Органика в строительстве это

Содержание

Для древесины основными и наиболее важными являются следующие свойства:

1. Механические: прочность, твёрдость, деформативность, удельная вязкость, эксплуатационные характеристики, технологические характеристики, износостойкость, способность удерживать крепления, упругость;

2. Физические: внешний вид (текстура, блеск, окраска), влажность (усушка, коробление, водопоглощение, гигроскопичность, плотность), тепловые (теплопроводность), звуковые (акустическое сопротивление, звукопроводность), электрические (диэлектрические свойства, электропроводность, электрическая прочность);

3. Химические свойства.Древесина является анизотропным материалом, то есть материалом с неодинаковыми свойствами по направлениям относительно волокон. (Так, например, усушка вдоль волокон меньше, чем поперёк волокон, а усушка в радиальном направлении меньше, чем в тангентальном. Различны также, в зависимости от направления волокон, влагопроводность, паропроницаемость, звукопроводность и др.)

· Прочность древесины — способность сопротивляться разрушению под действием механических нагрузок. Различают прочность на сжатие и растяжение по направлениям приложения нагрузки — продольной и поперечной; статический изгиб.

Химия | Повторение органики

· Твёрдость древесины — способность древесины сопротивляться внедрению в нее более твёрдого тела. Для оценки твёрдости древесины используется тест Янка

· Износостойкость — способность древесины сопротивляться износу, то есть постепенному разрушению её поверхностных зон при трении. Износ боковых поверхностей больше, чем торцовых; износ влажной древесины больше, чем сухой.

· Влажность древесины. Различают абсолютную и относительную влажность древесины.

o Абсолютная влажность древесины — это отношение веса содержащейся в древесине влаги по отношению к массе абсолютно сухой древесины, выраженная в процентах.

o Относительная влажность древесины — это отношение веса содержащейся в древесине влаги к весу сырой древесины, выраженное в процентах.

Древесину по влажности делят на следующие категории: сырая — 23 % и более, полусухая — 18—23 %, воздушно-сухая — 12—18 %, сухая —8—12 %.

· Гигроскопичность , Звукопроницаемость, Цвет

· Пористость —Для древесины различных видов пористость имеет разное значение, но в среднем разбег её значения составляет 30—80 %.

· Разбухание древесины проявляется при нахождении материалов при повышенной влажности воздуха длительное время.

· Усушка — изменение размеров при потере влаги древесиной в результате сушки. Усушка происходит естественным образом. Прямым следствием усушки является образование трещин.

· Коробление происходит в результате неравномерной сушки древесины.

· Растрескивание — результат неравномерного высыхания наружных и внутренних слоёв древесины.

· Теплопроводность. В отличие от других строительных материалов, древесина является менее теплопроводной. Это позволяет использовать её для теплоизоляции помещения.

· Электропроводность — способность материала проводить электрический ток. Данное свойство у древесины напрямую зависит от влажности.

ОРГАНИКА на садовом участке (от А до Я)

· Запах зависит от содержания в древесине смол и дубильных веществ. Текстура — рисунок, образующийся при распиливании дерева.

· Вес древесины — различают удельный и объёмный вес древесины. Удельный вес — масса единицы объёма древесины без учёта пустот и влаги. Данный вес не зависит от породы древесины и составляет 1,54 г/см³. Объёмный вес — это масса единицы объёма древесины в естественном состоянии, то есть с учётом влаги и пустот.

· Наличие пороков — особенностей и недостатков строения древесины и ствола дерева, возникающих во время его роста или после спиливания. Отдельные группы пороков могут возникать в древесине при обработке её человеком (дефекты обработки древесины) или при поражении её грибами (грибные поражения древесины).

2. Материалы и изделия из древесины.

Материалы из древесины применяют в строительстве в качестве конструкционных, отделочных, теплоизоляционных, акустических и столярных изделий.К конструкционным материаламотносят круглые лесоматериалы, пиломатериалы, фанеру, древесные слоистые пластики, фибролит, арболит, цементно-стружечные плиты.

Круглые лесоматериалыполучают путем очистки от коры и распиловки стволов деревьев. В зависимости от диаметра верхнего торца их подразделяют на бревна (не менее 14 см), подтоварник(8–13см)и жерди (3 см).

Толстые короткие лесоматериалы диаметром более 200 мм называют кряжами, их используют для изготовления древесного шпона, фанеры; бревна – для выработки пиломатериалов, возведения бревенчатых домов, изготовления свай, гидротехнических сооружений, элементов мостов, опор линий связи, радио- и электропередачи; подтоварник и жерди – для вспомогательных и временных сооружений.

При раскрое бревен получают пиломатериалыразличного вида и размеров (брусья, шпалы, доски) (рис. 2.2). Из бревен, досок и брусьев изготавливают клееные конструкции: рамы, арки, фермы, балки, сваи, прочность, жесткость и несущую способность которых повышают путем армирования стальными стержнями, проволокой, сеткой или стеклопластиковой арматурой.

Фанерапредставляет собой листовой материал, склеенный из трех и более слоев лущеного шпона таким образом, чтобы направление волокон в смежных слоях было взаимно перпендикулярным. В строительстве фанеру применяют для выполнения обшивки внутренних перегородок на деревянной раме, пространственных конструкций в виде сводов и куполов, а также клееных балок, арок и ферм.

Шпон– тонкий листовой материал, полученный лущением или строганием на специальных станках распаренных кряжей.

Древесные слоистые пластикипредставляют собой листовой материал, полученный методом прессовки нескольких слоев шпона, пропитанного при высокой температуре высокомолекулярными смолами. Из пластиков выполняют обшивку градирен, конструкции жестких пространственных оболочек для покрытия помещений больших пролетов (крытые стадионы, цирки, рынки), наружную и внутреннюю отделку производственных помещений.

