Несущие и ограждающие конструкции из пластмассы
Министерство образования и науки РФ
ФГАОУ ВПО «Северо-Восточный федеральный университет им.М.К.Аммосова»
Инженерно-технический институт
Реферат
По дисциплине: «Конструкции из дерева и пластмасс»
На тему: «Несущие и ограждающие конструкции из пластмассы»
Содержание:
Введение ………………………………………………..…
- Общие сведения ……………………………………………..5
- Состав, свойства и способы получения пластмасс ……
..6 - Общие свойства пластмасс ………………………………11
- Несущие конструкции из пластмасс …………………13
- Пневматические конструкции ………………………..16
- Конструкционные пластмассы ………………………..19
- Бетонополимеры ………………………………………
…….21
Заключение …………………………………………………
Список использованной литературы ………………………...24
Введение
Пластмассы — относительно новый вид материалов, так как в них используют, как правило, синтетические полимеры, производство которых началось лишь в XX в. Основные виды пластмасс (полиэтилен, поливиннлхлорид, полистирол) начали производить в больших масштабах только в 40...50-х годах.
Несмотря на молодость, пластмассы прочно заняли свои присущие именно им позиции в ряду строительных материалов.
Быстрое внедрение в практику
строительства относительно дорогих
и в ряде случаев дефицитных материалов
объясняется наличием у пластмасс
целого комплекса ценных свойств; малой
плотности при значительной прочности,
стойкости к различным
Вместе с тем пластмассы не лишены недостатков. Большинство пластмасс горючи и обладают невысокой теплостойкостью (предельные рабочие температуры для многих из них 100...150о С, а некоторые начинают размягчаться уже при 6О...8О°С). Имея высокую начальную прочность, пластмассы под действием длительных нагрузок даже при нормальной температуре проявляют большие пластические деформации (ползучесть).
Длительное воздействие солнечных лучей, повышенной температуры в сочетании с кислородом воздуха может вызвать «старение» пластмасс, т. е. изменение их эксплуатационных свойств (прочности, цвета и др.).
В настоящее время производят
большое количество пластмасс (несколько
тысяч видов) самого разнообразного
назначения, постоянно появляются новые
виды полимерных материалов и улучшаются
свойства известных пластмасс. Пластмассы
могут заменить практически все
строительные материалы. Но в ряде случаев
вследствие их высокой стоимости, дефицитности
и присущих им недостатков такая
замена нецелесообразна (например, массовое
применение пластмасс в качестве
материала для основных несущих
и ограждающих конструкций
Исследованиями установлено,
что применение 1 т полимерного
сырья в строительстве
- Общие сведения
Пластмассы (пластические массы) — большая группа материалов с самыми разнообразными свойствами, используемых в строительстве для отделки, тепло- и гидроизоляции и многих других специальных целей. Объединяет эти материалы то, что в их составе обязательно присутствует полимер, который в период формования изделий находится в вязкотекучем (пластическом) состоянии (отсюда название «пластмассы»), а в готовом изделии — в твердом состоянии.
Полимерными называются материалы, получаемые
на основе высокомолекулярных веществ
— полимеров, молекулы которых состоят
из многократно повторяющихся
Для полимерных материалов характерен
ряд общих свойств, определяющих
их применение в строительстве: легкость
в сочетании с высокой
Большинство полимерных материалов применяют в виде пластмасс, включающих полимерное связующее, наполнители, пластификаторы, стабилизаторы и другие компоненты.
Пластмассы относятся к
При замене пластмассами в строительстве
металла, бетона, железобетона, древесины
достигается во многих случаях высокий
технико-экономический эффект. Каждая
тонна пластмасс позволяет
В зависимости от назначения пластмассы
подразделяют на конструкционные (для
несущих и ограждающих
- Состав, свойства и способы получения пластмасс
Под пластическими массами принято понимать материалы, пластичные на определенных стадиях производства и содержащие в качестве связующего полимеры. Большинство пластических масс наряду с полимерным связующим включает и наполнители. Такие пластмассы называют наполненными. Вместе с тем в некоторых случаях, например при изготовлении прозрачных или ячеистых пластмасс, наполнители не вводят (ненаполненные пластмассы).
