Оболочки из пластмасс
Оболочки покрытий входят в число наиболее эффективных конструкций из пластмасс. Благодаря высокой технологичности пластмасс получают оболочки рациональной геометрической формы, чем компенсируется повышенная деформативность пластмасс и совмещается несущая и ограждающая функции.
Геометрические размеры оболочек и форма увязываются с объемно-планировочным решением и варьируются в широких пределах. Пластмассовые оболочки удачно сочетают такие свойства, как радиопроницаемость, легкость, устойчивость, индустриальность возведения. Перекрываемые оболочками пролеты могут достигать 90- 110 м, но чаще составляют 3-30 м.
Типы оболочек приведены на рис. 22.2.
485
|
Рис. 22.2. Типы оболочек из пластмасс: а) структурные (типа пространственной плиты); б) одинарной кривизны и призматические оболочки; в) двоякой положительной гауссовой кривизны и сходные с ними выпуклые многогранные оболочки; г) двоякой отрицательной гауссовой кривизны; 1,2 — с одно - и двухосным расположением элементов; 3,5 — цилиндрические; 4,6 — призматические; 7 — замкнутая; 8 — висячая; 9, 10 — эллиптическая и пирамидальная; 11, 12 — сферическая и многогранная (геодезическая); 13 — замкнутая эллиптическая; 14 — висячая эллиптическая; 15, 16 — гиперболическая; 17, 18 — шатровые гиперболические; 19, 20 — воронкообразная и зонтичная гиперболические; 21,22 — висячие гиперболические (седловидная и с центральной опорой) |
Структурные оболочки состоят из расположенных в одной плоскости тонкостенных пространственных элементов. Такие оболочки работают как плита, опираясь по контуру или в отдельных точках.
Оболочки одинарной кривизны — цилиндрические, призматические и своды.
Оболочки двоякой кривизны изготавливают двух типов — положительной кривизны и отрицательной кривизны.
Материалом для оболочек всех типов служат стеклопластики на полиэфирной основе, эпоксидный и полистирольный пенопласт, алюминиевые и стальные профили, клееные деревянные брусья.
|
а) |
|
6) |
|
«) |
|
Ь6 |
|
о |
|
□ |
|
н |
|
Г 1 У—'Ч У—У Г 1 П "■ |
|
д) |
|
г). |
|
1 |
|
зш □! ИЗ □ UB |
|
Рис. 22.3. Схемы сталеполимербетон - ных конструкций промышленных зданий |
|
Полимербетоны состоят из полимерного связующего и минеральных и органических заполнителей. Наиболее распространенные связующие для конструкционных полимербетонов термореактивные (эпоксидные, полиэфирные, фу - рановые), карбамидные. Армируют полимербетоны стальной или стеклопластиковой арматурой либо волокнами: стальными, стеклянными, полимерными. При сравнении с цементными бетонами полимербетоны имеют высокую химическую стойкость в концентрированных кислотах и щелочах, высокие прочностные показатели и высокую газо - и водонепроницаемость, хорошее сцепление со многими строительными материалами. Наиболее рациональными областями применения полимербетонов являются несущие химически стойкие конструкции промышленных зданий различных отраслей промышленности. Для производственных зданий изготавливают следующие конструкции из полимербетона: колонны сечением 40x60 см, высотой 14,4 м (рис. 22.3,а), колонны сечением 40x40 см, высотой 3,3 м для эстакад под электролизные ванны и этажерок (рис. 22.3,6), фундаменты под колонны и технологическое оборудование размером в плане 100x100 см (рис. 22.3,в); балки покрытий, подкрановые и фундаментные опорные длиной 4-6 м и сечением от 20x20 до 40x80 см для конструкций, несущих технологические коммуникации (рис. 22.3,г), плиты для полов и футеровок размером 50x50 см и для стен 1,2x4,8 м (рис. 22.3,д), трубы диаметром 20-80 см. Для подземных сооружений из полимербетона изготовляют коллекторные кольца, колодцы, блоки стен подвалов, способные к длительной эксплуатации в агрессивных грунтах. Полимербетон на фурано - вом связующем используется для изготовления травильных и электролизных ванн. |
Трехслойные панели — это плоские или пространственные конструкции, состоящие из легкого тепло-, звуко-, виброизоляционного материала, обклеенного с обеих сторон прочными и жесткими обшивками, стойкими к различным воздействиям.
Монолитность соединения обшивок со средним слоем и частичная передача на этот слой действующих нагрузок с одновременным выполнением им изоляционных функций ставят трехслойные панели в число наиболее эффективных несущих и ограждающих конструкций. Масса трехслойных панелей лежит в пределах 40-70 кг/м3, что позволяет значительно снизить массу зданий и повысить индустри - альность строительства.
Панели классифицируют по назначению (для стен, покрытий), по светопропускающей способности (светопроницаемые и глухие), по технологическим свойствам (неутепленные и утепленные). Основное назначение трехслойных панелей — покрытия по несущим конструкциям, подвесные перекрытия и вертикальные ограждения зданий.
