Стеклопластиковых конструкций. Светопрозрачные и другие конструкции из стеклопластика

Стеклопластиковые профили - это визуально-известные, стандартные профили, предназначенные для различного применения в строительстве и дизайне, изготовленные из стеклопластика.

Обладая теми же внешними параметрами, как и профили из традиционных материалов, профилированный стеклопластик, имеет ряд уникальных характеристик.

Стеклопластиковые профили имеют один из самых высоких показателей в соотношении прочности к весу по сравнению с любыми другими структурными изделиями, а также превосходную антикоррозионную стойкость. Изделия обладают высокой стойкостью к ультрафиолетовому излучению, широким диапазоном рабочих температур (-100°C до +180°C), а так же пажаростойкостью, что позволяет использовать данный материал в различных областях строительства, особенно при эксплуатации в зонах опасного напряжения, и в химической промышленности.

ПРОИЗВОДСТВО СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫХ ТРУБ И ПРОФИЛЕЙ

Профили изготавливаются методом пултрузии, особенность технологии котор ого заключается в непрерывной протяжке ровинга из нитей-волокон, предварительно пропитанного многокомпонентной системой на основе связующих из различных смол, отвердителей, разбавителей, наполнителей, красителей.

Стекловолокно пропитывается смолой, а затем пропускается через разогретую фильеру нужной формы, в которой смола затвердевает. В результате этого получается профиль заданной формы. Стеклопластиковые профили по поверхности упрочнены нетканым специальным полотном (мат), благодаря которому изделия приобретают дополнительную жесткость. Каркас профиля обтягивается флисом, пропитанным в эпоксидной смоле, который наделяет изделие стойкостью к ультрафиолетовому излучению.

Особенностью пултрузионной технологии является выпуск прямолинейных изделий с постоянным сечением по всей длине.

Сечение стеклопластикового профиля может быть любым, а его длина определяется в соответствии с пожеланиями заказчиком.

Структурный профиль из стеклопластика поставляется в широком диапазоне форм, включая двутавр, равнополочный треугольник, равнополочный профиль, квадратную трубу, круглую трубу, а также уголок для закладки при бетонировании самых разных размеров, который можно использовать вместо традиционного металлического уголка, подверженного быстрому разрушению от ржавчины.

Чаще всего стеклопластиковый профиль изготавливается из ортофталевой смолы.

В зависимости от условий эксплуатации возможно изготовление профилей из других видов смол:

• - винилэстеровая смола : предназначена для эксплуатации в условиях, где требуется от материала высокая коррозионная стойкость;

- эпоксидная смола : обладает особыми электрическими свойствами, благодаря чему изделия из нее являются оптимальными при эксплуатации в зонах опасного напряжения;

- акриловая смола : изделия из нее обладают низким дымовыделением в случае пожара.

СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫЕ ПРОФИЛИ СТАЛЬПРОМ

В нашей компании Вы можете приобрести стандартные и нестандартные стеклопластиковые профили любых размеров согласно пожеланиям и требованиям. Основной перечень стеклопластиковых профилей следующий:

	Уголок Габариты данного материала могут быть различными. Используются практически во всех конструкциях из стеклопластика. Конструктивно применяются в стеклопластиковых лестничных клетках, осветительных установках, в основаниях мостиков, переходов из стеклопластикового настила. Условное обозначение уголка: a – ширина, b – высота, c – толщина.
	С-образный профиль (С-профиль) Благодаря своей коррозионной стойкости стеклопластиковые С-образные профили применяются преимущественно в химической промышленности. Условное обозначение С-образного профиля: a – ширина, b – высота, c – ширина проема, d – толщина.
	Балка стеклопластиковая Может использоваться либо как деталь комплексного решения, либо как независимая конструкция (стеклопластиковые перила). Условное обозначение балки: a – ширина, b – высота.
	Двутавры Стеклопластиковые двутавры наиболее часто используются в качестве несущих конструкций, которые перекрывают большие пролеты и способны нести различные нагрузки. Двутавры являются оптимальным конструктивным решением в виде основы для стеклопластикового настила, лестничных клеток, осветительных установок, мостков и др. Условное обозначение двутавра: a – ширина, b – высота, c – толщина.
	Профиль "Шляпа" Используется как изолирующий профиль преимущественно в электронной промышленности. Условное обозначение профиля: a – ширина, b – размер верхней части профиля, c – толщина.
	Прямоугольные трубы Изделия способны нести как вертикальные нагрузки, так и горизонтальные. Условное обозначение трубы: a – ширина, b – высота, c – толщина стенок.
	Стеклопластиковый пруток используется в качестве стеклопластиковой антенны, солнечных зонтиков, профилей в моделестроении и др. Условные обозначения прутка: a – диаметр.
	Тавры Применяются в качестве дополнительных конструкций в стеклопластиковых мостках, сценах, несущих поверхностях и пр. Условные обозначения тавра: a – высота, b – ширина, c – толщина.
	Труба круглого сечения Такие трубы из стеклопластика не применяются в конструкциях с внутренним давлением. Условные обозначения труб: a – внешний диаметр, b – внутренний диаметр.
	Предназначен для использования в качестве основы конструкции, например, лестницы, лестничной или рабочей площадки, сходней. Условные обозначения швеллера: a – ширина, b – высота, c/d – толщина стенок.
	Z-образный профиль (Z-профиль) Предназначен для применения в газоочистительных сооружениях. Условные обозначения профиля: a – ширина верхней части профиля, b – высота, c – ширина нижней части профиля.
	Габариты данного материала могут быть различными. Используются практически во всех конструкциях из стеклопластика.

Сравнительно большой эффект дает применение стеклопластиковых конструкций, подверженных воздействию различных агрессивных веществ, которые быстро разрушают обычные материалы. В 1960 г. на изготовление коррозиестойких стеклопластиковых конструкций только в США было израсходовано около 7,5 млн. долл. (общая стоимость светопрозрачных стеклопластиков, произведенных в 1959 г. в США, составляет примерно 40 млн. долл.). Интерес к коррозиестойким стеклопластиковым конструкциям объясняется, по данным фирм, в первую очередь их хорошими экономическими эксплуатационными показателями. Их вес намного меньше стальных или деревянных конструкций, они значительно долговечнее последних, легко возводятся, ремонтируются и очищаются, могут быть изготовлены на основе самозатухающих смол, а светопрозрачные емкости не нуждаются в водомерных стеклах. Так, серийная емкость для агрессивных сред высотой 6 м и диаметром 3 м весит около 680 кг, в то время как подобная стальная емкость весит около 4,5 т. Вес вытяжной трубы диаметром 3 м и высотой 14,3 м предназначенной для металлургического производства, составляет часть веса стальной трубы при одинаковой несущей способности; хотя стеклопластиковая труба в изготовлении обошлась в 1,5 раза дороже, она экономичнее стальной, поскольку, по данным зарубежных фирм, срок службы таких сооружений, изготовленных из стали, исчисляется неделями, из нержавеющей стали - месяцами, подобные же сооружения из стеклопластика эксплуатируются без повреждения годами. Так, труба высотой 60 ж и диаметром 1,5 м эксплуатируется седьмой год. Ранее же установленная труба из нержавеющей стали прослужила всего 8 месяцев, а ее изготовление и установка обошлись только в два раза дешевле. Таким образом, стоимость трубы из стеклопластика окупилась уже через 16 месяцев.

