«Конструкции из дерева и пластмасс» Лекция 2 2. Свойства древесины и пластмасс ЛЕКЦИЯ 2 2. Свойства древесины и пластмасс как конструкционных материалов 2.1. Физические свойства древесины ЛЕКЦИЯ 2 2. Свойства древесины и пластмасс как конструкционных материалов К физическим свойствам древесины, имеющим большое значение для деревянных конструкций, относятся: 2.1. Физические свойства древесины - плотность; 2.2. Механические свойства древесины - термическое расширение; 2.3. Конструкционные пластмассы - теплопроводность. 2.1.1. Плотность Древесина имеет трубчато-волокнистое строение. Плотность её зависит от породы, количества пустот, толщины стенок клеток и содержания влаги. Она может быть различна даже в пределах одной и той же породы. Таблица 2.1 – Плотности древесины Породы деревьев Хвойные: лиственница сосна, ель, кедр, пихта Твердые лиственные: дуб, береза, бук, ясень, клен, граб, акация, вяз, ильм Мягкие лиственные: осина, тополь, ольха, липа Страница 1 из 23 Плотность древесины, кг/м3 защищенной от увлажнения незащищенной от увлажнения 650 500 800 600 700 800 500 600 СГУПС кафедра «Строительные конструкции и здания» «Конструкции из дерева и пластмасс» Лекция 2 2. Свойства древесины и пластмасс 2.1.2. Термическое расширение Увеличение размеров деревянного элемента при нагревании характеризуется коэффициентом линейного расширения. Величина которого различна для разного направления волокон. Коэффициент линейного расширения древесины вдоль волокон принимается равным 3·10-6…5·10-6, поперек волокон – 7·10-6…11·10-6. Незначительная величина этого показателя, наряду с низким модулем упругости, позволяет не учитывать в деревянных конструкциях влияние температурного расширения: не устраивать, например, подвижных опорных частей и температурных швов. 2.1.3. Теплопроводность Малая теплопроводность древесины объясняется пористым строением. Межклеточные и клеточные пространства в древесине, наполненные воздухом, являются плохими проводниками тепла. Плотная древесина проводит тепло несколько лучше, чем мягкая. Влажная древесина имеет большую теплопроводность, чем сухая. Теплопроводность древесины вдоль волокон больше, чем в поперечном направлении, в котором она вообще незначительна. Малая теплопроводность древесины в поперечном направлении позволяет использовать её для ограждающих конструкций отапливаемых зданий – дерево может быть использовано одновременно как несущая и ограждающая конструкция. Страница 2 из 23 СГУПС кафедра «Строительные конструкции и здания» «Конструкции из дерева и пластмасс» Лекция 2 2. Свойства древесины и пластмасс Таблица 2.1 – Коэффициенты теплопроводности строительных материалов Материал Вакуумированные теплоизоляционные материалы (ТИМ) Эффективные ТИМ (экструзионные пенополистиролы и др.) Минераловатные и стекловатные ТИП Древесина сосны поперек волокон Кирпич глиняный обыкновенный Бетон Сталь Коэффициент теплопроводность λ, Вт/м °С 0,001…0,003 ~ 0,03 ~ 0,04 0,1 0,7 2 70 По теплозащитным свойствам стена из бруса толщиной 15 см равна кирпичной стене толщиной 64 см. 2.1.4. Химическая стойкость древесины Древесина является химически более стойким материалом, чем металл и железобетон. Поэтому деревянные конструкции можно рекомендовать для применения в зданиях с химически агрессивной средой. В зависимости от вида химической агрессии древесину можно использовать без дополнительной защиты или защищая её покраской или поверхностной пропиткой. Древесина по-разному реагирует на действие химических веществ. Плавиковая, фосфорная и соляная (низкой концентрации) кислоты не разрушают древесину при обычных температурных режимах эксплуатации. Серная кислота при концентрации более 5 % и особенно азотная кислота разрушают древесину и при обычных температурах. Большинство органических кислот (уксусная, муравьиная, лимонная и др.) ослабляют древесину только в горячих растворах. Страница 3 из 23 СГУПС кафедра «Строительные конструкции и здания» «Конструкции из дерева и пластмасс» Лекция 2 2. Свойства древесины и пластмасс Газовые среды, например серный или сернистый ангидрид, вредно действуют на древесину при наличии увлажнения и повышенной температуры. Для зданий с химически агрессивной средой желательно применять сплошные, монолитно склеенные безметальные конструкции, не имеющие зазоров и щелей. Для