Преимущества и недостатки строений из дерева и пластмасс

Реферат
Содержание скрыть

Целью работы является ознакомление с преимуществами недостатками пластмассы и дерева, их использованием и применением в качестве конструкционного материала.

Формат современного строительства подразумевает использование в работе как самостоятельных строительных материалов, так их комбинаций, решающих поставленные задачи с минимальными затратами и максимальной эффективностью.

Древесина является одним из древнейших строительных материалов, имеет ряд ценных свойств: простота заготовки и обработки, высокие теплотехнические свойства, высокая стойкость к большинству видов химической агрессии, возможность склеивания маломерных досок и фанеры. Древесина и изделия из нее имеют сравнительно высокие прочностные показатели при небольшом весе.

Строительные нормы строений из дерева предусматривают применение самых разных пород древесины в качестве несущих конструкций и их частей (береза, акация, сосна, лиственница и др.).

В условиях нашей страны чаще всего для этих целей применяют сосну, ель, лиственницу.

Древесина была одним из главных факторов развития цивилизации и даже в наши дни остается одним из важнейших для человека видов сырья, без которого не могли бы обойтись многие отрасли промышленности.

Трудно назвать какую-нибудь отрасль народного хозяйства, где древесина не использовалась в том ли ином виде, и перечислить разнообразные изделия, в которые древесина входит составной частью. По объему использования и разнообразию применения в народном хозяйстве с древесиной не может сравниться никакой другой материал, кроме современных пластмасс.

Слово «пластичность» произошло от греческого слова plastikos, что означает «годный для лепки, податливый». Многие столетия единственнымпластичным, широко применяемым для лепки материалов была глина. Однако теперь, когда говорят о пластических массах (пластмассах), подразумевают только материалы, созданные на основе полимеров.

Многие современные пластмассы превосходят по своим свойствам большинство природных материалов. Многие из них имеют столь ценные качества, что у них нет аналогов в природе.

Пластмассы зачастую называют материалами будущего, а XXI столетие — веком синтетических материалов. Однако широкое внедрение пластмасс в основных и многих отраслях техники возникло уже во второй половине XX в. Наибольшая эффективность применения полимерных композиционных пластиковых материалов в промышленности и строительстве.

3 стр., 1134 слов

Оценка качества новых строительных материалов и эффективность ...

... Строительные пластмассы Критерии, которые служат для определения качества строительных пластмасс ( линолеум, плитки для полов, декоративный пластик, отделочные поливинилхлоридные плёнки) это их износостойкость, твердость, эластичность, атмосферостойкость. Оценку качества новых строительных материалов, ... к экспресс - методам оценки качества древесины. Обычно используют в производственных условиях. ...

В сегодняшнее время грандиозная стройка зданий почти целиком не может быть из пластмасс, в ней так же присутствует дерево и деревянные конструкции и результате преимуществ и недостатков двух этих материалов. С максимальным использованием пластмасс всего-навсего объяло многие облики родовитых конструктивных систем, однако зачастую и породило новые, необычные для традиционного сооружения архитектурные формы.

Глава 1.Пластмассы — конструкционный строительный материал

    1. История

Первая пластмасса была получена английским металлургом и изобретателем Александром Парксом в 1855 году .Паркс назвал её паркезин (позже получило распространение другое название — целлулоид).

Паркезин был впервые представлен на Большой Международной выставке в Лондоне в 1862 году. Развитие пластмасс началось с использования природных пластических материалов (например, жевательной резинки, шеллака), затем продолжилось с использованием химически модифицированных природных материалов (таких, как резина, нитроцеллюлоза, коллаген, галалит) и, наконец, пришло к полностью синтетическим молекулам (бакелит, эпоксидная смола, поливинилхлорид, полиэтилен и другие).

Паркезин являлся торговой маркой первого искусственного пластика и был сделан из целлюлозы, обработанной азотной кислотой и растворителем. Паркезин часто называли искусственной слоновой костью. В 1866 году Паркс создал фирму ParkesineCompany для массового производства материала. Однако, в 1868 году компания разорилась из-за плохого качества продукции, так как Паркс пытался сократить расходы на производство. Преемником паркезина стал ксилонит (другое название того же материала), производимый компанией Даниэля Спилла, бывшего сотрудника Паркса, и целлулоид, производимый Джоном ВеслиХайатом.

1.2.Общие сведения о пластмассах

Пластмасса представляет собой материал высокой прочности и эластичности, способный при нагревании переходить в мягкое, пластичное состояние. Пока он находится в таком виде, из него изготавливают необходимое изделие, которое после остывания становится твердым.

Выделяют несколько видов пластмасс. Их делят на различные категории, учитывая жёсткость, жирность, химический состав, а также расположение молекул. Особое внимание при разделении уделяется тому, как именно поведёт себя пластик во время нагревания. В связи с этим выделяют следующие типы данного материала:

  1. Термореактивные пластмассы . Данный вид после разогревания приобретает абсолютно твёрдую форму и становится нерастворимым. После последующего нагрева они уже не поддаются размягчению, поскольку происходит необратимое отверждение. Это происходит из-за формирования особой пространственной структуры, которая не позволяет материалу становиться вновь эластичным. Используются при изготовлении деталей картера, кузова, в качестве защитного покрытия по стали, бетону.

  2. Термопластичные полимеры . Их особенностью является способность плавления под действием высоких температур, а также способность переходить в исходное состояние при охлаждении. При невысокой температуре изделие остаётся хрупким и твёрдым, а когда температура немного увеличивается, то оно становится более пластичным. Если градусы продолжать поднимать, связь между молекулами окончательно ослабевает, пластмасса становится вязкотекучей и невероятно эластичной. Широко используются в автомобилестроении при создании бамперов, корпусов фар, зеркал, решёток.

    51 стр., 25358 слов

    Методы и средства для измерения внутренних и линейных размеров ...

    ... изделий. 1. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ 1.1 Выбор методов и средств измерений размеров в деталях типа “Корпус” и “Вал” В данном проекте при измерении размеров деталей используется метод непосредственного сравнения с ... выбираем допускаемую погрешность. Допуск выбирается меньшим или равным данному. 1.1.1 Деталь типа «Корпус» Внутренние размеры: 1) Ø42H6 По ГОСТ 8.051-81 для диапазона размеров свыше ...

  3. Эластомеры . Главным свойством данного вида материалов является упругость и эластичность. При силовом воздействии они становятся очень гибкими, а при его прекращении быстро принимают исходную форму. Сюда относится силикон, полиуретан, каучук. Используются при изготовлении уплотнителей, шин, различных проводов, кабелей и т.д.

1.3.Общие свойства пластмасс

Пластические массы (пластмассы, пластики) — материалы на основе природных или синтетических полимеров, способные под влиянием нагревания и давления формоваться в изделия сложной конфигурации и затем устойчиво сохранять приданную форму. Пластмассы подразделяются на реактопласты и термопласты.

В состав пластмасс, кроме полимера, могут входить минеральные или органические наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, красители, смазывающие вещества и др.

На работоспособность пластмассовых деталей большое влияние оказывает процесс старения пластмасс.

При длительномнагружении пластмассы склонны к ползучести. Это еще более усугубляет временной характер прочностных свойств пластмасс. Поэтому такие понятия, как предел текучести, предел прочности, которые используются при расчетах металлических конструкций, являются для пластмасс весьма условными: нельзя решать вопрос о нагрузочной способности пластмассовых деталей, не учитывая времени, в течение которого деталь должна работать. При производстве изделий из пластмасс технолог должен учитывать не только возможность изготовления детали при выбранном режиме, но и то, как технологический процесс влияет на работоспособность детали в процессе ее эксплуатации. Некоторые положения, которые должны быть приняты за основу при проектировании пластмассовых изделий, можно сформулировать в виде следующих правил.