Синтетические полимеры. Синтетические
полимеры классифицируют по разнообразным
признакам: способу получения, особенностям
расположения атомов в макромолекуле
и длине основной цепи, отношению
к температуре, отличительным физико-
В зависимости от способа получения полимеры разделяют на полимеризационные и поликонденсационные. Исходными материалами, из которых изготавливают низкомолекулярные соединения — мономеры, необходимые для производства синтетических полимеров обеих групп, служат природный газ, каменный уголь и нефть.
Полимеризация — это реакция, при которой высокомолекулярное вещество возникает из низкомолекулярного без отщепления побочных продуктов.
Простейшим примером полимеризации
является реакция образования
Высокомолекулярные соединения
при полимеризации образуются за
счет размыкания кратных связей мономеров
или колец в циклических
Применяют пять основных способов
полимеризации: блок-полимеризацию, полимеризацию
в растворе, суспензии, эмульсии и
в газообразной фазе. При блочной полимеризации
полимер сразу получают в виде изделий
определенной формы — блоков. Представителем
таких полимеров является полиметилметакрилат
(органическое стекло), получаемый в виде
прозрачных листов. При блок-полимеризации
мономер с добавкой инициатора или катализатора
заливают в формы и подвергают нагреву.
Полимеризацию в растворе применяют для
получения продуктов с относительно короткими
цепями, используемых при производстве
лаков (лаковая полимеризация), клеев и
др. В этом случае мономер предварительно
переводят с помощью растворителя в раствор,
а затем смешивают с инициатором. При суспензионной
и эмульсионной полимеризации мономер
и инициатор диспергируются в воде до
мельчайших капелек. Для обеспечения устойчивости
капелек в суспензии вводят защитные коллоиды
(желатину и др.), а в эмульсии — поверхностно-активные
вещества —
эмульгаторы. При газовой полимеризации
мономер находится в газообразном состоянии.
Поликонденсация — это реакция, при которой образуются высокомолекулярные соединения, а в качестве побочных соединений — низкомолекулярные продукты.
Поликонденсаты обычно имеют более короткие цепи и соответственно меньшую молекулярную массу, чем полимеризационные полимеры.
Как полимеризационные, так и поликонденсационные полимеры могут характеризоваться линейным, разветвленным и пространственным строением макромолекул. При разветвленном строении цепные макромолекулы имеют боковые ответвления, а при пространственном они соединены друг с другом в трехмерную сетку поперечными химическими связями.
Полимеры, способные многократно при нагревании размягчаться и приобретать пластичность, а при охлаждении отверждаться, называют термопластичными. Термопластичные полимеры имеют линейное или разветвленное строение и получаются преимущественно реакцией полимеризации.
Полимеры с пространственным строением макромолекул не могут после отверждения вновь при нагревании приобретать пластичность. Они получили название термореактивных (реактопласты). К ним относится большинство поликонденсатов. Чем больше поперечных связей в макромолекулах таких полимеров (гуще «сетка»), тем значительнее их прочность, меньше текучесть, выше упругость и т. д.
Характерными физико-
Наполнители могут улучшать механические и диэлектрические свойства, повышать тепло-и атмосферостойкость, снижать усадку и т. д. При введении наполнителей существенно снижается себестоимость пластмасс.
Наполнители пластмасс разделяют в зависимости от происхождения на органические и минеральные, в зависимости от формы — на порошкообразные, волокнистые и листовые. В качестве порошкообразных наполнителей распространены опилки, древесная, кварцевая, слюдяная мука, тальк, сажа, графит, каолин, асбестовая пыль и др. Применение порошкообразных наполнителей совместно с полимерами преимущественно феноло-формальдегидного типа позволяет получать пресс-порошки, широко используемые для изготовления разнообразных технических, бытовых и электроизоляционных изделий, а также изделий специального назначения, обладающих повышенной ударной прочностью, химической, водо- и теплостойкостью.
