Применение полимеров в строительстве: современные технологии для улучшения проектов

Применение полимеров в строительстве: современные технологии для улучшения проектов

Полимерные материалы, в роли которых выступают пластмассы, композиты и пластики, нашли широкое применение в строительстве. Наряду с бетоном, древесиной, металлом, стеклом они используются в процессе возведения и отделки зданий и сооружений. Иногда просто заменяют собой традиционные строительные материалы, а иногда, проявляя уникальные свойства синтезированных композитов, становятся незаменимыми.

Преимущества полимеров в строительстве

Разновидностей полимеров и изготавливаемых на их основе материалов достаточно много, но еще больше ассортимент выпускаемых на их основе изделий. Полимеры находят применение в строительстве в качестве:

• несущих и ограждающих конструкций;
• полов и напольного покрытия;
• инженерных коммуникаций;
• гидро-, звуко- и теплоизоляции;
• элементов отделки и декора;
• клеев и пен;
• модифицирующих добавок.

Главное достоинство полимеров и изделий на их основе в том, что в процессе эксплуатации проявляются конструкционные и деформационно-прочностные свойства, а также длительная устойчивость к агрессивным и температурным воздействиям. Помимо этого, происходит погашение вибрации, ударов и шума.

Полимерные теплоизоляционные материалы и вопросы энергоэффективности

Энергетическая эффективность в сфере строительства, а также в области обеспечения оптимальных условий технологического и энергетического оборудования с недавних пор повсеместно обеспечивается благодаря полимерным теплоизоляционным материалам. Они отличаются малой теплопроводностью и имеют небольшую среднюю плотность, не превышающую 600 кг/м3. Последняя достигается за счёт высокого уровня пористости, что даёт возможность воздуху, который обладает более низким уровнем теплопроводности по сравнению с пористым материалом, заполнять внутренне пространство пор.

В сфере строительства это открывает возможность:

• возводить ограждающие конструкции меньшей толщины по сравнению с теми, что выполнены из традиционных стройматериалов;
• уменьшить расход материалов;
• понизить вес конструкции и обеспечить её более низкую стоимость;
• повысить энергоэффективность за счёт меньшего расхода тепла, соответственно, и топлива, сжигаемого во время отопительного сезона.

В области обеспечения теплоизоляции оборудования применение полимеров позволяет:

• уменьшать потери тепла;
• организовать экономичный тепловой режим;
• повысить экономическую эффективность за счёт уменьшения удельного расхода топлива на единицу произведённой продукции;
• организовать защиту персонала от ожогов и частично снять проблему перетопа помещений.

Теплоизоляционные материалы, включающие в себя пенополистиролы, пенополивинилхлорид, пенополиуретаны, сотопласты и мипору, отличаются высоким процентом пористости, находящейся в пределах 90-98% (99,5% для супертонкого стекловолокна). В то время как пористость стали составляет 0%, кирпича керамического – 25-35%, тяжёлого цементного бетона – 9-15%, гранита и мрамора – 0,2-0,8%.

Устойчивость к внешним воздействиям

Одним из преимуществ полимеров выступает их устойчивость к разнообразным воздействиям, будь то атмосферные осадки, перепады давлений или температур, а также вредные химические реакции агрессивных сред или особые условия эксплуатации.

Разнообразный ассортимент полимеров (порядка 50 видов) для строительства даёт возможность выбора нужного материала в качестве основы или добавки, способной придавать веществу необходимые свойства. Список внешних воздействий широк и включает в себя процессы деструкции, инициировать которые могут солнечные лучи, влага, морская вода, агрессивные газы и жидкости, процессы горения, целый ряд веществ, присутствующих в окружающей среде, радиация, микроорганизмы, а также представители флоры и фауны. Однако сегодня почти всегда есть возможность подобрать полимеры, обеспечивающие оптимальный процесс эксплуатации.

