Полимерные материалы в строительстве
Полимерные материалы в строительстве применяют для утепления, гидроизоляции, отделки, устройства полов, кровель, перегородок и несущих конструкций. Если нужны примеры полимерных материалов, то к ним относят пенополистирол, ППУ, ПВХ-мембраны, полимербетон, стеклопластик, линолеум и наливные составы. Выбор зависит от назначения: одни решения сохраняют тепло, другие защищают от влаги, коррозии и механических нагрузок, а третьи позволяют создавать легкие конструкции вместо металла.
Для удобства полимерные материалы можно разделить по назначению: теплоизоляция, гидроизоляция, отделка, полы, кровельные и несущие решения. Полимерные строительные материалы применяются там, где важны легкость и прочность, устойчивость к влаге и коррозии, а также долговечный срок службы. Поэтому полимеры в строительстве часто выбирают как современный строительный материал для задач, где металл слишком тяжелый или требует антикоррозийной защиты.
Виды полимеров для строительства
По происхождению полимеры бывают трех типов: природные, искусственные и синтетические.
Природные материалы окружают нас, играя важную роль в животном и растительном мире. Среди них наиболее известны: глина, хлопок, целлюлоза, крахмал и др. Органические материалы в строительстве редко используют в чистом виде, посколькуони уступают синтетическим аналогам по прочности и требуют более сложной переработки. Их могут комбинировать с синтетическими и искусственными материалами.
Искусственными называют полимеры, полученные путем переработки природных материалов (например, целлюлозы). Используемые добавки необходимы для придания изделиям определенных свойств. Наиболее востребованными являются пластмассы, полученные на основе целлюлозы.
Синтетические материалы представляют собой высокомолекулярные соединения, которые получают в результате синтеза мономеров. Например, полиэтилен делают из этилена - бесцветного газа. Химическая реакция приводит к формированию связи между молекулами и переходу веществ в твердое состояние. Синтетические полимеры являются наиболее востребованными в строительной сфере и других отраслях.
Другие классификации строительных полимеров
Материалы различаются между собой по показателям упругости:
- Жесткие. Редко используются ввиду своей высокой стоимости. Примером жестких полимеров являются газонаполненные пластические массы;
- Эластичные. Хрупкие стройматериалы с низкой плотностью. Наиболее распространенным типом является пенопласт;
- Полужесткие. Обладают средней прочностью.
По степени пористости различаются следующие полимеры:
- Ячеистые или пенистые. Отличаются наличием замкнутых пор;
- Пористые (поропласты). Имеют систему обобщенных полостей;
- Сотовые. В структуре предусмотрены незамкнутые пустоты. Свойства изделий во многом зависят от формы и размеров ячеек.
По типу полимера выделяют следующие изделия:
- Термопластические. Это композиционные составы, которые при нагреве размягчаются, а после охлаждения снова затвердевают. Такой термопластичный тип удобен для переработки и может применяться в профилях, мембранах и листовых элементах;
- Термореактивные. Изделия на основе полимеров с пространственной структурой, подвергающиеся разрушению при нагреве из-за деструкции связей между цепями.
По способу изготовления бывает два типа полимерных изделий:
- Беспрессовые - получают без применения внешнего давления;
- Прессовые - изготавливают путем оказания давления.
Полимерные материалы для теплоизоляции
Многие полимерные решения обладают низкой теплопроводностью, малым весом и высокой прочностью. За счет этого они подходят для утепления пола, кровли и перекрытий, а также помогают получить долговечный и устойчивый теплоизоляционный слой без лишней нагрузки на конструкцию.
Пенополистирол
Отличается пористой структурой с замкнутыми ячейками, а пространство заполнено газом или воздухом. Материал изготавливается на основе суспензионного полистирола, который смешивают с порофором в качестве вспенивающей добавки.
Пенопласт получают беспрессовым методом. Плотность плит варьируется от 20 до 40 кг/м3, прочность на изгиб достигает 9,18 МПа. Показатель теплопроводности может варьироваться от 0,035 до 0,4 т/(м-К).
