Теплоизоляционные и акустические материалы

Теплоизоляционные материалы

 

Теплоизоляционными называют материалы и изделия, препятствующие перемещению тепловых потоков через строительные ограждающие конструкции (стены, крыша, полы) и технологическое оборудование. Для них характерна высокая пористость, низкая средняя плотность и теплопроводность. Чем выше содержание воздуха, тем эффективнее теплоизоляционный материал. Применение этих материалов позволяет сократить расход топлива на отопление здания, снизить массу ограждающих конструкций.

Основные показатели качества этих материалов:

- интервал температуры применения от минусовой до плюсовой, ^оС (DТ);

- средняя плотность, кг/м³ (r);

- отклонение от средней плотности, кг/м³ (Dr);

- теплопроводность, Вт/(мК) (l);

- группа горючести;

- предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ и пыли, выделяемых из изделия при хранении и эксплуатации, мг/м³;

- удельная эффективная активность естественных радионуклидов, Бк/кг (А_эфф).

Теплоизоляционные материалы классифицируют по виду исходного сырья на органические и неорганические. Каждый класс в свою очередь подразделяют в зависимости от структуры, формы и внешнего вида следующим образом. Неорганические материалы: штучные волокнистые и ячеистые изделия, рулонные, рыхлые волокнистые и сыпучие – зернистые материалы. К органическим относятся волокнистые изделия, ячеистые материалы и рыхлые сыпучие.

В России и Беларуси выпуск теплоизоляционных материалов распределяется следующим образом: минераловатные – 65 %, стекловатные – 9,3 %, пенопласты – 6,6 %, ячеистые бетоны – 6,6 %, базальтовые, перлитовые и вермикулитовые изделия – 12,5 %.

Большой объем отечественных шлаковых минераловатных изделий, которые имеют такие недостатки, как относительно высокий коэффициент теплопроводности, токсичность, способность впитывать воду, сжимаемость (слеживаемость), увеличивающуюся со временем, связан с их низкой стоимостью.

За рубежом преобладают материалы на основе базальтового и стеклянного волокон, трудногорючие пенопласты, влагостойкие пеностирольные плиты, ячеистый бетон с плотностью до 400 кг/м³.

Определены следующие перспективные направления в развитии производства теплоизоляционных материалов на ближайшие годы:

- значительное увеличение выпуска ячеистых автоклавных и неавтоклавных пенобетонов с плотностью 200 – 400 кг/м³ – теплоизоляционных и 400 – 600 кг/м³ – конструкционно-теплоизоляционных;

- осуществление промышленного выпуска поризованного полистиролбетона с растительными отходами;

- внедрение в практику строительства теплоизоляционных плит из пеноизола и карбамидоформальдегидного пенопласта;

- расширение производства и внедрения перлитосодержащих материалов: перлитоцементных, перлитобитумных, перлитофосфогелиевых, перлитопластбетонных, лигноперлитовых, перлитодиатомитовых и др.;

- увеличение выпуска и применения материалов на основе торфа (геокар), диатомита (диатем), гипса (тизол).

В табл. 10.1 представлены свойства и применение наиболее распространенных теплоизоляционных материалов.

При выборе неорганических волокнистых изделий необходимо учитывать, что по свойствам стекловатные изделия несколько отличаются от минераловатных. Они имеют меньшую среднюю плотность, большую прочность, вибростойкость, но обладают меньшей температуростойкостью. Применяют их наряду с минераловатными для тепловой изоляции строительных конструкций, но основной областью использования является изоляция холодильников, трубопроводов, промышленного оборудования, работающего в условиях вибрации.

Область применения минераловатных плит определяется структурой и плотностью изделий. Так для теплоизоляции горизонтальных ненагруженных конструкций (кровли) используют плиты марки 75 и 125, утепления вертикальных ограждающих конструкций с применением легких защитных штукатурок – 175 и тяжелых – 225.

Кроме перечисленных в последние годы изобретено много новых теплоизоляционных материалов, в которых значительно больший эффект достигается за счет использования комплекса мер.

