Органические строительные материалы. Органические и неорганические вещества: что это и в чем разница Из чего состоят органические вещества

Органические теплоизоляционные материалы и изделия производят из различного растительного сырья: отходов древесины (стружек, опилок, горбыля и др.), камыша, торфа, очесов льна, конопли, из шерсти животных, а также на основе полимеров.

Многие органические теплоизоляционные материалы подвержены быстрому загниванию, порче различными насекомыми и способны к возгоранию, поэтому их предварительно подвергают обработке. Поскольку использование органических материалов в качестве засыпок малоэффективно в силу неизбежной осадки и способности к загниванию, последние используют в качестве сырья для изготовления плит. В плитах основной материал почти полностью защищен от увлажнения, а, следовательно, и от загнивания, кроме того, в процессе производства плит его подвергают обработке антисептиками и антипиренами, повышающими его долговечность.

Теплоизоляционные материалы и изделия из органического сырья. Среди большого разнообразия теплоизоляционных изделий из органического сырья наибольший интерес представляют плиты древесноволокнистые, камышитовые, фибролитовые, торфяные, пробковая теплоизоляция натуральная, а также теплоизоляционные пенопласты.

Древесноволокнистые плиты применяют для тепло- и звукоизоляции ограждающих конструкций. Изготовляют их из распущенной древесины или иных растительных волокон - неделовой древесины, отходов лесоперерабатывающей промышленности, костры, соломы, камыша, хлопчатника. Наибольшее распространение получили древесноволокнистые плиты, получаемые из отходов древесины, которые изготовляют путем горячего прессования волокнистой массы, состоящей из древесных волокон, воды, наполнителей, полимера и добавок (антисептиков, антипиренов, гидрофобизирующих веществ). Для изготовления изоляционных плит применяют отливочную машину, снабженную бесконечной металлической сеткой и вакуумной установкой, где масса обезвоживается, уплотняется и разрезается на плиты необходимых размеров.

Фото. 11.6. Древесноволокнистые плиты

Древесноволокнистые плиты выпускают пяти видов: сверхтвердые, твердые, полутвердые, изоляционно-отделочные и изоляционные. Изоляционные древесноволокнистые плиты имеют длину 1200...3600 мм, ширину 1000...2800 мм и толщину 8...25 мм, плотность 250 кг/м 3 , предел прочности при изгибе 1,2 МПа и теплопроводность не более 0,07 Вт/(м °С).

Наряду с изоляционными применяют плиты изоляционно-отделочные с лицевой поверхностью, окрашенной или подготовленной к окраске.

Камышитовые плиты , или просто камышит, применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций малоэтажных жилых домов, небольших производственных помещений, в сельскохозяйственном строительстве.

Фото. 11.7. Камышитовая плита

Это теплоизоляционный материал в виде плит, спрессованных из стеблей камыша, которые затем скрепляются стальной оцинкованной проволокой. Для изготовления камышитовых плит используют зрелые однолетние стебли диаметром 7...15 мм. Заготовку стеблей следует делать в осенне-зимний период. Прессование плит осуществляют на специальных прессах. В зависимости от расположения стеблей камыша различают плиты с поперечным (вдоль короткой стороны плиты) и продольным расположением стеблей. Плиты выпускают длиной 2400х 2800 мм, шириной 550... 1500 мм и толщиной 30...100 мм, марками по плотности Д175, 200 и 250, с пределом прочности при изгибе не менее 0,18...0,5 МПа, теплопроводностью 0,06...0,09 Вт/ (м °С), влажностью не более 18% по массе.

Торфяные теплоизоляционные изделия изготовляют в виде плит, скорлуп и сегментов и используют для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий III класса и поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов при температуре от - 60 до - 100°С.

Фото. 11.8. Торфяная плита

Сырьем для их производства служит малоразложившийся верховой торф, имеющий волокнистую структуру, что благоприятствует получению из него качественных изделий путем прессования. Плиты изготовляют размером 1000х500х30 мм путем прессования в металлических формах с последующей сушкой при температуре 120...150°С. В зависимости от начальной влажности торфяной массы различают два способа изготовления плит: мокрый (влажность 90...95%) и сухой (влажность около 35%). При мокром способе излишняя влага в период прессования отжимается из торфяной массы через мелкие металлические сетки. При сухом способе такие сетки в формы не закладываются. Торфяные изоляционные плиты по плотности делят на марки Д 170 и 220 с пределом прочности при изгибе 0,3 МПа, теплопроводностью в сухом состоянии 0,6 Вт/(м °С), влажностью не более 15%.

Цементно-фибролитовые плиты представляют собой теплоизоляционный материал, полученный из затвердевшей смеси портландцемента, воды и древесной шерсти.

Древесная шерсть выполняет в фибролите роль армирующего каркаса. По внешнему виду тонкие древесные стружки длиной до 500 мм, шириной 4...7 мм, толщиной 0,25...0,5 мм приготовляют из неделовой древесины хвойных пород на специальных древесношерстяных станках.

Фото. 11. 9. Цемнтно-фибролитовая плита

Шерсть предварительно высушивают, пропитывают минерализаторами (хлористым кальцием, жидким стеклом) и смешивают с цементным тестом по мокрому способу или с цементом по сухому (древесная шерсть посыпается или опыляется цементом) в смесительных машинах различного типа. При этом следят, чтобы древесная шерсть была равномерно покрыта цементом. Формуют плиты двумя способами: прессованием и на конвейерах, где фибролит формуют в виде непрерывно движущейся ленты, которую затем разрезают на отдельные плиты (подобно вибропрокату железобетонных изделий). При прессовании плит удельное давление для теплоизоляционного фибролита принимают до 0,1 МПа, а для конструктивного - до 0,4 МПа. После формования плиты пропаривают в течение 24 ч при температуре 30...35°С. Цементно-фибролитовые плиты выпускают длиной 2400...3000 мм, шириной 600... 1200 мм, толщиной 30, 50, 75, 100 и 150 мм. Цементный фибролит выпускают трех марок по плотности: Ф300, 400 и 500, теплопроводностью 0,09...0,15 Вт/(м °С), водопоглощением не более 20%. Фибролитовые плиты марки Ф300 применяют в качестве теплоизоляционного материала, марки Ф400 и 500 - конструкционно-теплоизоляционного материала для стен, перегородок, перекрытий и покрытий зданий.

Арболитовые плиты получают также формованием и тепловой обработкой (или без нее) органического коротковолнистого сырья (дробленой станочной стружки или цепы, сечки соломы или камыша, опилок, костры и др.), обработанного раствором минерализатора.

Ф
ото. 11 .10. Арболитовые плиты

Химическими добавками служат хлорид кальция, растворимое стекло, сернокислый глинозем. Вторым компонентом при изготовлении арболитовых плит является портландцемент. Плиты формуют длиной и шириной 500, 600 и 700 мм, толщиной 50, 60 и 70 мм. Плотность в сухом состоянии составляет 500 кг/м 3 , прочность на сжатие 0,3...3,5 МПа, предел прочности при изгибе не менее 0,4 МПа, теплопроводность в сухом состоянии не более 0,12 Вт/(м °С), влажность не более 20% по массе.

Цементно-стружечные плиты отечественная промышленность производит двух марок: ЦСП-1 и ЦСП-2. Плиты изготовляют путем прессования древесных частиц с цементным вяжущим и химическими добавками.

ЦСП относятся к группе трудносгораемых материалов повышенной биостойкости. Их производят длиной 3200...3600 мм, шириной 1200, 1250 и тощиной 8...10, 12...16, 18...28 и 30...40 мм со шлифованной и нешлифованной поверхностью. ЦСП выпускают плотностью 1100...1400 кг/м 3 , влажностью до 9%, водопоглощением за 24 ч не более 16% и разбуханием по толщине не более 2%.

Фото. 11.11. Цементно-стружечные плиты

Плиты имеют достаточно высокую прочность на изгиб, для плит толщиной 8... 16 мм она составляет 9... 12 МПа, а для плит толщиной 26...40 мм - 7...9 МПа, теплопроводность- 0,26 Вт/(м °С). ЦСП применяют в стеновых панелях, "плитах покрытий, в элементах подвесных потолков, вентиляционных коробах, при устройстве полов, в качестве подоконных досок, обшивок, облицовочных и других строительных изделий.

Пробковые теплоизоляционные материалы и изделия (плиты, скорлупы и сегменты) применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий, холодильников и поверхностей холодильного оборудования, трубопроводов при температуре изолируемых поверхностей от -150 до +70°С, для изоляции корпуса кораблей. Изготовляют их путем прессования измельченной пробковой крошки, которую получают как отход при производстве закупорочных пробок из коры пробкового дуба или так называемого бархатного дерева.

Пробка вследствие высокой пористости и наличия смолистых веществ является одним из наилучших теплоизоляционных материалов и служит для производства плит, скорлуп и сегментов.

Фото. 11.12. Пробковые плиты

Теплоизоляционные пенопласты в виде газонаполненных пластмасс , а также минераловатных и стекловатных изделий изготовляют с использованием полимерном связующем.

По физической структуре газонаполненные пластмассы могут быть разделены на три группы: ячеистые или пенистые (пенопласты), пористые (поропласты) и сотовые (сотопласты). Пенопласты и сотопласты на основе полимеров являются не только теплоизоляционным, но и конструктивным материалом. Теплоизоляционные материалы из пластмасс по виду применяемых для их изготовления полимеров делят: на полистирольные - пористые пластмассы на основе суспензионного (бисерного) или эмульсионного полистирола; поливинилхлоридные - пористые пластмассы на основе поливинилхлорида; фенольные - пористые пластмассы на основе формальдегида.

Поризация полимеров основана на применении специальных веществ, интенсивно выделяющих газы и вспучивающих размельченный при нагревании полимер. Такие вспучивающиеся вещества могут быть твердыми, жидкими и газообразными.

Фото. 11.13. Пенопластовые плиты

К твердым вспенивающим веществам, имеющим наибольшее практическое значение, относятся карбонаты, бикарбонаты натрия и аммония, выделяющие при разложении СО 2 . К жидким вспенивающим веществам относятся бензол, легкие фракции бензола, спирт и т. п. К газообразным вспенивающим веществам относятся воздух, азот, углекислый газ, аммиак. Для придания эластичности пористым пластмассам в полимеры вводят пластификаторы - фосфаты, фталаты и др.

Пористые и ячеистые пластмассы можно получать двумя способами: прессовым и беспрессовым. При изготовлении пористых пластмасс прессовым способом тонкоизмельченный порошок полимера с газообразователем и другими добавками спрессовывается под давлением 15...16 МПа, после чего взятую навеску (обычно 2...2,5 кг) вспенивают, в результате чего получают материал ячеистого строения.

При изготовлении пористых пластмасс беспрессовым способом полимер с добавками газообразователя, отвердителя и; других компонентов нагревают в формах до соответствующей температуры. От нагревания полимер расплавляется, газообразователь разлагается, и выделяющийся газ вспенивает полимер. Образуется материал ячеистого строения с равномерно распределенными в нем мелкими порами.

Плиты, скорлупы и сегменты из пористых пластмасс применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий и поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов при температуре до 70°С.

Изделия из пористых пластмасс на суспензионном полистироле по плотности в сухом состоянии делят на марки Д 25 и 35 с пределом прочности при изгибе не менее 0,1...0,2 МПа, теплопроводностью 0,04 Вт/(м °С), влажностью не более 2% по массе.

Такие же изделия на эмульсионном полистироле по плотности имеют марки Д 50...200, предел прочности при изгибе не менее 1,0...7,5 МПа, теплопроводность не более 0,04...0,05 Вт/(м °С), влажность не более 1% по массе. Плиты из пористых пластмасс; изготовляют длиной 500...1000 мм, шириной 400...700 мм, толщиной 25...80 мм.

Фото. 11.14. Ячеистая пластмасса

Наиболее распространенными теплоизоляционными материалами из пластмасс являются полистирольный поропласт, мипора и др.

Полистирольный поропласт - отличный утеплитель в слоистых панелях, хорошо сочетающийся с алюминием, асбестоцементом и стеклопластиком. Широко применяется как изоляционный материал в холодильной промышленности, судостроении и вагоностроении для изоляции стен, потолков и крыш в строительстве. Полистирольный поропласт, изготовленный из бисерного (суспензионного) полистирола, представляет собой материал, состоящий из тонкоячеистых сферических частиц, спекшихся между собой. Между частицами имеются пустоты различных размеров. Наиболее ценными свойствами полистирольного поропласта являются его низкая плотность и малая теплопроводность. Полистирольный поропласт выпускают в виде плит или различных фасонных изделий, его производят плотностью до 60 кг/м 3 , прочностью при 10%-ном сжатии до 0,25 МПа и теплопроводностью 0,03... 0, 04 Вт/(м °С). Наиболее распространенный размер плит 1200х1000х100(50) мм.

Поропласт полиуретановый применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий и поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов при температуре до 100°С.

Получают его из полиэфирных полимеров введением порообразующих и других добавок. Полиэфирные полимеры - это большая группа искусственных полимеров, получаемых с помощью конденсации многоатомных спиртов (гликоля, глицерина, пентаэритрита и др.) и главным образом двухосновных кислот - фталевой, малеиновой и др.

По плотности в сухом состоянии маты из пористого полиуретана делят на марки Д 35 и 50, теплопроводность их в сухом состоянии 0,04 Вт/(м °С), влажность не более 1 % по массе. На основе пористого полиуретана выпускают также твердые и мягкие плиты плотностью 30...150 кг/м 3 и теплопроводностью 0,022...0,03 Вт/(м °С). Маты из пористого полиуретана изготовляют в виде плит длиной 2000 мм, шириной 1000 мм, толщиной 30...60 мм.

Фото.11.15. Поропласт полиуретановый

Мипора представляет собой пористый материал, получаемый на основе мочевиноформальдегидного полимера. Сырьем для производства мипоры является мочевиноформальдегидный полимер и 10%-ный раствор сульфанафтеновых кислот (контакт Петрова), а также огнезащитные добавки (раствор фосфорнокислого аммония 20%-ной концентрации).

Фото.11.16. Мипора

Мипору применяют для теплоизоляции строительных конструкций, промышленного оборудования и трубопроводов при температуре до 70°С.

Для получения мипоры в аппарат с мешалкой загружают водный раствор мочевиноформальдегидного полимера и вспениватель, которые энергично перемешивают. Полученную пену спускают в металлические формы, которые направляют в камеры, где масса при температуре 18...22°С отвердевает за 3...4 ч.

Полученные блоки направляют на 60...80 ч в сушила с температурой 30...50°С. Мипору выпускают в виде блоков объемом не менее 0,005 м 3 , пределом прочности при сжатии 0,5...0,7 МПа, удельной ударной вязкостью 400 МПа, водопоглощением 0,11% за 24 ч, теплопроводностью 0,03 Вт/(м °С).

Совелитовые теплоизоляционные материалы.

Плиты изготавливаются из доломитовой извести и хризолитового асбеста. Они хорошо выдерживают старение и сохраняют теплоизоляционные свойства на протяжении многих лет. Относятся к группе несгораемых веществ, не воспламеняются и не поддаются гниению. Изделия не содержат коррозийных агентов.

Продукция экологически безопасна.

Фото.11.17. Совелитовые плиты

Плиты совелитовые теплоизоляционные предназначаются для тепловой изоляции промышленного оборудования и трубопроводов, обмуровки паровых котлов, ТЭЦ, ГРЭС, АЭС, предприятиях металлургической и коксогазовой промышленности, а также труб больших диаметров при температуре изолируемых поверхностей до +600 о С. Эта плита является универсальным материалом. Так же их можно применять и в бытовых целях (защита нагревательных элементов, грилей, тен) и т. д

Вермикулит (от лат. vermiculus – червячок) – минерал из группы гидрослюд, имеющих слоистую структуру. Он представляет собой легкий, сыпучий, высокопористый материал без запаха. Крупные пластинчатые кристаллы (вермикулитовые плиты) имеют золотисто-желтый или бурый цвет. При нагревании до температуры 900–1 000°C вермикулит вспучивается, проявляя одно из своих самых замечательных качеств: он увеличивается в объеме в 4,5–12 раз, превращаясь во вспученный вермикулит. Это явление объясняется тем, что при прокаливании молекулярная вода в чешуйках и пачках вермикулита превращается в пар, под напором которого листочки слюды раздвигаются всегда в одном направлении, перпендикулярном спайности слюды.