Благодаря составу и технологии получения такие плиты не гниют, хорошо совместимы с клеевыми составами и могут применяться как строительный материал для внутренних перегородок, перекрытий, теплоизоляции стен и вентиляционных каналов. Поэтому отлично подходят для устройства:
- Перегородок внутри помещения;
- Межэтажных перекрытий;
- Теплоизоляции стен;
- Вентиляционных каналов.
Плиты получают экструзионным способом: полимерный компонент пропускают через расплав и формующую головку. Готовая плита обладает малой пористостью, поэтому отличается высокой прочностью, низким влагопоглощением и устойчивостью к нагрузкам.
Материал изготавливают путем переработки полимерного компонента через расплав в экструзионной машине. Вещество проходит через головку заданной формы и размеров. Готовое изделие обладает малой пористостью, что способствует высокой прочности и малому влагопоглощению. Поэтому полимерные строительные материалы используют в сырых помещениях и условиях повышенной влажности. Плитами также утепляют автомобильные дороги, кровлю и подземные части архитектурных объектов.
Пенополивинилхлорид
В зависимости от состава, пенопласт может быть эластичным, полуэластичным и повышенной прочности. Последние изготавливают методом прессования или без него. Эластичные и полуэластичные получают на основе полимеров с добавлением пластификаторов.
Эти плиты обладают следующими эксплуатационными характеристиками:
- Сопротивление воздействию температур в диапазоне -60°С…+60°С;
- Плотность составляет до 130 кг/м3;
- Прочность на сжатие от 0,4 до 7 МПа;
- Теплопроводность - до 0,04 Вт/(м-К);
- Не вступают в реакцию с щелочами, кислотами и прочими агрессивными средами;
- Низкая горючесть.
Благодаря этим свойствам, ППВХ активно используется для термоизоляции холодильников и повышения шумоизоляции в помещении.
Пенополиуретан
Это материал с газовым наполнением, который изготавливают из диизоцианатов и полиэфиров. Сопротивляется воздействию температур в диапазоне -60°С…+170°С за счет присутствия в составе хлора, а плотность находится в интервале 100-200 кг/м3. Максимальная прочность на сжатие достигает 2,2 МПа.
Жесткие полимерные плиты используют не только для теплоизоляции, но и для звукоизоляции. Такое современное решение можно применять при изоляции труб холодного и горячего водоснабжения, а также при обработке деталей сверлением, пилением и точением.
Сотопласты
Популярный материал в устройстве тепло- и звукоизоляционного слоя помещений. Плиты изготавливают из шпона или листов бумаги методом горячего формования. Изделия пропитывают резольными фенолоформальдегидными полимерами.
В отличии от пенопластов, у сотопластов пустоты не замкнуты. Их форма и размеры во многом определяют эксплуатационные свойства изделий. Характеристики также зависят от типа материала, который формирует стенки сот. Наиболее востребованными в строительной сфере являются плиты с бумажным или хлопчатобумажным наполнителем. Их популярность объясняется низкой теплопроводностью и дешевизной.
Плотность изделий может достигать 120 кг/м3, а показатель теплороводности - до 0,083 Вт/(м-К). За счет хорошей эластичности, материал можно сдвигать и скручивать. Но лучше не использовать в холодных и сырых помещениях.
Для улучшения свойств, полости заполняют дробленной стекловатой или пенопластом. Такие материалы обычно применяют в производстве композитных трехслойных панелей для использования в качестве промежуточного слоя.
Мипора
Это относительно легкая полимерная конструкция для организации тепло- и звукоизоляции. Выпускается в белом цвете в виде затвердевшей пены. Мипору получают на основе мочевиноформальдегидных полимеров и сульфонафтеновых кислот, которые смешивают с модифицирующими добавками.
Плотность материала находится в диапазоне 10…20 кг/м3, а теплопроводность составляет 0,03 Вт/(м-К). Из-за относительно низкой прочности, плиты в основном используют для утепления каркасных конструкций.
Гидроизоляция из полимерных материалов
Многие полимерные составы обладают превосходными гидроизоляционными свойствами. Поэтому их добавляют в материалы для окрашивания, оштукатуривания, обмазывания или оклеивания, чтобы повысить защиту от влаги.