Российские ученые в качестве заменителя керамзита – энергоемкого материала предлагают пенопорит, который представляет собой поризованные цементно-песчаные пеногранулы. Получают этот материал из смеси цемента, песка и пены. Состав определенной пластичности пропускают через гранулятор с последующим цементным опудриванием и сушкой гранул.

Таблица 10.1

Свойства и применение теплоизоляционных материалов

 

Вид материала	Основные показатели	Область применения
средняя плотность, кг/м^3, r	коэффициент теплопроводности, Вт/(м×К), l	интервал температуры применения DТ, ^оС	Стены	Крыши	Полы	Потолки
фасадные	наружные	внутренние	кладка	3-х сл. панели
Неорганические материалы
Штучные волокнистые: Плиты минераловатные (шлаковатные) на синтетическом связующем (фенольная смола)	50-175	0,040-0,052	до +600	+	+	+	+	-	+	+	+
Плиты минераловатные (шлаковатные) на органическом (битумном) связующем	50-350	0,048-0,091	до +600	+	+	+	+	-	+	+	+
Плиты стекловатные на синтетическом связующем	15-45	0,025-0,037	от -60 до +400	+	+	+	+	-	+	+	+
Штучные ячеистые Плиты из ячеистого бетона на цементном и известково-кремнеземистом вяжущем	350-400	0,08-0,10	до 400	+	-	-	-	+	+	-	-
Плиты и блоки из пеностекла	200-400	0,085-0,11	до 400	+	-	-	-	+	+	-	-

 

Продолжение табл. 10.1
Рулонные Маты минераловатные (стекловатные) прошивные	10-35	0,04-0,48	от -60 до +700(400)	-	–	+	–	–	–	+	+
Рыхлые волокнистые Вата минеральная	30 (насыпная)	0,050	до 400	-	-	-	+	-	+	-	-
Сыпучие зернистые Щебень (аглопоритовый, керамзитовый), гравий керамзитовый, песок (аглопоритовый, керамзитовый)	200-300	0,099-0,108		-	-	-	+	-	+	+	+
Органические материалы
Штучные ячеистые Плиты пенополистирольные (экструзионные)	15-50	0,038-0,041	от -60 - до +80	+	+	+	+	+	+	+	+
Плиты пенополиуретановые	40-80	0,029-0,041	до +170	-	+	+	-	+	+	-	-
Плиты и блоки фенолформальдегидные (пеноизол-мипора)	10-20	0,02-0,03	до 110	-	-	+	-	-	-	-	+
Плиты полистиролбетонные теплоизоляционные	230-300	0,068-0,085	до 200	+	+	-	+	-	+	-	-
Плиты пенополиэтиленовые фольгированные	50-100	0,04-0,05	от -60 – до +160	+	+	+	-	-	+	+	+
Штучные волокнистые Плиты древесноволокнистые (мягкие)	230-270	0,04-0,045	до 100	-	+	-	-	-	+	-	+
Плиты древесностружечные	250-400	0,045-0,09	до 100	-	+	-	-	-	+	-	+

 

 

Окончание табл. 10.1
Плиты теплоизоляционные фибролитовые	300-350	0,01-0,11	до 100	-	-	-	-	+	+	-	-
Плиты теплоизоляционные арболитовые	< 350	0,12	до 100	-	-	-	-	+	+	-	-
Плиты и блоки торфяные (геокар)	150-430	0,06-0,08	до 100	+	+	+	-	-	+	-	-
Плиты льнокостричные на сапропелевом связующем	< 200	0,046	до 100	-	+	-	-	-	+	+	+
Плиты камышитовые	175-250	0,046-0,093	до 100	-	+	+	-	-	+	-	-
Эковата (рыхлая)	35-65 (насыпн.)	0,041-0,05	до 100	-	+	+	+	-	+	-	+

 

Плитный материал силопор, применяемый для теплоизоляции стен и крыш в жилищном и промышленном строительстве, изготавливают из смеси песка, цемента, извести и комплексной пеногазообразующей добавки. Он характеризуется высокой огне- и биостойкостью, плотностью 150 –300 кг/м³, коэффициентом теплопроводности 0,04 – 0,06 Вт/(м×К).