Примером долговечности в условиях агрессивной среды являются также емкости из стеклопластика. Подобные емкости можно встретить даже в исконно русских банях, так как они не подвержены влиянию высоких температур, подробнее информацию о различном качественном оборудовании для бань можно найти на сайте http://hotbanya.ru/ . Такая емкость диаметром и высотой 3 м, предназначенная для различных кислот (в том числе серной), с температурой около 80° С эксплуатируется без ремонта 10 лет, прослужив в 6 раз больше, чем соответствующая металлическая; лишь одни ремонтные расходы на последнюю за пятилетний период равны стоимости емкости из стеклопластика. В Англии, ФРГ и США широкое распространение также нашли емкости в виде складов и резервуаров для воды значительной высоты. Наряду с указанными крупногабаритными изделиями в ряде стран (США, Англия) в серийном порядке из стеклопластиков изготовляются трубы, секции воздуховодов и другие подобные элементы, предназначенные для эксплуатации в условиях агрессивных сред.

Статья рассказывает о том, какими свойствами обладает стеклопластик и насколько он применим в строительстве и в быту. Вы узнаете, какие компоненты нужны для изготовления этого материала и их стоимость. В статье приведены пошаговые видео и рекомендации к применению стеклопластика.

С момента открытия эффекта быстрого окаменения эпоксидной смолы под действием кислотного катализатора стеклопластик и его производные стали активно внедрять в бытовые изделия и детали машин. На практике он заменяет или дополняет исчерпаемые природные ресурсы — металл и дерево.

Что такое стеклопластик

Принцип действия, заложенный в основу прочности стеклопластика, аналогичен железобетону, а по виду и структуре ближе всего к армированным слоям современной «мокрой» отделки фасадов . Как правило, вяжущее — композитный, гипсовый или цементный раствор — имеет свойство ссыхаться и трескаться, не удерживая нагрузку, а иногда даже не сохраняя целостности слоя. Чтобы этого избежать, в слой внедряют армирующий компонент — стержни, сетки или холст.

В результате получается уравновешенный слой — вяжущее (в высохшем или полимеризованном виде) работает на сжатие, а армирующий компонент работает на растяжение. Из таких слоёв на основе стекловолокна и эпоксидной смолы можно создать объёмные изделия, либо дополнительные усиливающие и защитные элементы.

Компоненты стеклопластика

Армирующий компонент*. Для изготовления бытовых и вспомогательных строительных элементов обычно используется три типа армировочного материала:

1. Стеклосетка . Это сетка из стекловолокна с ячейкой от 0,1 до 10 мм. Поскольку эпоксидный раствор — агрессивная среда, для изделий и строительных конструкций настоятельно рекомендована сетка с пропиткой. Ячейку сетки и толщину нити следует подбирать, исходя из назначения изделия и требований к нему. Например, для армирования нагруженной плоскости стеклопластиковым слоем подойдёт сетка с ячейкой от 3 до 10 мм, толщиной нити 0,32-0,35 мм (усиленная) и плотностью от 160 до 330 г/куб. см.
2. Стеклохолст. Это более совершенный вид основы стекловолокна. Он представляет собой очень густую сетку, изготовленную из «стеклянных» (кремниевых) нитей. Его применяют для создания и ремонта бытовых изделий.
3. Стеклоткань. Имеет те же свойства что и материал для одежды — мягкий, гибкий, податливый. Этот компонент очень разнообразен — он различается по прочности на разрыв, толщине нити, густоте плетения, спецпропиткам — все эти показатели ощутимо влияют на конечный результат (чем они выше, тем прочнее изделие). Главный показатель — плотность, в пределах от 17 до 390 г/кв. м. Такая ткань значительно крепче даже знаменитого военного сукна.

* Описанные виды армировки применяются и для других работ, но в паспорте изделия обычно указывается их совместимость с эпоксидной смолой.

Таблица. Цены на стеклоткань (на примере продукции компании «Интеркомпозит»)

Вяжущее. Это и есть эпоксидный раствор — смола, смешанная с отвердителем. По отдельности компоненты могут храниться годами, но в смешанном виде состав твердеет от 1 до 30 мин, в зависимости от количества отвердителя — чем его больше, тем быстрее твердеет слой.

Таблица. Наиболее распространённые марки смолы

Популярные отвердители:

1. ЭТАЛ-45М — 10 у. е./кг.
2. ХТ-116 — 12,5 у. е./кг.
3. ПЭПА — 18 у. е./кг.

