Ознакомившись с основами структурного строения и составом полимерных материалов и пластмасс, перейдем к рассмотрению их основных видов, применяемых в строительных несущих и ограждающих конструкциях.
Древесные пластики
Сортамент выпускаемых отечественной промышленностью древесных пластиков приведен в таблице.
Древеснослоистые пластики — ДСП (ГОСТ 13913—78) представляют собой материал из тонких листов лущеного березового шпона, пропитанных фенольно- или крезольноформальдегидными смолами, получаемый в процессе термической обработки под большим давлением. Плотность пластиков — 1,3 т/м3. ДСП производятся в виде плоских листов толщиной 3...60 мм. В ответственных конструкциях применяется пластик ДСП-Б с соотношением поперечных и продольных шпонов 20:1 и 10:1, в менее ответственных — марки ДСП-В с соотношением 1:1. Из ДСП-Б изготовляются болты, нагели и различные детали для безметальных соединений элементов деревянных и деревопластмассовых конструкций. Листовой материал применяют для обшивок плит и панелей, эксплуатируемых в агрессивных условиях.
Строительная фанера изготовляется из березового (ГОСТ 3916—69) и лиственничного шпона склейкой их под давлением фенольными (фанера марки ФСФ) и карбамидными (фанера марки ФК) клеями. Плотность фанеры — 0,6 т/м3. Выпускается много сортов фанеры, которые отличаются числом шпонов с совпадающим направлением волокон древесины в различных направлениях, порядком чередования шпонов и направлением волокон древесины в наружных шпонах (рубашках). Для несущих и ограждающих конструкций рекомендуется фанера марки ФСФ сорта не ниже В/ВВ. Стандартные размеры листов фанеры 1220X1525 мм, толщина 6, 8, 9, 10, 12 мм (может быть больше).
Фанерные трубы (ГОСТ 7017—76) и профили швеллерного сечения (ГОСТ 22242—76) представляют собой конструктивные элементы, состоящие из слоев лущеного шпона, склеенных между собой в специальных пресс-формах, и применяются в качестве стержней решетчатых несущих конструкций и в каркасах трехслойных ограждающих панелей.
Фанера бакелизированная (ГОСТ 11539—73) изготовляется из нечетного числа очень тонких березовых шпонов, склееных фенолоформальдегидными смолами при горячем прессовании. Плотность материала — 1,05 т/м3. Высокопрочная фанера марок ФБС и ФБС/В может применяться в несущих и ограждающих конструкциях, не защищенных от атмосферных воздействий, и для ответственных узловых деталей. Производится толщиной 5, 7, 12, 14, 16, 18 мм, длиной от 1,5 до 7,7 м и шириной до 1,5 м.
Древесноволокнистые плиты (ГОСТ 4598—74) изготовляются горячим прессованием волокнистой массы древесины, смоченной канифольной эмульсией и фенолоформальдегидными смолами с добавлением антисептиков и гидрофобизаторов для обеспечения водо- и огнестойкости. Выпускаются плиты трех видов: сверхтвердые (плотность 0,95 т/м3), твердые и полутвердые (плотность 0,8 т/м3). Первые два вида плит применяются для устройства обшивок панелей, подвесных потолков, перегородок, третий вид — в качестве теплоизоляционного и отделочного материала.
Древесностружечные плиты (ГОСТ 10632—77) изготовляются одно- и трехслойными из отходов лесопильного и деревообрабатывающего производства горячим прессованием стружки с фенолоформальдегидной смолой. Выпускаются длиной 3,5 м, толщиной 10, 13, 16, 19, 22, 25 мм, шириной до 1,5 м. Применяются для внутренних обшивок панелей покрытий и стен в помещениях с невысокой влажностью и с обязательной защитой от гниения.
Стеклопластики
Стеклопластик полиэфирный изготовляется из хаотически расположенного рубленого волокна по схеме армирования PC и полиэфирных смол и выпускается в виде плоских и волнистых листов, имеет хорошую светопроницаемость. Применяется в обшивках ограждающих панелей и для изготовления цельнопрессованных панелей.
Стеклотестолит КАСТ-В состоит из наполнителя (стеклоткани по схеме армирования КС), связующего (фенолоформальдегидных смол) и получается горячим прессованием. Выпускается (ГОСТ 10292—74) в виде плоских листов толщиной 0,5...35 мм. Применяется в ограждающих конструкциях и для изготовления соединительных элементов в узлах стержневых конструкций. Из него могут изготовляться уголки и швеллеры. Рекомендуется для применения в конструкциях, эксплуатируемых в условиях сильной химической агрессии.
Стеклопластик СВАМ — это стекловолокнистый анизотропный материал, получаемый горячим прессованием из стеклошпонов с ориентированным расположением стекловолокна по схеме ППС. При показателе анизотропии 10:1 применяется в элементах несущих конструкций.
Стеклопластик АГ-4С (ГОСТ 20437—75) получается горячим прессованием из полуфабриката АГ-4, представляющего собой ленты и брикеты на основе фенолоформальдегидной смолы и наполнителя в виде однонаправленных нитей из непрерывного стекловолокна по схеме ОС. Это высокопрочный материал. Из него могут изготовляться болты, гайки, нагели для применения в соединениях элементов конструкций. Кроме листов из АГ-4С при прессовании могут изготовляться стержни круглого, прямоугольного, углового, швеллерного, таврового сечений.
