Пластмассы. Сырьевые материалы, их назначение.

Пластмассы – материалы, содержащие в качестве важнейшей составляющей части высокомолекулярные соединения (ВМС) - полимеры и обладающие пластичностью на определенном этапе производства, которая полностью или частично теряется после отвердения полимера.

Основные компоненты пластмасс:

1) Связующим веществом в пластмассах служат различные полимеры - синтетические смолы и каучуки, производные целлюлозы. Выбор связующего вещества в значительной мере определяет технические свойства изделий из пластмасс: их теплостойкость, способность сопротивляться воздействию растворов кислот, щелочей и других агрессивных веществ, а также характеристики прочности и деформативности. Полимеры – высокомолекулярные соединения, в которых молекулы состоят из многократно повторяющихся элементарных звеньев одинаковой структуры.

2) Наполнители – разнообразные неорганические и органические порошки и волокна. Значительно уменьшают потребность в дорогом полимере, удешевляют стоимость изделия из пластмасс, улучшают ряд свойств изделия – повышение теплостойкости, прочности. Наполнители подразделяются:

- порошковые – мел, древесная мука, тальк;

- волокнистые – стекловолокно, асбестовое волокно;

- листовые – бумага, ткани, древесный шпон;

3) Пластификаторы для повышения пластичности (глицерин),

4) Стабилизаторы – способствуют сохранению структуры и свойств пластмасс во времени, предотвращая их раннее старение при воздействии солнечного света, нагрева и др. (сажа);

5) Катализаторы вводят для сокращения времени отвердевания пластмасс (для фенолформальдегидов – известь),

6) Красители – для придания определенного цвета (сурик – коричневый, белила – белый, ультрамарин – синий и др.)

Достоинства и недостатки пластмасс.

Достоинства:

1) Малая плотность (от 20 до 2000 кг/м³);

2) Высокие прочностные характеристики;

3) Низкая теплопроводность (пористые пластмассы 0,03 Вт/мК);

4) Высокая химическая стойкость;

5) Высокая устойчивость к коррозийным воздействиям;

6) Способность окрашиваться в различные цвета;

7) Малая истираемость некоторых пластмасс;

8) Прозрачность (если нет наполнителя);

9) Легкость обработки;

10) Водопоглощение меньше 1;

11) Доступность сырьевой базы

Недостатки:

1) Низкая теплостойкость: 40-200 ^оС;

2) Малая поверхностная твердость;

3) Высокий коэффициент термического расширения;

4) Повышенная ползучесть;

5) Горючесть с выделением вредных газов;

6) Токсичность при эксплуатации;

7) Недостаточно изучена долговечность.

 

Классификация пластмасс по назначению.

1) Материалы для несущих и ограждающих конструкций (полимербетоны, стеклопласты, стеклошпон и др.);

2) Гидроизоляционные и герметизирующие материалы (полиизобутиленовая пленка, мастики, полисульфидные герметики);

3) Материалы и изделия для наружной облицовки (виниловый сайдинг);

4) Материалы для полов (линолеум, ковровые синтетические материалы, плитки для пола);

5) Материалы и изделия внутренней обделки (влагоустойчивые обои, пленки для натяжных потолков);

6) Погонажные изделия (плинтуса, рейки, поручни для лестниц);

7) Теплоизоляционные материалы (пенопласты, поропласты);

8) Трубы (поливинилхлоридные, стеклопластиковые);

9) Санитарно-технические изделия (ванны, мойки, сифоны);

10) Полимерные клеи и мастики (клей ПВА, бустилат).

 

Что называется бетоном? Классификация бетонов.

Бетон – искусственный каменный материал, полученный в результате затвердевания тщательно перемешанной, уплотненной смеси из вяжущего, воды, мелкого или крупного заполнителя, специальных добавок.

Классификация:

1. По плотности:

- особо тяжелый (ρ>2500 кг/м³) – в состав входят стальные опилки или зерна – называется стальбетон, зерна барита – баритовый бетон;

- тяжелый (ρ – 2200-2500 кг/м³) – содержит плотные заполнители – кварц, песок, щебень или гравий;

- облегченный (ρ – 1800-2200 кг/м³) – с кирпичным щебнем или крупнопористый (беспесчаный);

- легкий (ρ – 500-1800 кг/м³) – на пористых заполнителях (керамзитовый песок, керамзит);

- особо легкий (ρ<500 кг/м³) – газобетон, пенобетон.