Дополнительным химическим компонентом можно назвать смазку, которую иногда наносят для того, чтобы защитить поверхности от проникновения эпоксида (для смазывания форм).

В большинстве случаев баланс компонентов мастер изучает и подбирает самостоятельно.

Как применить стеклопластик в быту и в строительстве

В частном порядке этот материал чаще всего применяется в трёх случаях:

• для ремонта стержней;
• для ремонта инвентаря;
• для усиления конструкций и плоскостей и при герметизации.

Ремонт стержней из стеклопластика

Для этого потребуется рукав из стеклоткани и высокопрочная марка смолы (ЭД-20 или аналог). Технически процесс подробно описан в этой статье . Стоит отметить, что углеволокно значительно прочнее стекловолокна, а значит, второе не подойдёт для ремонта ударного инструмента (молотков, топоров, лопат). При этом из стеклопластика вполне можно изготовить новую ручку или рукоятку для инвентаря, например, крыло мотоблока.

Полезный совет. Стеклопластиком можно усовершенствовать свой инструмент. Оберните пропитанным волокном рукоять рабочего молотка, топора, отвертки, пилы и сожмите в руке через 15 минут. Слой идеально примет форму вашей руки, что заметно отразится на удобстве в работе.

Ремонт инвентаря

Герметичность и химическая стойкость стеклопластика позволяют ремонтировать и герметизировать следующие изделия из пластика:

1. Канализационные трубы.
2. Строительные вёдра.
3. Пластиковые бочки.
4. Дождевые отливы.
5. Любые пластиковые детали инструмента и техники, не испытывающие больших нагрузок.

Ремонт при помощи стеклопластика — пошаговое видео

У «самодельного» стеклопластика есть одно незаменимое свойство — он точно обрабатывается и хорошо держит жёсткость. Это значит, что из холста и смолы можно восстановить безнадёжно испорченную пластиковую деталь, либо изготовить новую.

Усиление строительных конструкций

Стеклопластик в жидком виде имеет прекрасную адгезию к пористым материалам. Иными словами, он хорошо сцепляется с бетоном и деревом. Этот эффект можно реализовать при монтаже деревянных перемычек. Доска, на которую нанесён жидкий стеклопластик, приобретает дополнительно 60-70% прочности, а значит, для перемычки или перекладины можно использовать доску вдвое тоньше. Если усилить этим материалом дверную коробку, она станет более устойчивой к нагрузкам и перекосам.

Герметизация

Ещё один способ применения — герметизация стационарных ёмкостей. Резервуары, каменные цистерны, бассейны, покрытые изнутри стеклопластиком, приобретают все положительные свойства пластиковой посуды:

• нечувствительность к коррозии;
• гладкие стены;
• сплошное монолитное покрытие.

При этом создание такого покрытия обойдётся около 25 у. е. за 1 кв. м. О прочности изделий красноречиво говорят реальные испытания продукции одного из частных мини-заводов.

На видео — испытания стеклопластика

Особо стоит отметить возможность починки кровли. Правильно подобранным и нанесённым эпоксидным составом можно отремонтировать шифер или черепицу. С его помощью можно моделировать сложные светопрозрачные конструкции из оргстекла и поликарбоната — навесы, уличные светильники, скамейки, стенки и многое другое.

Как мы выяснили, стеклопластик становится простым и понятным ремонтно-строительным материалом, который удобно применять в быту. При развитом навыке из него можно создавать интересные изделия прямо в собственной мастерской.

В зарубежном строительстве из всех типов стеклопластика основ­ное применение нашел светопрозрачный стеклопластик, который с успе­хом используется в промышленных зданиях в виде листовых элементов волнистого профиля (как правило, в сочетании с волнистыми листами из асбестоцемента или металла), плоских панелей, куполов, простран­ственных конструкций.