Фибролитомназывают плитный материал из тонких длинных древесных стружек и минерального вяжущего (чаще — портландцемента).

Плиты фибролита хорошо оштукатуриваются и окрашиваются; прочно сцепляются с незатвердевшим бетоном и надежно крепятся к поверхности бетонных и каменных конструкций. Конструкционные фибролитовые плиты применяют в качестве перекрытий, перегородок и покрытий сельскохозяйственных и складских зданий, а также стен деревянных стандартных домов, теплоизоляционный и акустический – для обеспечения комфортных условий проживания и работы в жилых и общественных зданиях.

Арболитпредставляет собой легкий деревобетон на минеральном вяжущем.

Для изготовления арболита используют дробленые отходы лесопиления и переработки древесины различных пород, а также измельченные сучья, ветви, вершины, горбыли, рейки. В качестве минерального вяжущего чаще применяют портландцемент, реже – известь с гидравлическими добавками, в отдельных случаях – магнезиальные и гипсовые вяжущие. Из арболита делают навесные и самонесущие панели наружных и внутренних стен, плиты покрытий. Поверхность панелей защищают асбестоцементными листами на шурупах, цементным раствором, керамической плиткой. Не разрешается использовать изделия из арболита для цоколей, стен подвалов.

Перспективным материалом для деревянного домостроения являются цементно-стружечные плиты.В отличие от фибролита и арболита эти плиты прессуют при повышенном давлении, поэтому они имеют большую плотность и прочность. Цементно-стружечные плиты применяют для наружной обшивки стеновых панелей жилых домов, изготовления санитарно-технических кабин.

для отделки стенв жилых комнатах применяют вагонку, в помещениях общественного назначения – цементно-стружечные, древесностружечные, твердые древесноволокнистые плиты с отделкой лицевой поверхности декоративными лакокрасочными составами, полимерными пленками, пластиком или шпоном ценных древесных пород.

Древесностружечные(ДСП) и древесноволокнистые(ДВП) плитыполучают методом плоского прессования отходов древесины (стружек, опилок), смешанных с горячими синтетическими смолами или клеем. Аналогичные по свойствам плитные материалы отходов производят на основе переработки льна (костры) или костры в сочетании с древесными волокнами.

Для облицовки внутренних стен общественных административных и производственных зданий применяют декоративную фанеру с отделкой лицевой поверхности специальной бумагой, имитирующей текстуру ценных пород древесины или ткани, пленочным покрытием, строганым шпоном. Если проектом предусмотрена улучшенная или высококачественная отделка, используют древесные слоистые пластики.

Для покрытия полов в жилых и общественных помещениях применяют доски, паркет, паркетные доски, древесностружечные и твердые древесноволокнистые плиты. Эти материалы нельзя использовать в помещениях с влажным режимом эксплуатации (влажность более 60 %) и большими нагрузками (полы в вестибюлях, торговых залах, столовых).

Такие материалы, как теплоизоляционныйфибролит, арболит, мягкие древесноволокнистые плиты средней плотностью 175 – 500 кг/м 3 , применяют для утепления тонких кирпичных и бетонных стен в сельскохозяйственных постройках, ограждающих стеновых конструкций жилых, общественных и промышленных зданий с сухим режимом эксплуатации.

Акустическиефибролитовые и мягкие древесноволокнистые плиты применяют при строительстве зданий аэропортов, фойе театров, кафе, ресторанов, используя их для выполнения звукопоглощающих подвесных потолков. Для улучшения акустических свойств на их поверхность наносят специальные объемные штукатурки или выполняют перфорацию. К столярным изделиямотносятся оконные и дверные блоки, подоконные доски, ворота.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Источник: cyberpedia.su

Органические вяжущие вещества

Органические вяжущие вещества- это смеси высокомолекулярных углеводородов и их неметаллических производных.

К органическим вяжущим веществам относятся битумы и дегти.

Битумы бывают природные и искусственные.

Дегти- только искусственные.

Органические вяжущие вещества при нагревании размягчаются, при охлаждении затвердевают.

Для них характерны следующие свойства:

Нерастворимость в воде и водонепроницаемость
Атмосферная стойкость.
Хорошее сцепление с поверхностью каменных материалов
Кислото- и щелочестойкость
Растворимость в бензоле, хлорофилле, четырехфтористом углероде.

Химический состав органических вяжущих веществ:

Углерод 80%
Водород 10%
Кислород 5%
Азот 3%
Сера 2%

Строительные материалы на основе органического сырья

Органическими называют материалы, которые произошли из живой природы.

В промышленности строительных материалов широко используются такие материалы как: древесина, продукты переработки нефти и каменного угля, а также природные и искусственные полимеры.

5.1 Древесные материалы

Лес – это великое благо для жизни на Земле. Зелёный покров планеты потребляет всего лишь 0,2% солнечной радиации, падающей на поверхность Земли. Но при этом вырабатывается «зелёной фабрикой» 100 млрд тонн органической массы, которая выделяет около 100 млрд тонн кислорода ежегодно! Лес – неубывающий источник сырья при условии рационального пользования.

Потребность в лесоматериалах удовлетворяется путём комплексной и глубокой переработки древесины. В настоящее время коэффициент использования древесного сырья на передовых предприятиях составляет 98%, в Японии – 102%.

Высокая прочность, особенно при растяжении (волокнистое строение), упругость древесины сочетаются с малой плотностью и низким коэффициентом теплопроводности. Древесина морозостойка, не растворяется в воде и др. растворителях, легко обрабатывается.

Но она имеет недостатки: при насыщении влагой разбухает, при высушивании даёт усадку и коробится, анизотропна (вдоль и поперёк волокон разные свойства), много пороков, горит и поражается грибком.