Термопласты
Органическое стекло выпускается авиационное (ГОСТ 10667—74) сортов А, Б и поделочное сортов ПА, ПБ. Применяется в качестве светопрозрачных ограждающих элементов в виде плоских и волнистых листов для куполов и оболочек. Легко склеивается и сваривается.
Винипласт (ГОСТ 9639—71) выпускается двух марок: ВП {прозрачный) и ВН (непрозрачный). Получают винипласт из непластифицированного поливинилхлорида прессованием или экструзией, Плоские листы применяют в обшивках панелей, волнистые листы — в качестве ограждающих элементов. Разнообразное применение находят профильные изделия. Из винипласта производят также пленки, поставляемые в рулонах.
Ткани и армированные пленки
Ткани и пленки применяются в пневматических и тентовых конструкциях. Основные требования, предъявляемые к ним: воздухо- и влагонепроницаемость, эластичность, прошиваемость или склеиваемость, достаточная прочность и долговечность.
Ткани прорезиненные капроновые изготовляются в виде однослойной ткани № 60, применяемой для воздухоопорных и тентовых конструкций, а также двухслойной № 109ф и трехслойной № 110ф, которые применяются для сильно напряженных пневмокаркасных конструкций.
Пленки изготовляются из термопластов. Наиболее применимы полиэтиленовые, полиамидные, полиэфирные пленки. При армировании тканевыми сетками из капрона, лавсана, стекловолокна они приобретают повышенную прочность и снижается их деформативность. Они бывают светопроницаемыми, полупрозрачными и непрозрачными. Применяются такие пленки для несильно напряженных воздухоопорных конструкций, а также в качестве ограждающих конструкций по несущему каркасу.
Пенопласты и сотопласты
Эти материалы применяются в трехслойных плитах (панелях) для заполнения внутреннего пространства между внешними обшивками. Если они не соединены с обшивками, то служат только для теплозвукоизоляции. Но поскольку пенопласты и сотопласты относятся к жестким конструкционным заполнителям, обладающим жесткостью и прочностью, достаточной для восприятия сдвигающих усилий и местной нагрузки, то их используют также в качестве конструкционного среднего слоя трехслойных панелей.
Пенопласты имеют пористую структуру. Они изготовляются из технически чистых полимеров путем добавки к ним порофоров, которые после нагревания или инициирования переходят в газообразное состояние, в результате чего полимер становится пористым. Благодаря наличию замкнутых пор с толщиной стенок порядка 0,01 мм пенопласты легки и эффективны как теплозвукоизоляционные материалы и применяются для трехслойных панелей (плотность пенопластов 0,03... 0,22 т/м3).
Пенопласты могут быть изготовлены прессовым способом в виде отдельных плит различных размеров и непосредственно в полости изготовляемого изделия, когда вспененная масса заполняет весь объем полости, плотно прикасается к наружным обшивкам и надежно к ним приклеивается при остывании.
Наиболее распространены такие пенопласты: полистирольные марок ПС-1, ПС-4, ПСБ, ПСБ-С; поливинилхлоридные марок ПХВ-1, ПХВ-2, ПХВ-3; фенолоформальдегидные марки ФРП-1.
Сотопласты изготовляются в виде сот из обычной бумаги, прочной бумаги (крафт-бумаги), тканей, различных листовых материалов, стеклоткани и т. д. Для получения сот гибкий листовой материал нарезают лентами требуемой ширины, которые складывают друг с другом, чередуя места склейки в шахматном порядке. После склейки ленты растягиваются в перпендикулярном направлении и получают сотопласт с ячейками нужных размеров. Для укрепления стенок сотопластов материал может пропитываться смолами (рис. 14, а). Для изготовления сотопласта из жестких листовых материалов нарезанные полосы под любым углом относительно друг друга вставляются в прорези, сделанные до половины ширины полос на расстояниях, равных размерам ячейки (рис. 14, б).
Полимербетоны
По виду применяемой смолы полимербетоны разделяются на фурановые, эпоксидные, полиэфирные, фенолоформальдегидные и др. Наиболее распространен фурановый полимербетон на основе фурфуролацетоновых мономеров ФА и ФАМ. Наполнители полимербетонов составляются из щебня, песка и микронаполнителей. Смолы содержится 8...12, песка — 40, щебня — 50%.
Технология получения полимербетона в целом аналогична технологии обычного бетона. Для получения полимербетона более высокого качества лучше применить раздельное приготовление мастики, составленной из смолы и молотого песка, и макронаполнителя, представляющего смесь песка со щебнем. При дальнейшем смешивании достигается равномерное распределение мастики по всему объему.
С целью придания полимербетонам большей сопротивляемости растяжению их армируют как стержнями, так и проволочными сварными сетками, расположенными рассредоточенно по всему сечению элемента. Такой материал называется сталеполимербетоном.
Более стойки к химической агрессии конструкции со стеклопластиковой арматурой — стеклопластполимербетонные. Они менее изучены и находятся в стадии экспериментальных исследований.
Армополимербетонные элементы и конструкции изготовляются по той же технологии, что и железобетонные, но с сухим прогревом. Основная область их применения — это сооружения, эксплуатируемые в химически агрессивных средах. Требования к технологии изготовления, к составу и правила проектирования армополимербетонов приведены в Руководстве по расчету и применению конструкций из армополимербетонов в строительстве.