Светопрозрачные ограждающие конструкции служат заменой трудо­емким и малоэкономичным оконным блокам и фонарям верхнего света промышленных, общественных и сельскохозяйственных зданий.

Светопрозрачные ограждения нашли широкое применение в сте­нах и кровле, а также в элементах вспомогательных сооружений: наве­сах, киосках, ограждениях парков и мостов, балконов, лестничных маршей и др.

В холодных ограждениях промышленных зданий волнистые листы из стеклопластика сочетаются с волнистыми листами из асбестоцемен­та, алюминия и стали. Это дает возможность наиболее рационально использовать стеклопластик, применяя его в виде отдельных включений в кровлю и стены в количествах, диктуемых светотехническими сооб­ражениями (20-30% общей площади), а также соображениями огне­стойкости. К прогонам и фахверку листы стеклопластика крепятся теми же крепежными деталями, что и листы из других материалов.

В последнее время в связи со снижением цен на стеклопластики и получением самозатухающего материала светопрозрачный стеклопла­стик начали применять в виде больших или сплошных площадей в ограждающих конструкциях промышленных и общественных зданий.

Типоразмеры волнистых листов охватывают все (или почти все) возможные комбинации с профильными листами из других материалов: асбестоцемента, плакированной стали, волнистой стали, алюминия и др. Так, например, английская фирма «Алан Блун» выпускает до 50 типо­размеров стеклопластика, включая профили, принятые в США и Ев­ропе. Примерно так же велик ассортимент профильных листов из ви­нипласта (фирма «Мэрли») и оргстекла (фирма «Ай-Си-Ай).

Одновременно со свегопрозрачными листами потребителям пред - лагают и комплектно поставляемые детали их крепления.

Наряду со светопрозрачными стеклопластиками в последние годы в ряде стран все большее распространение получает также жесткий светопрозрачный винипласт в основном в виде волнистых листов. Хотя этот материал больше, чем стеклопластик, чувствителен к температур­ным колебаниям, обладает меньшим модулем упругости и, по ряду данных, менее долговечен, он тем не менее имеет определенные перспек­тивы в связи с широкой сырьевой базой и определенными технологиче­скими преимуществами.

Купола из стеклопластика и оргстекла нашли широкое распростра­нение за рубежом в связи с высокими светотехническими характеристи­ками, небольшим весом, относительной простотой изготовления (осо­бенно куполов из оргстекла) и др. Они выпускаются сферической или пирамидальной формы круглого, квадратного или прямоугольного очертания в плане. В США и Западной Европе применяются преиму­щественно однослойные купола, в странах же с более холодным клима­том (Швеция, Финляндия и др.) - двухслойные с воздушной про­слойкой и специальным приспособлением для отвода конденсата, сделанным в виде небольшого желоба по периметру опорной части купола.

Область применения светопрозрачных куполов - промышленные и общественные здания. Массовым выпуском их заняты десятки фирм во Франции, Англии, США, Швеции, Финляндии и других странах. Купо­ла из стеклопластика обычно выпускаются размером от 600 до 5500 мм, А из оргстекла от 400 до 2800 мм. Есть примеры применения куполов (составных) значительно больших размеров (до 10 м и более).

Имеются также примеры применения куполов из армированного винипласта (см. главу 2).

Светопрозрачные стеклопластики, которые еще совсем недавно применялись только в виде волнистых листов, сейчас начинают широко использоваться и для изготовления крупногабаритных конструкций, в особенности стеновых и кровельных панелей стандартных размеров, способных конкурировать с подобными конструкциями из традицион­ных материалов. Лишь одна американская фирма «Колуолл», выпуска­ющая трехслойные светопрозрачные панели длиной до б м, применила их в нескольких тысячах зданий.

