А. Н. Несмеянова, в каждой полимерной молекуле представлен регулярный «архитектурный мотив».

Атомы или атомные группировки в такой макромолекуле могут располагаться в виде простой цепи («линейные»), в виде цепи с разветвлениями («разветвленные») и в виде трехмерной сетки («пространственно-сшитые» или «сетчатые»). Химическая связь между атомами допускает возможность поворотов отдельных сегментов, что придает гигантским молекулам свойства гибкости, пластичности.

Высокомолекулярные соединения, макромолекулы которых содержат несколько типов мономерных звеньев, называют сополимерами.

В зависимости от характера процессов, сопутствующих формованию изделий, пластмассы делят на термопласты и реактопласты. К числу реактопластов относят материалы, переработка которых в изделия сопровождается химическими реакциями образования трехмерного полимера — отверждением. При этом материал необратимо утрачивает способность переходить в вязкотекучее состояние. При формовании изделий из термопластов не происходит отверждения, и материал в готовом, изделии сохраняет способность переходить в вязкотекучее состояние.

Термопласты при нагревании размягчаются. Это объясняется относительно слабыми связями между длинноцепными молекулами. Из размягченного полимера можно легко отливать или формовать различные изделия, его можно вытягивать в тончайшие нити и пленки. Размягченный полимер лучше смешивается с наполнителями и пигментами. После охлаждения термопласты восстанавливают свойства, которые имели до нагревания. Среди термопластов наибольшее применение получили материалы из поли-винилхлорида, полистирола, полиэтилена.

В реактопластах взаимное движение макромолекул затруднено прочностью макромолекулярных связей и пространственной структурой каждой макромолекулы. Это является причиной необратимого перехода при отверждении в неплавкое и нерастворимое состояние. В процессе отверждения изделия из реактопластов приобретают важные эксплуатационные качества: высокую механическую прочность, теплостойкость, водостойкость и способность противостоять действию масел и органических растворителей. Наиболее характерным связующим в реактопластах является фенолофор-мальдегидная смола.

Полимер — главная составная часть пластмасс. Его свойства оказывают решающее влияние на свойства полимерных строительных материалов, в которых кроме полимера могут быть:

пластификатор, повышающий пластические свойства материала, его эластичность и гибкость;

стабилизатор, предотвращающий старение материала в условиях эксплуатации;

краситель, придающий материалу необходимый цвет;

наполнитель, в большинстве случаев придающий материалу повышенную механическую прочность и, как правило, снижающий его стоимость.

В качестве наполнителей используют самые различные материалы: древесную муку, опилки, стружки, асбест, каолин, бумагу, древесный шпон, синтетические и стеклянные волокна, которые часто применяют для изготовления конструкционных пластмасс. Материал при наполнителе из стекловолокна, ориентированного в одном направлении или с разным числом волокон в разных направлениях, становится анизотропным (неодинаковым по свойствам в различных направлениях). Анизотропия позволяет, ориентируя соответственно волокна, управлять конструкционными свойствами пластмасс.

Практически бесконечные возможности сочетания компонентов и технологических режимов изготовления обеспечивают многообразие видов пластмасс, их эксплуатационных свойств и декоративно-художественных качеств.

Классификация, номенклатура

и ассортимент строительных пластмасс

Современное индустриальное строительство использует разнообразные виды строительных материалов. Однако если номенклатура и ассортимент традиционных материалов сравнительно устойчивы, неизменны, то ассортимент пластмасс, напротив, чрезвычайно подвижен. Ежегодно появляются новые виды пластмасс и синтетических смол, а с ними — новые возможности, новые строительные материалы. Далеко не каждый новый материал на основе полимера может эффективно использоваться в строительстве, но потребность в «управляемых» универсальных материалах заставляет строителей постоянно следить за достижениями химии, пополнять и обновлять палитру новых искусственных материалов. Такое расширение ассортимента новых строительных материалов создает наряду с бесспорными преимуществами и дополнительные трудности в работе архитектора. Становится все сложнее применять традиционные методы работы с материалами.