В
спученный таким образом вермикулит при охлаждении сохраняет приобретенный им объем с тончайшими прокладками воздуха взамен водяного пара между листочками слюды, что и придает минералу многие его ценные свойства, например:

долговечность. Бесспорным преимуществом вермикулита является то, что срок его годности и действия не ограничен!

Фото.11.18. Вермикулитовый гравий

- легкость (0,065–0,130 г/см 3 ), пористость и сыпучесть . При засыпке в ходе работ по утеплению здания он заполняет все пустоты небольшого диаметра и любой неправильной формы;

- термостойкость. Температура плавления вермикулита: 1350°C, диапазон рабочих температур: от –260°C до +1200°C. Материал устойчив к высоким температурам и открытому огню. При воздействии высоких температур не выделяет газов, что является несомненным преимуществом по сравнению с другими утеплителями;

- биологическая и химическая стойкость . Материал не имеет запаха. Он не подвержен разложению и гниению под действием микроорганизмов, препятствует образованию плесени, к тому же исключено появление насекомых и грызунов. Вермикулит не вступает во взаимодействие с активными химическими веществами среды.

- радиационная защита. Вермикулит имеет способность отражать гамма-излучения, а также поглощать радиоактивные вещества – стронций‑90, цезий‑137, кобальт‑58;

- экологичность. Вспученный вермикулит – абсолютно не токсичный, экологически чистый и радиационно-безопасный современный материал, свободный от канцерогенных примесей;

- малая гигроскопичность и большое водопоглощение . Вермикулит имеет высокий коэффициент поглощения влаги (объем материала массой 100 гр. поглощает 400 мл воды) и при намокании незначительно теряет свою механическую прочность. После высыхания вспученный вермикулит восстанавливает прежние теплозвукоизоляционные и противопожарные свойства.

- высокие тепло- и звукоизоляционные свойства . Благодаря своей пористой структуре вспученный вермикулит является прекрасным тепло - и звукоизолятором (коэффициент звукопоглощения при частоте 1000 Гц в пределах 0,7–0,8), что позволяет с успехом использовать его в качестве насыпного утеплителя при обработке пола и кровли.

- экономичность. Утепление с использованием вермикулита обеспечивает существенную экономию средств, так как по своим энергосберегающим свойствам вспученный вермикулит в 7–10 раз превосходит такие традиционные строительные материалы, как бетон или кирпич.

Все перечисленные свойства определяют необыкновенно широкие возможности его использования в качестве сырья многоцелевого назначения.

Вспученный вермикулит успешно применяется более чем в 200 областях производственной деятельности по всему миру. Благодаря вышеперечисленным качествам, вспученный вермикулит находит широкое применение в строительстве, атомной, пищевой и химической промышленностях, сельском хозяйстве, металлургии, судостроении.

Эффект от применения вермикулита в качестве несгораемого насыпного материала с отличными тепло- и звукоизоляционными качествами уже оценили в строительстве.

Применение вермикулита в строительстве имеет явные преимущества в сравнении с использованием традиционных материалов. Благодаря этому материалу можно не только уменьшить вес отдельных конструкций и улучшить их качества, но и снизить расход ценных материалов, уменьшить затраты на фундаменты и увеличить полезную площадь зданий за счет тонких стен и перегородок.

Вспученный вермикулит обладает одним из самых низких показателей по теплопроводности среди теплоизоляционных материалов –0,04–0,062 Вт/м о С. Слой засыпного вермикулита, имеющий толщину всего 12 см, в кирпичной кладке обеспечивают теплоизоляцию, удовлетворяющую современным требованиям.

Засыпная изоляция чердачных помещений и пола .

Слой вермикулита толщиной 5 см, покрывающий чердачные перекрытия, позволяет снизить теплопотери на 75%, а слой толщиной 7,5 см – на 85%. Слой вермикулита толщиной 10 см увеличит теплозащиту на 92%! Часто в чердачных помещениях вермикулит укладывают в мешках, что позволяет легко демонтировать изоляцию в случае необходимости.

Материалы на основе вспученного вермикулита эффективны при решении задач противопожарной и огневой защиты. Высокая температура плавления (1350°С), значительная отражающая способность и высокая термостойкость вермикулита стали решающими факторами при создании огнезащитных вермикулитовых плит и блоков. Это экологически чистый материал, который кроме высокой огнестойкости имеет отличные показатели по звукопоглощению, теплоизоляции.

Применение вермикулита на разных этапах строительства и в различных качествах позволяет решить сразу несколько проблем. Защита сооружений от огня, сохранение тепла, звукоизоляция как снаружи здания, так и внутри между помещениями и их благоустройство – одним словом, сегодня диапазон применения вермикулита в строительстве довольно широк, и в будущем, с развитием строительных технологий, значительно увеличится.

Вспученный перлит.

Перлит (гидроксид обсидиана) является породой вулканического происхождения (по сути, стекло вулканического происхождения). Химический состав: SiО 2 -75,5; А1 2 О 3 -13,6; Fe 2 О 3 - 1,0; CaO -1,0; MgO - 0,3; Na 2 О - 3,8; K 2 О - 4,8. Отличительной чертой перлита от других вулканических стекол является то, что при нагревании до определенной температуры в диапазоне его размягчения, он увеличивается в объеме от четырех до двадцати раз против его первоначального объема.

Такой процесс вспучивания происходит вследствие присутствия в природном перлите от двух до шести процентов связанной воды. При быстром нагревании этой породы выше 870°C, она лопается наподобие <поп корна>, так как связанная вода испаряясь создает бесчисленные мельчайшие пузырьки в размягченных остекленевших частицах. Поскольку перлит является формой природного стекла, он относится к химически инертным и имеет pH, приблизительно равным 7.

Перлитовые плиты-ПЦ изделия применяются для тепловой изоляции строительных конструкций жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений.

Перлитоцементные плиты предназначены для тепловой изоляции конструкций общественных и промышленных зданий и сооружений, а также для тепловой изоляции промышленного оборудования при температуре изолируемой поверхности до 600°C (в т. ч. котлов ДКВР и ДЕ).

Фото.11.19. Перлитовая плита

Перлитоцементные плиты упаковываются по 8 плит в упаковке. В 1 кубическом метре 80 плит =10 упаковок.

Физико-механические показатели плит: 1. Плотность, кг/м 3 320±25;

2. Прочность при изгибе, кгс/см 2 2,5; 3. Теплопроводность, Вт/м о С 0,070-0,120; 4. Температура, °C до 600; 5. Размер, мм 500x500x50.

Керамзитовый гравий. Керамзит - лёгкий пористый строительный материал, получаемый путём обжига глины или глинистого сланца. Керамзитовый гравий имеет овальную форму. Керамзитовый щебень отличается лишь тем, что его зерна имеют в основном кубическую форму с острыми гранями и углами. Производится также в виде песка - керамзитовый песок (см. Гл. 3).

Шунгизитовый гравий. Шунгизит получают вспучиванием измельченных сланцевых шунгитсодержащих пород, содержащих 1, 2 - 5 % шунгитового вещества. Это особая форма углерода, состоящая из частиц размером 0, 2 мкм, равномерно распределенных в силикатной массе.

Органическое вещество - это химическое соединение, в составе которого присутствует углерод. Исключения составляют только угольная кислота, карбиды, карбонаты, цианиды и оксиды углерода.

История

Сам термин «органические вещества» появился в обиходе ученых на этапе раннего развития химии. В то время господствовали виталистические мировоззрения. Это было продолжение традиций Аристотеля и Плиния. В этот период ученые мужи были заняты разделением мира на живое и неживое. При этом все без исключения вещества четко подразделялись на минеральные и органические. Считалось, что для синтеза соединений «живых» веществ необходима особая «сила». Она присуща всем живым существам, и без нее образовываться органические элементы не могут.

Это смешное для современной науки утверждение господствовало очень долго, пока в 1828 году Фридрих Велер опытным путем его не опроверг. Он смог из неорганического цианата аммония получить органическую мочевину. Это подтолкнуло химию вперед. Однако деление веществ на органические и неорганические сохранилось и в настоящем времени. Оно лежит в основе классификации. Известно почти 27 миллионов органических соединений.

Почему так много органических соединений?

Органическое вещество - это, за некоторым исключением, углеродное соединение. В действительности это очень любопытный элемент. Углерод способен образовывать из своих атомов цепочки. При этом очень важно, что связь между ними стабильна.

Кроме того, углерод в органических веществах проявляет валентность - IV. Из этого следует, что этот элемент способен образовывать с другими веществами связи не только одинарные, но и двойные и тройные. По мере возрастания их кратности, цепочка, состоящая из атомов, станет короче. При этом стабильность связи только увеличивается.

Также углерод имеет способность образовывать плоские, линейные и объемные структуры. Именно поэтому в природе так много разнообразных органических веществ.

Состав

Как было сказано выше, органическое вещество - это соединения углерода. И это очень важно. возникают при его связи практически с любым элементом периодической таблицы. В природе чаще всего в их состав (помимо углерода) входят кислород, водород, сера, азот и фосфор. Остальные элементы встречаются намного реже.

Свойства

Итак, органическим веществом является углеродное соединение. При этом существуют несколько важных критериев, которым оно должно соответствовать. Все вещества органического происхождения обладают общими свойствами:

1. Существующая между атомами различная типология связей непременно приводит к появлению изомеров. Прежде всего они образуются при соединении молекул углерода. Изомеры - это различные вещества, имеющие одну молекулярную массу и состав, но разные химико-физические свойства. Это явление называется изомерией.

2. Еще один критерий - явление гомологии. Это ряды органических соединений, в них формула соседних веществ отличается от предыдущих на одну группу СН 2 . Это важное свойство применяется в материаловедении.

Какие существуют классы органических веществ?

К органическим соединениям относят несколько классов. Они известны всем. липиды и углеводы. Эти группы можно назвать биологическими полимерами. Они участвуют в метаболизме на клеточном уровне в любом организме. Также в эту группу включают нуклеиновые кислоты. Так что можно сказать, что органическое вещество - это то, что мы ежедневно потребляем в пищу, то, из чего состоим.

Белки

Белки состоят из структурных компонентов - аминокислот. Это их мономеры. Белки также называют протеинами. Известно около 200 видов аминокислот. Все они встречаются в живых организмах. Но лишь двадцать из них являются составляющими белков. Их называют основными. Но в литературе также можно встретить и менее популярные термины - протеиногенные и белокобразующие аминокислоты. Формула органического вещества этого класса содержит аминные (-NH 2) и карбоксильные (-СООН) составляющие. Между собой они связанны все теми же углеродными связями.

Функции белков

Белки в организме растений и животных выполняют множество важных функций. Но главная из них - структурная. Белки являются основными компонентами клеточной мембраны и матрикса органелл в клетках. В нашем организме все стенки артерий, вен и капилляров, сухожилий и хрящей, ногтей и волос состоят преимущественно из разных белков.

Следующая функция - ферментативная. Белки выступают в качестве ферментов. Они катализируют протекание в организме химических реакций. Именно они отвечают за распад питательных компонентов в пищеварительном тракте. У растений ферменты фиксируют положение углерода во время фотосинтеза.

Некоторые переносят в организме различные вещества, например, кислород. Органическое вещество также способно присоединяться к ним. Так осуществляется транспортная функция. Белки разносят по кровеносным сосудам ионы металлов, жирные кислоты, гормоны и, конечно же, углекислый газ и гемоглобин. Транспорт происходит и на межклеточном уровне.

Белковые соединения - иммуноглобулины - отвечают за выполнение защитной функции. Это антитела крови. Например, тромбин и фибриноген активно участвуют в процессе свертываемости. Таким образом, они предотвращают большую кровопотерю.

Белки отвечают и за выполнение сократительной функции. Благодаря тому, что миозиновые и актиновые протофибриллы постоянно выполняют скользящие движения относительно друг друга, происходит сокращение мышечных волокон. Но и у одноклеточных организмов происходят подобные процессы. Движение жгутиков бактерий также напрямую связано со скольжением микротрубочек, которые имеют белковую природу.

Окисление органических веществ высвобождает большое количество энергии. Но, как правило, белки расходуются на энергетические нужды очень редко. Это происходит, когда исчерпаны все запасы. Лучше всего для этого подходят липиды и углеводы. Поэтому белки могут выполнять энергетическую функцию, но только при определенных условиях.

Липиды

Органическим веществом является и жироподобное соединение. Липиды принадлежат к простейшим биологическим молекулам. Они нерастворимы в воде, но при этом распадаются в неполярных растворах, таких как бензин, эфир и хлороформ. Они входят в состав всех живых клеток. В химическом отношении липиды - это спиртов и карбоновых кислот. Самые известные из них - жиры. В организме животных и растений эти вещества выполняют множество важных функций. Многие липиды используются в медицине и промышленности.

Функции липидов

Эти органические химические вещества вместе с белками в клетках образуют биологические мембраны. Но главная их функция - энергетическая. При окислении молекул жиров высвобождается огромное количество энергии. Она идет на образование в клетках АТФ. В форме липидов в организме может накапливаться значительное количество энергетических запасов. Порою их даже больше, чем нужно для осуществления нормальной жизнедеятельности. При патологических изменениях метаболизма «жирных» клеток становится больше. Хотя справедливости ради нужно заметить, что такие чрезмерные запасы просто необходимы животным, впадающим в спячку, и растениям. Многие полагают, что деревья и кустарники в холодный период питаются за счет почв. В действительности же они расходуют запасы масел и жиров, которые сделали за летний период.

В организме человека и животных жиры могут выполнять и защитную функцию. Они откладываются в подкожной клетчатке и вокруг таких органов, как почки и кишечник. Таким образом, они служат хорошей защитой от механических повреждений, то есть ударов.

Кроме этого, жиры обладают низким уровнем теплопроводности, что помогает сохранить тепло. Это очень важно, особенно в условиях холодного климата. У морских животных подкожный жировой слой еще и способствует хорошей плавучести. А вот у птиц липиды выполняют еще и водоотталкивающую и смазывающую функции. Воск покрывает их перья и делает их более эластичными. Такой же налет имеют на листьях некоторые виды растений.

Углеводы

Формула органического вещества C n (H 2 O) m указывает на принадлежность соединения к классу углеводов. Название этих молекул указывает на тот факт, что в них присутствует кислород и водород в том же количестве, что и вода. Кроме этих химических элементов, в соединениях может присутствовать, например, азот.

Углеводы в клетке являются основной группой органических соединений. Это первичные продукты Они представляют собой и исходные продукты синтеза в растениях других веществ, например, спиртов, органических кислот и аминокислот. Также углеводы входят в состав клеток животных и грибов. Обнаруживаются они и среди основных компонентов бактерий и простейших. Так, в животной клетке их от 1 до 2 %, а в растительной их количество может достигать 90 %.

На сегодняшний день выделяют всего три группы углеводов:

Простые сахара (моносахариды);

Олигосахариды, состоящие из нескольких молекул последовательно соединенных простых сахаров;

Полисахариды, в их состав входит более 10 молекул моносахаридов и их производных.

Функции углеводов

Все органические вещества в клетке выполняют определенные функции. Так, например, глюкоза - это основной энергетический источник. Она расщепляется в клетках всех происходит во время клеточного дыхания. Гликоген и крахмал составляют основной запас энергии, причем первое вещество у животных, а второе - у растений.

