Материаловедение и технология конструкционных материалов

Холодное профилирование — процесс деформирования листовой или круглой стали на прокатных  станах. Из листовой стали получают гнутые профили с различной конфигурацией  в поперечнике, а из круглых стержней на станках холодного профилирования путем сплющивания — упрочненную  холодносплющенную арматуру.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные гидроизоляционные  материалы, применяемые в гидротехническом строительстве.

Гидроизоляционные материалы применяют  для защиты строительных конструкций  от

атмосферных осадков, от проникания агрессивных  грунтовых вод, а также для

обеспечения водонепроницаемости  железобетонных ёмкостей различного

назначения.

Назначение герметизирующих материалов – герметизация стыков панелей наружных

стен, заполнение швов в оконных  и дверных проёмах, в деталях  и конструкциях

из металла, пластмассы, керамики и  стекла.

Применение полимерных материалов в качестве гидроизоляции и герметизации

позволяет почти совсем исключить  мокрые трудоёмкие и опасные процессы,

связанные с применением битумов, полностью механизировать эти работы и в

значительной степени снизить  стоимость гидроизоляционных и  кровельных работ.

Обладая такими свойствами, как лёгкость, механическая прочность,

водонепроницаемость, гнилостойкость, устойчивость к коррозионным

воздействиям химических веществ, атмосферной среды, сопротивляемость износу,

гидроизоляционные и кровельные полимерные материалы служат надёжной защитой

зданий и сооружений.

 

Полимерные материалы.

 

Полимерные материалы (пластмассы, композиты, пластики) - это композиции

определённого состава, получаемые из мономеров, олигомеров, полимеров с

введением при их изготовлении либо в процессе формирования изделия  различных

компонентов (ингредиентов) для целенаправленного  придания свойств как

материалу, так и изделию из него.

В полимерный материал могут входить  одновременно или в различном  состоянии:

связующее (полимерная матрица), наполнители, пластификаторы, стабилизаторы,

красители, сшивающие агенты (отвердители), структурообразователи,

порообразователи, смазки, антипирены, антистатики, антимикробные агенты и

другие компоненты, придающие специфические  свойства композиции в целом.

Связующее в пластической массе или полимерная матрица в полимерном материале

(изделия) удерживает все ингредиенты  композиции в форме и размерах,

полученных после её переработки. Связующим (полимерной матрицей) могут быть

индивидуальные полимеры. Помимо основного  компонента связующего - мономера,

чаще олигомера, полимера или их сочетания - в него вводят различные

органические соединения, изменяющие (модифицирующие) свойства компонентов

связующего на стадии изготовления полимерного материала или при его

переработке в изделия.

Модифицирование проводят либо без  химических превращений основного  полимера

путём изменения условий производства полимерного материала или введением

малых количеств неполимерных веществ (структурная модификация), либо в

результате химических реакций, как  на стадии синтеза (сополимеризация,

полимеризационное наполнение и др.), так и путём химических превращений уже

синтезированных олигомеров и полимеров (химическая модификация).

Наполнители - это твёрдые, жидкие, газообразные органические и неорганические

вещества, вводимые в мономер, олигомер или полимер с целью снижения стоимости

изделия с одновременным улучшением эксплуатационных параметров пластических

масс, ведущих к расширению областей их применения. Химическая природа,

физическое строение и форма  наполнителя определяют механические,

электрические и химические свойства полимеров, а также их водо-, термо- и

теплостойкость. Наполнители в  значительной степени влияют и на

технологический процесс производства пластической массы, и на способы  её

переработки в изделия.

Наполнители в зависимости от химической природы и активности поверхности

разделяют на органические и неорганические, природные и синтетические,

активные м неактивные, а в  зависимости от формы и структуры - на

порошкообразные (дисперсные), волокнистые  и листовые.

В производстве полимерных композиционных материалов наибольшее применение

находят порошкообразные наполнители  различных форм: кубической - полевой

шпат, кальциты; сферической - искусственные  микросферы, стеклосферы;

игольчатой - древесная мука, силикат кальция; чешуйчатой - тальк, графит,

каолин, гидроокись алюминия; в виде параллелепипеда - полевой шпат, оксиды

кремния, бария, сочетание которых между собой может быть самым разнообразным.