Особый интерес представляют разработанные принципиально но­вые светопрозрачные панели капиллярной структуры , обладающие по­вышенной теплоизоляционной способностью при высокой светопрозрач- ности. Эти панели представляют собой сердечник из термопласта с ка­пиллярными каналами (капилляропласта), оклеенный с двух сторон плоскими листами из стеклопластика или оргстекла. Сердечник пред­ставляет собой по существу светопрозрачный сотопласт с ячейками не­больших размеров (0,1-0,2 мм). Он содержит 90% твердого вещества и 10% воздуха и изготовляется в основном из полистирола, реже - оргстекла. Возможно также применение полокарбоната - термопласта повышенной огнестойкости. Основным преимуществом этой свегопро­зрачной конструкции является высокое термическое сопротивление, что дает существенную экономию на отоплении и препятствует образованию конденсата даже при высокой влажности воздуха. Должно быть также отмечено повышенное сопротивление ее сосредоточенным, в том числе ударным нагрузкам.

Стандартные размеры панелей капиллярной структуры -3X1 м, но они могут изготовляться длиной до 10 м и шириной до 2 м. На рис. 1.14 показаны общий вид и детали промышленного здания, где в каче­стве световых ограждений кровли и стен применены панели капилляр­ной структуры размером 4,2X1 м. Панели укладываются по длинным сторонам на V-образные прокладки и стыкуются сверху при помощи металлических накладок на мастике.

В СССР стеклопластик нашел в строительных конструкциях весь­ма ограниченное применение (для отдельных опытных сооружений) в связи с недостаточным его качеством и ограниченным ассортиментом

(см. главу 3). В основном выпускаются волнистые листы с небольшой высотой волны (до 54 мм), которые применяются преимущественно в виде холодных ограждений для построек «малых форм» - киосков, навесов, легких навесов.

Между тем, как показали технико-экономические исследования , наибольший эффект может дать применение стеклопластика в промышленном строительстве в качестве светопрозрачных ограждений стен и кровли. При этом исключаются дорогие и трудоемкие фонарные надстройки. Эффективно также применение светопрозрачных огражде­ний в общественном строительстве.

Ограждения, выполненные сплошь из светопрозрачных конструк­ций, рекомендуются для временных общественных и вспомогательных зданий и сооружений, в которых применение светопрозрачных ограж­дений из пластмасс продиктовано повышенными светотехническими или эстетическими требованиями (например, выставочные, спортивные зда­ния и сооружения). Для других зданий и сооружений общая площадь световых проемов, заполняемых светопрозрачными конструкциями, оп­ределяется светотехническим расчетом.

ЦНИИПромзданий совместно с ЦНИИСК, Харьковским Пром- стройниипроектом и ВНИИ стеклопластиков и стекловолокна разрабо­тал ряд эффективных конструкций для промышленного строитель­ства . Простейшей конструкцией являются светопрозрачные листы, укладываемые по каркасу в сочетании с волнистыми листами из непро­
зрачных материалов (асбестоцемента, стали или алюминия). Предпо­чтительно использовать стеклопластик с поперечной волной в рулонах, что исключает необходимость стыка листов по ширине. При продольной волне целесообразно использовать листы увеличенной длины (на два пролета) для сокращения числа стыков над опорами.

Уклоны покрытий в случае комбинации волнистых листов из свето­прозрачных материалов с волнистыми листами из асбестоцемента, алю­миния или стали следует назначать в соответствии с требованиями,

Предъявляемыми к покрытиям из несветопрозрачных волнистых листов. При устройстве покрытий сплошь из светопрозрачных волнистых лгстов уклоны должны быть не менее 10% в случае стыкования листов по длине ската, 5% в случае отсутствия стыков.

Длина нахлестки светопрозрачных волнистых листов в направле­нии ската покрытия (рис. 1.15) должна быть 20 см при уклонах от 10 до 25% и 15 см при уклонах более 25%. В стеновых ограждениях дли­на нахлестки должна быть 10 см.

Серьезное внимание при применении таких решений необходимо обращать на устройство креплений листов к каркасу, которые во мно­гом определяют долговечность конструкций. Крепление волнистых лис­тов к прогонам осуществляется болтами (к стальным и железобетон­ным прогонам) или шурупами (к деревянным прогонам), установлен­ными по гребням волн (рис. 1.15). Болты и шурупы должны быть оцинкованы или кадмированы.

