накоплен опыт исследования и экспериментально
го строительства подпорных сооружений из армированного грунта.
В 1981 г. сооружена экспериментальная подпорная стена из грунта,
армированного геотекстилем из нетканого полиамидного материа-
ла, служащего также облицовкой. Длина подпорной стены —-9 м,
высота — 3,26 м. Толщина каждого -слоя грунта — 330 мм, длина
армирующих полотей —3,5 м, ширина—1,58 м. Удлинение при
разрыве полотен составляет 40 % вдоль волокон и 30% — поперек.
В качестве насыпного грунта использован песок средней крупности.
С целью защиты от солнечного света половина подпорной сте-
ны закрыта волнистыми асбестоцементными листами, а другая по-
ловина оставлена открытой. В течение нескольких лет из наружной
облицовки отбирали пробы геотекстиля и испытывали их. Резуль-
таты испытаний показали, что геотекстиль без защиты от солнеч-
ного света снижает свою прочность на разрыв за два года почти на
30 %. Затем прочность на короткий срок остается постоянной, а на
четвертом году службы опять начинает снижаться.
В защищенном от света материале снижение прочности проте-
кает значительно медленнее. Так, прочность на разрыв защищен-
ного геотекстиля через три года составила 93,5 % начальной проч-
ности. Был сделан вывод, что для сохранения прочности геотек-
стиля обязательна защита от ультрафиолетового излучения.
С 1983 г. в бывшей ГДР введен в действие нормативный доку-
мент «Армированный грунт — армирование геотекстилем», предна-
значенный для наземных и транспортных сооружений, рассчитан-
ных на статическую и динамическую нагрузки от дорожных транс-
портных средств. Документ содержит расчет внутренней и наруж-
ной устойчивости подпорных сооружений, армированных геотек-
стилем на основе полиэфира, полиамида и попиакриднитрида.
Первым в Восточной Германии крупным подпорным сооруже-
нием из грунта, армированного геотекстилем, является крутой от-
кос из насыпного грунта, устроенный при строительстве одного из
промышленных предприятий. По экономическим соображениям
такая конструкция из армированного грунта была признана целе-
сообразной в сравнении с возведением сборной железобетонной
стены. Армированный текстилем откос имеет высоту 6,5 м, длину
140 м. По высоте откоса предусмотрены бермы шириной 0,5 м че-
рез каждые 2 м. Толщина слоев насыпного грунта (шаг армирую-
щих полотен по вертикали) равна 0,4 м (рис. 8.9). Для армирования
и облицовки откоса использован нетканый материал из полиэфир
360
Рис. 8.9. Поперечный разрез откоса из грунта, армированного геотекстилем:
I —парапет; 2—защитный слой грунта; 3— насыпной фунт. 4— облицовка, 5— армирующий
ного волокна марки ТРЕ 170 шириной полотнищ 1,6 м. Прочность
материала на разрыв вдоль волокон составляет 26 кН/м и 30 кН/м—
поперек волокон, удлинение при разрыве вдоль волокон —20%;
поперек волокон —15 %, стойкость к старению материала — 50 лет.
Длина армирующих полотнищ — 5 м в нижней части и 3,5 м — в
верхней. В качестве насыпного грунта использован гравелистый
песок с 10... 15 % мелких фракций.
Постоянная защита геотекстиля от ультрафиолетовых лучей
осуществлена путём покрытия облицовки слоем культурной почвы
с последующим озеленением травой и кустарником. Устройство
откоса производили послойной укладкой геотекстиля и насыпного
грунта с последующим виброуплотнением. Для укладки наружной
облицовки применена деревянная опалубка из досок толщиной 40 мм,
поддерживаемая угловыми стабилизаторами.
После сооружений откоса на облицовку уложили слой почвы и
покрыли его матами из поврежденного геотекстиля с семенами тра-
вы. Маты крепили к откосу специальными штырями. Для быстрого
озеленения откоса его поверхность примерно месяц поливали водой.
36t
Опыт возведения откоса из грунта, армированного геотексти-
лем, показал значительный экономический эффект в сравнении с
устройством угловой железобетонной подпорной стены: снижение
расходов на материалы — на 44,7 %, общей стоимости сооруже-
ния — на 24,6 %, экономия затрат рабочего времени — на 28 %,
энергии — на 95,7 %.
На юге Франции близ г. Баланс для расширения полотна авто-
трассы А7 увеличена крутизна откосов с помощью насыпи из ар-
мированного грунта «Тексоль». Высота насыпи — 7 м, толщина —
около 2 м, уклон — 60°.
Армированный грунт «Тексоль», разработанный и запатенто-
ванный в Центральной лаборатории мостов и дорог (Париж), пред-
ставляет собой смесь песчаного грунта с непрерывной произвольно
расположенной полиэфирной нитью и практически является изо-
тропным материалом. Процент армирования нитью составляет
0,1...0,2% по массе сухого грунта, что соответствует расходу при-
мерно 8000 м нитей на каждые 500 т «Тексоля». Высокие техниче-
ские достоинства «Тексоля» позволяют возводить подпорные со-
оружения с вертикальными стенами высотой до 9 м.
Проводят исследования по устройству армогрунтовых подушек
из «Тексоля» под автострадами и набережными, сооружаемыми на
просадочных грунтах.
«Тексоль» готовят непосредственно на строительной площадке
с помошью специальных смесительных машин. Подачу нитей про-
изводят через трубки со скоростью 18 м/с вместе со струей воды
под давлением. Песок подается с воздушной струей под давлением.
При смешивании материал вибрируется. Производительность ма-
шины по укладке «Тексоля» составляет 122 м3 в день. Всего разра-
ботано три типа машин для подачи, смешивания и укладки «Тексо-
ля» в сооружение.
Укрепление откосов автострады близ г. Баланс является первым
примером использования «Тексоля» в крупном сооружении. В не-
больших конструкциях этот материал применяют с 1982 г. Работы
по возведению сооружений из «Тексоля» производит специализи-
рованная фирма.
Стоимость I мэ «Тексоля» во Франции составляет 78... 150 у. е.
без учета стоимости песчаного грунта и в -зависимости от объема
сооружения. Специалисты считают, что с разработкой более совер-
шенного оборудования стоимость этого перспективного материала
будет снижена.
Фирма «Бауэр» (Германия) разработала не содержащий раство-
рителей и пластификаторов уплотнитель на основе полиуретаново-
362
го эластомера Baytec, рекомендуемый для стыков асфальтового на-
стила и бордюра моста. Эластомер образует бесшовное уплотнение,
покрывающее асфальт, бетон и стык настила моста, включая углы,
кромки и соединения внахлестку, и исключающее доступ к стыкам
воды и агрессивных веществ. При устройстве уплотнения в асфаль-
те вырезают канавки на расстоянии 40 см параллельно бордюру,
затем производят напыление уплотнителя на стык за один проход.
Уплотнитель с одной стороны образует сцепление с канавкой, с
другой — с поверхностью бордюра. Гибкость уплотнителя сохраня-
ется при температуре —40...+110 *С.
Двуслойная конструкция из полипропиленовой ткани, между
слоями которой расположена трехмерная сетка из полиамида, яв-
ляется хорошим дренажным материалом, в котором полипропиле-
новая ткань выполняет роль фильтра. Аналогичная конструкция,
заполненная натрийбентонитом, может быть рекомендована для
гидроизоляции подземных сооружений.
Одним из универсальных нетканых геополимерных материалов
для дорожного строительства является геотекстиль «Тайпар», вы-
пускаемый фирмой «ДюПонт» в разных странах, Это материал се-
ребристого цвета, изготовляемый йз полипропилена способом тер-
мического соединения непрерывных волокон полимера диаметром
60...300 мкм. В конструкциях аэтомобильных дорог ткань «Тайпар»
выполняет роль арматуры, укрепляющей грунт, но может быть ре-
комендована для фильтрации, дренажа или разделяющего слоя.
Кроме экономии песчано-гравийной смеси, материал обеспечивает
высокие прочностные характеристики дорожной одежды, долго-
вечность покрытия, в том числе асфальтобетонного.
Фкзико.мгханячнжж параметры геотекстиля «Тайпар»
Причмисн. при растяжении, кН/м..........-  2,8. 12.7
Коэффнииен г мшмфонпижшктв, м/сут............ .1(1..210
On-ocmv-iwoe удлинение при pajpuec. %........ 30...5 S
Для дорожного строительства па слабых грунтах при укрепле-
нии откосов насыпей и армировании грунта в США широко при-
меняют георешетки: «Фортран* из полиэстера (производства фир-
мы «Акзо Нобель Геосинтетакс»), «Телегрид» (производства фир-
мы «Геосинтекс»), «Тенсар» из полиэтилена (производства фирмы
«Нелтон») и др.
Для армирования асфальтобетонных покрытий при ремонте и
новом строительстве применяют геосетки «Хателит», изготовляе-
мые из высокомодульных волокон полиэстера и пропитанные свя-
363
зующим раствором, обеспечивающим ее хорошую адгезию к ас-
фальтобетону. Геосетку выпускают пяти типов с размерами ячеек
20 х 20,30 х 30 и 40 х 40 Мм и прочностью на растяжение 30...90 кН/м
в обоих направлениях, относительное удлинение при разрыве име-
ет небольшое значение и составляет 12...14 %. По данным специа-
листов, срок службы дорожного покрытия, армированного геосет-
кой «Хателит», увеличивается в 2...3,5 раза, в течение 10 лет не тре-
буется никакого ремонта.
Международная конференция по геосинтетическим материа-
лам, состоявшаяся в Маастрихте (Голландия) в 1996 г., отметила,
что применение таких материалов является перспективным на-
правлением в строительстве транспортных наземных сооружений,
а также заглубленных в грунт. В зарубежных странах большое
внимание уделяют экологической безопасности при захоронении
промышленных и твердых бытовых отходов. Для этого предусмот-
рен, например, котлован площадью до 500 тыс. м2 и объемом до
30 млн. м3, из которого полностью исключается утечка вредных
веществ и возможность их попадания в грунтовые воды. Для обес-
печения герметичности в конструкции гидроизолирующих экра-
нов применяют геомембраны толщиной 1Д..5 мм, геокомпозиты
СС1, глину. В состав нижнего защитного экрана входит дренаж-
ный слой из геополимерного материала для сбора ядовитых ве-
ществ. По мере заполнения котлована отходами над ним устраива-
ют верхний защитный экран, состоящий из слоя для газового дре-
нажа, гидроизолирующего слоя, верхнего дренирующего слоя.
Сверху заполненное хранилище покрывают растительным слоем
грунта и озеленяют.
В нашей стране применение синтетических материалов для гео-
технических объектов более скромное. Выпуск таких материалов в
России составляет 30 млн м2, ассортимент насчитывает 25 видов, а их
качество не уступает, а иногда и превосходит зарубежные аналоги.
В 1994 г. в России под руководством СоюздорНИИ были разра-
ботаны первые материалы типа «геополимертекстиль» с использо-
ванием отечественных сырья, оборудования и технологии. На
предприятии по производству нетканых материалов ТОО «Инте-
равто» (г. Тверь) освоено массовое производство нетканого волок-
нистого материала с фирменным названием «Ледо» по ТУ
8390-004-10795621—96. Материал хорошо зарекомендовал себя в
АООТ «Ленгазспецстрой» на заболоченных территориях, «Ямбург-
газдобыча» в условиях вечной мерзлоты.
364
Техническая характеристика геотекстиля «Ледо»
Толщина, мм 								 >2
Ширина. мм	\		 21400
Масса 1 ►?. кг			 «1,2
Разрывная нагрузка полоски 50 и (Он мм, н	
	
в поперечном направлении			-	- г.ад
МирозоспдКмкть я динамических условиях при -25 X,	кило-
циклов	    _			 2	25
Относительное удлинение. %			 40 45
Паролрстипзеыостъ материала, мг/см1			. .... 6 7
Вомуяя|роиицасм1к-гь. дм’/(мг с)	-				 яю
Техническая характеристика геотекстиля «Мятой»
Ширина.мм....................-................'.....2 |4(Ю
Масса 1м2. кг.......................................... с <1,16
1'агрывная Harpysea полоски $0* 100 мм. Н-
в продольном направлен ни...............................г 30
впопсречиоммалраанении.......................«м...... г 60
Паронронтысмость материала, мт/см5......................5.6. 6
Воздухопроницаемость.дм’Дм* с)......................•••	SSO
Специалистами ТОО «Интеравто» разработан также геополи-
мертекстиль «Матон» по ТУ 8380-002- 1079562Ь96, рекомендуемый
в качестве изолирующего прокладочного материала меязду основой
трубопровода и железобетонным пригрузом при прокладке труб га-
зопроводов. «Матон» хорошо зарекомендовал себя в различных
климатических условиях.
Специалисты ФПГ «Нефтехимпром® совместно с РосдорНИИ,
(г. Москва) разработали модификатор «Модмэл», представляющий
собой сыпучие гранулы диаметром 3...5 мм, на основе которого
можно получить подимербитумное каучуковое связующее для уст-
ройства верхних защитных и ремонтных слоев дорожного полотна
и трещинопрерывающей прослойки. На основе «Модмэла» разра-
ботаны органополимерные пленкообразующие составы для защиты
поверхности асфальтобетонных и цементобетонных покрытий от
воздействия воды, соли, мороза.
8.6.	ПОЛИМЕРЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ РЕМОНТЕ ЗДАНИЙ
Полимерные материалы успешно применяют при ремонте кон-
структивных элементов различных зданий и сооружений, в частно-
сти при усилении и реставрационных работах.
365
В 1992 г. коллектив авторов из МГСУ (MUCH), Центральных
научно-реставрационных мастерских и фирмы «Инпредстрой» вы-
полнил усиление несущих деревянных конструкций покрытия
бельведера (деревянной башни) памятника русской архитекту-
ры — дома Пашкова, созданного архитектором В.И- Баженовым в
1784—1786 гг. При усилении аварийных участков деревянных кон-
структивных элементов было осуществлено их армирование оди-
ночными стальными арматурными стержнями периодического
профиля диаметром 22 мм, вклеенными на эпоксидно-клеевом
компаунде. С помощью этого компаунда выполнялась заливка опа-
лубочных форм при восстановлении прежних размеров и форм по-
перечных сечений поврежденных участков конструктивных дере-
вянных элементов.
В Германии при реконструкции зданий и сооружений эксплуа-
тируемые деревянные балки и прогоны, содержащие повреждения
и дефекты различного происхождения, часто не заменяют на но-
вые, а подвергают усилению. Из наиболее распространенных мето-
дов усиления поврежденных биовредителями концов деревянных
балок, опирающихся на наружные стены зданий, широко применя-
ют следующие: устройство концевых протезов из компаундов на
основе термореактивных полимеров, армированных стальными ар-
матурными стержнями периодического профиля или стеклопласти-
ковыми арматурными стержнями; устройство концевых протезов в
виде отрезка бруса из здоровой древесины, сращиваемого с обре-
занным концом балки С помощью вклеенных стеклопластиковых
(или из Другого материала) арматурных стержней.
В Гамбурге в Институте физики и технологии механической об-
работки древесины Федерального НИИ лесного хозяйства и лесной
промышленности разработан новый метод усиления клееных дере-
вянных конструкций с дефектными клеевыми швами. Он состоит в
том, что непроклеенные или расслоившиеся участки клеевых швов
заполняют клеевым составом на основе эпоксидной смолы с до-
бавками целлюлозного волокна с целью повышения вязкости и
снижения расхода клеевого состава. Для этого предварительно уси-
ливаемые участки клеевых швов снаружи выравнивают шпатлев-
кой, изготовленной на основе эпоксидной смолы марки Тур
Europox 784 с добавкой отвердителя (Versanlid 140 или Eurodur 14) и
25 % от массы смолы добавки целлюлозного волокна марки
Lignoflock Е 140. Эпоксидную смолу и отвердитель изготовляет
фирма «Шеринг АГ» (г. Бергкамен), а целлюлозное вовокно —
фирма «Реттенмайер и сын» (г. Элльнваген). Так как шпатлевкой
заполняют только края дефектных участков клеевых швов, внутри
366
клееной древесины возникают замкнутые полости, в которые затем
вводят цод давлением клеевой состав с использованием эпоксид-
ной смолы той же марки й отвердителя с добавлением целлюлоз-
ного волокна марки Тур Abcell.
Для Введения в замкнутую полость клеевого состава под давле-
нием с помощью шприца, снабженного втулкой с регулирующим
клапаном, сбоку клееной деревянной конструкции в зоне дефект-
ного клеевого шва предварительно высверливают глухое отверстие
под втулку. Втулки с клапаном (Ventildubel) серийно изготовляет
фирма «Киллгерм, Насс». Втулки применяют для инъекционной
пропитки древесины жидкими Химическими защитными состава-
ми. Клеевой состай’йводят под давлением до 0,25 МПа, причем по-
сле отсоединения шприца клапан с втулкой остаются, и клеевой
состав длительное время находится под давлением. Полное отвер-
ждение клеевого состава в замкнутой полости происходит в тече-
ние 2...3 сут.
Результаты экспериментальных исследований подтвердили, что
прочность клеевых соединений на сдвиг вдоль волокон достаточна
для рекомендации разработанного метода при ремонте клееных де-
ревянных конструкций с дефектными клеевыми швами в процессе
эксплуатации зданий и Сооружений.
Немецкая фирма «Ломпел Баутеншугц», имеющая свои отделе-
ния в ряде городов Германии, при ремонте деревянных конструк-
ций широко применяет материалы на основе полимеров в приве-
денных ниже случаях.
1-	Для упрочнения ослабленной древесины, например поражен-
ной системой ходов жуков-древоточцев, путем пропитки жидкими
составами на основе полимеров — эпоксидной смолы и полиурета-
нов, известных под фирменным названием Holzin. Составы пред-
ставляют собой низковяэкие прозрачные жидкости, отверждаю-
щиеся внутри древесины и не образующие на ее поверхности пле-
нок. После пропитки древесина приобретает требуемые сплош-
ность и прочность, одновременно повышается ее атмосфере- и
биостойкость, Древесину пропитывают либо способом многократ-
ного окрашивания поверхности, либо с помощью инъекции через
высверленные отверстия под давлением.
2.	Для восстановления целостности и формы деревянных кон-
струкций на отдельных участках в связи с образованием усушечньи
трещин, биоповреждений, конструкционных отверстий с использо-
ванием мастик Holzin — Masse и шпаклевок Holzin — Fuller на ос-
нове полимерных материалов. Мастика рекомендована для изго-
товления протезов и отливки недостающих частей деревянных кон-
367
струкпионных элементов в опалубочных формах. Отверждение
мастики происходит в течение нескольких часов после заполнения
опалубки, при этом обеспечивается прочное сцепление и склеива-
ние вновь отлитых частей с древесиной.
Мастики используют для усиления поврежденных гниением
мест соединения стоек с обвязочными брусьями в зданиях с дере-
вянным каркасом. За счет заполнения усушенных трещин у изги-
баемых деревянных элементов повышается прочность на скалыва-
ние, сжатие и смятие.
Шпаклевка предназначена для заполнения трещин, отверстий и
углублений. Отремонтированные шпаклевкой участки древесины
сохраняют свойство гвоздимости и могут обрабатываться обычным
столярным инструментом.
3.	Для усиления поврежденных биовредителями участков эле-
ментов деревянных конструкций протезами из армополимербетона.
В Германии накоплен значительный опыт по усилению биоповре-
жденных опорных частей деревянных балок перекрытий концевы-
ми протезами из армополимербетона. Усиление следует выполнять
только для балок прямоугольного поперечного сечения. Длина за-
меняемого на протез участка балки не должна превышать 1 м.
Для устройства армополимерных концевых протезов балок пе-
рекрытий применяют следующие строительные и химические мате-
риалы:
•	арматурные стержни из полиэфирного стеклопластика диамет-
ром 20 мм, используемые в качестве арматуры для полимербе-
тона. Состав стеклопластика: 35 % ненасыщенной полиэфир-
ной смолы марки Тур 1140, изготовленной согласно стандарту
DIN 16946, 65 % однонаправленного стекловолокна марки ЕС
I4-K 937, изготовленного согласно стандарту DIN 61855;
•	эпоксидно-клеевой компаунд (полимербетон) для отливки
концевого протеза, изготовленный со следующим соотноше-
нием компонентов: 1 весовая часть состава на основе эпок-
сидной смолы Holzin 20 на 5 весовых частей прокаленного
кварцевого песка с крупностью зерен 0,06.. .6 мм;
•	эпоксндно-клеевой состав для вклеивания стеклопластиковой
арматуры в древесину, изготовленный в следующем соотно-
шении компонентов: I весовая часть двухкомпонентного со-
става на основе эпоксидной смолы той же марки на 1—2 ве-
совых части измельченного в порошок кварцевого песка с
фирменным названием Geba;
•	пропиточный состав Holzin, изготовляемый на основе поли-
меров и рекомендуемый для упрочнения древесины у поверх-
3€8
Р и С. 8 10. Концевые протезы деревянных балок перекрытий:
а—армополямербегонкый протез с Продольной рабочей арматурой; в— врмополимербетонный
протез с наклонной рабочей арматурой; в — концевой протез и виде отрезка деревянного бруса,
сращенного с обрезанным концом балки с помотаю вклеенных продольных арматурных стержней;
I—полимербетон; 2— продольные рабочие стеклотинстижоиае стержни; 3— вертикальные
сгекиопластикотьте арматурные стержни конструктивного назначении, 4—обрезанный ао мо-
ровой древесины конец балки, 5— наклонные рабочие стеклмтластиковые арматурные стержни,
б—отрезок бруса (новая лрексиж)
нретей отверстий, высверленных в древесине для вклеивания
стеклопластиковых арматурных стержней.
В Германии распространены две разновидности концевых ар-
мополимербетонных протезов для деревянных балок перекрытий: с
продольной вклеенной (рис. 8.10, с) и с наклонной вклеенной в
балку рабочей арматурой (рис. 8.10, б). Предпочтение того или
иного типа концевого протеза обусловлено способами заделки кон-
ца балки в стену, т.е. наличием или отсутствием доступа к торцу
обрезанной балки для сверления продольно направленных отвер-
стий под арматурные стержни.
369
Диаметр высверленных в древесине отверстия пол стеклопла-
стиковые арматурные стержни .должен на 8 мм превышать диаметр
самих арматурных стержней для обеспечения заливки компаунда,
обычно он равен 28 мм.
Продольную арматуру следует вклеивать в древесину на глубину
не менее 400 мм. Для предотвращения образования внутри глухих
отверстий пузырьков воздуха при вклеивании продольной армату-
ры близ дна отверстия дополнительно просверливают вертикаль-
ные отверстия для выхода воздуха. Продольное армирование балок
стеклопластиковыми арматурными стержнями производят двое ра-
бочих. Как правило, армируют четырьмя продольными стержнями,
из которых два стержня располагают в сжатой и два стержня — в
растянутой зоне балки. Требуемое число арматурных стержней оп-
ределяют статическим расчетом.
Наклонно расположенные рабочие стеклопластиковые арматур-
ные стержни, число которых также определяют расчетом, вклеива-
ют в наращиваемую здоровую древесину и в сквозные отверстия
остальной часта балгуг под углом не более 20° к горизонтали, при-
чем каждый конец наклонного арматурного стержни должен быть
вклеен в соответствующий деревянный элемент не менее чем на
400 мм, из которых участок склеивания арматуры со здоровой дре-
весиной должен быть не менее 145 мм. Кроме того, каждый на-
клонный арматурный стержень одним концом должен доходить до
верхней кромки балки, а другим —до нижней, касаясь опорной
площадки стены. По обе стороны границы между древесиной и по-
лимерной композицией по конструктивным соображениям разме-
щают вертикально расположенные стеклопластиковые стержни.
Наружную поверхность арматурных стержней из полиэфирного
стеклопластика перед вклеиванием для придания ей шероховатости
обрабатывают навдачной бумагой, затем обезжиривают соответст-
вующим растворителем. Поверхности отверстий в древесине перед
вклеиванием арматуры предварительно многократно покрывают
пропиточным составом Holzin для упрочнения древесины и более
прочного сцепления' стеклопластиковой арматуры с древесиной.
Время производства ремонтных работ ограничено отверждени-
ем эпоксидно-клеевого компаунда, зависит-от его рецептуры и со-
ставляет около 40 мин при температуре 25 "С.
Для отливки концевого протеза изготовляют соответствующую
опалубочную форму. После установки стеклопластиковых арматур-
ных стержней сначала эпоксидно-клеевым компаундом заполняют
опалубочную форму, затем вклеивают арматурные стержни в дре-
весину, вводя в клеевой состав предварительно в высверленные от-
370
верстия. Распалубку производят через 2...3 суг после изготовления
протеза.
Устройство армополимербетонных концевых протезов деревян-
ных балок перекрытий связано с относительно высоким расходом
полимерных материалов. Болес экономичным является сращива-
ние обрезанного конца балки по длине с отрезком бруса такого же
поперечного сечения с помощью вклеенных в сращиваемые дере-
вянные элементы стеклопластиковых арматурных стержней (рис.
8.10, в). Данный способ устройства протезов в Германии известен
под названием Holzin-Holz Protbese. При изготовлении протеза по
этому способу в соединяемые по длине деревянные элементы
вклеивают продольные стеклопластиковые арматурные рабочие
стержни и вертикальные арматурные стержни, устанавливаемые
конструктивно.
4. Усиление неповрежденных деревянных конструкций с недос-
таточной прочностью или жесткостью с помощью армирования
стеклопластиковыми арматурными стержнями с применением
клеевых составов на основе полимеров.
5- Усиление не имеющих надлежащей несущей способности уз-
лов соединения элементов деревянных конструкций с необеспе-
ченной плотностью соединений путем армирования, устройства
армополимербетонных протезов различной формы и т.д.
По данным немецких специалистов, в Германии уже в 1983 г.
были усилены значительно поврежденные биовредителями балки
300 общественных зданий с применением метода концевых проте-
зов из армополимербетона со стеклопластиковой арматурой.
В 1992 г. Вильнюсский институт проектирования реставрации
памятников (Литва) совместно с МГСУ разработали и реализовали
проект реконструкции междуэтажного перекрытия двухэтажного
жилого здания — памятника литовской архитектуры XVII—XVIII вв.
Для усиления поврежденного от гниения конца деревянной балки
был изготовлен концевой протез из компаунда на основе эпоксид-
ной смолы, армированный стальной арматурой. Уменьшение недо-
пустимого прогиба (10 см) продольной балки пролетом 8,1 м было
осуществлено путем ее выпрямления домкратами и последующей ее
подвески к расположенным выше поперечным балкам пролетом 5 м
с помощью стеклопластиковых стержней круглого сечения диамет-
ром 12 мм (диаметр высверленных отверстий — 17 мм).
Эпоксидный компаунд для вклеивания стальной арматуры пе-
риодического профиля класса A-III диаметром 22 мм при изготов-
лении концевого протеза имел следующий состав по массе: связую-
щее (эпоксидная смола ЭД-16) — 1 в. ч_; наполнитель (поргландце-
371
мент) — 1,5 в. ч.; отвердитель (полиэтилснполиамин) — 0,1 в. ч.,
пластификатор (дмбутилфталэт) — 0,2 в. ч.; растворитель (толу-
ол) — 0,2 в. ч. Время Отверждения клеевого компаунда составило
40 мин. Им были заполнены усушенные трещины, восстановлены
участки балки, поврежденные гниением.
Клеевой компаунд вводился в пазы под давлением, создавае-
мым специальным инъектором вместимостью 590 см3. Распалубка
была произведена через 48 ч после изготовления протеза, т.е. после
набора компаундом 90 % конечной Прочности. После распалубки
было установлено, что протез имеет надлежащую форму и качество
поверхности.
Вклеивание стеклопластиковых стержней произведено с помо-
щью компаунда, использованного для изготовления концевого
протеза балки. Компаунд подавался в отверстия сверху под давле-
нием, создаваемым инъектором, а стеклопластиковые стержни вво-
дились снизу. Для предотвращения вытекания компаунда из вы-
сверленных отверстий через швы между соединяемыми балками
(продольной и поперечными) и через усушенные трещины осуще-
ствлялось соответствующее уплотнение поролоновыми прокладка-
ми и тампонами. После вклеивания Отверстия снизу затыкали де-
ревянными пробками.