покрытий подходят клеефанерные панели, имеющие гладкую поверхность без выступающих частей. Целесообразно применение деревянных конструкций при строительстве складов для агрессивных сыпучих материалов, таких как калийные и натриевые соли, минеральные удобрения, разрушающих сталь и бетон. Страница 4 из 23 СГУПС кафедра «Строительные конструкции и здания» «Конструкции из дерева и пластмасс» Лекция 2 2. Свойства древесины и пластмасс 2.2. Механические свойства древесины 2.2.1. Анизотропия древесины Древесина является анизотропным материалом, поэтому ее прочность и деформативность зависят от направления действия усилий и деформаций по отношению к волокнам. При действии усилий вдоль волокон, оболочки клеток работают в самых благоприятных условиях, и древесина показывает наибольшую прочность и наименьшую деформативность. Анизотропия является следствием особенностей строения древесины, представляющей собой совокупность волокон, расположенных в основном лишь в одном направлении. Второй, не менее важной причиной анизотропии является ярко выраженная слоистость по годовым слоям. Слово «анизотропия» происходит от греческих слов «анизос» (неравный) и «тропос» (направление) и означает неодинаковость свойств материала в трех различных структурных направлениях. Применительно к древесине такая схема является идеализированной (упрощенной). Плоскости продольного, поперечного и тангенциального срезов ствола могут рассматриваться как плоскости симметрии только при условиях: - плоскость 2 при условии, если кривизна годичных слоев мала; - плоскость 1, перпендикулярную волокнам, лишь при условии постоянства свойств по высоте ствола; - тангенциальная плоскость 3 – если не считаться с различием свойств ранней и поздней древесины. Рис.2.1 – Плоскости симметрии анизотропии древесины 1 – поперечный срез; 2 – продольный срез; 3 – тангенциальный срез Страница 5 из 23 СГУПС кафедра «Строительные конструкции и здания» «Конструкции из дерева и пластмасс» Лекция 2 2. Свойства древесины и пластмасс Необходимо отметить, что теплофизические свойства (теплопроводность и линейное тепловое расширение), электропроводность, влагопроводность и изменение размеров при увлажнении-высыхании древесины также различны по трем направлениям структурной симметрии. 2.2.2. Прочность. Прочность характеризует способность материала сопротивляться воздействию механических нагрузок, сохраняя целостность. Сопротивляемость древесины различна при различных видах напряжённо-деформированного состояния (НДС). Различают прочность древесины при изгибе, сжатии, смятии, растяжении и скалывании. Древесина относится к материалам средней прочности, однако, ее относительная прочность с учетом малой плотности сравнима со сталью Rдрев γ древ ≈ Rстали γ стали , где: R – прочность, γ – плотность. Нормативное сопротивление Rн является минимальным вероятностным пределом прочности чистой древесины, получаемым при статистической обработке результатов испытаний стандартных образцов на кратковременную нагрузку. Страница 6 из 23 СГУПС кафедра «Строительные конструкции и здания» «Конструкции из дерева и пластмасс» Лекция 2 2. Свойства древесины и пластмасс Средний предел прочности чистой (без пороков) древесины сосны вдоль волокон составляет: при растяжении – 100 МПа, при изгибе – 80 МПа, при сжатии – 44 МПа. При растяжении, сжатии и скалывании поперек волокон эта величина не превосходит 6,5 МПа. Расчетное сопротивление R – это максимальное напряжение, которое может выдержать материал, при эксплуатации в конструкции, не разрушаясь при учете всех неблагоприятных факторов, снижающих его прочность. Наличие пороков значительно (~ на 30 %) снижает прочность древесины при сжатии и изгибе, а особенно (~ на 70 %) при растяжении. Поэтому значения расчетных сопротивлений древесины вдоль волокон приняты значительно меньшими, чем предел прочности: при растяжении вдоль волокон Rр ≈10 МПа; при изгибе, сжатии и смятии вдоль волокон Rи=Rс=Rсм ≈ 15 МПа; при сжатии поперек волокон Rс,90 = 1,8 МПа; при растяжении поперек волокон Rр,90 ≈ 0,3 МПа. Страница 7 из 23 СГУПС кафедра «Строительные конструкции и здания» «Конструкции из дерева и пластмасс» Лекция 2 2. Свойства древесины и пластмасс 2.2.3. Жесткость (деформативность) древесины Жесткость и твердость древесины относительно невелики ввиду её