Пороки древесины могут быть природными и приобретёнными. Природные связаны с условиями роста дерева — помехи, недостаток или избыток влаги, большое количество сучков, кривизна сбежистость, двойная сердцевина и др. Приобретённые – связаны с влиянием внешних факторов – вредителей (червоточины, гниль, трещины и др.). Трещины образуются как в растущем дереве, так и в срубленном. Глубина их иногда доходит до сердцевины и портит деловую древесину.

Рис. 5 – Пороки формы ствола:

а – сбежистость; б, в – закомелистость округлая и ребристая;

г, д – кривизна простая и сложная

Древесиной называют освобождённую от коры ткань волокон дерева. Заготавливают древесину на участке леса с помощью машин, которые валят деревья, освобождают их от сучьев, коры (раскряжевка) и получают деловую древесину. Лесоматериалы – это брёвна толщиной более 11 см, длиной от 3 до 18 м. Поперечный разрез ствола показывает макроструктуру древесины.

Рис. 6 – Виды срезов

Кора состоит из наружной кожицы, пробкового слоя и внутреннего тонкого слоя – луба, под которым ещё один тонкий слой – камбий. Какова их роль? В листьях дерева под лучами солнца вырабатывается глюкоза, растворяющаяся в воде.

По внутренним капиллярам луба она поступает к клеткам камбия, где происходит химическая реакция поликонденсации, выделяется молекула воды, и глюкоза превращается в целлюлозу. Целлюлоза – природный полимер, который идёт на построение древесных волокон к середине ствола – ежегодные кольца роста, называемые заболонь.

По живым клеткам заболони перемещается влага с растворёнными в ней питательными веществами от корней к кроне дерева. Под большим увеличением (микроструктура) молекулы целлюлозы имеют продолговатое строение, образуют микрофибриллы, скручивающиеся в веретёнообразные волокна древесины.

Между тончайшими волокнами расположены такие же тончайшие капилляры (удельная поверхность древесины очень большая). Влага, заполняющая межклеточное пространство – капиллярная, заполняющая полости клеток – гигроскопическая. Гигроскопическая влажность соответствует полному насыщению клеток водой. Эту влагу древесные клетки сорбируют из влажного воздуха, увлажняясь до 30-40% в зависимости от удельной поверхности древесины.

Находясь в воде, наполняются капилляры, древесина набухает, увеличивая объём. Капиллярная влага заполняет пространства между клетками только из воды. При сушке, когда влажность становится меньше гигроскопической, начинается усадка древесины или усушка.

Вследствие особенности строения древесины усадка идёт неравномерно: вдоль волокон – 0,1%, по радиусу 3-6%, по хорде – до 12%, поэтому, высыхая, древесина коробится. Для предотвращения коробления древесину берут в работу с той влажностью, которая будет соответствовать при эксплуатации: внутри помещения 8-12%, снаружи 15-18%. Влажность свежесрубленной древесины колеблется от 40 до 120% по массе в зависимости от места произрастания. С такой влажностью её в работу не берут, надо сушить.

В прошлые годы заготовленные брёвна складывали в штабеля и оставляли на делянке в лесу под навесом просушиваться на год. За это время древесина приобретала равновесную влажность 18-20%. С такой влажностью её брали на распиловку.

В результате распиловки круглого леса получают пиломатериалы: пластины (бревно пополам) и четвертины (бревно на четыре части). Если спиливают горбыль, то получают брус, из которого нарезают доски толщиной 16-40 мм.

Рис. 7 – Пиломатериалы

В зависимости от назначения пиломатериалы сушат в специальных сушилках или пропитывают горячими растворами – антисептиками. Искусственная сушка позволяет получить древесину с низкой влажностью быстро, но, работая в условиях с более высокой влажностью, древесина её увеличит до равновесной, т. е. или до комнатно-сухой (8-12%), или до воздушно-сухой (15-18%), в зависимости от того, какая влажность будет в окружающей среде.

С увеличением влажности древесины увеличивается её плотность, а прочность снижается. По средней плотности древесину разделяют на:

— тяжёлую –ρm = от 600 до 1000 кг/м 3 ;

— особо тяжёлую – ρm > 1000 кг/м 3 .

Истинная плотность древесины для всех пород одинакова – ρа = 1540 кг/м 3 .

Прочность при сжатии определяют на стандартных образцах, вырезанных из бездефектной древесины размером 20×20×30 мм, прочность при изгибе на образцах 20×20×300 мм.

Испытывают древесину при любой влажности, кроме полностью насыщенной водой, но, так как прочность зависит от влажности, её надо знать, определив по диаграмме Н. Н. Чулицкого, и пересчитать на стандартную влажность.

Стандартная влажность равна 12%, с ней можно сравнивать прочность разных пород древесины и при этой влажности даны характеристики в справочных материалах по прочности.

Повышение влажности до гигроскопической понижет механические свойства (рис. 8), высушивание даже на 1% в пределах от 20 до 8% повышает сопротивление сжатию и изгибу на 4%.

Рис. 8 – Влияние влажности на прочность при сжатии вдоль волокон

Прочность древесины вдоль волокон в 4-6 раз больше прочности поперёк волокон (от 40 до 250 кг/см 2 ). Прочность при статическом изгибе превышает прочность при сжатии вдоль волокон и достигает 500-1000 кг/см 2 . Модуль упругости воздушно-сухой древесины Е = 10000-15000 МПа, он возрастает с увеличением плотности.

Теплопроводность сухой древесины поперёк волокон ниже, чем вдоль волокон (0,17 и 0,34 Вт/мºС).

Коэффициент конструктивного качества древесины равен Ккк стали.