В середине 1980-х годов строительная фирма «ДиИардо и парт-
неры» (Великобритания) разработала и реализовала проект рекон-
струкции старинных зданий казарм близ г. Инвернесс с усилением
300 деревянных балок перекрытий с помощью полимеров. Предва-
рительно проведенным обследованием установлено, что деревян-
ные балки имеют глубокие усушенные трещины, а опорные концы
девяти балок со стороны наружных стен зданий значительно по-
вреждены гниением и находятся в аварийном состоянии. При этом
уровень перенапряжений дефектных балок по отношению к допус-
тимым напряжениям на изгиб доходил до 35 %. На основании про-
веденного обследования было принято решение и выполнены сле-
дующие мероприятия по усилению деревянных балок перекрытий:
крупные усушенные трещины заполнены клеевым компаундом на
основе эпоксидной смолы с целью обеспечения целостности сече-
ния; в просверленные отверстия диаметром 15 мм наклонно вклее-
ны стальные болты диаметром 12 мм (после предварительного на-
тяжения), в результате чего снижена вероятность образования усу-
шенных трещин в древесине вследствие изменения температур-
но-влажностных условий эксплуатации балок; главные балки пере-
крытия, ослабленные гнездами для опирания второстепенных ба-
лок, усилены вклеиванием в специально подготовленные верти
372
кальные пазы с помощью эпоксидного клея арматуры в виде сталь-
ных полос и дополнительного их соединения с древесиной гори-
зонтальными болтами, благодаря чему повышены несущая способ-
ность и жесткость главных балок; усиление перенапряженных или
второстепенных балок перекрытий путем удаления прикрепленно-
го к ним на.гвоздях дощатого настила и приклеивания взамен его к
верхним «раням балок с помощью эпоксидного клея нового насти-
ла из фанерных плит.
Финансовые затраты на усиление балок перекрытий составили
0,8 тыс. фунт. ст. при общей стоимости реконструкции в 13,25 тыс.
фунт. СТ.
Анализ мирового опыта по использованию различных строитель-
ных материалов для ремонта и усиления деревянных конструкций
показал, что Россия значительно отстает от зарубежных стран по
применению полимерных материалов, особенно армополимербето-
яов, армированных стеклопластиковыми арматурными стержнями.
В зарубежном строительстве широко применяют методику инъ-
ецирования эпоксидных составов и для ремонта, и доя укрепления
растрескавшегося бетона. Перед началом таких работ проводят
тщательное освидетельствование, выявляют причины образования
трещин. В нормативном документе Американского института бето-
на АС 224.1R «Причины, опенка и ремонт трещин в бетонных кон-
струкциях» описаны десять основных случаев трещинообразования
в бетоне. Наиболее склонны к трещинообразованию бетонные
полы за счет изменений объема бетона и деформаций под воздей-
ствием повышенных нагрузок. Ширина раскрытия трещин, в том
числе сквозных, может достигать 0,25...1,25 см. Интенсивность раз-
вития трещины зависит от проникновения в плиту влаги и других
химических соединений. По окончании ремонтных работ участки
плиты с трещинами приобретают повышенную долговечность.
В соответствии с указанным выше нормативным документом
США трещины с шириной раскрытия менее 0,005 см устраняют
инъецированием эпоксидных составов. В железобетонных полах
промышленных зданий метод инъецирования применяют при ши-
рине раскрытия трещин 0,025...0,152 см. Для ремонта трещин в
плитах следует применять и другие полимерные составы, например
быстроотверждающиеся смолы, твердение которых начинается до
полного заполнения ими трещин.
Фирма «Торо Систем Продакте Лимитед» (Великобритания) раз-
работала двухкомпонентный быстротвердеющий состав Structurite на
основе портландцемента, кремнеземистого заполнителя, модифи-
цирующих добавок, смеси Aciyl 60 и воды в соотношении 1:1. (То-
373
став рекомендован для ремонта бетона и железобетона, поврежден-
ных в результате коррозии арматуры и механических воздействий.
Состав обеспечивает прочное сцепление с бетоном и арматурой.
Покрытие из этого состава водонепроницаемо, но пэропроницас-
мо, его расход составляет 2 кг/дм3. Состав наносят вручную.
Однокомпонентный быстротвердеющий состав Structurite 300
на основе портландцемента, кремнеземистого заполнителя, порош-
кообразной добавки акрилата и воды также применяют для ремон-
та поврежденного железобетона.
Для ремонта таких горизонтальных поверхностей, как полы
промышленных зданий, дорожные покрытия, конструкции мостов,
взлетно-посадочные полосы и т. п., разработаны составы на основе
портландцемента Thoropatch и рубленого стекловолокна Roadpatch.
Двухкомпонентный состав Thoroflow предназначен для ремонта
бетонных дорожных покрытий, полов промышленных зданий, по-
крытий автомобильных стоянок и в других случаях, когда требуется
бетонное покрытие с ровным, износостойким, долговечным и
прочным поверхностным слоем. Состав изготовляют на основе
портландцемента, просеянного песка, добавок; он содержит корро-
зийно-стойкое стальное волокно. Затворение производят жидко-
стью Thoroflow 53 и эмульсией акрилата, после чего из состава по-
лучают подвижный строительный раствор, .наносимый на ремонти-
руемую поверхность слоем 3...8 мм с расходом 5,5... 14,5 кг/м2. На-
несение состава возможно ручным или механическим способом.
Для ремонта поврежденных участков нефтепроводов из сталь-
ных труб предложен способ с использованием стеклоткани и поли-
эфирной смолы. На очищенный участок, подлежащий ремонту, на-
носят слой грунтовки на основе полиэфира изофталиевой кислоты,
поверх нее — 6 слоев стекловолокна, пропитанного полиэфирной
смолой (общей толщиной до 12 мм), затем 3 слоя стеклоткани, от-
верждают смолу и наносят защитный слой смолы на основе эфира
изофталиевой кислоты. Этот способ можно использовать для футе-
ровки различных емкостей, желобов и др.
Один из методов усиления и восстановления реконструируемых
зданий и сооружений — внешнее стеклопластиковое армирование
различных конструктивных элементов. Достоинствами этого мето-
ла являются высокая технологичность, коррозийная стойкость, ма-
лые сроки набора прочности и возможность воспринимать значи-
тельные усилия.
Способ заключается в обмотке конструкции расчетным телом
слоев стеклопластика на связующем, надежно защищающем от
воздействий агрессивной среды, либо их обклейке или подклейке
374
стеклоткани с помощью эпоксидных клеев холодного отверждения
типа, ЭД-20, ЭД-22 с послойной пропиткой связующим. Расчет
толщины стеклопластика производят с учетом фактического со-
стояния усиливаемой конструкции, в частности прочности бетона,
характеристик стальной арматуры, размеров поперечного сечения.
Обмотку стеклопластиком можно производить вручную или с по-
мощью барабанов с лентой шириной до 100—120 мм. Связующее
наносят кистью или пистолетом-распылителем.
Данный способ успешно применяется МГСУ, МГУТ1С (МИИТ),
Донецким ПромстройНИИлроектом и рядом других организаций.
По рекомендациям ХГАСУ таким способом были усилены же-
лезобетонные балки и опоры эстакады в Славянском ПО «Хим-
пром» (Украина), монолитные железобетонные перекрытия здания
сероводородных ванн в г. Гагра, конструкции железобетонных
предварительно напряженных составных («шашлычных») ферм по-
крытия формовочного цеха № 5 Харьковского ДСК-11 и др.
Для выполнения ремонтных работ пораженные участки бетона
предварительно отбивают; тщательно очищают (очищают также
оголенную стальную арматуру от продуктов коррозии), зачеканива-
тот и оштукатуривают цементно-песчаным раствором марки 200 с
Ю %-ной добавкой ПВА. В зависимости от ширины раскрытия в
трещины производят инъекции полимерраствора либо полимерно-
го связующего без наполнителя. Затем производят внешнее стекло-
пластиковое армирование на эпоксидных или полиэфирных смолах
холодного отверждения.
Наиболее эффективно использование стеклопластиков при вос-
становлении и усилении железобетонных конструкций после пожа-
ра. В результате воздействия огня происходит «обезвоживание» бе-
тона, т. е. переход гидроксида кальция в оксид кальция — вз-
весть-кипелку. При попадании влаги в бетон происходит гашение
извести, увеличение в объеме с последующим разрушением бетона.
Устройство герметичного внешнего стеклопластикового арми-
рования обеспечивает не.только усиление, но и защиту бетона от
воздействия влаги. Таким способом в 1975 г. была восстановлена
после пожара вентиляторная градирня Первомайского химического
завода (Харьковская обл.). Аналогичные работы были выполнены
при восстановлении железобетонных конструкций сгоревшей гра-
дирни Донецкого металлургического завода. В Харькове с помо-
щью контактного формования после пожара восстановлены желе-
круттнькдеталейХарысовското
375
зобетонные конструкции перекрытий и стен трех жилых и одного
гражданского здания.
С минимальными остановками производства выполнено усиле-
ние подкрановых балок с помощью стеклопластика на Бежицком
(Брянская обл.) сталелитейном заводе, а на Харьковском ЗЖБК-З
многочисленные местные усиления подкрановых балок осуществ-
лены с применением предварительного напряжения: после инъеци-
рования полимерного связующего в трещины и наклейки вдоль
трещин стеклопластиковых полос шириной 400—500 мм обеспечи-
валось обжатие и достигалось закрытие трещин с помощью соот-
ветствующей установки мостового крана. По завершении процесса
полимеризации крановая нагрузка снималась. Систематические на-
блюдения за техническим состоянием усиленных стеклопластиком
подкрановых балок подтверждают нормальную их эксплуатацию в
течение 10...1S и более лет.
Значительный опыт ремонта образовавшихся технологических
трещин при изготовлении различных строительных деталей и кон-
струкций накоплен на ПО «Харьковжелезобетон» и Харьковском
ДСК-1. Применение инъецирования пояимерного связующего с
последующим внешним армированием стеклопластиковыми лента-
ми позволяет с минимальными затратами и высоким уровнем на-
дежности обеспечить эксплуатацию стеновых панелей, плит пере-
крытий, железобетонных безраскосных ферм пролетом 18 и 24 м и
др. Аналогичные трещины в бетоне могут возникать во время
транспортировки и монтажа строительных конструкций.
При строительстве в 1976 г. здания Одесского государственного
университета 60 смонтированных железобетонных колонн с трещи-
нами и другими дефектами были усилены путем заключения в
стеклопластиковые обоймы.
При усилении плит перекрытий жилых зданий Харьковским
ДСК-1 предпочтение было отдано внешнему стеклопласпгковому
армированию отдельных дефектных участков вместо усиления плит
перекрытий с трещинами с помощью прикрепления сверху несу-
щих стальных балок из двутавров № 10. Последнее решение увели-
чивает расход металла на всю плиту (а не на дефектный участок) и
приводит к уменьшению высоты квартир вышерасположенного
этажа. Применение внешнего стеклопластикового армирования
позволяет решать задачу без уменьшения высоты квартир и увели-
чения армирующего материала на плиту в целом. Предложенный
способ усиления стеклопластиком обеспечивает и высокий эконо-
мический эффект. Его внедрение только на харьковских предпри-
ятиях позволило сэкономить более 1 млн руб. в ценах 1984 г.
Глава 9
ПОЛИМЕРБЕТОНЫ.
КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
9.1. ПОЛИМЕРБЕТОНЫ
Полимербетоны — это высоконаполненные (до 95 % массы) по-
лимерные композиции, отличающиеся высокими техническими ха-
рактеристиками и широко применяемые для изготовления химиче-
ски стойких строительных конструкций и изделий, архитектурных
и скульптурных элементов, элементов дизайна-и даже высокопроч-
ных деталей станков и оборудования.
Высокая прочность полимербетонов обеспечена отверждающи-
мися термореактивными связующими (фурановыми, эпоксидными,
полиэфирными смолами) и особо прочными наполнителями (гра-
нитом, базальтом, диабазом, кварцем и др.). Полимербетоны на ос-
нове фурановых смол, в частности фурфуролацетоновых мономе-
ров, весьма эффективны для изготовления коррозийно-стойких
полов в цехах химических производств. Жесткие синтетические
граниты с высоким модулем получают на основе эпоксидных свя-
зующих. Для гидротехнического строительства применяют фурано-
эпоксидные полимербетоны, отличающиеся высокой прочностью,
антикоррозийной стойкостью, простотой переработки из-за хоро-
ших технических свойств и др.
Полимербетоны на эпоксидных связующих весьма эффективны
для полов промышленных зданий. Технология изготовления таких
полов не требует специального оборудования: используют оборудо-
вание и инструмент, применяемый при устройстве обычных бетон-
ных полов.
В зависимости от толщины покрытия пола полимербетонные
смеси готовят иа заполнителях крупностью 2,5... 10 и 5...20 мм. Рас-
ход клеевой композиции при этом определяется типом связующе-
го, крупностью и состоянием поверхности заполнителя и составля-
ет 2—9 % по массе. Положительное влияние на прочность при из-
гибе и ударную вязкость полимербетонов на эпоксидных связую-
щих оказывает добавление каучуков, полиэфиракрилатов, фтала-
377
тов, а также применение поливинилацетатной эмульсии в качестве
связующего. Введение в исходную смесь дисперсных наполнителей
и волокон позволяет получить повышенные показатели прочности.
Прочность полимербетонных составов на основе угольных волокон
и битумных добавок, цементных смесей на асбестовых волокнах
при статических и динамических нагрузках увеличивается до 2 раз.
В зависимости от назначения и условий эксплуатации полов в
качестве пропиточных матриц применяют полимерные, полимерце-
ментные, цементные и серные композиты с добавками пластифика-
торов, а также тонкодисперсных наполнителей. Проведенные иссле-
дования подтвердили высокие физико-механические свойства эпок-
сидных композитов с порошками диабаза, базальта, пылевидной
фракции стеклокристаллического щебня; полиэфирных композиций
с портландцементом, оксидом алюминид, силикатами и галоидными
соединениями; к^эбамидных композиций с оксидом железа, пирит-
ными огарками, андезитом и базальтом. Повышения стойкости це-
ментных матриц к агрессивным средам достигают за счет введения
эпоксидных связующих в сочетании с отвердителями, способными
отверждать их во влажных условиях и в воде. Разработанные соста-
вы полимерных композитов с добавками позволяют понижать уса-
дочные деформации. Так, снижение усадки у эпоксидных составов
обеспечивают модификацией подиэфиракрилатами и жидким нит-
рильным каучуком, у полиэфирных композитов — добавками окси-
да алюминия, антимонита и перманганата калия, у карбамидных
композитов—добавлением оксидов кальция или бария.
Экспериментальными исследованиями установлены оптимальные
добавки (соли и гидроокиси многовалентных металлов, слюды, ими-
дазолы и др.), повышающие стойкость полимерных композитов на
10.,.30 % в средах хлора, воды, водных растворов щелочей, кислот,
солей и агрессивных жидкостей животноводческих помещений.
В промышленных предприятиях строительные материалы, из-
делия и конструкции в процессе эксплуатации разрушаются живы-
ми организмами. Одним из основных способов защиты строитель-
ных материалов от обрастания микроорганизмами является введе-
ние фунгицидных добавок. Отечественными специалистами подоб-
раны добавки, придающие биоцидные свойства композитам на ос-
нове различных связующих: не полностью бромированного «-кре-
зола для эпоксидных полимербетонов, суперпластификатора на ос-
нове нафталинсульфокислоты для карбамидных и пиковых бето-
нов и др. Рост микроорганизмов значительно замедляется при вве-
дении небольшого количества добавок метафосфорной и соляной
кислот в карбамидные полимербетоны.
378
В нашей стране полимербетонные композиционные материалы
были применены в 1978 г. при укладке полимербетонных полев на
КадошкинсКом электротехническом заводе в Республике Мордо-
вии, где при эксплуатации полы подвергаются комплексному воз-
действию статических, динамических нагрузок и агрессивных тех-
нологических сред. Обследования показывают, что полы находятся
в хорошем состоянии после 25 лет эксплуатации. К 1996 г. уложено
более 200 тыс. мг полимербетонных монолитных полов. Наиболее
крупными объектами их внедрения являются медеплавильный за-
вод и Бирюлевский мясокомбинат в Москве, цех детского питания
молочного завода в Ашхабаде, предприятие «Биохимреактав» в
Латвии и др. Б 1994 г. уложены опытные участки полимербетонных
полов на заводе двигателей АО «КамАЗ».
В полимербетонах цементное связующее заменяют соответст-
вующим полимером без ухудшения требуемых свойств и для повы-
шения стойкости к химически агрессивным средам. В настоящее
время наиболее широко применяемым связующим для полимербе-
тона является смола на основе фурановых соединений. Смола от-
личается низкой себестоимостью, так как исходным сырьем явля-
ется фчриловый спирт, получаемый через фуриловый алвдегид из
древесных отходов (опилок), кукурузных початков и растительной
массы, а также из торфа. Акриловый спирт под действием кислот
конденсируется и превращается в вязкую смолистую массу.
Полимерные материалы на основе фурановых смол по химиче-
ской стойкости уступают только фторопластам, отличаются стой-
костью к воде, растворам солей, кислотам и щелочам, но не стойки
к действию окисляющих кислот, кетонов, сложных эфиров, хлори-
рованных и ароматических углеводородов.
В нашей стране проводят исследования полимербетонов с фе-
нолоформальдегиднЫм, фуранацетоновым и карбамидным связую-
щими. Их применяют в основном в химической промышленности
при изготовлении распределительных трубопроводов для химиче-
ски агрессивных жидкостей, нефтепроводов, фундаментов для хи-
мического оборудования, защитных штукатурных слоев для кир-
пичных и бетонных поверхностей. Проводят также исследования
применения полимербетонов в дорожном и тоннельном строитель-
стве. В США, Германии и Испании проводят исследования по
применению для этих целей эпоксидных и полиэфирных смол.
Специалистами бывшей Чехословакии в 1960-х годах разрабо-
тан новый конструкционный строительный материал берол на ос-
нове фурилового спирта. Связующее образовано из смол на основе
фурановых соединений, а наполнителем являются гравий, шлак
379
или другие традиционные материалы. Берол отличается высокой
химической стойкостью и механической прочностью.
Технология приготовления берола -аналогична бетонной смеси.
Для улучшения характеристик полимербетоиной смеси оконча-
тельное отверждение производится при температуре 5О...6О*С.
Прочность при сжатии готовых образцов колеблется в пределах
15...83 МПа. Нитрат мочевины, серная и другие кислопы являются
катализаторами процесса отверждения полимербетоиной смеси.
Впервые в б. Чехословакии берол был применен при строитель-
стве трубопровода длиной 8 км. для сточных вод на опытном участ-
ке химического завода им. Димитрова в Братиславе. Из этого поли-
мербетона был изготовлен защитный слой толщиной 1,5-2 см, на-
носимый методом центрифугирования на сборные железобетонные
трубы диаметром 1200 мм.
Специалисты Японии разработали акрилатный суперпласгифи-
катор дня добавки в бетон с целью повышения его прочности. Вы-
сокопрочный бетон применяют в конструкциях высотных зданий и
большепролетных мостов. При этом прочность бетона может пре-
вышать 100 МПа. Суперпластификатор позволяет значительно по-
высить подвижность бетонной смеси при минимальном отноше-
нии В/Ц, от которого зависит прочность бртона.
Суперпластификатор SSP представляет собой графтсополимер
акрилата и полйэтиленгликоля с соотношением карбоксильных
групп и сульфогрупп, равным 80/20. Проведенные эксперимен-
тальные исследования подтвердили высокую эффективность пред-
ложенной добавки. Суперпластификатор SSP был применен в Япо-
нии при изготовлении предварительно напряженных железобетон-
ных конструкций мостов с проектной-прочностью бетона 1001у1Па,
который представлял собой наиболее прочный бетон, когда-либо
применяемый в стране. По сравнению с традиционными суперпла-
сгификаторами (гвдликарбоксильный $Р и нафталинсульфокислот-
ный NSF) влияние акрилатного сулерпластификатора на свойства
бетона проявляется при меньшем расходе.
Одним из способов повышения электроизоляционных свойств
бетонов является включение добавок в бетонную смесь полимер-
ных материалов.
Создание бетонов электротехнического назначения на поли-
мерной основе — сравнительно новое направление. Первые разра-
ботки в этой области появились в бывшем СССР и во Франции
около 60 лет назад, а в последнее время оно развивается наиболее
интенсивно.
380
Основная идея применяемых способов получения электроизо-
ляционных бетонов — уменьшение содержания в нем влаги, чего
можно достичь специальными добавками, вводимыми при формо-
вании изделий. К ним относят синтетические смолы и высокоэла-
стичные полимеры, которые, в частности, увеличивают плотность
бетона. По эффективности эти материалы близки к гидрофобизи-
рующим добавкам: электрическое сопротивление их возрастает
примерно на 2 порядка.
Специалистами ХГАСУ совместно с Харьковским ДСК.-1 разра-
ботан метод повышения электроизоляционных свойств бетонов,
основанный на использовании суперпластификтпорсж, которые по-
зволяют почти в 2 раза снизить расход воды. Наиболее эффектив-
ной признана добавка на основе полиэтцленоксида ПЭО, добав-
ляемого в количестве 1 % по массе, цемента.
При внешнем стеклопластиковом армировании бетонных эле-
ментов наружная герметическая оболочка, надежно защищая бетон-
ный сердечник от воздействий внешней среды, обеспечивает хоро-
шие диэлектрические свойства и одновременно воспринимает
внешние нагрузки. В некоторых случаях стеклопластмковая оболоч-
ка меняет характер напряжешо-деформированного состояния бето-
на. Например, в центрально сжатом бетонном цилиндрическом эле-
менте благодаря эффекту обоймы однослойное напряженное состоя-
ние переходит в весьма благоприятное для бетона трехосное сжатие.
Как и для обычных железобетонных конструкций, конфигура-
ция, соотношение геометрических размеров, тип поперечного се-
чения указанных конструкций зависят прежде всего от.их техноло-
гических функций, а также от характера механических, электротех-
нических и других воздействий.
Поперечные сечения элементов могут быть круглыми, кольцевы-
ми, прямоугольными, трапециевидными, тавровыми, двутавровыми
и др. Иногда признают целесообразными элементы с переменным
по длине сечением, например в конструкциях различных опор.
Из большого числа разработанных способов изготовления ар-
мированных стеклопластаковых конструкций наиболее широко в
настоящее время применяют три: намотку, контактное формование
и напыление. Наиболее эффективным из них является послойная
намотка стекловолокна (стеклрровинга), пропитанного полимер-
ным связующим, на заранее изготовленный и высушенный бетон-
ный элемент либо на специальную металлическую оправку, извле-
каемую после завершения процесса полимеризации,
В первом случае применяют одиопозиционные намоточные ма-
шины циклического действия, во втором — непрерывного действия.
381
Поскольку каждому виду напряженного состояния соответствует
своя наиболее рациональная структура армирования, в рассматри-
ваемых случаях рекомендованы машины циклического действия с
широкими возможностями варьирования структурой армирования.
Специалистами ХГАСУ разработана серия универсальных на-
моточных машин, предназначенных для изготовления изделий
длиной 6, 9 и 12 м, шириной 0,8...2,5 м. В них можно изготовлять
стеклопластиковые изделия со следующими схемами армирования:
	строчное (рядовое) армирование (СА), заключающееся в плот-
ной либо с определенным шагом укладке витков стеклонитей в
кольцевом (поперечном) направлении. В этом направлении
прочность стеклопластиков достигает максимального значе-
ния, а в перпендикулярном (осевом) — минимального;
•	косое перекрестное армирование (КПА), представляющее со-
бой систему взаимно пересекающихся стеклонитей с углом
намотки 30...850. К недостаткам следует отнести сравнительно
небольшую прочность, невозможность получения изделий пе-
ременной толщины;
•	армирование нетканой лентой (НЛА). При такой схеме арми-
рования продольные нити основы укладываются на изделие
спирально и оплетаются нитями по утку. Такой метод намот-
ки отличается большими технологическими возможностями,
так как обеспечивает непосредственно в процессе формова-
ния возможность изменять соотношение между количеством
продольных и поперечных нитей, формировать требуемую
толщину изделия за один проход, получать переменные по
длине изделия профиль и толщину сечения. К недостаткам
следует отнести трудности контроля содержания связующего,
недостаточную упорядоченность армирования;
•	косое перекрестное армирование нетканой лентой (КПНЛА)
заключается в одновременной ее намотке на изделие и цик-
лическим перемещением вдоль него. Угол намотки составляет
30.-85°. Метод армирования отличается большим количест-
вом переплетений стеклонитей, возможностью варьирования
в широком диапазоне анизотропии свойств получаемого стек-
лопластика за счет изменения угла намотки ленты к оси изде-
лия, угла укладки Поперечных нитей в самой ленте, количест-
венного соотношения продольных и поперечных нитей в лен-
те, ширины ленты и распределения продольных нитей в са-
мой ленте. По герметичности навивки стеклонитей этот ме-
тод занимает промежуточное положение между методами
КПА и НЛА.
382
Способ контактного формования заключается в укладке вруч-
ную армирующего слоя, пропитанного связующим, который может
наноситься кистью или пистолетом-распылителем. Пропитку свя-
зующим стеклоткани производят послойно с прикатыванием каж-
дого слоя максимально возможным давлением с помощью гладкого
или рифленого валика в целях удаления пузырьков воздуха и обес-
печения плотной структуры стеклопластика. Подготовку поверхно-
сти бетона к армированию производят по обычной технологии, как
перед нанесением клеевого слоя.
Метод контактного формования, называемый симгшекс-про-
цессом, применяют при совмещении пропитки стеклоткани с уп-
лотнением слоя, когда связующее по шлангу поступает непосредст-
венно в прикатывающие ролики.
Разработана, также эффективная методика нанесения армирова-
ния с помощью специальной установки, обеспечивающей одновре-
менное напыление полимерного связующего и подачу рубленого
стекловолокна. Установка для напыления состоит из двух оснол-
ных узлов: пистолета, с помощью которого оператор напыляет руб-
леное стекловолокно и связующее на поверхность, например пли-
ты, и передвижного корпуса, в котором смонтированы устройства
для подготовки и подачи стекловолокнисгого наполнителя и свя-
зующего к пистолету-распылителю.
Полимербетонный элемент в обойме, получаемой обмоткой
стекловолокном с послойной пропиткой смолой-связующим, ха-
рактеризуется рядом преимуществ по сравнению со сталетрубобе-
тонным или бетонным элементом в стальной спиральной обойме.
Для полимеризации стеклопластиковая обмотка является спи-
ральной обоймой. После полимеризации связующего она превра-
щается в сплошную стеклопластиковую оболочку круглого или
прямоугольного сечения, а весь элемент — соответственно в трубо-
бетонную конструкцию. Это обеспечивает главное преимущество
Полимербетонного элемента: возможность создания поперечного
Предварительного обжатия, которое значительно повышает проч-
ность и снижает деформативность бетона в обойме, о чем свиде-
тельствуют исследования О.Я- Берга, Г.А. Гамбарова, О.Н. Аль-
перииой и др.
Поперечное предварительное обжатие бетона создается не толь-
ко натяжением стеклонитей, но и за счет усадки смолы. Например,
величина усадки полиэфирной смолы в процессе полимеризации
достигает S...6 %, что при соответствующей толщине слоя может
создать значительное усилие обжатия. Экспериментальные иссле-
дования, выполненные специалистами ХГАСУ, показали, что сжа-
383
тые полимербетонные элементы с внешним ст^иопластиковым
армированием до 16 раз превышают прочность элемента.
Прочность растянутых полимербетонных стержней равна проч-
ности стеклопластика на растяжение, поскольку бетон растягиваю-
щие нагрузки не воспринимает, что было подтверждено экспери-
ментально.
Величина прогибов изгибаемых полимербетонных элементов С
внешним стеклопластиковым армированием балочного типа при
разрушении достигала 1/25 пролета. Процесс деформирования эле-
ментов плавный, хотя разрушение происходит внезапно, хрупко, с
характерным треском вследствие разрыва стеклопластика в растя-
нутой зоне.
Для изгибаемых элементов плитного типа нагрузка трещинооб-
разования примерно в 5,5 раза выше, чем разрушающая для неар-
мированных бетонных плит. Ширина раскрытия трещин значи-
тельно меньше, чем в аналогичных железобетонных плитах. Отно-
сительные прогибы полимербетонных плит с внешним стеклопла-
стиковым армированием в момент разрушения составляют
I/60...1/35 пролета.
Наибольшее влияние внешнее стеклопластиковое армирование
оказывает на несущую способность плит: величина разрушающей
нагрузки возрастает при шарнирном опирании с 9 кН для бетон-
ных плит до 40 кН при одном слое стеклопластика и до 55 кН при
двух слоях; в случае опирания по четырем углам — от 4,5 кН до
17 кН при одном слое и до 27 кН при двух слоях соответственно.