трубчато-волокнистого строения. Жесткость – степень деформативности при действии нагрузки. Жесткость древесины существенно зависит от направления действия усилий по отношению к волокнам, длительности действия нагрузки и влажности древесины. Характеристика деформативности – модуль упругости Е. В СП 64.13330.2011 «Деревянные конструкции» даются значения модуля упругости для любой породы древесины: вдоль волокон Е = 10 000 МПа; поперек волокон Е90 = 400 МПа. 2.2.4. Влияние длительности действия нагрузки. При неограниченно длительном нагружении прочность древесины характеризуется пределом длительного сопротивления, который составляет ~50 % предела прочности при стандартном нагружении. Наибольшую прочность, в 1,5…2 раза превышающую кратковременную, древесина показывает при кратчайших ударных и взрывных нагрузках. Это обстоятельство учитывается введением коэффициентов к расчетному сопротивлению и модулю упругости: mд < 1 – когда длительно действующие нагрузки составляют более 80 % суммарных. mн > 1 – при учете кратковременных воздействий. Страница 8 из 23 СГУПС кафедра «Строительные конструкции и здания» «Конструкции из дерева и пластмасс» Лекция 2 2. Свойства древесины и пластмасс Результаты испытаний стандартных образцов для определения длительной прочности древесины приведены на графике рисунка 2.2. Асимптотический характер кривой показывает, что прочность (предельные напряжения перед разрушением) с увеличением длительности приложения нагрузки хотя и падает, но не безгранично. Предельные напряжения при длительном действии нагрузки σдл называют пределом длительной прочности древесины. ε σкр σдл t (время) Рис.2.2 – Кривая длительного сопротивления древесины Другая характерная особенность древесины – свойство ползучести (увеличение деформаций с течением времени) под действием неизменной нагрузки. При уровне напряжений σ < σдл рост деформаций будет с течением времени затухать, а при σ > σдл деформации будут нелинейно возрастать вплоть до разрушения. ε σ > σдл σ < σдл Рис.2.3 – Кривые деформирования древесины при уровне номинальных напряжений меньше и больше предела длительной прочности t (время) При этом нужно отметить, что деформации ползучести (при σ > σдл) это пластические деформации, то есть необратимые. Страница 9 из 23 СГУПС кафедра «Строительные конструкции и здания» «Конструкции из дерева и пластмасс» Лекция 2 2. Свойства древесины и пластмасс 2.2.5. Влияние влажности Увеличение влажности древесины приводит к снижению её прочности и увеличению деформативности. Количественно влажность древесины определяется процентным отношением содержания влаги к массе древесины: W = Gвл − Gсух Gсух ⋅ 100% , где Gвл – вес влажной, а Gсух – сухой древесины. При условиях эксплуатации с повышенной влажностью к расчетному сопротивлению и модулю упругости древесины вводится понижающий коэффициент mв<1. Различают два вида влаги, содержащейся в древесине – связанную (гигроскопическую) и свободную (капиллярную). Связанная влага находится в толще клеточных оболочек, а свободная в полостях клеток и в межклеточных пространствах. W=12% – равновесная влажность древесины в сухом помещении. W=30% – предел гигроскопической влажности (влага в стенках клеток). W>30% – влага заполняет пустоты. W=70% – полное водонасыщение в воздушной среде. Древесина погруженная в воду может иметь влажность до 200%. 3…6% 0,1% 6…12% Страница 10 из 23 При изменении влажности от 0 до 30% происходит изменение объема древесины. При этом изменение линейных размеров вдоль волокон, в радиальном и тангенциальном направлениях существенно различаются. Рис.2.4 – Относительные изменения линейных размеров деревянного элемента при разбухании-высыхании СГУПС кафедра «Строительные конструкции и здания» «Конструкции из дерева и пластмасс» Лекция 2 2. Свойства древесины и пластмасс 2.2.6. Влияние температуры эксплуатации При повышении температуры от 30 до 50 °С прочность древесины снижается, а деформативность увеличивается. При повышенной температуре эксплуатации к расчетному сопротивлению и модулю упругости древесины вводится понижающий коэффициент mт < 1. При температуре эксплуатации до +35 °С коэффициент mт=1. При температуре эксплуатации 50 °С коэффициент mт=0,8. При промежуточный значениях температуры коэффициент mт определяется по интерполяции. При температуре