Склопластикові матеріали. Надійні конструкції із склопластику. Корозія бетону у морській воді
Основні поняття
Склопластик - система зі скляних ниток зв'язування реактопластами (Необоротнотвердіючими смолами).
Механізми міцності-Адгезія між одиничним волокном та полімером (смолою) адгезія залежить від ступеня очищення поверхні волокна від аппрету (поліетиленовівіск, парафін). Аппрет наноситься на заводі виробника волокон або тканин для збереження запобігання розшаровування при транспортно-технологічних операціях.
Смоли – поліефірні, характеризуються невисокою міцністю та значною усадкою при твердінні, це їх мінус. Плюс-швидка полімеризація на відміну від епоксидів.
Однак усадка і швидка полімеризація викликають сильні пружні напруги у виробі і згодом виріб коробиться, короблення незначно, але на тонких виробах дає неприємні відблиски кривої поверхні - див будь-яке радянське обваження для ВАЗів.
Епоксиди значно більш точно тримають форму, значно міцніше, проте дорожче. Міф про дешевизну епоксидів пов'язаний з тим, що вартість вітчизняної епоксидної смоли порівнюють із вартістю імпортної поліефірної. Епоксиди так само виграють за термостійкістю.
Міцність склопластику - у будь-якому випадку залежить від кількості скла за об'ємом - найбільш міцні з вмістом скла 60 відсотків, однак, таке можна отримати тільки під тиском та при температурі. У «холоднихумовах» міцний склопластик отримати важко.
Підготовка скломатеріалів перед виклеюванням.
Оскільки процес полягає в склеюванні волокон між собою смолами, то вимоги до волокон, що склеюються, точно такі ж як і при процесах склеювання - ретельне знежирення, видалення адсорбованої води відпалом.
Знежирення, або видалення аппрета-можна зробити, в бензині БР2, ксилоле, толуолі, їх сумішах. Ацетон не рекомендується через зв'язування води з атмозверу та «намокання» Поверхні волокон. Як спосіб знежирення можна застосувати і відпал при температурі 300-400 градусів. У аматорських умовах це можна зробити так - згорнута в рулон тканина поміщається в заготовку від вентиляційної труби або водостічної оцинкованої і наривається спіраллю від електроплитки, що поміщається всередину рулону, можна використовувати та ін.
Після відпалу скломатеріали не повинні пролежувати на повітрі, оскільки поверхня склотканини адсорбує на себе воду.
Слова деяких «умільців» про можливість виклеювати не видаляючи аппрет викликають сумну посмішку- нікому в голову не прийде склеювати скло по шару парафіну. «смоларозчиняє парафін ще смішніше. намажте скло парафіном, натріть а тепер спробуйте до нього що-небудь приклеїти. Висновки зробіть самі))
Виклейка.
Роздільний шар по матриці - найлучний полівініловий спирт у воді, нанесений розпилювачем і висушений. Дає слизьку та еластичну плівочку.
Можна використовувати спеціальні воски або воскові мастики на основі силікону, проте завжди потрібно переконатися, що розчинник у смолі не розчиняє розділовий шар, спробувавши попередньо на чомусь маленькому.
При виклеюванні - укладати шар на шар прокочуючи гумовим валиком видавлюючи надлишки смоли, повітряні бульбашки видаляти проколюючи голкою.
Керуватися принципом - надлишок смоли завжди шкідливий - смола тільки склеює скляні волокна, але не є матеріалом для створення форм.
якщо деталь високої точності, як наприклад, кришка капота, бажано вводити в смолу мінімум затверджувача і для полімеризації застосовувати джерела нарізу, наприклад, інфрачервону лампу або побутову «рефлектор».
Після твердіння не знімаючи з матриці дуже бажано виріб рівномірно прогріти-особливо на стадії «желатинізації» смоли. Ця міра зніме внутрішні напруги і деталь не буде коробиться з часом. Щодо короблення — я говорю про появу відблисків, а не про зміну розмірів, розміри можуть змінюватися всього на частки відсотка, але при цьому давати сильні відблиски. «заморочується» результат-літо, постояла на сонечку, взимку пара морозів і ... криве все як ... хоча нове виглядало відмінно.
Крім того, при постійній дії вологи, особливо на місцях відколів, склотканина починає вилазити назовні, і поступово змочуючись водою просто бахромиться, вода рано чи пізно проникаючи в товщу матеріалу відшаровує скляні нитки від основи. (Склоадсорбує вологу дуже сильно)
через рік.
Видовище більш ніж сумне, ну такі вироби ви бачите щодня. що зроблено зі сталі, а що з пластику видно відразу.
До речі, на ринку іноді з'являються препреги - це листи склотканини вже покриті смолою, залишається покласти під тиск і нагріти - вони склеються в прекрасний пластик. Але техпроцес складніший, хоча я чув, що на препреги наносять шар смоли з затверджувачем і отримують чудові результати. сам так не робив.
Це основні поняття про склопластики, матрицю робити відповідно до здорового глузду з будь-якого відповідного матеріалу.
Я використовую суху штукатурку «ротбанд» обробляється чудово, дуже точно тримає розмір, після висихання від води просочується сумішшю 40 відсотків епоксидної смоли з отверджувачем-решта ксилол, після затвердіння смоли такі форми можна відполірувати або. дуже міцні та розмір тримають чудово.
Як відшарувати виріб із матриці?
у багатьох ця проста операція викликає утруднення, аж до руйнування форми.
Відшарувати просто - в матриці попередньо до виклеювання злити отвір або кілька, заклеїти тонким скотчем. після виготовлення виробу в ці отвори по черзі дунути стисненим повітрям - виріб відшарується і легко зніматися.
Знову ж таки, я можу сказати що використовую я.
Смола-ЕД20 або ЕД6
отвердидель-поліетиленполіамін він же ПЕПА.
Тиксотропна добавка - аеросил (придодаванні його смола втрачає плинність і робиться желеподібною, дуже зручно) додається за бажаним результатом.
Пластифікатор-дибутилфталат або рицинова олія, оклоло відсотка-чверті відсотка.
Розчинник-ортоксилол, ксилол, етилцеллозольв.
наповнювач у смолу для поверхневих шарів - алюмінієва пудра (Приховуєсклосітку)
склотканина - асстт, або склорогогожа.