Таким образом, внешнее стеклопластиковое армирование не толь-
ко защищает бетон от воздействия внешней среды, но и значитель-
но повышает прочность, жесткость и трегциностойкость конструк-
ций при всех видах напряженно-деформированного состояния.
9.2. ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
ДРЕВЕСНЫХ ПЛАСТИКОВ, ПЛИТ И ДРУГИХ
КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Применение полимеров для модификации древесины и получе-
ния композиционных материалов позволяет достигать целого ряда
положительных свойств: уменьшения воде- и влагопоглощения, гиг-
роскопичности, повышения устойчивости к различным химически
агрессивным средам, в том числе кислым и щелочным, увеличения
прочности (при сжатии вдоль и поперек волокон, ударном изгибе),
жесткости, твердости. Сопротивления к истиранию, короблению.
ЭМ
Фирмы западноевропейских стран продолжают совершенство-
вать характеристики и технологию изготовления плитных элемен-
тов из древесного сырья, получающих все более широкое примене-
ние в конструкциях зданий и сооружений различного назначения.
Одним из крупных производителей древесных плит является
фирма <Бизон Бар унд Гретен» в г. Шпринге {Германия/ выпол-
няющая комплексную разработку, исследования, испытания плит
системы Bison, а также разработку, поставку и монтаж оборудова-
ния для их производства. Фирма выпускает большой ассортимент
плит из древесных материалов с различными типами волокон
(стружки) на разных связующих: цементно-стружечные (ЦСП),
древесно-стружечные (ДСП) (в том числе с ориентированной
стружкой), гипсостружечные, гинсоволокннстые и др.
Для производства древесно-стружечных плит системы Bison в
качестве вяжущего обычно используют формальдегидные смолы, в
частности мочевиноформальдегидные. Удельный расход смолы со-
ставляет 70...90 кг/м3. Плиты отличаются-хорошей обрабатываемо-
стью, легко поддаются пилению, сверлению, фрезерованию, шли-
фовке, допускают крепление к несущим конструкциям с помощью
гвоздей, шурупов, дюбелей, а также путем приклеивания.
Области применения плит системы Bison в последние годы зна-
чительно расширились за счет применения пространственных эле-
ментов типа folding, изготовленных на основе плоских шит Bison.
При изготовлении элементов folding плоские плиты ДСП проклеи-
вают с нижней стороны полимерной пленкой и укладывают на
стенд; затем поперек плит в определенных местах прорезают пазы
треугольного сечения. Пазы промазывают клеем, после чего путем
поворота и склеивания отдельных частей плит образуются про-
странственные элементы С- и L-образного сечений.
Элементы folding, совмещающие несущие и ограждающие
функции, рекомендованы к применению в качестве несущих пане-
лей одно- или двухэтажных крупнопанельных зданий, в которых
полностью отсутствуют элементы каркаса. Соединения элементов
folding между собой осуществляют на болтах и шурупах.
С применением плит из древесных материалов системы Bison
возведено большое число малоэтажных жилых, общественных,
сельскохозяйственных, производственных зданий в странах Запад-
ной Европы, Ближнего Востока, Африки и Южной Америки, в том
числе в районах с сейсмичностью в 8 баллов и скоростью ветра до
40 м/с. По мнению западноевропейских специалистов, перспектив-
2S-3M0	385
ные конструкции из плит на основе древесного сырья получат
дальнейшее развитие.
Специалистами США обобщена информация о применении в
стране полимерных связующих, используемых для изготовления
листовых материалов на основе древесины: фанеры из древесины
мягких и твердых пород (расчетной толщиной 10 мм), обычных
древесно-стружечных плит (расчетной толщиной 19 мм), вафель-
ных древесно-стружечных плит с ориентированным расположени-
ем стружки (расчетной толщиной 10 мм), древесно-волокнистых
плит средней плотности (расчетной толщиной 19 мм), твердых дре-
весно-волокнистых плит (расчетной толщиной 3 мм)
По сведениям об объемах производства в США перечисленных
древесных материалов в настоящее время, а также по прогнозам до
2010 г., в наибольших объемах выпускается и будет выпускаться
фанера из древесины мягких пород. Интенсивно развивается про-
изводство вафельных древесно-стружечных плит и плит с ориенти-
рованным расположением стружки. Объемы производства твердых
древесно-волокнистых плит и фанеры из древесины твердых пород
сокращаются.
Наиболее распространенными связующими для листовых мате-
риалов на основе древесины являются составы на основе мочеви-
не- и фенолформальдегидных смол. Другие связующие применяют
в значительно меньших объемах. Данные о применении в США в
1986 г. связующих приведены в табл: 9.1.
По прогнозам, преобладающие объемы в применении связую-
щих для изготовления листовых материалов на основе древесины
сохранятся за составами на основе мочевино- и фенолформальде-
гидных смол. Однако в связи с возможным выделением формаль-
дегида, а также в связи с возможным ограничением поставок про-
дуктов переработки нефти, являющихся сырьем для получения мо-
чевино- и фенолформальдегидных смоя, в США в настоящее время
разрабатывают другие связующие, к которым относят, в частности,
фенолы и резорцины, получаемые экстрагированием или пироли-
зом отходов переработки целлюлозы. Формальдегид может быть
получен окислением метана. Другая группа связующих включает
лигнин, таинин, модифицированные углеводы, фурановые смолы.
Предпринимают попытки использовать традиционные клеи, на-
пример казеиновый клей, но повышенного качества. Однако ука-
занные связующие используют в промышленном масштабе весьма
ограниченно.
3S6
Таблица 9.1
Объем производства полимерных связующих
для древесных листовых материма а США
	потребления	Ценя 1 кг
	связующего.	дши.
Мочевнноформалыегкдные смолы' древесно-стружечные плиты фанера из древесины тверды» пород	700 45,4	0,29 0,24
Феярлфсрмалвдегилные смолы: фанера из древес ины мягких пород древесно-стружечные плиты с ориентирован- ным расположением стружки вафепыаге йлйты	681 82 30	0,29 0,40 1.1
^’езсрцинофориальдешдные и фенолсрезорииИО- фсрмалвдеп<дные смолы: клееная древесина	3.6	4.6
Меламиноформалвдегилные смолы- гаееиая древесина 	1,4	2,2
Изоцианаты: вафельные плиты	1,4	1,5
Придано,,хаистаг: мебель, двери, передвижные дома	1.1	1,8
Мистики: герметизация стыков	12	1,2
В качестве связующего для листовых материалов на основе дре-
весины пригодны также изоцианаты. Исследования этих связую-
щих проводились в течение ряда лет, но до настоящего времени
ОНи не получили широкого распространения, что обусловлено их
высокой стоимостью и токсичностью. Однако связующие на осно-
ве изоцианатов обладают рядом -преимуществ: быстрое отвержде-
ние при умеренной температуре, высокая долговечность изделий
йа этих связующих, отсутствие выделения формальдегида и др.
' В последние годы отмечено растущее применение вспененных
сйВурших на оснбве фенолформальдегидных смол. Перед приме-
нением эти связующие перемешивают с образованием пены, объем
которой значительно превышает исходный объем связующего. При
использовании вспененных связующих достигают экономии
2&дЭ0 % полимерного материала.
" 'В странах Восточной Европы также в широком ассортименте
выпускают древесно-стружечные, древесно-волокнистые и комби-
нированные плиты.
387
В связи с сокращением запасов древесины и повышением ее
стоимости фирмы-изготовители древесно-отрузкечных плит стре-
мятся во все возрастающем объеме использовать для изготовления
этих плит низкокачественное древесное сырье (опилки, станочную
стружку и т. и.)» это отрицательно влияет на качество изделий:
снижается прочность и ряд других физико-механических показате-
лей, ухудшается внешний вид и качество их поверхности.
Снижение качества древесно-стружечных плит компенсируют
усовершенствованием технологии их изготовления. Наряду с одно-
слойными выпускают также трехслойные и многослойные древес-
но-стружечные плиты с различным дожрованием стружки и клее-
вого состава для формирования отдельных слоев. Повышения ка-
чества поверхности древесно-стружечных плит достигают путем
использования дня наружных слоев тонкой стружки или микро-
стружки, а для отделки поверхности плит применяют лакокрасоч-
ные составы, фанерный шпон» полимерные пленки, декоративные
слоистые пластики.
В настоящее время в странах Восточной Европы выпускают
древесно-стружечные плиты, которые целиком или частично (на-
ружные слои) изготовлены из тонкой древесной стружки (толщи-
ной 0.2 мм). Поверхность плит отделывают уеламшюформалвде-
гидной пленкой, которую напрессовывают роликами. Значитель-
ным спросом на рынке этих стран пользуются выпускаемые с 1970 г.
древесно-стружечные плиты, изготовляемые на поточной линии
методом прессования. Нагревательные барабаны прессов имеют
диаметр до 5 м. Толщина плит составляет 2...1JJ мм. Плиты отделы-
вают различными способами, из которых наиболее распространена
отделка бумажным слоистым пластиком на основе меламинофор-
малвдегидной смолы.
Более 15 лет на рынок стран Восточной Европы поставляют
древесно-волокнистые плиты средней плотности, изготовляемые
сухим способом. По сравнению с древесно-стружечными такие
плиты отличаются повышенным качеством поверхности м улуч-
шенной структурой, однако их стоимость заметно выше, чем дре-
весно-стружечных плит.
На лицевую поверхность плит специальным распылителем ав-
томатически наносят лаковое покрытие, при этом лак заполняет
неровности на поверхности плиты. Предварительно на поверх-
ность плиты напрессовывают полимерную пленку, что способст-
вует равномерному распределению лака по плите. Для оконча-
тельной отделки наносят слой полиэфирного лака значительной
388
толщины, который после отверждения шлифуют, а затем подвер-
гают глянцеванию.
Плиты на основе древесины используют для изготовления сте-
новых панелей, плит покрытий, внутренней отделки помещений, в
качестве обшивки для опалубки и др.
В г. Софии (Болгария) в Высшем химико-технологическом ин-
ституте болгарским ученым М. Натовым разработан новый строи-
тельный материал «дарнолит», который называют древесиной бу-
дущего, представляющий собой полимер с древесным наполните-
лем, внешне похожий на древесину настолько, что легко спутать,
нО в то Же время ощутимо прочнее, не пропускает влагу, плохо го-
рит, легко Поддается обработке. Область его применения весьма
обширна: от мебели до оконных'и дверных рам, багета, покрытий
для пола, опалубки для бетона, дверей и многого другого. Благода-
ря пористости «дырволит», как и дерево, «дышит». Материал реко-
мендован как перспективный для промышленного и жилищного
строительства. В листах «дырволита» в качестве заполнителя ис-
пользованы измельченные сухие табачные и кукурузные стебли, а
не традиционная древесная мука.
Изобретением заинтересовались ученые Германии, Китая, Ин-
дии, Пакистана, Австрии, Бельгии, Греции, Англии, Аргентины и
Канады. В Германии по приобретенной лицензии налажено произ-
водство «дырволита». В самой Болгарии работают две установки по
производству «дырволита» (в Плевене и Попово производительно-
стью 3,5 и 2,4 тыс. тв год), еще две установки запланировано вве-
сти в строй. Две установки мощностью 500 т материала в год созда-
ны специально для экспорта продукции в Бельгию и Грецию и
функционируют с 1 сентября 1988 г.
1 м’ «дырволита» обходится в 8 раз дороже I м3 древесины;
сравнение не в пользу новинки, но изделия из «дырволита» по
сравнению с деревянными аналогичных профилей и конструктив-
ных форм значительно дешевле, поскольку обработка проще и не
требуется специальной технологии по острожке, удалению поро-
ков, послойному склеиванию, обработке против пожарной опасно-
сти и биологического поражения и т.д.
Проведены исследования композиционных материалов на ос-
нове Измельченной древесины и термопластов. В качестве объектов
исследования использованы древесные пресс-композиции на осно-
ве шпона-дробленки с частицами толщиной 1...1.5 мм, шириной
1...5 мм и длиной 5—25 мм, опилок с размером фракции 5/1, а так-
же их смесей с содержанием опилок 1G, 25, 35,50 и 75 %. В качест-
ве связующего использован эмульсионный (ГОСТ 14039—78) или
389
суспензионный (ГОСТ 14332—78) поливинилхлорид или отходы
эмульсионного ПВХ (ТУ 6-05-05-40—76) в количестве 30—50%.
Разрушающее напряжение при изгибе составило 25,9—32,0 МПа.
В ОАО «Московский институт материаловедения и эффектив-
ных технологий» проводят исследования по разработке композици-
онных материалов на основе древесины и связующих термопластов
(полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида и их сополиме-
ров). Такие термопласты являются экологически чистыми по срав-
нению с формальдегидом, являющимся связующим в древес-
но-стружечных плитах, фанере и аналогичных материалах. В пред-
лагаемых полимердревесных материалах доля термопластов состав-
ляет 40—60 %, а стоимость 1 т термопласта — 8О0..ЛО00 у, е. Полу-
ченные новые композиционные материалы имеют более высокие
физико-механические показатели, низкое всиюпоглощенме, стойки
к биоразрушению, хорошо обрабатываются обычными инструмен-
тами (табл. 9.2)..
Таблица 9.2
ениых пластмасс
Параметры.	Видыатериага				
		ДСП (ГОСТ 10632-89)	МДФ		
	вдоль волокон/ поперек ВОЛОКОМ			Плиты	Профили
Способ получения		Прессо- вание	Прессо- вание	Прессо- вание	Экструзия
Плотность, кг/м3	450 ..650	550...800	750...950	800—1100	1000-1206
Предел протности, МПа: при изгиб? при растяжении	50. -100/ 1,5-2,0 70... 120/ 2,7 ..10,8	14-18 0,35 (на раздир)	25—40 0,4 .0,5 (вд раздир)	15. -42 7...S	18-44 8...10
Модуль упругости при статическом изгибе, МПа	(10. .IS)»5/ 4Ж600	1700-4000	1800, .2300	2000...4000	2000-4000
Удельное сопротивле- ние выдергиванию шуру- пов, Н/мм		45..Л0	«0. .200	150-200	150-250
Разбухание иотолщи- не за 24 ч, %	О,1...0,3/ 6...12	22...33	20-30	10—25	1—2
Вадопогпощение sa 24 ч, %		15...50	-	до 15	lv3
Биостойкость		Нестойки	Нестойки	Стойки	Стойки
390
При изготовлении древесного пластика древесный наполнитель
предварительно сушат и измельчают, затем сушат полимер, смеши-
вают ингредиенты и получают готовое изделие методом прессования
или экструзии. Новый экологически ЧИСТЫЙ композиционный
материал рекомендован к применению и помещениях с повышен-
ными санитарно-гигиеническими требованиями — в детских дошко-
льных учреждениях, больницах, лечебно-оздоровительных комплек-
сах, учебных заведениях и т. п. Из .него изготовляют мебельные де-
тали, двери и погонажные изделия (плинтусы, наличники, поручни
лестничных ограждений и т.д.). В будущем ОАО «Московский
ИМЭТ» планирует разработать филенчатые цельные и сборные
входные двери с широкой гаммой рельефно-декоративной отделки и
такими важными свойствами, как негорючесть и пупенепробивае-
мостъ, оконные переплеты, подоконные доски, декоративные изде-
лия сложной формы, детали мебели (полки, дверцы и т. д.).
Проводят исследования по эффективности применения мине-
ральных наполнителей, в частности полевого шпата и мусковита, В
‘качестве термопласта использован полиэтилен низкого давления.
Указанные наполнители отличаются высокими прочностными свой-
ствами, а композиционные материалы, наполненные мусковитом,
являются пластичными. К достоинствам таких композиционных ма-
териалов относят экологическую чистоту, высокие прочностные по-
казатели, повышенные износо- и химическую стойкость, хорошие
алектрические, магнитные, бактериостатические и антигрибковые
свойства, легкую механическую обработку, меньшую по сравнению
^другими материалами стоимость, повышенную огнестойкость. В
качестве наполнителей возможно использование отходов различных
производств, например шлаков, горных пород, кварцевого песка и
др. Композиционный материал имеет незначительную усадку, со-
ммияет формоустойчивость при температуре до +120 °C.
-. Наиболее целесообразная область применения наполненного по-
лиэтилена: канализационные трубы, кабельные каналы, оболочки для
трубопроводов теплотрасс, .сточные желоба и черепица, отделочные
листовые материалы с хорошими антиатмосферными свойствами.
гсДо сравнению с полипропиленовыми сеоестоимостъ труб из
наполненного полиэтилена на 30...40 % меньше, а термостойкость
ндюлговечность выше.
'С Для1 получения композиционных древесно-полимерных мате-
риалов успешно применяют олигомеры и низкомолекулярные со-
подамеры диеновых, виниловых и гетероатомсодержащих мономе-
ров.-К м«м можно отнести дивннилстирольные олигомеры, поли-
этмлеигяиколи. алкидные смолы и др.
391
На практике широко применяют кремнийоргаиические олиго-
меры — полиэтилгидросилоксан (ПЭНД) ГКЖ-94, олигометил-
фторсилоксановые жидкости, метал(фенил)силиконы в виде лаков
КО 916 и КО 835. Полимеры вводят в композицию в количестве
30...70Й, иногда больше (табл. 9.3).
Таблица 9.3
Сришпьялые свойства ПЭНД в мижражшв лобиШМ! ПЭНД
Параметры	Вид материала	
	Наполненный ПЭНД	ПЭНД
Предел прочности, МПа: при изгибе	30.40	I9...35
присжатаи	40...60	—
Твердость по Бринеллю, МПа	80...100	4S...54
Модуль упругости при изгибе, МПа	11000...15 ООО	470...680
Плотность, кг/м3	2200 ..2400	954.960
Ударная вязкость, (кт  ал}/а?	в..л	—
Огнестойкость	Тщаиоторючий	Горючий
Вепиюоюшенме за 24 ч, %	0	0
Степень наполнения, %	до 80	—
Установлено, что фенольные смолы в смеси с неорганическими
антипиренами значительно (на 100...300 %) повышают термостой-
кость древесины. Олигометилфгорсилоксаны придают композитам
низкий коэффициент трения (0,05...0$8) и высокую прочность
(6...14 МПа). Полиэтиленгликоли обеспечивают стойкость к короб-
лению.
В США, Канаде, Финляндии, Германии, Австрии, России и
ряде других стран — производителей древесины выполнены ком-
плексные работы по радиационной пожмеризации виниловых мо-
номеров, добавляемых в древесные материалы из дуба, тополя, бе-
резы, вяза и др. Процессы осуществляются при низких температу-
рах с целью минимальных потерь мономеров, в качестве которых
рекомендованы стирол, винилацетат, акрилонитрил, метилметак-
рилат, бутилметакрилат, акриловая кислота, акриламид и др. С це-
лью увеличения механической прочности древесины к мономеру
добавляют диметилсульфоксид, талловое масло и другие полярные
соединения в количестве 1...25 %. При использовании 5 % по массе
добавки ПВА прочность древесины увеличивается, повышается
ударная прочность. Введение трихлорэтилфосфата и полиэтилгид-
392
росилоксана ГКЖ-94 позволяет повысить био- и огнестойкость.
Комплексное улучшение свойств древесины — прочности, термо-
сгабпльности," водостойкости — достигают комбинированной про-
питкой соединениями фосфора (трихлорэтилфрсфатом, гексахлор-
циклотрифосфазеном) и кремния без нарушения ее естественной
структуры. Поэтому способ модификации древесины с использова-
нием фосфор- и кремнийсодержащих соединений рекомендован
также для реставрации исторических и культурных памятников де-
ревянного зодчества.
Плотность композиционной древесины увеличивается макси-
мально'до 1000 кг/м3, что связано с естественным наполнением по-
лимерами. Наличие последних в древесине в целом снижает анизо-
тропию древесины и повышает прочность сжатию поперек волокон
как в тангенциальном, так и в радиальном направлении. Модифи-
кация древесины полимерными материалами позволяет макси-
мально приблизить мягкие породы по своим физико-механиче-
ским и технологическим свойствам к дефицитной древесине хвой-
ных и твердых лиственных пород, например к дубу.
Глава 10
ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ
КОНСТРУКЦИИ
10.1.	ОБЪЕМНЫЕ КРИВОЛИНЕЙНЫЕ ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ
КОНСТРУКЦИИ ИЗ СТЕКЛОПЛАСТИКОВ
Стеклопластики являются армированными пластмассами и
представляют собой конструкционные композиционные материа-
лы, состоящие из арматуры-наполнителя и полимерной-матрицы.
В качестве упрочняющей арматуры-наполнителя используют стек-
ловолокно, стеклоровинг, стеклоткани и др.
Высокая механическая прочность, легкость, низкая теплопро-
водность, хорошие диэлектрические, антикоррозийные свойства и
другие положительные показатели позволяют широко использовать
стеклопластики в различных несущих и ограждающих строительных
конструкциях. Применение стеклопластиков способствует сниже-
нию стоимости и веса зданий и сооружений, улучшению их экс-
плуатационных характеристик, уменьшению трудоемкости возведе-
ния и сокращению сроков строительства. Применение легких кон-
струкций, изготовленных с использованием стеклопластиков, позво-
ляет снизить удельную массу зданий малоэтажного строительства до
25 кг/м3, т.е. в 16 раз по сравнению с кирпичными и в 8 раз — в
сравнении с крупнопанельными железобетонными зданиями.
Сырьем для получения стеклопластиков служат продукты неф-
те- и газопереработки (синтетические смолы) и природные мине-
ралы для выработки стекловолокна (кремнезем, базальт и др.).
Прочность стеклопластиков более чем в 2 раза выше прочности
стали и дюралюминия, а удельная прочность (отношение прочно-
сти материала к его удельному весу) еще выше.
К недостаткам стеклопластиков следует отнести сравнительно
высокую стоимость в связи с малотоннажным изготовлением в об-
щем объеме производства строительных материалов и пластмасс.
Кроме того, как и всем пластмассам, стеклопластикам присуща
ярко выраженная ползучесть при длительно действующих нагруз-
ках. Однако последний недостаток в определенной мере можно
394
считать и положительным свойством, поскольку высокоэластичные
деформации обеспечивают хорошую демпфирующую способность,
следовательно, стеклопластики будут хорошо противостоять вибра-
ционным и сейсмическим нагрузкам.
Благодаря малому удельному весу стеклопластики имеют высо-
кие значения удельной усталостной прочности (отношение предела
выносливости к удельному весу). По этому показателю армирован-
ные пластики близки к малоуглеродистой стали, способной выдер-
живать длительные эксплуатационные нагрузки (до 10 млн циклов)
и превосходят сплавы алюминия. Если температура эксплуатации
на 30 ®С ниже теплостойкости пластмассы, армированные пласти-
ки на эпоксидных смолах стойки к длительному периоду эксплуа-
тации, если величина нагрузки не превышает 70 % предела прочно-
сти при разрыве. Коэффициенты линейного расширения доставля-
ют 10...25  КГ6, и по этому показателю стеклопластики близки к
легким металлам. •
По сравнению с традиционными строительными материалами
(бетон, сталь, древесина, алюминий, керамика, стекло) стеклопла-
стики имеют ряд преимуществ: не подвержены усушке, не разбухав
ют, не коробятся, не требуют антикоррозийной покраски, воспла-
меняются при более высокой температуре, чем древесина (кроме
полиэфирных стеклопластиков).
В сравнении с изделиями Из алюминия стеклопластики легче в
1,5 раза, значительно менее теплопроводны (коэффициент тепло-
проводности стеклопластиков составляет 0,2...0,4 ккал/(м-ч-град),
алюминия — 175), в 4...5 раз легче стали, в 1,5—3 раза легче кера-
мических материалов, бетонов и железобетона, более влага- и мо-
розоустойчивы. В сравнении со стеклом стеклопластики в 1,5—2
раза легче, менее теплопроводны, в десятки раз более стойки к
ударным нагрузкам, их прочность на изгиб и растяжение в 5...10
раз больше. Светопрозрачные марки стеклопластиков пропускают
90% света на 1,5 мм толщины, в том числе до 30 % ультрафиолето-
вых лучей по сравнению с 0,5 % у обычного силикатного стекла.'
Стеклопластики хорошо перерабатываются, формуются и обра-
батываются без применения сложного оборудования, механизмов и
инструментов.
В отечественном и зарубежном строительстве область примене-
ния стеклопластиков достаточно широка:
•	листа плоские и волнистые для устройства кровли промыш-
ленных зданий и сооружений, теплиц, парников и оранже-
рей, малых архитектурных форм;
395
•	трехслойные утепленные панели покрытий и стенового огра-
ждения промышленных и сельскохозяйственных зданий;
•	оболочки купала;
	плоские и пространственные стержневые конструкций;
•	изделия коробчатого и трубчатого сечений;
	оконные и дверные блоки;
•	крепежные элементы;
•	санитарно-технические изделия;
•	опалубка для изготовления бетонных и железобетонных кон-
струкций и деталей;
•	полимербетонные конструкции;
•	тяжи, канаты и др.
К строительным изделиям объемной формы относят санитар-
но-технические изделия-- умывальники, мойки, ванны, а также
пространственные — куполообразные, сводчатые и стержневые
строительные конструкции. Они отличаются легкостью, прочно-
стью, долговечностью, имеют хороший внешний вид. Преимущест-
венно такие изделия изготовляют на основе ненасыщенных поли-
эфирных смол, так как фенольные и эпоксидные связующие харак-
теризуются низкой ударной прочностью и повышенной хрупкостью.
Большинство конструкционных стеклопластиков, применяемых
в строительстве, в отличие от машиностроения, космической,
авиационной техники и судостроения, имеют абсолютные значе-
ния модулей упругости ниже, чем у металлов. Однако в относи-
тельном значении к плотности материалов некоторые стеклопла-
стики имеют близкие, к металлам модули упругости, а иногда и
превосходят их. Тем не менее повышенная деформативносгё. стек-
лопластиков, а часто и преимущественный расчет Элементов строи-
тельных конструкций по второй группе предельных состояний (по
деформациям) предопределяют выбор таких конструктивных эле-
ментов, форма которых компенсировала бы этот недостаток. В свя-
зи с этим большое внимание исследователями обращается на кон-
струкции оболочечного типа из пластмасс, несущая способность
которых (по прочности и устойчивости) определяется исключи-
тельно геометрическими параметрами, а не зависит от свойств са-
мого материала. Этим требованиям отвечают купола, цилиндриче-
ские своды, гиперболические параболоиды. Оболочки из стекло-
пластиков являются эффективными конструкциями зданий и со-
оружений, так как при воздействии внешних нагрузок в них возни-
кают в основном нормальные сжимающие напряжения, что приво-
дит к сравнительно небольшому расходу материалов.
396
Отечественными специалистами разработаны конструкции и
технология изготовления светопрозрачных куполов и цельнофор-
мованных криволинейных элементов из стеклопластика.
Свегопрозрачный купол из стеклопластика является элементом
конструкции для верхнего естественного освещения многопролет-
ных промышленных зданий. Светопрозрачные купола из стекло-
пластиков имеют преимущества перед аналогичными куполами из
оргстекла. Так, более высокая механическая прочность стеклопла-
стика позволяет изготовлять из него конструкции на 25—30 % лег-
че; эти конструкции могут быть значительно больших габаритов,
чем из оргстекла, так как их производство не связано с использова-
нием листовых заготовок ограниченных размеров; такие купола ме-
аде горючи. Внутри помещения они создают удобный для воспри-
ятия рассеянный свет.
Стеклопластиковые купола изготовляют методом пневмофор-
мованця — свободного раздува, который разработан в ЦНИИ-
Промзданий. Преимущества его в сравнении с методом прямого
прессования заключаются в следующем: не требуются металлоем-
кие дорогостоящие формы; процесс подготовки пакета стеклопла-
стика механизирован, а процесс съема отвержденных изделий уп-
рощен; значительно повышается производительность труда.
