Курс лекций: Строительные материалы

Теплоизоляционные материалы на основе полимеров

Теплоизоляционные пластики имеют коэффициент теплопроводности 0,03...0,055 Вт/м С. Различают ячеистые пластмассы, в которых мелкие поры расположены беспорядочно, и сотопласты, в которых воздушные полости имеют правильную геометрическую форму.

ЯЧЕИСТЫЕ ПЛАСТМАССЫ делятся на пенопласты, которые характеризуются закрытыми изолированными порами и предназначены для тепловой изоляции, и на поропласты, имеющие сообщающиеся поры и предназначены для звукоизоляции. Свойства некоторых ячеистых пластмасс представлены в табл. 7.2.

Таблица 7.2.

Свойства некоторых ячеистых пластмасс.

Эти пластмассы выпускают в виде жестких плит, которые применяются для тепловой изоляции стен, покрытий, перекрытий, в трехслойных ограждающих конструкциях.

СОТОПЛАСТЫ - ячеистые материалы, структура которых напоминает пчелиные соты. Стенки сот могут быть выполнены из различных листовых материалов (бумага, стеклоткани, хлопчатобумажные ткани, металлическая фольга и т.д.), пропитанных полимером. Сотопласты в качестве теплоизоляционного материала применяются в трехслойных ограждающих конструкциях.

Теплоизоляционные керамические материалы

1) Теплоизоляционные трепельные и диатомитовые кирпичи, полуцилиндры, скорлупы, сегменты. Их производят метолом пластического формования из трепелов и диатомитов, иногда с выгорающими добавками. Изделия выпускают плотностью 500, 600 и 700 кг/м³ и теплопроводностью 0,18...0,27 Вт/м?С. Их применяют для тепловой изоляции до 900?С.

2) Пенодиатомитовые изделия получают методом литья в формы диатомитового теста с добавлением устойчивого пенообразователя с последующими сушкой и обжигом. Плотность изделий 350 - 450 кг/м³, теплопроводность 0,08..0,12 Вт/м?С.

3) Керамзит - пористый заполнитель для легких бетонов, который получают путем вспучивания при обжиге гранул, сформованных из легкоплавких глин.

Теплоизоляционные материалы и изделия из стекла и шлаковых расплавов

Стекловолокно получают путем продавливания стекольного расплава через тончайшие фильеры (отверстия в твердых материалах) с последующей вытяжкой и намоткой на бобины. Диаметр волокна -- 3...100 мкм, длина -- до 20 км (для непрерывного волокна). Более короткие (1...50 см) штапельные волокна получают раздувом расплава паром. Из стекловолокна получают стеклянные ткани и стекловойлок, которые используют как армирующий компонент при производстве стеклопластиков или в качестве основы в рулонных кровельных и гидроизоляционных материалах (например, стеклоизол, стеклорубероид).

Пеностекло -- блоки из вспученного в момент нахождения в расплавленном состоянии стекла. По структуре и свойствам пеностекло напоминает вулканическую пемзу и используется как теплоизоляционный материал.

ТЕРМОЗИТ - шлаковая пемза, ячеистый материал, получаемый вспучиванием расплавленного шлака парами воды при быстром его охлаждении - применяется в виде щебня как заполнитель для легких бетонов. Термозит, армированный стальной сеткой, может выпускаться любой конфигурации и профиля в специальных формах при использовании для вспучивания шлакового расплава.

ШЛАКОВАЯ ВАТА - материал, состоящий из тончайших волокон, получаемых из огненно - жидких шлаков дутьевым способом - применяется как теплоизоляционный материал. Сырьем для его производства служат горные породы (известняки, доломиты, мергели, базальты, граниты и др.) и плотные продукты промышленного производства (металлургические и топливные шлаки, бой керамического и силикатного кирпича). Выпускается трех марок - 75, 100, 125. Для оценки качества минеральной ваты необходимо определить, влажность, содержание «корольков», теплопроводность и другие свойства.