Углеводы выполняют и структурную функцию. Целлюлоза является основным компонентом клеточной стенки растений. А у членистоногих эту же функцию выполняет хитин. Также он обнаруживается в клетках высших грибов. Если брать в пример олигосахариды, то они входят в состав цитоплазматической мембраны - в виде гликолипидов и гликопротеинов. Также в клетках нередко выявляется гликокаликс. В синтезе нуклеиновых кислот участвуют пентозы. При включена в состав ДНК, а рибоза - в РНК. Также эти компоненты обнаруживаются и в коферментах, например, в ФАД, НАДФ и НАД.

Углеводы также способны выполнять в организме и защитную функцию. У животных вещество гепарин активно препятствует быстрому свертыванию крови. Он образуется во время повреждения ткани и блокирует образование тромбов в сосудах. Гепарин в большом количестве обнаруживается в тучных клетках в гранулах.

Нуклеиновые кислоты

Белки, углеводы и липиды - это не все известные классы органических веществ. Химия относит сюда еще и нуклеиновые кислоты. Это фосфорсодержащие биополимеры. Они, находясь в клеточном ядре и цитоплазме всех живых существ, обеспечивают передачу и хранение генетических данных. Эти вещества были открыты благодаря биохимику Ф. Мишеру, который занимался изучением сперматозоидов лосося. Это было «случайное» открытие. Немного позднее РНК и ДНК были обнаружены и во всех растительных и животных организмах. Также были выделены нуклеиновые кислоты в клетках грибов и бактерий, а также вирусов.

Всего в природе обнаружено два вида нуклеокислот - рибонуклеиновые (РНК) и дезоксирибонуклеиновые (ДНК). Различие понятно из названия. дезоксирибоза - пятиуглеродный сахар. А в молекуле РНК обнаруживается рибоза.

Изучением нуклеиновых кислот занимается органическая химия. Темы для исследования диктует также медицина. В кодах ДНК скрывается множество генетических болезней, обнаружить которые ученым еще только предстоит.

Большинство органических теплоизоляционных материалов изготавливают в виде плит, обычно крупноразмерных, что упрощает и ускоряет производство работ и способствует удешевлению строительства.

Основным сырьем для их изготовления служит древесина в виде отходов (опилки, стружка, горбыль, рейка) и другое растительное сырье волокнистого строения (камыш, солома, малоразложившийся верховой торф, костра льна и конопли).

Древесина представляет собой пористый материал (пористость - 60-70%). Кроме того, древесная стружка и древесные волокна в некоторых теплоизоляционных изделиях (фибролитовых, древесностружечных плитах) расположены так, что тепловой поток в конструкции оказывается направленным не вдоль, а поперек волокон, а это создает дополнительное сопротивление утечке тепла. Вместе с тем, стружка и волокна древесины или другого растительного сырья создают своеобразный арматурный каркас в теплоизоляционных изделиях. Наконец, использование древесных и других растительных отходов для массового производства теплоизоляционных материалов является экономически выгодным и способствует решению экологической проблемы, т.е. позволяет снизить загрязнение окружающей среды.

Для повышения огнестойкости, биостойкости и водостойкости в теплоизоляционных материалах на основе органики вводят антипирены, антисептики и гидрофобизаторы.

Древесноволокнистые плиты

ДВП изготавливают из неделовой древесины, отходов лесопильной и деревообрабатывающей промышленности, бумажной макулатуры, стеблей соломы, кукурузы, хлопчатника и некоторых других растений.

С целью увеличения прочности, долговечности и огнестойкости древесноволокнистых изделий применяют специальные добавки: водные эмульсии синтетических смол, эмульсии из парафина, канифоли, битума, антисептики и антипирены, а также асбест, глинозем и гипс.

Растительное сырье измельчают в различных агрегатах в присутствии большого количества воды, облегчающей разделение древесины на отдельные волокна, и смешивают со специальными добавками. После этого жидкотекучую волокнистую массу передают на отливочную машину, состоящую из бесконечной металлической сетки и вакуумной установки. Здесь масса обезвоживается, уплотняется и разрезается на отдельные плиты заданного размера, которые затем подпрессовывают и сушат.

Плотность древесноволокнистых изоляционных и изоляционно-отделочных плит - 150-350 кг/м3, теплопроводность - 0,046-0,093 Вт/(м·К), предел прочности при изгибе - не менее 0,4-2,0 МПа.

Достоинством плит являются их большие размеры - длина до 3 м, ширина - до 1,6 м, т.к. это способствует индустриализации строительно-монтажных работ и уменьшению трудозатрат.

Изоляционные плиты используют для тепло - и звукоизоляции стен, потолков, полов, перегородок и междуэтажных перекрытий, утепления кровли (особенно в деревянном домостроении), акустической отделки специальных помещений (радиостудий, машинописных бюро, концертных залов).

Стандартные изоляционные плиты применяют для дополнительного утепления стен, потолков и полов, а также для увеличения прочности стенных каркасов. Они могут быть применены для внутреннего покрытия стен и потолков перед окончательной отделкой.

Ветрозащитные изоляционные плиты используются для уплотнения и упрочнения внешних стен, потолков и крыш зданий.

Изоляционные плиты для пола применяются в качестве «плавающей» подстилки под паркет и ламинированные полы. Плита выравнивает поверхность под паркетом, утепляет пол и значительно повышает звукоизоляцию.

Наряду с достоинствами древесноволокнистые плиты имеют и недостатки. Они обладают высоким водопоглащением (до 18% в сут.), отличаются значительной гигроскопичностью (до 15% в нормальных условиях), при изменении влажности окружающей среды меняют свои размеры, в них могут развиваться дереворазрушающие грибы. Такие плиты легче воспламеняются, чем обычная древесина.

Снизить загниваемость древесноволокнистых плит, повысить их огнестойкость позволяет введение в их состав антисептиков и антипиренов.

Древесностружечные плиты

Эти материалы представляют собой изделия, получаемые прессованием древесной стружки с добавкой синтетических смол.

Как и древесноволокнистые плиты, они обладают различной плотностью. Для тепловой изоляции используют так называемые легкие плиты, в то время как для конструктивно-отделочных целей - полутяжелые и тяжелые.

Легкие плиты приготавливаются из того же сырья и по той же технологии, что полутяжелые и тяжелые. Отличие состоит лишь в том, что при изготовлении легких плит меньше расход полимера (на 6-8%) и ниже давление при прессовании, чем при изготовлении конструктивно-отделочных.

Древесностружечные плиты получают горячим прессованием массы, содержащей около 90% органического волокнистого сырья (чаще всего - тонкая древесная стружка) и 8-12% синтетических смол.

Древесностружечные плиты выпускают одно - и многослойными. Например, у трехслойной плиты пористый средний слой состоит из относительно крупных стружек, а поверхностные выполнены из одинаковых по толщине тонких плоских стружек.

Легкие древесностружечные плиты имеют длину мм, ширину - мм, а толщину - от 13 до 25 мм. Средняя плотность составляет - 250-400 кг/м3. Их преимуществом перед древесноволокнистыми плитами является более простая технология изготовления, они отличаются большей прочностью, но имеют немного большую плотность. Другие свойства древесностружечных плит и области их применения - те же, что и у древесноволокнистых. Стоят они приблизительно столько же, сколько и ДВП.

Этот теплоизоляционный материал представляет собой разновидность легкого бетона, изготавливаемого из рационально подобранной смеси цемента, органических заполнителей, химических добавок и воды. Органические заполнители могут быть различного происхождения и с различной формой частиц (дробленые отходы древесных пород, сечка камыша, костра конопли или льна, подсолнечная лузга). В качестве вяжущего чаще применяют портландцемент, реже - другие неорганические вяжущие вещества. Технология изготовления изделий из арболита во многом схожа с таковой при производстве изделий из обычных бетонов.

Различают теплоизоляционный арболит (плотность до 500 кг/м3) и конструктивно-теплоизоляционный (плотность до 700 кг/м3). Теплопроводность арболита составляет 0,1-0,126 Вт/(м·К). Материал относится к категории труднопоражаемых грибами и трудносгораемых материалов.

Арболит применяют для возведения навесных и самонесущих стен и перегородок, а также в качестве теплоизоляционного материала в стенах, перегородках и покрытиях зданий различного назначения.

Фибролит

Этот плитный материал обычно изготавливается из специальных древесных стружек (древесной шерсти) и неорганического вяжущего вещества. Древесную шерсть получают на специальных станках в виде тонких и узких лент. В качестве вяжущего используют портландцемент, реже - магнезиальное вяжущее.

Древесную шерсть сначала минерализуют раствором хлористого кальция, жидкого стекла или сернистого глинозема, а затем смешивают с цементом и водой. Плиты формуют под давлением 0,5 МПа и направляют для твердения в пропарочные камеры. Затвердевшие плиты сушат до влажности не более 20%.

Плиты имеют длину 240 и 300 см, ширину - 60 и 120 см, толщину - 3-15 см. По плотности их делят на марки Ф-300 (теплоизоляционный фибролит) и Ф-400, Ф-500 (теплоизоляционно-конструктивный фибролит). Теплопроводность - 0,08-0,1 Вт/(м·К).

Фибролит не горит открытым пламенем, легко обрабатывается: его можно пилить, сверлить и вбивать в него гвозди. Водопоглощение цементного фибролита - не более 35-45%. При влажности выше 35% он может поражаться домовым грибом, поэтому его нужно защищать от увлажнения - в частности путем оштукатуривания. Шероховатая поверхность фибролита способствует хорошему сцеплению со штукатуркой.

Магнезиальный фибролит изготавливают без специальной минерализации, поскольку каустический магнезит затворяется водными растворами магнезиальных солей, которые связывают содержащиеся в древесине водорастворимые вещества.

Торфоизоляционные изделия

Этот теплоизоляционный материал получают из торфа путем его формовки и тепловой обработки.

Сырьем для производства торфяных изделий служит слаборазложившийся мох - сфагнум («белый мох») из верхних слоев торфяников, сохранивший волокнистое строение и не использующийся в качестве топлива и сельскохозяйственного удобрения. Около 50% мировых запасов торфа находятся в России. Изготавливать торфоизоляционные изделия можно двумя способами - мокрым и сухим.

Торфяные теплоизоляционные плиты характеризуются однородной волокнистой структурой мелкопористого строения с открытыми сообщающимися порами. Абсолютные значения пористости торфяных плит колеблются в пределах 84-91%.

При производстве торфяных плит структура торфа нарушается незначительно, и средняя плотность их близка к этому показателю у торфа-сырца. Торфяные плиты выпускают с плотностью 170-260 кг/м3. Предел прочности при изгибе торфяных плит равен 0,3-0,5 МПа, что обеспечивает удовлетворительные условия их транспортирования и монтажа.

Водопоглощение у торфяных плит довольно высокое. Высокопористое строение этого вида ТИМ способствует капиллярному и гигроскопическому его увлажнению. Так, водопоглощение обычных плит (по массе) за 24 ч. составляет 190-180%, а специальных водостойких - 50%.

Теплопроводность торфяных плит в сухом состоянии невелика по причине смешанной мелкопористой структуры и органического происхождения твердой фазы и составляет 0,052-0,075 Вт/(м·К).

Торфяные плиты - горючий материал. Температура воспламенения - около 160°С, а самовоспламенения - около 300°С.

Предельная температура хранения и эксплуатации торфяных плит составляет 100°С; однако она может быть повышена, если в их состав ввести антипирены.

В нашей стране работают около 10 предприятий, выпускающих торфяные плиты.

Размеры торфяных плит обычно составляют 1000x500x30 мм.

В зависимости от назначения они могут быть:

• · водостойкими - В,
• · трудносгораемыми - О,
• · биостойкими - Б,
• · комплексными, имеющими 2 или 3 из указанных выше свойств,
• · обычными.

Эти теплоизоляционные изделия применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий 3-го класса и поверхностей промышленного оборудования с рабочей температурой от - 60°С до 100°С.

Эковата - древесный материал, изготавливается из макулатуры. 80% эковаты состоит из газетной бумаги, а 20% приходится на нелетучие, безопасные для здоровья добавки, служащие антисептиками и антипиренами.

строительный монтажный теплоизоляционный

Эковата позволяет зданию «дышать». Она не содержит летучих, опасных для здоровья человека химикатов. Входящие в состав эковаты бор и борная кислота благодаря своим антисептическим свойствам защищают эковату и соприкасающиеся с ней деревянные конструкции от гниения и грибковых болезней. Соединения бора, имеющие инсектицидные свойства, не позволяют заводиться в теплоизоляционных материалах насекомым и грызунам.

Эковата относится к группе трудногорючих материалов. В случае пожара борные соединения эковаты освобождают кристаллизационную воду: утеплитель увлажняется и задерживает распространение пожара. При возгорании эковата не выделяет никаких токсичных газов.

Средняя плотность в конструкциях - 35-65 кг/м3. Теплопроводность - 0,041 Вт/(м·К).

Войлок строительный

Характерными особенностями войлочных материалов являются их волокнистое строение, органическое происхождение (синтетические волокна, волокна животного - шерсть - или растительного происхождения).

Наиболее эффективными с точки зрения теплоизоляционных качеств являются отходы синтепона (одежного утеплителя), шевелин (льняная пакля), строительный войлок (полотнища из скатанной шерсти животных, маты из полиэтиленовой пленки, набитые отходами синтетического меха, нитяными отходами или войлоком из синтетических волокон). Средняя плотность таких материалов - 10-80 кг/м 3 , теплопроводность - 0,03-0,07 Вт/(м·К).

Чтобы предотвратить появление моли, войлок пропитывают 3% раствором фтористого натрия и хорошо просушивают. После механической обработки войлок имеет вид полотнищ 2x2 м.

Этот материал горюч, и применяют его главным образом в деревянных постройках: для утепления наружных дверей, оконных коробок, для тепловой и звуковой изоляции стен и потолков под штукатурку, утепления наружных углов в рубленых домах, при оконных и дверных работах.

Войлоки, пропитанные глиняным раствором, используются при печных работах в противопожарных целях.

Это теплоизоляционный материал в виде плит, спрессованных из стеблей обыкновенного камыша.

В зависимости от расположения стеблей плиты бывают поперечными и продольными. Камышитовые плиты изготавливают из тростника или камыша осенне-зимней рубки. Для производства камышита задействуют передвижные установки, оборудованные прессами высокой производительности, на которых осуществляется прессование, а также прошивка проволокой и торцовка плит.

Плотность камышита в зависимости от степени прессования - 175-250 кг/м3, теплопроводность - 0,046-0,093 Вт/(м·К), предел прочности при изгибе - 0,5--0,1 МПа.

Камышит загнивает при увлажнении, не держит гвозди, способен возгораться, подвержен порче грызунами. Эти недостатки можно уменьшить путем пропитки плит антисептиками или оштукатуриванием.

Выпускают плиты длиной мм, шириной - мм, толщиной - 30-100 мм. Марки плотности - 175, 200 и 250, предел прочности при изгибе -- до 0,5 МПа.

Камышит применяют для заполнения стен каркасных зданий, устройства перегородок, утепления перекрытий и покрытий в малоэтажном строительстве, для теплоизоляции небольших производственных помещений в сельскохозяйственном строительстве. Это один из самых дешевых ТИМ.

Пробковые плиты

Пробковые теплоизоляционные плиты производят на основе коры пробкового дуба. Это натуральный природный нестареющий материал. Ячейка, из которой состоит пробка (их приблизительно 40 млн. в 1 см3), состоит из минимального количества твердого вещества и максимального количества воздуха.

Еще одна особенность пробки - состав стенок ячейки. Каждая стенка состоит из 5 слоев: 2 слоя клетчатки, к которым прилегает воздух, находящийся в ячейке, 2 плотных и жирных слоя; непроницаемых для воды, и заключительный деревянистый слой, который придает ячейке жесткость и формирует конечную структуру.

Материалы из пробки - легкие, прочные на сжатие и на изгиб. К тому же этот материал не поддается усадке и гниению. Пробка не подвергается и воздействию щелочей. Она легко режется, это гарантирует чистую и быструю работу. Пробка химически инертна и очень долговечна. Она никогда не покрывается плесенью, и ее физические свойства практически не меняются с течением времени, хорошо сопротивляется атакам грызунов. Если этот материал установлен, к примеру, на стены (потолок) или на пол в рабочем помещении, то он защищает людей от воздействия радиации. Пробка не проводит электрический ток и не накапливает статическое электричество.