Тезнческая характеристик» скепмротрнчык стежмтласгвкоаых куооло»
Расчетная равномерно распределенная нагрузка, кН/м5......1,0
Светопропусжаиие. %•
купола мз одной оболочки............................-	80.85
купила из двух оболочек......_......................65 ТО
Коаффмииегтететиювото расширения. .............-.......-	!0..2$Ю"*
Сопротивление теплопередаче купала из двух оболочек,
(м2 • ч > град)/ккал -	— С.402
Форма в гимне			 Прямоу.-ольиик
Размеры, мм:	
длина			1640
ширина					юзо
высота			.....				 200.220
Толщина стенки, мм	
наружной оболочки			 2,0.2.5
внутренней оболочки				 1.0.	.1.5
Масса купола, кг					 10...12
в том числе'	
наружной оболочки							6.7
внутренней оболочки						 4..$
397
Технологическая последовательность изготовления светопро-
зрачных стеклопластиковых куполов следующая. Подготовленный
пакет, состоящий из нижней и верхней эластичных пленок со свя-
зующим и армирующим материалом между ними, перемещается по
столу с нагревателями на расстояние, соответствующее длине заго-
товки купола. Пакет поступает в пресс-агрегат, где с помощью гид-
роцилиндра зажимается по периметру между верхней рамой и под-
доном пресса. Через штуцер в поддоне поступает сжатый воздух за-
данных параметров и производится раздув пакета до установлен-
ных параметров. Затем в камёру подается теплый воздух, и проис-
ходит полимеризация связующего. После отверждения стеклопла-
стиковой оболочки производится размыкание пресс-агрегата й пе-
ремещение готового йзделйя тянущим устройством. С помощью
продольного и поперечного механизмов резки устанавливаются
требуемые размеры изделия. В двойных оболочках склеивание на-
ружной и внутренней оболочек производится клеями на основе по-
лиэфирных связующих с наполнителями.
На строительной выставке в Нью-Йорке возведено купольное
сооружение, состоящее из так называемых стеклопластиковых
скорлуп треугольной формы (скорлупы могут быть ромбической,
пяти- или шестиугольной формы, одно- и многослойные). Скорлу-
пы представляют собой криволинейные гнутые элементы заданной
кривизны. Они прикреплены по фланцам с помощью болтовых со-
единений; для уплотнения стыков использованы герметизирующие
материалы —- пенополиуретан^ неопрен и др. Конструкция отлича-
ется простотой сборки: на монтаж купольного сооружения диамет-
ром 40 м и высотой 24 м было затрачено 100 рабочих часов.
Из стеклопластиков можно формовать и сводчатые конструк-
ции, напоминающие внешне асбестоцементные волнистые изогну-
тые элементы. Размер и форма волн может быть различной, а сами
волны являются одновременно ребрами жесткости и служат для со-
единения с соседним элементом.
Для устройства покрытий над выставочными и киноконцерт-
ными площадками, рынками и другими подобными сооружениями
применяют зонтичные конструкции из однотипных стеклопласти-
ковых ячеек, каждая из которых состоит из полой стойки и про-
странственного элемента покрытия. Полая стойка является эле-
ментом несущей конструкции и одновременно водоотводом. Сты-
ковка ячеек между собой обеспечивает необходимую-жесткость,
повышает прочность и устойчивость сооружения.
398
Известны примеры возведения теплиц из цельноформованных
стеклопластиконых деталей, внешне напоминающих гнуто-клееные
деревянные Г-обраэные рамы. Применение таких деталей не требу-
ет устройства прогонов, обрешеток, ограждающих конструкций
стен и покрытия, элементов связей.
- Впервые стеклопластики для несущих конструкций были при-
менены В 1955 г. в г. Калькутте (Индия) в выставочном павильоне
Чехословакии. После демонтажа павильон был снова смонтирован
на Цейлоне. Архитектор Гиппман спроектировал конструкцию не-
сущих панелей из стеклопластика. После демонтажа на Цейлоне
здание с кровлей из тонколистового алюминия было вновь смонти-
ровано на Международной ярмарке в г. Врио. Испытания стекло-
Фйстиков были проведены на примере этого здания Институтом
теоретической и прикладной механики Академии наук Чехослова-
кий й позволили получить ценные результаты о поведении слои-
стых стеклопластиков в элементах несущих конструкций.
Специалистами из б. Чехословакии разработана несущая конст-
рукция покрытия Павильона на постоянной строительной выставке
в t. Праге в форме сферических треугольников из стеклопластика.
Г. Нэльсон и Г. Диц (США) предложили конструкцию из стек-
лопластика для павильона америкайской архитектуры на выставке
США в СССР в 1959 г. Стройные несущие колонны заканчивались
чапими шестигранной конструкции, симметрично расположенны-
ми вокруг вертикальной оси в форме цветка. Общая высота конст-
рукции составила 6 м. Такие же конструкции из стеклопластика
быДи применены для покрытия рынка в т. Фрэне (Франция). От-
дельные .детали свода шестиугольной конфигурации были соедине-
ны болтами. Как и в американском проекте, водоотвод с кровли
предусмотрен через колонны. Аналогичное конструктивное реше-
ние было реализовано М. Гули и М. Шифтером (США) при возве-
дении школы из предварительно заготовленных сборных деталей
и?, стеклопластиков. Была разработана и применена технически ин-
тересная конструкция в форме четырехчленных опрокинутых сво-
дов, отличающаяся простотой и быстротой сборки.
.; На стадионе для. спартакиады в г- Праге в 1960 г. покрытие над
главным рестораном было выполнено из стеклопластика. Бокало-
образная конструкция изготовлена из шеста треугольных стекло-
шветиковых деталей, соединенных болтами. Водоотвод с кровли
предусмотрен с помощью стальных труб, являющихся одновремен-
но несущими стойками.
399
Имеется большое количество примеров изготовления объемны*
элементов зданий и сооружений из стеклопластиков. Архитектор
Е. Брюли спроектировал и смонтировал «шаровой дом» из стекло-
пластика. Восемь сегментов одного размера образуют шарообраз-
ную конструкцию диаметром 4 м, массой 250 кг. В доме преду-
смотрено кухонное и санитарно-техническое оборудование, жилые
и вспомогательные помещения. А. Кваремби разработал конструк-
ции самонесущих оболочек из стеклопластиковых панелей в форме
гиперболического параболоида размером 2,1 х 2,1 м. Из криволи-
нейных стеклопластиковых элементов им спроектированы обще-
жития для рабочих. В. Орр (США) спроектировал легкую сводча-
тую конструкцию из стеклопластика, отличающуюся быстротой
сборки, которую использовали французские полярные исследова-
тели.
Купол обсерватории в г. Лейдене (Голландия; изготовлен из 18
одинаковых криволинейных элементов полиэфирного стеклопла-
стика, установленных на металлической раме. Для уменьшения
воздействия колебаний температуры в разное время суток преду-
смотрено покрытие поверхности стеклопластика специальной
краской, пигментированной алюминием. Ф. Жамаиь предложил
использовать ячейки из полиэфирных стеклопластиков для выста-
вочного музея в г. Антверпене.
Архитектор К. Пэа разработал серию жилых домов из Г-образ-
ных трехслойных сгсклоплэстиковых элементов, с помощью кото-
рых производится сборка домов на строительной площадке. Жилое
помещение предусмотрено квадратной формы в плане размером
4,8 х 4,8 м, высотой 2,6 м с целью наиболее оптимального размеще-
ния мебели. Сборка отдельных элементов произвсдится с помощью
металлических заклепок и сварки закладных деталей. Заклепки вто-
плены в древесно-слоистые пластики, проходящие вдоль соедине-
ния. Поверхности с наибольшими нагрузками (крыша, пол) выпол-
нены трехслойными, остальные — из полиэфирного стеклопластика.
Теллозвукоиэоляция предусмотрена из матов на основе минераль-
ной шерсти. Отопление производится теплым воздухом с принуди-
тельной циркуляцией, подаваемым по пластмассовым трубам.
Первый пластмассовый жилой дом круглой формы в плане во
Франции был построен в 1956 г. К основанию пристроены жилые
помещения в виде секторов одинакового размера —1/8 внутренне-
го круга. Жилой дом построен в основном из полиэфирного стек-
лопластика. Общий вес дома составляет 8 т, полезная пло-
щадь — 83 м2.
400
Коллектив архитекторов в США под руководством Г. Дитца
разработал проект «Дома будущего» из пластмасс, а фирма «Мон-
санто» построила его в 1955	1957 гг. Здание крестообразной фор-
мы в плане, одноэтажное, общим размером 14,4 х 14,4 м. Все сани-
тарно-техническое и электротехническое оборудование расположе-
но в средней части дома, жилые помещения предусмотрены в
крыльях, каждое из которых имеет размер 4,8 х 4,8 м. Все несущие
конструкции выполнены из стеклопластиков и сборных трехслой-
ных деталей. В качестве среднего теплоизоляционного слоя приме-
нены сотопласты или жесткий пенополиуретан. Соединения конст-
руктивных элементов выполнены с помощью болтов с усилением
стальными профилями. Сборные детали из стеклопластиков изго-
товлены методом вакуумного прессования с ручной укладкой стек-
лоткани. Все конструктивные элементы -жилого лома выдержали
эксплуатационные нагрузки. Вязкоупругие деформации пластика
отсутствовали даже при нагрузке 5,5 кН/м2 на пол и 4 кН/м2 на
крышу конструкции после 48 ч. (нагрузка соответствовала весу 150
человек и 1,5-метрового снежного покрова). Результаты акустиче-
ских испытаний не отличались, от результатов показаний для зда-
ний из традиционных материалов.
Аналогичные жилые дома с трехслойыыми панелями из поли-
эфирных стеклопластиков с заполнением, рассчитанные на семью
из пяти человек, площадью 100 м2 были разработаны Г. Бренделем,
а также Р. Дернахом (1958). В качестве срединного слоя панелей
использован пенополистирол. В последнем проекте жилая площадь
из трех комнат составляла 45 м2. За счет присоединения аналогич-
ных жилых секций полезная площадь может быть увеличена до 90 и
135 м2. Крыша выполнена из пластмассовой оболочки весом 600 кг,
общий вес всего дома составил 2500 кг. На возведение жилого дома
требуется около 500 ч.
Значительное число проектов пластмассовых домов разработа-
но специалистами Германии и Японии. В частности, в г. Дюссель-
дорфе на ярмарке полимерных материалов был представлен пласт-
массовый жилой дом площадью 40 м2, разработанный и выполнен-
ный фирмой «Динамит АГ Тройсдорф» (Германия). Основным
строительным элементом домика является -стеновая трехслойная
панель размером 1,25x2,40 м, толщиной 4;5 см. Заполнение пре-
дусмотрено из фенольного пенопласта, облицовка с внешней сто-
роны — из разноцветных резопаловых листов, а с внутренней — из
древесно-волокнистых плит толщиной 8 мм, отделанных резопа-
лом. Оконные и дверные полотна представляют собой металличе-
ские рамы с пластмассовым покрытием. Конструкция пола выпол-
VJ-змо	401
йена из древесно-волокнистых плит с настилом из поливинилхло-
рида толщиной ? мм. потолка — из плит из фенольных пенопла-
стов с пластмассовой двусторонней облицовкой. С помощью вол-
нистых полиэфирных стеклопластиков перекрывается основная
конструкция и открытая терраса. Соединения отдельных конструк-
тивных элементов и уплотнение стыков предусмотрены с помощью
полимерных клеев и герметизирующих материалов. Санитарно-тех-
нические приборы, обустройство интерьера, а также мебель изго-
товлены также с применением пластмасс.
Японская химическая фирма «Секисуи» (г. Осака) серийно из-
готовляет сборные пластмассовые домики в количестве 300—500 шт.
в месяц в пяти вариантах различной площади застройки. Нередко
такие пластмассовые домики являются местом постоянного про-
живания для семей с двумя детьми. Стены и крыша домика состоят
из панелей, облицованных поливинилхлоридной пленкой, тепло-
изоляционный слой выполнен из поропласта. Фирма поставляет
домики в Европу вместе с подробной и точной инструкцией для
проведения строительных работ.
Специалисты строительного отдела фирмы «Сниа-Вискоза» в
г. Милане (Италия) под руководством архитектора Бертолотги раз-
работали проект пластмассового домика на одну семью. Для несу-
щих конструкций применены полиэфирные стеклопластики совме-
стно с легкими металлами, сталью и деревом. Площадь застройки
составляет 6,08 х 5,89 м, высота здания — 3,58 м при высоте комнат
2,78 м. Планировка различная в двух вариантах: первый вари-
ант — две жилые комнаты со встроенным блоком, ванной и туалет-
ной комнатами; второй — одно помещение, разделенное складча-
тыми перегородками на три отдельные комнаты. Несущие элемен-
ты из полиэфирного стеклопластика изготовлены из 12 слоев стек-
лоткани. Пролет перекрытия составляет 5,33 м, толщина стеновых
панелей — 60 см. Соединение панелей предусмотрено с помощью
болтов, уплотнение стыков — поливинилхлоридными шнурами.
Устройство стыков кровельных панелей выполнено из полиамид-
ных реек, перегородок — из декоративных бумажно-слоистых пла-
стиков на деревянном каркасе и с теплоизоляционным слоем из
пенополиуретана. Покрытие полов — из поливинилхлорида, жалю-
зи — из ПВХ полос. Дом весом 3 т монтируют по частям, его габа-
риты могут меняться по желанию заказчика.
В нашей стране также уделяется большое внимание примене-
нию стеклопластиков в малогабаритных жилых домах. Специали-
стами Ленпроекта в 1959 г. был разработан жилой дом размером
6,76 х 7,23 м с высотой комнат 2,56 м. Несущий каркас изготовлен
402
из полиэфирных стеклопластиков. Площадь жилой комнаты со-
ставляет 13,22 м2, уголка для занятий школьников и кабинета — по
6 м?, кухни — 5,4 м2, туалетной комнаты — 2,5 м2. Конструкция не-
сущей рамы жилого дома коробчатой формы образована четырьмя
Г-образными элементами, склеенными между собой. Толщина сте-
нок рамы из стеклопластика составляет 8 мм, общая толщи-
на — 18...22 см. В качестве теплоизоляционного слоя в стенке рамы
использован пенопласт. Несущей конструкцией пола является вол-
нистый стеклопластик толщиной 3 мм, поверх которого уложены
два слоя из плоских листов полиэфирного стеклопластика и поли-
винилхлорида. Отделка фасадной стены предусмотрена из полйме-
тилметакрилатных листов.
Специалистами НИИ строительной промышленности в г. Праге
(Чехия) разработана конструкция двухэтажного пластмассового
дома размером в плане 6х 11 м, высотой 6,7 м. Лестница располо-
жена снаружи дома, перегородки выполнены передвижными на ос-
нове поливинилхлорида. Конструкции перекрытия и покрытия вы-
полнены из полиэфирных стеклопластиков двух типов: балочного
и коробчатого (модуль 50 или 120 см). Высота несущей конструк-
ции перекрытия составляет 30 см, толщина стен 4...8 см. Несущим
каркасом являются тонкие стальные листы коробчатого профиля
толщиной 3...5 мм, установленные на железобетонных опорах. Ог-
нестойкость стальных листов обеспечена защитной краской. Сте-
новые панели из полиэфирных листов подвешены на стальном
каркасе. Оконные блоки выполнены из полиметилметакрилатных
материалов, конструкция лестницы —из тех же полиэфирных
стеклопластиков, что и потолочные конструкции.
Во Франции в порядке эксперимента П. Гаузерман с сотрудни-
ками предложили применять многослойные оболочки с покрытия-
ми из стеклопластиков и теплоизоляции из пенополиуретана.
Шесть секций оболочки, соединенных между собой болтами, обра-
зуют микроквартиру в форме сплющенного шара, похожую на ра-
нее предложенную тем же автором железобетонную конструкцию.
Автор предлагает размещать такие ячейки одну над другой и обра-
зовывать таким образом многоэтажный дом.
В Германии был разработан и построен первый тип жилого
дома на семью из 4 человек длиной 15 м, высотой 3 м. Конструк-
тивное решение дома аналогично предыдущему. Несущая конст-
рукция выполнена из стеклопластика, теплоизоляционный
слой — из пенополиуретана, Дом оборудован установкой для созда-
ния искусственного климата.
403
На Базельской ярмарке (Швейцария) в 1965 г. демонстрировал-
ся пластмассовый дом «завтрашнего дня» под названием «Тригон
65». Дом, рассчитанный на двоих, площадью 48 мг установлен на
трех несущих колоннах, представляет собой в плане равносторон-
ний треугольник с длиной стороны 10,5 м и средней частью в фор-
ме шестиугольника с длиной стороны 3,5 м. Средняя часть служит
жилым помещением и спальней; планировка этой шестиугольной
части дома может изменяться по желанию заказчика за счет легко-
перемешающихся перегородок. В образованных трех угловых зонах
могут размещаться: встроенные шкафы, кухня, душевая, туалетная
комната. В подвальной части дома установлено электрооборудова-
ние для создания искусственного климата. Окна дома не открыва-
ются, на внутренней стороне они освещены тонкой ртутной плен-
кой для отражения тепловых лучей и исключения возможности
просматривания через окна внутренних помещений
10.2.	КОНСТРУКЦИИ БАССЕЙНОВ ИЗ ПЛАСТМАСС
К конструкциям бассейнов предъявляют требования надёжно-
сти, прочности, гидроизоляции. По существу, это гидротехниче-
ские сооружения, которые проектируют и строят по соответствую1
щим правилам.
Наибольший интерес для здоровья и отдыха представляют гид-
ромассажные бассейны спа. Их название гроисходат от одноимен-
ного бельгийского курорта Спа, известного горячими минеральны-
ми источниками. Целительный эффект воды в спа создается за
счет тепла, невесомости и воздействия струи на кожу и мышцы.
Это приводит к мышечной и психологической разгрузке (в коре го-
ловного мозга образуются эндорфины — химические вещества, вы-
зывающие чувство покоя и умиротворения).
В Южной Калифорнии (США), на родине бассейнов спа, за
последние 20 лёт продано более 3 млн таких бассейнов, а в Европе
и России — несколько тысяч. =
Фирма «Б. Керн» (Германия) предлагает бассейн марки
ORIGINAL из серии High class, который собирают из высококаче-
ственных сегментов полиэстера высотой 155 см, шириной 125 см.
Фирма «Софт Продакт Аксес, СПА» (США) впервые на рынке
России предлагает портативные наземные сборно-разбориые бас-
сейны ’Серии «Роялти» производства фирмы К—D (США, Южная
Калифорния). Бассейн можно перевезти в багажнике автомобиля/
собрать в течение 1 ч. Конструкция заимствована из американской
404
военной технологам быстрого наведения понтонных мостов. Тре-
бования: надежность, портативность, быстрота сборки и разборки,
легкая транспортировка. Этим требованиям в полной мере отвечает
материал винил, армированный кевларом, отличающийся легко-
стью и высокой прочностью (в настоящее время из него изготов-
ляют пуленепробиваемые жилеты).
Для отделки и гидроизоляции ванн для бассейнов из бетона, ме-
талла и даже древесины применяют неармированную и армирован-
ную ПВХ пленку. Неармированная пленка сваривается автоматизи-
рованным способом в заводских условиях в виде конверта (чехла)
различной конфигурации (круг, овал, восьмерка, прямоугольник и
др.) и имеет толщину 0Д..1 мм. Цвет пленки, как правило, синий.
Рекомендована для бассейнов в закрытых помещениях.
				
Диаметр, м			 3.6	4,9	6,1	7.3
Высша. м					 1.2		1,2	1,2
Объем,л 	-				  11780	21700	35000	50000
Масса без виды, ki			 74	93	123	173
Цена, ул 			 4200	4700	5800	6500
Армированная ПВХ пленка толщиной 1,5 мм содержит синтети-
ческую сетку для повышения прочности. Сваривается внахлест в
виде пакета с помощью промышленных фенов при температуре
300 "С. Перед укладкой пленки всю внутреннюю часть бассейна по-
крывают синтетическим фетром для обеспечения долговечности и
мягкости стен и дна. Пленочный пакет крепят к верхней части бор-
тика бассейна по всему периметру с помощью специальных уголков.
Европейские производители выпускают около 10 цветов пленок, но
на практике используют 2—3 цвета (синий, голубой, домино).
По сроку службы ПВХ пленки уступают плитке и мозаике для
гидроизоляции и отделки ванн бассейнов, тем не менее 80 % рын-
ка таких материалов принадлежит пленке ПВХ в связи с низкой
стоимостью, технологичностью монтажа, простотой эксплуатации
и ремонта (пленку можно склеивать даже под водой).
В некоторых случаях дно ванны бассейна покрывают армиро-
ванной пленкой, а на стальные оцинкованные стенки напыляют
слой ПВХ синего цвета толщиной 0,2...0,3 мм.- Жесткость обеспе-
чена стальной опорной конструкцией.
Ряд германских и американских фирм изготовляют стеклопла-
стиковые ванны бессейнов, которые относят к группе элитных.
Конструкции бассейнов разработаны на основе конструкций мало-
405
размерных судов. Минимальная -толщина стенки такого бассейна
составляет 6 мм и зависит от размеров ванны. Гарантийный срок
эксплуатации пластиковых ванн составляет 25 лет. Ванны изготов-
ляют в основном из полиэфирного стеклопластика, но рекоменду-
ют и другие материалы (акриловые, эпоксидные и т. д.). При изго-
товлении ванн в заводских условиях их типоразмеры, как правило,
стандартны. В построечных условиях пластиковые ванны могут
быть любых типоразмеров и конфигурации по желанию заказчика.
Изготовление таких бассейнов производят на месте с применением
способа торкретирования, когда смола с рубленой стеклонитью под
давлением подается из торкрет-пушки и наносится на предвари-
тельно подготовленную поверхность вырытого котлована. После
отверждения стеклопластик шлифуется, выравнивается и красится.
В России изготовлено несколько десятков таких бассейнов. Для
эксплуитании на открытом воздухе такие бассейны не пригодны
из-за низкой морозоустойчивости.
Широкое применение стеклопластиковых бассейнов сдержива-
ется их высокой стоимостью и сложностями транспортировки на
большие расстояния. Для снижения транспортных затрат разрабо-
тана технология, при которой ванны поставляют заказчику в разре-
занном виде и на месте собирают. Для установки такой ванны тре-
буется прочное бетонное основание. Стенка такого бассейна вы-
полняет одновременно три функции: конструкционно-прочност-
ную, гидроизоляционную и эстетическую.
Стеклопластиковые бассейны рекомендованы прежде всего для
гидромассажа и по целому ряду эксплуатационных свойств не име-
ют себе равных среди других материалов.
В странах Европы разработана современная технология изго-
товления укрытий для бассейнов, эксплуатируемых на открытом
воздухе. Для покрытия в виде цилиндрического свода-оболочки
или купола применяют светопрозрачные листы поликарбоната тол-
щиной 10 мм. Свегапрозрачность составляет 80 %, незначительная
теплопроводность — 1,7...3,6 Вт/(м2 - К). Листы могут нести полез-
ную нагрузку до 1,5 кН/м2, обладают хорошими упругими характе-
ристиками, имеют противоконденсатные покрытия и покрытия
против старения под воздействием УФ-излучения.
Защитные укрытия позволяют увеличить плавательный сезон до
5.„6 мес. в году, но имеют высокую стоимость (десятки тысяч дол-
ларов США). Для уменьшения теплозатрат и увеличения сезонно-
сти эксплуатации плавательных бассейнов применяют поликарбо-
нат большей толщины — 16...25 мм.
406
10.3.	ОПАЛУБКА ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
В современном строительстве применяют обычно традицион-
ную опалубку для бетонных и железобетонных конструкций — де-
ревянную, а также металлическую инвентарную. Тем не менее в
последние годы как за рубежом, так и в отечественном строитель-
стве появилась тенденция к использованию так называемой остав-
ляемой опалубки с высокими теплоизоляционными свойствами.
Материалом служит, как правило, пенополистирол.
В окрестностях г. Нарбонн (Франция) построен эксперимен-
тальный комплекс малоэтажных жилых домов на одну и несколько
семей (всего 30 квартир) с монолитными железобетонными наруж-
ными стенами в оставляемой опалубке из пенополистирола, вы-
полняющего затем теплоизоляционные функции.
Опалубочные элементы марки ХМ 50 Marengo, изготовленные
на предприятии фирмы «Изобокс» в г. Безье, представляют собой
блоки с наружной и внутренней стенками из самозатухающего по-
листирола (класс огнестойкости Ml) повышенной плотности
(средняя плотность 25...30 кг/м3), укладываемые вручную сухим
способом с пазогребневым соединением. В набор опалубочных
элементов входят пять типов блоков: модульный рядовой размером
2000 х 250 х 250 мм, U-образный перемычечный, L-образный двя
облицовки торца плиты перекрытия 1000 х 250 х 250 мм и заслон-
ный. Толщина стенок из полистирола составляет 50 мм. На поверх-
ностях блоков имеются пазы и гребни в форме ласточкина хвоста,
позволяющие соединять их между собой и улучшающие сцепление
со штукатурным покрытием.
После возведения опалубки на высоту этажа, армирования и
бетонирования на стены опирают железобетонное перекрытие, за-
тем возводят следующий этаж. Стеновая железобетонная конструк-
ция является несущей, сейсмостойкой и рекомендуется для приме-
нения в зданиях высотой до 4 этажей,
В построенных зданиях стены снаружи оштукатурены раство-
ром на гидравлическом вяжущем по армирующей стальной свар-
ной оцинкованной сетке, прикрепленной к полимерной опалубке
стальными оцинкованными скобами. Наружные углы штукатурно-
го покрытия усилены стальными оцинкованными уголками с по-
ливинилхлоридным покрытием. С внутренней стороны стены ок-
леены гипсокартонными листами толщиной 13 мм.
Одним из основных критериев выбора данного конструктивно-
го решения явилась высокая скорость возведения зданий, позво-
лившая сократить запланированные сроки строительства с 14 до
407
9 месяцев. Сэкономленные денежные средства были использованы
для усиления архитектурной выразительности фасадов зданий и
благоустройства территория застройки.
Другим важным преимуществом конструкции являются ее хо-
рошие теплозащитные качества — высокая теплоизолирующая спо-
собность и отсутствие мостиков холода, обусловленные двусторон-
ней теплоизоляцией. Применение разработанной стеновой конст-
рукции позволило снизить энергозатраты на отопление на 45 %.
По энергосбережению конструкция была отмечена государствен-
ным знаком качества.
Строительство произведено с мая 1986 по декабрь 1987 г. Про-
ект разработан фирмой «Семика», строительные работы — фирмой
«CERS Констракшн».
В Великобритании элементы из пенополистирола также нахо-
дят широкое применение для опалубки железобетонных конструк-
ций, особенно сложной формы. В отличие от традиционных мате-
риалов физико-механические свойства пенополистирола позволя-
ют значительно разнообразить архитектурные формы. Для облегче-
ния удаления опалубки (так как пенополистирол прочно сцепляет-
ся с бетоном), изнутри ее покрывают полиэтиленовой пленкой или
наносят смазывающий материал.
В малоэтажном строительстве США увеличиваются объемы
применения блоков из жесткого пенополистирола в качестве остав-
ляемой опалубки для наружных стен жилых, торговых, складских и
других зданий. Специалистами разработано несколько конструк-
тивных систем, в которых блоки различаются конфигурацией и
размерами. В одной из таких конструкций каждый опалубочный
блок включает два продольных профильных элемента, соединен-
ных в поперечном направлении с помощью сеток из оцинкованной
стали. Сетки закреплены в закладных деталях, размещенных на на-
ружной поверхности элементов. При установке арматуры и заливке
каналов в блоках бетоном образуется внутренняя перекрестно-реб-
ристая несущая конструкция из вертикальных и горизонтальных
элементов. Размеры каждого блока: длина — 1,2 м, ширина — 23
или 28 см, высота — 41 см, толщина стенок продольных элементов —
61...66 мм. Масса одного блока — до 2 кг. Каждый блок имеет че-
тыре вертикальных канала диаметром 15 или 20 см, расстояние ме-
жду осями каналов 30 см. Закладные детали изготовлены в виде
полос сечением 2,5x25 см, расположенных с шагом 30 см. К за-
кладным деталям крепятся элементы наружной и внутренней от-
делки стен. Соединение блоков опалубки при монтаже произво-
дится в паз и в гребень.
408
Рекомендации по правилам проведения работ при возведении
,стен с применением опалубочных блоков рассмотренной конструк-
ции следующие: после возведения фундаментов и доставки опалу-
бочных блоков трайлером на строительную площадку на фунда-
ментах мелом размечают линии, определяющие положение наруж-
ных или внутренних граней блоков нижнего ряда; затем маркируют
местоположение оконных и дверных проемов, после чего вдоль ме-
ловых линий к фундаментам крепят деревянные планки, служащие
направляющими для первого ряда опалубки. Устанавливают и за-
крепляют дверные коробки и связевые элементы (стойку и подко-
сы) в углах здания. Снаружи на земле в зонах, соответствующих
положению оконных проемов, раскладывают оконные рамы. Затем
размещают вертикальную арматуру, стыкуя стержни внахлестку со
штырями, закрепленными в фундаментах. Укладку опалубочных
блоков начинают от одного из углов здания; угловые блоки срезают
под углом 45° и насаживают на вертикальную арматуру, размещают
горизонтальную арматуру. Вдоль продольных стен здания с шагом
2,4 м, а также посередине поперечных стен устанавливают верти-
кальные связевые элементы, анкеруют их>в основании стены, а по-
сле выверки вертикальности опалубки связи раскрепляют диаго-
нальными элементами. После установки 2—3 рядов опалубочных
блоков производят бетонирование каналов.