В сухих условиях при проветривании, а также полностью погруженная в воду древесина сохраняется долго (в пирамидах, в срубах, в затопленных сваях от мостов древних римлян). Наиболее стойкими являются наиболее плотные породы древесины: лиственница, сосна, дуб, ясень. Опасна для древесины бактерицидная среда – контакт с влажным грунтом, когда начинается загнивание. Гниение – это разложение целлюлозы древесины вследствие деятельности дереворазрушающих грибов и микроорганизмов. Разработаны эффективные меры борьбы с гниением: сушка горячим воздухом, паром, газом, токами высокой частоты; пропитка горячим петролатумом и другими антисептиками; контактная сушка.

Древесина – живой организм, при действии помех и изменяющихся условий возникают в структуре растущего дерева дефекты, снижающие качество древесины (сучки, косослой, кривизна, крень, ройка, трещины усушки и морозобойные и др.). Эти пороки портят вид и текстуру (рисунок) древесины.

Их вырезают, делают различного размера заготовки, которые сушат, фрезеруют и склеивают полимерым клеем под прессом в виде готовых клееных полуфабрикатов. Получают клееную древесину, очень прочные профилированные изделия или заготовки для клееных конструкций. Для усиления клееной древесины в многослойные изделия вклеивают металлическую или пластиковую арматуру. Такая древесина долговечна, прочна, не коробится, её используют в самых ответственных конструкциях.

Для защиты от огня древесину обрабатывают огнезащитными составами– антипиренами, специальными пастами, после чего она может выдерживать 45 мин. высокую температуру (до 750ºС) не деформируясь. Температура воспламенения незащищённой древесины – 250-300ºС.

Увеличивает срок службы древесины защита от атмосферных воздействий, изоляция от контакта с грунтом, антисептирование (пропитка ядовитыми для микроорганизмов веществами) и покрытие масляными и полимерными красками.

Кроме пиломатериалов из древесины изготавливают фрезерованные и погонажные материалы: плинтусы, наличники, поручни, обшивку, шпон, паркетные клёпки и др.

Шпон – это снятый тонкий слой в 0,55-1,5 мм толщиной с бревна, вращающегося вокруг своей оси. Получается большая стружка, легко расчленяющаяся по волокнам. Чтобы она не рассыпалась, один слой шпона накладывают на другой, промазывая полимерным клеем. Под горячим прессом клей отверждают и получают фанеру толщиной от 3 до 12 мм, которую используют для обшивки стен, ограждающих конструкций, потолков, в мебельном производстве.

Отходы от изготовления изделий из древесины – ценный материал, сохраняющий лес.

Это – опилки, стружка, щепа, сучки, некондиционная древесина и др. они перерабатываются, сортируются и с минеральным или полимерным вяжущим соединяются в композиционные материалы. Композиционные материалы с полимерной матрицей используются как конструкционный материал – древесно-слоистый пластик (ДСП), древесно-волокнистые плиты (ДВП), фанера, или на минеральном вяжущем – арболиты, ксилолиты. Как утеплитель используют композиции на минеральном вяжущем – цементные фибролиты, опилкобетоны, а также на полимерном вяжущем – бумажно-слоистые плиты, древесно-волокнистые плиты и др.

Высокомолекулярные углеводороды, образующиеся в небольших отложениях в природе, а также специально получаемые при высокотемпературной перегонке нефтепродуктов. Природные битумы встречаются в виде густых тёмных жидкостей, пропитывающих горные породы. Если они содержат минеральных примесей более 20%, их называют природными асфальтами.

Без минеральных включений – это высокоплавкие образования, называемые асфальтитами. Они образовались в результате сгущения нефти и окислительных процессов на поверхности. Асфальтиты отличаются высокой атмосферостойкостью и хорошей адгезией к каменным материалам. Их используют при изготовления лучших битумных лаков для покрытия металлических поверхностей.

Чем больше асфальтенов и смол, тем больше твёрдость и температура размягчения битума. Чем больше осталось масла, тем пластичнее битум и ниже температура размягчения.

Марку битума определяют по показателям твёрдости, температуры размягчения и растяжимости на специальных приборах при нормальной температуре в лаборатории.

В рабочее состояние твёрдые битумы приводят расплавляя их. При температуре 140-170°С увеличивается растворимость смол в маслах. Этой температуры достаточно, чтобы перевести битум в рабочее (жидкое) состояние. При температуре 230-240°С может произойти вспышка.

Есть и другие способы перевода битумов в рабочее состояние – растворение в органических растворителях и эмульгирование. Растворением в нефтепродуктах (лигроине, керосине и др.) получают холодные битумные растворы. С помощью эмульгирования получают пасты и эмульсии для покрытия тонким слоем защищаемой поверхности.

По области применения битумы разделяют на строительные, кровельные и дорожные.

Для использования в строительстве у битумов особенные свойства:

— твёрдость и прочность при нормальной температуре в сочетании с пластичностью;

— образование водонепроницаемой плотной структуры в сочетании с гидрофобностью;

— морозостойкость и химическая стойкость в сочетании с легкостью нанесения покрытия;

— невысокая вязкость при повышении температуры, позволяющая легко проникать в поры другого материала и, остывая там, придавать материалу водонепроницаемость.

К недостаткам битума относят: хрупкость при отрицательной температуре, недостаточные температуро- и биостойкость. Под действием солнечного света и кислорода воздуха все углеводороды «стареют», т. е. уменьшается количество масла и смол, рвутся углеводородные связи, битум становится хрупким, снижается его гидрофобность. Поэтому битумные составы модифицируют (улучшают), вводя в состав полимеры, придающие большую эластичность, морозоустойчивость, а также ПАВ и антисептики для биостойкости.

Так как в составе битумов присутствуют асфальтогеновые кислоты, обладающие свойствами ПАВ (анионактивные вещества), битум образует прочные связи с катионами Са 2+ , Mg 2+ , т. е. с карбонатными породами. Порошки карбонатных пород стабилизируют состав, защищая от прямых солнечных лучей, и они в составе обязательны.