  1. Детали из пластмасс следует проектировать так, чтобы силовые нагрузки приходились на наиболее прочные сечения, т. е. с учетом направления волокон наполнителя или ориентации макромолекул.

  1. Не рекомендуется изготовлять из пластмасс детали, которые в процессе эксплуатации длительно подвергаются постоянным нагрузкам (хотя и допускаемым).

    Пластмассовые детали работают лучше в условиях действия кратковременных нагрузок.

  1. При проектировании деталей из пластмасс следует учесть их ограниченную жесткость, для повышения которой следует предусмотреть ребра жесткости или арматуру.

  1. Проектировать из пластмассы можно только такие детали, которые будут работать в оптимальном для данной пластмассы температурном режиме с учетом возможного влияния нагружения на термические характеристики материала.

    3 стр., 1235 слов

    Полимерные материалы, пластмассы

    ... хозяйства, медицины, культуры и быта. Пластмассы., Определение. (пластические массы, пластики)-материалы на основе полимеров. Большой класс полимерных органических легко формуемых материалов, из которых можно ... поэтому не способны образовывать прочные волокна. Особенно прочные волокна дают многие синтетические полимеры (полиамиды, полиэфиры, полипропилен и др.), линейные молекулы которых расположены ...

  1. Пластмассы не могут быть использованы для изготовления деталей, которые работают под значительной нагрузкой и от которых требуется повышенная точность.

1.4.Методы идетификации полимерных материалов

Часто при разработке технологического процесса производства нового вида изделия приходится ориентироваться на образец, происхождение которого не всегда известно. На этой стадии между потребителем и производителем происходит диалог, во время которого выясняются все необходимые детали, касающиеся требований к будущему изделию. Это, прежде всего, тип материала и условия эксплуатации изделия. Не всегда по внешнему виду изделия и характерным признакам можно определить тип материала. Поэтому полезно иметь представление о методах идентификации полимерных материалов.

Природу полимерного материала обычно определяют химическими методами в специальных лабораториях, оснащенных соответствующими приборами, реактивами и методиками проведения анализа. Химический анализ позволяет установить природу вещества, его состав, определить степень чистоты и т. д. Он отличается простотой, дает точные результаты и может проводиться на приборах, имеющихся в большинстве аналитических лабораторий.

При проведении химического анализа вещества в настоящее время широко используются также физико-химические методы, такие как хроматография, инфракрасная и ультрафиолетовая спектроскопия, масс-спектроскопия и др. Большинство этих методов — высокочувствительны, не требуют существенных затрат времени на проведение анализа, позволяют разделять сложные смеси.

Для определения природы полимерного материала по образцу готового изделия проводят качественный и количественный анализ материала и идентификацию с известными типами полимеров по следующей схеме:

  • Внешний осмотр образца. Отмечают внешний вид, физическое состояние, цвет, твердость и эластичность, прозрачность, запах образца.

— Определение растворимости образца. По интенсивности растворения материала в определенных растворителях судят о принадлежности его к тому или иному классу полимеров. В процессе испытания в течение нескольких часов отмечают степень растворения навески — полная, частичная, набухание, отсутствие изменений. Растворимость отдельных компонентов материала может быть в дальнейшем использована для разделения смеси на составляющие компоненты.

— Поведение образца в пламени. При поджигании полимерного материала отмечают характерные особенности его горения: воспламеняемость, обугливание, плавление, запах, цвет пламени, наличие копоти, самогашение, наличие золы и ее цвет при длительном прокаливании.

Таблица. Характеристики горения некоторых термопластов

Полимер

Поведение материала при внесении в пламя и горючесть, Характер пламени

Запах

Полиэтилен, полипропилен, Плавится, хорошо горит, продолжает гореть при вынесении из пламени, Светящееся, внутри окрашено в синий цвет, Горящего парафина, Полистирол, АБС-пластики, Ярко-желтое, коптящее, Сладковатый цветочный запах стирола, Полиметакрилаты, Светящееся, голубое снизу, слегка коптит, Сладкий, цветочно-плодовый, Полиамиды, Синеватое снизу, с желтыми краями, Жженого рога или горелых растений, Полиформальдегид, Синеватое, прозрачное, Резкий, формальдегида, Поликарбонаты

Коптящее

5 стр., 2243 слов

Определение прочности материалов конструкций неразрушающими методами

... скалыванием и скалывания ребра конструкции Определение прочности материала осуществляется с помощью ПОС-50МГ4 «Скол». Данный метод является наиболее точным, по сравнению с другими существующими неразрушающих методов определения прочности бетона. Метод отрыва со скалыванием основан ...

Полиуретаны, Желтое, синеватое снизу, серый дым

Резкий

Полиэтилентерефталат, Желто-оранжевое, коптящее, Сладкий, ароматный, Политетрафторэтилен (фторопласт-4), Не плавится, не горит, разлагается

Резкий

Поливинилхлорид, Горит, при вынесении из пламени гаснет, размягчается, Ярко-зеленое, Резкий, хлористого водорода

  • Цветная реакция на полимеры. Многие полимерные материалы при добавлении уксусного ангидрида и серной кислоты образуют различно окрашенные соединения.

Таблица. Окраска некоторых полимеров по реакции Либермана–Шторха–Моравского

Окраска

Полимеры

Отсутствует, Полиэтилен, полипропилен, полиамиды, поликарбонаты, полиформальдегид, полистирол, ПММА, АБС, Медленно становится светло-коричневой, Полиметилакрилат, Медленно синеет, затем зеленеет, Поливинилхлорид, Медленно желтеет, Поливинилиденхлорид

После того, как будет идентифицирована природа полимера, проводят качественный и, по возможности, количественный анализ исследуемого образца методами, подходящими для соответствующего класса высокомолекулярных соединений.

Большинство полимерных материалов в настоящее время представляют собой композиции, в которых, кроме основного полимера, могут присутствовать различные добавки, улучшающие те или иные свойства материала, необходимые для переработки и эксплуатации. Так, введение термостабилизаторов и смазок способствует расширению температурного диапазона переработки полимерной композиции и уменьшению прилипания расплава к рабочим органам оборудования. Присутствие в композиции светостабилизаторов улучшает стойкость материала к влиянию внешних атмосферных факторов (УФ-излучения, повышенной влажности, высокой и низкой температур, постепенных или быстрых переходов через критические точки, например, точку замерзания воды, и т. д.).

Наличие отбеливателя или красителя придает изделию привлекательный внешний вид, а введение антипиренов улучшает огнестойкость материала.

Все эти компоненты–добавки усложняют химический состав идентифицируемого вещества. Проведение окончательного анализа требует разделения его на составные элементы, используя, например, различную растворимость веществ.

Более детальные исследования химического состава полимерного материала и его структуры проводят методами инфракрасной спектроскопии, газовой хроматографии, рентгенографическими и электронографическими методами, электронной микроскопией.

Специалисты, имеющие многолетний опыт работы с различными полимерами, часто могут определить химическую природу полимера без специального анализа, только по внешним признакам — виду, жесткости и эластичности материала, наличию характерного запаха при поджигании. Правда, такой характерный запах часто отсутствует у известных полимеров, в которые введены антипирены. Особенно это касается образцов изделий из импортных материалов, для которых повышенная огнестойкость является одним из основных эксплуатационных показателей. Если по другим характерным признакам не удается установить природу полимера, то приходится прибегать к методам исследования, о которых говорилось выше.