Допоміжні матеріали-полівініловий спирт, силіконовий вазелін КВ
дуже корисна тонка поліетиленова плівка як розділовий шар.
корисно відвакуумувати смолу після розмішування видаливши бульбашки.
Склотканину я нарізаю в потрібні шматки, потім згортаю, поміщаю в трубу і прожарюю всю цю справу трубчастим ТЕНом поміщеним усередину рулону прожарюється ніч - так зручно.
Так, і ось ще.
Епоксидну смолу не розмішувати з затверджувачем однієї ємності в кількості більше 200 грам. розігріється і закипить у мить.
Експрес контроь результатів - на пробному шматку при розламуванні склонітки не повинні стирчати - злам пластику повинен бути схожий на злам фанери.
зламайте будь-який пласктик з якого зроблено обважування або зверніть увагу на битий-суцільні лохми. Це результат "ніякий» зв'язку скла з полімером.
Та й маленькі секрети.
дуже зручно виправляти девекти типу подряпин або раковин так- наносите на раковину краплю епоксидної смоли, після чого зверзу, як зазвичай приклеюєте скотч (звичайний, прозорий), по виблиску вирівнюєте поверхню пальцями або прикладаючи щось пружне, після затвердіння скотч відклеюється легко і дає дзеркальну поверхню. Обробки ніякої не потрібно.
Розчинник знижує міцність пластику та викликає усадку у готовому виробі.
по можливості слід уникати його застосування.
алюмінієва пудра додається тільки в поверхневі шари-усадку знижує дуже сильно, характерна для пластиків сітка мені проявляється потім ніякої, кількість до консистенції густої сметани.
обробляються епоксиди гірше ніж поліефіри, і це їх недолік.
колір після додавання алюмінієвої пудри не сріблястий, а сіро-металевий.
негарний загалом.
Металеве кріплення вклеєне в пластик має бути з алюмінієвих сплавів або титану- тому що. На закладний виріб наноситься дуже тонкий шар силіконового герметика, і до нього притискається склотканина, що добре відпалена. Тканина повинна прилипнути, але НЕ ПОВИННА просочитися наскрізь. через 20 хвилин ця тканина змочується смолою без розчинника і на неї приклеюються інші шари. це «бойова «технологіяяк силіконовий герметик ми використовували радянський КЛТ75 з'єднання вібро, термостійке, морозостійке, стійке до дії солоної води. Підготовка поверхні металу-алюмінієвий сплав промити в чистому розчиннику. протруїти в суміші пральної соди і прального порошку, нагріваючи розчин до кипіння, якщо є можливість то в слабкому лугу, наприклад 5% розчині їдкого калі або натру, з нагріванням висушити. прогріти до 200-400 град. Після остигання вклеювати якнайшвидше.
Будівництво - це сфера, на користь якої невпинно працює хімічна промисловість, створюючи нові сплави та матеріали для виробництва різних виробів. Одним із найбільш важливих та перспективних досягнень у цій сфері за останні роки можна назвати результати, пов'язані з роботою над таким композиційним матеріалом, як склопластик. Багато інженерів і будівельників називають його матеріалом майбутнього, оскільки він зумів перевершити за своїми якостями багато металів і сплавів, зокрема, леговану сталь.
Що являє собою склопластик? Це композит, що має дві складові: армуючу та сполучну основи. У ролі першої виступає скловолокно, друга – це різні за своїм хімічним складом смоли. Варіації з кількістю тих та інших дозволяють зробити склопластик стійким до умов практично будь-якого середовища. Але слід розуміти, що не існує універсального виду склопластику, кожен з них рекомендований до використання у певних експлуатаційних умовах.
Склопластик цікавий проектувальникам тим, що готова продукція з нього з'являється одночасно із самим матеріалом. Ця особливість дає великий простір фантазії, дозволяючи виготовити виріб з індивідуальними фізико-механічними характеристиками за заданими параметрами клієнта.
Одним з найпоширеніших будівельних матеріалів зі склопластику є ґратчастий настил.На відміну від сталевих настилів він виробляється методом лиття, що надає йому таких характеристик як низька теплопровідність, ізотропність, і звичайно як і у матеріалів зі сталі - міцність і довговічність.
Зі склопластикового гратчастого настилу виготовляють сходові сходи, втім, при цьому і вся конструкція виконується також зі склопластикових деталей: стійки, поручні, опори, швелера.
Безумовно, такі сходи є дуже довговічними, їм не страшна корозія та вплив хімічних речовин. Вони легкі у перевезенні та монтажі. На відміну від металоконструкцій для їх встановлення достатньо кількох людей. Додатковим плюсом є можливість вибору кольорів, що підвищує зовнішню привабливість об'єкта.
Дуже більшої популярності набули сходи, що виготовляються зі склопластику.Їх надійність обумовлена тими самими унікальними характеристиками описуваного нами композиту. Пішохідні зони, обладнані сходнями зі склопластику, не вимагають особливого догляду, їх експлуатаційні можливості набагато вищі за однотипні металоконструкції. Доведено, що термін служби склопластику набагато довший за останні і становить понад 20 років.
Ще однією високоефективною пропозицією є система поручнів зі склопластику. Всі запчастини перил дуже компактні та легкі для ручного складання. Крім того, для клієнта існує багато варіацій готової конструкції, а також можливість здійснити власний проект.
Завдяки діелектричним властивостям склопластику з нього виробляють кабельні канали. Ізотропність цього матеріалу підвищує попит на продукцію, що планується до використання на об'єктах, чутливих до електромагнітних коливань.
Загалом можна відзначити, що асортимент продукції зі склопластику досить широкий. Працюючи з ним, будівельники та проектувальники можуть реалізувати найфантастичніші ідеї. Всі пропоновані нашою компанією конструкції надійні та міцні. Якість склопластику формує порівняно високу ціну на нього, але при цьому вона є оптимальним співвідношенням переваг цього матеріалу та попиту на нього. Та й при тому важливо розуміти, що витрати на його покупку окупляться надалі завдяки скороченню витрат на його транспортування, монтаж і подальше обслуговування.