Плотность битумов – 0,8-1,3 г/см 3 , устойчивость при нагревании или температуру размягчения определяют на приборе «Кольцо и шар». Чем больше масел в составе, тем более легкоплавкий битум: температура размягчения tР = 45-95°С.

Твёрдость или глубину проникания иглы в образец битума определяют на пенетрометре (1-300 мм), растяжимость – на дуктилометре (1-40 см).

Битум растворяется в органических растворителях. Применяется он для химической защиты железобетонных конструкций, стальных труб, но битум надо оберегать от контакта с концентрированными растворами кислот и окислов азота.

По объёму использования больше всего (60%) битума идёт в дорожные композиции: асфальтобетоны и растворы для покрытия дорог, пола, взлётных полос. Обозначают дорожный нефтяной битум – БНД 90/50 (в числителе – температура размягчения, в знаменателе – глубина проникания иглы в мм).

Кровельные битумы (около 20%) идут на изготовление рулонных и штучных гидроизоляционных материалов, обозначают эту марку – БНК 45/180.

Строительные битумы (около 20%) идут на приготовление мастик, растворов, паст, изоляционных, антикоррозийных составов. Обозначают марку – Стр БН 70/50.

Чтобы сделать асфальтобетон, сначала готовят асфальтовое вяжущее, затем на его основе асфальтовый раствор. Асфальтовое вяжущее – это однородная смесь, состоящая из наполнителя и матрицы – битума (Б/Н), где его всего 15-20%. В качестве наполнителя используют тонкомолотый (70% < 0,07 мм) минеральный порошок карбонатной породы (доломит, известняк, основные шлаки и др.). Минеральный наполнитель повышает температуру размягчения смеси, защищает битум от ультрафиолетового спектра излучения, стабилизирует смесь.

Пористость асфальтобетона – от 5 до 7%, прочность при 20ºС – 2,2-2,4 МПа. По условиям укладки асфальтобетоны бывают горячие и холодные. Горячие укладывают при температуре 140-165ºС, холодные приготавливают горячими, охлаждают до 60ºС и укладывают при нормальной температуре. Уплотняют обязательно трамбованием, укатыванием, виброуплотнением, разглаживанием, литьём. Чем меньше пористость, тем долговечнее покрытие.

Этого органического вяжущего в природе нет, его получают высокотемпературной отгонкой без доступа воздуха твёрдых видов топлива: угля, древесины, сланца или торфа. После отгонки дёготь называется сырым и содержит много полезных веществ. Из него получают красители, медикаменты, смолы, ароматизаторы, антраценовое и зелёное масло и др. В маслах содержится: бензол, толуол, фенолы, нафталин и др. полезные вещества.

Наиболее распространён каменноугольный дёготь, затем – древесный. Дёготь имеет тот же вещественный состав, что и битум: твёрдые частицы (углистые, неплавкие вещества), смолы (5-10%), растворимые в бензоле и хлороформе, жидкие масла (до 60-80%). Из сырого дёгтя извлекают при последующей перегонке около 30% лёгких фракций (лигроин, бензин).

Поэтому в строительстве чаще применяют отогнанный при температуре 500-600°С дёготь, получаемый при полукоксовании углей, или высокотемпературный дёготь, полученный после отбора фракций при нагревании до 1000-1300°С при коксовании углей. После отбора масел и смол остаётся аморфная масса, содержащая 8-30% свободного углерода – пек. Если дёгтевый пек сплавляют с антраценовым маслом или сырым дёгтем, получают составленный дёготь. Он дёшев и широко применяется в строительстве.

Стареют дёгти быстрее битумов, так как в их составе содержится вода, снижающая атмосферостойкость, но их биостойкость выше, поэтому они используются в качестве антисептиков (пропитка шпал, столбов и др.). Чтобы дёгти имели выше атмосферостойкость, в их состав вводят тонкомолотые минеральные порошки любых пород, так как дёгти содержат анион- и катионактивные вещества, имеют хорошую адгезию к любым породам. Дёгти с минеральными порошками называют наполненными.

Сочетая положительные качества дёгтей и битумов, делают смешанное вяжущее – сплав, которое приобретает положительные качества битума и дёгтя, или делают пропитку защищаемого материала дёгтем, а сверху покрывают тугоплавким битумом.

Если смешанное вяжущее модифицируют полимером, их называют дёгтебитумнополимерными, если в качестве модифицирующей добавки берут каучук и резину в качестве наполнителя – получают гудрокам. Все эти составы используют в строительстве для получения водонепроницаемых мастик, паст, эмульсий.

5.4 Полимеры

Это третий вид органических вяжущих, состоящих из углеводородов. Слово «полимеры» в переводе на русский язык означает «много долей». Молекула полимера содержит сотни и тысячи однотипных атомных групп, составляющих цепь или линейную молекулу. Образование природных полимеров является основой жизни на Земле. Это органические соединения: белки живой материи, углеводы, целлюлоза, каучуки, битумы и др.

Получение искусственных полимеров привело к возникновению нефтехимической отрасли. Основным сырьём для органических полимеров являются: нефтяные газы, продукты переработки нефти и коксования углей. При температуре 600-1000°С образуется сухой газ (олефины) и твёрдый остаток – парафины, это и есть сырье для полимеров.

Атомы углерода склонны к образованию ковалентных связей с другими атомами углерода, образуя молекулу – мономер, а мономеры соединяются в гигантские цепи, называемые полимерами.

Их классифицируют по происхождению на природные и искусственные. Природные полимеры могут быть неорганическими (графит, слюда, асбест и др.) и органическими (белки, жиры, углеводы, каучуки). Искусственные полимеры могут быть по составу: органическими, неорганическими, элементоорганическими.