Конструкции стен с оставляемой опалубкой из пенополисти-
рольных блоков характеризуются высоки ми теплотехническими
показателями. Сопротивление теплопередаче-такой стены с внут-
ренней обшивкой из гипсокартонных плит и наружным слоем шту-
катурки составляет 4,9—5,6 (м2 - К)/Вг. Теплоизолирующая способ-
ность пенополистирола позволяет вести бетонирование при темпе-
ратуре воздуха до —18 °C.
С применением опалубочных блоков рассмотренной конструк-
ции фирма «Явор Контракгинг» возвела складское здание —при-
стройку к существующему торговому зданию в г. Порт-Гуроне
(США). Размеры складского здания в плане—12x30 м, высота
стен — 4,8 м, общая площадь поверхности стен — около 350 и2. В
бтенах предусмотрены два проема для проезда грузового транспор-
та и два проема для прохода людей. Несущие конструкции покры-
тия — деревянные фармы. В качестве опалубки применены пено-
полистирольные блоки размером в плане 1,2x0,28 м, высотой 0,41 м
с каналами диаметром 20 см. Диаметр вертикальных и горизон-
тальных стержней — 13 мм. Каналы в блоках заполнены бетоном
прочностью 28 МПа. Со стороны помещения на всю высоту 1,2 м
стены обшиты плитами, предохраняющими блоки от ударных воз-
409
действий и истирания. С наружной стороны предусмотрена обшив-
ка из окрашенных металлических листов.
Общий расход опалубочных блоков из пенополистирола разме-
ром 1,2x0,28x0,41 м составил 353 мг; возведение фундаментов и
установка опалубочных блоков первого ряда произведены за
32 чел_-ч, а установка дверных коробок, опалубочных блоков, раз-
мещение связей, бетонирование каналов —за 128 чел.-ч. Общая
продолжительность строительства складского здания от начала воз-
ведения фундамента до завершения отделочных работ составила
16 календарных дней.
Ряд американских фирм производят пенополистирольные бло-
ки в качестве оставляемой опалубки при возведении монолитных
железобетонных конструкций наружных стен. Такая опалубка на-
ходит все большее распространение в США при строительстве ма-
лоэтажных зданий- Один из таких стандартных блоков имеет длину
100 см, высоту и ширину 25 см. Толщина бетонного слоя составля-
ет 16,5 см, что обеспечивает 87 % прочности всей конструкции.
Предложенная конструкция опалубки позволяет возводить стены с
бетонным слоем толщиной 10, 15 и 20 см. Масса одного стандарт-
ного блока составляет около 750 г.
Экспериментальные исследования показали, что железобетон-
ные стены, выполняемые в опалубке из пенополистирола, имеют
прочность на сжатие, равную 50 % прочности обычной бетонной
стены соответствующей толщины. С внутренней стороны поверх-
ность стены может быть защищена слоем кирпичной кладки или
сухой штукатурки на клее, с наружной — облицовкой гипсом, фа-
нерой, кирпичной кладкой и др. При этом опалубка может иметь
как прямолинейную, так и криволинейную форму в плане.
Специалистами США разработана опалубка из листов пенополи-
стирола толщиной 5 см, соединяемых с помощью пластмассовых свя-
зей в опалубочные секции размером 0.-6 х 2,4 м. Элементы связей обес-
печивают отсутствие в конструкции стены температурных мостиков
Масса опалубочной секции указанной конструкции составляет 5 кг.
Опалубочные секции устанавливают на обычный бетонный
фундамент и соединяют по высоте на определенном уровне. Для
крепления наружной облицовки в опалубке предусмотрены связи с
шагом 2.4...3 м вдоль длины стены. Опалубочные секции могут
быть установлены под углом 45° в плане или иметь ломаное очер-
тание. Разработаны также угловые секции с внутренним углом 90°
и секции Т-образной формы в плане для мест пересечения стен. С
помощью таких опалубочных секций можно возводить стены тол-
щиной 15, 20, 25 и 30 см.
410
ЗАО «ИЗОДОМ 2000» (г. Москва) разработало блоки различных
размеров и конфигураций, изготовляемые из пенополистирола
(ППС) и рекомендУехейе в качестве элементов оставляемой опа-
лубки для улучшения теплоизоляционных свойств ограждающих
конструкций, что одновременно позволяет быстро возводить зда-
ния различной этажности и назначения.
Блоки соединяются между собой достаточно быстро и точно с
помощью специальной конструкции замков. После этого монтиру-
ется арматура, и блоки заполняются бетоном. Расход бетона со-
ставляет 125 л/м2 стены. Общая толщина стен вместе с теплоизоля-
цией; 25О.мм (в том числе слой пенополистирола 100 мм), 300 мм
(ППС 150 мм), 350 мм (ППС 200 мм). Предел огнестойкости такой
стены —2,5 ч; паропроницаемость — 0,032 мг/(М-ч-Па); шумозащи-
та — 46 Дб. Коэффициент теплопроводности блоков из ППС состав-
ляет 0,036 Вт/(м-К); водопоглощение за 24 ч — 0,1 % по объему. При-
менение блоков допустимо при возведении зданий высотой до 15 м.
Типы н размеры, мм, блоков Из пеново.вктиролз
ЗАО «ИЗОДОМ 2000-
Модуль стеновой основной 25МСО1.5...
Модуль стеновой ры&фный 25MCPI.5.
Модуль стеновой разборный ЗПМСР1.0.
Модуль стеновой разборный 35МСР|,О
Модуль псремычс'оый 25МП.._____.....
Модуль опоры перекрыли* 2SMOII. . .
Модуль угловой поворотный 25МУП:
Модуль-корректор угловой 25МКУ. ...
Модуль корректор 25МК_____________
Заглушка прямая ЗП-----------
Заглушки овальные ЗСН. ЗПВ
Перегородка fiaiMnaa IILI1........
1500x250x250
1500 x 250 x 250
1000 x 300 x 250
1000 x 350 x 250
1000 x 250 x 250
1000x250x250
700 x 250 x 250
700 x 250 x 50
1000x250x50
60 x 50 x 250
160 x 50x100.160 x 50 x 80
250
Аналогичную систему оставляемой опалубки из пенополисти-
рола, разработанную фирмой «Блу Макс Волсистемс» (Канада) и
получившую распространение в странах Северной Америки, а так-
же в Японии и других странах, в России представляет отечествен-
ная фирма «КАНСтрой Труп».
Применение оставляемой опалубки из ППС блоков позволяет
значительно сократить сроки строительства и снизить его стои-
мость, а также уменьшить транспортные расходы и добиться ряда
других преимуществ. Опалубка рекомендована при строительстве
ХИЛЫХ’И общественных зданий, складов, овощехранилищ.
Глава 11
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ
ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
11.1.	ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
С УЛУЧШЕННЫМИ СВОЙСТВАМИ
Повышенная пожарная опасность и выделение ядовитых ве-
ществ при горении ограничивают применение полимерных мате-
риалов в строительстве. Однако в настоящее время ряд отечествен-
ных и зарубежных фирм разработали соответствующие добавки,
позволяющие значительно расширить температурный интервал
применения полимерных материалов и даже перевести их.в катего-
рию несгораемых.
Отечественными специалистами разработан новый огнестойкий
ударопрочный термопласт «Комплекс» на основе сплава ПММА и
ПВХ с добавлением антипиренов, стабилизаторов, красителей и др.
Материал отличают высокие физико-механические показатели, ог-
нестойкость, стойкость к старению. Цвета могут быть различными
путем добавления соответствующих пигментов. Плотность состав-
ляет 1,33 г/см5, температура размягчения — 76 ‘С, предел текучести
при растяжении — 60,5 МПа, относительное удлинение при разры-
ве — 5,6 %, прочность при растяжении — 54 МПа, при изги-
бе — 93,6 МПа. Новый полимерный материал является негорючим.
Высокая ударная прочность термопласта сохраняется при темпера-
туре до —60 ‘С. При напряжении 10 МПаполимер сохраняет свою
работоспособность в области температур до 50 °C, в том числе и
при длительном воздействии эксплуатационных нагрузок. Интер-
вал температур переработки составляет 170.. J 85 °C и ограничивает-
ся снизу температурюй течения ПММА, сверху — температурой де-
струкции ПВХ.
Ударопрочный ПВХ широко применяют для строительства ма-
гистральных трубопроводов; он выдерживает ударные нагрузки при
монтаже оборудования, из него изготовляют ударопрочные профи-
412
ли и облицовочную плитку, жесткие пленки для покрытия соору-
жений закрытого грунта.
За рубежом ударопрочные полимеры начали выпускать в конце
1960-х годов, в промышленном масштабе — с 1966 г. Торговые на-
звания ПВХ с повышенной ударной прочностью следующие:
«Стэйфлоу», «Виниплон», «Бакелит», «Левапрен», «Вестолит», «Ел-
вакс 150», «Хостаб», «Винофлекс», «Певикон 688».
Повышение ударопрочности достигают с помощью добавок мо-
дификаторов ударопрочности — сополимеров акрилонитрила на
бугадиенстирольное ядро (АБС) и метилметакрилата на бутадиеи-
стирольнОе ядро (МБС): «Новодур А-50, А-70», «Винуран
КР-3810», «Биндекс 401, 101» и др.; «Метаблен С-100», «Паралоид
КМ-228». Продукция фирм прозрачная (непрозрачная), эластич-
ная, морозостойкая, термосвариваемая, легко обрабатывается и
формуется. Получают из ударопрочного ПВХ пленки, трубы, пого-
нажные профили и др. При этом стоимость такого ПВХ по сравне-
нию с обычным увеличивается незначительно.
Однако в результате введения ударопрочных модификаторов
появляются следующие недостатки ПВХ:
	повышается эластичность (относительное удлинение при раз-
рыве увеличивается на 30...50 %);
•	снижается модуль упругости (на 30 %);
•	уменьшается разрушающее напряжение при растяжении (на
30 %);	-
•	уменьшается теплостойкость (на 2...S *С);
•	снижается эффективность модификаторов при эксплуатации
изделий при температуре ниже -30 "С.
Был исследован метод повышения ударной прочности изделий
из ПВХ композиций с армирующими волокнами. При введении в
композицию до 30 % по массе высокомодульных волокон (стеклян-
ных, асбестовых), обработанных специальными добавками, получа-
ют изделия с повышенной прочностью (в 2 раза), теплостойкостью
(«а 1О...ЗО°С), безусадочностью, ударной прочностью. В связи с
определенными технологическими трудностями, возникающими
при введении армирующих волокон в композицию, фирмами Гер-
мании и Японии разработано специальное оборудование для про-
изводства армированных труб, листов, фланцев, панелей, которые
можно применять для покрытия резервуаров с химически агрессив-
ными жидкостями и газами, для хранения силоса и сыпучих мате-
риалов, для промышленных холодильников и др.
413
Исследования показали, что армирование более выгодно для
дорогостоящих пластиков, относительное увеличение стоимости
которых невелико. Армирование самого дешевого конструкцион-
ного полимера ПВХ целесообразно лишь в тех случаях, когда стои-
мость окупается уникальными свойствами изделий (трубчатых,
листовых и других конструкций) и эксплуатацией их в течение
длительного периода времени.
Прочность ударопрочного ПВХ в 3 раза выше обычного. При
низких температурах ударная прочность возрастает. Ориентация
волокон, улучшая прочностные свойства, положительно отражает-
ся на устойчивости материалов к старению. Механические и опти-
ческие свойства ориентированных листов фирмы «Солвэй» (Бель-
гия) после 10 лет эксплуатации в умеренных широтах сохранились
более чем на 80 %, а в жарком климате (США, штат Аризона) по-
сле 3 лет эксплуатации Прочность и светопрозрачность сохрани-
лись на 90 %.
Получение ориентированных изделий экономично, так как по-
вышенная прочность позволяет снизить их массу, например при
изготовлении труб, в 2 раза. Таким образом, в настоящее время
имеется несколько способов повышения ударной прочности изде-
лий из ПВХ, Причем каждый из них позволяет получать изделия с
определенным комплексом свойств для конкретных условий и ре-
жима эксплуатации.
Болгарские ученые разработали пластификаторы на основе ади-
пиновой кислоты для ПВХ с целью повышения его морозостойко-
сти. При синтезе адипинатиых пластификаторов на основе лине
вол-спиртов нормального строения в качестве катализатора этери-
фикации рекомендован тетрабутоксититан. Установлено, что ади-
пинатные пластификаторы на основе линевол-спиртов обеспечива-
ют лучшую морозостойкость ПВХ пластикатов, чем спирты с раз-
ветвленной структурой. Так, морозостойкость ПВХ, пластифициро-
ванного дииэооктиладипинатом (ДОА), составляет —35 ‘С; лкнево-
ладипинатом 79 (ЛА-79) —44 "С; диокгилсебацинатом (ДОС) -44 “С,
ЛА-79 придает ПВХ большую морозостойкость, чем ДОА, хотя
и близок по своим свойствам и фактически сопоставим с ДОС, но
дешевле его,
С целью снижения стоимости полимера специалистами НИИ
полимеров (г. Дзержинск) разработан наполненный жесткий ПВХ.
В качестве наполнителя используют 20 % мела беэ снижения ос-
новных физико-механических характеристик. Разрушающее напря-
жение при растяжении составляет более 35 МПа, теплостойкость —
80 ‘С. Материал легко перерабатывается в изделия (профили, тру-
4t4
бы, листы) методами экструзии, прессования, формования и литья
на стандартном оборудовании. Лоаимер рекомендован в строи-
тельстве для изготовления погонажных профильных изделий (в ча-
стности, для парников, теплиц), облицовки стен, потолков, изго-
товления оконных и дверных блоков.
Жесткий наполненный ПВХ отличается атмосфере-, коррозий-
но- и повышенной износостойкостью, негорюч, хорошо окрашива-
ется, не выделяет никаких вредных для организма человека ве-
ществ. Он хорошо формуется, склеивается и сваривается, легко об-
рабатывается вручную и механически.
Для повышения морозостойкости ПВХ пленок используют пла-
стификаторы из эфиров пробковой (субериновой) кислоты. Анализ
результатов исследования физико-механических свойств ПВХ пле-
нок подтвердил, что наилучшими свойствами отличаются пленки,
пластифицированные диялкилсуберинатами, содержащими в ал-
кильной цепи эфира 6...8 углеродных атомов. Эти эфиры рекомен-
дованы отечественными специалистами в качестве морозостойких
пластификаторов ПВХ взамеи эфиров адипиновой, азелаиновой и
себациновой кислот. Морозостойкость при этом составляет
—50...—55 ’С.
Для получения жестких прозрачных ПВХ материалов с высокой
термостабильностью, стойкостью к УФ-облучению рекомендовано
использовать в качестве стабилизирующей системы стеарат кадмия
+2-этилгексил-(дифенил)фосфит или оловоорганические соедине-
ния. Для повышения огнестойкости ПВХ применяют бинарные
смеси пластификаторов, к которым относят: диоктилфтатат (ДОФ)
с трикрезилфосфатом (ТКФ), трихлорэтилфосфат (ТХЭФ) и хлор-
парафин 470 (ХП-470).
В соответствии с принятой классификацией горючести полиме-
ров ПВХ принадлежит к трудносгораемым самозатухающим мате-
риалам- Он горит только в пламени горелки.
С целью улучшения физико-механических свойств ПВХ мате-
риалов были проведены исследования по химической стабилиза-
ции полимеров винилхлорида щелочными солями бензазолов при-
менителыю к пленочным материалам, пористым, а также ПВХ ли-
нолеуму. Теоретически обоснована и практически показана воз-
можность использования калиевой и натриевой солей бензазолов
для замены промышленных стабилизаторов: силикатов свинца,
стеарата кальция, бария, кадмия. Предложенные соединения позво-
ляют уменьшить количество добавляемых стабилизаторов в 2...3 раза
и обладают высокой стойкостью к светотепловому старению.
415
Исследования термической, термо-, фотоокислительной дест-
рукции ПВХ в присутствии производных бейзоксазолинона раз-
личными физико-химическими методами показали совмещение
ими свойств термо-, свегостабилизаторов и антиоксидантов.
N-бенэоксазолннон-р-пропионитрил и N-бензоксаэолинтион-р-про-
пионитрил являются эффективными стабилизаторами и позволяют
улучшить прочность, истираемость, усадку и цветостойкость ру-
лонного ПВХ материала (линолеума) и пленочных материалов.
При этом из рецептуры исключают дефицитные, токсичные стаби-
лизаторы — силикат свинца и стеарат кадмия, что позволяет эко-
номить металлосодержащие стабилизаторы.
По результатам проведенных микробиологических испытаний
было выявлено, что опытные образцы, содержащие в своем составе
производные бекюксазояинона, практически не подвержены воз-
действию плесневых грибов, сочетают хорошую совместимость с
ПВХ и другими компонентами рецептуры с высокой термостабиль-
ностью и нетоксичностыо для теплокровных.
Весьма перспективными, материалами признаны углепластики
на основе ПВХ Специалистами Украины были проведены иссле-
дования по установлению оптимального состава такого полимер-
ного материала. Для более равномерного распределения углеродно-
го волокна в полимерной матрице применен способ смешения
компонентов во вращающемся электромагнитном поле. Из поду-
ченной композиции ферромагнитные частицы.извлекают магнит-
ной сепарацией.
При введении в полимерную матрицу до 40 % углеродного во-
локна возрастает твердость по Бринеллю, разрушающее напряже-
ние при растяжении, теплостойкость по Вика соответственно на
49; 29,3; 9,6 %, теплопроводность — в 4 раза, снижается ударная
вязкость ПВХ.
Комплексными исследованиями установлено, что оптимальное
сочетание физико-механических И антифрикционных свойств име-
ет углепластик, содержащий 20...30 % углеродного волокна. Натур-
ные испытания углепластика подтвердили высокую износостой-
кость, превышающую по этому показателю традиционные мате-
риалы. Полимерный материал может быть рекомендован для
строительства трубопроводов различного назначения.
Отечественными специалистами разработан подвспененный
листовой винипласт марки ВНЭ-В, отличающийся высокой хими-
ческой стойкостью к действию агрессивных сред. Материал реко-
мендован для футеровки дымовых Труб, защиты железобетонных
конструкций, эксплуатируемых в химически агрессивных средах.
416
Французское предприятие «Капи» разработало болты, винты и
гайки из поливинилиденфторида в качестве крепежных элементов
Для различных конструкций, характеризующиеся высокой химиче-
ской стойкостью.
Для повышения теплостойкости ПВХ материалов до 100... ПО’С
(по сравнению с теплостойкостью стандартных композиций 74 “С)
отечественными специалистами разработаны ПВХ композиции со
стекловолокном, отличающиеся химической стойкостью, умень-
шенной ползучестью и горючестью. Такие композиции легко пере-
рабатываются экструзией в трубы и профили.
Из новых добавок, применяемых в ПВХ композициях, большой
интерес представляют тройные сополимеры на основе этилена
(ЕТП) для получения ударопрочных и атмосферостойких строи-
тельных конструкций. ЕТП-4924 рекомендован в качестве модифи-
катора ударной прочности и атмосферостойкости в жестких компо-
зициях. Например, кровля из листов ПВХ с ЕТП более долговечна.
Преимущества такой кровли особенно проявляются в промышлен-
ных и сельскохозяйственных сооружениях, а также при эксплуата-
ции в тропическом климате.
НИИ химии и технологии полимеров (г. Дзержинск) разрабо-
тан модификатор «Лакрис-АТМ», повышающий ударную проч-
ность и атмосферостойкость изделий.
Армирование ПВХ рубленым волокном, например целлюлоз-
ным, с одновременной его ориентацией по окружности обеспечи-
вает уменьшение себестоимости труб на 20% при значительном
улучшении их свойств. Прочность армированной стенки трубы на
66 % выше, чем неармированной, несмотря на ее меньшую толщи-
ну, равную 1,9 мм вместо 2,4 мм. Поливинилхлоридные трубы, ар-
мированные ориентированным волокном, отличаются также повы-
шенным сопротивлением ползучести, что позволяет использовать
их при повышенных температуре и давлении (например, в водо-
проводных сетях).
Плотность ПВХ композиций со стекловолокном составляет
1,29—1,59 г/смэ, содержание стекловолокна — 10...30 %, разрушаю-
щее напряжение при растяжении — 56.. .98 МПа, Модуль упругости
при изгибе составляет 3150...8750 МПа.
ПВХ композиции относят к низкомолекулярным соединениям
с улучшенными реологическими свойствами. Поскольку новые
марки ПВХ дешевле стандартных, ожидается высокий прирост ми-
рового объема потребления ПВХ для изготовления литьевых изде-
лий.
417
При использовании ПВХ конструкционного назначения новой
марки С7077Ж в производстве труб типа ПВХ-100 производитель-
ность перерабатывающего оборудования возрастает на 15—30 %.
Для изготовления труб нового поколения повышенной прочности
ПВХ-125 разработана новая марка ПВХ — С7049-УТ.
За рубежом для получения конструкционных материалов при-
меняют хлорированный ПВХ, который отличается повышенной те-
плостойкостью по Вика (до 135 °C) и повышенной химической
стойкостью по сравнению со стандартным ПВХ. Композиции на
основе хлорированного ПВХ применяют в строительстве для тру-
бопроводов центрального отопления и сантехники взамен медных
труб. Зарубежными специалистами разработан ПВХ с содержанием
хлора 65,5...69 % и теплостойкостью П4...135’С.
Отечественный теплостойкий ПВХ изготовляют по ТУ
6-01-1-212—ВО с теплостойкостью по Вика 130 ’С.
ПВХ с повышенной ударной вязкостью «Полибленд» получают
путем смешения ПВХ с хлорированным полиэтиленом, подобно тому
как создают металлические сплавы. В строительстве материал исполь-
зуют для изготовления дверных и оконных профилей, водосточных
желобов и стояков, жалюзи и шторных ставней, профильных пане-
лей, стеновых панелей, пленок, различных труб, профилей и др.
В мономерном звене хлорированного ПВХ (ХПВХ) имеются
два радикала хлора:
Н С1
-J-!_
Полимер отличается повышенной температурной формостои-
костью по сравнению с обычным ПВХ, обеспечивает эксплуатацию
трубопроводов при температуре, на 20...25 *С и более превышаю-
щую соответствующий режим эксплуатации трубопроводов из не-
пластифицированного ПВХ. Остальные свойства ХПВХ близки к
свойствам обычного ПВХ, за исключением повышенной чувстви-
тельности к ударным нагрузкам.
Технология переработки ХПВХ аналогична технологии перера-
ботки обычного ПВХ, для улучшения ударной прочности в поли-
мер вводят дополнительные добавки-модификаторы.
418
Мировым лидером в производстве высокопрочного ХПВХ яв-
ляется американский химический концерн «BF Гудрич», а ведущим
производителем труб, соединительных деталей и арматуры из этого
материала — концерн NIBCO. Срок эксплуатации системы из
ХПВХ — 50 лет. В трубопроводах обеспечивается рабочее давление
26,7 атм при температуре- 23 "С; 4,9 атм — при температуре 93 °C.
Трубы и соединительные элементы из ХПВХ выдерживают при ис-
пытании рабочее давление 1 МПа в течение 48 ч при температуре
99 °C. Низкий коэффициент термического расширения составляет
6,2 - 1(FS К-1. Клеевые соединения труб обеспечивают полную гер-
метичность и высокую прочность.
Важным преимуществом систем из ХПВХ является их совмес-
тимость с обычными металлическими трубопроводами с помощью
специальных металлопластиковых переходников.
Принцип разделения и одновременно -совмещения функций
между отдельными элементами конструкций, например в трехслой-
ных панелях с тонкими обшивками и легким средним слоем, по-
зволяет наиболее эффективно использовать свойства материалов
всех трех элементов, работающих совместно.
Природа постоянно демонстрирует примеры доведения этого
принципа до совершенства в животном и растительном мире (на-
пример, материалы и конструкции листьев и стеблей, растений,
костей, панциря черепахи и др.). Строение и структура биологи-
ческих материалов и конструкций кроме рациональных размеров
и форм имеют высокую сопротивляемость внешним воздействиям
и различные свойства по толщине. Последнее выражается в нали-
чии прочных, плотных и стойких многофункциональных поверх-
ностных слоев, постепенно переходящих в более рыхлый средин-
ный слой.
Большинство строительных материалов и элементов строитель-
ных конструкций требует устройства поверхностных защитных
слоев, которые по своим свойствам отличаются от остального объ-
ема, особенно в агрессивных средах, подвергаются абразивному из-
носу, тепловому или радиационному облучению. Традиционное ре-
шение — применение защитных износостойких или изоляционных
покрытий из других, чем основной материал, как правило, полиме-
ров — является неэффективным, поскольку резкий переход свойств
материалов на границе адгезионного контакта создает много техни-
ческих проблем. Наиболее целесообразна разработка усиленных
поверхностных слоев градиентного типа аналогично природным
материалам.
419
Отечественными специалистами разработаны структурно-кине-
тические принципы создания традиентных полувзаимопронмкаю-
щих сеток с высокими физико-механическими свойствами, тепло-
и химической стойкостью на примере изделий из полимера номер
один в строительстве — ПВХ -г- путем диффузионной модифика-
ции их фурановыми олигомерами, хорошо совместимыми с ПВХ.
Отверждение олигомера в матрице ПВХ возможно за счет наде-
ляющегося при термодаструкции ПВХ хлористого водорода. Тём
самым один из самых существенных недостатков ПВХ — его низ-
кая термостабильность — обращен в положительный фактор ката-
литического отверждения олигомеров в матрице ПВХ. В качестве
фуранового олигомера был использован полифурон — жидкий про-
дукт конденсации дифурфурилиденацетона, фурфурола и дифини-
лолпропана.
Подбирая соответствующую продолжительность набухания
ПВХ в олигомере, температуру полимера и вязкость диффузанта,
можно получить большую толщину диффузионных слоев и малую
концентрацию в них олигомера или, наоборот, малую толщину
диффузионных слоев при большей концентрации фуранового оли-
гомера.
Сравнение показателей твердости, температуры стеклования и
других для обычного ПВХ и образцов ПВХ, полученных диффузи-
онным набуханием и введением определенного количества поли-
фурона равномерно в объем ПВХ, позволяет заключить о разработ -
ке улучшенных свойств ПВХ:
•	во-первых, поверхностное диффузионное усиление материа-
лов из ПВХ обеспечивает возрастание на 35...40 ”С температу-
ры стеклования, увеличение твердости и износостойкости в
1,5 раза;
•	во-вторых, диффузионный метод получения градиентных ма-
териалов на основе ПВХ я фуранового олигомера по сравне-
нию с обычным смешением полимера и модификатора позво-
ляет при меньших концентрациях достигать гораздо лучших
показателей физико-механических свойств;
•	в-третьих, в целом метод усиления полимеров путем диффу-
зионной модификации реакционноспособными олигомерами
расширяет диапазон конструкционных свойств этих материа-
лов за счет увеличения теплостойкости, жесткости, химиче-
ской стойкости и рекомендован для применения в производ-
стве химически стойких конструкций вытяжных труб, емко-
стей для хранения химически агрессивных жидкостей и газов,
газоходов и тонкостенных оболочек.
420
Специалистами НЛП «Полипластик» (г. Москва), основанного
в 1990 г„ разработаны наполненные материалы на основе полипро-
пилена под названием «Армлен» и полиамида 6 под названием
«Армамид», рекомендуемые для замены металлов (нержавеющей
стали, алюминия, сплавов цветных металлов), реактопластов и до-
рогостоящих конструкционных термопластов и .композиций. Мате-
риалы отличаются химической стойкостью, жесткостью, ударо-
прочностью, тепло- и морозостойкостью и не уступают по своим
параметрам зарубежным аналогам.
Отечественными специалистами в связи с возросшими меди-
ко-санитарными нормами и требованиями к охране окружающей
среды разработан новый теплоизоляционный материал — ацетон-
формальдегидный пенопласт. Существующие пенопласты изготов-
ляют на основе полиуретановых соединений, фаноло- и мочевино-
формальдегидных смол, эпоксидных соединений. Однако полиуре-
тановые пенопласты содержат в исходной сырьевой смеси фреоно-
вые газообразователи и токсичные изоцианаты, а эпоксидные пе-
нопласты — токсичные катализаторы отверждения. Кроме того,
эпоксидные пенопласты дороги. В отличие от них феноло- и моче-
виноформалвдегидные пенопласты отличаются экономичностью,
доступностью сырья, но в процессе эксплуатации выделяют вред-
ные вещества, в основном фенол и формальдегид.