Новые материалы заставляют по-новому подойти к таким фундаментальным теоретическим проблемам, как «материал и архитектурное творчество», «материал и форма» и т. д. Встает вопрос

создания «сквозной» классификации полимерных строительных материалов.

Наиболее проста классификация по архитектурно-строительно-ному признаку, предусматривающему деление материалов по областям их применения.

Исходя из архитектурно-строительных требований и возможностей полимерных материалов можно определить следующие области их целесообразного применения в строительстве: покрытия полов, внутренняя отделка, теплоизоляция и звукопоглощение, герметизация, гидроизоляция, антикоррозионные покрытия, санитар-но-техническая проводка, встроенное оборудование, ограждающие и объемные элементы зданий.

Все разнообразие полимерных строительных материалов^ изделий и элементов зданий соответственно указанным областям их применения может быть классифицировано по следующим разделам:

материалы и изделия для покрытия полов (рулонные, плиточные и составы для монолитных бесшовных покрытий);

отделочные и конструкционно-отделочные материалы и изделия (рулонные, листовые, плитные и плиточные);

профильно-погонажные изделия (конструкционно-отделочные и уплотняющие);

мастики и клеи (клеящие и герметизирующие);

теплоизоляционные и акустические материалы;

гидроизоляционные, кровельные и антикоррозионные материалы;

лакокрасочные материалы;

трубы, фасонные части к ним и санитарно-техническое оборудование;

элементы зданий и сооружений (навесные ограждающие панели, светопрозрачные фонари и купола, окна, двери, встроенные санитарно-технические кабины, другие объемные элементы зданий, пневматические конструкции и пр.).

В зависимости от областей применения и конкретного назначения полимерных строительных материалов и изделий к ним предъявляются требования, относящиеся к геометрическим размерам, физико-механическим свойствам и долговечности. Под долговечностью понимается способность материалов и изделий сопротивляться всей сумме воздействий в эксплуатационных условиях в течение определенного срока их службы без потери требуемых свойств и качеств.

Долговечность ограждающих элементов зданий, конструкционных и конструкционно-отделочных материалов определяется

1в

сроком службы зданий, а долговечность отделочных материалов может определяться межремонтными сроками и сроками морального износа отделки.

К отделочным и конструкционно-отделочным материалам, кроме прочих, предъявляются эстетические требования, которым в зависимости от области применения материалов должны удовлетворять соответствующие художественно-декоративные качества (форма, размеры, цвет, фактура и рисунок лицевой поверхности). Материалы, применяемые в интерьере, должны удовлетворять также санитарно-гигиеническим требованиям, в частности, они не должны выделять вредных веществ и накапливать статическое электричество выше нормы.

К общим требованиям, не зависящим от областей применения материалов, относятся требования индустриальности, технологичности в применении и экономической эффективности.

К требованиям индустриальности и технологичности относятся соответствие материалов и изделий индустриальным методам строительного производства и способность их подвергаться необходимой обработке.

Требованиям экономической эффективности удовлетворяют материалы и изделия, характеризующиеся относительно наименьшей приведенной стоимостью, учитывающей единовременные затраты в строительстве (стоимость материала и производства работ по применению), долговечность материала и среднегодовые эксплуатационно-ремонтные расходы.

Эксплуатационно-технические требования к полимерным строительным материалам и изделиям и соответствующие этим требованиям физические, химические и механические свойства материалов зависят от их назначения и конкретных областей применения.

