 |
Развитие производства изделий из стеклопластика
|
|
|
|
ВВЕДЕНИЕ
Стеклопластики являются армированными пластмассами и представляют собой конструкционные композиционные материалы, состоящие из арматуры-наполнителя и полимерной матрицы. В качестве упрочняющей арматуры наполнителя используют стекловолокно, стеклоровинг, стеклоткани и др.
Высокая механическая прочность, легкость, низкая теплопроводность, хорошие диэлектрические, антикоррозионные свойства и другие положительные показатели позволяют широко использовать стеклопластики в различных несущих и ограждающих строительных конструкциях. Применение стеклопластиков способствует снижению стоимости и веса зданий и сооружений, улучшению их эксплуатационных характеристик, уменьшению трудоемкости возведения и сокращению сроков строительства. Применение легких конструкций, изготовленных с использованием стеклопластиков, позволяет снизить удельную массу зданий малоэтажного строительства до 25 кг/м3, т.е. в 16 раз по сравнению с кирпичными и в 8 раз – в сравнении с крупнопанельными железобетонными зданиями.
Стеклопластики применяют как конструкционный и теплозащитный материал при производстве корпусов лодок, катеров, судов и ракетных двигателей, кузовов автомобилей, цистерн, рефрижераторов, радиопрозрачных обтекателей, лопастей вертолётов, коррозионностойкого оборудования и трубопроводов, небольших зданий, бассейнов для плавания и др., а также стеклопластик используется как электроизоляционный материал в электро- и радиотехнике.
РАЗВИТИЕ ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТЕКЛОПЛАСТИКА
В отечественном и зарубежном строительстве область применения стеклопластиков достаточно широка:
|
|
|
- листы плоские и волнистые для устройства кровли промышленных зданий и сооружений, теплиц, парников и оранжерей, малых архитектурных форм;
- трехслойные утепленные панели покрытий и стенового ограждения промышленных и сельскохозяйственных зданий;
- оболочки купола;
-плоские и пространственные стержневые конструкции;
- изделия коробчатого и трубчатого сечений;
- оконные и дверные блоки;
- крепежные элементы;
- санитарно-технические изделия;
- опалубка для изготовления бетонных и железобетонных конструкций и деталей;
- полимербетонные конструкции;
- арматура, тяжи, канаты и др.
К строительным изделиям объемной формы относят санитарно-технические изделия – умывальники, мойки, ванны, а также пространственные – куполообразные, сводчатые и стержневые строительные конструкции. Они отличаются легкостью, прочностью, долговечностью, имеют хороший внешний вид.
Отечественными специалистами разработаны конструкции и технология изготовления светопрозрачных куполов и цельноформованных криволинейных элементов из стеклопластика. Светопрозрачный купол из стеклопластика является элементом конструкции для верхнего естественного освещения многопролетных промышленных зданий. Светопрозрачные купола из стеклопластиков имеют преимущества перед аналогичными куполами из оргстекла. Так, более высокая механическая прочность стеклопластика позволяет изготовлять из него конструкции на 25…30% легче; эти конструкции могут быть значительно больших габаритов, чем из оргстекла, так как их производство не связано с использованием листовых заготовок ограниченных размеров; такие купола менее горючи. Внутри помещения они создают удобный для восприятия рассеянный свет.
Известны примеры возведения теплиц из цельноформованных стеклопластиковых деталей, внешне напоминающих гнуто-клееные деревянные Г-образные рамы. Применение таких деталей не требует устройства прогонов, обрешеток, ограждающих конструкций стен и покрытия, элементов связей.
|
|
|
Впервые стеклопластики для несущих конструкций были применены в 1955 г. В г. Калькутте (Индия) в выставочном павильоне Чехословакии. После демонтажа павильон был снова смонтирован на Цейлоне. Архитектор Гиппман спроектировал конструкцию несущих панелей из стеклопластика. После демонтажа на Цейлоне здание с кровлей из тонколистового алюминия было вновь смонтировано на Международной ярмарке в г. Брно. Испытания стеклопластиков были проведены на примере этого здания Институтом теоретической и прикладной механики Академии наук Чехословакии и позволили получить ценные результаты о поведении слоистых стеклопластиков в элементах несущих конструкций.