В качестве обшивок применяют тонколистовой алюминий, защищенную от коррозии сталь, стеклопластики, фанеру, древесные плиты, асбестоцемент.
Распространение в качестве материала среднего слоя получил полистирольный пенопласт вследствие сравнительно низкой стоимости и высоких физико-механических свойств. Однако ему присущи определенные недостатки: низкая теплостойкость (70-80 °С) и низкая огнестойкость, которую повышают введением специальных добавок. Более высокую прочность и теплостойкость имеет пенопо - ливинилхлорид. Но он может вызывать коррозию металлов. Кроме того, вследствие высокой стоимости его применение ограничено. Для трехслойных панелей широко используется пенополиуретан. Его заливают в полости в жидком виде, после чего он самопроизвольно вспенивается и склеивается с листами обшивки. Структура пенопласта и степень вспенивания регулируются путем изменения состава исходной композиции. Отвержденный пенопласт обладает достаточно высокой прочностью и теплостойкостью (до 130 °С).
Наибольшую жесткость и устойчивость при минимальной массе имеют панели со средним слоем из сотового заполнителя, который изготавливают из металлической фольги, бумаги, пластмасс (рис. 22.4,а).
О)
|
б) |
в)
Рис. 22.4. Трехслойная панель:
а) без обрамления; б) с обрамлением; в) с волнистым светопрозрачным заполнителем; г) из коробчатых элементов
Для предохранения стенок ячеек от смятия при механической обработке соты на время обработки заполняют водой и замораживают. Для повышения теплоизоляционных и огнезащитных свойств панелей ячейки сот заполняют пенопластом, перлитом, вермикулитом.
Огнестойкость сотовых конструкций повышают пропиткой их антипиренами. Благодаря малой собственной массе панели с сотовым заполнителем могут иметь большие размеры, например на 2 этажа.
При склеивании сот с обшивками применяют различные клеи. Более жесткие наносят на соты, а эластичные — на листы обшивки (рис. 22.4,6). Жесткий клей обеспечивает устойчивость стенки в месте крепления, а эластичный — деформативность при температурных воздействиях. Для запрессовки при склеивании плоских панелей используют винтовые, гидравлические и пневматические прессы. Панели криволинейного очертания запрессовывают на соответствующей по форме матрице с помощью резинового мешка вакуумным или автоклавным способом.
Плиты покрытий и подвесных перекрытий устраивают с обрамлением, прочно соединенным с обшивками. Обрамление может быть из стальных, асбестоцементных, фанерных профилей (рис. 22.4,6). Кромки панелей также закрывают полосами из водостойкой бакели - зированной фанеры и обрамляют алюминиевыми уголками, скрепленными с обшивкой и фанерой клеезаклепочными соединениями.
|
17 Строительные материалы |
Стыки панелей уплотняют прокладками из пороизола, гернита, пенополиуретана, воспринимающими температурные деформации панелей без нарушения герметичности стыка. Дополнительную герметичность обеспечивают мастики и механические устройства, компенсаторы, прокладки, держатели.
|
Рис. 22.5. Схема конструкции панели с сотовым заполнителем (а) и соединение стенки ячейки с обшивкой (б): I — обшивка; 2 — стенка ячейки сот; 3 — клеевой слой, наносимый на обшивку; 4 — клей, защемляющий стенку |
Асбестоцементные трехслойные панели, как правило, обустраиваются обрамлением из деревянных, фанерных или стальных про филей, соединенных с обшивками клеевинтовыми соединениями (рис. 22.5). Панели с алюминиевыми обшивками и средним слоем из поливинилхлоридного пенопласта обрамляют алюминиевым швеллером, скрепленным с обшивками клеезаклепочным или клеесварным соединением, которое в сравнении с клеезаклепочным менее трудоемко. В клеесварных соединениях применяется эпоксидный клей К-138, шаг сварных точек составляет 50 мм.
Современным требованиям, предъявляемым к теплозащите зданий, отвечают трехслойные панели с наружными слоями из армированного тяжелого бетона и средним теплоизоляционным слоем из полистирольного пенопласта ПСБ-С в виде плит. Для обеспечения их совместной работы наружные железобетонные слои выполняют коробчатого сечения, т. е. с ребрами жесткости. Эти ребра жесткости, являясь «мостиками холода», снижают теплозащитные свойства панелей. Коэффициент термического сопротивления таких панелей при толщине пенопластового среднего слоя, равной 100 мм, составляет 1,35 м °С/Вт. Этого недостатка лишены панели на «гибких связях», выполненных из металлических и пластмассовых стержней. Коэффициент термического сопротивления этих панелей составляет 1,42 м2 -°С/Вт.
1. Перечислите основные виды полимерных конструкций, применяемых в строительстве.
2. Что такое полимербетон и его преимущества и недостатки по сравнению с цементным бетоном?
3. В чем заключается эффективность трехслойных панелей?