Материалы из пробки не горят, а только тлеют (при наличии источника открытого огня), после обработки огнестойкими составами они принадлежат к классу горючести ВТ. При тлении пробка не выделяет фенолы и формальдегиды.

Теплоизоляционный материал РАЙВ

Материал производится на основе целлюлозных волокон и имеет превосходные теплоизоляционные свойства.

РАЙВ не удерживает сырость и не передает ее в строение. Он не испаряется и не разрушается в помещениях с повышенной влажностью и высокой температурой (бани, сауны). Волокна не выделяют вредных веществ, не запылят воздух, не вызывают аллергических реакций у пользователя. Утеплитель РАЙВ - легкий, он легко укладывается и крепится в пазы и проемы при сборке строения.

По своим физическим свойствам такой ТИМ аналогичен дереву, имеет долгий срок службы, не требуя обслуживания в течение всего периода эксплуатации деревянного строения, а самое главное - дом с утеплителем РАЙВ дышит. Этот материал обладает прекрасными звукоизоляционными и пылезащитными свойствами, снижает шумовой фон и сохраняет чистоту воздуха в помещениях.

Теплопроводность - 0,023 Вт/(м·К).

Блочный утеплитель РАЙВ:

Теплопроводность - 0,03 Вт/(м·К).

Средняя плотность - около 25 кг/м3.

В прошлом ученые разделяли все вещества в природе на условно неживые и живые, включая в число последних царство животных и растений. Вещества первой группы получили название минеральных. А те, что вошли во вторую, стали называть органическими веществами.

Что под этим подразумевается? Класс органических веществ наиболее обширный среди всех химических соединений, известных современным ученым. На вопрос, какие вещества органические, можно ответить так – это химические соединения, в состав которых входит углерод.

Обратите внимание, что не все углеродсодержащие соединения относятся к органическим. Например, корбиды и карбонаты, угольная кислота и цианиды, оксиды углерода не входят в их число.

Почему органических веществ так много?

Ответ на этот вопрос кроется в свойствах углерода. Этот элемент любопытен тем, что способен образовывать цепочки из своих атомов. И при этом углеродная связь очень стабильная.

Кроме того, в органических соединениях он проявляет высокую валентность (IV), т.е. способность образовывать химические связи с другими веществами. И не только одинарные, но также двойные и даже тройные (иначе – кратные). По мере возрастания кратности связи цепочка атомов становится короче, а стабильность связи повышается.

А еще углерод наделен способностью образовывать линейные, плоские и объемные структуры.

Именно поэтому органические вещества в природе так разнообразны. Вы легко проверите это сами: встаньте перед зеркалом и внимательно посмотрите на свое отражение. Каждый из нас – ходячее пособие по органической химии. Вдумайтесь: не меньше 30% массы каждой вашей клетки – это органические соединения. Белки, которые построили ваше тело. Углеводы, которые служат «топливом» и источником энергии. Жиры, которые хранят запасы энергии. Гормоны, которые управляют работой органов и даже вашим поведением. Ферменты, запускающие химические реакции внутри вас. И даже «исходный код», цепочки ДНК – все это органические соединения на основе углерода.

Состав органических веществ

Как мы уже говорили в самом начале, основной строительный материал для органических веществ – это углерод. И практические любые элементы, соединяясь с углеродом, могут образовывать органические соединения.

В природе чаще всего в составе органических веществ присутствуют водород, кислород, азот, сера и фосфор.

Строение органических веществ

Многообразие органических веществ на планете и разнообразие их строения можно объяснить характерными особенностями атомов углерода.

Вы помните, что атомы углерода способны образовывать очень прочные связи друг с другом, соединяясь в цепочки. В результате получаются устойчивые молекулы. То, как именно атомы углерода соединяются в цепь (располагаются зигзагом), является одной из ключевых особенностей ее строения. Углерод может объединяться как в открытые цепи, так и в замкнутые (циклические) цепочки.

Важно и то, что строение химических веществ прямо влияет на их химические свойства. Значительную роль играет и то, как атомы и группы атомов в молекуле влияют друг на друга.

Благодаря особенностям строения, счет однотипным соединениям углерода идет на десятки и сотни. Для примера можно рассмотреть водородные соединения углерода: метан, этан, пропан, бутан и т.п.

Например, метан – СН 4 . Такое соединение водорода с углеродом в нормальных условиях пребывает в газообразном агрегатном состоянии. Когда же в составе появляется кислород, образуется жидкость – метиловый спирт СН 3 ОН.

Не только вещества с разным качественным составом (как в примере выше) проявляют разные свойства, но и вещества одинакового качественного состава тоже на такое способны. Примером могут служить различная способность метана СН 4 и этилена С 2 Н 4 реагировать с бромом и хлором. Метан способен на такие реакции только при нагревании или под ультрафиолетом. А этилен реагирует даже без освещения и нагревания.

Рассмотрим и такой вариант: качественный состав химических соединений одинаков, количественный – отличается. Тогда и химические свойства соединений различны. Как в случае с ацетиленом С 2 Н 2 и бензолом С 6 Н 6 .

Не последнюю роль в этом многообразии играют такие свойства органических веществ, «завязанные» на их строении, как изомерия и гомология.

Представьте, что у вас есть два на первый взгляд идентичных вещества – одинаковый состав и одна и та же молекулярная формула, чтобы описать их. Но строение этих веществ принципиально различно, откуда вытекает и различие химических и физических свойств. К примеру, молекулярной формулой С 4 Н 10 можно записать два различных вещества: бутан и изобутан.

Речь идет об изомерах – соединениях, которые имеют одинаковый состав и молекулярную массу. Но атомы в их молекулах расположены в различном порядке (разветвленное и неразветвленное строение).

Что касается гомологии – это характеристика такой углеродной цепи, в которой каждый следующий член может быть получен прибавлением к предыдущему одной группы СН 2 . Каждый гомологический ряд можно выразить одной общей формулой. А зная формулу, несложно определить состав любого из членов ряда. Например, гомологи метана описываются формулой C n H 2n+2 .

По мере прибавления «гомологической разницы» СН 2 , усиливается связь между атомами вещества. Возьмем гомологический ряд метана: четыре первых его члена – газы (метан, этан, пропан, бутан), следующие шесть – жидкости (пентан, гексан, гептан, октан, нонан, декан), а дальше следуют вещества в твердом агрегатном состоянии (пентадекан, эйкозан и т.д.). И чем прочнее связь между атомами углерода, тем выше молекулярный вес, температуры кипения и плавления веществ.

Какие классы органических веществ существуют?

К органическим веществам биологического происхождения относятся:

• белки;
• углеводы;
• нуклеиновые кислоты;
• липиды.

Три первых пункта можно еще назвать биологическими полимерами.

Более подробная классификация органических химических веществ охватывает вещества не только биологического происхождения.

К углеводородам относятся:

• ациклические соединения:
  • предельные углеводороды (алканы);
  • непредельные углеводороды:
    • алкены;
    • алкины;
    • алкадиены.
• циклические соединения:
  • соединения карбоциклические:
    • алициклические;
    • ароматические.
  • соединения гетероциклические.

Есть также иные классы органических соединений, в составе которых углерод соединяется с другими веществами, кроме водорода:

• спирты и фенолы;
• альдегиды и кетоны;
• карбоновые кислоты;
• сложные эфиры;
• липиды;
• углеводы:
  • моносахариды;
  • олигосахариды;
  • полисахариды.
  • мукополисахариды.
• амины;
• аминокислоты;
• белки;
• нуклеиновые кислоты.

Формулы органических веществ по классам

Примеры органических веществ

Как вы помните, в человеческом организме различного рода органические вещества – основа основ. Это наши ткани и жидкости, гормоны и пигменты, ферменты и АТФ, а также многое другое.

В телах людей и животных приоритет за белками и жирами (половина сухой массы клетки животных это белки). У растений (примерно 80% сухой массы клетки) – за углеводами, в первую очередь сложными – полисахаридами. В том числе за целлюлозой (без которой не было бы бумаги), крахмалом.

Давайте поговорим про некоторые из них подробнее.

Например, про углеводы . Если бы можно было взять и измерить массы всех органических веществ на планете, именно углеводы победили бы в этом соревновании.

Они служат в организме источником энергии, являются строительными материалами для клеток, а также осуществляют запас веществ. Растениям для этой цели служит крахмал, животным – гликоген.

Кроме того, углеводы очень разнообразны. Например, простые углеводы. Самые распространенные в природе моносахариды – это пентозы (в том числе входящая в состав ДНК дезоксирибоза) и гексозы (хорошо знакомая вам глюкоза).

Как из кирпичиков, на большой стройке природы выстраиваются из тысяч и тысяч моносахаридов полисахариды. Без них, точнее, без целлюлозы, крахмала, не было бы растений. Да и животным без гликогена, лактозы и хитина пришлось бы трудно.

Посмотрим внимательно и на белки . Природа самый великий мастер мозаик и пазлов: всего из 20 аминокислот в человеческом организме образуется 5 миллионов типов белков. На белках тоже лежит немало жизненно важных функций. Например, строительство, регуляция процессов в организме, свертывание крови (для этого существуют отдельные белки), движение, транспорт некоторых веществ в организме, они также являются источником энергии, в виде ферментов выступают катализатором реакций, обеспечивают защиту. В деле защиты организма от негативных внешних воздействий важную роль играют антитела. И если в тонкой настройке организма происходит разлад, антитела вместо уничтожения внешних врагов могут выступать агрессорами к собственным органам и тканям организма.

Белки также делятся на простые (протеины) и сложные (протеиды). И обладают присущими только им свойствами: денатурацией (разрушением, которое вы не раз замечали, когда варили яйцо вкрутую) и ренатурацией (это свойство нашло широкое применение в изготовлении антибиотиков, пищевых концентратов и др.).

Не обойдем вниманием и липиды (жиры). В нашем организме они служат запасным источником энергии. В качестве растворителей помогают протеканию биохимических реакций. Участвуют в строительстве организма – например, в формировании клеточных мембран.

И еще пару слов о таких любопытных органических соединениях, как гормоны . Они участвуют в биохимических реакциях и обмене веществ. Такие маленькие, гормоны делают мужчин мужчинами (тестостерон) и женщин женщинами (эстроген). Заставляют нас радоваться или печалиться (не последнюю роль в перепадах настроения играют гормоны щитовидной железы, а эндорфин дарит ощущение счастья). И даже определяют, «совы» мы или «жаворонки». Готовы вы учиться допоздна или предпочитаете встать пораньше и сделать домашнюю работу перед школой, решает не только ваш распорядок дня, но и некоторые гормоны надпочечников.

Заключение

Мир органических веществ по-настоящему удивительный. Достаточно углубиться в его изучение лишь немного, чтобы у вас захватило дух от ощущения родства со всем живым на Земле. Две ноги, четыре или корни вместо ног – всех нас объединяет волшебство химической лаборатории матушки-природы. Оно заставляет атомы углерода объединяться в цепочки, вступать в реакции и создавать тысячи таких разнообразных химических соединений.

Теперь у вас есть краткий путеводитель по органической химии. Конечно, здесь представлена далеко не вся возможная информация. Какие-то моменты вам, быть может, придется уточнить самостоятельно. Но вы всегда можете использовать намеченный нами маршрут для своих самостоятельных изысканий.

Вы также можете использовать приведенное в статье определение органического вещества, классификацию и общие формулы органических соединений и общие сведения о них, чтобы подготовиться к урокам химии в школе.

Расскажите нам в комментариях, какой раздел химии (органическая или неорганическая) нравится вам больше и почему. Не забудьте «расшарить» статью в социальных сетях, чтобы ваши одноклассники тоже смогли ею воспользоваться.

Пожалуйста, сообщите, если обнаружите в статье какую-то неточность или ошибку. Все мы люди и все мы иногда ошибаемся.

сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

ГЛАВА 2.

ОРГАНИЧЕСКИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

В зависимости от химического состава все строительные материалы можно условно разделить на органические и неорганические. К органическим материалам относятся: древесина, органические вяжущие, которые могут встречаться как в природе, так и быть полученными путем глубокого окисления нефти, а также синтезированные полимеры.

2.1. Древесина

Древесину применяют издавна в строительстве благодаря ряду присущих ей положительных свойств: высокой прочности при небольшой средней плотности (ККК = 0,7 – 0,8), малой теплопроводности, легкости обработки и декоративности. В строительстве применяют как хвойные, так и лиственные породы. Область их рационального использования представлена в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Применение хвойных и лиственных пород в строительстве

Применение в строительстве	Древесные породы
			лиственные
	сосна,	листвен-ница			береза, осина	бук, граб
Производство фанеры
Мостостроение
Гидротехническое
строительство
Изготовление шпал
Изготовление паркета
Стеновые отделочные материалы

Дерево состоит из ствола, кроны и корней. Ствол является основной и наиболее ценной частью, из него получают от 60 до 90 % деловой древесины.

По своему строению древесина является волокнистым пористым материалом, состоящим из живых и мертвых клеток. По назначению клетки подразделяют на проводящие питательные вещества, запасающие и механические. Макроструктуру древесины изучают в поперечном и двух продольных сечениях: радиальном и тангенциальном (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Разрезы ствола дерева:

а – торцевой; б – тангенциальный; в – радиальный;

Элементы древесины: 1 – сердцевина; 2 – ядро; 3 – заболонь; 4 – кора

На поперечном сечении у хвойных пород имеются годовые кольца. Каждое кольцо состоит в свою очередь из светлого кольца ранней древесины и более темного – поздней. Ранняя древесина образовалась весной или в начале лета, она состоит из крупных тонкостенных клеток, склонна к загниванию, имеет большую пористость и низкую прочность. Древесина, образовавшаяся летом и в начале осени (поздняя), имеет темный цвет вследствие насыщения смолянистыми веществами, большую плотность и прочность. Следовательно, чем больше образовалось поздней древесины, тем выше ее общая прочность и стойкость по отношению к воде.

Вследствие волокнистого строения древесина относится к анизотропным материалам, т. е. все ее физические и механические свойства в разных направлениях различны.

2.1.1. Общие свойства

Каждая порода дерева имеет характерный цвет и текстуру (рисунок). Хвойные породы в основном обладают простым и однообразным рисунком, древесина лиственных пород – сложным. Благодаря богатству и разнообразию текстуры ряд пород – дуб, бук, орех, каштан – высоко ценятся в столярно-отделочных работах.

Истинная плотность древесины, состоящей в основном из целлюлозы, составляет 1540 кг/м3 и практически не зависит от породы дерева. Средняя плотность колеблется от 450 кг/м3 (кедр, пихта) до 900 кг/м3 и более (граб, железное дерево, самшит, кизил) и зависит от общей пористости, которая для хвойных пород равняется 46 – 81 %, лиственных – 32 – 80 %.

Вследствие гидрофильной природы и волокнистой пористой структуры древесина при изменении температурно-влажностных условий эксплуатации легко впитывает и отдает влагу. В зависимости от влажности (степень насыщения водой в %) древесину подразделяют на мокрую – свежесрубленную (более 35 %), воздушно-сухую (15 – 20 %) и комнатно-сухую (8 – 12 %). Влажность, приобретенную древесиной при длительном нахождении в условиях постоянного температурно-влажностного режима, называют равновесной. Полная влажность (при погружении в воду) может доходить до 200 %. Так как влажность влияет на все физические и механические свойства древесины (увеличиваются размеры, повышается электро- и теплопроводность, снижается прочность), то с целью анализа области применения вводят показатель стандартной влажности – 12 % и все свойства пересчитывают с его учетом по специальным формулам. Влага в древесине находится в трех видах: химическая , входящая в состав основного вещества целлюлозы, гигроскопическая , адсорбированная на стенках клеток, и свободная , заполняющая клетки и межклеточные пространства.