2. По виду вяжущего:

- цементные;

- силикатные – на известковом вяжущем в сочетании с молотым кварцевым песком, твердение автоклавное:

- гипсовые,

- на шлаковых вяжущих – на основе молотых шлаков и зол в смеси с активизаторами твердения (цементом, известью);

- на специальных вяжущих – на основе битумов, магнезиальных вяжущих и т.д.

3. По назначению:

1) Конструкционные:

- обычные – для бетонных и железобетонных конструкций (фундамент, колонны, перекрытия);

- для стен зданий и легких перекрытий;

- для полов, дорожных покрытий, тротуаров;

- гидротехнические – для плотин, шлюзов и т.д.;

2) Специальные – для конструкций, эксплуатируемых в особых условиях (жаростойкие, гидро- теплоизоляционные).

 

Свойства бетонной смеси.

Бетонной смесью называют рационально составленную и тщательно перемешанную смесь компонентов бетона до начала процессов схватывания и твердения.

Свойства бетонной смеси:

1) Удобоукладываемость – способность заполнять форму при данном способе уплотнения, сохраняя свою однородность. Для оценки удобоукладываемости используют три показателя:

а) подвижность (ОК) – характеристика структурной прочности смеси;

б) жесткость (Ж) – показатель динамической вязкости бетонной смеси;

в) связность – характеризуется водоотделением бетонной смеси после ее отстаивания.

2) Водоудерживающая способность – вода не должна выделяться на поверхности изделия и на границе с крупными заполнителями;

3) Однородность – обеспечивается оптимальным режимом уплотнения;

4) Тиксотропия – свойство разжижаться при перемешивании и вновь загустевать в спокойном состоянии.

 

Свойства тяжелого цементного бетона.

1. Прочность – основная характеристика бетона, как конструкционного материала. Абсолютная ее величина зависит от многих факторов и носит вероятностный характер. Важнейшие из них: качество вяжущего и заполнителя, их количество, пористость бетона, условия уплотнения, твердения и т.д.

1) Основной закон прочности бетона

R_б=А∙R_ц (Ц/В ±0,5)

где А – коэффициент, зависящий от качества составляющих смеси, R_ц – активность цемента, Ц/В – цементно-водное отношение (+ для высокопрочных бетонов, Ц/В>2,5; – для обычных бетонов, Ц/В<2,5);

2) Марка бетона определяется по пределу прочности при сжатии образцов кубов 150*150*150мм в возрасте 28 суток нормального твердения (относительная влажность не <95%, t^o=20±2 ^oC)

R_б= R_τ∙k∙t, [кгс/см²]

R_τ =N_τ/S, [кгс/см²]

где τ= 3, 7, 14, 21 сут, зависит от размеров образца, t – коэффициент, зависящий от возраста твердения, t=tg28/tgτ.

М100, 150, 200…

3) Класс бетона по прочности – определяется по пределу прочности при сжатии стандартных образцов в возрасте 28 суток, нормального твердения с гарантированной обеспеченностью в проектной прочности 95% (из 100 кубиков 95 должны иметь проектную прочность).

В= R_б∙(1-r·v), [МПа]

где r – коэффициент обеспечения класса бетона, r = 0,95, v – коэффициент вариации при обработке результата, v = 0,11-0,13.

В 7,5; 10; 12,5;…

2. Ползучесть – способность бетона деформироваться под постоянной нагрузкой;

3. Пористость – зависит от пористости цементного камня, которая возникает в результате испарения воды, не пошедшей на гидратацию;

4. Плотность – высокая, достигается рациональным подбором зернового состава заполнителей, уменьшением Ц/В (цементно-водного отношения), введением добавок и т.д.;

5. Водонепроницаемость – зависит от структуры;

6. Морозостойкость;

7. Усадка и расширение. Твердение бетона на воздухе сопровождается его усадкой в результате уменьшения количества воды, которая идет на гидратацию и испарение. Расширение бетона может произойти из-за увлажнения, либо как термического расширение в результате повышения t^o в массивных сооружениях за счет гидратации цемента;

8. Теплопроводность (коэффициент теплопроводности π=1,3-1,74 Вт/м·^оС);

9. Огнестойкость – при нагревании бетона до высоких t из-за различных коэффициентов линейного расширения крупного заполнителя и цементного камня, в бетоне возникают внутренние напряжения, что приводит к снижению его прочности;

10. Сцепление с арматурой – свойство бетона, обеспечивающее возможность его совместной работы с арматурой железобетонных конструкций.