Большое разнообразие имеют материалы, полученные на основе вспученного гранулированного полуфабриката – бисерного стеклопора, насыпная плотность которого 70 – 200 кг/м³, коэффициент теплопроводности 0,04 – 0,10 Вт/(м×К). Путем смешивания этого материала с минеральными и органическими связующими получают такие плитные и блочные материалы, как стеклосиликат, стеклоцемент, стеклопенополиуретан.

Путем резкого нагрева до температуры 1050 ^оС дробленых природных вулканических стекол (перлит), в состав которых входит кристаллизационная вода, происходит пятикратное увеличение объема материала – вспучивание. В зависимости от применяемого вяжущего (связующего) с использованием перлита производят теплоизоляционные плитные изделия на жидком стекле (r = 200 – 300 кг/м³) – перлитосиликатные, перлитобетонные на портландцементе (r до 600 кг/м³, l до 0,12 В/(м×К), перлитобитумные на органическом вяжущем (r = 200 – 300 кг/м³, l = 0,076 –
0,87 В/(м×К), перлитопластбетонные – на полимерном связующем (r = 100 – 175 кг/м³, l = 0,039 – 0,046 Вт/(м×К).

Основные показатели полистиролбетона и, следовательно, его назначение в качестве блочного теплоизоляционного материала можно в значительной степени варьировать за счет регулирования структуры межзернового пространства: плотной, поризованной или крупнопористой. Поставленную цель решают путем подбора расхода цемента (120 – 500 кг/м³), размером гранул и насыпной плотностью пенополистирола (8 – 15 кг/м³), вводом эффективных пено- и газообразующих добавок. К этому материалу предъявляют жесткие требования по содержанию свободного мономера (стирола), которое не должно превышать 0,002 % по массе. Достигается это специальной обработкой (детоксикацией) полистирольного заполнителя, бетонной смеси или изделий и конструкций.

При использовании пенополиуретановых материалов необходимо учитывать их недостаточную светостойкость, которую можно повысить за счет защиты (каширования) поверхности металлической фольгой, рулонными материалами и стеклопластиками. Перспективны разработки по замене пенополиуретановых плит, требующих использования импортных компонентов, более дешевыми из пеноизола. Этот материал характеризуют следующие свойства: шумонепроницаемость, коэффициент теплопроводности 0,02 Втм/К, плотность 15 кг/м³, не токсичен, марка по горючести Т2, воспламеняемости В2. Плиты толщиной 50 мм могут по теплопроводности заменить кирпичную стену в 1000 мм.

Фольгирование используют также при получении пенофольгированного полиэтилена. К недостаткам этого материала можно отнести паро- и газонепроницаемость. Поэтому при теплозащите фасадов для исключения парникового эффекта необходимо предусматривать вентилируемое пространство. Пенополиэтилен (ППЭ) экструдированный, обладающий закрытой пористой структурой применяют для термо-, звуко- и гидроизоляции в виде листов, настилов толщиной до 15 мм и рулонного материала «Изолон».

Наряду со штучными рулонными, рыхлыми сыпучими материалами применяют монолитную теплоизоляцию, используя специальные напыляемые пенополиуретановые и полистиролбетонные смеси и гипсовые штукатурки, в которые в качестве мелкого заполнителя (наполнителя) входят неорганические или органические волокнистые материалы (минераловатные – асбест, отходы растительного сырья, обработанные жидким стеклом, синтетические волокна.)

Как показали работы российских ученых, эффект теплозащиты достигается не только за счет создания высокопористой замкнутой структуры, но и путем отражения инфракрасного излучения. Именно на этом основано применение лакокрасочного долговечного (10 лет) термоизоляционного покрытия «Термо-Шилд», представляющего собой водный раствор высококачественных акриловых и латексных смол, в котором находится очень большое количество (около двух миллиардов в одном литре) керамических вакуумированных шариков диаметром 8 микрон.