Колебания влажности влекут изменения размеров и форм изделий. Вследствие неоднородности строения древесина усыхает в различных направлениях неодинаково. Вдоль волокон усушка составляет 1 см на 1 м
(1 %), в радиальном направлении 3 – 6 см на 1 м (3 – 6 %), в тангенциальном 6 – 12 см на 1 м (6 – 12 %). Неравномерность усушки и, как следствие, коробление приводят к появлению внутренних напряжений и растрескиванию пиломатериалов и бревен. Для предотвращения коробления и растрескивания деревянных изделий их изготавливают из древесины, предварительно высушенной до той равновесной влажности, которая будет при эксплуатации. Для столярных изделий, эксплуатируемых внутри помещения, влажность 8 – 10 %, для наружных конструкций 15 – 18 %. Чтобы защитить древесину от последующего увлажнения, ее покрывают водостойкими красками, полимерными пленками. В круглом лесе и пиломатериалах трещины усушки образуются в первую очередь на торцах. Для уменьшения растрескивания торцы бревен, брусьев обмазывают смесью из извести, соли и клея или другими защитными составами.

При влажных условиях эксплуатации древесина подвергается разрушающему действию микроорганизмов – загнивает. Предохраняют древесину от разрушения и продлевают срок службы конструкций и изделий в зданиях и сооружениях за счет обеспечения вентиляции, предварительной естественной или искусственной сушки, окраски водостойкими красочными и пастовыми составами и антисептированием. Сушку проводят или в хорошо вентилируемом складе под навесом в течение от 2 – 3 месяцев до полутора лет, или с использованием специального оборудования. Для искусственной сушки применяют специальные камеры-сушила непрерывного и периодического действия с естественной и принудительной циркуляцией воздуха. Теплоносителем является сначала водяной пар с температурой 70 – 80 °С, а затем нагретый до 50 – 60 °С воздух. Продолжительность сушки – 3 – 6 сут.

Для ускорения процесса сушки до 8 – 12 ч пакет деревянных изделий погружают в ванну с нагретым до 130 °С петролатумом, представляющим собой гидрофобный продукт переработки нефти. Сушку особо ценной древесины проводят в поле токов высокой частоты. Метод основан на превращении энергии переменного электрического тока в тепловую энергию, вызывающую нагрев древесины и испарение воды.

Антисептирование проводят с использованием специальных веществ – антисептиков, которые подразделяют на водорастворимые (фтористый и кремнефтористый натрий, хлористый цинк, медный купорос), применяемые для условий эксплуатации в помещении, и маслянистые (антраценовое, каменноугольное, сланцевое масло), используемые для древесины, находящейся на открытом воздухе, в земле или в воде. Аналогичное назначение имеют антисептические пасты для обмазки на основе битума и жидкого стекла. Последние не водостойки и поэтому сверху их защищают такими гидроизоляционными рулонными материалами, как толь, рубероид.

К антисептикам предъявляют следующие требования: возможно большая токсичность по отношению к дереворазрушающим микроорганизмам; длительное сохранение токсичных свойств; отсутствие вредного влияния на прочность древесины и металла крепления (болты, гвозди); способность как можно глубже проникать в толщу древесины; безвредность для людей.

Пропитка древесины антисептиками может проводиться несколькими методами: поверхностная обработка кистями на глубину 1 – 2 мм; поочередное погружение изделий в горяче-холодные ванны с температурой 90 – 20 °С соответственно; под давлением 0,6 – 0,8 МПа в автоклавах; насыщением в высокотемпературной ванне при 160 – 170 °С.

Теплопроводность и электропроводность древесины зависят от ее пористости, влажности и направления потока тепла или электрического тока. В сухом состоянии древесина является теплоизоляционным материалом и хорошим диэлектриком.

По огнестойкости древесина относится к сгораемым материалам, ее возгорание происходит при температуре 250 – 300 °С. Нормами допускается использование древесины для изготовления балок, колонн, арок, ферм, рам при условии пропитки материала специальными огнезащитными веществами – антипиренами. Наиболее эффективен метод обработки под давлением. Традиционными средствами огнезащиты деревянных конструкций являются покрытия на основе цементно-песчаных, глиняных и других штукатурок. Для огнезащиты древесины широко применяют также разнообразные краски – невспучивающиеся и вспучивающиеся, неорганические и органические. Покрытия и краски защищают материал от воспламенения, выделяя при нагревании газы, препятствующие процессу горения и поглощающие выделяющуюся теплоту, или воду, поддерживающую температуру на уровне 100 °С. Для огнезащиты деревянных конструкций применяют также плитные и листовые материалы. Наиболее широкое распространение нашли гипсокартонные и асбестоцементные листы. Их применение позволяет увеличить предел огнестойкости деревянных конструкций на 20 – 30 мин при толщине 10 мм.

Химическая стойкость древесины зависит от концентрации и длительности воздействия растворов кислот и щелочей. Органические кислоты (уксусная, молочная и т.п.) не разрушают этот материал, в равной мере как и слабощелочные растворы. Неорганические кислоты (серная, фосфорная) обезвоживают древесину, вызывая ее обугливание.

Механические свойства древесины зависят от направления прилагаемой нагрузки по отношению к древесным волокнам, средней плотности и влажности.

Предел прочности при сжатииопределяют вдоль и поперек волокон на образцах в виде прямоугольной призмы размером 20x20x30 мм. Прочность древесины при сжатии вдоль волокон в 4 – 6 раз больше, чем поперек. Например, для сосны вдоль волокон – 100 МПа, поперек – 20 – 25 МПа. Древесина вследствие своего органического происхождения и волокнистого строения оказывает большое сопротивление изгибу, поэтому ее применяют при изготовлении балок, стропил, ферм. Прочность, которая колеблется от 50 до 100 МПа, определяют на образцах-балочках 20x20x300 мм. Испытания проводят по схеме балки, свободно лежащей на двух опорах с пролетом 240 мм и нагруженной двумя сосредоточенными грузами на расстоянии 80 мм.

На скалывание древесина работает в стропильных фермах. Эта прочность составляет 6 – 13 МПа при скалывании вдоль волокон и 24 –
40 МПа поперек волокон.

Статическая твердость численно равна нагрузке, которая необходима для вдавливания в поверхность образца половины металлического шарика определенной массы и диаметра. В зависимости от этого показателя все древесные породы подразделяют на мягкие (сосна, ель, ольха) –
35 – 50 МПа, твердые (дуб, граб, береза) – 50 – 100 МПа, очень твердые (кизил, самшит) – больше 100 МПа. Твердость древесины понижается с увеличением ее влажности.

Наряду со статической твердостью определяют динамическую твердость по диаметру отпечатка, полученного в результате падения с заданной высоты металлического шарика определенной массы и диаметра. Этот показатель является важным для оценки качества материалов, применяемых для покрытия пола.

При работе балок, арок, ферм очень важно такое свойство, как динамический модуль упругости материала, который рассчитывают по величине прогиба образца-балочки. Например, для сосны и ели динамический модуль упругости составляет 1000 – 15000 МПа. Показатель этот возрастает с увеличением плотности и снижается при увлажнении.

Один из перспективных способов значительного улучшения свойств древесины – модификация ее синтетическими полимерами. Сущность модификации состоит в том, что натуральную древесину пропитывают жидким мономером, который затем отверждают под действием тепла, химических реагентов или ионизирующего излучения. Особенность модификации состоит в том, что синтетический полимер не просто заполняет свободное пространство между волокнами, а взаимодействует с компонентами древесины. В результате исключаются такие недостатки, как набухание и усушка, коробление и растрескивание, загнивание и возгорание. При этом древесина сохраняет свои положительные качества: низкую плотность, высокую прочность, тепло- и звукоизолирующую способность, химическую стойкость. Наибольший эффект от модификации получают в том случае, если в качестве исходного материала используют древесину с низкими физико-механическими показателями, т.е. древесину малоценных пород, не имеющую пока достаточно широкого технического применения, например, осину.

2.1.2. Материалы и изделия из древесины

Материалы из древесины применяют в строительстве в качестве конструкционных, отделочных, теплоизоляционных, акустических и столярных изделий.

К конструкционным материалам относят круглые лесоматериалы, пиломатериалы, фанеру, древесные слоистые пластики, фибролит, арболит, цементно-стружечные плиты.

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

Фанера представляет собой листовой материал, склеенный из трех и более слоев лущеного шпона таким образом, чтобы направление волокон в смежных слоях было взаимно перпендикулярным. Такое строение повышает однородность изделия по свойствам, исключает усадочные деформации и коробление.

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

Рис. 2.2. Пиломатериалы:

а – пластины; б – четвертины; в – горбыль; г, е – доска обрезная; д – доска

полуобрезная; ж – брус четырехкатный; з – брус чистообрезной

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. С целью повышения прочности, твердости и жесткости при изготовлении фанеры между ее слоями прокладывают металлическую сетку. В этом случае фанера называется армированной и может применяться в особо ответственных конструкциях. В производстве изделий из фанеры важное место занимают трубы. В зависимости от технологии фанерные трубы могут быть прессованными или полученными методом рулонной навивки – витые. Эти изделия обладают повышенной противокоррозионной стойкостью и предназначены для транспортировки сточных вод, нефти, масел, а также слабоагрессивных производственных растворов. В качестве конструкционного материала фанерные трубы используют для колонн, мачт, опор, ферм.

Древесные слоистые пластики представляют собой листовой материал, полученный методом прессовки нескольких слоев шпона, пропитанного при высокой температуре высокомолекулярными смолами. Технология производства пластика включает подготовку древесного шпона, пропитку его полимерами, сушку пропитанного шпона, сборку в пакеты, прессование, обрезку по заданным размерам. Из пластиков выполняют обшивку градирен, конструкции жестких пространственных оболочек для покрытия помещений больших пролетов (крытые стадионы, цирки, рынки), наружную и внутреннюю отделку производственных помещений.

Фибролитом называют плитный материал из тонких длинных древесных стружек и минерального вяжущего (чаще портландцемента). Технология получения включает химическую обработку древесных отходов, смешивание их с водой и цементом до получения однородной массы, заполнение формы и твердение изделий. Плиты фибролита можно пилить и сверлить обычными деревообрабатывающими инструментами, в них легко забивать гвозди и ввертывать шурупы; они хорошо оштукатуриваются и окрашиваются; прочно сцепляются с незатвердевшим бетоном и надежно крепятся к поверхности бетонных и каменных конструкций. Фибролит морозостоек, не загнивает, не поражается грызунами. По огнестойкости материал относится к трудносгораемым. Физико-механические свойства материала зависят от его плотности, которую регулируют количеством минерального вяжущего и степенью уплотнения. В зависимости от плотности выпускают конструкционный, теплоизоляционный и акустический фибролит. 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.

Арболит представляет 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 вяжущие и гипс. Технология изготовления аналогична фибролиту. 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-техниче-ских кабин.

Выбор материалов для внутренней отделки зависит от назначения помещений, условий эксплуатации и капитальности зданий. При этом учитывают не только декоративность, долговечность самого материала, но и удобство его эксплуатации, условия санитарно-гигиенического содержания. Так, для отделки стен в 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) плиты получают методом плоского прессования отходов древесины (стружек, опилок), смешанных с горячими синтетическими смолами или клеевым связующим. 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. При производстве отделочных работ широкое применение нашли обои, которые применяют для оклейки стен и потолков. Это рулонный материал на бумажной основе с печатным или рельефным рисунком. При защите бумажной поверхности прозрачными пленочными составами (моющиеся, влагостойкие) их можно использовать в комнатах, требующих влажной уборки (кухни, туалеты, ванные).

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

Такие материалы, как теплоизоляционный фибролит, арболит, мягкие древесноволокнистые плиты средней плотностью 175 – 500 кг/м3, применяют для утепления тонких кирпичных и бетонных стен в сельскохозяйственных постройках, ограждающих стеновых конструкций жилых, общественных и промышленных зданий с сухим режимом эксплуатации.

Акустические фибролитовые 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 изделиям относятся оконные и дверные блоки, подоконные доски, ворота деревянные. Номенклатура погонажных изделий приведена на рис. 2.3. Материалы и изделия, применяемые в строительстве, представлены в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Применение материалов и изделий из древесины

Материалы и изделия	Область применения
1
Круглые лесоматериалы: длинномерные (бревна)	Получение пиломатериалов, возведение бревенчатых домов, изготовление свай, элементов мостов, опор линий связи, радио- и электропередачи
короткие диаметром более 200 мм (кряжи)	Получение древесного тонколистового шпона для изготовления фанеры пластиков и декоративной отделки ДСП и ДВП

Окончание табл. 2.2
Длинномерные пиломатериалы (брусья, шпалы, доски)	Изготовление клееных конструкций (рам, арок, балок, ферм). Обшивка стен при возведении сборно-каркасных индивидуальных домов, выполнение кровельной обрешетки, покрытие полов (доски)
	Внутренняя и наружная отделка
Листовые крупноразмерные изделия:	Выполнение каркасных внутренних перегородок; возведение жестких оболочек сводов; производство клееных конструкций; изготовление труб
древесный пластик	Каркасные внутренние перегородки, жесткие оболочки, внутренняя и наружная отделка стен
Плитные крупноразмерные материалы: фибролит, арболит	Выполнение ограждающих конструкций стен и внутренних перегородок. Плиты пониженной плотности применяют в качестве теплоизоляционных и акустических материалов
цементно-стружечные (ЦСП)	Наружная облицовка стеновых панелей; изготовление санитарно-технических кабин; внутренняя отделка стен при условии дополнительного использования декоративного покрытия: пленочного, лакокрасочного
древесностружечные (ДСП), древесноволокнистые (ДВП)	Покрытие полов, отделка стен при использовании декоративных покрытий; выполнение каркасных перегородок (ДВП-твердые). Мягкие древесноволокнистые плиты применяют в качестве теплоизоляционных и акустических при выполнении подвесных потолков
Мелкоштучные изделия (паркет)	Выполнение покрытия пола в помещениях с влажностью не более 60 %
Столярные изделия	Оконные и дверные блоки, подоконные доски, ворота

Рис. 2.3. Погонажные изделия:

а – шпунтованные доски; б – фальцовые доски; в – плинтус;

г – наличник; д – поручень

2.2. Полимерные материалы и изделия

Еще в древнейшие времена были известны такие природные полимерные материалы, как битумы (асфальты). За 700 лет до н. э. в Вавилоне природный полимер-битум применяли как цементирующий и водостойкий материал при строительстве канала под рекой Евфрат. Впоследствии эти материалы получили дальнейшее развитие только со второй половины XIX века. Именно в этот период проводят работы, посвященные химической переработке таких природных материалов, как целлюлоза, каучук и белок. В начале XX века были искусственно синтезированы новые высокомолекулярные вещества уже не на основе существующих природных полимеров, а на основе простых по химическому составу веществ. Громадное значение при этом имели работы основателя теории строения органических веществ русского химика Бутлерова, в частности, синтез изобутилена и исследования процесса его полимеризации.

Начиная с 30-х годов прошлого века, большое значение приобрели полимеризационные пластики (полистирол, поливинилхлорид, полиметилмет-акрилат). Появились новые виды поликонденсационных полимеров: полиамидные, полиуретановые, кремнийорганические.

2.2.1. Получение и свойства полимерных материалов

В настоящее время высокомолекулярные смолы, основу всех полимерных материалов, получают химическим путем в результате полимеризации простых молекул или поликонденсацией разных органических соединений.