Лакокрасочные материалы

ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ - вязко-жидкие составы, наносимые на поверхность конструкций тонким слоем, которые через несколько часов отвердевают, образуя тонкую пленку, прочно сцепляющуюся с основанием.

Основные компоненты лакокрасочных материалов:

связующие;

пигменты;

вспомогательные вещества (растворители, разбавители, наполнители, сиккативы).

Связующие

Связующие - пленкообразующие вещества, обеспечивающие сцепление в красочном составе частиц пигмента между собой и образующие прочные пленки на окрашиваемой поверхности с высокой адгезией к основе.

Образование лакокрасочной пленки происходит:

1)либо, в результате испарения легкого растворителя из красочного состава;

2)либо, в результате высыхания красочного состава, сопровождающегося переходом линейных молекул связующего в трехмерные пространственные полимеры.

К первому типу связующих относятся:

Лаки - это растворы пленкообразующих веществ (природных или синтетических смол, битумов, олифы) в летучих растворителях, которые при высыхании образуют прочную, твердую, прозрачную, блестящую пленку.

Лаки могут быть:

смоляные и масляно-смоляные;

синтетические - растворы синтетических полимеров в органических растворителях;

канифольные;

битумные;

спиртовые лаки и политуры.

Ко второму типу связующих относятся: олифы, клеи, эмульсии.

А) олифы могут быть натуральные, полунатуральные и искусственные.

Натуральные олифы - продукты нагрева до 160-270^оС («варки») растительных высыхающих масел (льняного, конопляного, тунгового). Пленка образуется в результате окисления кислородом воздуха тонких слоев олифы.

Полунатуральные олифы - продукты «варки», (при температуре полимеризации 300^оС) растительных масел - подсолнечного, соевого или хлопкового. Уплотнение масел достигается окислительной полимеризацией, путем продувания через слой масла воздуха, нагретого до 150^оС. Полученные вязкие, полимеризованные масла разбавляют до жидкой консистенции органическими растворителями.

Полунатуральные олифы бывают:

Олифа-оксоль, оксоль-полимеризованная, оксоль-смесь. Они содержат до 45% органических растворителей, позволяют экономить исходные масла и применяются наиболее широко.

Искусственные олифы получают химической обработкой различных органических веществ и могут содержать растительного масла от 0 до 35%.

Наибольшее применение получили алкидные олифы: глифталевая, пентафталевая, состоящие из 50% алкидной основы и 50% уайт-спирита, олифа синтоловая и олифа карбоноль.

При переходе от натуральных олиф к искусственным сокращается время высыхания красочного состава, но и значительно снижается качество покрытия, его долговечность.

Б) клеи :

животные - мездровый, костный, казеиновый;

растительные - декстриновый (получают в результате обработки крахмала кислотой, или нагреванием при 150-200^оС);

искусственные - метилцеллюлозный, карбоксиметилцеллюлозный;

синтетические - используют в виде эмульсии или водных и спиртовых растворов: поливинилацетатный, бутадиенстирольный, полиметилакрилатный.

Пигменты

Пигменты - тонкодисперсные цветные порошки, нерастворимые в пленкообразующих веществах или органических растворителях, но способные равномерно смешиваться с ними.

Классификация пигментов

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ПИГМЕНТЫ:

А) природные пигменты - получают измельчением и отмучиванием горных пород, содержащих яркоокрашенные минералы. По яркости и насыщенности колера уступают искусственным пигментам и особенно органическим.

Белые пигменты: мел, каолин.

Желтые: охра, сиена.

Красные: сурик железный, мумия.

Коричневые: умбра.

Черные: пиролюзит MnO₂, графит.

Б) искусственные пигменты - получают из минерального сырья путем сложной химической переработки.

Белые пигменты: белила цинковые, свинцовые, титановые, литопонные, известь.

Жёлтые: крон цинковый, крон свинцовый.

Красные: крон красный, мумия искусственная, сурик свинцовый, редоксайд.

Зелёные: зелень свинцовая, хромовая, цинковая и оксид хрома.

Синие: ультрамарин, лазурь малярная.

Чёрные: сажи.