окружающей среды выше 50 °С эксплуатация деревянных конструкций не допускается. Страница 11 из 23 СГУПС кафедра «Строительные конструкции и здания» «Конструкции из дерева и пластмасс» Лекция 2 2. Свойства древесины и пластмасс 2.3. Конструкционные пластмассы Пластмассы – это материалы на основе природных или синтетических полимеров, способные приобретать заданную форму при нагревании под давлением и устойчиво сохранять ее после охлаждения. Полимеры – вещества, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся звеньев. По происхождению полимеры делят на природные (белки, нуклеиновая кислота, натуральный каучук), и синтетические (полиэтилен, полиамиды, эпоксидные смолы), получаемые методом полимеризации, поликонденсации или сополимеризации. Природные и синтетические полимеры являются органическими веществами, образующимися в результате соединения углерода с другими элементами. К особому классу высокомолекулярных соединений относятся кремнийорганические смолы, в которых атомы углерода замещены кремнием, что открывает им перспективу применения в условиях повышенных температур. По форме молекул различают линейные, разветвлённые и сетчатые полимеры. Для линейных и разветвлённых полимеров характерна способность образовывать анизотропные волокна и плёнки, а также существовать в высокоэластичном состоянии. При воздействии повышенных температур термопластичные полимеры, полученные, как правило, на основе полимеризации, размягчаются, тогда как термореактивные поликонденсационные полимеры сопротивляются до области их разложения. Наиболее используемыми в практике строительства термопластичными полимерами являются поливинилхлорид, полиэтилен, полистирол, полиамидные и акриловые смолы. К термореактивным полимерам относятся: фенолформальдегидные, карбомидные, эпоксидные, фенолрезорциновые, полиэфирные и фурановые смолы. Помимо полимера пластмассы могут содержать наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, пигменты и другие компоненты. Страница 12 из 23 СГУПС кафедра «Строительные конструкции и здания» «Конструкции из дерева и пластмасс» Лекция 2 2. Свойства древесины и пластмасс Пластмассы различаются по эксплуатационным свойствам (например, атмосферо-, термо- или огнестойкие), природе наполнителя (стеклопластики, углепласты), способу его расположения в материале (слоистые пластики), по типу полимера (акрилопласты). Конструкционные пластмассы сгораемы, имеют невысокую огнестойкость, их жесткость невелика (за исключением стеклопластиков), подвержены старению. Пластмассы рационально применять в химически агрессивных средах и в ограждающих строительных конструкциях. Стеклопластики из-за своей высокой прочности представляют наибольший интерес для конструктора. Это химически стойкий материал, получаемый горячим прессованием эпоксидных, фенолформальдегидных, полиэфирных и других смол, смешанных со стеклянным наполнителем. Стеклянное волокно выполняет роль арматуры, оно защищено от влияния внешней среды связующим. Стеклянные нити получают из расплавленной стеклянной массы, протягиваемой через мельчайшие отверстия — фильеры. Первичные нити служат исходным сырьем для получения крученых нитей, стекложгутов, стеклохолстов и стеклотканей, вид которых определяет механические свойства стеклопластика. Рис.2.17 – Схема получения непрерывного стекловолокна Страница 13 из 23 СГУПС кафедра «Строительные конструкции и здания» «Конструкции из дерева и пластмасс» Лекция 2 2. Свойства древесины и пластмасс Стеклопластики применяют в элементах несущих конструкций в виде уголков и швеллеров, в обшивках ограждающих светопроницаемых панелей, в узловых соединениях в виде фасонок, болтов и гаек. Листовой материал применяют в качестве обшивок плит, стенок профильных балок, соединительных элементов немагнитных деревянных и пластмассовых конструкций. Рис.2.18 – Стеклопластик с непрерывным однонаправленным волокном и хаотически направленным рубленым волокном Наиболее высокими механическими свойствами обладают стеклопластики, армированные непрерывным прямолинейным стекловолокном. В направлении волокон их прочность достигает 1000 МПа при растяжении, а модуль упругости до 40000 МПа, в поперечном направлении прочность примерно в 10 раз меньше. Все стеклопластики, армированные в одном или в двух взаимноперпендикулярных направлениях, являются