Склопластикова арматура займає більш міцні позиції в сучасному будівництві. Це зумовлено, з одного боку, її високою питомою міцністю (відношенням міцності до питомої маси), з іншого боку, високою стійкістю корозійної, морозостійкістю, низькою теплопровідністю. Конструкції, де використовується склопластикова арматура, неелектропровідні, що дуже важливо для виключення блукаючих струмів та електроосмосу. У зв'язку з вищою вартістю порівняно зі сталевою арматурою, склопластикова арматура використовується, головним чином, у відповідальних конструкціях, яких пред'являються особливі вимоги. До таких конструкцій відносяться морські споруди, особливо ті частини, які знаходяться в зоні змінного рівня води.
Корозія бетону в морській воді
Хімічна дія морської води обумовлена, головним чином, присутністю сірчанокислого магнію, що викликає два види корозії бетону – магнезіальну та сульфатну. В останньому випадку в бетоні утворюється комплексна сіль (гідросульфоалюмінат кальцію), що збільшується в обсязі і викликає розтріскування бетону.
Іншим сильним чинником корозії є вуглекислота, яку виділяють органічні речовини під час розкладання. У присутності вуглекислоти нерозчинні сполуки, що зумовлюють міцність, переходять у добре розчинний бікарбонат кальцію, що вимивається з бетону.
Морська вода діє найбільше на бетон, що знаходиться безпосередньо над верхнім рівнем води. При випаровуванні води в порах бетону залишається твердий залишок, що утворюється із розчинених солей. Постійне надходження води в бетон і подальше її випаровування з відкритих поверхонь призводить до накопичення та зростання кристалів солі в порах бетону. Цей процес супроводжується розширенням та розтріскуванням бетону. Крім солей надводний бетон відчуває на собі дію поперемінного заморожування та відтавання, а також зволоження та висихання.
У зоні змінного рівня води бетон руйнується дещо меншою мірою, через відсутність сольової корозії. Підводна частина бетону, що не зазнає циклічної дії зазначених факторів, руйнується рідко.
В роботі наведено приклад руйнування залізобетонного пальового пірсу, палі якого, висотою 2,5 м, у зоні змінного горизонту води не були захищені. Вже за рік було виявлено майже повне зникнення бетону із цієї зони, тож пірс тримався на одній арматурі. Нижче за рівень води бетон залишився в хорошому стані.
Можливість виготовлення довговічних паль для морських споруд закладена у застосуванні поверхневого склопластикового армування. Такі конструкції по корозійній стійкості та морозостійкості не поступаються конструкціям, виконаним повністю з полімерних матеріалів, а за міцністю, жорсткістю та стійкістю їх перевершують.
Довговічність конструкцій із зовнішнім склопластиковим армуванням визначається корозійною стійкістю склопластику. Завдяки герметичності склопластикової оболонки бетон не піддається впливу середовища і тому його склад може підбиратися лише виходячи з необхідної міцності.
СКЛОПЛАСТИКОВА АРМАТУРА ТА ЇЇ ВИДИ
До бетонних елементів, де використовується склопластикова арматура, переважно застосовуються принципи проектування залізобетонних конструкцій. Аналогічна і класифікація за видами склопластикової арматури, що застосовується. Армування може бути внутрішнім, зовнішнім і комбінованим, що є поєднанням перших двох.
Внутрішнє неметалеве армування застосовується в конструкціях, що експлуатуються в середовищах, агресивних до сталевої арматури, але не агресивних по відношенню до бетону. Внутрішнє армування можна розділити на дискретне, дисперсне та змішане. До дискретного армування відносяться окремі стрижні, плоскі та просторові каркаси, сітки. Можлива комбінація, наприклад, окремих стрижнів та сіток та ін.
Найбільш простим видом склопластикової арматури є стрижні потрібної довжини, які застосовуються замість сталевих. Не поступаючись сталі по міцності, склопластикові стрижні значно перевершують їх за корозійною стійкістю і тому використовуються в конструкціях, у яких існує небезпека корозії арматури. Скріплювати склопластикові стрижні в каркаси можна за допомогою пластмасових елементів, що самозащіпаються, або зв'язуванням.
Дисперсне армування полягає у введенні в бетонну суміш при перемішуванні рубаних волокон (фібр), які в бетоні розподіляються хаотично. Спеціальними заходами можна досягти спрямованого розташування волокон. Бетон із дисперсним армуванням зазвичай називають фібробетоном.
У разі агресивності середовища до бетону ефектним захистом є зовнішнє армування. При цьому зовнішня листова арматура може виконувати одночасно три функції: силову, захисну та функцію опалубки при бетонуванні.
Якщо зовнішнього армування недостатньо для сприйняття механічних навантажень, застосовується додаткова внутрішня арматура, яка може бути склопластиковою, так і металевою.
Зовнішнє армування поділяється на суцільне та дискретне. Суцільне є листову конструкцію, що повністю покриває поверхню бетону, дискретне - елементи сітчастого типу або окремі смуги. Найчастіше здійснюється одностороннє армування розтягнутої грані балки чи поверхні плити. При односторонньому поверхневому армуванні балок доцільно завести відгини листа арматури на бічні грані, що підвищує тріщиностійкість конструкції. Зовнішнє армування може влаштовуватися як по всій довжині або поверхні несучого елемента, так і в окремих найбільш напружених ділянках. Останнє роблять тільки в тих випадках, коли не потрібний захист бетону від впливу агресивного середовища.
ЗОВНІШнє СКЛОПЛАСТИКОВЕ АРМУВАННЯ
Основна ідея конструкцій із зовнішнім армуванням полягає в тому, що герметична склопластикова оболонка, надійно захищає бетонний елемент від впливів зовнішнього середовища і одночасно виконує функції арматури, сприймаючи механічні навантаження.
Можливі два шляхи отримання бетонних конструкцій у склопластикових оболонках. Перший включає виготовлення бетонних елементів, їх сушіння, а потім укладання в склопластикову оболонку, шляхом багатошарової обмотки скломатеріалом (склотканиною, склострічкою) з пошаровим просоченням смолою. Після полімеризації сполучного обмотка перетворюється на суцільну склопластикову оболонку, а весь елемент - на трубобетонну конструкцію.
Другий заснований на попередньому виготовленні склопластикової оболонки та подальшому заповненні її бетонною сумішшю.