По строению основной цепи макромолекулы полимеры разделяют на:

— карбоцепные, имеющие линейную структуру из углеродной цепи n, (полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен и др.);

— гетероцепные, в молекулярной цепи которых содержатся не только атомы углерода, но и кислорода, кремния, азота, фосфора и др. n, (полиэфиры, полиуретан, эпоксидные, карбамидные, кремнийорганические полимеры и др.).

С увеличением молекулярной массы полимера идёт переход в другую фазу: газ→жидкость→твёрдое вещество. При этом повышается температура плавления, уменьшается растворимость.

Синтез (получение) полимеров из низкомолекулярных углеводородов (мономеров) осуществляется в процессе реакции полимеризации или поликонденсации. В зависимости от метода получения полимеры разделяют на полимеризационные и поликонденсационные. Это надо иметь в виду, так как у них разные свойства и особенно температуростойкость.

Полимеризация – процесс превращения ненасыщенных низкомолекулярных соединений (мономеров) в высокомолекулярные (полимеры), инициированный катализатором и совершающийся без выделения каких-либо побочных веществ. Молекулярная масса полимера становится равной сумме молекулярных масс соединившихся мономеров. Способность мономеров к полимеризации объясняется наличием в них двойных, тройных или циклических связей. Связь между атомами в цепи наиболее прочная – ковалентная, связь между цепями менее прочная – ионная.

Поликонденсация – реакция замещения элементов одного мономера другим или обмен функциональными группами с образованием третьего простейшего побочного продукта (воды, аммиака, водорода и др.). Химический состав получаемого полимера отличается от состава исходных мономеров. Так получают фенолоформальдегидные, карбамидные, эпоксидные, полиэфирные, фурановые и др. полимеры.

Получаемые полимеры состоят из макромолекул, связанных между собой силами межмолекулярного взаимодействия. Цепи могут быть не только линейными, но с появлением свободной валентности – разветвлёнными, связанными между собой с помощью поперечных групп атомов. Если они размещены часто – получают трёхмерные пространственные структуры – резолы, если реже – сетчатые полимеры. Они не растворяются в органических растворителях, менее пластичны после затвердевания, более термостойки. Химические связи между цепями формируют единый пространственный каркас, который не может расплавиться, а затем обратно собраться.

По отношению к нагреванию полимеры разделяют на термопластичные– обратимо меняющие свои свойства при охлаждении и нагревании, и термореактивные – не переходящие в пластическое состояние при нагревании. Они, подобно древесине, при высокой температуре могут сгореть, но не размягчаются.

К термопластичным относятся полимеры с линейной структурой макромолекулы. При нагревании они переходят в вязкоупругое состояние, межмолекулярные связи между цепями преодолеваются, полимер может расплавиться.

Термореактивные полимеры при нагревании не размягчаются, имеют более высокую прочность, твёрдость, под действием отвердителя переходят в нерастворимое состояние – резиты. Такие полимеры пригодны для изготовления конструкционных пластмасс. Из них делают клеевые композиции для изготовления слоистых пластиков (фенолоформальдегидная смола), полимербетоны, пресс – материалы для формовки труб, арматуру (фурановые полимеры), стеклопластики, полимербетоны (эпоксидные смолы), герметики, жаростойкие лаки, эмали (кремнийорганические) и др.

Из термопластичных полимеров, которые легко свариваются, делают трубы, плёнки, сантехнические изделия, облицовочную плитку, пенопласты, линолеумы, оргстекло, лаки, эмульсии, герметики и др.

Линейную структуру имеют синтетические каучуки, находясь в пластично-вязком состоянии (полиизобутилен, полихлоропреновые, полисульфидные каучуки). Их используют в качестве модификаторов в другие полимерные и битумные составы и делают нетвердеющие и твердеющие герметизирующие составы.

Элементоорганические или кремнийорганические полимеры сочетают в себе свойства синтетических полимеров (эластичность) и, благодаря наличию силоксановой связи (кремнекислородной) n, – свойства силикатных материалов (высокую теплостойкость). Они обладают гидрофобными свойствами, в зависимости от условий реакции и составляющих могут иметь линейную структуру молекулы – тогда это синтетический каучук, используемый для получения герметиков; и могут образовывать сетчатую или сшитую структуру – тогда это твёрдые вещества с высокой (до 400°С) температуростойкостью, поэтому их используют при изготовлении жароупорных лаков, клеев, пенопластов, пластиков.

Жидкие кремнийорганические полимеры (ГКЖ) используют в качестве гидрофобных и воздухововлекающих веществ при получении морозостойких бетонов. Ими пропитывают ткани.

Плотность полимеров – 0,9-1 г/см 3 , прочность при сжатии (плотных) – 900-1300 кг/см 2 , температуростойкость 80-500°С. Они хорошо склеиваются, окрашиваются, обрабатываются, износостойки, химически стойки, но имеют недостаточную поверхностную твёрдость, горючесть, токсичны при сгорании, стареют, удлиняются на 100-600%, каучукоподобные – на 2000%.

В чистом виде полимеры используют для добавок в композиции, пропиток, клеев, лаков. В зависимости от того, что изготавливают, используют температурно-силовые приёмы для формования: вальцевание, каландрирование, прессование, штампование, а также пропитка, напыление, сварка, склеивание и др. Из полимеров делают не только матрицу в композиционные материалы, но и синтетические волокна, порошки, бисер или мелкую крошку, пасту и пенопласты.