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПИГМЕНТЫ.

Для окраски металлических конструкций часто применяют металлические порошки: алюминиевую пудру и золотистую пудру (порошок бронзы), которые обладают высокими свето-атмосферо- и антикоррозионной стойкостью.

ОРГАНИЧЕСКИЕ ПИГМЕНТЫ.

Это органические синтетические красящие вещества, обладающие высокой красящей и кроющей способностью, чистым и ярким светом, свето- и атмосферостойкие, но дороги, не высокая щелочестойкость.

Черные пигменты - нигрозин

Синие - индатрен

Красные - литольшарлях

Голубые - фталоциалитовые

Зеленые - фталоцианитовые

Для строительных красок используют главным образом неорганические пигменты вследствии их большей атмосферо- и химической стойкости.

Свойства пигментов

1.Красящая способность - это интенсивность окраски, характеризующаяся минимальным количеством пигмента, необходимого для придания белой краске яркого цветного тона.

2.Укрывистость, или кроющая способность - это количество пигмента в красящем составе, способное перекрыть контрастный цвет поверхности в 1 м².

3.Дисперсность пигмента влияет на все его основные свойства. Чем тоньше помол, тем выше укрывистость и красящая способность.

Природные пигменты имеют размер частиц 0,5 - 40 мкм, искусственные 0,1 - 2 мкм.

4.Маслоемкость - способность пигмента удерживать определенное количество масла. Характеризуется количеством масла (в % по массе), которое необходимо добавить к пигменту для получения красочной пасты. Чем меньше масла (олифы), тем выше стойкость красочного покрытия и больше укрывистость пигмента.

5.Светостойкость - способность пигмента сохранять свой цвет под воздействием света.

6.Антикоррозионная стойкость - или пассивирующие свойства пигмента - способность давать покрытия на металл, надежно защищающие его поверхность от окисления.

7.Атмосферостойкость - способность пигмента, не изменяя цвета, противостоять воздействию атмосферных факторов: кислорода воздуха, сернистых и других газов, а также попеременному замораживанию и оттаиванию, увлажнению и высыханию.

8.Химическая стойкость - способность не изменять первоначального цвета под воздействием щелочей и кислот.

9.Огнестойкость - способность не разрушаться и не изменять свой цвет от воздействия высоких температур.

10.Безвредность пигмента - особая осторожность соблюдается при применении пигментов, содержащих соединения свинца, меди.

Вспомогательные материалы

1.Растворители - это жидкости для растворения полимерных связующих и придания малярной консистенции густотертым краскам.

Растворителями служат легко улетучивающиеся органические жидкости: уайт - спирит, скипидар, ацетон, сольвент - нафта, нефрас С - 50/170 и др.

2.Разбавители - жидкости, не растворяющие пленкообразующие вещества, а лишь уменьшающие вязкость красочных веществ. Разбавителями служат олифы или масляные эмульсии типа «воды в масле».

3.Наполнители - высокодисперсные белые минеральные порошки, вводят для экономии пигмента, придания краскам повышенной кислото- и огнестойкости. Для наружной окраски применяют порошки тяжелого шпата (BaSO₄) и талька. Для внутренней отделки применяют более дешевые - тонкомолотые мел, известняк, гипс.

4.Сиккативы - вещества, способствующие быстрому пленкообразованию и «высыханию» масляных красок. Сиккативами служат - соли оксидов свинца, марганца, кобальта или растворы других металлических солей жирных кислот в органических растворителях.

Красочные составы

В зависимости от вида связующего красочные составы делятся на:

масляные краски;

эмали;

лаки;

эмульсионные (латексные краски);

клеевые;

водоразбавляемые краски на основе неорганических вяжущих веществ.

1. Масляные краски - это суспензия пигмента с наполнителем в олифе, образующая после высыхания цветную прозрачную, твердую, однородную пленку. Они выпускаются: густотертыми - 12-25% олифы и готовые к употреблению - 30 - 50% олифы применяются для наружной и внутренней окраски по металлу, дереву и сухой штукатурки.