8 стр., 3565 слов

Влияние строительных материалов на здоровье человека (2)

... материалов на здоровье человека. Цель работы определение влияния строительных материалов на здоровье человека. Для достижения цели поставлены следующие задачи: 1. Рассмотреть информацию по отделочным материалам. 2. Выделить влияние отделочных материалов на организм человека. 3.Выявить в составе отдельных материалов вещества, отрицательно влияющие на ...

1.5.Конструкционные пластмассы

Конструкционные пластмассы

Из наиболее прочных стеклопластиков, расчетное сопротивление сжатию и растяжению которых достигает 100 МПа, выполняют основные элементы несущих строительных конструкций. Прозрачные стеклопластики используют в качестве свето-прозрачных элементов ограждающих конструкций зданий. Из особо прозрачного оргстекла и прозрачного винипласта изготовляют прозрачные части ограждений, пропускающие все части солнечного спектра. Сверхлегкие пенопласты применяют в средних слоях легких ограждений покрытий и стен. Прочные, тонкие воздухо- и водонепроницаемые ткани используют в пневматических и тентовых покрытиях. Из полимерных пленок осуществляют временные покрытия закрытого грунта. Древесные пластики могут служить материалом для конструкций, работающих на открытом воздухе.

К положительным свойствам этих материалов относятся: малая плотность, не превышающая 1500 кг/м3; химическая стойкость в некоторых агрессивных средах; они водостойки и не подвергаются гниению. В процессе изготовления им можно придать ряд требуемых свойств и сделать элементы конструкций любой требуемой формы.

Основными недостатками конструкционных пластмасс является их малая жесткость (модуль упругости не превышает 104 МПа) и, следовательно, повышенная деформативность, не позволяющая полностью использовать их прочность. Сгораемость этих материалов ограничивает их применение в основных несущих конструкциях. Малая поверхностная твердость ведет к легкой повреждаемости конструкций. Ползучесть и старение в процессе эксплуатации ведут к повышению прогибов и уменьшению прозрачности ограждающих конструкций.

В состав конструкционных пластмасс входит ряд компонентов.

Синтетические смолы являются основными компонентами пластмасс. Они образуют основную массу материалов, служат связующими аналогично цементному раствору в бетоне и делятся на два основных класса — термопластичные и термореактивные.

Термопластичные смолы (полиметилметакрилат, поливинил-хлорид, полистирол, полиэтилен и др.) после завершения процесса синтеза и превращения в твердую стеклообразную массу способны под действием нагрева размягчаться, переходя в вязко-текучее состояние, а при охлаждении вновь возвращаться к твердому состоянию. Термопластичные смолы используют для изготовления листовых материалов ( органическое стекло, винипласт), клеев для их склеивания, пенопластов, пленок.

Термореактивные смолы переходят из вязко-текучего в твердое состояние только один раз — в процессе отверждения. Этот процесс происходит под воздействием отвердителя или при нагреве или под воздействием обоих факторов.

После завершения процесса отверждения термореактивный материал не размягчается при последующем нагреве, а лишь незначительно теряет прочность и жесткость. В конструкционных пластмассах строительного назначения применяют следующие термореактивные смолы: фенолформальдегидные, полиэфирные, эпоксидные, мочевино-формальдегидные. Термореактивные смолы широко применяют для изготовления фанеры, стеклопластиков, пенопластов, клеев, древесных пластиков, различных фасонных деталей.

9 стр., 4039 слов

Штифтовые конструкции. Виды и методы изготовления

... штифтовых конструкций Штифтовые конструкции изготавливаются из современных материалов, поэтому результат работы удовлетворяет каждого клиента. Для изготовления коронковой части конструкции используются те же материалы, что и для изготовления ... Штифтовые конструкции Стоматологический штифт - это ортопедическое приспособление в форме стержня, используемое ... и определяют цвет пластмассы. В лаборатории ...

При формировании полимера применяют и такие материалы, как отвердители, ускорители (вещества, ускоряющие отверждение), катализаторы (вещества, не участвующие в отверждении, но присутствие которых необходимо для протекания процесса отверждения), пластификаторы (вещества, уменьшающие хрупкость готового материала), ингибиторы (вещества, замедляющие процесс отверждения) и др.

С целью улучшения механических и технологических свойств, повышения теплостойкости, снижения стоимости в пластмассовые материалы вводят наполнители неорганического и органического происхождения. Их вводят в виде порошков, волокон, листов (древесная мука, цемент, стеклянные и асбестовые волокна, бумага, хлопчатобумажные и стеклянные ткани и т. п.).

Окраска пластмассовых материалов осуществляется путем введения красителей в массу материала. Нужный рисунок и цвет могут быть также получены, если они предварительно нанесены на наружный слой листового наполнителя (бумагу, ткань).

Порообразователи служат добавками для получения газонаполненных материалов — пенопластов.

Наряду с пластмассами в конструкциях широко используют такие неорганические материалы, как алюминий, плакированную (защищенную) сталь, асбестоцемент.

Стеклопластик представляет собой материал, состоящий из двух основных компонентов: синтетического связующего и стеклянного волокна (наполнителя).

Сущность изготовления стеклопластика состоит в том, что в неотвержденную смолу вводят стекловолокно, а затем смолу подвергают отверждению. Синтетическое связующее придает монолитность и обеспечивает стабильность формы готового стеклопластика; обеспечивает использование высокой прочности стекловолокна путем равномерного распределения усилий между волокнами и обеспечения их устойчивости, защиту волокон от атмосферных и других внешних воздействий; воспринимает часть усилий, возникающих в эксплуатационных условиях.

В стеклопластиках чаще всего используют термореактивные смолы (полиэфирную, эпоксидную, фенолформальдегидную) с различными модифицирующими добавками, улучшающими технологические и эксплуатационные свойства стеклопластика.

1.6.Виды пластмасс

Конструкционные пластмассы

Из наиболее прочных стеклопластиков, расчетное сопротивление сжатию и растяжению которых достигает 100 МПа, выполняют основные элементы несущих строительных конструкций. Прозрачные стеклопластики используют в качестве свето-прозрачных элементов ограждающих конструкций зданий. Из особо прозрачного оргстекла и прозрачного винипласта изготовляют прозрачные части ограждений, пропускающие все части солнечного спектра. Сверхлегкие пенопласты применяют в средних слоях легких ограждений покрытий и стен. Прочные, тонкие воздухо- и водонепроницаемые ткани используют в пневматических и тентовых покрытиях. Из полимерных пленок осуществляют временные покрытия закрытого грунта. Древесные пластики могут служить материалом для конструкций, работающих на открытом воздухе.

24 стр., 11836 слов

Конструкция и прочность самолетов

... приближении Взлетная масса самолета представляет собой сумму: где соответственно массы: конструкции планера, силовой установки, оборудования и управления, топлива, коммерческой нагрузки и служебной нагрузки. ; ... поверхростей; Стреловидность горизонтального и вертикального оперений: 4. Расчёт фюзеляжа на прочность 1.1. 1.1.1. Координата центра масс (ЦМ) самолета находится середине длины фюзеляжа, ...

К положительным свойствам этих материалов относятся: малая плотность, не превышающая 1500 кг/м3; химическая стойкость в некоторых агрессивных средах; они водостойки и не подвергаются гниению. В процессе изготовления им можно придать ряд требуемых свойств и сделать элементы конструкций любой требуемой формы.

Основными недостатками конструкционных пластмасс является их малая жесткость (модуль упругости не превышает 104 МПа) и, следовательно, повышенная деформативность, не позволяющая полностью использовать их прочность. Сгораемость этих материалов ограничивает их применение в основных несущих конструкциях. Малая поверхностная твердость ведет к легкой повреждаемости конструкций. Ползучесть и старение в процессе эксплуатации ведут к повышению прогибов и уменьшению прозрачности ограждающих конструкций.