Особенно высокая механическая
прочность пластмасс
Наряду с наполнителями, содержание которых колеблется в самых широких пределах, в пластмассы при необходимости вводят пластификаторы, стабилизаторы и красители.
Пластификаторы вводят в количестве 10—100% массы полимера для увеличения эластичности, улучшения огне- и морозостойкости, повышения стойкости к ультрафиолетовым лучам и улучшения условий переработки. Сущность действия пластификаторов заключается в проникновении в макромолекулы полимеров и уменьшении межмолекулярных сил сцепления. В качестве пластификаторов наиболее распространены эфиры различных кислот.
Добавки — стабилизаторы применяют для замедления процессов старения пластмасс при их эксплуатации и переработке. В зависимости от природы старения пластмасс стабилизаторы делят на две группы — термостабилизаторы и светостабилизаторы.
Пластмассы перерабатывают в строительные изделия разнообразными способами, выбор которых зависит от свойств компонентов и конструктивных особенностей изделий. Так, изделия на основе термопластичных полимеров наиболее часто получают литьем под давлением, которое заключается в периодическом впрыскивании порций расплавленной массы в форму с помощью литьевых машин. Применяют также экструзию — выдавливание массы через мундштук шнековых экструзионных машин; вальцевание — формование в зазоре между вращающимися валками; термоформование, прессование и другие способы.
- Общие свойства пластмасс
Средняя плотность пластмасс колеблется в широком диапазоне — от 15 до 2200 кг/м3. Наиболее низкую плотность имеют пористые пластмассы. Существенное влияние на плотность оказывают наполнители. В среднем пластмассы в 6 раз легче стали и в 2,5 раза легче алюминия. Пластмассы, как правило, имеют высокую прочность как при сжатии, так и при растяжении и изгибе. Предел прочности при сжатии и растяжении наиболее высокопрочных пластмасс (стеклопластиков, древеснослоистых пластиков и др.) достигает 300 МПа и более.
В отличие от металлов и ряда других материалов твердость пластмасс не дает представления об их прочности. Даже для таких наиболее твердых пластмасс, как текстолиты (наполнитель— хлопчатобумажная ткань), твердость примерно в 10 раз меньше, чем стали. Несмотря на невысокую твердость, пластмассы (особенно эластичные) обладают низкой истираемостью.
Сопротивление пластмасс ударным воздействиям, определяемое отношением ударной энергии на разрушение к площади поперечного сечения -образца, достигает высоких значений для плотных пластмасс (50—150 кДж/м2) и может резко снижаться по мере увеличения их пористости.
Многие пластмассы, подвергаемые растяжению, характеризуются значительной деформативностью. Относительное удлинение, т. е. приращение длины материалов в момент разрыва к его первоначальной длине для пленок из полиэтилена, составляет 300, поливинилхлорида — 150, бутилкаучука — 100%.
Характеристикой упругих свойств материалов служит модуль упругости. Этот параметр для пластмасс значительно меньше, чем для других строительных материалов. В зависимости от модуля упругости выделяют жесткие, полужесткие, мягкие и эластичные пластмассы.
Примерами жестких пластмасс, разрушающихся хрупко с незначительным удлинением при разрыве, являются фенолоформальдегидные и глифталевые (полиэфирные) пластмассы; они имеют модуль упругости более 1000 МПа. Мягкие пластмассы (полиэтилен и др.) имеют модуль упругости 20— 100 МПа, для них характерно высокое относительное удлинение. Полужесткие пластмассы (полипропилен и др.) имеют промежуточные значения модуля упругости 400—1000 МПа. Для эластичных пластмасс (резины и близких к ней материалов) модуль упругости не превышает 20 МПа, при нормальной температуре деформации их в основном обратимы.