Общая толщина слоя составляет около 1 мм, он обладает высокой паропроницаемостью, влагонепроницаемостью и декоративностью. Теплоизоляционный механизм «Термо-Шилд» заключается в низкой излучательной способности покрытия, которая отражает 90 – 92 % солнечного излучения при защите фасадов и крыш. При использовании в помещении «Термо-Шилд интерьер» выравнивается градиент температур внутреннего воздуха и внутренних поверхностей наружных стен. Повышается температура этих поверхностей, уменьшается коэффициент теплообмена. Для обеспечения комфортности пребывания в таком помещении достаточно поддерживать температуру 15 ^оС. В зависимости от того, где используют покрытие (фасад, крыша, интерьер), корректируют соотношение компонентов.

 

Акустические материалы

 

Акустические материалы являются родственными по отношению к теплоизоляционным. И в том, и в другом случае необходима высокая пористость. Однако в связи с тем, что природа воздействия теплового и звукового потока различна, характер оптимальной структуры также отличается. Так, наиболее эффективными теплоизоляционными материалами являются те, которые обладают замкнутой мелкопористой структурой, исключающей конвекцию воздуха. Акустические, в частности звукопоглощающие материалы, должны иметь открытую пористую структуру, способную поглощать звуковую энергию. Для усиления этого эффекта поверхность изделий дополнительно перфорируют или же придают ей рельефный характер.

В зависимости от источника звуковых волн изоляционные материалы подразделяют на звукопоглощающие, препятствующие отражению и наложению шумового звука, и звукоизоляционные, исключающие прохождение и распространение звука по строительным конструкциям.

Таким образом, основными показателями, характеризующими эффективность материалов, являются для звукопоглощающих – открытая пористость, а для звукоизоляционных – динамический модуль упругости.

Звукопоглощающие материалы должны обладать большой пористостью и декоративностью, малой гигроскопичностью, огне- и биостойкостью.

Предельно допустимый уровень шума (ПДУ) принят для производственных помещений 80 – 85 дБ, административных – до 51 дБ. Физиологической характеристикой звука служит уровень его громкости в фонах. Один фон равнозначен громкости звука с частотой 100 Гц и силой 1 дБ. Степень интенсивности звука приведена в табл. 10.2. Для лучшего представления этого показателя можно рассмотреть несколько примеров [16].

Таблица 10.2

Степень интенсивности звука

Характер звука	Уровень громкости звука в фонах
Шелест листьев при слабом ветре
Тишина в аудитории
Разговор вполголоса
Звук автомобильного сигнала на расстоянии 5 – 7 м

 

Звуковое поле, создаваемое каким-либо источником шума, состоит из прямых и отраженных звуковых волн. Отраженные от поверхности налагаются на прямые звуковые волны, исходящие от источника, усиливая и искажая их. Поэтому в помещениях, к которым предъявляют повышенные требования к акустике и чистоте звучания (концертные залы, лекционные аудитории, театры) верхнюю поверхность стен, потолки отделывают звукопоглощающими материалами. За единицу звукопоглощения условно принимают звукопоглощение 1 м² открытого окна. Для эффективных материалов коэффициент звукопоглощения, равный отношению поглощенной энергии звука к энергии падающего звука, не должен быть меньше 0,4 при частоте 1000 Гц. С этой целью используют материалы пористой, волокнистой, ячеистой и смешанной структуры. К ним относятся гипсовые плиты с рельефным рисунком, гипсокартонные и асбестоцементные многослойные перфорированные плиты, минераловатные на крахмальном связующем («Акминит», «Акмигран») с шероховатой декоративной поверхностью и перфорированные.

Акустические мягкие, полужесткие, жесткие плиты стекловатные, минераловатные или с использованием супертонкого базальтового волокна на полимерном связующем выпускают с облицовкой листовыми перфорированными материалами: гипсовыми, асбестоцементными, слоистым пластиком, алюминием и сталью. Площадь перфорации составляет 15 – 20 %. Для повышения гигиеничности и улучшения сцепления звукопоглощающего слоя с лицевым экраном между ними прокладывают слой из редкой ткани. Акустические панели на основе минеральной или стеклянной ваты покрывают специальной полиэтиленовой пленкой или стеклотканью.