В состав конструкционных пластмасс входит ряд компонентов.

Синтетические смолы являются основными компонентами пластмасс. Они образуют основную массу материалов, служат связующими аналогично цементному раствору в бетоне и делятся на два основных класса — термопластичные и термореактивные.

Термопластичные смолы (полиметилметакрилат, поливинил-хлорид, полистирол, полиэтилен и др.) после завершения процесса синтеза и превращения в твердую стеклообразную массу способны под действием нагрева размягчаться, переходя в вязко-текучее состояние, а при охлаждении вновь возвращаться к твердому состоянию. Термопластичные смолы используют для изготовления листовых материалов ( органическое стекло, винипласт), клеев для их склеивания, пенопластов, пленок.

Термореактивные смолы переходят из вязко-текучего в твердое состояние только один раз — в процессе отверждения. Этот процесс происходит под воздействием отвердителя или при нагреве или под воздействием обоих факторов.

После завершения процесса отверждения термореактивный материал не размягчается при последующем нагреве, а лишь незначительно теряет прочность и жесткость. В конструкционных пластмассах строительного назначения применяют следующие термореактивные смолы: фенолформальдегидные, полиэфирные, эпоксидные, мочевино-формальдегидные. Термореактивные смолы широко применяют для изготовления фанеры, стеклопластиков, пенопластов, клеев, древесных пластиков, различных фасонных деталей.

При формировании полимера применяют и такие материалы, как отвердители, ускорители (вещества, ускоряющие отверждение), катализаторы (вещества, не участвующие в отверждении, но присутствие которых необходимо для протекания процесса отверждения), пластификаторы (вещества, уменьшающие хрупкость готового материала), ингибиторы (вещества, замедляющие процесс отверждения) и др.

С целью улучшения механических и технологических свойств, повышения теплостойкости, снижения стоимости в пластмассовые материалы вводят наполнители неорганического и органического происхождения. Их вводят в виде порошков, волокон, листов (древесная мука, цемент, стеклянные и асбестовые волокна, бумага, хлопчатобумажные и стеклянные ткани и т. п.).

Окраска пластмассовых материалов осуществляется путем введения красителей в массу материала. Нужный рисунок и цвет могут быть также получены, если они предварительно нанесены на наружный слой листового наполнителя (бумагу, ткань).

4 стр., 1941 слов

Несущие конструкции из пластмасс. Пневматические конструкции

... Пневматические конструкции Пневматические конструкции являются самыми распространенными пространственными конструкциями из пластмасс. Пневматическими или надувными называют конструкции, ... пневматических конструкций используют тканевые материалы и пленки. Основные требования к этим материалам: воздухонепроницаемость; влагонепроницаемость; эластичность; легкость в сочетании с высокой прочностью ... волокон. ...

Порообразователи служат добавками для получения газонаполненных материалов — пенопластов.

Наряду с пластмассами в конструкциях широко используют такие неорганические материалы, как алюминий, плакированную (защищенную) сталь, асбестоцемент.

Стеклопластик представляет собой материал, состоящий из двух основных компонентов: синтетического связующего и стеклянного волокна (наполнителя).

Сущность изготовления стеклопластика состоит в том, что в неотвержденную смолу вводят стекловолокно, а затем смолу подвергают отверждению. Синтетическое связующее придает монолитность и обеспечивает стабильность формы готового стеклопластика; обеспечивает использование высокой прочности стекловолокна путем равномерного распределения усилий между волокнами и обеспечения их устойчивости, защиту волокон от атмосферных и других внешних воздействий; воспринимает часть усилий, возникающих в эксплуатационных условиях.

В стеклопластиках чаще всего используют термореактивные смолы (полиэфирную, эпоксидную, фенолформальдегидную) с различными модифицирующими добавками, улучшающими технологические и эксплуатационные свойства стеклопластика.

1.7.Преимущества и недостатки использования пластика

Популярность и востребованность пластика как материала была получена благодаря сочетанию высоких эксплуатационных свойств, долгому сроку службы. Из него можно изготавливать даже самые сложные формы конструкций, что очень ценится дизайнерами и инженерами. Имеет множество положительных сторон и преимуществ перед остальными видами материала, к которым относится:

1. Высокая прочность .По данному показателю многие виды пластмасс можно легко сравнить со сталью, и иногда они даже превосходят их.

2. Небольшой удельный вес. Несмотря на свою прочность, изделия из пластмасс гораздо легче металлических и деревянных аналогов.

3. Химическая инертность, стойкость .Платстиковые изделия устойчивы к возникновению коррозии, а некоторые из них даже способны выдерживать агрессивное влияние концентрированных кислот, щелочей.

4 .Простота обработки . Благодаря этому свойству, изготовление различных деталей и элементов требует минимальных единиц затрат труда.

5. Декоративные свойства. Пластмассовому изделию можно придать какую угодно текстуру, так же его можно окрасить в любой цвет.

6. Устойчивость к механическим повреждениям. Изделия из пластмасс с низким давлением не повреждаются при эксплуатации или транспортировке. Также они устойчивы к образованию трещин.

7. Низкий коэффициент трения . Благодаря этому свойству некоторых видов пластмасс, можно добиться повышенной устойчивости к износу при продолжительном трении.

8.Оптические свойства. Оптические полимеры ценятся за прозрачность, бесцветность. А некоторые из них превосходят даже оконное силикатное стекло.

На первый взгляд можно подумать, что раз пластик получил такое широкое применение, то он имеет одни плюсы. Но кроме перечисленных положительных качеств, есть и отрицательные стороны, которые необходимо учитывать при его использовании. К основным недостаткам относятся следующие факторы:

1.Под воздействием кислорода, влаги, ультрафиолетовых лучей, происходит старение пластмасс, что приводит к постепенному разрушению и ухудшению качественных показателей. У них начинает снижаться эластичность, повышается жёсткость, хрупкость, появляется деформация.

2.Поскольку пластик является искусственным синтетическим материалом, он оказывает разрушающее действие на окружающую среду. Это связано с очень длительным разложением, что приводит к его накоплению.

3.Полимерные материалы обладают низкой огнестойкостью. Они легко воспламеняются, образуя много дыма, и при этом выделяют токсичные вещества.

4.Практически все виды пластмассы имеют низкий предел теплостойкости, поэтому не выдерживают высоких температур, которые могут развиться при отсутствии теплоносителя в коллекторе.

5.Ещё одним минусом является малая стабильность формы, обусловленная недостаточной жёсткостью и излишней мягкостью, которая меняется под влиянием внешних нагрузок.

1.8.Промышленное использование пластмассы как материала

К пластмассам, применяемым в строительных конструкциях, относятся стеклопластики, оргстекло, винипласты, пенопласты, сотопласты, древесные пластики, синтетические клеи и др.

К строительным конструкциям с применением пластмасс относятся: трехслойные конструкции (плоские панели, складки, оболочки, своды и т. п.) с обшивками из высокопрочных листовых материалов (металла, асбестоцемента, фанеры, стеклопластика) и средним слоем из пенопласта или сотопласта; трехслойные конструкции с ребристым средним слоем; однослойные и многослойные свето-прозрачные элементы ограждений (панели, купола, волнистые листы) из полиэфирного стеклопластика, оргстекла и винипласта, пневматические (надувные) и тентовые конструкции из воздухонепроницаемых тканей и пленок.