Специалистами из б. Чехословакии разработана несущая конструкция покрытия павильона на постоянной строительной выставке в г. Праге в форме сферических треугольников из стеклопластика.
Г. Нэльсон и Г. Диц (США) предложили конструкцию из стеклопластика для павильона американской архитектуры на выставке США в СССР в 1959 г. Стройные несущие колонны заканчивались чашами шестигранной конструкции, симметрично расположенными вокруг оси в форме цветка. Общая высота конструкции составила 6 м. Такие же конструкции из стеклопластика были применены для покрытия рынка в г. Фрэне (Франция). Отдельные детали свода шестиугольной конфигурации были соединены болтами. Как и в американском проекте, водоотвод с кровли предусмотрен через колонны. Аналогичное конструктивное решение было реализовано М.Гуди и М. Шифтером (США) при возведении школы из предварительно заготовленных сборных деталей из стеклопластиков. Была разработана и применена технически интересная конструкция в форме четырехчленных опрокинутых сводов, отличающаяся простотой и быстротой сборки.
На стадионе для спартакиады в г. Праге в 1960 г. Покрытие над главным рестораном было выполнено из стеклопластика. Бокалообразная конструкция изготовлена из шести треугольных стеклопластиковых деталей, соединенных болтами. Водоотвод с кровли предусмотрен с помощью стальных труб, являющихся одновременно несущими стойками.
|
|
|
Имеется большое количество примеров изготовления объемных элементов зданий и сооружений из стеклопластиков. Архитектор Е. Брютш спроектировал и смонтировал «шаровой дом» из стеклопластика. Восемь сегментов одного размера образуют шарообразную конструкцию диаметром 4 м, массой 250 кг. В доме предусмотрено кухонное и санитарно-техническое оборудование, жилые и вспомогательные помещения. А.Кваремби разработал конструкции самонесущих оболочек из стеклопластиковых панелей в форме гиперболического параболоида размером 2,1x2,1 м. Из криволинейных стеклопластиковых элементов им спроектированы общежития для рабочих. В.Орр (США) спроектировал легкую сводчатую конструкцию из стеклопластика, отличающуюся быстротой сборки, которую использовали французские полярные исследователи.
Купол обсерватории в г. Лейдене (Голландия) изготовлен из 18 одинаковых криволинейных элементов полиэфирного стеклопластика, установленных на металлической раме. Для уменьшения воздействия колебаний температуры в разное время суток предусмотрено покрытие поверхности стеклопластика специальной краской, пигментированной алюминием. Ф. Жамань предложил использовать ячейки из полиэфирных стеклопластиков для выставочного музея в г. Антверпене.
Архитектор К. Пэа разработал серию жилых домов из Г-образных трехслойных стеклопластиковых элементов, с помощью которых производится сборка домов на строительной площадке. Жилое помещение предусмотрено квадратной формы в плане размером 4,8х4,8 м, высотой 2,6 м с целью наиболее оптимального размещения мебели. Сборка отдельных элементов производится с помощью металлических заклепок и сварки закладных деталей. Заклепки втоплены в древесно-слоистые пластики, проходящие вдоль соединения. Поверхности с наибольшими нагрузками (крыша, пол) выполнены трехслойными, остальные – из полиэфирного стеклопластика. Теплозвукоизоляция предусмотрена из матов на основе минеральной шерсти. Отопление производится теплым воздухом с принудительной циркуляцией, подаваемым по пластмассовым трубам.
|
|
|
Первый пластмассовый жилой дом круглой формы в плане во Франции был построен в 1956 г. К основанию пристроены жилые помещения в виде секторов одинакового размера – 1/8 внутреннего круга. Жилой дом построен в основном из полиэфирного стеклопластика. Общий вес дома составляет 8 т, полезная площадь – 83 м2.