Лёгкость монтажа и прочность конструкций

При относительно низком весе полимерные материалы наделены высокой прочностью. К этому необходимо добавить, что процесс их монтажа не вызывает особых затруднений. Частично это объясняется опять же применением материалов, выступающих в роли связующих элементов (клеев, пен, мастик, наполнителей).

Специалистам в области строительства даже удалось решить проблему прочности изготавливаемых на основе полимеров строительных конструкций, обусловленную тем, что пластмассы в 10 раз менее устойчивы к деформациям по сравнению со сталью. Делается это посредством специального распределения материала или предварительного придания упругих форм.

Подобная практика широко распространена в США, где уже к 1991 году объём производства трехслойных панелей на основе пенополистиролов и пенополиуретанов достиг 1,4 млн м2. Положительный опыт изготовления конструкций на основе полимеров, активно применяемый для сельскохозяйственных нужд, накоплен в Великобритании и Финляндии. Впрочем, многие другие страны Европы, включая и Россию (несколько лет назад был выстроен полимерный жилой дом), добились здесь значительных успехов. Сегодня производятся инженерные коммуникации на основе полимерных труб.

Современные технологии использования полимеров в области строительства

Полимерные композиты и усиленные материалы

Одним из современных направлений в изготовлении полимеров выступает производство композитных материалов (ПМК) на основе макромолекулярных пластиков и армированных разнообразными наполнителями. В связи с тем, что ПМК, классифицируемые как реактопласты и термопласты, обладают большим набором ценных конструкционных и изоляционных свойств, они широко используются в строительстве, авиа-, автомобиле- и судостроении, изготовлении средств железнодорожного транспорта.

Полимерные покрытия и защитные свойства

Для образования защитного или декоративного наружного слоя очень часто применяют полимерные покрытия на основе пластизоля, полиэстера, пурала. В связи с тем, что нанесение таких покрытий на поверхность бетона, металла, дерева, тканей взамен лакокрасочных покрытий повышает адгезию, придаёт износоустойчивость, антифрикционность, стойкость к вешним воздействиям и наделяет конструкции изолирующими или токопроводящими свойствами, появилась возможность их использования практически в любых средах.

Примером в сфере строительства могут служить:

• наливные полы;
• металлочерепица с полимерным покрытием;
• оконные рамы;
• иные изделия, выполненные из металлопластика.

Инновационные методы использования полимеров в различных сферах строительства

В начале 2018 года мир облетела весть о том, что во Франции впервые напечатали полимерный дом на 3D-принтере. Проект Yhnova был воплощен в каркасном исполнении за 18 дней и представлял собой пятикомнатное здание площадью в 95 м2. После чего оно было в необходимых местах заполнено бетоном и доведено до эксплуатационного состояния.

Для предотвращения трещин в смесь, используемую в процессе печатания, добавляют полиэтиленовую фибру, так как сегодня это самый доступный и дешёвый вариант решения проблемы. Большой интерес представляют и более сложные разработки, к примеру, стеклопластиковая арматура.

Эмират Дубай принял постановление, что к 2030 году четверть всех возводимых зданий будут пластмассовыми, созданными на основе 3D-печати. Экономический эффект от внедрения новой строительной технологии выразится в сокращении:

• расходования материалов на 50-60%;
• стоимости рабочей силы – на 50-80%;
• объёмов производимого мусора – на 60%.

Рекомендации по выбору полимерных материалов и технологий

При всех достоинствах – относительной дешевизне, простоте изготовления, лёгкости монтажа, удобства в эксплуатации, коррозийной устойчивости, гибкости и эластичности – полимерные строительные материалы обладают рядом недостатков. Основным среди них выступает токсичность, проявляющая себя как в обычных условиях эксплуатации, так в процессе деструкции (постепенного разрушения), а также при возгорании полимеров. Есть и другие недостатки, присущие конкретным видам и типам полимерных материалов и изготовленных из них изделий, находящих применение в строительстве.