Перший шлях отримання конструкцій, де використовується склопластикова арматура, дає можливість створення попереднього поперечного обтиснення бетону, що суттєво підвищує міцність та знижує деформативність одержуваного елемента. Ця обставина особливо важлива, тому що деформативність трубобетонних конструкцій не дозволяє повною мірою скористатися значним збільшенням міцності. Попереднє поперечне обтиснення бетону створюється не тільки натягом склониток (хоча в кількісному відношенні воно становить основну частину зусилля), але і за рахунок усадки сполучного в процесі полімеризації.
СКЛОПЛАСТИКОВА АРМАТУРА: КОРОЗІЙНА СТІЙКІСТЬ
Стійкість склопластиків до впливу агресивних середовищ переважно залежить від виду полімерного сполучного та волокна. При внутрішньому армуванні бетонних елементів стійкість склопластикової арматури повинна оцінюватися не тільки по відношенню до зовнішнього середовища, але і по відношенню до рідкої фази в бетоні, так як твердіючий бетон є лужним середовищем, в якому застосовується алюмоборосилікатне волокно руйнується. У цьому випадку має бути забезпечений захист волокон шаром смоли або використані волокна іншого складу. У разі невологих бетонних конструкцій корозії скловолокна не спостерігається. У зволожуваних конструкціях лужність бетонного середовища можна значно знизити, використовуючи цементи з активними мінеральними добавками.
Випробування показали, що склопластикова арматура має стійкість у кислому середовищі більш ніж у 10 разів, а в розчинах солей більш ніж у 5 разів вища за стійкість сталевої арматури. Найбільш агресивною для склопластикової арматури є лужне середовище. Зниження міцності склопластикової арматури в лужному середовищі відбувається в результаті проникнення рідкої фази до скловолокна через відкриті дефекти в сполучному, а також дифузії через сполучне. Слід зазначити, що номенклатура вихідних речовин та сучасні технології отримання полімерних матеріалів дозволяють у широких межах регулювати властивості сполучного для склопластикової арматури та отримувати склади з надзвичайно низькою проникністю, а отже, звести до мінімуму корозію волокна.
СКЛОПЛАСТИКОВА АРМАТУРА: ЗАСТОСУВАННЯ ПРИ РЕМОНТІ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ КОНСТРУКЦІЙ
Традиційні способи посилення та відновлення залізобетонних конструкцій досить трудомісткі і часто вимагають тривалої зупинки виробництва. У разі агресивного середовища після ремонту потрібно створити захист від корозії. Висока технологічність, малі терміни твердіння полімерного сполучного, висока міцність та корозійна стійкість зовнішнього склопластикового армування визначили доцільність його використання для посилення та відновлення несучих елементів споруд. Застосовувані для цих цілей способи залежать від конструктивних особливостей елементів, що ремонтуються.
СКЛОПЛАСТИКОВА АРМАТУРА: ЕКОНОМІЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ
Термін експлуатації залізобетонних конструкцій при дії агресивних середовищ різко скорочується. Заміна їх склопластбетонними ліквідує витрати на капітальні ремонти, збитки від яких суттєво зростають, коли на час ремонту потрібна зупинка виробництва. Капіталовкладення на зведення конструкцій, де використовується склопластикова арматура, значно більше, ніж залізобетонних. Однак через 5 років вони окупаються, а через 20 років економічний ефект досягає дворазової вартості зведення конструкцій.
ЛІТЕРАТУРА
- Корозія бетону та залізобетону, методи їх захисту / В. М. Москвин, Ф. М. Іванов, С. Н. Алексєєв, Є. А. Гузєєв. - М.: Будвидав, 1980. - 536 с.
- Фролов Н. П. Склопластикова арматура та склопластбетонні конструкції. - М.: Будвидав, 1980. - 104с.
- Тихонов М. К. Корозія та захист морських споруд з бетону та залізобетону. М: Вид-во АН СРСР, 1962. - 120 с.
У зарубіжному будівництві з усіх типів склопластику основне застосування знайшов світлопрозорий склопластик, який успішно використовується в промислових будівлях у вигляді листових елементів хвилястого профілю (як правило, у поєднанні з хвилястими листами з азбестоцементу або металу), плоских панелей, куполів, просторових конструкцій.
Світлопрозорі огороджувальні конструкції служать заміною трудомістким та малоекономічним віконним блокам та ліхтарям верхнього світла промислових, громадських та сільськогосподарських будівель.
Світлопрозорі огорожі знайшли широке застосування у стінах та покрівлі, а також в елементах допоміжних споруд: навісах, кіосках, огорожах парків та мостів, балконів, сходових маршів та ін.
У холодних огорожах промислових будівель хвилясті листи зі склопластику поєднуються з хвилястими листами з азбестоцементу, алюмінію та сталі. Це дає можливість найбільш раціонально використовувати склопластик, застосовуючи його у вигляді окремих включень у покрівлю та стіни у кількостях, що диктуються світлотехнічними міркуваннями (20-30% загальної площі), а також міркуваннями вогнестійкості. До прогонів та фахверку листи склопластику кріпляться тими ж кріпильними деталями, що й листи з інших матеріалів.
Останнім часом у зв'язку зі зниженням цін на склопластики та отриманням самозагасаючого матеріалу світлопрозорий склопластик почали застосовувати у вигляді великих або суцільних площ в огороджувальних конструкціях промислових та громадських будівель.
Типорозміри хвилястих листів охоплюють всі (або майже всі) можливі комбінації з профільними листами з інших матеріалів: азбестоцементу, плакованої сталі, хвилястої сталі, алюмінію та ін. прийняті у США та Європі. Приблизно також великий асортимент профільних листів з вініпласту (фірма «Мерлі») та оргскла (фірма «Ай-Сі-Ай»).
Одночасно зі свєгопрозорими листами споживачам пропонують і комплектні деталі їх кріплення.
Поряд зі світлопрозорими склопластиками останніми роками в низці країн все більшого поширення набуває також жорсткий світлопрозорий вініпласт переважно у вигляді хвилястих листів. Хоча цей матеріал більший, ніж склопластик, чутливий до температурних коливань, має менший модуль пружності і, за низкою даних, менш довговічний, проте має певні перспективи у зв'язку з широкою сировинною базою і певними технологічними перевагами.