Древесноволокнистые акустические двухслойные плиты выполняют из мягкой и жесткой ДВП с перфорированной лицевой поверхностью. Для повышения огнестойкости их покрывают огнезащитными красками.

К звукопоглощающим изделиям полной заводской готовности также относятся:

- плиты звукопоглощающие ячеистобетонные плотностью до
350 кг/м³ с пористой структурой и неглубокой перфорацией цветного лицевого слоя;

- блоки керамзитобетонные мелкозернистые звукопоглощающие;

- плиты перлитовые звукопоглощающие на жидком стекле или синтетическом связующем плотностью 250 – 350 кг/м³;

- плиты поливинилхлоридные, полужесткие со средне- и мелкопористой структурой плотностью 100 – 120 кг/м³.

Наибольший эффект звукопоглощения достигается при полном покрытии потолка; если такой возможности нет, то материалы располагают ближе к стенам, где энергетическая плотность звука наибольшая.

Кроме штучных материалов для обеспечения звукопоглощения используют монолитные покрытия стен и потолков, выполняемые из акустических растворов и бетонов на пористых заполнителях и декоративных цементах. Как правило, они представляют собой сухие смеси, затворяемые водой непосредственно на строительной площадке.

Звукоизоляционные материалы изолируют от распространения и проникновения ударного звука. Они представляют собой пористые прокладочные материалы с небольшим модулем упругости, обусловливающим малую скорость распространения звука. Так, скорость распространения звуковых волн (м/с) в стали – 5050, железобетоне – 4100, древесине – 1500, пробке – 50, поризованной резине – 30. Для устранения передачи ударного звука применяют конструкцию «плавающего» пола. С этой целью упругие прокладки укладывают между несущей плитой перекрытия и чистым полом, а также по периметру помещения для отделения пола от стен.

В качестве звукоизоляционных используют как традиционные – мягкие древесноволокнистые плиты, асбестовый картон, минераловатные и стекловатные полосы толщиной 12 – 24 мм, так и современные – рулонные из прессованой пробки, листовые и рулонные пенополиэтиленовые, пенополистирольные, пенополиуретановые прокладки на бумажной основе, полиэстерные и пенополиуретановые маты, рулонные материалы и прокладки из синтепона, прокладки из поризованной синтетической резины, а также вспученный вермикулит в полиэтиленовых мешках. Акустические материалы в зависимости от назначения представлены в табл. 10.3.

Таблица 10.3

Применение акустических материалов

 

Назначение акустических материалов	Применяемые материалы
Звукопоглощающие	Плиты гипсовые, минераловатные, асбестоцементные, двухслойные из ДВП с перфорированной декоративной поверхностью. Плиты гипсовые, минераловатные на клеевом и полимерном связующем с декоративной рельефной поверхностью. Плиты минерало- и стекловатные на полимерном связующем с облицовкой из металлических и пластиковых перфорированных листовых материалов. Акустические панели на основе минеральных волокон с рулонным декоративным покрытием. Монолитные покрытия из акустических бетонов и растворов на пористых заполнителях и декоративных цементах.

 

Окончание табл. 10.3
Звукоизоляционные	Плиты мягкие ДВП, картон асбестовый. Полосы из минеральных волокон. Рулонные с использованием натуральной пробки. Листовые и рулонные пенополиэтиленовые и пенополистирольные. Маты и прокладки пенополиуретановые, полиэстерные. Рулонные и прокладочные материалы из синтепона. Прокладки из поризованной синтетической резины. Линолеум на звукопоглощающей основе.

 

Виброизолирующие и вибропоглощающие материалы и конструкции предназначены для восприятия и устранения передачи вибрации от машин и механизмов на строительные конструкции. Для этого применяют такие упругие элементы, как прокладки, маты, втулки. По структуре их подразделяют на пористо-волокнистые на основе минерального, стеклянного, асбестового волокна и пористо-губчатые из поропластов, природных и искусственных каучуков. Вибропоглощающие материалы – свинец, магний, стеклопластики позволяют уменьшить резонансные колебания различных конструкций за счет нанесения их на вибрирующие поверхности в виде покрытия.