«Армамид» на основе ПА б
материалов

£
£
Платность,	1,34+	1,37+	1,37+	1,23+
г/см1....... +0,03	+0,03	+0,03	+0,03
Прочность при
растяжении,
МПа............ 150. .180 150 ..180 160...180 70...80
Прочность при
изгибе. МПа.. 190...230 230 240 240 260 90.. 135
1,23+	1,24+	1,24+
+0,03	+0,03	+0,03
70—80	70...8D	70,-80
96. (30 86. .130 92.. !20
Ацетонформальдегидный пенопласт является экологически без-
вредным и доступным. Сырьевую смесь готовят в смесителях с бы-
строходной мешалкой путем смешивания смолы, тонкодисперсно-
421
го порошка алюминия, стеклоштапеля с длиной волокон 1...3 мм,
обогащенного тонкодисперсного каолина. Объемная масса пенопла-
ста составляет 190...230 кг/м3, теплопроводность — 0,03 Вт/(м  град),
прочность при сжатии — 0,9—2,6 МПа в зависимости от процент-
ного соотношения исходных компонентов. Образец пенопласта с
объемной массой 1240 кг/м3 характеризуется параметрами соответ-
ственно: 0,24 Вт/(м • град) и 21 МПа. Вспенивание происходит за
счет взаимодействия добавляемого 35 %-ного раствора едкого на-
тра с порошком алюминия с образованием газообразного водорода,
Для повышения огнестойкости в качестве газообразователя реко-
мендован хлористый метилен и хлороформ.
Современный мировой рынок располагает 10 наиболее широко
применяемыми типами промышленных полимеров, способных в
течение длительного времени работать при температурах свыше
200 °C. К ним относят: ароматические полиакрилаты, бисмалеи-
мвдные, политетрафторэтиленовые и другие фторопласты, поли-
амидоимцды, полибензимидазолы, полиэфиримнды, полиэфираце-
тоны, тгапифенпленсульфиды, полисульфоны. Основные произво-
дители этих полимерных материалов — фирмы «Дю Понт», «1С1
Лимитед», «Киба-Гейджи», «Торой», «Секисуи», «Митсуи Тоатсу
Компани Лимитед». Однако в настоящее время в строительстве эти
материалы находят ограниченное применение из-за высокой стои-
мости. Основными потребителями являются тяжелая индустрия,
электронная и аэрокосмическая техника.
Наибольшей термостойкостью даже при 500 "С отличаются по-
лиимиды. Фирмой «Кемота» (США) запатентован ряд пенопла-
стов, выдерживающих температуру до 300 “С, на базе смесей и рада
термопластов. Выпускаемые под общей торговой маркой
Cemofoam, они при плотности 200 кг/м3 имеют коэффициент тер-
мического расширения в интервале температур 50...290 “С, равный
(29...51) • 10-6 °C. Новые жесткие пенополиимиды рекомендованы
для применения в качестве тепло- и огнестойкого изоляционного
материала,
Эффективным способом улучшения свойств изделий из поли-
мерных материалов является их поверхностная обработка различ-
ными составами: растворителями, пластификаторами, стабилизато-
рами и др. В результате диффузии жидкости в материал и ее физи-
ко-химической реакции образуется поверхностный слой модифи-
цированного полимера с изменяющимися по его толщине структу-
рой и свойствами. Таким образом можно регулировать свойства
полимеров в широком диапазоне без нарушения технологического
422
г
процесса изготовления изделий. Так, например, при обработке ви-
нипласта (ГОСТ 9639—96) фурансодержащими олигомерами, в ча-
стности фурфуролацетоновым мономером (ТУ 6-05-1618—83), ме-
ханические свойства материала возрастают по сравнению с немо-
I дифицированным ПВХ более чем в 2 раза. Это установили специа-
листы из Казанского химико-технологического университета, при
этом в качестве катализатора отверждения фуранового олигомера в
него вводили хлорид олова в количестве 9... 12 %.
Бинарные смеси полимеров, образующие в основном двухфаз-
ные системы; отличаются улучшенными свойствами. Кроме того,
появляется возможность прогнозирования и регулирования
I свойств получаемых композиций. Так, для получения ударопроч-
ного полиметилметакрилата (ПММА) используют его смеси с по-
либутилметакрилатом (ПБА).
Для улучшения физико-механических свойств полимерных ма-
териалов можно производить целенаправленное модифицирование.
Существуют следующие виды модифицирования полимеров: хими-
ческое, физико-химическое, физическое, при которых изменяются
I соответственно химический состав, молекулярное строение и над-
молекулярная структура. Для конструкционных полимерных мате-
риалов наибольшее значение имеет физическое модифицирование,
которое можно осуществлять с помощью силовых полей, теплоты,
радиационных излучений, статическим и динамическим деформи-
рованием растворов полимеров с последующим удалением раство-
рителя, а также комплексного воздействия внешних факторов.
I Специалистами Казанского государственного архитектур-
но-строительного университета проведены исследования изделий
из ПВХ и эпоксидных полимеров путем диффузионной модифика-
ции их фурановыми олигомерами с целью улучшения физико-ме-
ханических свойств, повышения тепло- и химической стойкости,
микротвердости, износостойкости. Исследовались полимер-олиго-
мерные материалы на основе крупнотоннажного линейного поли-
I мера ПВХ, отличающегося .уникальной способностью к модифика-
ции. Выявлено возрастание поверхностной твердости и ударной
прочности эпоксидных образцов в результате диффузионной моди-
фикации в 1.5...3 раза, увеличение стойкости к гидроабразивному
износу на 35 %.
Диффузионный метод модификации ПВХ фурановыми олиго-
мерами позволяет значительно улучшить физико-механические
I свойства изделий по сравнению с обычным «объемным» совмеще-
нием ПВХ с пластификаторами, хотя этот традиционный способ
модификации с фурановыми олигомерами позволяет достигнуть
423
высоких показателей. Температура стеклования возрастает на
35...40“С, механическая прочность —в 1,5 раза, поверхностная
микротвердость — до 3 раз и износостойкость — на 15 %. При этом
расход полимера уменьшается в 10 и более раз, чем при обычном
смешении.
Фирма <Кемикэл GmbH» (Германия) разработала добавки, не
содержащие свинец, для всех экструзионных марок ПВХ. Это со-
единения кальция, цинка и магния. При этом свойства ПВХ не
ухудшаются.
В странах Запада в системах отопления и водоснабжения более
70 % труб выполнено из полимерных материалов (полиэтилена, по-
ливинилхлорида, полипропилена, полибутена, стеклопластика и
др.). В нашей стране доля полимерных труб в этой области не пре-
вышает I0...15 %. Причины: высокая стоимость и сложные соеди-
нительные элементы.
Известно, что более половины стоимости готового трубопрово-
да из современных материалов приходится на соединительные эле-
менты. В случае с металлопластиковыми трубами (без сварки или
склеивания) соединения осуществляют с помощью латунных фи-
тингов, а изделия из цветных металлов, как известно, очень доро-
гие. Нащымср, стоимость таких уголков, тройников и муфт колеб-
лется в пределах 5...15 у. е., поэтому компания «Вавин» предложила
изготовлять фасонные изделия к полимерным трубам из полифе-
нилсульфона. Этот материал широко применяют в авиакосмиче-
ской технике и автомобилестроении благодаря высоким прочност-
ным и термическим свойствам. Полифенилсульфон не горит и не
поддерживает, горения, сохраняет термическую стабильность при
200 °C, а термическую устойчивость — др 300 °C. Материал безвре-
ден для здоровья и сертифицирован не только для водопрово-
дов—в Германии его применяют в аппаратах для переливания
крови.
Полифенилсульфон обеспечивает фитингам малую шерохова-
тость внутренних стенок, высокую механическую прочность, ус-
тойчивость к коррозии и высоким температурам. Фитинги могут
работать с теплоносителем, нагретым до 95 ’С, выдерживать крат-
ковременные повышения температуры до НО’С при давлении в
10 атм, имеют малое линейное расширение (как у меди), потому их
можно замоноличивать.
Монтаж трубопровода не требует специальных навыков, а со-
единительные элементы выполняют по прессовой технологии. В
отличие от резьбовых соединений, герметичность которых можно
нарушить, не рассчитав усилие при закручивании накидной гайки,
424
прессовые отличаются большей надежностью. Дополнительным
элементом надежности служит особая конструкция обжимных ко-
лец, выполненных из нержавеющей стали. Благодаря специально-
I му «окошечку» герметичность соединения легко определить визу-
I ально.
Использование фасонных деталей WAVIN позволяет снизить
стоимость прессовых соединений на 25—50%. Таким образом,
дена готовой системы получается как при использовании более де-
। шевых и менее надежных резьбовых фитингов.
Фасонные изделия WAVIN можно использовать с металлопла-
стиковыми трубами различных фирм.
Фирма «Ю.ЭМ.СИ» (Израиль) выпускает листы из ПВХ раз-
личной толщины и цветов марок PALIGHT (1) и PALIGHT 2001
(2). Листы PALIGHT предназначены для внутренних и наружных
I работ, а листы PALIGHT 2001 — в основном для наружных работ.
Стандартные листы Ml имеют с обеих сторон гладкую матовую
поверхность, наружная сторона поверхности листов М2 более же-
сткая с характерным ярким блеском. Это обеспечивает высокую
степень защиты от ультрафиолетового надучения и атмосферных
; воздействий. Благодаря уникальной многослойной замкнутой
1 ячеистой структуре листы М2 имеют определенные преимущества
по сравнению с аналогами из обычного ПВХ.
Стандартные листы PALIGHT и PALIGHT 2001 отличаются
следующими положительными свойствами: вес вдвое меньший,
чем. у листов из обычного монолитного ПЙХ; та же толщина при
меньшей цене; повышенная ударная прочность, хорошие механи-
ческие характеристики; высокая степень теплоизоляции, понижен-
ная теплопроводность; легкая обрабатываемость обычными инст-
рументами, красками, печатью, тиснением; легкость склеивания,
вакуумного формования, крепления гвоздями, болтами, склеива-
нием и сваркой; пожарная безопасность (самозатухающий матери-
ал); низкое водопоглощение; высокая химическая стойкость; от-
сутствие токсичности; соответствие различным международным
стандартам.
В строительстве листы ПВХ рекомендованы для устройства пе-
регородок, вентиляционных коробов, облицовки стен, защиты от
коррозии строительных конструкций, эксплуатируемых в химиче-
ски агрессивных средах. Поскольку листы стабилизированы неток-
сичными материалами, они применимы для внутренних работ
предприятий пищевой промышленности и совершенно безопасны
для детей.
27-мн	425
Геометрические параметры ПВХ листе» фирмы «Ю.ЭМ.СИ», мм
FAUGHT	PAUGHT2001
Цвет белый
Толщина.............. I.. Ill	З...Ю
Ширина................. 1220.	1560,20’0	1220.1520
Длина................ 2440.3050	2420.3050
Цвета черный. Серый. Красный, Синий, жатый. Зеленый
Топ1пича. ................... 3.5.6	3.5.6
Ширина........................ 1220	1220
Длина ..................... 2440,3050	2440,3050
По специальному заказу метут быть изготовлены листы требуе-
мых размеров толщиной 13 и 15 мм.
Листы PALIGHT покрыты защитной полиэтиленовой пленкой
с одной стороны, а листы PALIGHT 2001 — с обеих сторон.
Листы ПВХ легко обрабатываются любыми обычными инстру-
ментами, применяемыми для металла и древесины. При резке лис-
тов механическим оборудованием рекомендуются высокие скоро-
сти резания и малые величины подачи. В особых случаях рекомен-
дуется охлаждать режущее лезвие сжатым воздухом.
Для склеивания листов применяются обычные клеи для ПВХ, а
также клеи на основе неопрена. Для временной фиксации склеи-
ваемых листов можно использовать клейкие ленты.
Сварка листов производят с помощью обычного для ПВХ сва-
рочного оборудования методом горячего воздуха или методом горя-
чего лезвия. Рекомендуемые параметры сварки: угол разделки кро-
мок — 60°; температура сварки — 280...290 *С; скорость сварки —
примерно 30 см/мин. Температура горячего лезвия должна быть
240...250 “С- После отверждения сварного шва оставшиеся на лис-
тах валики или гребни удаляют обычным режущим инструментом.
Фкико-мехаличсскне показателе ПВХ Листов фирмы «Ю.ЭМ.СИ»
1 Ьотность. г/см’...................,..............._... 0,7 ...0,75
Волопоглинжнис, %..............................    0.25
Гсплолроволность, Вт/(м  'Кг.......-............  0.07
Темпера гура тсп-юипйлсфпрмЛ1 щи, ... .............. 71
Ударная прочное я. гри испытаниях падающим грузом', Дж’
приГ-гЗ^С .......................................... 34
прк»-0<,С....................................... 20
приЮвС ...........................................   8
Предел текучести приежаши. МПа........................ 9,4
Предел текучести при растяжении, МПа.
426
в награятении переработки		 в г.ерпенликулнргя*» нащмиленнм					17 12
в 1:а);рвК1е>пп1 переработки		16
в перпендикулярном направлении		.	...	13
Удлинение при разрыве при условии 10 мм/мин, % 	 .	33(25)а
Напряжение при илибе. Ml 1а			27(17)
Моду.iaупругости, МПя	 Ударная вялость падре«амногс обрата при исны/атяч по Пчелу, Дж/м.	1050(700)
при/-23 °C	19(17)
|ри/--ю"<:				17(17)
Падающий груз—стальной шарик диаметром 25 мм. Резу
Благодаря замкнутой ячеистой структуре листы ПВХ растягива-
ются незначительно, но хорошо поддаются термообработке метода-
ми вакуумного формования, под давлением или сочетанием обоих
методов. Температура формования составляет 160... 170 °C. Фирма
рекомендует использовать для формования керамические инфра-
красные нагреватели с двусторонним нагревом (сверху и снизу), в
особенности для листов большой толщины. Для одностороннего на-
грева: температура нагревательного элемента 450‘С; удельная мощ-
ность — 20 кВт/мг. Для двустороннего нагрева: температура нагрева-
теля 380 ‘С (верх) и 150 °C (низ); удельная мощность — 40 кВт/м2.
Параметры сыцжи ПВХ лисп» фирмы «ЮЭМ.СИ»
Толщина листа, мм			...	3	4	S	6			
Брема 1Шрепв.с.к		...	7	8	9	10
Давление прижатие, МПа		.. 0.32	0,35	0.40	0,45
Угивиеприжатия на 1 м ширины. кН....	. 0.95	1,40	1.90	2,75
Время/» ижления.с		15	25	35	45
Продолжительность нагрева ПВХ листов керами1
для формования изделия
Толшиналиста, мм----------- 3	4
Цикл нагрева, с.
односторониий  __________ 60	80
двусторонний............. 25..	35	45
5	6
ИО	140... 150
60	80
Фирма «Ю.ЭМ.СИ» выпускает также ударопрочные акриловые
листы марки HI (50%), HI (100%), которые являются хорошей
альтернативой поликарбонату там, где требуется высокая проч-
ность в сочетании с хорошей еветопропускаемостью.
427
Акриловые листы с антибликовым покрытием предотвращают
отражение от световых источников, нежелательные тени, выпуска-
ются следующих размеров: длина 1200...2500 мм, ширина
1000—1500 мм, толщина 1.25...2 мм.
Акриловые листы с тиснением изготовляют следующих типов
тиснения: колотый лед, призматическое К-12, мелкозернистое тис-
нение и т. п. Размеры листов: двина 1000...4000 мм, ширина
600...2000 мм, толщина 2—6 мм. Листы рекомендованы для отде-
лочных работ и с одной стороны покрыты защитной полиэтилено-
вой пленкой.
Листы и рулоны из ударопрочного полистирола фирмы
«Ю.ЭМ.СИ» выпускают белого, черного и других цветов с матовой
и глянцевой поверхностью и рекомендуют в основном для устрой-
ства перегородок и отделочных работ. Материал изготовляют мето-
дом ксокструзии, что позволяет получать многослойные листы с
различными свойствами.
Физахо-механнческ1и свонстм лнсто»
ударопрочного полистирола фирмы «Ю.ЭМ.СИ»
Предельная прочность на растяжек не, М (1а.-... 21.. .25
11рсдельиая прочность на и «мб. МПа ........... 4$.. .50
Моду ль упругости Юни, МПа......-.......... 1800—2200
Предельное удлинение, %..................... . 45..М
Температура размягчения по Вика. “С..-   МЮ...КИ
Плотность, г/см’........................... 1,06.-1,10
Листы выпускают длиной 500—3500 мм, шириной 600—2000 мм,
толщиной 0,5—6 мм; рулоны шириной 300...1500 мм, толщиной
0,5—2 мм.
К перспективным полимерным материалам с улучшенными
свойствами для производства труб можно отнести полибутен (ПБ).
Свойства этого материала и область применения сопоставимы с
ПП «Рандом». Значительным отличием ПБ труб можно считать их
высокую гибкость, что целесообразно учитывать для устройства те-
плых полов. Трубы из ПБ в настоящее время активно внедряются
на строительный рынок России.
Другой перспективный материал — поливинилиденфторид
(ПВДФ) — появился в Европе в 1983 г. Среди всех термопластов
ПВДФ стоек к воздействию прямых солнечных лучей, поэтому тру-
бопроводы из этого материала можно прокладывать бестраншей-
ным способом под открытым небом. Материал практически не
подвержен явлению релаксации (снижению прочности во време-
ни). Как и фторопласт, ПВДФ отличается высокой химической
428
стойкостью, износостойкостью, но в отличие от него хорошо сва-
ривается. Температурный диапазон эксплуатации составля-
ет — 40...+140 “С, причем при +140 °C допустимо рабочее давление
до 4 атм.
Главным препятствием для внедрения ПВДФ труб на строи-
тельном рынке России является их высокая стоимость, поэтому их
применение следует обосновывать соответствующим технико-эко-
номическим анализом.
11.2.	ПЕРСПЕКТИВНОЕ СЫРЬЕ
ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Проведенные рядом зарубежных фирм исследования по опреде-
лению резервов нефтепродуктов сучетом перспективной потребно-
сти в них для производства полимерных материалов показали, что
в 1980-е годы достигнут максимум мировой добычи нефти, а в кон-
це XX в. появился ее дефицит. Это в свою очередь обусловливает
необходимость поисков альтернативного сырья для химии полиме-
ров. Специалистами США предложено получать этилен (основу
для получения полиэтилена) из этанола из растений по биотехно-
логии. Для снижения стоимости этанола, получаемого из биомас-
сы, разработана непрерывно действующая установка ферментации,
используемая во время сбора урожая для сбраживания сахарного
тростника, маниока, мелассы и других растений. Рентабельное по-
лучение сырья для химии полимеров из биомассы целесообразно в
странах тропической зоны с благоприятными климатическими ус-
ловиями.
Фирма «Рон-Пул» (Франция) продала бразильской фирме
«Сал-гемма Компани» свой метод производства этилена из этило-
вого спирта, получаемого из сахара-сырца. В Бразилии построена
установка по производству этилена этим методом мощностью
120тыс. т в год.-
В Манчестерском научно-техническом центре {Великобрита-
ния) разработан новый метод Получения полимерных материаяов с
различными свойствами (от вспененных до сверхтвердых). Сырьем
служит целлюлоза (полисахарид, получаемый из остатков глюко-
зы), получаемая из отходов сельскохозяйственного производства
(листьев, стеблей, выжатого сахарного тростника). Растения отно-
сят к возобновляемому сырью, так как целлюлоза в них образуется
под влиянием солнечной энергия. На первой стадии Процесса цел-
люлоза выделяется из растительной массы растворителями. Затем
429
она расщепляется с помощью целлюлазы (энзима) на более мелкие
молекулы, образующие целлодекстрин (например, глюкозу). На сле-
дующей стадии целлодекстрин путем удлинения его молекулярных
цепей превращается в ряд жидких предполимеров, свойства которых
в основном определяют свойства полимерных материалов. Затем
предполимер полимеризуется и формуется одновременно по методу
инжекционного формования реактопластов, известного под назва-
нием RIM. Предполимер и полимеризационный реагент накачивают
с контролируемой скоростью в емкость для смешивания, затем
смесь подается в форму, где через несколько секунд она превраща-
ется в пластмассовое изделие* Температура процесса получения по-
лимера составляет 55...7Q "С, .давление 1Q...20 МПа. Разработанный
процесс отличается значительной экономией энергии по сравнению
с традиционными процессами синтеза и переработки пластмасс.
Специалисты «Ногучи Ресёч Институт» (Япония) проводят ин-
тенсивные исследования по получению пластмасс (и топлива) из
сахарного тростника по следующей схеме: глюкоза —» этиловый
спирт -> этилен —> нефтепродукты. Глюкозу (через гидросифурфу-
раль) рекомендуют использовать для производства полиэфиров и
полиуретанов.
В Испании проводят исследования растения, известного в
США под названием Gopherweed. Растение способно выделять ла-
текс, содержащий углеводороды, по составу идентичные углеводо-
родам нефти. В США исследования в этой области проводит из-
вестная фирма «Даймонд Шамрок».
11.3.	ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ
ПРОСТРАНСТВЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПЛАСТМАСС
В КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКЕ
В настоящее время разрабатывают возможности применения
полимерных материалов в космосе.
К стержневым конструкциям космической техники относят эле-
менты орбитальных станций, метеорологические, навигационные,
геодезические спутниковые антенны сложной конфигурации, разво-
рачивающиеся космические радиотелескопы больших размеров,
энергетические установки, собираемые на орбите пространственные
стержневые системы солнечных батарей и электростанций, панели
для ретрансляционных станций, платформы для причаливания транс-
портных космических кораблей и другие конструкции, размеры кото-
рых варьируются от десятков метров до десятков километров.
«О
Характерными элементами перечисленных космических конст-
рукций являются тонкие длинные стержни. По мнению специали-
стов, наиболее целесообразно изготовлять их из материалов с вы-
сокой удельной жесткостью, например углепластиков. Известно,
что удельная жесткость современных углепластиков превышает
этот параметр доя алюминиевых, титановых сплавов и сталей в
2 раза. Основным преимуществом углепластиков является то, что
при определенной структуре слоистой стенки они имеют нулевую
или малую температурную деформацию. Однако в интервале кос-
мических температур (—212.,.+170 °C) композиционные полимер-
ные материалы значительно изменяют механические свойства.
В 1970-х годах американские специалисты предложили достав-
лять на околоземную орбиту частично собранные на Земле энерге-
тические модульные блоки, а затем собирать их в космосе. Модуль-
ный конструктивный элемент большой космической батареи раз-
мером 295x3 м, мощностью вырабатываемой энергии 350 кВт
имеет общую активную площадь 5900 м2 и массу 24,7 т. Сбоку мо-
дульного блока закреплена анТенна размером 9х 15 м в виде про-
странственной стержневой конструкции (рис. 11.1).
Ферменную конструкцию антенны энергетической системы
спутника изготовляют из углепластика на полиамидной матрице с
учетом космических температур. Каждую секцию антенны разме-
ром 9 х 15 х 3 м складывают в панель 3,75 х' 15 х 0,61 м, что позво-
ляет достигнуть достаточно плотной упаковки в трузовом отсеке
космического корабля «Шаттл». В развернутом виде панель антен-
ны восстанавливают до первоначальной высоты 3 м с помощью
петлевых соединений в трубчатых элементах жесткости. В трузовом
отсеке «Шаппа» могут разместиться три такие панели, т. е. вся
конструкция микроволновой антенны с радиоэлектронным обору-
Ри с. ИЛ. Антенна модульного конструктивного элемента большой
космической батареи
431
дованием может быть доставлена на околоземную орбиту за одни
полет космического корабля.
Другим примером «шляется пространственная ферменная кон-
струкция, разработанная фирмой «Дженерал Дайнемикс» (США)
для больших, развертывающихся в космосе конструкций. В сло-
женном виде она представляет собой упаковку диаметром 4,4 м и
длиной 6 м. «Шаттл» может вывести на орбиту три такие упаковки,
каждая из которых в развернутом виде имеет размеры 110x85 м.
Эти три модуля могут быть соединены вместе в одну большую
платформу. Предполагается, что в космосе будет выполняться не
только сборка, ио и изготовление элементов композиционных кон-
струкций. Для этого необходима платформа, на которой следует
разместить установку для изготовления силовых элементов фер-
менных конструкций, сборочное приспособление и робот для уста-
новки и сборки элементов конструкции. Силовые стержни из по-
лимерных композитных материалов изготовляются на установке и
монтируются в сборочном приспособлении с помощью робо-
тов-манипуляторов, которые последовательно формируют силовую
конструкцию антенны или другой космической конструкции.
Более технологичными являются конструкции из композитных
материалов на термопластичной матрице. Кроме того, армирован-
ные термопласты легко соединяются ультразвуковой сваркой.
Для изготовления элемента ферменной конструкции из арми-
рованных термопластов, аналогичного показанному на рис. 11.2,
предполагают использовать машину, которая одновременно будет
Рис. 11.2. Схема модульного пространственного стержневого элемента:
гержеиь; 2 — продольный садовой Стержень; 3 — боковая стойка

432
изготовлять три основных продольных стержня и боковые стойки,
устанавливать и приваривать их, а также диагональные стержни. В
результате можно изготовлять пространственные фермы значитель-
ных размеров.
Специалисты в области космических конструкций полагают,
что еще не все технические проблемы в разработке и изготовлении
таких конструкций решены, однако в настоящее время появляются
реальные возможности создания этих устройств в космосе.
Стержни рекомендовано изготовлять из углепластиковых труб,
а узловые соединительные элементы — из титанового сплава, при
этом концы труб должны быть снабжены наконечниками. Мини-
мальная длина стержня составляет 0,7 м. Из таких стержней можно
формировать пространственные блоки различной структуры.
Космические платформы многоцелевого назначения перекрест-
но-стержневой пространственной структуры представляют собой
регулярные фермы типа круглых или многоугольных пластин.
Исследования, проведенные с помощью пакета прикладных
программ COSMOS, подтвердили высокую прочность пространст-
венной стержневой конструкции общей длиной 6,7 м, шириной 3,2 м
и толщиной 1 м. Плотность конструкции составила 0,55 кг/м3.
Конструкция содержит 41 узел и 137 стержней диаметром 17 мм,
толщиной стенок труб всего 1 мм. Материал стержней — углепла-
стик, модуль Юнга, коэффициент Пуассона и плотность которого
соответственно равны Е— 1,25 • 10й Н/м2; у=0,3; р= 1,4-103 кг/м3.
Длина стержней о=чД5 м.
В космосе в связи с большим интервалом температур (-212...+170 ”С)
перспективными материалами для применения являются полимер-
ные композиты на основе эпоксидной смолы, армированной гра-
фитовыми или кевларовыми (на основе ароматических амидов) во-
локнами. Графитовые и кевларовые волокна имеют отрицательный
коэффициент термического расширения, в то время как эпоксид-
ная смола — нормальный, и их сочетание позволяет рекомендовать
композит, практически не подверженный термическому расшире-
нию или сжатию в широком интервале температур. Вместе с тем в
условиях невесомости прочность материала в космосе становится
вторичной по отношению к жесткости. Отдельные элементы кон-
струкций Gr/Ep на Земле не вьшержаяи бы собственной массы 411 кг,
а на орбите выдерживают нагрузки до 24,5 т.
Полимерным композитам часто отдают предпочтение как мате-
риалам для антенн космических аппаратов, самым большим из ко-
торых является первичный отражатель диаметром 3,7 м из Gr/Ep,
433
установленный на «Вояджере». Этот же композит используют в ка-
честве конструкционного материала космических телескопов, так
как его очень малый коэффициент термического расширения спо-
собствует стабильности фокусного расстояния. Отдельные элемен-
ты космических конструкций состоят из сотопласта Nomex, балок
двутаврового сечения и труб из титана, армированного B/Ер (арми-
рованная бором эпоксидная смола). Самой большой из когда-либо
сооруженных конструкций из Gr/Ep являются грузовые двери кос-
мического челнока длиной 18,3 м. Выбор материала обусловлен его
низким коэффициентом термического расширения, что предотвра-
щает перекос из-за больших колебаний температуры на орбите.
Композиты применяли при бурении лунной поверхности во
время экспедиции «Аполло» — ствол скважины был выполнен из
комбинированного композита B/Ер и Gr/Ep. Существуют проекты
больших космических платформ, которые предполагают собирать
на орбите из элементов, доставляемых космическими челноками.