Применение пластмасс в конструкциях наиболее целесообразно в случаях, когда необходимо уменьшить вес конструкций: при строительстве в районах вечномерзлых грунтов, просадочных грунтов, на подрабатываемых территориях, когда надо сократить объем транспортных и строительно-монтажных работ, особенно при строительстве в отдаленных и труднодоступных районах, когда требуется облегчить монтаж и демонтаж сборно-разборных конструкций и уменьшить мощность подъемно-транспортного оборудования. Целесообразно, применение конструкций с использованием пластмасс для повышения надежности сооружений при их эксплуатации в агрессивных средах, районах высокой сейсмичности, а также для исключения влияния магнитных свойств строительных конструкций и возможности искрообразования.

Многие пластмассы легко обрабатываются, их можно пилить, строгать, сверлить.

Универсальность, легкая обрабатываемость, антикоррозионность, красивый внешний вид обусловили возможность и целесообразность широкого использования пластмасс в строительстве. Кроме того, некоторые виды пластмасс обладают высокой механической прочностью, теплозвукоизоляционными, диэлектрическими свойствами.

Глава 2. Древесина — конструкционный строительный материал

2.1 История

Древесина — это живой материал, он имеет свой характер, свои особенности, свой возраст. Только настоящие мастера учитывают все эти особенности, вплоть до места, на котором выросло конкретное дерево, из которого создается новое изделие.

Издавна из дерева возводили дома, изготовляли утварь, посуду, делали игрушки. Художественная обработка древесины у многих народов — самый развитый и наиболее древний вид народного декоративного искусства.

Докрашенной резьбой щедро украшались дворцы, палаты и терема Древней Руси. На ярком солнце блистала расписанная киноварью, ярь- медянкой и золотом рельефная резьба наличников и крылец. За красоту и великолепие дворца в Коломенском современники считали его одним из чудес света. В XVII — XVIII вв. искусство художественной резьбы по дереву получило развитие в оформлении иконостасов, дворцовых интерьеров, в мебели, где преобладала объемная, горельефная, накладная и пропильная резьба. Многоцветная резьба украшала грузовые парусники, в частности борта и надстройки волжских белян и расшив, а также боевые корабли — галиоты и корветы, под бушпритами которых красовались скульптуры птиц, зверей и морских божеств.

Все созданное человеком из дерева всегда имело практическое назначение и вместе с тем выражало духовный смысл, так как самой характерной чертой прикладного искусства является то, что вещи, создаваемые для практического применения, становятся носителями настроения мастера, его чувств и мыслей. Человек улучшал вещь по форме и восприятию, а в процессе труда совершенствовалась его рука, воспитывалось чувство формы, цвета, материала, пропорции, симметрии, ритма и в целом “чувство вещи”.

До наших дней на русском Севере, в Поволжье, на Урале и в Сибири сохранились крестьянские дома — произведения неизвестных ваятелей и резчиков. Высокие фронтоны завершаются мощными бревнами- охлупнями, один край которых вырезан в виде головы рогатого оленя, кругло-гривого коня или птицы. Доски- причелины и спускающиеся с них доски-полотенца заполнены растительным орнаментом либо пропильным геометрическим узором.

В Поволжье получила распространение глухая или долбленая резьба в сочетании с подкраской.

2.1. Лесные ресурсы России. Сырьевая база применения древесины в строительстве.

Наша страна является первой в мире по количеству лесных площадей, которые занимаю почти половину территории России — примерно 12,3 млн. км 2 . Основная часть лесов России, около 3/4, расположена в районах Сибири, Дальнего Востока, в северных областях европейской части страны. Преобладающими породами являются хвойные: 37% лесов занимает лиственница, 19% — сосна, 20% — ель и пихта, 8% — кедр. Лиственные породы занимают около половины площади наших лесов. Наиболее распространенной породой является береза, занимающая около 1/6 общей площади лесов.

Запасы древесины в наших лесах составляют около 80 млрд. м 3 . Ежегодно заготавливается около 280 млн. м 3 . деловой древесины, т.е. пригодной для изготовления конструкций и изделий. Однако, это количество далеко не исчерпывает естественного годового прироста древесины в отдаленных районах Сибири и Дальнего Востока.

Заготовленный лес в виде отрезков стволов стандартной длины доставляется автомобильным, железнодорожным и водным транспортом или путем сплава по рекам и озерам на деревообрабатывающие предприятия. Там из него изготавливают пилёные материалы, фанеру, древесные плиты, конструкции и строительные детали. При лесозаготовке и обработке древесины образуется большое количество отходов, эффективное использование которых имеет большое народно-хозяйственное значение. Изготовление из отходов древесины изоляционных древесноволокнистых и древесностружечных плит, широко применяемых в строительстве, позволяет экономить большое количество деловой древесины.

Хвойную древесину используют для изготовления основных элементов деревянных конструкций и строительных деталей. Прямые высокие стволы хвойных деревьев с небольшим количеством сучков позволяют получать прямолинейные пиломатериалы с ограниченным количеством пороков. Хвойная древесина содержит смолы, благодаря чему она лучше сопротивляется увлажнению и загниванию, чем лиственная.

Лиственная древесина большинства пород является менее прямолинейной, имеет больше сучков и более подвержена загниванию, чем хвойная. Она почти не применяется для изготовления основных элементов деревянных строительных конструкций.

Дубовая древесина выделяется среди лиственных пород повышенной прочностью и стойкостью к загниванию. Однако, ввиду дефицитности и высокой стоимости она используется только для небольших соединительных деталей.

Березовая древесина так же относится к твердым лиственным породам. Ее используют, главным образом, для изготовления строительной фанеры. Нуждается в защите от загнивания.

В строительную практику все шире внедряются прогрессивные деревянные конструкции заводского изготовления; должно существенно возрасти использование отходов лесной и деревообрабатывающей промышленности. Ответственная роль в выполнении этой задачи принадлежит проектировщикам-конструкторам.

2.2.Строение и состав древесины

В результате растительного происхождения древесина имеет трубчатое слоисто-волокнистое строение. Основную массу древесины составляют древесные волокна, расположенные вдоль ствола. Они состоят из удлиненных пустотелых оболочек отмерших клеток (трахеидов, длиной порядка 3 мм) органических веществ (целлюлозы и легнина).

Древесные волокна располагаются концентрическими слоями вокруг оси ствола, которые называются годичными слоями, т.к. каждый слой нарастает в течение года. Они хорошо заметны в виде ряда колец на поперечных разрезах ствола, особенно хвойных деревьев. По их количеству можно определить возраст дерева.

Каждый годичный слой состоит из двух частей. Внутренний слой (более широкий и светлый) состоит из мягкой ранней древесины, образующейся весной, когда дерево растет быстро. Клетки ранней древесины имеют более тонкие стенки и широкие полости. Клетки поздней древесины имеют более толстые стенки и узкие полости. Прочность и плотность древесины зависит от относительного содержания в ней поздней древесины.

Средняя часть стволов древесины хвойных пород имеет более темный цвет, содержит больше смолы и называется ядро. Затем идет заболонь и, наконец, кора.

Кроме того в древесине имеются горизонтальные сердцевинные лучи, мягкая сердцевина, смоляные ходы, сучки.

2.3.Сорты древесины

Качество лесоматериалов определяется сортом (отборный, I, II, III, IV), устанавливаемым в зависимости от вида, величины, расположения и количества пороков. Древесина для несущих элементов деревянных конструкций должна удовлетворять требованиям I, II и III сортов.

Древесина I сорта, Древесина II сорта, Древесина III сорта

2.4.Свойства древесины. Физические и механические ., Физические свойства.

Плотность . Древесина относится к классу легких конструкционных материалов. Ее плотность зависит от относительного объема пор и содержания в них влаги. Стандартная плотность древесины должна определяться при влажности 12%. Свежерубленая древесина имеет плотность 850 кг/м 3 . Расчетная плотность древесины хвойных пород в составе конструкций в помещениях со стандартной влажностью воздуха 12% принимают равной 500 кг/м 3 ., в помещении с влажностью воздуха более 75% и на открытом воздухе – 600 кг/м 3 .