 

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ НОРМАТИВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

 

1. СНБ 2.04.01-97. Строительная теплотехника.

2. СТБ 4.201-94. Материалы и изделия теплоизоляционные. Номенклатура показателей.

3. СТБ 1034-96. Плиты теплоизоляционные из ячеистых бетонов. Технические условия.

4. СТБ 1102-98. Плиты теплоизоляционные. Полистиролбетонные. Технические условия.

5. СТБ 1161-99. Плиты теплоизоляционные из синтетических волокон. Технические условия.

6. СТБ 1246-2000. Пенопласт теплоизоляционный на основе карбамидоформальдегидной смолы. Технические условия.

7. ГОСТ 10499-95. Изделия теплоизоляционные из стеклянного штапельного волокна.

8. ГОСТ 17177-94. Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Методы испытаний.

9. ГОСТ 21880-94. Маты прошивные из минеральной ваты теплоизоляционные. Технические условия.

10. Пособие П1-99 к СНиП II-12-77. Проектирование звукоизоляции и звукопоглощения конструкциями зданий и сооружений.

11. СНиП II-12-77. Защита от шума.

12. Пособие (П3-2000 к СНиП 3.03.01-87). Проектирование и устройство тепловой изоляции ограждающих конструкций жилых зданий.

ГЛАВА 11.

АНТИКОРРОЗИОННЫЕ И ОГНЕЗАЩИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

 

11.1. Химическая коррозия

 

Как показали опыт эксплуатации строительных конструкций и научные исследования, проводимые в этой области, их разрушение происходит в результате химической, физической и биологической коррозии. Причиной химической коррозии является взаимодействие строительных материалов с агрессивными средами. Продуктами реакции могут быть легкорастворимые вещества – действие кислот на бетон или кристаллические объемные соединения, вызывающие перенапряжение и растрескивание материала, – влияние солей на бетон, металл. Агрессивные среды, приводящие к потере прочности, могут быть в различном агрегатном состоянии: жидком, газообразном и твердом. В последних двух случаях агрессивность проявляется, как правило, только при повышенной влажности воздуха и наличии на поверхности материала тончайшего слоя воды. Растворение в монослое газообразных или твердых агрессивных сред приводит к образованию концентрированных растворов, механизм разрушения которых достаточно изучен.

Для снижения потерь за счет коррозии материала вопросы надежной защиты должны решаться при проектировании. Тогда при строительстве будут применять конструкции, например, металлические, с готовыми защитными покрытиями, выполненными в заводских условиях. Стоимость защиты металлоконструкции, выполняемой на заводе-изготовителе, ниже, чем в условиях строительно-монтажной площадки, а качество выше, так как производится по отработанной технологии на потоке и не зависит от температурно-влажностных условий наружного воздуха.

Кроме того, при транспортировке и хранении незащищенных металлических конструкций процесс коррозии развивается еще до начала их эксплуатации, что значительно осложняет последующую защиту [8].

Для обеспечения долговечности железобетонных конструкций необходимо максимально использовать возможности подбора состава этого сложного многокомпонентного материала. Причиной разрушения железобетонных конструкций, например, при действии хлорсодержащих сред, не опасных по отношению к бетону, является коррозия арматуры. Накопление объемных продуктов взаимодействия в контактном слое вызывает нарушение сцепления арматуры с бетоном и его отслоение. Процесс усугубляется, если агрессивные среды вызывают разрушение не только арматуры, но и самого бетона (сульфатная и кислотная коррозии). Поэтому для обеспечения проектной надежной работы железобетонных конструкций при жестких условиях эксплуатации (наличие агрессивных сред, температурный фактор) необходимо предусматривать применение стойкой арматуры, введение в бетонную смесь добавок ингибиторов коррозии стали, использование химически стойких вяжущих (связующих) и заполнителей, повышение плотности бетона за счет применения уплотняющих добавок и пластификаторов при одновременном снижении расхода воды.