Для таких платформ необходимы полуколонны из полимерного
композита Gr/Ep длиной более 10 м. Космический челнок может
доставить на орбиту за один раз около 5000 полуколонн. Преду-
смотрено также изготовление непосредственно в космосе компо-
зитных балок из армированной углеродом полисульфоновой ленты.
11.4.	ЗАМЕДЛИТЕЛИ ГОРЕНИЯ ДЛЯ ПОЛИМЕРОВ
Существует большое число веществ-антипиренов, применяе-
мых в качестве замедлителей горения для различных полимеров. В
их числе материалы природного происхождения и специально раз-
работанные химические соединения, которые обеспечивают полу-
чение полимерных материалов с пониженной горючестью.
К группе галогенсодержащих замедлителей горения относят уг-
леводороды с содержанием хлора и брома, оксисоединения, кисло-
ты, ангидриды, а также простые и сложнее эфиры, соединения с
непредельными группами. Хлорсодержащие замедлители горения
отличаются некоторыми преимуществами по сравнению с броми-
рованными аналогами, хотд и уступают им по эффективности.
Среди галогенсодержащих углеводородов как замедлителей го-
рения полимеров наиболее распространены хлорпарафины. Это
большая группа жидких или порошкообразных материалов с содер-
жанием хлора в количестве 30...74 %. Хлорпарафины марок
ХП-418, ХП-470, ХП-600 и ХП-1100 успешно используют в компо-
зиции с полипропиленом для получения ударопрочного полисти-
434
рола или АЬС-пластиков. Хлорбромпарафин и бронированный па-
рафин рекомендуют использовать в качестве антипиренов для по-
листирола, полипропилена, пластифицированного ПВХ, эластич-
ных пенополиуретанов.
Из циклоалифатических соединений наиболее широко приме-
няют гексабромциклододекан, аддукты гексахлорциклопентадиена
с циклопентадиеном (типа дехлорана или бармилона), малеиновым
ангидридом (хлорэндиковый ангидрид); из ароматических — пер-
бромированные дифенилы и дифенилоксмды. Из замедлителей го-
рения реактивного типа применяют тетрахлор- или тетрабромфта-
левую кислоту, бронированные фенолы и бисфенол А, дибромбу-
тавдиол, дибромнеопентилгликоль, гексабромбутен-2, 2-, 3-диб-
ромпропаноя. Эти соединения являются полупродуктами для полу-
чения различных простых и сложных эфиров, применяемых для
снижения горючести полимеров.
Основным недостатком ароматических галогенсодержащих со-
единений является их отрицательное влияние иа свегостабильность
и прочность полимерных материалов. Улучшения термо- и свето-
стабпльности замедлителей горения этого типа достигают за счет
повышения степени их чистоты, освобождения от примесей — по-
бочных продуктов синтеза.
К группе органических фосфорсодержащих замедлителей горе-
ния относят триарилфосфаты, которые одновременно являются
пластификаторами полимеров. Налажено производство изопропи-
лированных фенилфосфатов, которые рекомендованы для пласти-
фицированного ПВХ.
Для полимеров полимеризационного типа разработан способ
получения смешанного эфира сокондснсацией метилфосфиновой
кислоты с пентаэритритом я метакриловой кислотой — фосфакри-
лат. С его применением созданы трудновоспламеняемые стекло-
пластики на основе ненасыщенного полиэфирного связующего.
Для снижения горючести термопластичных полиэфиров, поли-
уретановых, эпоксидных и других полимерных материалов приме-
няют различные фосфорсодержащие полиолы. Из неорганических
фосфорных соединений наиболее широко в качестве замедлителей
горения для полимеров используют фосфаты и полифосфаты ам-
мония, красный фосфор.
К группе металлосодержащих замедлителей горения и дымооб-
разования относят тригидрат алюминия, оксиды сурьмы, соедине-
ния бора. Тригидрат алюминия — дешевый нетоксичный продукт,
который при нагреве выделяет воду. Основными недостатками
триоксида сурьмы являются его относительно высокая стоимость,
435
пигментирующий эффект, токсичность, способность увеличивать
дымообраэование при горении некоторых полимеров и вызывать
тленне после затухания племени. С целью устранения этих недос-
татков разработаны марки оксидов сурьмы с ультратонким разме-
ром частиц, которые рекомендованы в качестве антипиренов для
полипропилена, поливинилхлорида, ударопрочного полистирола и
ненасыщенных полиэфиров. <Пррзрачный» оксид сурьмы SbjOj
представляет собой коллоидный раствор с размером частиц меньше
длины волны света, поэтому полимерные материалы, содержащие
до 50 % SbjOj, сохраняют прозрачность.
В настоящее время практическое значение имеют добавки гид-
роксида алюминия и бораты металлов, особенно борат цинка, ко-
торый является наиболее предпочтительным заменителем оксидов
сурьмы при использовании алифатических и циклоалифатических
хлоридов и бромидов. Разработано несколько модификаций бората
цинка: например, борат цинка, модифицированный оксидом алю-
миния, является наиболее эффективной добавкой для снижения
горючести и дымообразования при горении ПВХ, а гидратирован-
ный борат цинка — для полиолефинов и стирольных пластиков.
Термостабильность гидратированного бората цинка составляет
260’С, а борофосфата цинка — 315 °C. Использование последнего
позволяет на 50 % уменьшить содержание триоксида сурьмы в по-
лимерной композиции.
В качестве частичных заменителей триоксида сурьмы рекомен-
дуются соединения молибдена, в частности триоксид молибдена.
Разработаны соединения, представляющие собой триоксид молиб-
дена, осажденный на частицах карбоната кальция или тригвдрок-
сида алюминия. Эта материалы рекомендованы для снижения ды-
мовыделения при горении ПВХ, галогенированных ненасыщенных
полиэфиров, эпоксидных смол, полиуретанов. При замене на 50 %
триоксида сурьмы соединением на основе молибдена дымообразо-
вание при горении ПВХ уменьшается почти на 70 %.
В настоящее время за рубежом уделяют большое внимание
проблеме снижения дымообразования и выделения токсичных га-
зов при горении полимерных материалов. Эффективным подави-
телем дымовыделения при горении термопластичных полимеров
признан ферроцен, небольшое содержание которого (0,1... 1,5 %)
снижает дымовыделенне при горении ПВХ, АБС-пластика, поли-
уретанов. Немецкими специалистами предложен способ сниже-
ния горючести полиэтилентерефталата путем введения небольших
добавок комплексных калиевых и алюминиевых солей щавелевой
кислоты. Для поликарбонатов в качестве замедлителей горения
436
применяют сульфонаты щелочных и щелочно-земельных метал-
лов, смеси перфторборатов щелочных металлов и органосиланов,
вводимых в количестве 0,001...2 %. Достигают снижения горюче-
сти полимеров на основе эпоксидных связующих с применением
небольших добавок соединений кобальта, цинка, меди, хрома
никеля и других металлов.
Отечественными специалистами исследована горючесть полио-
лефинов на примере полиэтилена и полипропилена с добавками
микрокапсулированного (МИК) антипирена т-2, представляющего
собой смесь аммонийной соли амида метилфосфоновой кислоты и
хлорида аммония. Проведенные исследования подтвердили воз-
можность получения трудногорючих полиолефинов путем введения
в расплав полимера МИК антипирена Т-2.
11.5.	ПЕРЕРАБОТКА ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
ВО ВТОРИЧНОЕ СЫРЬЕ И ПРОБЛЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ
Мировое потребление пластмасс в 1940 г. составляло 1 млн т, в
1990 — более 100 млн т, в 2000 г. —более 120 млн т. В процентном
соотношении подавляющую часть составляют термопласты (87 %),
13 % приходится на реактопласты. Поэтому проблема утилизации
полимерных отходов является весьма актуальной.
По данным зарубежных специалистов, в 1993 г. из общего ко-
личества отходов в мире 2,8 млрд т на долю полимерных приходи-
лось: от электротехнической промышленности — 518 тыс. т, сель-
ского хозяйства — 636, строительства — 753, транспорта — 842,
торговли и промышленности —2636, домашнего хозяйст-
ва —10 928. Из всего этого количества утилизировано примерно
40 % всех полимерных отходов. Поэтому в таких странах, как Япо-
ния, Германия, Великобритания, США и ряде других, ведется ин-
тенсивный поиск путей утилизации и вторичного использования
полимерных отходов. .
В связи со все возрастающим потреблением полимерных мате-
риалов во всем мире, особенно в США, Японии и странах Запад-
ной Европы, одной из актуальных современных проблем является
утилизация и вторичная переработка (рациюшнг) различных отхо-
дов, а также уже использованных полимерных материалов. В на-
стоящее время в США перерабатывается около 3 % полимерных
отходов, в странах Западной Европы и в Японии этот показатель
достигает 10%. В промышленности строительных материалов при-
437
обретает актуальность возможность использования материалов и
изделий из вторичного полимерного сырья.
Специалисты японских компаний «Ниппон стнл» и «Кубота»
разработали технологию переработки отходов из пластмасс в топ-
ливо. После почти 30 лет совместных исследований им удалось по-
лучить из отходов смесь беизина, керосина и легких масел, кото-
рую можно использовать в качестве сырья для нефтехимической
промышленности. Из каждого килограмма полимерного мусора
получают 0,9 л топливной смеси.
Для вторичной переработки преимущественно используют тер-
мопластичные полимеры (поливинилхлорид, полиэтилен, поли-
пропилен, полистирол и др.), применяемые в основном для произ-
водства потребительских товаров. Термореактивные конструкцион-
ные полимерные материалы, отличающиеся повышенными физи-
ко-механическими свойствами, но более высокой стоимостью,
привлекают меньшее внимание. Некоторые фирмы стран Западной
Европы отказываются от выпуска высококачественной продукции
армированных полимерных материалов в связи со сложностью и
дороговизной утилизации этих пластмасс. Нередко затраты на пе-
реработку высокопрочных полимерных материалов превышают
стоимость их изготовления.
В настоящее время фирмами ряда стран, особенно США и За-
падной Европы, разработаны и реализуются различные технологии
производства строительных материалов из вторичного полимерно-
го сырья. В США специалистами предложены следующие материа-
лы, изготовляемые с применением вторичного полимерного сырь®
конструкционный бетон на цементном вяжущем с заполнителем из
гранул пенополистирола (пенополистиролбетон), рекомендуемый
для возведения стен; элементы для устройства различных огражде-
ний, изготовляемые из полиолефиновых отходов; теплоизоляцион-
ные пенопласты, получаемые на основе полиэтилентерефталата;
дренажные трубы, изготовляемые из пенополистирола и пенополи-
винилхлорида и др. При производстве перечисленных материалов
применяют бывшую в употреблении упаковку из полимерных ма-
териалов и другие полимерные отходы.
Среди других конструкционных элементов специалисты США
рекомендуют следующие: отделочные материалы, трубы, элементы
для устройства перегородок различной конструкции, оконные и
дверные блоки, кровельные плитки, опалубку для бетона, звукопо-
глощающие стеновые элементы, геотекст ильные материалы, эле-
менты подпорных стен.
438
Вторичные полимерные материалы целесообразно использовать
для улучшения свойств традиционных строительных материалов.
Например, специалистами США разработан состав для покрытия
полов, изготовленный на основе портландцемента в сочетании с
полиэфирной смолой вторичной переработки. Покрытия полов из
этого материала отличаются высокой износостойкостью и хороши-
ми декоративными качествами. Кровельные плитки (шинглсы), из-
готовляемые из вторйчноГО Полифенилена, характеризуются хоро-
шей прочностью, огнестойкостью и рекомендованы для обычных
конструкций покрытий. Элементы опалубки, изготовляемые из
вторичных термопластов, отличаются высокой алагостойкостыо,
легкостью, прочностью, не требуют применения смазки.
К наиболее эффективным строительным изделиям из вторич-
ного полимерного сырья, разработанным в США, относят элемен-
ты устройства ограждений различного назначения. По сравнению с
древесиной такие элементы отличаются следующими преимущест-
вами: их расчетная долговечность составляет 400...600 лет, они не
подвержены воздействию грибковых микроэлементов и не повреж-
даются насекомыми-вредителями (жуками-древоточцами), характе-
ризуются коррозийной и химической стойкостью, легкостью, уда-
ропрочностью. К недостаткам следует отнести незначительную те-
плостойкость и недостаточную огнестойкость.
Однако современные достижения ученых и специалистов в об-
ласти химии полимеров позволяют улучшать требуемые свойства
конструктивных элементов путем использования соответствующих
добавок и наполнителей. Признано целесообразным изготовление
многослойных элементов, что позволяет улучшить их качество. Ос-
новные физико-механические свойства элементов ограждений:
плотность — 750 кг/м3; коэффициент температурного расшире-
ния — 1,9  10-s; изгибная прочность — 20 МПа; прочность на сжатие
в продольном направлении —12 МПа, в поперечном — 4,8 МПа;
прочность на сдвиг (в продольном направлении) — 5,1 МПа; мо-
дуль упругости — 3103 МПа.
В странах Западной Европы также скапливается значительное
количество различных отходов. Например, в Великобритании, ко-
торая по количеству твердых муниципальных отходов занимает в
Европе второе место после Германии, в 1990 г. количество указан-
ных отходов составило 21 млн т с долей содержания в них полиме-
ров 6,7 % (в целом по странам ЕЭС — 7,4 %).
В настоящее время в Великобритании интенсивно проводят
разработки в области применения вторичного полимерного сырья
при производстве строительных материалов и изделий. Рядом
439
фирм из вторичного полимерного сырья производятся элементы
ограждений. Фирма «Аква Пайп Лимитед» (отделение фирмы «По-
липайп PLC») выпускает дренажные трубы из такого сырья с оди-
нарными и двойными стенками. Материалы, используемые для из-
готовления труб, на. 80 % состоят из полипропилена. Запланирова-
но выпускать трубы больших диаметров — до 1,5 м.
Бельгийская фирма «Экол» ежегодно перерабатывает 3 тыс. з
вторичных полимерных материалов, из которых изготовляют шу-
мозащитные экраны, элементы ограждений, садовой мебели. Про-
изводят также оборудование, специально предназначенное для пе-
реработки вторичного полимерного сырья.
В Германии большое внимание уделено переработке бывших в
употреблении поливинилхлоридных материалов для покрытия по-
лов. Среди разработчике» такие крупные производители ПВХ, как
фирмы BASF, «Хота», «Солвэй». В настоящее время в Германии
ежегодно перерабатывают около 3 тыс. т отходов, полученных из
ПВХ материалов для покрьггия полов; предполагается увеличить это
количество до 30 тыс. т. Специалистами сконструирована автомати-
зированная система оборудования Recycloplast для переработки вто-
ричного полимерного сырья произвсаительностыо 5 тыс. т в год.
В Италии специалистами фирмы «Кадаута» разработана систе-
ма оборудования Revive, рекомендуемая для изготовления из поли-
мерных отходов труб и других профилированных изделий, приме-
няемых в строительстве.
Специалисты ряда западногерманских фирм установили, что
наиболее оптимальным способом утилизации полимерных армиро-
ванных материалов следует считать не захоронение, не разложение
или растворение в химических растворах, а измельчение в специ-
альных мельницах с последующим использованием полученной
крошки в качестве добавки в бетоны, при устройстве дорожных по;
лотен, насыпей и т.д. Однако лопасти мельниц, изготовленные из
высокопрочных сплавов сталей, быстро выходят из строя, не вы-
держивая большого о&ьсма перерабатываемого материала и его вы-
сокопрочных свойств. По подсчетам немецких специалистов, за-
траты на такую переработку превышают суммарную стоимость из-
готовления полимерных материалов и эффективность их примене-
ния в строительстве. В результате было принято решение об отказ?
в изготовлении армированных пластмасс в больших объемах не-
смотря на целый ряд достоинств таких материалов (легкость, проч-
ность, долговечность, стойкость и др.).
440
На одной из фирм Германии при утилизации армированных
полимерных труб использовались специальные мельницы с ножа-
ми из высокопрочной стали. После переработки нескольких тонн
труб эти дорогостоящие мельницы полностью выходили из Строя,
не выдерживая высокопрочных свойств пластмассовых труб из
стеклопластика. В результате фирмой-производителем было при-
нято решение о резком сокращении выпуска продукции и соответ-
ствующем снижении расходов на утилизацию.
В Японии с отслужившей пластмассой много проблем. При
сжигании она чрезвычайно ядовита и отравляет окружающую сре-
ду. Разложению она практически не поддастся. Борьба с пластмас-
совыми отходами стала уже, как полагают специалисты, одной из
мировых проблем. Подсчитано, что на планете в конце 1990-х го-
дов производилось 100 млн т в год различных цолимерных мате-
риалов, в настоящее время -г еще больше, так как, по данным ста-
тистики, мировое производство и потребление пластмасс ежегодно
увеличивается. Из них в отходы после использования уходит 70 %,
точнее, остается на свалках, в отвалах, мусорных ямах, множа с ка-
ждым днем колоссальный балласт.
Японцам такая перспектива была уготована, пожалуй, в первую
очередь, учитывая перенаселенность страны и земельный голод.
Неслучайно именно японские специалисты стали пионерами
борьбы с пластмассовой «эпидемией». Сначала отходы хоронили в
океанских просторах, что было очень дорого, затем отслужившую
пластмассу стали прессовать в кубы й строить искусственные ост-
рова, отвоевывая часть океана. Но даже самая передовая техноло-
гия не в состоянии угнаться за темпами, с которыми растут пласт-
массовые горы в Японии. Семь миллионов тонн в год не способен
переработать ни один островной проект, даже в перспективе. Тре-
бовалось кардинальное решение, и в итоге оно было найдено, воз-
вестив о своем появлении сенсационными заголовками практиче-
ски всех японских газет.
Специалисты опытной лаборатории Министерства внешней
торговли и промышленности Японии разработали качественно но-
вый тип пластмассы, главное достоинство которой — способность
полностью разлагаться в земле в короткий период времени. Новый
полимерный материал всего за 2...3 мес. под воздействием микро-
организмов растворяется в земле, возвращаясь в конце концов к
тому соединению, из которого был. создан, — к высокопалимерным
полисахаридам.
441
Само сырье для разработанной японскими специалистами пла-
стмассы в изобилии существует в природе, а потому дешево и соз-
дает все условия для налаживания массового крупномасштабного
производства нового материала, которое по своим параметрам луч-
ше ныне существующих пластмасс — в два раза прочнее полиэти-
лена и хлорвинила; технология получения растворимой пластмассы
также не слишком сложна: смешивают несколько» видов раствора
высокополимерных полисахаридов, после выпарнаания получают
полупрозрачную массу, которая ничем не угрожает окружающей
природной среде. Вырабатывать пластмассу из природных полиса-
харидов до 1988 г. никому в мире не удавалось.
В странах Западной Европы доля различных пластмасс среди
отходов следующая: полиэтилен высокого давления — 14,2 %, по-
липропилен — 11,7 %, поливинилхлорид —11%, полистирол — 8,7 %,
полиэтилентерефгалат — 3,6 %, полиуретан — 5,7 %, прочие — 11,7 %.
По данным 1992 г., общее их количество составило 15 млн т, из ко-
торых 488 тыс. т приходилось на отходы строительства и сноса зда-
ний. К 2000 г. резко повышена доля рециклинга энергии и первич-
ных материалов в количестве 15 % общей доли рециклинга пласт-
масс. Особое внимание уделяют рециклингу с процессами терми-
ческого разложения и получению продуктов с низким молекуляр-
ным весом, например газов и маслянистых углеводородов. При ре-
циклинге полиэтилентерефталата получают диметилтерефталат и
этиленгликоль, которые можно использовать для изготовления
контейнеров для продуктов питания.
Специалисты Нидерландов подсчитали, что к 2005 г, в странах
Западной Европы ежегодно было произведено более 30 млн т по-
лимеров. Если разместить их в блоки из кубов с размером стороны
в 1 м, то 17 млн т будет достаточно для того, чтобы построить «ки-
тайскую стену» высотой в 2 м вокруг всей Западной Европы.
Фирма SCT (Германия) предложила использовать пластмассо-
вые контейнеры для строительства. Дня этого непригодные поли-
мерные песгинициые контейнеры очищают, измельчают, из гранул
экструдируют плиты из смеси отходов с соответствующими добав-
ками. Такая плита размером 1200 х 1050 х 120 мм, массой 38 кг мо-
жет быть отформована за 1 мин. Фирма «Инноватив Рециклинг»
специализируется на изготовлении материалов J-ROCK на основе
смеси полимерных отходов плотностью 1,2 г/см1. Модуль упруго-
сти при растяжении составляет 840 МПа, при сжатии — 854 МПа.
Такие материалы используют вместо бетона для оформления пар-
ковых малых архитектурных форм, изготовления улучшенных же-
лезнодорожных шпал, заградительных столбов и др.
442
Отходы ПЭНП упрочняют конструкционными арматурными
сетками из проволоки диаметром 1,6 мм и размером ячеек 10 х 10 мм.
Полученные армированные материалы являются вполне конкурен-
тоспособными в сравнении с традиционными железобетонными
строительными конструкциями по прочностным и деформацион-
ным свойствам и превосходят их по стойкости к химически aipec-
сивным средам.
Специалисты ряда зарубежных стран в настоящее время разра-
батывают полностью биоразлагаемые полимеры. К. ним относят:
1) полиэфиры, получаемые пол действием микроорганизмов —
Biopol фирмы ICI (Япония), полиэфиры из растений Pluran, био-
целлюлозу Gurdlan, полиаминокислоты; 2) растительные и живот-
ные полимеры, термопластичный крахмал, целлюлозо-хитозановые
композиционные материалы, системы Pulkilan-chitosan — полисаха-
ридо-хитозановые, арабиногалактон, отходы пищевых производств;
3) привитые полимеры, пшеничный протеин, пластики из отходов
древесины, пиломатериалов и др;
К биоразлагаемым синтетическим полимерам относят; алифи-
тичсские полиэфиры, полилактиды, поливиниловый спирт, поли-
масляную кислоту. К частично разлагаемым пластикам относят на-
полненные крахмалом полимеры, наполненные композиции с по-
ликапролакгоном.
Biopol биоразлагается в аэробной среде за 7 недель, в анаэроб-
ной среде — за 1/2 недели ма глубину 50 мкм, в почве при 25 °C —
за 10 недель, в морской воде при 19 'С — за 50 недель. Фирма «Зе-
нека» (Япония) выпускает Biopol в полупромышленных условиях в
количестве 500 т в год. С 1993 г. японская фирма «Шова Хайполи-
мер» выпускает 3000 т биоразлагаемого пластика Biopol в год.
Для получения биоразлагаемых полимеров успешно используют
отходы картофеля и сыров в качестве исходного сырья. Зарубежны-
ми специалистами установлено, что эти отходы содержат большое
количество карбогидратов, разложением которых через глюкозу
получают молочную кислоту, полимеризующуюся в полилактиды
(ПЛК).
Повнлактид (пояимолочная кислота) и полиглюкозная кислота
синтезируются с циклизацией молочной (лактоновой), глюкозной
кислот в продукты с высокой прочностью, совершенно безвредные
для человеческого организма. В течение 3...12 мес. они расщепля-
ются на исходные кислоты, СОз и воду. Компания «Шимецу ману-
фактуринг» (Япония) в 1994 г. освоила производство из молочной
кислоты биоразлагаемого пластика Lacty. Прочность полилактида
из него в 4 раза выше полиэтилена.
443
В настоящее время возрос интерес ученых и специалистов к
биоразлагаемым полимерам полилактвдам, разлагающимся в ком-
посте в течение месяца. Они хорошо разлагаются также и в мор-
ской воде, усваиваясь микробами. Отходы ПЛК можно утилизиро-
вать химической конверсией снова в молочную кислоту, затем ее
реполимеризовать. По своим свойствам ПЛК может сравниться с
полистиролом (ПС) или пластифицированным ПВХ, рекомендуе-
мым для изготовления линолеума, отделочных или теплоизоляци-
онных материалов. Пластики ПЛК после сушки могут перерабаты-
ваться всеми способами для термопластов, вспениваться.
Первоначально при открытии этих биоразлагаемых полимеров
стоимость их достигала 250.,. 1000 долл./кг, что сдерживало широ-
кое внедрение. В последнее время появились усовершенствован-
ные технологии, резко снизившие стоимость ПЛК. Три фирмы
США и три фирмы Японии улучшили технологию ПЛК. Фирма
«Каргилл» получает из листьев кукурузы ферментацией, а затем с
помощью микробов молочную кислоту при мощности установки
4...6 тыс. т/г., планирует довести производство до 50...150 тыс. т/г.
и стоимость продукта Circle-18 на этой основе до 2,2 долл./кг.
Японские фирмы строят пилотные установки мощностью 100 т/г.,
чтобы выпускать волокнистые и листовые материалы.
Свойства ластом* биоразлагаемой пластмассы ПЛК (Яловая)
Прочность при растяжении, МПа ...................... 53,U
Прочность при изгибе. .МПа.......................... Х4
Модуль упругости при'расгяжснии, МПа................4ЙЮ
Относительная деформации при растяжении.............. 0,02
Ударная виз» ость по Изолу (на образцах с надрезом).
(Нсм)/см......................................   15.6
Температура Стеклования,СС .........................60
Покрытия из ПЛК отличаются высокой прочностью и прозрач-
ностью, хорошим блеском, низкой температурой экструзии
(217 *<С), хорошо свариваются. Биоразложение ускоряется в присут-
ствии (и с увеличением) пластификатора, срок службы увеличива-
ется с уменьшением мономера НОСН(СНз)СООН и с ориентаци-
ей, которая повышает прочность при растяжении, модуль упруго-
сти и термостабильности. Считают, что за ПЛК будущее в решении
проблемы загрязнения Земли полимерными материалами, к тому
же нет проблем с рециклингом — ПЛК легко превращается гидро-
лизом в молочную кислоту.
444
Проводятся исследования по разработке биоразлагаемых поли-
меров на основе молотых зерен хлебных злаков (отрубей, муки тру-
бою помола, крупчатки), соевых протеинов, соломы. Полупрозрач-
ный, коричневатый материал имеет прочность при растяжении
15...25 МПа, удлинение — 1,4...2,8 %, модуль Юнга — 1750...1800 МПа,
улучшенную водостойкость. Добавка 10...20 % отработанной соло-
мы улучшает физико-механические характеристики композицион-
ного материала и ускоряет его биоразложение.
В соевых бобах содержится 30—45 % протеина— потенциально-
го компонента для биоразлагаемьос пластиков, конкурирующих по
стоимости с нефтяным сырьем для пластмасс, поэтому в настоящее
время за рубежом проводят интенсивные исследования соепротеи-
новых пластиков (СПП). Среди биоразлагаемых полимеров СПП
отличаются, высоким модулем упругости, водостойкостью, стабиль-
ностью при хранении и меньшей стоимостью. В почве, морской
воде изделия из СПП быстро разлагаются на С<Ъ и Н2О. Отходы
отработанных изделий можно измельчать и использовать в качест-
ве корма для животных и удобрения почв.
Исследования проводят также две германские фирмы BASF и
«Бауэр» в связи с правительственными ограничениями захороне-
ния в землю полимерных отходов. Фирма BASF уже получает за-
щищенные патентами СО-ПЭФ на основе алифатических диолов и
алифатических-ароматических-декарбоновых кислот, потенциаль-
ные возможности производства таких биоразлагаемых полиме-
ров — 200 000 т в год. Фирма «Бауэр» специализируется на разра-
ботке полифирамидов, приближая их свойства к полиэтилену ПЭ.
Сырьем для таких полимеров является капролактам, адипиновая
кислота и несколько диолов. Продукция разлагается в водной сре-
де на COj, Oj в условиях компостирования в присутствии энзимов
в течение 10 дней на биомассу, СО^ и воду.
По патенту 5308897 США для быстрого биоразложения в ПВХ,
ПС и ПЭ добавляют по 10% крахмала, 0,9...3,0 % перкислоты
НООСС-ССОООН или RC6H4COOH, где R может быть СООН,
—СНО, —CN-группы. В присутствии перкислоты интенсивнее
протекает гидролиз крахмала от сахара, ускоряющего биоразложе-
ние, так как он нестоек к микроорганизмам. Добавка 1 % перкисло-
ты практически не влияет на механические показатели материалов.
К Другим биоразлагаемым синтетическим полимерам можно
отнести следующие: полиэталенгликоль, полипропиленгликоль,
поликапролактон, олигополистирол, олигополибутадиен, полиак-
рилонитрил и др. В нашей стране биоразлагаемые полимеры в ка-
честве композиционных материалов на основе ацетилцеллюлозы,
445
ацетилбутаратцеллюлозы, нитроцеплюлозы-целлулоида и других
известны более 5Q лет.