Из волокнистых наполнителей широкое  распространение получили хлопковые  очёсы,

короткие целлюлозные, асбестовые, стеклянные, а также углеродные, борные,

металлические волокна.

Из листовых наполнителей применяют  бумагу, различные ткани

(стеклохлопчатобумажные, боро-, органоткани и др.), ленты, например из

металлической фольги.

Пластификаторы - это продукт (вещества), вводимые в мономер, олигомер с целью

повышения эластичности и пластичности, а также облегчения диспергирования  в

композиции сыпучих компонентов, например, порошкообразных наполнителей.

Пластификаторы понижают температуру  переработки и могут придавать  материалу

такие свойства, как свето-, термо- и морозостойкость, негорючесть.

Известно свыше 500 наименований пластификаторов, применяется около 100.

Важнейшими из них являются эфиры  алифатических или ароматических  кислот и

алифатических спиртов, эфиры гликолей и эфиры фосфорной кислоты,

эпоксидированные соединения, полиэфиры, хлорированные соединения и др.

Стабилизаторы (антиоксиданты, термо-, светостабилизаторы, противоутомители) -

вещества, повышающие устойчивость мономеров, олигомеров или полимеров к

действию кислорода, особенно при  повышенных температурах в условиях

производства, переработки и хранения - эксплуатации полимерных материалов.

Различают окрашивающие и неокрашивающие антиоксиданты, среди которых

наибольшее применение находят  неозон, нонокс, диафен, алкофены и др.

Сшивающие агенты (отвердители, вулканизирующие  агенты) - вещества, создающие

в полимерной матрице композиционного  материала на определённой стадии его

производства, чаще всего при изготовлении изделия, химические связи между

макромолекулами с целью повышения  прочности, тепло- и химстойкости и других

свойств. Условно сшивающие агенты разделяют на отвердители для  пластических

масс и вулканизирующие агенты для каучуков. К отвердителям относят

алифатические и ароматические  амины, низкомолекулярные полиамиды, ангидриды

кислот, полиизоцианаты, гексаметилентетраамин, алкоксисиланы, активные

растворители - фурфурол и фуриловый спирт, стирол и др.; к вулканизирующим

агентам - серу, органические ди- и полисульфиды, органические перекиси,

диамины, производные хинона, алкилфенолоформальдегидные смолы, диизоцианаты,

окислы металлов и др.

Структурообразователями называют вещества, вводимые в полимерные материалы

для получения полимерной матрицы  с определённой структурой. К таким  веществам

относятся тонкодисперсные порошки  окислов, нитридов металлов, карбиды, соли

органических кислот, поверхностно-активные вещества (ПАВ), вводимые в

количестве 0,1...1,0% от массы полимера. Выполняя роль центров кристаллизации

и (или) понижая поверхностное натяжение  на границе фаз, эти добавки

способствуют улучшению прочностных, химических и других свойств полимерных

материалов.

Смазки (парафины, воска, стеараты) предохраняют от прилипания полимера к

поверхностям формирующего оборудования, способствуя диспергированию

ингредиентов в материале.

Антистатики (различные группы ПАВ, добавляемые в количестве до 1% от массы

полимера) предотвращают возникновение  и накопление статического электричества

на изделиях из полимерных материалов.

Антипирены (галогеносодержащие соединения, производные фосфора, соединения

сурьмы, изоцианаты) снижают горючесть материала, затрудняя воспламенение и

распространение пламени.

Порообразователи - вспенивающие вещества, используемые для образования в

полимере или полимерном материале  замкнутых, не сообщающихся (пенопласт) или

сообщающихся (поропласт) между собой  пор, что ведёт к существенному  снижению

плотности материала.

Порообразователями могут быть органические и неорганические жидкие и твёрдые

вещества, разлагающиеся при нагревании с выделением CO₂, NH₂

, N₂ (химические), либо воздух, N₂, CO₂, NH

₂, H₂ в виде газов, вводимых в композицию под давлением;

легкокипящие, но не разлагающиеся  при нагревании жидкости (метиленхлорид,

пектан, гектан и др.) и водо-растворимые соли (KCl, NaCl и др.), вымываемые из

изделия (физические порообразователи).