5.5 Пластмассы

Это композиционные материалы, состоящие из матрицы и наполнителей. Полимер является связующим, т. е. матрицей, объединяющей остальные компоненты. Матрица занимает, как и все связующие, небольшой процент по массе и объёму в композиции; наибольший процент занимает наполнитель, который может быть порошковым материалом, волокнистым или пластинчатым (листовым) органического и неорганического происхождения. В составе пластмассы могут быть другие технологические добавки: стабилизаторы, пластификаторы, красители, отвердители и др.

Наполнители занимают до 90-95% объёма материала и не только удешевляют его, но и снижают растяжимость и усадку, увеличивают прочность, твёрдость, модуль упругости. Волокна могут быть минеральными или синтетическими, короткими и непрерывными, могут быть отходы деревообработки и сельскохозяйственных культур.

Пластмассы с волокнистым наполнителем, как древесина, анизотропы, имеют повышенные показатели при растяжении, изгибе, ударе. Материал из ориентированных в одном направлении волокон на фенолоформальдегидной смоле – СВАМ (сверхвысокопрочный анизотропный материал) имеет рекордную прочность – 1000 МПа при плотности 2 г/см 3 .

Чем больше волокон, тем больше прочность и плотность пластмассы, тем выше модуль упругости. Армирование полиамидными, углеродными или стеклянными волокнами позволило использовать пластмассы для силовых конструкций. Эпоксидные смолы, армированные углеродным волокном, не уступают по жёсткости и прочности стали, упрощают и делают надёжной защиту от коррозии. Из пластмасс делают радиомачты высотой до 40 м. Конструкции изготавливают непрерывной навивкой волокон на сердечник с последующим покрытием полимером, что даёт высокое качество узлов соединения пространственных элементов в конструкции. Это снижает материалоёмкость, строительный коэффициент, удешевляет конструкцию.

Если в качестве наполнителя используют листовые материалы – ткань, бумагу, картон, стекло- или асбестовую ткань, шпон – получают прочные пластики, пригодные для несущих конструкций и отделочных материалов. Прочность слоистых пластиков при растяжении достигает 300 МПа, при сжатии – 450 Мпа; они имеют высокий коэффициент конструктивного качества Ккк – 2,2.

Порошковые наполнители – это молотые каменные породы, отходы промышленного производства и переработки древесины. Свойства порошковых пластмасс характеризуются изотропностью, прочностью при изгибе 40-60 МПа, при сжатии 120-160 МПа, обладают электроизоляционными свойствами. Готовят порошки и на основе горячих термореактивных смол, формуют в пресс-формах детали санитарно-технического и электротехнического оборудования, оконные и дверные заготовки, детали для встроенного оборудования и др. Прессованием на многоэтажных прессах формуют и ДСП (древесно-стружечные плиты) и ДВП (древесно-волокнистые плиты), слоистые пластики, трёхслойные клееные панели, плитки.

Чтобы увеличить срок службы пластмасс, в состав вводят стабилизаторы (0,5-1%). Это спирты, оксидианты – тонкодисперсные металлы, оксиды металлов, стеараты кальция, газовая сажа, фенолы и другие вещества, снижающие скорость окисления полимеров при воздействии кислорода. Их вводят в составы даже для тонких плёнок, увеличивая срок службы.

Пластификаторы – вещества, улучшающие пластичность, формуемость. Это масла, ПАВ, триэтаноламин и др. Их в составе до 20%. Объединяясь с полимером, они придают массе пластичность, гибкость, формуемость, гидрофобность.

Все компоненты должны быть химически совместимы, иметь хорошую адгезию. Их смешивают, массу подогревают, она становится пластичной (отсюда название – пластмасса) и формуют в зависимости от состава: литьем, экструзией, прессованием, каландрированием, термоформованием, вакуумированием, а также делают на неотвердевшей поверхности изделия тиснение, аппликацию, после отвердевания – металлизацию и др. Делают 5 категорий фактур: глянцевую, матовую, имитируют природный камень, древесину и др.

Получаемые пластмассы производят плотной и ячеистой структуры. Плотные разделяют на жёсткие и гибкие. Гибкие чаще делают из термопластичных полимеров и формуют вальцеванием, каландрированием. Гладкие, утеплённые и ворсовые покрытия для пола: линолеум, релин, ворсолин или плиточные материалы.

Жёсткие пластмассы изготавливают на термореактивных полимерах, они идут на изготовление несущих и ограждающих конструкций.

Конструкционные пластмассы должны иметь высокую прочность, модуль упругости, удельную прочность, температуростойкость. Их делают на основе термореактивных полимеров: полиэфирных, эпоксидных, фенолоформальдегидных, фурановых и др.

Наполнителями выбирают наиболее прочные горные породы. Так получают полимербетоны – бетоны, у которых связующим является полимер; крупным заполнителем может быть щебень из доломита или изверженной породы, мелким – кварцевый песок. Полимер так же, как цемент в бетонах, несёт в композиционный материал свои отрицательные свойства – ползучесть, горючесть, старение, недостаточную поверхностную твёрдость. Наполнители снижают расход полимера, повышают его температуростойкость; волокнистые наполнители повышают прочность при изгибе и растяжении. Расход связующего – 100-200 кг на 1 м 3 или 1: 5-12 по массе (связующее : наполнитель).

Полимербетоны хорошо склеиваются с цементным бетоном. Их применяют для ремонта и для конструкций, работающих в сложных условиях, где нужна высокая прочность и химическая стойкость. Прочность при сжатии у полимербетонов – 60-80 МПа, морозостойкость – 200-300 циклов, теплостойкость– 100-200°С.

В зависимости от выбора связующего можно получить материал с диэлектрическими характеристиками или обладающий хорошей электропроводимостью. Разработаны составы, защищающие от жёстких излучений, обладающие демпфирующими свойствами, вакуумной плотностью. Полимербетоны имеют более высокую стоимость, поэтому применяют их там, где это оправдано. Дешевле получаются бетоны, модифицированные полимерами,- бетонополимеры и полимерцементные бетоны, а также бетоны с полимерными покрытиями. Изготавливают из полимербетонов портовые сооружения, покрытия поверхности плотин, бетонируют эстакады, сточные каналы, химически стойкие полы и др. конструкции, где есть агрессивная среда и динамические нагрузки.