Финские ученые получили биоразлагаемый термопластичный
полиэфируретан (ПЭУ), для чего сначала синтезировали форполи-
мер из 98 % по объему L-молочной кислоты и 2 % по объему
1,4-бугандиола в присутствии октоата олова. Затем в присутствии
20 мл (на 250 г полученного форполимера) 1,6-гексаметилендиизо-
цианата получили в расплаве ПЭУ с молекулярной массой 32 000 и
содержанием 1,6 % лактида. ПЭУ отличается прочностью при рас-
тяжении 51 МПа, удлинение составляет 3,4 %, температура стекло-
вания — 53 'С, гидролизуется при 37 °C в течение 55 дней до моле-
кулярной .массы 5000. Авторы считают, что такие полимеры явля-
ются перспективными материалами.
Японские специалисты разработали пенополиуретан ПГГУ, ко-
торый разлагается в лесной почве в течение года на 50%. Среди
компонентов полимера твердые составляющие: древесная мука,
меласса, отходы кофе в количестве 30 %. Сначала их смешивают с
полиэтилен- или пропиленгаиколем, затем реакцией поликонден-
сации с дифенилметаадиизоцианагом получают форполимер ПУ, в
который добавляют пластификатор, силиконовое масло (ПАВ),
ди-н-бутил-оловодилаурат (катализатор), по каплям вводят в воду,
получая пенополиуретан. С увеличением растительных добавок
физико-механические показатели ППУ улучшаются.
Более 80 % нефтепродуктов используют в качестве энергоноси-
телей и только 4 % расходуют на получение пластмасс.
В США отходы полиолефинов (ПВХ, ПП, ПС, ПЭ, АБС и др.)
в количестве до 25 % рекомендуют добавлять в строительный це-
ментный битум. Для этого их разделяют по типу полимера, отделя-
ют от древесины, стекла, металла, измельчают до фракции 5... 10 мм,
перемешивают со смесью связующее /наполнитель в соотношении
1:3, добавляют воду, заливают в форму и отверждают. В качестве
связующего используют портландцемент, в качестве наполните-
ля—Песок, гравий, щебень или их комбинацию. Полученные
строительные материалы отличаются прочностью при обычном на-
гружении более 26,8 МПа, что отвечает американскому стандарту
ASTM (без использования отходов). Такие вторичные строитель-
ные материалы применяют в строительстве мостов, взлетно-поса-
дочных площадок для вертолетов, при обустройстве тротуаров,
улиц, мостовых, для конструкций фундаментов и др.
Во всем мире за год производят 240 млн м3 полимеров, т. е. по
объему столько же, сколько стали, чугуна, проката й цветных метал-
лов вместе взятых (стали — около 100 млн м3, цветных металлов —
446
14 млн м3 в год и т.д.). Прогнозируется, что за период 1995—2010 гг.
объем производства полимеров в мире возрастет в 2 раза, а прирост
производства основных металлов — только в 1,5. Поэтому проблема
утилизации и вторичной переработки такого количества полимеров и
с этой точки зрения является весьма актуальной.
Гидролитически разлагаемые полимеры рекомендованы для за-
мены ПЭТФ, ПВХ, ПЭ, кристаллического ПС, ударопрочного ПС,
пенополистирола. Полимеры, близкие по свойствам к ПЭНП, име-
ют молекулярную массу, равную 100 000...500 000, температуру стек-
лования 20 °C, прочность при растяжении — 10,5...21 МПа, удлине-
ние —150—1200 %, модуль упругости при растяжении—- 70...350 МПа,
разлагаются в окружающей среде за 3...12 месяцев. Полимеры счита-
ются разлагаемыми, если пленка толщиной 0,076 мм при 35 'С и
влажности 95 % в течение шести или менее месяцев снижает моле-
кулярную мдссу и прочность при растяжении на 90 % и более.
Учеными в мире постоянно проводятся исследования по разра-
ботке новых биоразлагаемых пластиков. Японская фирма «Мицури
Тоацу Кемикэл» запатентовала композиционный материал из мо-
лочной и гликолевой кислот, модифицированный окисленным
крахмалом. Например, смешивают 40 г L-полилактида (молекуляр-
ной массой 120 000), 60 г ацетилированного крахмала, экструдиру-
ют при 180 'С просвечивающую пленку толщиной 25 мкм с глад-
кой поверхностью. Пленка в компосте при 40 °C растворяется и
полностью исчезает за 7 дней. Пленка, полученная из смеси мо-
лочной и оксиуксусной кислот (60 г), растворимого крахмала (30 г)
и этил олеата (10 г), разлагается в компосте на куски после Шести
недель и исчезает в течение двух месяцев.
Специалистами также запатентованы компостируемые биоразла-
гаемые плиты с внутренним пенослоем (США). Средний слой со-
стоит из смеси: 1) вспенивающегося биоразлагаемого материала: де-
структурированного крахмала, его смеси с полилакпадом, полиэти-
леном, поливиниловым спиртом, поливинилацетатом, пластифика-
тором (глицерином); 2) разбавляющего полимера-дилюента: акриль-
ного, олефинового и др.; 3) вспенивателя: низкомолекулярного
спирта, воды, галогенированного углеводорода, воздуха. Внешние
слои могут быть из бумаги, картона, древесины, металлической
фольги, полимерного листа, пленки, приклеенных или приваренных
соэкструзией к пеиослою. Вспененный слой отличается удельной мас-
сой 11...36 кг/м2; плотностью 0,2-2 г/см2, размером пор 0,2-1,24 мм.
Такие плиты легко растворяются в воде, а приклеенная с помощью
латекса бумага превращается в волокно. Известны другие примеры
изготовления плит с пенослоем из дсструктарованного крахмала в
смеси с ПЭ, ПВХ, ПВА и воды в качестве вспенивателя.
447
Японские специалисты интенсивно разрабатывают биоразлагае-
мые соепротеиновые пластики. Компания «Шона Хайполимер»
строит завод мощностью несколько тысяч тонн в год аминопротеи-
новых полимеров (АПП), разлагающихся в почве аналогично дре-
весине, близких по механическим свойствам к обычным терморе-
активным смолам; изделия изготовляют литьем под давлением.
АПП отличаются прочностью при Изгибе 8 МПа, теплостойкостыо
в натруженном состоянии — 130... 140 "С и др.
Во многих странах организован сбор устаревших оконных рам из
ПВХ, которые измельчают и снова превращают в профили экструзи-
онным методом. Вторичные материалы но свойствам не хуже исход-
ных, но отличаются по цвету. Отходы выдерживают 10 рециклов без
изменения качества. Для рецикла внутреннюю часть оконных рам по-
лучают из рециклата, а внешнюю — соэкструзией из исходного ПВХ.
В Австрии и Германии организовано соответственно 80 и 50 пунктов
сбора бывших в эксплуатации оконных блоков из ПВХ. В Германии в
1996 г. было собрано и рецикловано около 150 000 старых оконных
рам. В Австрии для аналогичных целей за три года было собрано 10 000
рам из ПВХ. В процессе рецикла изделия отделяют от стекла, металла
с помощью магнита, резины, дерева. Измельченные отходы промыва-
ют водой, сушат и снова направляют в рецикл.
Австрийская фирма «Века» за 35 Млн марок изготовила рецик-
ловую установку ПВХ рам мощностью 2 т/ч, а германская фирма
«Паден» имеет установку мощностью 3000 т/ч.
Специалисты японской фирмы «Тошиба» разработали способ
переработки полимерных материалов, содержащих до 50 % ПВХ, в
керосин, легкие и тяжелые масла. Дробленые отходы пластиков не-
прерывно подают в экструдер, нагревают до 250 'С с выделением и
улавливанием до 95 % хлористого водорода, который через вентиль
возвращается в абсорбционную колонну. Оставшиеся 5 % НО уда-
ляют из расплава при 250...300 °C. Затем дехлорированный пластик
транспортируют в деструкционный аппарат, где нагревают до 400 °C
при давлении 1 атм. Пластик разлагается до масла, из которого от-
деляют керосин. Из 1 т отходов с 50 %-ным содержанием ПВХ по-
лучают 470 кг масла, 160 кг остатка, который можно использован
как горючее топливо, 650 кг НС1, в том числе 235 кг воды. Возмож-
ности установки составляют 2000 т/г. переработки отходов пласти-
ков с 10 %-яым содержанием ПВХ. Получаемое масло стоит 8 цен-
тов за литр, сама установка — 10 млн долл.
В настоящее время во всех странах мира очень остро обозначи-
лась проблема утилизации автопокрышек. Если в начале XX в. еже-
годно потреблялось 500 т натурального каучука, то к 2000 г. потребле-
448
кие натурального и синтетического каучуков достигло более 12 млн т
в год. Ежегодно образуется около 800 млн изношенных автопокры-
шек. В мае 1997 Ц в США состоялась сессия отделения Американско-
го химического общества, на которой обсуждалась ситуация, сложив-
шаяся с резиновыми отходами в Северной Америке. Наиболее широ-
кое применение грубоизмельченная шинная резина находит в граж-
данском строительстве. Она использована в 150 проектах дорожного
строительства в качестве легкого химически инертного заполнителя.
Считаемся, что большие перспективы есть у резинопластов—
смесей резиновых порошков с отходами полиолефинов, ПЭТ и по-
листирола, известными под названием «искусственное дерево».
Подобные материалы используют для изготовления черепицы, тро-
туарной плитки, бордюров, ограждений и др.
, Смеси измельченной шинной резины с ПВХ и полиуретаном
используют в качестве покрытия на беговых дорожках, в кон-
но-спортивных комплексах, полов едя коровников, полов заво-
дских помещений, в качестве звукоизолирующих материалов.
На основе вторичных резиновых порошков, битумов и поли-
мерных связующих изготовляют водонепроницаемые экраны и
гидроизоляционные материалы.
В США и Европе из резиновой крошки производят шумоза-
щитные экраны на высокоскоростных магистралях, в Рос-
сии — подкладки под рельсы. Из нее изготовляют также фильтрую-
щие слои для очистки Сточных вод, газоулавливающие защитные
слои, используемые при захоронении мусора и бытовых отходов.
В связи с экологическим кризисом Аральского моря обсуждает-
ся проект модернизации каналов (арыков) в среднеазиатских рес-
публиках. Фирма «Берсторфф» (Германия) разработала для этой
цели технологию, основанную на использовании изношенных шин
и ПЭ отходов. Из смеси резинового порошка с ПЭ изготовляют
листы, которые можно сваривать на месте, формируя профиль
арыка. Толщинам прочность листов достаточны для выдерживания
удара камней, копыт овец и т. д.
В Австралии в 1997 г. получен патент К? 680804 на изготовление
железнодорожных шпал методом прессования отходов и вторсырья
из полимерных материалов: полимеров со стекловолокном, углерод-
ным, графитовым и арамидным волокном «Кевлар». Отходы предва-
рительно очищают от мусора, пыли путем обычной промывки водой
шщ специальными растворителями. Затем производят их дробление
в молотковой дробилке до частиц толщиной до 25 мм, длиной
150 мм, просеивают, отделяют пылевидную фракцию, для рецик-
линга отбирают фракцию 12...38 мм. Очищенные и измельченные
449
отходы смешивают с термореактивными смолами, пропитывают и
после соответствующей обработки получают готовое изделие.
На факультете экономики и сельского хозяйства Университета
Огайо (США) на протяжении нескольких лет проводят исследова-
ния по разработке биоразлагаемых пластиков на основе кукурузно-
го крахмала.
В 1992 г. в США было изготовлено 2700 т биоразлагаемых пла-
стиков, что составляет 0,008 % от всех 37 млн т пластмасс, из них
ПЭНП — 19 %, ЙЭВП - 16, ПВХ - 15, ПС - 8 и более и 18 % дру-
гих материалов. При разложении биоразлагаемые материалы выде-
ляют метан, COj, воду, азот, образуют минералы, биомассу при воз-
действии компоста, микроорганизмов. Применяют такие полимеры
для изготовления пленок в покрытии теплиц, парников, оранжерей.
Биоразлагаемые пластики отличаются высокой стоимо-
стью — 3...8 долл, за кг, содержат более 50 % кукурузного крахмала,
стоимость ПЭ из нефтяных газов — 1,2 долл, за кг. Поэтому амери-
канское правительство оказывает производителям биоразлагаемых
пластиков помощь в виде субсидии из расчета 2 долл, за кг и уже
затратило свыше 500 млн долл, на получение кукурузного крахмала
и пластиков. Из 115 кг кукурузы получают 67...72 кг крахмала. В
настоящее время появилось много недорогих пластиков: пблилак-
тады, поликапролактоны, соепротеиновые и др.
Аналогичные исследования по разработке биоразлагаемых по-
лиэфирэфиров (ПЭЭФ) проводит фирма BASF AY (Германия).
Во Франции для вторичной переработки изделий из ПВХ с 1995 г.
собирают по 200 млн пластиковых бутылок, что составляет при-
мерно 8000 т полимера. В 1997 г. собрано 300 000 т отходов высоко-
го качества без бумаги, клея и этикеток. Из 200 000 йогуртовых ба-
ночек получают 1 т пластика. Фирма «Реси PVC> из половины соб-
ранных бутылей производит трубы, из остального — профили, фи-
тинги, линолеум, листы для кровли. Во Франции в 1997 г. перера-
ботано 450 млн бутылей в 20 000 км труб. Для улучшения абразиво-
сгойкости и гашения шума в краски вводят 10 % рециклового
ПВХ, что позволяет получить звукоизоляционные стены для домов
(коэффициент поглощения звука 0,7).
Германская фирма AgPR перерабатывает кровельные-листы,
линолеум, получая листы для тоннельных конструкций, содержа-
щие 70 % переработанного ПВХ.
Из оконных блоков после 22 лет эксплуатации изготовляют
центральный слой рам с двусторонним покрытием соэкструзией из
чистого исходного ПВХ. После этого рамы могут служить 40 лет и
более. Внутренний слой может быть вспененным, облегченным.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Андреев В.Ф. Термоструктурные панели «Радослав» — в практику рос-
сийского строительства // Строительные материалы — М.’ Сгройматериа
лы, 1998. — № 4. - С 24-26.
Безукладников А.Р. Почему КБЕ — лидер на российском рынке изде
лиЙ ПВХ для изготовления окон // Строительные материалы. — М
Стройматериалы, 1998. — № 7 —С. 18—20.
Беренфельд ВЛ. Теплоизоляционные и кровельные материалы для со-
временного малоэтажного жилищного строительства — М.. Изд-во
ВНИИНТПИ, 1995. - Вып 1.
Бондарева ЭД., Валерьянов ВИ, Диодоров В.Э Технико-экономиче-
ские аспекты применения геосинтегических материалов в дорожном
строительстве // Строительные материалы. — М. Стройматериалы, 1997. —
Бочкарев PH, Филатов ИС. Старение материалов на основе поливи-
нилхлорида в условиях холодного климата. — Нсжхибирск’ Наука, 1990.
' Буря АН, Захаров А В Углепластики на основе ПВХ // Пластические
массы. — М Пластические массы, 1985 — №6. — С. 64
Васильев И.М, Гринвальд В.М Надежная крыша для зданий малоэтаж-
ной застройки — гофрированный лист из ПВХ // Строительные материа-
лы — М. Стройматериалы, 1996. — № 11. —С. 7—9:
Возиянов В.И., Гнипорыбов Н.А. Обновление старых трубопроводов с
помощью протяжки полиэтиленовых труб бестраншейным способом //
Уголь. - М.: Химия, 1996. - № 2. - С. 36-37.
Гликин С.М. и др Кровельный и изоляционный материал КРОМЭЛ и
мастики для его приклеивания // Строительные материалы — М.: Строй-
материалы, 1998. — № 1, —С. 11—13
Глухарев ВЛ., Стрелков К О. Трубопроводные системы «Аква-
терм» — эталон качества // Строительные материалы. — М. Строймате-
риалы, 1997 — Ns 10.-С 14-15.
Говорова Q.A., ВншницкиЬ А.С., Ревякин Б.И- Разработка полимерного
кровепыгоп. гидроизоляционного материала гютьшкнвсЯ долговечности
// Строительные материалы — М Стройматериалы, 1996 — № 11.—
С. 22-23
Горлов Ю.П Технология теплоизоляционных и акустических материа-
лов и изделий — М. Высшая школа, 1989
Горшков В.К и др. Зашита строительных конструкций от корро-
зии — Иваново: Изд-во ИГХТУ, 2003.
Домарацкая Л И Первые отечественные мсталлополимерные трубы //
Строительные материалы. — М: Стройматериалы, 1997. — № 10 — С. 8—9.
Енисейский ИЛ., Иванов Л.В., Комов В.М. Кровельный материал XXI
века «Скрнафнл* // Строительный эксперт. — М.: Строительный Эксперт,
2000 — bfe 8. — С. 27.
451
Железобетонные монолитные конструкции наружных стен в оставляе-
мой опалубке из пенополистирола (США) // Экспресс-информация
ВНИИНТПИ. Сер. СКМ. - М.: Изд-во ВНИИНТЛИ, 1996. - Выл 5. -
С. 30—34.
Жильцов В.В., Гузеев В.В., Зубов В.П. Уларопрсяный ПВХ, наполнен-
ный полимеризационно-мсдафицироеанным мелом Ц Пластические мас-
сы. — М.: Пластические массы, 1990. — № I. — С. 27—29.
Зайцев Ю.С. и пр. Эпоксидные и клеевые композиции. — Киев: Пау-
кова думка. 1990.
Зубкова Н.С. Трудногорючие полиэтилен и полипропилен // Пласти-
ческие массы. - М: Пластические массы, 1996. - № 5. - С. 35—37.
Игнатов В.А., Разговоров П.Б.Ц Силикатная краска на основе .инфици-
рованного калиевого жидкого стекла. Изв вузов. Химия и химическая'тех-
нология. — Иваново: Изд.-во ИГХТА, 1994.—Т. 37, вып. 7—9.— С.
170-172.
Кандырин Л Б., Усольцев £.£., Кожевников В.С. Исследование механи-
ческих свойств наполненных композиций и полимербетонов на основе
смесей фурановых и эпоксидных смол // Пластические массы. — М-: Пла-
стические массы, 2000. - № 7. - С. 34—37.
Кокоев М.Н., Федоров ВТ. Двойной модуль из полиэтилентерефталата
для остекления промышленных зданий и теплиц // Пластические массы. —
М.: Пластические массы, 1998. — № 4. — С. 34—36.
Кокоев М.Н. Технические ткани в строительстве // Строительные ма-
териалы. — Мд Стройматериалы, 1998. — № 1. — С 24—26.
Конструкции бассейнов ведущих зарубежных фирм Ц Строительный
эксперт. — М.: Строительный эксперт, 1999. — № 3. — С. 21—31.
Малбиев С.А. Новые пластмассовые перекресто-стержневые про-
странственные конструкции покрытий из ПВХ-труб. 4-я Международная
конференция «Современные строительные материалы, конструкции и тех-
нологии». — Вильнюс, Литва: Изд-во ВГТУ, 1995, том И. — С. 276—275.
Мияицкова ЕЛ., Потапов И.И. Переработка отходов пластмасс. — М.:
Химия, 1997.
Наумченко Л.П. Экспергменгальные исследования структурной конст-
рукции из пслимерисго материала при длительном нагружении // Повы-
шение долговечности и надежности строительных конструкций из дерева и
пластмасс. — Л.: Изд-во ЛИСИ, 1987. — С. 58—63.
Новиков В.У. Полимерные материалы для строительства. — М.: Выс-
шая школа, 1995.
Нуждин А. А Повышение эффективности структурных конструкций из
поливинилхлорида, работающих совместно с плитными настилами кровли.
Автореф дис. канд. техн. наук. — Л.: ЛИСИ, 1987.
Осокин А.В. Использование геосинтетических материалов при проек-
тировании сооружений Ц Строительные материалы, оборудование и тех-
нологии XXI века. — М: Композит, 2000. — № 11. — С. 12—13.
Разговоров П.Б. к др. Композиционная силикатная краска. Патент
2160753 РФ. _ Опубл, в БИ, 2000. Бюл. № 35.
Применение пластмассовых конструкций в строительстве Швейцарии
///Bau-Rundschau. — Женева, 1987. — № 8. — С. 4—7.
452
Шестопал А.Л Проектирование, строительство и Эксплуатация трубо-
проводов из полимерных материалов / Под ред. А.А. Шестопала и В.С. Ро-
мейко. — М._ Стройиаоат, 1985.
Сверхлегкий и сверхпрочный армирующий пруток из волокнита /
Super-light FRP rod with high strength//Techno Jap. — Нью-Йорк,
1992 -'№9.-C 109.
Патом £.E. и up. Словарь-справочник по сварке и склеиванию пласт-
масс / Под ред. Б Е. Патона. — Киев. Паукова думка, 1988.
Чу Т.-В. и др. Тканые кпнструкциашые композиты / Под реп. Т -В. Чу,
Ф. Ко. - М_: Мир, 1991.
Усюкин В. И. Строительная механика конструкций космической техни-
ки. — М.: Машиностроение, 1988.
Фундаменты жилых зданий с применением поливинилхлоридных
Труб, возводимых на слабых основаниях (Япония) / Kenchiku Gijutsu. —
Токио, 1986. -Nt 423. С. 15.
Хаддадин И. М Разработка и особенности работы сопряжений эле-
ментов стержневых конструкций из стеклопластиковых профилей с уче-
том фактора времени Автореф дис. кавд. техн. наук. — СПб.- Изл-во
СПбГАСУ, 1991.
Химмлер К.Г. Пластмассы в строительстве — Mr Стройиздят, 1988.
Шоболов Н.М. Легкие огнестойкие кровельные панели полной заво-
дской готовности // Строительные материалы — М.:- Стройматериалы,
1998. — № 2. — С. 6-7.
Экхард Рерль. Б защиту ПВХ // Строительный эксперт. — М.: Строи-
тельный эксперт, 1999. — № 4 —С. 12.
Юмашев В.М и др. Геосинтетические материалы в строительстве //
Строительные материалы. — Mr Стройматериалы, 1997. — № 8. — С. 9—10.
Яковлев АЛ. Химия и технология лакокрасочных покрытий. — Л.: Хи-
мия. 1989-
Ялышко Г.Ф. Сварка к монтаж трубопроводов из полимерных материа-
лов. — М.: Стройиздат, 1990.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие................................................ .	.........
Введение .. ..	............................................
Глава!. НАУКА О ПОЛИМЕРАХ..................
1.1. Понятия о высокомолекулярных соединениях.
1.2.1.	Процессы синтеза полимеров...........................
1.2.2.	Химический состав........ 4...........................
1.2.3.	Структура макромолекул...............................
1.2.4	Отношение полимеров к нагреванию ..........,.........
1 3. Полимеризация ...........................................
1.3.1.	Влияние строения мономеров на их способность
к полимеризации _________... ................................
1.3.2.	Радикальная полимеризация............................
1.3.3.	Ионная полимеризация.................................
13.4.	Гидролитическая полимеризация............ ...........
1.3.5.	Стереоспецифическая (изотактическая) полимеризация .	...
1.3.6.	Реакция теломеризации.................................
1.4.	Факторы, влияющие на процесс полимеризации...... .......
1.5.	Совместная полимеризация (гетеротолимермзация) Способы получения
сополимеров .......................................... ......
1.6.	Поликонденсация..........................................
16.1. Механизм реакции поликонденсации...........
1.6.2. Значение соотношения исходных веществ при поликонденсации
16.3. Значение удаления низкомолекулярных продуктов
при поликонденсации.................... ...	.............
1.6.4. Поликонденсация на границе раздела двух фаз (межфазная
поликонденсация)...........................................
1.6.5. Технологические способы получения полимеров
В
9
10
11
13
13
15
16
21
22
23
25
26
27
32
34
36
38
40
при поликонденсации,
Г л а в а 2. СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ..... 42
2.1.	Химическое строение.................................
2.2.	Влияние на гибкость полимера межмолекулярных сил....
2.3.	Физическое строение, или структура, полимеров.......
2.3.1.	Развитие представлений о фазовом состоянии полимеров,
2.3.2.	Новая классификация фаз-........................
2.3.3.	Надмолекулярные структуры полимеров............
2.3.4.	Физические свойства полимеров..................
2.3.5.	Способность полимеров к кристаллизации..........
2.4.	Некоторые свойства полимеров........................
42
45
47
47
49
51
53
54
55
454
2.5.	Деструкция полимеров................... <..
2.6.	Старение полимеров .........................
2.7.	Механические свойства полимеров Виды деформации
58
62
63
Г л а ж а 3. КРОВЕЛЬНЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ .................. 70
3.1	Рулонные кровельные материалы....................... 70
3.2.	Листовые кровельные материалы ...................... 84
3.3.	Материалы для гидроизоляции кровель................. 97
3.4.	Мастики.............................................102
Гл а в а 4. ЗАЩИТНЫЕ И КЛЕЯЩИЕ ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ .... 104
4.1	Гидроизоляционные материалы ..........................   104
4.2.	Тепло- и звукоизоляционные материалы................... 121
4.3.	Материалы для защиты от коррозии и других воздействий . 149
4.4.	Клеящие материалы и полимерные смолы....................183
4.5.	Герметизирующие полимерные материалы................... 194
Глава 5. ОТДЕЛОЧНЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
203
Г л а в а 6. ПОЛИМЕРНЫЕ ТРУБЫ ДЛЯ ТРУБОПРОВОДОВ И СТЕРЖНЕВЫХ
СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ............................ 217
Глава 7. АРМАТУРА, ТЯЖИ И КАНАТЫ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ
МАТЕРИАЛОВ...................................255
Гл а в а 8. СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ
МАТЕРИАЛОВ..........................................
8 1 Несущие и ограждающие строительные конструкции.....
8.2. Оконные и дверные блоки из полимерных материалов .....
8.3. Электроизоляционные строительные конструкции с применением
полимерных материалов ... '............................
8.4. Пневматические и тканевые строительные конструкции..
8 4.1. История развития пневматических строительных конструкций . 330
8 4.2. Тканевые полимерные материалы для пневматических и тканевых
строительных конструкций...............................
8.4.3 Пневматические и комбинированные тканевые сооружения
в отечественном и зарубежном строительстве............
8.5 Полимерные материалы для наземных и транспортных сооружений
8.6. Полимеры, пуэтменяемые при ремонте зданий...........
Г л а в а 9. ПОЛИМЕРБЕТОНЫ. КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ.
9.1 Полимербетоны................................ , .. .
9.2 Попимерные материалы для производства древесных пластиков, плит
и других композиционных материалов........................384
Глава 10. ПРОСТРАНСТВЕННЫ® ПОЛИМЕРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ . . 394
101. Объемные криволинейные пространственные конструкции
из стеклсгишстиков....................
10.2. Конструкции бассейнов из пластмасс. . .
10 3. Опалубка из полимерных материалов . . .
286
286
312
324
330
332
335
359
365
377
377
. . 404
. 407
455
Гл bi* И. ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ
МАТЕРИАЛОВ.....................................  412
11.1.	Перспективные полимерные материалы с улучшенными свойст
11.2.	Перспективное сырье для получения полимерных материалов
11.3.	Перспективы применения пространственных конструкций
из пластмасс в космической технике.........................
11.4.	Замедлители горения для полимеров..............  .
11.5.	Переработка полимерных материалов во вторичное сырье
412
429
430
434
437
Сивсок жггервтуры .....................................................  451
Учебное издание
Малбяев Сергей Артемович
Гораков Владимир Константинович
Разговоров Павел Борисович
ПОЛИМЕРЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Редактор ОЛ. Кузнецова
Внешнее оформление К И Мандой,
Технический редактор ЛА. Маркова
Корректоры ТД Венедиктова, Г.Н- Петрова
Компьютерная верстка Е.М Есакова
Им. № РЕНТ-479. Подл, в печать 21.04.08. Формат 60х88’/и.
Бум. офсетная. Гарнитура «Ньютон», Печать офсетная.
Объем 27,93 уел. печ. л., 28,67 усг кр.-отт
Тираж 3000 экэ. Зак. № 304б.
ОАО «Издательство «Высшая школа»,
127994, Москва, Неглинная ул., 29/14, стр. I.
Тел.: (495) 694-04-56. htq>://www.vdikola.ra. E-mail. brfo_vdikoia@inalru
Отдел реализации. (495) 694-07-69. 694-31-47, факс: (4951 694-34-86. E-mail:
salesvaJikola&niaii.tu
Отпечатано в ОАО «Ивановская областная типография».
153008, г Иваново, ул. Типографская, 6.
E-mail: 091 -01 Scrambler га