Куполизі склопластику і оргскла знайшли широке поширення за кордоном у зв'язку з високими світлотехнічними характеристиками, невеликою вагою, відносною простотою виготовлення (особливо куполів з оргскла) та ін. У США та Західній Європі застосовуються переважно одношарові куполи, у країнах з холоднішим кліматом (Швеція, Фінляндія та ін.) - двошарові з повітряним прошарком і спеціальним пристосуванням для відведення конденсату, зробленим у вигляді невеликого жолоба по периметру опорної частини купола.
Область застосування світлопрозорих куполів - промислові та громадські будівлі. Масовим випуском їх зайнято десятки фірм у Франції, Англії, США, Швеції, Фінляндії та інших країнах. Куполи зі склопластику зазвичай випускаються розміром від 600 до 5500 мм,А з оргскла від 400 до 2800 мм.Є приклади застосування куполів (складових) значно більших розмірів (до 10 мі більше).
Є також приклади застосування куполів з армованого вініпласту (див. розділ 2).
Світлопрозорі склопластики, які ще зовсім недавно застосовувалися тільки у вигляді хвилястих листів, зараз починають широко використовуватися і для виготовлення великогабаритних конструкцій, особливо стінових та покрівельних панелей стандартних розмірів, здатних конкурувати з подібними конструкціями традиційних матеріалів. Лише одна американська фірма «Колуолл», що випускає тришарові світлопрозорі панелі завдовжки м,застосувала їх у кількох тисячах будівель.
Особливий інтерес представляють розроблені принципово нові світлопрозорі панелі капілярної структури, що мають підвищену теплоізоляційну здатність при високій світлопрозорості. Ці панелі є сердечником з термопласту з капілярними каналами (капіляропласту), обклеєний з двох сторін плоскими листами зі склопластику або оргскла. Сердечник є по суті світлопрозорий сотопласт з осередками невеликих розмірів (0,1-0,2 мм).Він містить 90% твердої речовини та 10% повітря і виготовляється в основному з полістиролу, рідше – оргскла. Можливе також застосування полокарбонату – термопласту підвищеної вогнестійкості. Основною перевагою цієї свігопрозорої конструкції є високий термічний опір, що дає суттєву економію на опаленні та перешкоджає утворенню конденсату навіть за високої вологості повітря. Слід також відзначити підвищений опір її зосередженим, у тому числі ударним навантаженням.
Стандартні розміри панелей капілярної структури -3X1 м, але можуть виготовлятися довжиною до 10 мта шириною до 2 м.На рис. 1.14 показано загальний вигляд та деталі промислової будівлі, де як світлові огорожі покрівлі та стін застосовані панелі капілярної структури розміром 4,2X1 м.Панелі укладаються по довгим сторонам на V-подібні прокладки та стикуються зверху за допомогою металевих накладок на мастиці.
У СРСР склопластик знайшов у будівельних конструкціях дуже обмежене застосування (для окремих дослідних споруд) у зв'язку з недостатньою його якістю та обмеженим асортиментом
(Див. розділ 3). В основному випускаються хвилясті листи з невеликою висотою хвилі (до 54 мм),які застосовуються переважно у вигляді холодних огорож для будівель «малих форм» - кіосків, навісів, легких навісів.
Тим часом, як показали техніко-економічні дослідження, найбільший ефект може дати застосування склопластику в промисловому будівництві як світлопрозорі огорожі стін та покрівлі. При цьому виключаються дорогі та трудомісткі ліхтарні надбудови. Ефективним є також застосування світлопрозорих огорож у суспільному будівництві.
Огородження, виконані суцільно зі світлопрозорих конструкцій, рекомендуються для тимчасових громадських та допоміжних будівель та споруд, в яких застосування світлопрозорих огорож із пластмас продиктовано підвищеними світлотехнічними або естетичними вимогами (наприклад, виставкові, спортивні будівлі та споруди). Для інших будівель та споруд загальна площа світлових прорізів, що заповнюються світлопрозорими конструкціями, визначається світлотехнічним розрахунком.
ЦНДІПромбудівель спільно з ЦНДІБК, Харківським Промбудбудпроектом та ВНДІ склопластиків та скловолокна розробив ряд ефективних конструкцій для промислового будівництва. Найпростішою конструкцією є світлопрозорі листи, що укладаються по каркасу в поєднанні з хвилястими листами з непро
візуальних матеріалів (азбестоцементу, сталі або алюмінію). Переважно використовувати склопластик з поперечною хвилею в рулонах, що унеможливлює стику листів по ширині. При поздовжній хвилі доцільно використовувати листи збільшеної довжини (на два прольоти) для скорочення числа стиків над опорами.
Ухили покриттів у разі комбінації хвилястих листів зі світлопрозорих матеріалів з хвилястими листами з азбестоцементу, алюмінію або сталі слід призначати відповідно до вимог,
Пред'являються до покриття з непрозорих хвилястих листів. При влаштуванні покриттів суцільно зі світлопрозорих хвилястих лгстів ухили повинні бути не менше 10% у разі стикування листів по довжині ската, 5% у разі відсутності стиків.
Довжина нахлістки світлопрозорих хвилястих листів у напрямку скату покриття (рис. 1.15) має бути 20 смпри ухилах від 10 до 25% та 15 смпри ухилах понад 25%. У стінових огорожах довжина нахлестки має бути 10 див.
Серйозну увагу при застосуванні таких рішень необхідно звертати на влаштування кріплень листів до каркасу, які багато в чому визначають довговічність конструкцій. Кріплення хвилястих листів до прогонів здійснюється болтами (до сталевих та залізобетонних прогонів) або шурупами (до дерев'яних прогонів), встановленими на гребені хвиль (рис. 1.15). Болти та шурупи повинні бути оцинковані або кадмовані.
Для аркушів з розмірами хвиль 200/54, 167/50, 115/28 та 125/35 кріплення ставляться на кожній другій хвилі, для аркушів з розмірами хвиль 90/30 та 78/18 – на кожній третій хвилі. Усі крайні гребені хвиль кожного хвилястого листа мають бути закріплені.
Діаметр болтів і шурупів приймають за розрахунком, але не менше 6 мм.Діаметр отвору під болти та шурупи має бути на 1-2 ммБільше діаметра кріпильного болта (шурупа). Металеві шайби під болти (шурупи) повинні бути вигнуті кривизною хвилі і забезпечені еластичними герметизуючими підкладками. Діаметр шайби приймається за розрахунком. У місцях кріплення хвилястих листів встановлюють дерев'яні або металеві підкладки, що перешкоджають осіданню хвилі на опорі.