Коллектив архитекторов в США под руководством Г. Дитца разработал проект «Дома будущего» из пластмасс, а фирма «Монсанто» построила его в 1955-1957 гг. Здание крестообразной формы в плане, одноэтажное, общим размером 14,4х14,4 м. Все санитарно-техническое и электротехническое оборудование расположено в средней части дома. Жилые помещения предусмотрены в крыльях, каждое из которых имеет размер 4,8х 4,8 м. Все несущие конструкции выполнены из стеклопластиков и сборных трехслойных деталей. В качестве среднего теплоизоляционного слоя применены сотопласты или жесткий пенополиуретан. Соединения конструктивных элементов выполнены с помощью болтов с усилением стальными профилями. Сборные детали из стеклопластиков изготовлены методом вакуумного прессования с ручной укладкой стеклоткани. Все конструктивные элементы жилого дома выдержали эксплуатационные нагрузки. Вязкоупругие деформации пластика отсутствовали даже при нагрузке 5,5 кН/м2 на пол и 4 кН/м2 на крышу конструкции после 48 ч (нагрузка соответствовала весу 150 человек и 1,5-метрового снежного покрова). Результаты акустических испытаний не отличались от результатов показаний для зданий из традиционных материалов.
Аналогичные жилые дома с трехслойными панелями из полиэфирных стеклопластиков с заполнением, рассчитанные на семью из пяти человек, площадью 100 м2 были разработаны Г. Бренделем, а также Р.Дернахом (1958). В качестве соединенного слоя панелей использован пенополистирол. В последнем проекте жилая площадь из трех комнат составляла 45 м2. За счет присоединения аналогичных жилых секций полезная площадь может быть увеличена до 90 и 135 м2. Крыша выполнена из пластмассовой оболочки весом 600 кг, общий вес всего дома составил 2500 кг. На возведение жилого дома требуется около 500 ч.
Значительное число проектов пластмассовых домов разработано специалистами Германии и Японии. В частности, в г. Дюссельдорфе на ярмарке полимерных материалов был представлен пластмассовый жилой дом площадью 40м2, разработанный и выполненный фирмой «Динамит АГ Тройсдорф» (Германия). Основным строительным элементом домика является стеновая трехслойная панель размером 1,25х2,40 м, толщиной 4,5 см. Заполнение предусмотрено из фенольного пенопласта, облицовка с внешней стороны – из разноцветных резопаловых листов, а с внутренней – из древесно-волокнистых плит толщиной 8 мм, отделанных резопалом. Оконные и дверные полотна представляют собой металлические рамы с пластмассовым покрытием. Конструкция пола выполнена из древесно-волокнистых плит с настилом из поливинилхлорида толщиной 3 мм, потолка – из плит из фенольных пенопластов с пластмассовой двусторонней облицовкой. С помощью волнистых полиэфирных стеклопластиков перекрывается основная конструкция и открытая терраса. Соединения отдельных конструктивных элементов и уплотнение стыков предусмотрены с помощью полимерных клеев и герметизирующих материалов. Санитарно-технические приборы, обустройство интерьера, а также мебель изготовлены также с применением пластмасс.
|
|
|
Японская химическая фирма «Секисуи» (г.Осака) серийно изготовляет сборные пластмассовые домики в количестве 300 – 500 шт. в месяц в пяти вариантах различной площади застройки. Нередко такие пластмассовые домики являются местом проживания для семей с двумя детьми. Стены и крыша домика состоят из панелей, облицованных поливинилхлоридной пленкой, теплоизоляционный слой выполнен из поропласта. Фирма поставляет домики в Европу вместе с подробной и точной инструкцией для проведения специальных работ.
Специалисты строительного отдела фирмы «Сниа-Вискоза» в г. Милане (Италия) под руководством архитектора Бертолотти разработали проект пластмассового домика на одну семью. Для несущих конструкций применены полиэфирные стеклопластики совместно с легкими металлами, сталью и деревом. Площадь застройки составляет 6,08х5,89 м, высота здания – 3, 58 м при высоте комнат 2,78 м. Планировка различная в двух вариантах: первый вариант – две жилые комнаты со встроенным блоком, ванной и туалетной комнатами; второй – одно помещение, разделенное складчатыми перегородками на три отдельные комнаты. Несущие элементы из полиэфирного стеклопластика изготовлены из 12 слоев стеклоткани. Пролет перекрытия составляет 5,33 м, толщина стеновых панелей – 60 см. Соединение панелей предусмотрено с помощью болтов, уплотнение стыков – поливинилхлоридными шнурами. Устройство стыков кровельных панелей выполнено из полиамидных реек, перегородок – из декоративных бумажно-слоистых пластиков на деревянном каркасе и с теплоизоляционным слоем из пенополиуретана. Покрытие полов – из поливинилхлорида, жалюзи – из ПВХ полос. Дом весом 3 т монтируют по частям, его габариты могут меняться по желанию заказчика.