Процесс полимеризации осуществляется без выделения побочных продуктов путем разрыва двойных, тройных химических связей и соединения молекул в длинные линейные или разветвленные структуры. Например, этилен (СН2=СН2)n при полимеризации образует линейный полиэтилен (-СН2-СН2-)n. Для повышения скорости реакции используют нагревание или давление, а также ультрафиолетовые лучи, катализаторы, инициаторы. К полимеризационным полимерам, которые нашли широкое применение в строительстве, относятся: поливинилхлорид, полистирол, полиизобутилен, полиэтилен высокого и низкого давления. В результате реакции поликонденсации, в которой участвуют несколько веществ, образуются сложные по составу полимеры с линейным (полиамиды, поликарбонаты) или пространственным строением (фенолоформальдегидные, эпоксидные). При поликонденсации наряду с образующимся полимером выделяются такие побочные продукты, как газ или вода. В зависимости от применяемого исходного сырья полимерные материалы подразделяют на искусственные и синтетические . Искусственные получают путем химической модификации природных высокомолекулярных соединений (целлюлозы), синтетические – из различных мономеров. Сырьем для получения строительных материалов служат сложные пластические массы , которые состоят из смеси нескольких компонентов: связующего полимера , предназначенного для обеспечения пластичности смеси в нагретом состоянии и твердости в охлажденном (синтетические смолы, каучуки, целлюлоза); наполнителя (тонкомолотый асбест, песок, отходы резины) для снижения стоимости, повышения трещиностойкости, теплостойкости, твердости; пластификатора – для повышения эластичности готового изделия; отвердителя – для ускорения набора прочности; пигмента – для придания цвета.

Свойства полимерных материалов и изделий, как и любых других, зависят от их состава и структуры. Микроструктура определяется в большей степени самим веществом, а макроструктура – способом получения.

Изделия из пластических масс получают несколькими методами : прямого прессования пропитанной горячими смолами основы (ткани, древесного шпона, бумаги) в несколько слоев (листовые пластики) или полимерного пресс-порошка (плитки для облицовки полов); литьевого прессования вязкотекучей расплавленной смеси (плиточный и листовой материал с объемным рисунком для отделки стен и потолка); экструзии или продавливания пластичной массы через насадку определенного размера и формы (плинтусы, поручни для лестниц, рейки, герметизирующие и уплотняющие прокладки для окон и дверей, рулонное полотно для отделки полов и стен); промазки верхней поверхности полотна основы (бумаги, ткани, стеклоткани) пастообразной полимерной массой с последующим глубоким нанесением рельефного рисунка; вальцево-каландровым методом, который состоит из тщательного перемешивания компонентов на вальцах, последующей прокатки пластичной массы между двумя вращающимися в разные стороны валками с зазором, определяющим толщину будущего рулонного изделия, и нанесения объемного или плоского рисунка на поверхность. Последними двумя способами получают рулонные материалы для отделки вертикальных и горизонтальных поверхностей в помещениях различного назначения.

Теплоизоляционные полимерные материалы получают несколькими способами. Первый – путем предварительного вспенивания пластичной полимерной массы за счет интенсивного механического перемешивания в сочетании с действием перегретого пара (110 °С) или введения пенообразующих добавок , последующей заливки смеси в форму, быстрого охлаждения ее для фиксации пористой структуры и резки по размерам (пенопласты ).

Второй – предусматривает использование в составе полимерной массы газообразующих компонентов , заполнение формы, подогрев для улучшения газообразования, быстрое охлаждение для фиксации структуры и при необходимости – резка по размерам (поропласты ).

Третий – за счет склеивания по контактам гофрированных листов бумаги, ткани или древесного шпона, пропитанных горячей смолой (сотопласты ).

Четвертый – снижение средней плотности за счет введения в поли-мерную массу высокопористых заполнителей (перлита) или волокнистых компонентов.

Широкое распространение полимерных материалов (пластмасс) в строительстве основано на их положительных свойствах : низкой истинной плотности, высокой водостойкости, гидрофобности. Это материалы, которые успешно работают в условиях действия истирающих нагрузок. Механическая прочность хорошо сочетается в них с пластичностью и упругостью. Высокая коррозионная стойкость обеспечила их применение в качестве антикоррозионных материалов для защиты бетонных и металлических конструкций. Имея неисчерпаемую цветовую палитру, пластмассы могут с успехом имитировать такие материалы, как древесина, природный камень, черные и цветные металлы. Важным положительным свойством пластмасс является хорошая технологическая обрабатываемость. Их можно легко резать, сваривать, шлифовать и полировать. Способность пластмасс соединяться с другими органическими и неорганическими материалами позволяет создавать на их основе новые прогрессивные композиционные материалы и конструкции различного назначения.

Пластмассы имеют также ряд недостатков . Большинство из них обладают высоким коэффициентом термического расширения, повышенной ползучестью, неогнестойки. Под воздействием атмосферных факторов и особенно солнечных лучей полимеры стареют. Этот процесс сопровождается снижением прочности и эластичности. Материалы имеют сравнительно невысокую твердость и теплостойкость. По отношению к нагреванию полимеры подразделяют на термопластичные (полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид) и термореактивные (на основе эпоксидных и полиэфирных смол). Для термопластичныхпереход из пластичного состояния (при нагревании) в твердое (при охлаждении) не сопровождается изменением состава и структуры изделия и, как следствие, физико-механических свойств. Нагрев же термореактивных полимеров приводит к структурным изменениям на микроуровне, что оказывает значительное влияние на их свойства, они становятся жесткими и хрупкими.

2.2.2. Применение полимерных материалов и изделий

Анализ всех свойств полимерных материалов показал, что в строительстве экономически целесообразно использовать их при изготовлении несущих конструкций высокой коррозионной стойкости, покрытии полов, отделке стен, теплоизоляции ограждающих конструкций и технологического оборудования, герметизации стыков и швов в крупнопанельных зданиях, гидроизоляции кровель и фундаментов, изготовлении санитарно-технического оборудования и труб, а также для антикоррозионных работ.

К несущим конструкциям можно отнести стены, оболочки и плиты покрытий, колонны, балки, дорожные плиты, покрытия пола промышленных зданий. Примером могут служить многослойные панели, которые применяют в качестве ограждающих конструкций для стен и покрытий. Они представляют собой деревянный или алюминиевый каркас, обшитый с двух сторон твердыми древесноволокнистыми и древесностружечными плитами с водостойким полимерным покрытием или листовым пластиком, промежуток между обшивками заполняют теплоизоляционными плитами из пено- или поропласта. Такие конструкции широко применяют в промышленном строительстве.

Большой интерес представляют пневматические конструкции (мягкие оболочки), которые выполняют ограждающие функции свода. Заданную форму купола и несущую способность ему обеспечивает нагнетаемый воздух под давлением 0,1 – 1,0 кПа. Материалом для пневматических конструкций служат неармированные и армированные сеткой (капроновой, лавсановой, металлической) полимерные пленки, ткани, покрытые или пропитанные полимерами, высокопрочные стальные канаты. Мягкие оболочки применяют для покрытия рынков, спортивных залов. При заполнении водой или водой в сочетании с воздухом эти конструкции используют в качестве плотин.

Преимущества жестких оболочек состоят в том, что они могут иметь как положительную, так и отрицательную кривизну поверхности. Пролеты, перекрываемые оболочками, могут достигать 90 – 110 м, масса 1 м2 покрытия составляет 7 – 20 кг. Материалом для жестких оболочек служат листовые стеклопластики, алюминиевые и стальные профили, клееные деревянные брусья и для обеспечения теплоизоляции – пенопласт.

При строительстве цехов химической, пищевой, целлюлозно-бумажной промышленности встает вопрос обеспечения коррозионной стойкости несущих и самонесущих конструкций. Единственный материал, который отвечает комплексу заданных свойств, – полимербетон. Его получают путем интенсивного перемешивания в бетоносмесителе подогретых заполнителей (песка, щебня), полимерной смолы и добавок. Полученную массу помещают в форму, уплотняют и выдерживают при температуре до 100 °С. Полимербетоны обладают высокой механической прочностью (Rсж = 90 – 110 МПа, Rрас = 9 – 11 МПа), химической стойкостью, беспыльностью, гигиеничностью, водостойкостью. Все эти свойства предопределяют применение этих материалов для изготовления колонн, плит перекрытия, штучных материалов для покрытия пола. При производстве полимеррастворов в составе отсутствует крупный заполнитель (щебень).

В зависимости от вида полимерного связующего полимербетоны могут быть фурановые, полиэфирные, эпоксидные; содержащие арматуру называют армополимербетонами. В зависимости от материала арматуры различают сталеполимербетон (стальная арматура) и стеклополимербетон (стеклопластиковая арматура). Арматура может быть в виде стержней, проволоки или отдельных волокон, равномерно распределенных по всему объему, – дисперсная арматура. В качестве дисперсной арматуры применяют короткие тонкие нити и волокна (фибры) из металла, стекла, горных пород и полимеров. Если в полимербетоне использовано дисперсное армирование, то бетон называют фиброполимербетоном.

Стеклопластиковую арматуру получают путем скручивания пропитанных смолами стеклонитей в жгут и нанесения на поверхность полученных стержней специального защитного полимерного пленочного покрытия. Стеклопластиковая арматура обладает высокой прочностью, химической стойкостью, поэтому ее используют в железобетонных конструкциях, эксплуатируемых в условиях действия растворов кислот и солей.

Повысить стойкость готовых железобетонных конструкций можно за счет их пропитки мономером, который, полимеризуясь в порах бетона, обеспечивает высокую плотность и коррозионную стойкость конструкций. Пропитка проводится в специальных герметичных камерах под давлением на глубину до 3 см. Такой материал называют бетонополимером, а конструкции и изделия – бетонополимерными.

К конструкциям, испытывающим в процессе эксплуатации действие нагрузки, относится также опалубка. Опалубку применяют для получения на строительной площадке бетонных и железобетонных элементов и конструкций. Для ее изготовления используют древесностружечные плиты, водостойкую фанеру, пластики. Вследствие своей гидрофобности поверхность пластиковой опалубки обладает малым сцеплением с бетоном и не требует специальной смазки. Формы для производства сборного железобетона на заводе могут быть цельнополимерными или комбинированными. Последние получают путем облицовки деревянных поверхностей листами пластиков. Кроме вышеперечисленных имеется еще один вариант изготовления стеклопластиковой опалубки (форм) – методом напыления смеси стекловолокна со смолой на ограждающую поверхность, выполненную из ДВП, ДСП или фанеры. Кроме стеклопластиков для опалубки применяют листовой жесткий поливинилхлорид, бумажно-слоистые пластики, полиэтилен, резину.

Для покрытия полов в строительстве используют полимерные растворы, рулонные (линолеумы), плиточные материалы и ворсовые ковровые изделия, которые используют как вторичное покрытие. Бесшовные монолитные покрытия из полимерных мастик, растворов и бетонов применяют в промышленных зданиях, где необходима коррозионная стойкость или имеются повышенные требования к полам по гигиеничности и беспыльности покрытий. Покрытие выполняют в два слоя: нижний из полимербетона, верхний из полимерраствора. Выравнивание и уплотнение проводят специальными вибраторами или катками.

Самым распространенным материалом для покрытия полов является рулонный линолеум . Полы из линолеума удобны, так как упруги, заглушают шум шагов, малотеплопроводны, декоративны, легко моются, хорошо сопротивляются износу, долговечны. Качество линолеума оценивают по трем основным показателям: упругости, твердости и истираемости. По виду используемого основного сырья линолеумы можно разделить на поливинилхлоридные, резиновые и алкидные. Основной объем составляют поливинилхлоридные (ПВХ)линолеумы, которые выпускают безосновными, (методами экструзии, вальцево-каландровым) и основными (промазной способ) с гладкой или тисненой фактурой лицевой поверхности. В качестве основы используют джутовые ткани, стеклоткань и стеклосетку, а также нетканый иглопробивной материал, который придает линолеуму теплозвукоизолирующие свойства. Аналогичные изделия получают при нанесении вспененной полимерной массы на подоснову. Эти материалы применяют для покрытия пола в жилых, общественных и промышленных зданиях при средней интенсивности движения.

Резиновые линолеумы (релины) изготавливают на основе синтетических каучуков, наполнителей (тонкомолотые резиновые отходы, горные породы) и добавок. По конструкции они могут быть однослойными или многослойными на теплозвукоизолирующей подоснове. Этот вид материала хорошо зарекомендовал себя для покрытия полов животноводческих, медицинских помещений, в массовом жилищном строительстве используется ограниченно. Не рекомендуется воздействие кислот, щелочей, жиров, растворителей и нефтепродуктов.

Алкидные линолеумы применяют в жилых помещениях, общественных, лечебно-профилактических и производственных зданиях.

Полотна линолеума сваривают в цехах токами высокой частоты, горячим воздухом или инфракрасными лучами для получения ковра размером на комнату, что снижает трудоемкость отделочных работ на строительной площадке. Линолеум укладывают по тщательно выполненному ровному, сухому и чистому основанию и приклеивают специальными полимерными составами.

К рулонным материалам можно отнести также ковровые ворсовые тепло- и звукоизолирующие покрытия, которые применяют в жилых и общественных зданиях. Их получают из синтетического ворсового материала на подоснове. Ворсово-прошивные (тафтинговые), иглопробивные войлочные ковры и ворсовые линолеумы – ворсолин применяют для устройства полов в гостиницах, театрах, библиотеках и т.д.

Второе место по объему выпускаемой продукции для покрытия полов занимают плиточные полимерные материалы . В зависимости от применяемого связующего их можно разделить на кумароновые , поливинилхлоридные, резиновые . Плитки получают методом прессования или вырубкой по размерам из полотна безосновного линолеума. Основное назначение – покрытие полов кухонь, коридоров, лестничных площадок.

Достоинства плиточных покрытий: повышенная экономичность производства за счет снижения расхода полимерного связующего, высокая долговечность изделий и ремонтоспособность покрытия. Недостатки : малая декоративность, большое количество швов, снижающих монолитность покрытия, повышенная трудоемкость при устройстве полов. По сравнению с плиточными материалами преимущества линолеумов – в их индустриальности, технологичности и большей монолитности, а также в низкой трудоемкости при укладке.

Для отделки стен применяют пленочные безосновные и основные материалы , а также крупноразмерные листы и мелкоштучные плитки. Они могут быть окрашены в разные цвета с гладкой, тисненой или рельефной поверхностью. Отделку кухонь, прихожих, торговых залов, кафе выполняют с применением ПВХ-пленки на бумажной подоснове с различным печатным и тисненым цветным рисунком (полиплен, изоплен). Высокой декоративностью обладает девилон, имитирующий кожу, тексоплен – ткань с набивным рисунком, пропитанная специальным кремнийорганическим составом.

В отделке жилых (коридоры, прихожие) и общественных помещений все чаще находит применение рулонный вспененный на бумажной подоснове пеноплен. Этот материал запрещают использовать в детских учреждениях, больницах, так как он относится к группе сгораемых материалов. Возможность применения полимерных рулонных материалов оценивают по их поверхностному водопоглощению, гибкости и прочности на разрыв.

Облицовку плитками санитарно-технических помещений, холлов, торговых залов выполняют с использованием специальных приклеивающих полимерных составов (мастик). Плитки выпускают полистирольные декоративные и ПВХ рельефные, имитирующие текстуру ценных пород древесины, лепные узоры. Вследствие низкой огнестойкости эти материалы запрещают применять в помещениях с нагревательными приборами открытого огня, в детских учреждениях и на лестничных клетках. Качество изделий оценивают по соответствию ГОСТу внешнего вида и термостойкости.

Для отделки стен широкое распространение нашел листовой бумажно-слоистый пластик, который выпускают одноцветным и многоцветным с имитацией ценных пород дерева, камня. Облицовочные рельефные поливинилхлоридные панели полидекор применяют для отделки стен и потолков общественных и производственных зданий. Листы изготавливают с рельефным рисунком, одноцветными и многоцветными, с печатным рисунком, гладкой или тисненной лицевой поверхностью.

К материалам специального назначения относятся акустические, теплоизоляционные, кровельные, гидроизоляционные, герметизирующие и антикоррозионные.

Акустические звукоизоляционные материалы используют в конструкциях между перекрытиями и стенами в виде гибких, упругих прокладок из пенополиуретана или губчатой резины. По этому же назначению применяют упругие минераловатные маты и плиты, представляющие собой крупноразмерные изделия, в состав которых входят каменные, шлаковые или стеклянные волокна, скрепленные полимерными смолами, а также пенополиуретановые и пеновинилхлоридные плиты, располагаемые под покрытием пола.