Стик упоперек спрямування ската може здійснюватися болтовими або клейовими з'єднаннями. При болтових з'єднаннях довжина нахлестки хвилястих листів береться щонайменше довжини однієї хвилі; крок болтів 30 див.Стики хвилястих листів на болтах слід герметизувати стрічковими прокладками (наприклад, з еластичного пінополіуретану, просоченого поліізобутиленом) або мастиками. При клейовому з'єднанні довжину нахлестки приймають за розрахунком, а протяжність одного стику не більше 3 м.
Відповідно до прийнятих у СРСР установок на капітальне будівництво основну увагу в дослідженнях приділено великорозмірним панелям. Одна з таких конструкцій складається з металевого обрамлення, що працює на проліт 6 м і опертих на нього хвилястих листів, що працюють на проліт 1,2-2,4 м .
Переважний варіант із заповненням подвійними листами, як щодо більш економічний. Панелі такої конструкції розміром 4,5X2,4 мбули встановлені в дослідному павільйоні, спорудженому у Москві.
Перевагою описаної панелі з металевою рамою є простота виготовлення та використання матеріалів, що випускаються в даний час промисловістю. Однак більш економічними і перспективними є тришарові панелі з обшивками з плоских листів, що мають підвищену жорсткість, кращі теплотехнічні властивості і потребують мінімальної витрати металу.
Невелика вага таких конструкцій дозволяє застосовувати елементи значних розмірів, проте їх проліт, як і хвилястих листів, обмежується гранично допустимими прогинами і деякими труднощами технологічного порядку (необхідність великогабаритного пресового устаткування, стикування листів тощо. буд.).
Залежно від технології виготовлення склопластикові панелі можуть бути клеєними або цільноформованими. Клеєні панелі виготовляють шляхом з'єднання на клею плоских обшивок з елементом середнього шару: ребрами зі склопластику, металу або антисептованої деревини. Для їх виготовлення можуть бути широко використані стандартні склопластикові матеріали, що виробляються безперервним методом: плоскі та хвилясті листи, а також різні профільні елементи. Клеєні конструкції дозволяють залежно від потреби порівняно широко варіювати висоту та крок елементів середнього шару. Їх основним недоліком, однак, є більше порівняно з цільноформованими панелями число технологічних операцій, що робить більш складним їх виготовлення, а також менш надійне, ніж цільноформованих панелях, з'єднання обшивок з ребрами.
Цілісноформовані панелі виходять безпосередньо з вихідних компонентів - скловолокна та сполучного, з яких формується коробчастий елемент шляхом намотування волокна на оправлення прямокутної форми (рис. 1.16). Такі елементи ще до затвердіння сполучного спресовуються в панель шляхом створення бокового та вертикального тиску. Ширина цих панелей визначається довжиною коробчастих елементів і стосовно модулю промислових будівель приймається рівною 3 м.
Рис. 1.16. Світлопрозорі цільноформовані панелі зі склопластиків
А - схема виготовлення: 1 - намотування склопластикового наповнювача на оправки; 2 - бічне стиснення; 3-вертикальний тиск; 4-готова панель після вилучення оправок; б-загальний вигляд фрагмента панелі
Застосування для цільноформованих панелей безперервного, а не рубаного скловолокна дозволяє отримати в панелях матеріал з підвищеними значеннями модуля пружності та міцності. Найважливішою перевагою цільноформованих панелей є також одностадійність процесу та підвищена надійність з'єднання тонких ребер середнього шару з обшивками.
В даний час ще важко віддати перевагу тій чи іншій технологічній схемі виготовлення світлопрозорих склопластикових конструкцій. Це можна буде зробити лише після того, як буде налагоджено їх виробництво та отримано дані щодо експлуатації різних видів світлопрозорих конструкцій.
Середній шар клеєних панелей може влаштовуватись у різних варіантах. Панелі з хвилястим середнім шаром порівняно прості у виготовленні та мають гарні світлотехнічні властивості. Проте висота таких панелей обмежується максимальними розмірами хвилі.
(50-54мм), у зв'язку з чим а)250^250г250 такі панелі мають огорожу
Нічну жорсткість. Найбільш прийнятні щодо цього є панелі з ребристим середнім шаром.
При підборі розмірів поперечного перерізу світлопрозорих ребристих панелей особливе місце займає питання про ширину і висоту ребер та частоту їх розміщення. Застосування тонких, невисоких і рідко розставлених ребер забезпечує більше світлопропускання панелі (див. нижче), але разом з тим призводить до зниження її несучої здатності і жорсткості. При призначенні кроку ребер слід також враховувати несучу здатність обшивки в умовах її роботи на місцеве навантаження та проліт, що дорівнює відстані між ребрами.
Проліт тришарових панелей завдяки їхній значно більшій жорсткості, ніж у хвилястих листів, може бути доведений для плит покрівлі до 3 м,а для панелей стін – до 6 м.
Тришарові клеєні панелі із середнім шаром із дерев'яних ребер застосовані, наприклад, для службових приміщень Київського відділення ВНІІНСМ.
Особливий інтерес представляє використання тришарових панелей для влаштування зенітних ліхтарів у покрівлі промислових та громадських будівель. Розробка та дослідження світлопрозорих конструкцій для промислового будівництва проводилися в ЦНДІПромбудівництв спільно з ЦНДІБК. На основі комплексних досліджень вкотре
працюй ряд цікавих рішень зенітних ліхтарів зі склопластику та оргскла, а також здійснено досвідчені об'єкти.
Зенітні ліхтарііз склопластику можуть вирішуватися у вигляді куполів або панельної конструкції (рис. 1.17). У свою чергу, останні можуть бути клеєними або цільноформованими, плоскими або криволінійними. У зв'язку зі зниженою несучою здатністю склопластику спирання панелей проводиться по довгих сторонах на сусідні глухі панелі, які для цієї мети мають бути посилені. Можливий також пристрій спеціальних опорних ребер.
Оскільки переріз панелі, як правило, визначається розрахунком її за прогинами, у частині конструкцій використана можливість зменшення прогинів шляхом відповідного кріплення панелі на опорах. Залежно від конструкції такого кріплення та жорсткості самої панелі прогин панелі може бути зменшений як за рахунок розвитку опорного моменту, так і появи «ланцюгових» зусиль, що сприяють розвитку в панелі додаткових напруг, що розтягують. В останньому випадку необхідно передбачити конструктивні заходи, які б виключали можливість зближення опорних кромок панелі (наприклад, шляхом кріплення панелі до спеціальної рами або до сусідніх жорстких конструкцій).