В случае если эти мероприятия не дают желаемого результата, используют более трудоемкую и затратную вторичную защиту: окраску, обмазку, оклейку, облицовку химически стойкими материалами. Выбор антикоррозионной защиты в каждом конкретном случае определяется составом защищаемой поверхности, температурно-влажностными условиями эксплуатации, концентрацией, температурой и давлением агрессивной среды, наличием механических нагрузок [10, 15, 22].

Покрытие должно обладать высокой прочностью сцепления с поверхностью, быть стойким в условиях эксплуатации конструкции, газо- и водонепроницаемым. При защите от агрессивных сред используют, в основном, химически стойкие материалы барьерного типа. Так как такие изолирующие покрытия должны полностью исключить проникновение агрессивной среды к защищаемой поверхности, то эффект их действия определяется непроницаемостью самого материала и качеством выполняемых работ.

Установлено, что для каждого покрытия существует своя оптимальная толщина, увеличение которой приводит к таким отрицательным явлением, как перенапряжение, растрескивание и потеря защитной функции. В большей степени это относится к лакокрасочным составам, надежность работы которых определяется также шероховатостью и чистотой защищаемой поверхности. Окрасочная защита более эффективна для металлических и менее – для бетонных поверхностей, вследствие пористости и влажности бетона. Вода, скапливаясь под пленочным покрытием, ослабляет адгезию и вызывает его отслоение. Кроме того, пористая структура поверхности требует большего расхода красочного состава.

Лакокрасочные защитные покрытия имеют свои достоинства: стойкость, простоту выполнения, относительно низкую стоимость и недостатки: токсичность, пожаро- и взрывоопасность при использовании растворителей, многослойность, водо- и газопроницаемость и небольшую долговечность.

В зависимости от вида агрессивной среды для антикоррозионной защиты используют следующие лакокрасочные материалы: атмосферостойкие, водостойкие, химически стойкие, маслобензостойкие, термостойкие, электроизоляционные и т.д. К органическим красочным составам, в которых используют растворители, относят полиуретановые, эпоксидные, каучуковые и другие. Для повышения механической прочности и износостойкости лакокрасочные покрытия армируют стеклотканью, стеклосеткой, полипропиленовой и угольной тканью. Армированные покрытия применяют для усиления защиты мест сопряжения горизонтальных и вертикальных строительных конструкций, а также железобетонных емкостных сооружений.

Более надежную защиту металлических и железобетонных конструкций можно получить, используя однослойные мастичные или шпатлевочные полимерные и битумно-полимерные покрытия, толщина которых в зависимости от степени агрессивности среды составляет от 1 до 5 мм. Их основным недостатком является возможность появления усадочных трещин, приводящих к разрушению защитного слоя. Для уменьшения деформаций применяют дополнительное армирование стеклосеткой, вводят минеральные микронаполнители и полимерные добавки, повышающие эластичность покрытия.

К наливным композициям относят полимерсиликатные и полимерные растворы и бетоны. Полимерсиликатные получают на основе жидкого стекла с добавлением для повышения плотности и снижения проницаемости фурилового спирта. Для полимеррастворов и полимербетонов в качестве вяжущего (связующего) используют экпоксидные, полиэфирные и фурановые смолы.

Растворы применяют для стяжек в кислотостойких полах, прослоек в облицовках из химически стойких штучных материалов (ситалловых, шлакоситалловых, базальтовых литых, керамических плиток), для оштукатуривания стен, колонн, эксплуатируемых в условиях действия кислот, щелочей, растворов солей средней и сильной степени агрессивности.

С введением крупного заполнителя повышается прочность, снижаются ползучесть и усадка получаемых на основе полимербетонов несущих химически стойких конструкций (балки, колонны, плиты перекрытия и т.д.) и полов в цехах химических производств. При бетонировании крупногабаритных фундаментов под технологическое оборудование, эксплуатация которых связана с возможными технологическими проливами агрессивных сред, эффективно внутреннюю часть – ядро выполнять из обычного бетона, а внешний слой – из полимерного или полимерсиликатного бетона.