Температурное расширение . Линейное расширение при нагревании, характеризуемое коэффициентом линейного расширения, в древесине различно вдоль и под углами к волокнам. Коэффициент линейного расширения ? вдоль волокон составляет (3 ч 5) ∙ 10 -6 , что позволяет строить деревянные здания без температурных швов. Поперек волокон древесины этот коэффициент меньше в 7 – 10 раз.

Теплопроводность древесины

Теплоемкость древесины

стойкость

Механические свойства

Прочность . Древесина относится к материалам средней прочности, однако, ее относительная прочность с учетом малой плотности позволяет сравнивать ее со сталью.

Древесина является анизотропным материалом, поэтому ее прочность зависит от направления действия усилий по отношению к волокнам. При действии усилий вдоль волокон, оболочки клеток работают в самых благоприятных условиях и древесина показывает наибольшую прочность.

Средний предел прочности древесины сосны без пороков 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. Наличие пороков значительно (~ на 30%) снижает прочность древесины при сжатии и изгибе, а особенно (~ на 70%) при растяжении. Длительность действия нагрузки существенно влияет на прочность древесины. При неограниченно длительномнагружении ее прочность характеризуется пределом длительного сопротивления, который составляет только 0,5 предела прочности при стандартном нагружении. Наибольшую прочность, в 1,5 раза превышающую кратковременную, древесина показывает при кратчайших ударных и взрывных нагрузках. Вибрационные нагрузки, вызывающие переменные по знаку напряжения, снижают ее прочность.

Жесткость древесины

Для хвойных пород вдоль волокон Е = 15000 МПа.

В СНиП II-25-80 модуль упругости для любой породы древесины Е о = 10000 МПа. Е 90 = 400 МПа.

При повышенной влажности, температура, а также при совместном действии постоянных и временных нагрузок значение Е снижается коэффициентами условия работы m в , m т , m д < 1.

Влияние влажности . Изменение влажности в пределах от 0% до 30% приводит к снижению прочности древесины на 30% от максимальной. Дальнейшее изменение влажности не приводит к снижению прочности древесины.

Поперечное изменение влажности (усушка и разбухание) приводят к короблению древесины. Наибольшая усушка происходит поперек волокон, перпендикулярно годичным слоям. Деформации усушки развиваются неравномерно от поверхности к центру. При усушке появляется не только коробление, но и усушечные трещины.

2.7. Лесоматериал, Лесоматериалы, получаемые строительством, делят на круглые и пилёные.

Круглые лесоматериалы

Пиломатериалы

2.8. Качество лесоматериалов

Качество лесоматериалов определяется, в основном, степенью однородности строения древесины, от которой зависит ее прочность. Степень однородности древесины определяется размерами и количеством участков, где однородность ее строения нарушена и прочность снижена. Такие участки называют пороками .

Основными недопустимыми пороками древесины являются: гниль, червоточины и трещины в зонах скалывания в соединениях.

сучки

Наклон волокон (косослой ) относительно оси элемента так же является допустимым с ограничением пороком. Он образуется в результате природного винтообразного расположения волокон в стволе, а так же при распиловке бревен в результате их сбега.

Трещины

мягкая сердцевина, выпадающие сучки и другие

2.9. Строительная фанера

Строительная фанера

СНиП II-25-80 по проектированию деревянных конструкций рекомендует следующие виды водостойкой фанеры в качестве строительной:

  1. Фанера марки ФСФ , склеенная фенолоформальдегидными клеями. Эта фанера выпускается:

А)

из древесины березы (5-ти и 7-ми слойная, толщиной 5 – 8 мм и более).

Б)

  • из древесины лиственницы (7-слойная, толщиной 8 мм и более).

фанерными плитами

Модуль упругости березовой фанеры вдоль волокон составляет 90%, а поперек – 60% от модуля упругости древесины вдоль волокон. Модули упругости фанеры из лиственницы составляют соответственно 70% и 50% от Е о древеспины.

  1. Банелизированная фанера (ФБС) отличается от фанеры марки ФСФ тем, что ее наружные слои пропитывают водостойкими спирторастворимыми смолами. Она имеет толщину 7 – 18 м. Ее прочность вдоль волокон в 2,5 раза, а поперек в 2 раза превышает прочность хвойной древесины вдоль волокон. Применяется в особо неблагоприятных влажностных условиях.

2.10.Древесные пластики

Материалы, полученные на основе переработки натуральной древесины, соединенные синтетическими смолами называют древесными пластиками .

Древеснослоистые пластики (ДСП) изготавливают из тонких листов березового (иногда ольхового, липового или букового) шпона, пропитанного смолой и запрессованного при высоком давлении 150-180 кг\см 2 и температуре t=145-155єC.

В зависимости от взаимного расположения слоев шпона в пакете, различают 4 основных марки ДСП:

ДСП-А – все слои параллельны друг другу, ДСП-Б – через каждые 10-12 параллельных слоев один поперечный, ДСП-В – перекрестное расположение, причем наружные слои располагаются вдоль плиты, ДСП-Г – звездообразная, каждый слой смещен по отношению к предыдущему на 25-30є.

Для строительных конструкций рекомендуется ДСП-Б и ДСП-В, как наиболее прочные поперек волокон и под углами к волокнам.

Во всех случаях прочность ДСП превышает прочность цельной древесины, а для некоторых марок при действии усилий вдоль волокон шпона не уступает прочности стали.

В настоящее время в связи еще с высокой стоимостью ДСП, он применяется в основном для изготовления средств соединения элементов конструкций.

Древесноволокнистые плиты (ДВП ) изготавливают из хаотически расположенных волокон древесины (опилок), склеенных канифольной эмульсией. Сырьем для ДВП являются отходы лесопиления и деревообработки. Для изготовления твердых и сверхтвердых плит в древесноволокнистую массу добавляют фенолоформальдегидную смолу. При длительном действии влажной среды, древесноволокнистая плита весьма гигроскопична, набухает по толщине и теряет прочность, поэтому во влажных условиях применять ДВП не рекомендуется. Прочность сверхтвердых плит ДВП плотностью не менее 950 кг\м 3 при растяжении составляет около 25 МПа.

Древесностружечные плиты (ПС и ПТ) получают путем горячего прессования древесных стружек, перемешанных, вернее опыленных фенолоформальдегидными смолами.

Древесностружечные плиты в зависимости от плотности подразделяют на:

легкие =350-500 кг\м 3

средние ПС =500-650 кг\м 3

тяжелые ПТ =650-800 кг\м 3

Прочность плит ПТ и ПС при растяжении составляет соответственно 3,6-2,9 МПа и 2,9-2,1 МПа. ПС и ПТ являются дешевым и доступным материалом, он широко используется в строительстве в качестве перегородок, подвесных потолков. Влагопоглощение плит колеблется в широких пределах, при этом они разбухают по толщине на 30-40%.

2.11. Продукты переработки древесины

В настоящее время существует ряд новых переспективных плитных материалов — продуктов углубленной переработки древесины (англ. EngineeredWoodProducts), получивших широкое распространение в Северной Америке и Европе, но производство которых в России до сих пор фактически отсутствует. Прежде всего, речь идет о материалах LVL , OSB , MDF . Растущая популярность данных продуктов вызвана, прежде всего, постоянным снижением мировых запасов крупной древесины.

Шпоновый брус LVL — конструкционный материал будущего (англ. LaminatedVeneerLumber).

