Свойства пластмасс как материалов, пригодных для использования при строительстве и ремонте дорог

 

Плотность. У плотных видов пластиков плотность в зависимости от их природы и состава изменяется от 0,91 до 2,4 г/см³ (полиизобутилен – 0,91 г/см³; полиэтилен – 0,94 г/см³; поливинилхлорид – 1,40 г/см³; фторопласты – 2,3 г/см³; пластбетоны – 2,4 г/см³).

Таким образом, плотные пластики в 2-3 раза легче алюминия и в 4-6 раз легче большинства черных и цветных металлов.

Плотность газонаполненных пластиков (пенополистирола, пенополивинилхлорида, пенополиуретана и некоторых других) составляет всего 0,01-0,22 г/см³. Наиболее легкие из них в 15-20 раз легче пробки.

снизить вес сооружения. Даже частичная замена металлов и каменных материалов пластмассами позволит значительно

Химическая стойкость. Под химической стойкостью понимают стойкость пластмасс к кислотам, щелочам, растворам солей, воде, а иногда и стойкость к органическим растворителям.

Высокой стойкостью к воздействию кислот, растворов солей, воды обладают фторопласты (пластмассы на основе политетрафторэтилена), полиэтилен, полиизобутилен, полистирол, поливинилхлорид. Фторопласты не растворяются даже в смеси азотной и серной кислот.

Применение. Высокая химическая стойкость многих пластических масс позволяет применять их в элементах дорожных конструкций, подверженных действию агрессивных вод.

Теплопроводность. Пластмассы плохо проводят тепло. Коэффициент теплопроводности плотных видов их – 0,2-0,7 ккал/м×ч×град, т.е. меньше коэффициента теплопроводности тяжелого цементного бетона и стали соответственно в 2 и 85 раз.

Коэффициент теплопроводности легчайших газонаполненных пластиков (мипоры, пенополистирола) составляет всего около 0,026-0,03 ккал/ м×ч×град.

Применение. Низкая теплопроводность пластмасс, особенно пенопластов, позволяет эффективно применять их в качестве теплоизолирующих материалов при строительстве автомобильных дорог.

Теплостойкость, т.е. способность материала сохранять свои свойства при нагревании, у пластмасс относительно низкая. Максимально допустимая температура эксплуатации (предел теплостойкости) большинства пластмасс изменяется от 70 до 250 °С. Для винипласта она равна 70, для фторопласта – 250 °С. Более высокий предел теплостойкости (до 400 °С) у пластмасс, изготовляемых на основе кремнийорганических полимеров.

Применение. Хотя теплостойкость большинства пластмасс ниже теплостойкости цементного бетона, природных каменных материалов и других, она все же достаточна для того, чтобы пластмассы могли быть использованы практически в любой дорожной конструкции.

Хладостойкость – способность материала сохранять свои свойства при отрицательных температурах – у ряда пластмасс недостаточна.

Предел хладостойкости (температура, при которой пластмасса становится хрупкой и легко разрушается при ударе и изломе) поливинилхлоридных материалов изменяется от -15 до -50 °С. Для полиэтилена он равен -60, для полиизобутилена – минус 78 °С.

Применение. Некоторые виды пластмасс не могут быть применены при строительстве дорог в условиях сурового климата.

Коэффициент термического расширения пластмасс довольно высокий и колеблется в пределах 25-120×10^-6, т.е. в 2,5-10 раз выше, чем у стали. Большой коэффициент термического расширения может служить причиной возникновения внутренних напряжений в материале при резких изменениях температур и появления трещин.

Это свойство необходимо учитывать при получении мастик для деформационных швов в дорожных и мостовых конструкциях.

Адгезия. Многие синтетические полимеры обладают высокой адгезией (прилипаемостью) к металлам, природному камню, бетону, керамике, стеклу, пластмассам и т.д. Благодаря этому их широко применяют для изготовления клеев, способных отверждаться в горячем и в холодном состояниях (на холоду). Адгезия к металлу эпоксидного клея, оцениваемая пределом прочности при отрыве, составляет 300-400 кг/см². Высокими показателями адгезионных свойств обладают также клеи на основе кремнийорганических, модифицированных феноло-формальдегидных смол.

Применение. Синтетические полимеры могут использоваться как добавки при модификации битумов и при получении материалов при ремонте дорожных и мостовых конструкций.

Прочность. Многие пластмассы отличаются высокими показателями механической прочности. Так, прочность при растяжении отдельных видов стеклопластиков может достигать 9000 кг/см², т.е. она выше, чем прочность обычной строительной стали Ст. 3. Пластические массы характеризуются высокими значениями коэффициента конструктивного качества (отношение предела прочности материала к его средней плотности). Для стеклопластика СВАМ значение его в 110 раз выше, чем для кирпичной кладки.

Применение. Высокая прочность пластмасс является важной предпосылкой для более широкого использования их в дорожном строительстве в качестве конструкционных материалов.

Сопротивление истиранию. Отдельные разновидности пластмасс, и, прежде всего, наполненные твердыми неорганическими порошками, по сопротивлению истирающим усилиям не уступают граниту. Это позволяет широко использовать их для устройства дорожных покрытий.

Ползучесть. Пластмассы обладают повышенной ползучестью – медленно развивающимся пластическим течением под нагрузкой. Даже жесткие виды наполненных пластмасс подвержены ползучести в гораздо большей степени, чем цементные бетоны, металлы, керамические и другие материалы. Повышенная ползучесть пластмасс является сдерживающим фактором на пути более широкого их использования в несущих конструкциях.