Полимерный слой перекрывает доступ воды к основанию и снижает риск разрушения бетона, коррозии арматуры и повреждения металлических закладных. Особенно это важно там, где влага постоянно контактирует с металлом: без защиты коррозия ускоряется, а срок службы конструкции сокращается.
Наиболее популярными в строительстве считаются:
- Полимерные мембраны ПВХ обеспечивают защиту кровли от влаги. Армированные мембраны могут использоваться для устройства покрывного слоя кровельного пирога;
- Поливинилацетат (ПВА) отлично подходит для производства гидроизоляционных материалов в виде листов и рулонов;
- Битумнополимерными материалами обмазывают бетонные изделия, установленные вертикально и горизонтально. Состав повышает защиту бетона от разрушающего действия грунтовых вод;
- Штукатурные составы с полимерными добавками защищают углубленные железобетонные конструкции от воздействия влаги. Материал наносится механическим способом.
Полимерные материалы для несущих и ограждающих конструкций
Полимербетоны - композитные материалы, получаемые из термореативных полимеров. В строительстве чаще всего используются эпоксидные смолы ММА, поскольку они обладают лучшими эксплуатационными свойствами. В качестве заполнителей для кислых сред применяется кварцевый песок либо щебень.
По сравнению с металлом такие композиты легче и не требуют сложной антикоррозийной защиты. Их механические свойства зависят от смолы, наполнителя и армирующих компонентов: при правильном подборе состава можно получить устойчивый строительный материал для влажной, химически активной или вибронагруженной среды.
В строительстве используется более 30 видов поликарбоната, характеристики которых зависят от типа наполнителя. Например, существуют материалы с добавлением фураново-эпоксидных смол, повышающих прочность на сжатие до 160 МПа. Для меньшей хрупкости в состав могут добавлять стекловолокна, асбест и другие волокнистые наполнители.
Материалы также обладают высокой прочностью, химической инертностью и невысоким расходом.
Полимербетоны широко используются для следующих целей:
- Ремонт и восстановление ЖБИ;
- Производство труб и коллекторов;
- Возведение подводных сооружений;
- Резервуары для хранения химически агрессивных сред.
Стеклопластики позволяют создавать листовые панели, перегородки и ограждения с нужной жесткостью, малым весом и светопропусканием. Прозрачность или светопрозрачность таких решений зависит от типа волокна, смолы и наполнителя.
Стеклопластики - это листовые композиты, состоящие из тканей и стеклянных волокон, усиленных полимерным составом. Связывающими элементами могут выступать полиэфиры, эпоксиды и феноло-формальдегидные полимеры.
Стеклопластики изготавливают на основе таких компонентов, как:
- Ориентированные волокна. Высокопрочные материалы с прочностью на разрыв до 1000 МПа, которая идеально сочетается с легким весом и химической инертностью. Это делает полимер незаменимым в производстве резервуаров, труб и строительных конструкций;
- Рубленое стекловолокно. Выпускается в виде листов со связывающим элементом, придающим материалам светопрозрачность. Поэтому полимеры подходят для создания кровель, перегородок и оградительных конструкций;
- Стеклянная нить. Материал изготавливают методом горячего прессования ткани, предварительно обработанной термореактивным полимером под действием высокой температуры и давления. Из этого полимера получают 3-слойные стеновые панели и оболочки. Стеклянную нить также получают из стекловолокна, асбеста или полиэфира с добавлением порошокообразного заполнителя. Из этого типа пластика делают дверные и оконные блоки, сантехнические приспособления.
Конструкция из полимерного материала типа «стекловолокно» выдерживает температуры до +150°С, противостоит воздействию ультрафиолета и обладают высокой прочностью. Поэтому изделия можно использовать в условиях с повышенными ударными и вибрационными нагрузками.
Полимерные полы
Наиболее популярным среди напольных покрытий является линолеум. Он бывает двух типов:
- Гомогенный - однородный материал в виде тонкого покрытия без основы;
- Гетерогенный - многослойный материал на основе войлока, ПВХ, полиэстера или джута. В лицевом слое акцент делается на износостойкости и декоративном оформлении. Последний слой содержит больше наполнителей и меньше полимерных частиц в сравнении с лицевым. В качестве наполнителя используются тонкие минеральные порошки.