материалами анизотропными. Стеклопластики, армированные рубленым стекловолокном – изотропные материалы. Существуют следующие виды стеклопластиков: Пресс-материалы типа СВАМ (стекловолокнистый анизотропный пресс-материал) получают путем прессования шпонов из однонаправленного стекловолокна. Предел прочности СВАМ при растяжении и сжатии составляет 400-500 МПа, а при изгибе, приблизительно, 700 МПа. Страница 14 из 23 СГУПС кафедра «Строительные конструкции и здания» «Конструкции из дерева и пластмасс» Лекция 2 2. Свойства древесины и пластмасс Пресс-материалы АГ-4С и АГ-4В. АГ-4С представляет собой однонаправленную ленту, полученную на основе крученых стеклянных нитей и аминофинолоформальдегидной смолы. Предназначается для получения высокопрочных изделий методом прямого прессования или намотки. Пределы прочности при сжатии и изгибе 200…250 МПа, при растяжении несколько выше. АГ-4В представляет собой стекловолокно на основе срезов первичной нити. Специально подготовленный стекловолокнистый наполнитель смешивают с фенолоформальдегидной смолой, затем сушат. Стеклопластики типа СВАМ, АГ-4С и АГ-4В используют для изготовления соединительных деталей (болтов, фасонок) и для профильных изделий, эксплуатируемых в химически агрессивных средах, где металл быстро коррозирует. Все перечисленные стеклопластики являются светонепроницаемыми. Полиэфирный стеклопластик изготавливают из рубленого стекловолокна и прозрачных полиэфирных смол, благодаря которым полиэфирный стеклопластик является светопроницаемым. Выпускается он в виде волнистых или плоских листов, часто имеющих различные окраски. Прочностные характеристики существенно ниже, чем у предыдущих материалов, и составляют 60-90 МПа при растяжении и сжатии. Полиэфирные стеклопластики получили широкое применение в ограждающих конструкциях (стеновые и кровельные панели), лестничных ограждениях и балконных ограждениях, навесах, так как их можно эксплуатировать без потери механических свойств в широком температурном диапазоне, –60…+70 °С. Недостатком является нестойкость к солнечной радиации. Страница 15 из 23 СГУПС кафедра «Строительные конструкции и здания» «Конструкции из дерева и пластмасс» Лекция 2 2. Свойства древесины и пластмасс Из стеклянных волокон изготовляют нити, ровинги (пряди из большого числа равномерно натянутых некрученых нитей), стекломаты, ткани. Стекломаты представляют собой рулонный материал из хаотически расположенных в горизонтальной плоскости отрезков нитей длиной примерно 50 мм, скрепленных связующим. Маты используют как армирующий материал при изготовлении стеклопластиков на основе полиэфирных смол. К нетканым стеклопластикам относят перекрестные сетки, состоящие из непрерывных стеклонитей, расположенных во взаимноперпендикулярных направлениях. В местах пересечения нити склеивают или скрепляют механически. Нетканые перекрестные материалы изготовляют различной структуры: от плотных до редких сеток с размером ячейки 20x20 мм. Плотные клееные материалы применяют для армирования конструкционных стеклопластиков, получаемых методом намотки, контактного формования и прессования. Клееные сетки предназначены для армирования пленок, бумаг. Нетканые перекрестные сетки - перспективный армирующий материал при изготовлении строительных конструкций. В результате исключения операции ткачества в 10-15 раз увеличивается производительность оборудования. Улучшаются прочностные характеристики стеклопластика, т.к. устраняются изгибы нитей в местах пересечения. Тканые стекловолокнистые материалы – стеклоткани, различаются типом переплетения, числом нитей вдоль и поперек ткани. Страница 16 из 23 СГУПС кафедра «Строительные конструкции и здания» «Конструкции из дерева и пластмасс» Лекция 2 2. Свойства древесины и пластмасс Для создания высокопрочных конструкционных не расслаивающихся стеклопластиков разработаны многослойные стеклоткани толщиной 1…10 мм. Отдельные слои тканей связывают друг с другом в процессе тканеобразования. Многослойные ткани могут быть комбинированными, с включением различного количества синтетических волокон. Изготавливают стеклоткани также из ровинга. В производстве таких тканей применяют некрученые стеклонити из волокон диаметром 10 мкм, что обеспечивает их низкую себестоимость. Органическое стекло – это термопластичный стеклопластик, получаемый