Клееные шпоновые балки (LVL) являются высококачественным материалом из дерева. Превосходные свойства LVL позволяют отнести его к наиболее перспективным материалам, используемым в строительстве. Слоистая структура шпоновых балок делает их прочными и долговечными. Снижающие прочность дефекты отдельных слоёв шпона, такие как сучки, распределяются в толще слоёв таким образом, что их влияние на прочность конечного продукта незначительно. Благодаря таким характеристикам, как постоянство качества, стабильность и точность размеров, прямолинейность, клееные шпоновые балки LVL значительно превосходят другие конструктивные материалы из древесины. Высокие прочностные свойства клееных шпоновых балок LVL достигаются благодаря сращиванию листов шпона «на ус». При этом набор слоёв происходит таким образом, что швы каждого последующего слоя шпона располагаются в шахматном порядке равномерно по всей длине балки. Эта система, запатентованная фирмой RauteWood, поставщиком оборудования для производства LVL, позволяет улучшить прочностные характеристики LVL. Одно из уникальных преимуществ материала LVL в строительстве — это возможность широкого выбора размеров шпоновых балок. Ширину и длину балок можно выбирать произвольно в пределах размеров, допускаемых линией по производству LVL. Ширина клееных шпоновых балок LVL — в диапазоне от 100 до 180 см, длина — в диапазоне от 2,50 до 25 м. Толщина обычно составляет 19 -75 мм. Эстетически шпоновые балки имеют вид массивной древесины, который может выигрышно использоваться архитекторами и дизайнерами в строительстве. При необходимости эстетические качества изделия могут быть в дальнейшем улучшены за счёт использования древесины лучшего качества в верхнем слое шпона. Технология производства LVL сходна с технологией производства фанеры. Она включает лущение шпона из хвойных пород древесины с последующим склеиванием нескольких слоев шпона. Несмотря на сходство технологий производства фанеры и LVL, эти процессы имеют существенные различия. При производстве фанеры волокна соседних слоев шпона расположены перекрестно, а при производстве LVL — параллельно. При изготовлении LVL используется шпон большей толщины (до 3,2 мм), а готовое изделие может иметь толщину до 10 см. В результате получается однородный бездефектный материал. Технология LVL позволяет изготовлять балки для несущих конструкций (стены, перекрытия для крыш и полов, и пр.), несущие балки мостов, шпалы, брус для профилирования.

Ориентированно-стружечные плиты OSB являются новым высокотехнологичным материалом, применяемым в деревянном каркасном домостроении, при изготовлении мебели, для упаковки. Плиты OSB производятся путем склейки крупноразмерной (3-8 см) тонкой стружки, причем в верхнем и нижнем слоях направление волокон расположено продольно, а в среднем слое — поперечно длине плиты. По физическим свойствам плиты OSB схожи с хвойной фанерой, однако гораздо более дешевы в изготовлении за счет низких требований к качеству древесного сырья. Из-за более низкой стоимости при одинаковых потребительских качествах ориентированно-стружечные плиты постепенно вытесняют фанеру во многих традиционных областях применения.

Ориентированно-стружечная плита — это плотная спрессованная трехслойная древесная плита из крупной ориентированной щепы хвойных пород. Является заменителем фанеры и ДСП. Внешний вид ориентированно-стружечной плиты наглядно объясняет ее название. Плиту легко отличить по удлиненной щепе. Ориентированно-стружечная плита состоит из трех слоев. В наружных (верхнем и нижнем) слоях щепа расположена продольно, а во внутреннем слое поперечно. Каждый слой проклеен водостойкими смолами и спрессован под воздействием высокого давления и температур. В результате этой технологической особенности плит OSB приобретает водостойкость, упругость и устойчивость к растяжению и строительным нагрузкам. Древесностружечные плиты с ориентированной структурой (OSB) изготавливаются методом горячего прессования древесной щепы, смешанной со связующим материалом.

Технология производства OSB была впервые применена в промышленных масштабах в США в начале 1990-х гг. Согласно данной технологии производства вначале бревна сортируют, затем проводят специальную обработку и окаривают. После чего бревна строгают вдоль волокон с целью максимального сохранения прочности структуры древесины для получения щепы. Средняя длина щепы составляет 80 мм, а ширина вирируется в зависимости от части ствола. Таким образом, плиты OSB изготовляют только из частиц размером 75-150 мм в длину, 10-25 мм в ширину и 0,5-0,75 мм в толщину. Более мелкие фракции (20-30% общего выхода) отсеивают и либо сжигают, либо используют в производстве ДСП и МДФ, для производства которых используется тонкомерная и неделовая древесина хвойных и лиственных пород. Это гарантирует однородность структуры плиты.

Далее полученную щепу сушат и пропитывают водостойкими смолами с добавлением синтетического воска. Применение воска обеспечивает высокое качество продукции. Затем щепу укладывают конвейерным способом в двух направлениях, создавая так называемый ковер. В наружных слоях плиты стружка будет ориентирована по длине, а во внутреннем — поперек. После этого ковер прессуют на многоярусном прессе при воздействии высоких температур и давления. В заключение полотно плиты ОSB разрезают на стандартные форматы и шлифуют. Повышенные механические свойства по сравнению с обычной ДСП достигаются именно за счет создания эффекта различной ориентации стружки во внешних и внутренних слоях плит OSB. Предел прочности таких плит плотностью 650-720 кг/куб. м при статическом изгибе составляет 40-50 МПа в продольном направлении и 20-25 МПа в поперечном направлении. Для сравнения: березовая фанера общего назначения имеет предел прочности при статическом изгибе 55-60 МПа. Изменяя конструкцию, например, количество и толщину слоев с определенной ориентацией в них древесных частиц, вид используемого связующего и его расход, размер древесных частиц, можно придавать плитам OSB те или иные свойства в соответствии с их назначением. Помимо достаточно высоких прочностных свойств этот материал обладает высокой влагостойкостью и однородностью структуры, исключающей такие пороки, как расслоение, покоробленность, внутренние пустоты, трещины, выпадающие сучки. Плиты OSB достаточно хорошо обрабатываются и существенно лучше, чем ДСП, держат крепления (гвозди и шурупы).

В основном в качестве сырья для производства плит использована древесина хвойных пород среднего и низкого качества. В летний период — 100% сосна. В зимний период — 60% — сосна, 10% — ель, 10% — лиственница, с добавлением лиственной древесины (березы) в количестве до 20 %. Для производства может использоваться тонкомерная древесина диаметром от 70-100 мм, которая не может быть переработана в лесопилении или производстве фанеры. При этом, что очень важно, древесные отходы не используются. Благодаря низким требованиям к качеству сырья существенно снижаются расходы на сырье и материалы.

Плита средней плотности MDF (Mediumdensityfiberboard) представляет собой древесноволокнистую плиту средней плотности, получаемую смешением в определенной пропорции древесноволокнистой фракции с заданными параметрами и связующим, с последующим прессованием высоким давлением.

От обычной ДВП МДФ отличается меньшей подверженностью воздействию влаги, большим диапазоном толщины (от 3 до 60 мм).

На настоящий момент времени данный продукт имеет самое быстрое распространение в мире в сфере производства древесных плит, а так же расширяет свою популярность среди отечественных потребителей, использующих MDF как эффективный конструкционный материал для изготовления современной мебели и строительства (для изготовления полов и облицовки стен).

При этом развитие МДФ, ранее происходившее с четкой ориентацией преимущественно на мебельное производство, постепенно расширяет сферы применения.