Невысокие значения модуля
упругости пластмасс
Теплопроводность плотных пластмасс без наполнителя 0,116—0,348 Вт/(м-°С). Для пористых пластмасс она приближается к теплопроводности воздуха и составляет 0,028—0,0348 Вт/(м-°С). .Введение минеральных наполнителей увеличивает теплопроводность пластмасс. Теплозащитные свойства пластмасс открывают возможность их широкого применения в ограждающих конструкциях зданий.
По мере повышения температуры
развивается деструкция, т. е. разрушение
полимеров или начинается их плавление.
Температура начала плавления большинства
термопластичных полимеров 105—165°
С. Теплостойкость пластмасс, характеризуемая
температурой, при которой наблюдается
предельно возможная
Многие пластмассы являются легковоспламеняемыми и горючими; они горят открытым пламенем как в зоне огня, так и вне ее. К трудновоспламеняемым относятся пластмассы на основе поливинилхлорида, фенолоформальдегидных, карбамидных, крем-нийорганических полимеров. Введение в горючие полимеры специальных добавок — антипиренов также переводит пластмассы в группу трудновоспламеняемых. Не горят и не тлеют под действием огня фторопласты, перхлорвиниловые пластмассы.
Плотные пластмассы водо- и паронепроницаемы. Наименьшим водопоглощением (0,1—0,5%) обладают гидрофобные полимерные материалы (полиэтиленовая и поливинилхлоридная пленки, стеклопластики, винипласт и др.). Содержание в пластмассах большого количества гидрофильного наполнителя, например древесной стружки, резко увеличивает водопоглощение.
- Несущие конструкции из пластмасс.
Высокая прочность некоторых
видов пластмасс при
Для предотвращения отрицательного влияния деформативности пластмасс применяются в основном два приема:
-повышение жесткости
конструктивных элементов
-придание конструкциям таких форм, при
которых исключаются или сводятся к минимуму
напряжения от изгибающих моментов и нежелательные
деформации.
Первому приему в наибольшей степени отвечают тонкостенные профили (трубчатые, коробчатые, волнистые), второму – пространственные конструкции одинарной или двойной кривизны (своды, купола, оболочки), а также конструкции из объемных блоков (пирамидальных, воронкообразных, саблевидных и др.).
Наиболее приемлемыми
для несущих конструкций
В менее ответственных частях конструкций применяется жесткий винипласт и оргстекло.
Каждому конструктивному
материалу соответствуют свои эффективные
формы. Можно выделить два основных
вида пластмассовых несущих
1) решетчатые конструкции
из стеклопластиковых и
2) конструкции из объемных элементов и
пространственные конструкции.
Решетчатые конструкции:
Эти конструкции так же, как и другие несущие конструкции из пластмассы, пока еще проходят опытную проверку. Их прочность не вызывает сомнения, жесткость их достигается формой сечения их элементов – чаще всего трубчатой. Ограничение их применения связано с низкой степенью огнестойкости, хрупкостью и старением.
Конструкции из объемных элементов
и пространственные
конструкции из пластмасс:
Такие конструкции используют в качестве покрытия зданий и сооружений различного назначения.
Получили распространение конструкции из лотковых, пирамидальных, воронкообразных элементов, а также пневматические конструкции.
Пирамидальные элементы для сводчатых и купольных покрытий выполняются из стеклопластика, могут быть холодными и полутеплыми, светопрозрачными и глухими.
Пирамидальный элемент
По контуру основания пирамид крепятся болтами, швы заклеиваются клеящей лентой. Вершины пирамид скреплены металлическими затяжками. Они обеспечивают устойчивость сооружения.
При любой комбинации нагрузок (симметричной или нессиметричной) в стенках пирамид возникают растягивающие усилия.