Ключевые факторы при выборе полимеров для конкретных проектов

Перечисленные факторы в основном и определяют выбор полимеров в каждом конкретном случае. Цитируя одну из статей Национальной академии природоохранного и курортного строительства, можно вспомнить:

• «В настоящее время выпуск «Перечня полимерных материалов и изделий, допущенных к применению в строительстве», прекращён».
• «Рекомендуется при выборе вида полимерных строительных материалов и назначения определять их соответствие ГОСТам, ТУ и требованиям санитарно-гигиенических, противопожарных и других нормативов, требованиям экобезопасности».

Лучше поручить выполнение данной задачи опытным специалистам-проектировщикам, чтобы потом чётко следовать указаниям, изложенным в исполнительной документации. В случае необходимости отступления от проекта, решение надо будет согласовывать с организацией-разработчиком проекта.

Рекомендации по выбору надёжных поставщиков полимерных материалов

Вопрос выбора поставщика полимерных материалов достаточно актуален для строительных организаций, так производством заняты десятки фирм и компаний. Лучше руководствоваться отзывами покупателей и потребителей, уже имевших опыт приобретения и эксплуатации. Также рекомендуется запросить необходимую документацию, а также внимательно изучить деловую репутацию компании-поставщика. Рейтинговые агентства выводят на первые 10 мест следующих российских производителей:

• «Новые полимеры»;
• ООО «Ариспласт»;
• «АЛЕТ ТМ»;
• Белгородский завод полимерных материалов;
• «Химпоставщик-Дон»;
• «Полимерные материалы и композиты»;
• Вулканикум;
• «Кубань-Полимер»;
• ООО НПО «Старт Пласт»;
• завод «Оргополимерсинтез»;
• ООО «Промпласт»;
• компания «С Плюс»;
• Уфа-синтез;
• ООО «Галоген».

Проблемы и перспективы развития полимерных строительных технологий

Несмотря на то что рост численности населения земного шара определяет тренд постоянного увеличения потребности в полимерных строительных материалах, развитие отрасли сдерживается:

• запретами на использование некоторых пластиковых изделий;
• лимитами, накладываемыми на истощаемые природные ресурсы;
• загрязнением окружающей среды, мирового океана;
• проблемой утилизации отходов.

В решении этих проблем лежат перспективы развития производства и потребления строительных полимеров.

Что именно делается в этом направлении:

• Активно разрабатываются и воплощается в жизнь работа с полимерными отходами.
• Постепенно находятся решения вопросов экономии сырья и сокращения потребления энергетических ресурсов.
• Технические процессы выпуска полимерных строительных материалов обретают форму замкнутого цикла.
• Расширяются сферы применения полимеров в разнообразных направлениях строительной отрасли. Делать это позволяет изобретение новых составов, локализация выпуска компаундов, индивидуальный учёт потребностей, адаптация функционала материалов к конкретным условиям и обстоятельствам эксплуатации.
• Широко апробируются безотходные технологии производства.
• Происходит активное внедрение цифровых технологий в области мониторинга, автоматизации, интеграции, мобильных сервисов и 3D-печати.
• Разрабатываются новые сочетания пластика с различными материалами.

Заключение

Полимеры достаточно давно завоевали своё место в строительной отрасли. Без них уже не обходится практически ни один значимый проект. Возрастающие требования к обеспечению безопасности полимерных материалов лишь активизируют усилия изобретателей и разработчиков, направленных на как можно лучшее удовлетворение потребностей тех, кто осуществляет свою деятельность внутри возводимых объектов строительства или непосредственно занят их эксплуатацией. Так или иначе, быстро или медленно, но возникающие здесь проблемы находят своё решение.

Источник https://epolymer.ru/article/primenenie-polimerov-v-stroitelstve-sovremennye-tehnologii-dlya-uluchsheniya-proektov