2.12.Достоинства и недостатки древесины как материала., Достоинства древесины как материала

Малая плотность при относительно высокой прочности. Малая теплопроводность. Коэффициенты теплопроводности (ккал/м * ч * град) Теплопроводность древесины возрастает с увеличением плотности и влажности. Хорошая обрабатываемость режущими инструментами. Возможность склеивания. Легкая гвоздимость. Усилие, необходимое для выдергивания гвоздя, забитого в торец, на 10 — 15% меньше усилия, прилагаемого к гвоздю, забитому поперек волокон. Способность хорошо окрашиваться, лакироваться, полироваться, красивая текстура (рисунок, образующийся на поверхности древесины следствие перерезания анатомических элементов).

Способность благодаря упругости хорошо поглощать звуки, возникающие при ударе и вибрации. Звукоизоляционные свойства древесины имеют большое значение при использовании в качестве звукоизоляционного строительного материала, а также для улучшения акустики общественных зданий. Звукоизлучающие свойства (резонанс).

Древесина широко применяется для изготовления инструментов. Стойкость к действию растворов кислот и щелочей; в связи с этим древесину хвойных пород применяют для изготовления емкостей, труб. Способность к изгибу, что имеет существенное значение при гнутье древесины. Более высокой способностью к изгибу отличается древесина лиственных пород. Сравнительно большая износостойкость. Свойства «предупреждать» (потрескиванием) при критических нагрузках о своем скором разрушении.

Недостатки древесины как материала

Анизотропность, т.е. изменение механических характеристик в зависимости от породы, места произрастания, зоны в поперечном сечении ствола (заболонь, ядро, сердцевина), направления волокон, наличия пороков и их расположения, влажности и других факторов; это затрудняет отбор материала для ответственных изделий и сооружений. Изменение размеров и формы в результате усушки, разбухания, коробления, особенно под воздействием изменения температуры и влажности воздуха. Из-за неравномерного удаления влаги возникают напряжения, которые приводят к растрескиванию материала. Растрескивание — отрицательное свойство древесины, но в некоторых случаях оно приносит пользу, обеспечивая плотность соединения (в емкостях, деревянных трубах, судах и т.п.).

При закреплении разбухающих деталей из древесины возникает давление разбухания в пределах 8 — 32 кгс/см2. Низкое сопротивление раскалыванию. Однако это свойство имеет положительные значения при заготовке колотых сортиментов. Загнивание, повреждение насекомыми, возгорание в неблагоприятных условиях службы.

2.13. Гниение и защита деревянных конструкций от гниения

Гниение

Грибы развиваются из клеток – спор, которые легко переносятся движением воздуха. Приростая, споры образуют плодовое тело и грибницу гриба – источник новых спор.

Защита от гниения:

Стерилизация древесины

Конструктивная защита

2.1. Защита древесины от атмосферной влаги – гидроизоляция покрытий, необходимый уклон кровли.

2.2. Защита от конденсационной влаги – пароизоляция, проветривание конструкций (осушающие продухи).

2.3. Защита от увлажнения капиллярной влагой (от земли) – устройство гидроизоляции. Деревянные конструкции должны опираться на фундамент (с битумной или рубероидной изоляцией) выше уровня грунта или пола минимум на 15 см.

Химическая защита

  • Водорастворимые антисептики (фтористый, кремнефтористый натрий) – это вещества не имеющие ни цвета ни запаха, безвредные для людей. Используются в закрытых помещениях.

  • Маслянистые антисептики – это минеральные масла (каменноугольное, антросценовое, сланцевое, древесный креозот и др.).

    Они не растворяются в воде, но вредны для человека, поэтому используются для конструкций на открытом воздухе, в земле, над водой.

Пропитка выполняется в автоклавах под высоким давлением (до 14 МПа).

Защита от жуков точильщиков – нагрев до t>80 o C или окуривание ядовитыми газами типа гексахлорана.

2.14. Горение и защита деревянных конструкций от возгорания

Характеризуется пределом огнестойкости (порядка 40 мин. для бруса 17 х 17 см, нагруженного до напряжения 10 МПа.).

Защита:

Конструктивная

2. Химическая (противопожарная пропитка или окраска).

Пропитывают веществами, которые называются антипиренами (например, аммонийная соль, фосфорная и серная кислота).

Пропитку выполняют в автоклавах одновременно с антисептированием. При нагреве антипирены расплавляются, образуя огнезащитную пленку. Защитная окраска выполняется составами на основе жидкого стекла, суперфтора и т.д.

2.15.Промышленное использование древесины как материала, Заключение

По окончанию исследований древесины и пластмасса можно прийти к следующему заключению, что эти 2 материала — наиболее широко распространены в мире, имеют многовековой опыт применения в строительстве и других отраслях народного хозяйства.

Несмотря на перечисленные недостатки, рассматриваемых видов материалов, они продолжают пользоваться огромным спросом, что повышает его востребованность. Мало кто поспорит с тем, что они являются одним из величайших изобретений человечества, которое раскрыло большие возможности во многих сферах.

К тому же, сами по себе пластик и дерево безвредны, опасными являются только вспомогательные вещества пластика, используемые при изготовлении для придания дополнительных свойств. Наиболее безопасным видом пластмасс считается полиэтилен и полипропилен. Поэтому при их использовании можно не опасаться за своё здоровье.

В зависимости от их достоинств и недостатков можно сложить определенные положительные выводы по их специальному применению и назначению в зависимости от их свойств в стоительстве домов и конструкций.

Список использованной литературы

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/konstruktsii-iz-dereva-i-plastmass-2/

1. Алюминиевые сплавы. Сб. ст., т. 1—6, М., 1963.

2.Гётц К.-Г., Хоор Д., Мёлер К., Наттерер Ю. Атлас деревянных конструкций: Пер. с нем. Александровой Н.И. – М.: Стройиздат, 1985. – 272с., ил.

1. Григорьев М. А. «Материаловеденье для столяров, плотников и паркетчиков». – М.: изд. «Высшая школа», 1989.

3.Гринь И. М. Проектирование и расчет деревянных конструкций. Справочник. Киев , 1988. 248c.

4.Дзевульский В. М. Технология металлов и дерева. — М.: Государственное издательство сельскохозяйственной литературы. 1995

5.Зубарев Г. Н. Конструкции из дерева и пластмасс. Высшая школа, М., 1990. 310c.

6.Калугин А.В. Деревянные конструкции: Учеб.для вузов. – М.: Изд-во ACB, 2003. – 224с., с ил.

7 Киселев Б. А., Стеклопластики, М., 1961; Конструкционные материалы, т. 1— 3, М., 1963.

8. Конструкционные свойства пластмасс, пер. с англ., М., 1967

9.Кропотов В. Н., Зайцев А. Г., Скавронский Б. И. «Строительные материалы». – М.: изд. «Высшая школа», 1973

10.Отрещко А.И. Деревянные конструкции: Справочник проектировщика. М.: Гос. изд-во литературы по строительству и архитектуре, 1957. – 151с.

11.Поллер “Химия на пути в третье тысячелетие», 1979

12. Ратинов, Иванов “Химия в строительстве”, 1969

13.Сетков В.И., Сербии Е.П. Строительные конструкции: Учебник. — 2-е изд., доп. и испр. — М.: ИНФРА-М, 2005. — 448 с.

14.Слипак В.П. “Резьба по дереву. Из опыта работы” Псков, изд-во псковского обл. Института усовершенствования учителей, 1994 г.

15.СНиП П-25-80 «Деревянные конструкции»

16. СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»

17.Современные композиционные материалы, пер. с англ., М., 1970.

18.Тугоплавкие материалы в машиностроении. Справочник, под ред. А. Т. Туманова и К. И. Портного, М., 1967.

При подготовке работы были использованы материалы с, Интернет-серверов:

Сайт Настаева С. Б. | Сайт о строительстве и ремонте (www.nastaev.ru).