Звукопоглощающие материалы необходимы для снижения шума в промышленных цехах, зрительных залах, учебных аудиториях, теле- и радиостудиях. Эффект звукопоглощения обеспечивает высокая сквозная пористость материала (минераловатные, стекловатные плиты на фенолоформальдегидном, битумном или крахмальном связующем) или искусственно выполненная перфорация. В качестве перфорированного покрытия можно использовать слоистый пластик. Основу полимерных изделий (плит) составляют вспененные или газонаполненные пластмассы с открытой пористостью.

Теплоизоляционные материалы на основе пластмасс изготавливают из различных полимеров: полистирола, полиуретана, полихлорвинила, полиэтилена и др. Поропласты характеризуются высокими теплоизоляционными свойствами в сочетании с хорошими прочностными показателями. Одним из высокоэффективных теплоизоляционных материалов является мипора, полученная вспениванием мочевиноформальдегидной смолы. Ее применяют в виде блоков плотностью 10 – 20 кг/м3 для теплоизоляции кирпичных стен и трехслойных каркасных панелей.

По строению теплоизоляционные поропласты имеют преимущественно замкнутые поры. Свойства материалов в зависимости от вида полимера и способа производства колеблются в широких пределах: плотность 10 – 150 кг/м3; теплопроводность при температуре 20 ± 5 °С – 0,023 –
0,052 Вт/(м·К), прочность 0,05 – 4 МПа, объемное водопоглощение – 2 – 70 %. По огнестойкости изделия относятся к трудносгораемым и сгораемым материалам.

Поропласты широко применяют для теплоизоляции трубопроводов и оборудования, для утепления строительных ограждающих конструкций и защиты холодильных агрегатов. Температура применения пенопластов в зависимости от вида смолы находится в пределах от –180 до +100 °С.

Проблема улучшения теплотехнических свойств ограждающих конструкций решается за счет применения многослойных стеновых и кровельных панелей, средний слой которых выполняют из эффективного плитного утеплителя или применяют способ вспенивания полимера непосредственно в полости строительных конструкций. По этой технологии гранулы полимера нагревают паром или токами высокой частоты, заливают между слоями панели и охлаждают до определенной температуры.

В связи с высокими водостойкостью, водонепроницаемостью, часто сочетающимися с гидрофобными свойствами, полимеры нашли широкое применение при выполнении кровельных работ и гидроизоляции строительныхконструкций. В качестве кровельных используют листовые и рулонные изделия, мастичные составы.

Наибольшее распространение среди листовых кровельныхматериалов получили плоские и волнистые полиэфирные стеклопластики. Эти материалы обладают высокой прочностью, стойкостью к атмосферным воздействиям, повышенным светопропусканием (до 85 %). Основным назначением кровельных стеклопластиков является устройство крыш для неотапливаемых построек – павильонов, веранд, складов, а также теплиц и оранжерей.

Рулонные материалы одновременно выполняют роль кровельных и гидроизоляционных. К ним относятся армированные стеклосеткой и неармированные полимерные пленки, безосновные материалы, в состав которых входят резиновые смеси в сочетании с наполнителями и специальными добавками (гидробутил, бутизол, бутерол) или полученные на основе стеклосетки и стеклоткани с пропиткой и покрытием их с двух сторон полимерными мастичными составами (армобитэп, эластостеклобит и др.).

Интересно применение нового полимерного материала кровелит, который представляет собой мастичную композицию на основе хлорсульфированного полиэтилена. Для получения прочного водостойкого верхнего покрытия состав с помощью валиков наносят на поверхность железобетонной или асбестоцементной плиты в несколько слоев, где он подсыхает и превращается в упругий эластичный резиновый ковер, успешно работающий при температуре от –45 до +120 °С.

Для производства новых рулонных гидроизоляционных материалов используют синтетические полиамидные, полиэтиленовые волокна, соединенные синтетическими смолами, латексами. Иногда в массу добавляют легкоплавкие волокна, которые при плавлении и прокатке образуют непрерывное полотно. Широкое применение находят синтетические волокна с добавлением минеральных волокон (стеклянных, шлаковых) и связующего вещества для производства нетканых синтетических полотен. Существуют различные комбинации органических волокон с неорганическими (металлическими, шлаковыми, стеклянными, базальтовыми), повышающими прочность, долговечность рулонных материалов. В качестве связующего используют винилацетат, фенольные смолы, эфиры полиакриловой кислоты, органосиликаты и латексы.

Важная задача в строительстве – герметизация стыков между строительными блоками и панелями, так как стыки являются наиболее уязвимым местом в зданиях. Герметизирующие материалы для долговечного и надежного обеспечения монолитности сооружения должны быть атмосферо- и влагостойкими, устойчивыми к многократным сезонным и суточным температурным изменениям, иметь хорошие тепло- и звукоизоляционные свойства. Применяемые материалы представляют собой мастичные составы, эластичные прокладки в виде пористых или плотных резиноподобных полимерных жгутов (пороизол, гернит и др.).

Мастичные составы получают путем смешивания органических связующих с тонкомолотыми наполнителями и специальными добавками, повышающими стойкость материала к действию ультрафиолетовых лучей, замедляющими процесс старения и т.д. В качестве наполнителей, снижающих расход связующего и повышающих эксплуатационные свойства, используют порошкообразные или тонкомолотые волокнистые неорганические материалы (песок, шлак, асбест). При их введении снижаются усадочные деформации при отверждении композиций, повышаются теплостойкость и механическая прочность. Тонкодисперсные отходы резины применяют для увеличения упругости и эластичности. По виду используемого связующего мастики классифицируют на полимерные, битумно-полимерные и битумные. По технологии применения – на горячие, требующие разогрева перед нанесением на поверхность, и холодные, пластичность которых обеспечивают вода (эмульсионные) или растворитель. Кроме герметизирующего назначения мастики используют для приклеивания рулонных материалов при устройстве кровли, паро- и гидроизоляции трубопроводов и строительных конструкций, а также с целью защиты их от коррозии.

Антикоррозионные полимерные материалы выпускают в виде лакокрасочных составов, замазок, мастик, растворов и бетонов, а также таких изделий, как плитки и листы. Основное их назначение – защита строительных конструкций и технологического оборудования от разрушения.

Полимеррастворы и полимербетоны на основе фурановых смол применяют для устройства полов при действии кислот, щелочей и органических растворителей. На основе термопластичных смол (полистирола, поливинилхлорида, полиэтилена, полиизобутена) для оклеечной антикоррозионной защиты строительных конструкций производят изделия и материалы в виде листов, плиток и пленок. В качестве фиксирующих композиций используют специальные клеи, замазки, мастики на основе химически стойких высокомолекулярных смол.

Красочные составы применяют для защиты поверхности строительных конструкций от коррозии, загнивания, поглощения влаги, а также для придания им декоративности. В зависимости от назначения в покрытии различают следующие виды малярных составов: грунтовки, обеспечивающие сцепление покрытия с поверхностью; шпатлевки, предназначенные для заполнения пор, раковин и выравнивания окрашиваемой поверхности; окрасочные составы, придающие декоративность и выполняющие защитные функции по отношению к поверхности изделия и конструкции.

Выбор лакокрасочных материалов, применяемых для защиты бетонных, железобетонных и металлических конструкций, проводят с учетом условий эксплуатации, вида и степени агрессивности среды, требуемой долговечности покрытия. В марку лаков, эмалей, красок входят цифры , обозначающие условно их назначение, буквы – вид полимерного связующего. Например, эмаль ЭП-225 – ограниченно-атмосферостойкая, на основе эпоксидной смолы.

Окрасочные составы представляют собой вязкотекучие композиции, которые образуют при нанесении на поверхность изделий и отверждении пленочные плотные эластичные защитные покрытия.

Основным компонентом этих материалов являются связующие (пленкообразующие вещества), обеспечивающие пластичность смеси, прочность и стойкость покрытия. В полимерных красочных составах в качестве связующего используют высокомолекулярные смолы, в масляных – олифы. Олифы могут быть получены путем переработки растительных масел (льняного, конопляного и др.) – натуральные и на основе полимерных смол.

В зависимости от пластичности масляные краски подразделяют на густотертые и готовые к употреблению (при увеличении расхода олифы). Для ускорения отверждения пленки в масляные краски вводят сиккативы.

Качество связующего оценивают по вязкости, цвету и скорости высыхания . При растворении полимерного связующего органическим растворителем (бензином, уайт-спиритом, толуолом, скипидаром) получают лак, образующий при нанесении на поверхность прозрачное защитное покрытие, путем введения в лак пигмента – эмаль .

Пигмент представляет собой тонкомолотый окрашенный порошок, не растворимый в воде, связующем и растворителе. По происхождению пигменты могут быть органическими , обладающими высокой интенсивностью цвета, но пониженной долговечностью, и минеральными – атмосферостойкими. Качество пигментов оценивают по степени их измельчения – тонкости помола (дисперсности), укрывистости (интенсивности окрашивания) и маслоемкости (минимальному расходу связующего, необходимого для получения однородной пластичной массы определенной молярной консистенции).

Красочный состав включает связующее, пигмент, растворитель (или разбавитель) и наполнитель.

Наполнитель применяют в виде слабоокрашенного тонкомолотого минерального материала (кварцевого песка, мела, талька, доломита, каолина). Основное назначение этого компонента – повышение вязкости состава, прочности, плотности, температуроустойчивости и снижение деформативности защитного пленочного покрытия, а также сокращение расхода дорогостоящего пигмента.

Разбавители используют для уменьшения вязкости красочного состава, в отличие от растворителя они не растворяют связующее. Разбавителем может быть вода в водоэмульсионных красках, олифа – в масляных красках.

При испытании красочных составов определяют их вязкость , твердость пленки, прочность при ударе и изгибе .

Материалы, применяемые в строительстве, представлены в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Применение полимерных материалов

Материалы и изделия	Область применения
Полимербетоны, бетонополимеры	Колонны, балки, плиты перекрытия, полы в химических цехах с агрессивными средами
Листовые пластики	Обшивка навесных панелей; устройство светопрозрачных кровель (стеклопластики), жестких оболочек; отделка фасадов и внутренних стен; выполнение подвесных потолков; изготовление форм при производстве железобетонных изделий и конструкций
Плиты крупноразмерные высокопористые:	Звукоизоляция междуэтажных перекрытий

Окончание табл. 2.3

	Теплоизоляция ограждающих конструкций (стеновых панелей, плит покрытия). При наличии перфорации – звукопоглощающие материалы для выполнения подвесных потолков
Стержни стеклопластиковые	В качестве арматуры при получении бетонных конструкций, эксплуатируемых в условиях действия кислото- и солесодержащих сред
Плиточные – мелкоштучные (вырубленные и прессованные) (ПВХ, кумароновые, резиновые полистирольные и др.)	Покрытие полов, стен в помещениях с влажным режимом эксплуатации
Рулонные основные и безосновные:	Выполнение мягких кровель
линолеумы (ПВХ, алкидные, резиновые и др.)	покрытие полов в жилых, общественных помещениях
пленки гладкие и рельефные	Выполнение мягких оболочек, защита кровельных и гидроизоляционных рулонных материалов, внутренняя отделка стен
Длинномерные жгуты, шнуры, прокладки из полиуретана, каучуков и мягких поропластов	Герметизация швов, звукоизоляция строительных конструкций
Вязкопластичные мастичные составы на битумно-полимерных и полимерных связующих	Выполнение мастичных кровель, герметизация швов, антикоррозионная защита строительных конструкций, приклеивание рулонных, плиточных и крупноразмерных материалов к основанию
Вязкотекучие красочные	Придание декоративности и защита поверхности от разрушения

2.3. Битумные и дегтевые вяжущие, материалы на их основе

Битумы и дегти представляют собой органические материалы аморфной структуры, в состав которых входят высокомолекулярные углеводороды и их производные. К битумным материалам относятся природные битумы – продукт естественного окисления нефти и искусственные, полученные путем заводской переработки нефти. Дегти получают в результате сухой перегонки твердых видов топлива: каменного угля, торфа или горючих сланцев.

Применение битумов было известно давно, однако литература длительное время почти не упоминала о битумах или асфальтах. В 1300 году итальянский путешественник Марко Поло впервые указывает на залежи «жидкого асфальта» в Баку. В 1601 году делается попытка классифицировать битуминозные материалы и только в 1777 году Ле Сазе дает более или менее полную классификацию асфальтов (битумов), включая в них и нефть. В России асфальты начали применять в сороковых годах XIX столетия вначале в дорожном строительстве, затем при производстве лаков, красок и гидроизоляционных материалов. Битумы и дегти объединяет близость состава и структуры и, как следствие, – сходство основных свойств.

2.3.1. Свойства органических вяжущих

Все органические вяжущие вещества имеют черный или темно-бурый цвет, поэтому их также называют черными вяжущими .

Обладая аморфным строением, битумы в отличие от кристаллических материалов не имеют определенной температуры плавления. Постепенный переход из твердого состояния в вязкотекучее обратим и происходит без изменения основных свойств, следовательно, битумы относятся к термопластичным органическим материалам. Деготь – темноокрашенный жидкий продукт, обладающий низкой атмосферостойкостью. Для повышения вязкости, атмосферо- и температуростойкости в состав дегтей вводят наполнители (известняк, песок). Так как органические вяжущие материалы абсолютно плотные, то их средняя и истинная плотность численно равны и колеблются в зависимости от состава от 800 до 1300 кг/м3.

В практике строительства наибольшее применение нашли битумы . Они гидрофобны (не смачиваются водой), водостойки, пористость их практически равна нулю, поэтому они водонепроницаемы и морозостойки. Эти свойства позволяют широко использовать битумы при получении гидроизоляционных и кровельных материалов. Срок эксплуатации битумных изделий на воздухе невелик, так как под действием солнечного света и кислорода воздуха происходит старение битумов, сопровождающееся повышением твердости и хрупкости. В связи с этим нефтяные битумы перевозят в закрытых емкостях или бумажных мешках и хранят в специальных закрытых складах, защищенных от действия солнечных лучей и атмосферных осадков.

В связи с тем, что технология получения материалов и изделий с использованием битумов основана на его свойстве перехода при нагревании из твердого в пластичное состояние, а также учитывая условия работы кровельных материалов, для битумов согласно ГОСТу предусмотрено определение следующих теплотехнических показателей: температуры размягчения на приборе «кольцо-шар», которая характеризует теплостойкость и степень размягчения битумов при нагревании; температуры вспышки газообразных продуктов, выделяющихся из битума при нагревании. Последний показатель необходим для отработки безопасной технологии получения материалов и изделий с использованием битумов.

Качество битумов оценивают также по вязкости и растяжимости. Вязкость определяют по глубине проникновения в битум иглы в течение определенного времени под действием фиксированной нагрузки при температуре испытания 25 °С (пенетрация). Вязкость выражают в градусах, причем 1° соответствует глубине проникновения иглы на 0,1 мм. Растяжимость (дуктильность) – способность битумов вытягиваться в тонкие нити, разрывающиеся под действием приложенной растягивающей нагрузки. Растяжимость измеряют в сантиметрах. Эти три основных свойства битума находятся во взаимосвязи. Твердые битумы имеют высокую температуру размягчения, но малую растяжимость, т.е. относительно хрупки. Мягкие битумы размягчаются при невысокой температуре, могут сильно растягиваться – обладают большой пластичностью. По вышеперечисленным свойствам для битума определяют марку, условное обозначение которой включает буквы, определяющие применение битума, и цифры, характеризующие его основные свойства. Например, марки БН-90/10, БНК-90/40 – битумы нефтяной строительный и кровельный, температура размягчения которых 90 °С, вязкость 10 и 40° соответственно, БНД-130/220 – битум нефтяной дорожный вязкостью 131 – 220°.