путем полимеризации метилового эфира метакриловой кислоты. При изготовлении элементов светопрозрачных конструкций из органического стекла, в частности, для районов Крайнего Севера, целесообразно применять техническое стекло (ТОСП, ТОСН, ТОСС), максимальные размеры которого 1,4x1,6 м при практически любой толщине от 1 мм и выше. Основные достоинства органического стекла: - высокая степень прозрачности, светопропускание в среднем составляет 92%; - относительно малая плотность (1,2 г/см3); - хорошо пропускает ультрафиолетовое излучение, 70…90 %; - обладает повышенными теплотехническими свойствами, теплопроводность в пять раз ниже чем у силикатного стекла. Недостатки органического стекла: - низкая поверхностная твердость, при длительном воздействии атмосферы, статической нагрузки на поверхности стекла появляются микротрещины – «серебро»; - горючесть. Страница 17 из 23 СГУПС кафедра «Строительные конструкции и здания» «Конструкции из дерева и пластмасс» Лекция 2 2. Свойства древесины и пластмасс По своей природе органическое стекло является термопластом, поэтому при повышении температуры до 90 °С оно переходит из стеклообразного состояния в эластичное. Это свойство используется при формовании изделий любой конфигурации. Сотовый поликарбонат – широко используется в качестве светопрозрачного ограждения (зимних садов, жилищ, соляриев, навесов, перегородок, навесных потолков). Он представляет собой полые прозрачные панели, которые состоят из разнесенных между собой листов, соединенных продольными ребрами жесткости. Количество листов в панели может быть от двух до четырех при общей толщине панели от 4 до 25 мм. Рис.2.16 – Сотовая структура Помимо всех достоинств, присущих оргстеклу, сотовый поликарбонат более ударопрочный (антивандальный) материал. За счет воздушных прослоек имеет более высокие теплотехнические характеристики. Трудновоспламеним. Недостатком этого материала является неустойчивость к солнечной радиации, которая устраняется нанесением в процессе изготовления прозрачного ультрафиолетового стабилизирующего слоя. По данным зарубежных исследований срок службы панелей сотового поликарбоната в качестве кровельного материала не ограничевается 30 годами. Полиэтилентерефталат (ПЭТ). По своим техническим и экономическим показателям этот материал находится между оргстеклом и поликарбонатом. Однако в силу отсутствия достаточного опыта применения в строительстве и наблюдения этот материал пока не получил широкого признания. Страница 18 из 23 СГУПС кафедра «Строительные конструкции и здания» «Конструкции из дерева и пластмасс» Лекция 2 2. Свойства древесины и пластмасс Винипласт, как и оргстекло, состоит полностью из термопластичной смолы без наполнителей. Его изготовляют в виде плоских или волнистых листов толщиной до 2 мм и шириной до 1200 мм. Может быть прозрачным. Свойства винипласта близки к свойствам оргстекла. Основными достоинствами являются самозатухаемость, высокая стойкость в химически агрессивных средах. Страница 19 из 23 СГУПС кафедра «Строительные конструкции и здания» «Конструкции из дерева и пластмасс» Лекция 2 2. Свойства древесины и пластмасс Воздухонепроницаемые ткани для пневматических конструкций состоят из текстиля и эластичных покрытий. Свойства воздухонепроницаемых тканей определяются свойствами составляющих их текстилей и покрытий. Технический текстиль изготовляется из высокопрочных синтетических волокон. Полиамидные волокна типа «капрон» применяются наиболее широко. Они имеют высокую прочность, значительную растяжимость и малую стойкость против старения. Полиэфирные волокна типа «лавсан» менее растяжимы и более стойки против старения. Текстиль имеет полотняное переплетение. Более прочные нити располагаются вдоль рулона (основа), а менее прочные — поперек него (уток). Синтетические волокна не подвержены загниванию, но сгораемы. а) Покрытия обеспечивают необходимую воздухонепроницаемость тканей, служат для плотной связи нитей и слоев текстиля между собой и защищают их от активного атмосферного старения. В качестве покрытий применяют, главным образом, резину на основе синтетических каучуков, а также эластичный пластифицированный поливинилхлорид. б) Рис.2.17 – Пневматические строительные конструкции: а – пневмокаркасное покрытие; б – воздухоопорное Страница 20 из 23 СГУПС