Применяемые при антикоррозионных работах полимерные листовые и плиточные материалы, а также рулонные материалы на основе битумов используют в качестве самостоятельных покрытий для защиты строительных конструкций, непроницаемых химически стойких подслоев в конструкциях полов, а также в качестве оклеечной наружной защитной гидроизоляции поверхности бетонных и железобетонных конструкций.

Выбор антикоррозионных материалов зависит от назначения конструкций и условий ее эксплуатации. Исходя из этого все железобетонные и бетонные конструкции можно разделить на две группы: первая – фундаменты зданий, полы, фундаменты под технологическое оборудование, на которые действуют жидкие агрессивные среды. В этом случае для вторичной защиты применяют штучные, листовые, мастичные, пленочные материалы, а также химически стойкие полимерсиликатные и полимерные растворы и бетоны.

Вторая группа – стены, колонны, перекрытия. На них агрессивные среды действуют в виде газообразных и пылевидных продуктов, поэтому в качестве антикоррозионных чаще применяют лакокрасочные покрытия.

При проведении антикоррозионных работ для повышения прочности сцепления металлоконструкции с защищающим покрытием проводят специальную подготовку поверхности, которая предусматривает очистку от ржавчины, окалины, жира.

Из существующих химической, термической и механической очисток чаще используют последнюю с использованием металлической дроби, кварцевого песка, подаваемых струей под давлением. Затем поверхность обрабатывают растворителем. Для исключения высокой запыленности можно применять гидропескоструйную очистку. Для ее совмещения с процессом обезжиривания и исключения коррозии металлов в суспензию вводят щелочи и ингибиторы.

В последние годы для защиты металлоконструкций все большее распространение получают нетоксичные лакокрасочные покрытия, например, цинкосиликатные. Основными компонентами составов являются силикаты щелочных металлов (натрия, калия, лития) и цинковая пыль, образующие на поверхности тонкую пленку с содержанием цинка 90 – 93 %. В России разработаны высокодисперсные металлические порошки, на основе которых получают защитные полиуретановые красочные составы: цинконаполненные (до 97 % цинка) – «Цинотан» и защитно-декоративные алюминиевые – «Алюмотан». Температурный интервал применения составляет от минус 60 до + 400 ^оС. Эти нетоксичные, быстросохнущие в естественных условиях композиции используют для защиты конструкций, работающих в условиях действия пресной, морской, минерализованной воды, нефти, нефтепродуктов (опоры ЛЭП, мосты, емкости). Аналогичные составы разработаны в Бельгии и Германии. В дальнейшем предполагается выпуск материалов с цинкосодержащим покрытием.

Отказаться от растворителей можно также за счет использования порошковых красок. Защитное покрытие при их использовании получают плазменным струйным напылением на защищаемую поверхность термореактивных смол и термопластичных полимеров.

Защита полимерными пленками листового металлопроката осуществляется бесклеевым способом путем наплавления под давлением готовой пленки на поверхность защищаемого металла с последующей термообработкой. В полученном материале – металлопласте, который используют для выполнения вентиляционных систем, емкостей для хранения агрессивных жидкостей сочетается высокая прочность металла с коррозионной стойкостью полимера.

При защите металлоконструкций на более длительный срок – 20 – 50 лет эксплуатации в условиях действия агрессивных сред применяют металлизационные покрытия, которые можно наносить как в заводских, так и в условиях строительной площадки. Нанесение покрытия производят электродуговыми или газопламенными металлизационными аппаратами, которые могут быть переносными и стационарными заводскими. Все виды металлизационных покрытий обозначают «Мет». Например: «Мет. А(99,5) 160» – покрытие алюминия с чистотой 99,5 %, толщиной 160 мкм; «Мет. Ц60 А160» – покрытие многослойное из цинка толщиной 60 мкм и алюминия – 160 мкм.

Степень агрессивности среды и применяемые антикоррозионные материалы представлены в табл. 11.1.

Таблица 11.1

Степень агрессивного воздействия и материалы, применяемые

для защиты строительных конструкций