Битумы коррозионностойки по отношению к водным растворам многих кислот, щелочей, солей и большинства агрессивных газов, но растворяются частично или полностью в различных органических растворителях (спирте, ацетоне, скипидаре). Это свойство позволяет применять их для приготовления антикоррозионных мастик, лаков и красок.

Механические свойства битумов зависят от температуры окружающего воздуха. При нормальной (20 °С) температуре – это, как правило, твердые, относительно пластичные материалы, при понижении температуры до отрицательной – хрупкие. С целью повышения эластичности, теплостойкости, механической прочности в органические вяжущие вводят полимерные и минеральные добавки. Материалы на основе битума нельзя применять при действии горячей воды и жидких органических сред (масла, растворителей, нефтепродуктов).

2.3.2. Материалы и изделия на основе органических вяжущих

Учитывая специфические свойства органических вяжущих, битумы и дегти используют для получения материалов и изделий специального назначения: гидроизоляционных, герметизирующих, антикоррозионных и дорожных.

В зависимости от условий работы строительной конструкции применяют различные виды гидроизоляции, а, следовательно, и материалы, используемые для ее выполнения.

Так, для защиты от разрушения кровли, подземных конструкций, фундаментов под оборудование, железобетонных причалов и свай применяют окрасочную гидроизоляцию. Ее выполняют в несколько слоев с использованием битумных, дегтевых и битумно-полимерных мастик.

Мастики представляют собой пластичные или вязкотекучие композиции, в состав которых входит само органическое вяжущее: кровельный, дорожный битумы или их смеси, высокомолекулярные смолы для увеличения пластичности и тонкомолотый минеральный наполнитель (песок, известняк, асбест, тальк) для повышения долговечности, прочности, температуростойкости покрытия и экономии битума. С целью облегчения нанесения состава на защищаемую поверхность мастику либо разогревают (горячая мастика ), либо вводят органический растворитель (холодная мастика).

К недостаткам горячих мастик относятся нестабильность свойств, большой расход энергии на производство, возможность получения ожогов при их применении, тяжелые условия труда, относительно низкие эксплуатационные свойства при атмосферных воздействиях. При работе с холодными мастиками испаряется вредный для здоровья человека растворитель.

В последние годы все большее применение находят битумно-эмульсионные мастики, представляющие собой равномерно распределенные в воде мелкие частицы битума, покрытые слоем твердого (цемент, глина, известь) или жидкого (мыло, сульфитно-спиртовая барда) эмульгатора и наполнителя. Эмульгатор обеспечивает однородность и стабильность эмульсии, срок хранения которой не превышает нескольких месяцев. Эти мастики не содержат токсичных растворителей, гигиеничны, взрыво- и пожаробезопасны, легко наносятся на защищаемую поверхность, в том числе влажную, методом напыления сжатым воздухом. Защитное покрытие образуется за счет испарения воды. Битумно-эмульсионные мастики предназначены для устройства и ремонта кровли, наружной гидроизоляции подземных частей зданий и сооружений, стен, полов при температуре не ниже 5 °С. Качество мастик оценивают по тем же показателям, что и битумов.

Наибольшее применение в строительстве для выполнения кровли и гидроизоляции строительных конструкций нашли следующие мастичные составы: МБК-Г-55(65, 75, 85, 100) – мастика битумная, кровельная горячая теплостойкостью 55 – 100 °С; МБР-Г-55(65, 75, 85, 100) – битумная с наполнителем из резиновой крошки; МББГ-90(80) – горячая битумно-бутил-каучуковая; ВК-Х-60 – битумно-кукерсольная холодная. С этой же целью используют резинобитумную мастику изол, которая может быть как горячей, так и холодной (МРБ-Х).

Оклеечную гидроизоляцию применяют для защиты кровли, трубопроводов, сборных и монолитных железобетонных фундаментов. Для выполнения этого вида гидроизоляции используют рулонные основные (рубероид, стеклорубероид, фольгорубероид, гидроизол) и безосновные (изол) битумные и битумнополимерные материалы.

Согласно СТБ 1107-98 основные рулонные кровельные (К) и гидроизоляционные (Г) материалы получают на стеклохолсте (СХ), стеклоткани (СТ), полиэфирном холсте (ПХ), полиэфирной ткани (ПТ) и фольге (фольгорубероид, фольгоизол). В качестве вяжущего для пропитки основы и получения мастичного покровного состава, наносимого на поверхности с обеих сторон, используют битум (Б) и битумно-полимерные композиции: эластомерные (БЭ) или пластомерные (БП), обладающие повышенной эластичностью, химической стойкостью и атмосферостойкостью. Для исключения склеивания материла в рулонах, а также с целью упрочнения и защиты его поверхности от действия температуры, ультрафиолетовых лучей и механических повреждений применяют посыпки: крупнозернистую (цветную) – К (Ц), мелкозернистую – М, пылевидную – П, металлическую фольгу – МФ и полимерную пленку – ПП. Марку материала обозначают следующим образом: К-СТ-Б-К/ПП-3,0 СТБ 1107-98 – материал кровельный на стеклоткани с использованием битумного вяжущего и крупнозернистой посыпки (или пленочного покрытия) с массой покровного состава 3001-3500 г/м2. В зависимости от технологии укладки рулонных материалов они могут быть приклеиваемые к основанию с помощью специальных мастик и наплавляемые . Последние имеют утолщенный слой покровного состава с нижней стороны рулона, который для приклеивания разогревают, придавая клеящую способность, газопламенной горелкой. При использовании в качестве основы пропитанного битумом картона и битумного мастичного покровного состава материал называют рубероидом, если основой являлась стеклоткань – стеклорубероидом. Качество рулонных материалов оценивают по гибкости на брусе определенного радиуса при нулевой или отрицательной температурах, теплостойкости, разрывной силе при растяжении и водопоглощению . Мягкая рулонная кровля представляет собой многослойное покрытие, поэтому в качестве подслоя применяют покровные материалы защищенные полимерной пленкой или пылевидной посыпкой, а также беспокровные, представляющие собой картонную основу, пропитанную битумом – пергамин. Кроме рулонных материалов для защиты крыши и всего здания в целом применяют листовые материалы – «Ондулин» и плитки «Шинглс» (битумную черепицу). Первый представляет собой волнистые упругие листы, отформованные из целлюлозных волокон, пропитанных битумом. С лицевой стороны листы покрыты защитно-декоративным красочным слоем на основе термореактивного полимера и светостойких пигментов. Второй материал получают на основе стеклохолста или асбестового картона, пропитанного битумом. На нижнюю поверхность нанесен самоклеющийся слой из резинобитумного состава, обеспечивающий абсолютную герметичность кровли за счет его разогрева и частичного расплавления солнечной энергией. Верхнее мастичное покрытие защищено каменными высевками определенного размера и цвета.

Обмазочную гидроизоляцию выполняют из асфальтовых штукатурок. Рекомендуется она для жестких, недеформируемых горизонтальных и вертикальных бетонных поверхностей. В состав асфальтовых штукатурок, которые могут быть холодными и горячими, входят соответственно: битумная эмульсионная паста или разогретый битум, наполнитель и кварцевый песок. Битумная паста представляет собой густую сметанообразную массу, получаемую интенсивным механическим измельчением битума в воде в присутствии неорганического эмульгатора (извести), повышающего ее однородность и стабильность.

Для заполнения различных по конструкции и назначению швов с целью придания монолитности конструкции, защиты от промокания и промерзания применяют эластичные герметизирующие битумные и битумно-полимерные мастики (герметики) с добавлением резиновой крошки. Примером герметизирующих мастик могут служить битумно-резиновая – резопласт (марки РК и РГ), состоящая из резиновой крошки, битума, полимерного компонента, пластификатора, и битумно-бутилкаучуковая, включающая битум в сочетании с бутилкаучуком, тальком и пластификатором – МББП-65. Герметизирующие битумные материалы должны удовлетворять следующим требованиям: быть гибкими и упругими; влаго- и газонепроницаемыми; обладать атмосферостойкостью и антикоррозионными свойствами; сохранять физико-химические и физико-механические свойства в процессе эксплуатации; иметь прочное сцепление с материалом конструкции; не выделять токсичных веществ.

Коррозионная стойкость металлических, бетонных, железобетонных конструкций обеспечивается средствами первичной и вторичной защиты . К первичным мерам относятся все те технологические мероприятия, которые обеспечивают стойкость самого материала (подбор состава). Вторичную защиту применяют в том случае, если при использовании первичной не достигается требуемая долговечность конструкции.

К мерам вторичной защиты относятся: лакокрасочные покрытия, оклеечные и штукатурные (обмазочные) покрытия на основе битумов. Кроме битумов красочные составы содержат модифицирующие полимерные добавки и органические растворители, при испарении которых и образуется стойкое покрытие. К недостаткам покрытий относится их пористость, медленное отверждение, низкая тепло-, морозо- и радиационная стойкость. Однако доступность и относительно низкая стоимость битумов обеспечили им широкое применение в строительстве.

Асфальтобетоны и растворы являются важнейшими материалами для устройства дорожных и аэродромных покрытий, полов на промышленных предприятиях, ирригационных каналов, плоских кровель.

Асфальтобетон – искусственный строительный материал, получаемый в результате отвердевания уплотненной асфальтобетонной массы, состоящей из тщательно перемешанных компонентов: щебня (гравия), песка, минерального порошка-наполнителя и битума. Асфальтобетон без крупного заполнителя называют асфальтовым раствором.

По виду крупного заполнителя асфальтобетоны разделяют на щебеночные и гравийные . В зависимости от марки применяемого битума и температуры укладки – на горячие (120°), теплые (70°) и холодные , приготовленные на жидких битумах или битумных эмульсиях, которые используют при температуре окружающего воздуха не ниже 5 °С.

По наибольшему размеру зерен щебня или гравия горячие и теплые асфальтобетоны разделяют на крупнозернистые – наибольший размер зерен до 40 мм; мелкозернистые – до 20 мм, песчаные – с наибольшим размером зерен до 5 мм. Холодные асфальтобетоны могут быть только мелкозернистыми или песчаными . Кроме того, горячие и теплые асфальтобетоны в зависимости от использования их в дорожной конструкции разделяют на плотные – для верхних слоев покрытия дорог с остаточной пористостью от 2 до 7 % по массе, пористые (7 – 12 %) – для верхнего слоя и оснований дорожных покрытий, высокопористые (12 – 18 %). Технология приготовления асфальтобетонной смеси предусматривает подогрев заполнителей и битума до заданной температуры, тщательное перемешивание их в смесителе. По технологическим признакам асфальтобетонную массу подразделяют на жесткую , пластичную и литую . Для уплотнения жестких и пластичных масс применяют тяжелые и средние катки. Литую асфальтобетонную массу уплотняют специальными валиками, легким катком или вовсе не уплотняют.

Качество асфальтобетонного покрытия оценивают по прочности , износостойкости и водостойкости . Технические свойства асфальтобетона значительно изменяются в зависимости от температуры. При обычной температуре (20.. – 25 °С) он имеет упруго-пластичные свойства, при повышенных – вязкопластичные, а при пониженных температурах становится хрупким. В связи с этим испытания механической прочности проводят при температурах 0, 20, 50 °С при постоянной скорости подачи нагрузки. В зависимости от температуры прочность на изгиб соответственно равна 1,0 – 1,2; 2,5 – 3 и 10 – 15 МПа.

Отличительной особенностью асфальтобетона является его способность к вязкому сопротивлению ударным воздействиям и износу. Установлено, что в условиях движения городского транспорта износ составляет от 0,2 до 1,5 мм в год. Так как асфальтобетон чувствителен к колебаниям температуры внешней среды, то в нем постоянно происходят структурные изменения, приводящие к разрушению покрытия. Особенно интенсивно деструктивные процессы происходят при резкой смене температур. Процесс этот ускоряется действием воды и старением самого органического вяжущего. Применение материалов на основе битума представлено в табл. 2.4.

Таблица 2.4

Применение материалов на основе битумов

Область применения	Используемые материалы и изделия
Гидроизоляция строи-тельных конструкций: окрасочная	Мастики (горячие, холодные) битумные, битумно-полимерные, битумно-эмульсионные
оклеечная	Рулонные основные (на картоне, стеклохолсте и ткани) и безосновные наплавляемые и приклеиваемые
обмазочная	Асфальтовые штукатурки холодные и горячие
Кровельные покрытия	Листовой – «Ондулин», плиточный – битумная черепица («Шинглс»), рулонные и мастичные материалы
Герметизация швов	Мастики битумно-резиновые, битумно-каучуковые
Антикоррозионная защита строительных конструкций	Красочные и мастичные битумные и битумно-полимерные составы, рулонные изделия
Покрытия дорог, полов, плоских кровель	Асфальтобетоны и асфальторастворы

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ НОРМАТИВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. ГОСТ 11047-90. Изделия деревянные.

2. СТБ 4.208-95. Система показателей качества продукции. Строительство. Конструкции и детали деревянные клееные. Номенклатура показателей.

3. СТБ 4.223-96. Система показателей качества продукции. Строительство. Изделия паркетные. Номенклатура показателей.

4. СТБ 1074-97. Детали профильные из деревянных и древесных материалов для строительства. Технические условия.

5. СТБ 1105-98. Блоки стеновые из арболита для малоэтажного строительства. Технические условия.

6. СТБ 1116-98. Плиты костровые и древеснокостровые. Технические условия.

7. СНБ 5.05.01-2000. Деревянные конструкции.

8. СН 549-82. Изготовление и применение конструкций и изделий из арболита.

9. ГОСТ 4598-86. Древесноволокнистые плиты.

10. ГОСТ 19222-84. Фибролит.

11. СН 525-80. Инструкция по технологии изготовления полимербетона и изделий из него.

12. СТБ 4.230-98. Материалы и изделия отделочные полимерные. Номенклатура показателей.

13. СТБ 1064-97. Плитки из термопласткомпозитов для полов. Технические условия.

14. СТБ 1092-97. Мастика герметизирующая битумно-эластомерная. Технические условия.

15. СТБ 1103-98. Арматура стеклопластиковая. Технические условия.

16. СТБ 1161-99. Плиты теплоизоляционные из синтетических волокон. Технические условия.

17. СТБ 1240-2000. Стеклопластик рулонный. Технические условия.

18. СТБ 1246-2000. Пенопласт теплоизоляционный на основе карбамидоформальдегидной смолы. Технические условия.

19. ГОСТ 7251-77. Линолеум поливинилхлоридный на тканевой основе. Технические условия.

20. ГОСТ 11529-86. Материалы поливинилхлоридные для полов. Методы контроля.

21. ГОСТ 18108-80. Линолеум поливинилхлоридный на теплозвукоизолирующей подоснове. Технические условия.

22. ГОСТ 26149-84. Покрытие для полов рулонное на основе химических волокон. Технические условия.

23. ГОСТ 30307-95. Мастики строительные полимерные клеящие латексные. Технические условия.

24. ГОСТ 22950-95. Плиты минераловатные повышенной жесткости на синтетическом связующем. Технические условия.

25. СТБ 4.224-95. Материалы и изделия полимерные строительные герметизирующие и уплотняющие. Номенклатура показателей.

26. СТБ 1033-96. Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия.

27. СТБ 1062-97. Битумы нефтяные для верхнего слоя дорожного покрытия.

28. СТБ 1093-97. Пергамин кровельный. Технические условия.

29. СТБ 1107-98. Материалы рулонные кровельные и гидроизоляционные на битумном и битумно-полимерном вяжущем. Технические условия.

30. СТБ 1220-2000. Битумы модифицированные дорожные. Технические условия.

31. СТБ 1245-2000. Эмульсии битумные катионные. Технические условия.

32. ГОСТ 7415-86. Гидроизол. Технические условия.

33. ГОСТ 10296-79. Изол. Технические условия.

34. ГОСТ 10923-93. Рубероид. Технические условия.

35. ГОСТ 15879-70. Стеклорубероид. Технические условия.

36. ГОСТ 20429-84. Фольгоизол. Технические условия.

37. ГОСТ 30547-97. Материалы рулонные кровельные и гидроизоляционные. Общие технические условия.