кафедра «Строительные конструкции и здания» «Конструкции из дерева и пластмасс» Лекция 2 2. Свойства древесины и пластмасс Синтетические ткани только с водонепроницаемыми покрытиями, или пропитками, применяются для тентовых покрытий. Рис.2.18 – Тентовое вантово-стоечное покрытие Воздухонепроницаемые ткани поставляются рулонами шириной до 1 м, длиной до 20 м, толщиной 1...2 мм и массой 0,5...1,5 кг/м2. По числу слоев текстиля ткани бывают одно- и многослойными с числом слоев до трех. Многослойные ткани изготовляют параллельно дублированными – нити слоев располагаются параллельно, и диагонально дублированными, когда нити располагаются под углом 45° друг к другу. Прочность воздухонепроницаемых тканей зависит только от прочности нитей текстиля, направленных вдоль действующего в ткани растягивающего усилия. Вдоль основы прочность ткани значительно выше, чем вдоль утка. Прочность параллельно дублированных тканей близка к суммарной прочности составляющих их слоев. Деформативность воздухонепроницаемых тканей весьма значительна и может достигать при одноосном растяжении 30%. Модуль упругости однослойных тканей составляет около 90 кН/м по основе и около 45 кН/м по утку. Интервал эксплуатационных температур достаточно широк – от –50 °С до +50 °С. К недостаткам воздухонепроницаемых тканей относятся их сгораемость и легкая повреждаемость. Они так же подвержены старению. Покрытия тканей при этом снижают эластичность и воздухонепроницаемость, а нити текстиля уменьшают прочность. Страница 21 из 23 СГУПС кафедра «Строительные конструкции и здания» «Конструкции из дерева и пластмасс» Лекция 2 2. Свойства древесины и пластмасс Теплоизоляционные пенопласты. Феноформальдегидный пенопласт марки ФРП-1 представляет собой мелкопористый материал от светло-серого до темно-коричневого цвета. Технология изготовления фенольного пенопласта сводится к механическому смешиванию двух жидких компонентов (смесь резольной смолы ФРВ-1 и вспенивающего и отверждающего агента ВАГ-3). Вспенивание производится без подвода тепла или с небольшим подогревом если форма изготовления пенопласта выполнена из теплоемких или теплопроводных материалов. ФРП-1 отнесен к группе трудносгораемых материалов и допущен к применению в жилищном строительстве без ограничений. Его изготовляют в виде блоков или заливкой непосредственно при изготовлении ограждающих конструкций. Плотность ФРП-1, вспененных при изготовлении трехслойных конструкций, составляет 80-100 кг/м3. Полиуретановый пенопласт, более однороден по теплотехническим свойствам и с более низкой технологической усадкой по сравнению с фенолформальдегидными пенопластами. Полиуретановые пенопласты имеют высокие механические характеристики, особенно при сдвиге, что важно для трехслойных ограждающих конструкций без ребер. С целью экономии полиуретановой композиции при изготовлении используют наполнители в виде минеральных гранул, полученных на основе обожженных глин, стекла, перлита. К наполнителям предъявляются высокие требования по плотности, гранулометрическому составу, водопоглощению и влажности. Высокая плотность 150…200 кг/м3 и прочность на сжатие 0,6 МПа позволяют использовать пенополиуретановые пластмассы Страница 22 из 23 СГУПС кафедра «Строительные конструкции и здания» «Конструкции из дерева и пластмасс» Лекция 2 2. Свойства древесины и пластмасс для изготовления двухслойных ограждающих конструкций без верхней обшивки и устройства рулонных кровель непосредственно по пенопласту. Пенополистирольный пенопласт получают вспениванием гранул что обеспечивает высокое содержание воздуха, до 98%, а следовательно легкость и низкую теплопроводность материала. В строительстве в последнее десятилетие применяется в основном марка ПСБ-С, которая в отличие от марки ПСБ имеет огнестойкое исполнение. Благодаря этому существенно снижается воспламеняемость и распространение огня по поверхности пенополистирола. Только при продолжительном высокотемпературном воздействии он может гореть, но при этом скорость распространения огня не велика. Пенополистирол имеет исключительно низкий процент водопоглощения, менее 1 %, не является питательной средой для грибов плесени, не растворяется в воде, а также устойчив к воздействию большинства химических веществ. Страница 23 из 23 СГУПС кафедра «Строительные конструкции и здания»