Значне зменшення прогинів може бути досягнуто шляхом надання панелі просторової форми. Криволінійна панель склепінчастого типу краще, ніж плоска, працює на статичні навантаження, а її контур сприяє кращому видаленню бруду і води із зовнішньої поверхні. Конструкція цієї панелі аналогічна прийнятій для світлопрозорого покриття басейну в Пушкіному (див. нижче).
Зенітні ліхтарі у вигляді куполів зазвичай прямокутного контуру влаштовуються, як правило, подвійними, враховуючи наші порівняно суворі кліматичні умови. Вони можуть встановлюватися окремо.
4 О. Б. Губенко
Нами куполами або бути зблокованими на плиті покриття. Поки що в СРСР практичне застосування знайшли лише куполи з органічного скла у зв'язку з відсутністю склопластику потрібної якості та розмірів.
У покритті московського Палацу піонерів (рис. 1.18) над залом лекторію встановлено з кроком близько 1,5 м 100 сферичних куполів діаметром 60 див.Цими банями висвітлюється площа близько 300 м2.Конструкція куполів височить над покрівлею, що забезпечує їх найкраще очищення та скидання дощової води.
У цьому будинку над зимовим садом застосована інша конструкція, що складається з трикутних пакетів, склеєних із двох плоских листів органічного скла, укладених по сталевому каркасу сферичного обрису. Діаметр купола, утвореного просторовим каркасом, близько 3 м.Пакети з органічного скла ущільнювали в каркасі гумою пористою і герметизували мастикою У 30-м. Тепле повітря, яке накопичується в підкупольному просторі, перешкоджає утворенню конденсату на внутрішній поверхні купола.
Спостереження за банями з органічного скла московського Палацу піонерів показали, що безшовні світлопрозорі конструкції мають незаперечні переваги перед збірними. Пояснюється це тим, що експлуатація сферичного купола, що складається з трикутних пакетів, більш скрутна, ніж безшовних куполів малого діаметра. Плоска поверхня склопакетів, часте розташування елементів каркасу та герметизуюча мастика ускладнюють стік води та здування пилу, а в зимовий час сприяють утворенню снігових заметів. Ці фактори значно знижують світлопропускання конструкцій і призводять до порушення герметизації між елементами.
Світлотехнічні випробування цих покриттів дали добрі результати. Було встановлено, що освітленість від природного світла горизонтальної площі лише на рівні підлоги залу лекторія майже така сама, як із штучному освітленні. Висвітлення є майже рівномірним (коливання 2-2,5%). Визначення впливу снігового покриву показало, що за товщині останнього 1-2 смосвітленість приміщення знижується на 20%. При плюсових температурах сніг підтає.
Зенітні куполи з оргскла знайшли також застосування під час будівництва ряду промислових будівель: Полтавського заводу алмазних інструментів (рис. 1.19), Смоленського заводу з переробки, лабораторного корпусу Ногінського наукового центру АН СРСР та ін. Конструкції куполів у зазначених об'єктах аналогічні. Розміри куполів по довжині 1100 мм,за шириною 650-800 мм.Куполи двошарові, опорні склянки мають похилі грані.
Стрижневі та інші несучі конструкціїіз склопластику застосовуються порівняно рідко, у зв'язку з його недостатньо високими механічними властивостями (особливо малою жорсткістю). Область застосування цих конструкцій носить специфічний характер, пов'язаний з особливими умовами експлуатації, як, наприклад, при вимогі підвищеної корозійної стійкості, радіопрозорості, високої транспортабельності та ін.
Порівняно великий ефект дає застосування склопластикових конструкцій, схильних до впливу різних агресивних речовин, які швидко руйнують звичайні матеріали. У 1960 р. на виготовлення корозійностійких склопластикових конструкцій тільки
у США було витрачено близько 7,5 млн. дол. (загальна вартість світлопрозорих склопластиків, вироблених 1959 р. у США, становить приблизно 40 млн. дол.). Інтерес до корозійностійких склопласти- кових конструкцій пояснюється, за даними фірм, насамперед їх хорошими економічними експлуатаційними показниками. Їхня вага
Рис. 1.19. Куполи з органічного скла на покрівлі Полтавського заводу алмазних інструментів
А – загальний вигляд; б – конструкція опорного вузла: 1 – купол; 2 - жолоб для збирання конденсату; 3 - морозостійка губчаста гума;
4 - Дерев'яна рама;
5 - притискна металева клямера; 6 -фартух з оцинкованої сталі; 7 - гідроізоляційний килим; 8 - ущільнена шлаковата; 9 - металева опорна склянка; 10 -Плитний утеплювач; 11 - асфальтова стяжка; 12 -відсипання з гранульованого
Шлаку
Набагато менше сталевих або дерев'яних конструкцій, вони значно довговічніші за останні, легко зводяться, ремонтуються і очищаються, можуть бути виготовлені на основі самозагасаючих смол, а світлопрозорі ємності не потребують водомірного скла. Так, серійна ємність для агресивних середовищ висотою 6 мта діаметром 3 мважить близько 680 кг, тоді як подібна сталева ємність важить близько 4,5 т.Вага витяжної труби діаметром 3 мта висотою 14,3 мупризначеної для металургійного виробництва, становить 77-Vio ваги сталевої труби при однаковій здатності, що несе; хоча склопластикова труба у виготовленні обійшлася в 1,5 рази дорожче, вона економічніша за сталь.
ній, оскільки, за даними зарубіжних фірм, термін служби таких споруд, виготовлених зі сталі, обчислюється тижнями, з нержавіючої сталі - місяцями, подібні споруди зі склопластику експлуатуються без пошкодження роками. Так, труба висотою 60 ж і діаметром 1,5 мексплуатується сьомий рік. Раніше ж встановлена труба з нержавіючої сталі прослужила лише 8 місяців, а її виготовлення та встановлення обійшлися лише вдвічі дешевше. Таким чином, вартість труби зі склопластику окупилася вже за 16 місяців.