Воронкообразные элементы применяются
в тех случаях, когда нужно
обеспечить независимость отдельных
частей конструкций.
5. Пневматические
конструкции.
Пневматические конструкции
являются самыми распространенными
пространственными
Пневматическими или надувными называют конструкции, несущая способность которых обеспечивается избыточным давлением воздуха или другого газа, заключенного в газонепроницаемую оболочку, выполненную из ткани или пленки.
Пневматические конструкции
отличаются простотой, легкостью и
компактностью в сложенном
Пневматические конструкции подразделяются
на:
- воздухоопорные (воздухонесущие);
- пневмокаркасные;
- комбинированные (вантовопневматические и линзообразные).
Воздухоопорные конструкции представляют собой закрытую пневмооболочку, под которой внутри помещения создается небольшое избыточное давление воздуха, играющее роль основного несущего элемента конструкции. Это давление устанавливается расчетом в пределах 0,02-0,002 атм. Такое давление обеспечивает необходимую устойчивость сооружения и практически не ощущается находящимися в помещении людьми.
Воздухоопорные пневмоконструкции проектируются, как правило, в виде сферических куполов или цилиндрических сводов пролетом от 12 до 50 м. и более.
Свод со сферическими торцами
Торцы сводов в большинстве случаев выполняются так же из пленки или ткани со сферическим очертанием. Для сводов небольших пролетов торцовые части в некоторых случаях делают плоскими из жестких материалов (дерево, металл, пластмасса).
С целью обеспечения
Избыточное давление внутри
помещения создается
Пневмокаркасные конструкции состоят из ряда несущих надувных элементов. Пневмоэлементы представляют собой герметически зарытые баллоны, чаще всего трубчатой формы диаметром до 60-70 см.
Пневмокаркасные конструкции
применяются в виде пневмобалок,
пневмостоек, пневмоарок, пневмокуполов
и других конструкций.
Пневмоарка
Пневмобалка
Пневмостойка
Пневмокупол
6. Конструкционные пластмассы
Из конструкционных пластмасс наиболее распространены стеклопластики и древеснослоистые пластики.
Стеклопластики применяют для
несущих элементов
В энергетическом строительстве стеклопластики находят применение для изготовления оросителей, обшивки и защиты железобетонных элементов градирен от коррозии. Перспективно применение стеклопластиков для грунтозащитных стенок набережных, элементов шлюзов, деталей, сороудерживающих решеток, гидротурбин, крепежных элементов и т. д.
Древеснослоистые пластики применяют для изготовления балок, ферм, различных деталей в соединениях клееных конструкций.
Наполнителем стеклопластиков служит стеклянное волокно в виде нитей, жгутов, холстов и тканей. Стеклянное волокно характеризуется прочностью при растяжении 300—500 МПа при диаметре соответственно 50—3 мкм. В качестве связующих применяют фенолоформальдегидные, эпоксидные, полиэфирные и кремнийорганические полимеры.
При параллельном расположении волокон или жгутов изготавливают ориентированные стеклопластики, к которым относится стекловолокнистый анизотропный материал (СВАМ), обладающий высокой механической прочностью. СВАМ анизотропен, т. е. имеет неодинаковые свойства в различных направлениях. Предел прочности СВАМ при продольном или поперечном растяжении составляет не менее 450 МПа, а при растяжении под углом 45° — почти в 2 раза меньше.

- Несущие конструкции покрытий промышленных зданий
- Несущий остов зданий с плоскими безраспорными конструкциями
- Несчасные случаи
- Несчастные случаи
- Несчастные случаи
- Несчастные случаи
- Несчастные случаи на производстве
- Нестор-кака
- Нестор Литописец
- Нестор Максимович Максимович-Амбодик
- Нестор Махно
- Нестор Махно и сельское повстанческое движение
- Нестор Махно как лидер
- Нестратегические барьеры Емкость рынка