Антисептики (доли процента органических соединений Sn, As, Hg, бромированных

салициламидов, меркаптанов) в полимерном материалу затрудняют появление и

распространение микроорганизмов.

Красители (органические и неорганические пигменты) вводятся в полимерные

матариалы для придания им цвета и товарного вида и должны обладать высокой

степенью дисперсности, свето-, термо- и атмосферостойкостью, стойкостью к

воздействию агрессивных сред (кислот, щелочей и др.) и отсутствием  склонности

к миграции на поверхность изделия.

Полимерные строительные материалы - это чаще всего многокомпонентные  системы,

основным отличительным признаком которых является вид связующего - полимера.

Однако в определённых условиях используются так называемыекомополимерные

материалы - полимеры, не содержащие каких-либо модифицирующих добавок.

Перечень этих материалов и области  их использования довольно значительны.

При попытках классифицировать существующий массив полимерных материалов,

всегда возникают трудности, связанные  с поливариантностью их состава и

структуры и отсюда практически  неограниченным набором - сочетанием свойств

конечных продуктов и изделий  из них.

На практике и в литературе используют несколько способов разделения

полимерных материалов, основу которых  составляют:

¨      происхождение - природные, искусственные, синтетические;

¨      механизм синтеза - полимеризационные, поликонденсационные;

¨      способ синтеза - суспензионные, эмульсионные, блочные или массовые;

¨      поведение при воздействии высоких температур - термопласты, реактопласты;

¨      химическое строение - органические и неорганические или

карбоцепные, гетероцепные, элементоорганические и неорганические;

¨      конечный продукт - олигомеры, полимеры, пластические

массы или полимерные материалы;

¨      величина деформационных характеристик - жёсткие,

полужёсткие, мягкие и эластичные;

¨      область применения - так называемые потребительские ряды

- самый широкий спектр для  классификации.

 

Кровельные материалы.

 

Жилищно-гражданские, промышленные, сельскохозяйственные и другие здания, за

исключением таких инженерных сооружений, как эстакады, мосты, трубы,

различные мачты, имеют крышу, т.е. требуют выполнения кровельных работ.

Хорошее состояние и долговечность  зданий, а также расходы на их содержание во

многом зависят от качества кровли. Покрытие крыши подвержено суточным и

сезонным колебаниям температуры, солнечной радиации, воздействию  атмосферных

осадков в сочетании с температурными изменениями, ветрами, а иногда и

вредными осадками, выбрасываемыми промышленными предприятиями. Поэтому  для

нормальной эксплуатации зданий и  сохранения их долговечности большое  значение

имеют качество кровельных материалов и их рациональное применение. Показатели

свойств кровельных материалов определяют при лабораторных испытаниях

образцов. Порядок отбора и испытания  образцов установлен государственными

стандартами или техническими условиями.

При кровельных работах применяют  разнообразные природные и искусственные

кровельные материалы как минерального, так и органического происхождения.

Требования к строительным материалам и изделиями содержаться в

государственных стандартах (ГОСТ) и технических условиях (ТУ). Основные

требования по вопросам проектирования и строительства городов и  населённых

пунктов, предприятий, зданий, конструкций  и инженерного оборудования и

определения их сметной стоимости  установлены Строительными нормами  и

правилами (СНиП).

Кровельные материалы можно  условно квалифицировать по виду исходного сырья,

виду вяжущего вещества, структуре, форме и внешнему виду, наличию  основы и

др.

По виду исходного сырья кровельные материалы подразделяются на:

¨      органические (рубероид, деревянные плитки, кровельная дрань  и стружка

и др.);

¨      минеральные (асбестоцементные листы и плитки, глиняная черепица).

По виду вяжущего вещества кровельные материалы делятся на:

¨      битумные рулонные материалы (пергамин, рубероид);

¨      дёгтевые (толь кровельный и гидроизоляционный);

¨      битумно-полимерные (эмульсия ЭГИК, БЛК);