Прикладом довговічності в умовах агресивного середовища є також ємності зі склопластику. Така ємність діаметром і висотою 3 ж, призначена для різних кислот (у тому числі сірчаної), з температурою близько 80 ° С експлуатується без ремонту 10 років, прослуживши у 6 разів більше, ніж відповідна металева; лише одні ремонтні витрати на останню за п'ятирічний період дорівнюють вартості ємності зі склопластику.
В Англії, ФРН та США широке поширення також знайшли ємності у вигляді складів та резервуарів для води значної висоти (рис. 1.20).
Поряд із зазначеними великогабаритними виробами у ряді країн (США, Англія) у серійному порядку зі склопластиків виготовляються труби, секції повітроводів та інші подібні елементи, призначені для експлуатації в умовах агресивних середовищ.
Склопластикові профілі - це візуально-відомі, стандартні профілі, призначені для різного застосування у будівництві та дизайні, виготовлені зі склопластику.
Маючи ті ж зовнішні параметри, як і профілі з традиційних матеріалів, профільований склопластик, має ряд унікальних характеристик.
Склопластикові профілі мають один із найвищих показників у співвідношенні міцності до ваги порівняно з будь-якими іншими структурними виробами, а також чудову антикорозійну стійкість. Вироби мають високу стійкість до ультрафіолетового випромінювання, широкий діапазон робочих температур (-100°C до +180°C), а також пожежостійкість, що дозволяє використовувати даний матеріал у різних областях будівництва, особливо при експлуатації в зонах небезпечної напруги, і в хімічній промисловості.
ВИРОБНИЦТВО СКЛОПЛАСТИКОВИХ ТРУБ І ПРОФІЛІВ
Профілі виготовляються методом пултрузії, особливість технології которого полягає в безперервній протяжці ровінгу з ниток-волокон, попередньо просоченого багатокомпонентною системою на основі сполучних з різних смол, затверджувачів, розріджувачів, наповнювачів, барвників.
Скловолокно просочується смолою, а потім пропускається через розігріту фільєру потрібної форми, в якій смола твердне. Внаслідок цього виходить профіль заданої форми. Склопластикові профілі по поверхні зміцнені нетканим спеціальним полотном (мат), завдяки якому вироби набувають додаткової жорсткості. Каркас профілю обтягується флісом, просоченим в епоксидній смолі, який наділяє виріб стійкістю до ультрафіолетового випромінювання.
Особливістю пултрузійної технології є випуск прямолінійних виробів із постійним перерізом по всій довжині.
Перетин склопластикового профілю може бути будь-яким, а його довжина визначається відповідно до побажань замовника.
Структурний профіль зі склопластику поставляється в широкому діапазоні форм, включаючи двотавр, рівнополочний трикутник, рівнополочний профіль, квадратну трубу, круглу трубу, а також куточок для закладки при бетонуванні різних розмірів, який можна використовувати замість традиційного металевого куточка, схильного до швидкого руйнування від іржі.
Найчастіше склопластиковий профіль виготовляється з ортофталевої смоли.
Залежно від умов експлуатації можливе виготовлення профілів з інших видів смол:
- - вінілестерова смола: призначена для експлуатації в умовах, де потрібна від матеріалу висока корозійна стійкість;
- епоксидна смола: має особливі електричні властивості, завдяки чому вироби з неї є оптимальними при експлуатації в зонах небезпечної напруги;
- акрилова смола: вироби з неї мають низький димовиділення у разі пожежі.
СКЛОПЛАСТИКОВІ ПРОФІЛІ СТАЛЬПРОМ
У нашій компанії Ви можете придбати стандартні та нестандартні склопластикові профілі будь-яких розмірів відповідно до побажань та вимог. Основний перелік склопластикових профілів наступний:
Куточок
Габарити цього матеріалу можуть бути різними. Використовуються практично у всіх конструкціях зі склопластику. Конструктивно застосовуються в склопластикових сходових клітинах, освітлювальних установках, в основах містків, переходів зі склопластикового настилу.
Умовне позначення куточка:
a – ширина,
b - висота,
c – товщина.С-подібний профіль (С-профіль)
Завдяки своїй корозійній стійкості склопластикові С-подібні профілі застосовуються переважно у хімічній промисловості.
Умовне позначення С-подібного профілю:
a – ширина,
b - висота,
c – ширина отвору,
d – товщина.Балка склопластикова
Може використовуватися або як деталь комплексного рішення або як незалежна конструкція (склопластикові перила).
Умовне позначення балки:
a – ширина,
b – висота.Двотаври
Склопластикові двотаври найчастіше використовуються як несучі конструкції, які перекривають великі прольоти і здатні нести різні навантаження. Двутаври є оптимальним конструктивним рішенням у вигляді основи для склопластикового настилу, сходових кліток, освітлювальних установок, містків та ін.
Умовне позначення двотавра:
a – ширина,
b - висота,
c – товщина.Профіль "Капелюх"
Використовується як ізолюючий профіль переважно у електронній промисловості.
Умовне позначення профілю:
a – ширина,
b – розмір верхньої частини профілю,
c – товщина.Прямокутні труби
Вироби здатні нести вертикальні навантаження, так і горизонтальні.
Умовне позначення труби:
a – ширина,
b - висота,
c – товщина стінок.Склопластиковий пруток використовується як склопластикова антена, сонячні парасольки, профілі в моделебудуванні та ін.
Умовні позначення дроту:
a – діаметр.Таври
Застосовуються як додаткові конструкції в склопластикових містках, сценах, несучих поверхнях та ін.
Умовні позначення тавру:
a – висота,
b – ширина,
c – товщина.Труба круглого перерізу
Такі труби зі склопластику не застосовуються у конструкціях із внутрішнім тиском.
Умовні позначення труб:
a – зовнішній діаметр,
b – внутрішній діаметр.Призначений для використання в якості основи конструкції, наприклад, сходів, сходових або робочих майданчиків, подібних.
Умовні позначення швелера:
a – ширина,
b - висота,
c/d – товщина стінок.Z-подібний профіль (Z-профіль)
Призначений для застосування у газоочисних спорудах.
Умовні позначення профілю:
a – ширина верхньої частини профілю,
b - висота,
c – ширина нижньої частини профілю.
Габарити цього матеріалу можуть бути різними. Використовуються практично у всіх конструкціях зі склопластику.