Бетонополимеры – это цементные бетоны, пропитанные полимером после изготовления и вакуумирования. Их поры и трещины закрыты полимером, в результате структура укрепляется, физико-механические свойства, водо- и химическая стойкость повышаются. Можно их пропитывать или импрегнировать под давлением или в вакууме петролатумом, битумом, жидкой серой, разбавленными смолами. Глубина пропитки может быть от 1 до 20 см. Чем глубже прошёл пропиточный материал, тем прочнее становится бетон.

Если пропитывают бетоны силиконовыми (кремнийорганическими) полимерами, то получают полимербетоны с термостойкостью до 600°С. Для изготовления различных видов бетонов используют около 10 видов мономеров с модифицирующими добавками. Это даёт возможность использовать их в электротехнической, атомной промышленности, в мелиоративном строительстве. Наиболее рационально их используют в несущих конструкциях промышленных зданий с агрессивными условиями работы.

Стеклопластики – особо прочные пластмассы, армированные стекловолокном, используемые не только как конструкционный материал, но и как особо прочный материал, из которого можно сделать детали к станкам, так как их прочность сравнима с прочностью металла. Прочность при растяжении – 1000 МПа. Изготавливают из такого материала ёмкости, трубы, детали и др.

На основе стеклоткани с помощью горячего прессования с термореактивным полимером формуют текстолиты (многослойные ткани), которые идут на изготовление оболочек трехслойных конструкций, каркасов для пространственных сооружений.

Горячим прессованием бумажных листов с полимером формуют бумажно-слоистные пластики (БСП) с повышенной износостойкостью, толщиной 1-5 мм. Пластики хорошо обрабатываются, легко крепятся и служат для отделки горизонтальных и вертикальных поверхностей.

Экструзией порошковой пастообразной массы формуют погонажные изделия: для оконных и дверных блоков, вспомогательные профили, планки жалюзи, плинтусы, уголки и др. Освоена технология получения профилей для облицовки наружных и внутренних стен, потолков: сайдинг, плитка, полистирольные листы и др. Рис. 9.

Источник: infopedia.su

Типы органических вяжущих веществ

Вяжущими веществами в строительстве называют природные и искусственные материалы , которые могут переходить из жидкого или мягкого состояния в состояние камня. При этом увеличивая адгезию с другими материалами.

Типы о рганических вяжущих веществ

Органические (битуминозные) вяжущие материалы разделяют на два основных типа:

Битумные вещества, раньше в основном были природного происхождения, но сейчас их получают переработкой нефтепродуктов и сланцевых пород. Дегтевые вяжущие материалы производят путём перегонки каменных и бурых углей, торфов и некоторых пород дерева.

organicheskie vjazhuzhhie 3

Органические вяжущие вещества – свойства

Органические вяжущие вещества, в виде твёрдых тел или вязких жидкостей обладают определёнными схожими общими свойствами, самым важным из которых является способность связывать минеральные вещества (песок, гравий, щебень, шлак, пластик и др.) и хорошо сцепляться с деревом и различными видами металлов.

К важным качествам можно отнести лёгкость (удельный вес от 0,8 до 1,3) и повышенную водонепроницаемость.

Такие материалы, как правило, обладают хорошей термопластичностью (под действием температуры размягчаются, а при остывании твердеют). Они способны растворяться под воздействием органических растворителей, химически стойки.

Их широко используют в строительстве при изготовлении различных кровельных и гидроизоляционных материалов, для устройства дорог, тротуаров, полов, для защиты металла и бетона от коррозии, антисептирования древесины, для пропитки и покрытия различных рулонных материалов.

Употребляют их, чаще всего:

с растворителями (нефть, бензин, керосин, бензол),
наполнителями (различные минеральные порошки, древесная мука)
заполнителями (пески, щебень, гравий, шлак, стекловолокно и др.).

organicheskie vjazhuzhhie 2

Битумы

Битумы выпускают шести марок: 0, I, II, III, IV, V. Температура размягчения битума возрастает при повышении марки. Так, битум марки I (первой) размягчается при 25°, II (второй)— при около 40°, III (третьей) — при более 45°, IV ( четвёртой ) — при 70°, V (пятой)— при превышении 90°порога.

Для строительства применяют битумы III, IV, V категории, для производства дорожных работ — битумы 0, I, II, III категорий. Камнеугольный д ё готь применяют в строительстве после отгонки из него воды и л ё гких масел.

При этом получается пек, пригодный для пропитки кровельного картона, для приготовления клеящих составов, каменноугольного лака и др.

На органических вяжущих, также как и на неорганических, готовят растворы и бетоны.

organicheskie vjazhuzhhie 1

Вывод

Органические вяжущие вещества находят широкое применение во всех отраслях строительства от частного домостроения до постройки дорог.

Источник: domity.ru

Органические вяжущие вещества

Рекомендуемые материалы

Строительные материалы на основе органического сырья

Типы органических вяжущих веществ

Типы о рганических вяжущих веществ

Органические вяжущие вещества – свойства

Битумы

Вывод

Строительство домов из газобетона или пеноблоков что лучше

Используемые в строительстве материалы должны обладать какой теплопроводностью

Исполнительная документация в строительстве требования к оформлению документов

1 виды цен в строительстве и принципы их формирования

Соседи не дают согласие на строительство что делать

Исковое заявление о признании индивидуальное строительство в собственность

Какие документы для возврата подоходного налога на строительство

Срок передачи объекта долевого строительства для всех един