В нашей стране также уделяется большое внимание применению стеклопластиков в малогабаритных жилых домах. Специалистами Ленпроекта в 1959 г. Был разработан жилой дом размером 6,76х7,23 м с высотой комнат 2,56 м. Несущий каркас изготовлен из полиэфирных стеклопластиков. Площадь жилой комнаты составляет 13,22 м2, уголка для занятий школьников и кабинета – по 6 м2, кухни – 5,4 м2, туалетной комнаты – 2,5 м2. Конструкция несущей рамы жилого дома коробчатой формы образована четырьмя Г-образными элементами, склеенными между собой. Толщина стенок рамы из стеклопластика составляет 8 мм, общая толщина – 18…22 см. В качестве теплоизоляционного слоя в стенке рамы использован пенопласт. Несущей конструкцией пола является волнистый стеклопластик толщиной 3 мм, поверх которого уложены два слоя из плоских листов полиэфирного стеклопластика и поливинилхлорида. Отделка фасадной стены предусмотрена из полиметилметакрилатных листов.
Специалистами НИИ строительной промышленности в г. Праге (Чехия) разработана конструкция двухэтажного пластмассового дома размером в плане 6х11 м, высотой 6,7 м. Лестница расположена снаружи дома, перегородки выполнены передвижными на основе поливинилхлорида. Конструкции перекрытия и покрытия выполнены из полиэфирных стеклопластиков двух типов: балочного и коробчатого (модуль 50 ил 120 см). Высота несущей конструкции перекрытия составляет 30 см, толщина стен 4…8 см. Несущим каркасом являются тонкие стальные листы коробчатого профиля толщиной 3…5мм, установленные на железобетонных опорах. Огнестойкость стальныз листов обеспечена защитной краской. Стеновые панели из полиэфирных листов подвешены на стальном каркасе. Оконные блоки выполнены из полиметакрилатных материалов, конструкция лестницы – из тех же полиэфирных стеклопластиков, что и потолочные конструкции.
Во Франции в порядке эксперимента П. Гаузерман с сотрудниками предложили применять многослойные оболочки с покрытиями из стеклопластиков и теплоизоляции из пенополиуретана. Шесть секций оболочки, соединенных между собой болтами, образуют микроквартиру в форме сплющенного шара, похожую на ранее предложенную тем же автором железобетонную конструкцию. Автор предлагает размещать такие ячейки одну над другой и образовывать таким образом многоэтажный дом.
В Германии был разработан и построен первый тип жилого дома на семью из 4 человек длиной 15 м, высотой 3 м. Конструктивное решение дома аналогично предыдущему. Несущая конструкция выполнена из стеклопластика, теплоизоляционный слой – из пенополиуретана. Дом оборудован установкой для создания искусственного климата.
На Базельской ярмарке (Швейцария) в 1965 г. Демонстрировался пластмассовый дом «завтрашнего дня» под названием «Тригон 65». Дом, рассчитанный на двоих, площадью 48 м2 установлен на трех несущих колоннах, представляют собой в плане равносторонний треугольник с длиной стороны 10,5 м и средней частью в форме шестиугольника с длиной стороны 3,5 м. Средняя часть служит жилым помещением и спальней; планировка этой шестиугольной части дома может изменяться по желанию заказчика за счет легкоперемещающихся перегородок. В образованных трех угловых зонах могут размещаться: встроенные шкафы, кухня, душевая, туалетная комната. В подвальной части дома установлено электрооборудование для создания искусственного климата. Окна дома не открываются, на внутренней стороне они освещены тонкой ртутной пленкой для отражения тепловых лучей и исключения возможности просматривания через окна внутренних помещений.
|
|
|