Важнейшими эксплуатационно-техническими требованиями к материалам для покрытия полов являются износостойкость, стабильность линейных размеров, небольшая деформативность под нагрузкой и цветостойкость; для отделочных материалов — стабильность линейных размеров, цветостойкость и требования к качеству лицевой поверхности, а для конструкционно-отделочных материалов — также и механическая прочность; для красок и лаков— адгезионная способность, укрывистость, качество поверхно сти и цветостойкость; для уплотняющих профилей — упругость и восстанавливаемость; для герметизирующих мастик — сохранение адгезионных и упругих свойств, для теплозвукоизоляционных материалов — объемная масса, теппозвукоизолирукзщая способность, теплостойкость и прочность при сжатии, а для звукопоглощающих— коэффициент звукопоглощения; для гидроизоляционных,

кровбльнЫх и антикбррбзибнных покрытий—химическая стойкость, водонепроницаемость и прочность; для ограждающих панелей — механическая прочность, погодоустойчивость, ударопрочность, коэффициент теплопроводности, а для светопрозрачных ограждений дополнительно — коэффициент светопропускания.

Для одной и той же области применения различные материалы и изделия должны иметь одну и ту же систему показателей физико-механических свойств, необходимых и достаточных для сравнительного определения соответствия материалов предъявляемым эксплуатационно-техническим требованиям.

Как видно из приведенной выше номенклатуры полимерных строительных материалов, значительная их часть относится к отделочным материалам, представляющим собой в строительных конструкциях тонкий декоративно-отделочный слой, воспринимающий лишь эксплуатационное воздействие. За последние годы значительно расширились номенклатура, ассортимент, а также цветовая и фактурная палитра полимерных отделочных материалов, что способствует появлению новых художественно-конструкционных возможностей и необходимого разнообразия в архитектуре.

Для этих материалов необходима такая классификация, которая помогла бы архитектору ориентироваться в связанных между собой структурных особенностях и формообразующих качествах полимерных материалов.

Задачам архитектурного конструирования может отвечать классификация пластмасс, учитывающая зависимость между структурой материала и характером восприятия и распределения в нем внешней нагрузки. Именно этот фактор является одним из важнейших в процессе архитектурного творчества. Классификация эта основана на схеме структурных форм пластмасс, предложенной М. П. Макотинским и В. О. Мунцем.

Предлагаемой классификацией предусмотрено общее структурное деление пластмасс на гомогенные (однородные) и гетерогенные (неоднородные) материалы. В гомогенных пластмассах полимер является основным компонентом, определяющим свойства материала. Остальные компоненты растворены или равномерно распределены в полимере.

В гетерогенных пластмассах полимер выполняет главным образом функции связующего по отношению к волокнистому или слоистому наполнителю. Для распределения внешнего воздействия на компоненты гетерогенного пластика необходимо обеспечить прочное сцепление на границе контакта связующего с наполнителем.

Таблица!. КЛАССИФИКАЦИЯ ПЛАСТМАСС

Структура материала

Группа материала

Основной вид материала

Эскиз структуры материала

II

Гомогенные

Ненаполненные пластмассы

Газонаполненные сы:

а)пенопласты

б)поропласты

пластмас-

III

Наполненные пластмассы:

а)порошкообразный наполнитель

б)коротковолокнистый наполнитель

в)высоконаполненные

Гетерогенные

IV

Армированные пластмассы:

а)волокнистые

б)слоистые

Составные структуры:

а)сплошные

б)ячеистые

Каждый из общих структурных классов пластмасс целесообразно разделить на группы. I, II и III группы отнесены к гомогенным материалам, а IV и V группы — к гетерогенным (табл. 1).

Это деление произведено последовательно от простых к более сложным структурным формам материала с учетом применяемых наполнителей и одновременно в зависимости от специфики конструкционных пластмасс.

Первую группу материалов составляют ненаполненные пластмассы, которые кроме полимера могут содержать пластификаторы, стабилизаторы и красители.

Для материалов первой группы характерно восприятие внешней нагрузки главным образом силами молекулярного и межмолекулярного сцепления. Эти силы могут быть настолько велики, что позволяют проектировать тонкостенные безарматурные конструкции. Однако отсутствие дешевых, химически чистых веществ заставляет на практике увеличивать толщину элементов и, в част-