Для напольных покрытий особенно важны механические свойства: сопротивление истиранию, ударам, вибрации и воздействию бытовой химии. Поэтому полимерный пол подбирают не только по внешнему виду, но и по условиям эксплуатации.
В производстве линолеума тканевую основу покрывают пастой, в которой содержится полимер, наполнитель, краситель и прочие добавки. Ткань вместе с полимерной пастой помещается в термокамеру для полимеризации и придания материалу упругости.
Бесшовные наливные полы делают на основе таких полимеров, как: углеводные каучуки, эпоксиды и полиуретановые эпоксиды. Материалы используются в чистом виде или смешиваются между собой.
Наливные полы из полимеров имеют ряд отличительных свойств:
- Химическая стойкость позволяет использовать материал в помещениях с агрессивными средами;
- Полы толщиной 20-50 мм устойчивы к ударным и вибрационным нагрузкам транспортных средств и оборудования;
- Возможность придания поверхности любого цвета за счет красителей.
Разновидности полимерных конструкций
Полимерные конструкции широко распространены на промышленных предприятиях, чья деятельность связана с использованием агрессивных сред. Чаще всего в строительстве используются трехслойные панели. Современные полимерные конструкции позволяют создавать панели, оболочки и мембраны с малой массой, хорошей теплоизоляцией и высокой стойкостью к влаге. Их легкость упрощает монтаж, а долговечный состав помогает сохранять рабочие характеристики в течение многих лет. Они представляют собой конструкции с повышенной тепло-, шумо- или виброизоляцией, а по обеим сторонам которого предусмотрены прочные обшивки. Данная структура придает панелям устойчивость к высоким ударным и вибрационным нагрузкам. Поэтому изделия используют для устройства несущих и ограждающих конструкций. Поскольку масса панелей варьируется в диапазоне 40-70 кг/м3, их применение позволяет снизить нагрузку на фундамент здания.
В производстве трехслойных композитов обычно используют пенополиуретан. Жидкий материал заливается в соты и вспенивается, за счет чего прочно склеивается с обшивочными листами. Изменение состава исходной композиции позволяет менять пластичность и структуру пенопласта. Готовый материал после отвердения выдерживает температуру до +130 °С.
Полимерные гидроизоляционные мембраны - часто используется для гидроизоляции кровли за счет своей прочности, эластичности, влагостойкости и пластичности. Материал идеально подходит для строительства общественных, жилых и промышленных объектов. Полимерные мембраны превосходят битумные материалы по долговечности, их срок службы составляет до 50 лет при надлежащем уходе.
Полимерные конструкции также имеют ряд других преимуществ:
- Большая ширина мембран позволяет подобрать рулон подходящих размеров для крыш любых конфигураций и минимизировать количество швов;
- Прочный шов за счет сварки горячим воздухом и возможность соединения автоматическими сварочными машинами;
- Быстрый монтаж благодаря использованию однослойного материала;
- Возможность проведения ремонтных и строительных работ в любое время года, в т.ч. зимой;
- Превосходная устойчивость к воздействию влаги, низких и высоких температур;
- Наличие стабилизаторов и других добавок способствует снижению степени горючести.
Пневматические оболочки - сочетают мягкость, термостойкость, эластичность и высокую несущую способность. Прочность достигается за счет нагнетаемого воздуха, который создает избыточное давление. Это конструкции из полимерных материалов в виде пленок, сделанных ил полиамида, ПВХ, полиэтилена или полипропилена. Дополнительно изделия пропитывают ПВХ, хлорсульфополиэтиленом или полиуретановым каучуком. С помощью пленочных материалов можно получать светопрозрачные конструкции.
Если вы выпускаете полимерные строительные материалы или подбираете надежного поставщика для строительного проекта, завод «ТЗПИ» готов помочь. Мы изготовим полимерные профили и уплотнения по вашим требованиям, подберем состав и параметры под условия эксплуатации.