Для листов с размерами волн 200/54, 167/50, 115/28 и 125/35 креп­ления ставятся на каждой второй волне, для листов с размерами волн 90/30 и 78/18 - на каждой третьей волне. Все крайние гребни волн каж­дого волнистого листа должны быть закреплены.

Диаметр болтов и шурупов принимают по расчету, но не менее 6 мм. Диаметр отверстия под болты и шурупы должен быть на 1-2 мм Больше диаметра крепежного болта (шурупа). Металлические шайбы под болты (шурупы) должны быть изогнуты по кривизне волны и снаб­жены эластичными герметизирующими подкладками. Диаметр шайбы принимается по расчету. В местах крепления волнистых листов уста­навливают деревянные или металлические подкладки, препятствующие оседанию волны на опоре.

Стык поперек направления ската может осуществляться болтовы­ми или клеевыми соединениями. При болтовых соединениях длина на­хлестки волнистых листов берется не менее длины одной волны; шаг болтов 30 см. Стыки волнистых листов на болтах следует герметизиро­вать ленточными прокладками (например, из эластичного пенополиуре­тана, пропитанного полиизобутиленом) или мастиками. При клеевом соединении длину нахлестки принимают по расчету, а протяженность одного стыка не более 3 м.

В соответствии с принятыми в СССР установками на капитальное строительство основное внимание в исследованиях уделено крупнораз­мерным панелям. Одна из таких конструкций состоит из металличес­кого обрамления, работающего на пролет 6 м, и опертых на него вол­нистых листов, работающих на пролет 1,2-2,4 м .

Предпочтителен вариант с заполнением двойными листами, как от­носительно более экономичный. Панели такой конструкции размером 4,5X2,4 м были установлены в опытном павильоне, сооруженном в Москве.

Достоинством описанной панели с металлической рамой является простота изготовления и использование материалов, выпускаемых в на­стоящее время промышленностью. Однако более экономичными и пер­спективными являются трехслойные панели с обшивками из плоских листов, обладающие повышенной жесткостью, лучшими теплотех­ническими свойствами и требующие минимального расхода ме­талла.

Небольшой вес таких конструкций позволяет применять элементы значительных размеров, однако их пролет, так же как и волнистых листов, ограничивается предельно допустимыми прогибами и некоторы­ми затруднениями технологического порядка (необходимость крупнога­баритного прессового оборудования, стыковки листов и т. д.).

В зависимости от технологии изготовления стеклопластиковые па­нели могут быть клееными или цельноформованными. Клееные панели изготовляют путем соединения на клею плоских обшивок с элементом среднего слоя: ребрами из стеклопластика, металла или антисептиро - ванной древесины . Для их изготовления могут быть широко использованы стандартные стеклопластиковые материалы, производи­мые непрерывным методом: плоский и волнистые листы, а также раз­личные профильные элементы. Клееные конструкции позволяют в зави­симости от потребности сравнительно широко варьировать высоту и шаг элементов среднего слоя. Их основным недостатком, однако, явля­ется большее по сравнению с цельноформованными панелями число технологических операций, что делает более сложным их изготовление, а также менее надежное, чем в цельноформованных панелях, соедине­ние обшивок с ребрами.

Цельноформованные панели получаются непосредственно из ис­ходных компонентов - стекловолокна и связующего, из которых фор­муется коробчатый элемент путем намотки волокна на оправки прямо­угольной формы (рис. 1.16). Такие элементы еще до отверждения свя­зующего спрессовываются в панель путем создания бокового и вертикального давления. Ширина этих панелей определяется длиной коробчатых элементов и применительно к модулю промышленных зда­ний принимается равной 3 м.

Рис. 1.16. Светопрозрачные цельноформованные панели из стеклопластиков

А - схема изготовления: 1 - намот­ка стеклопластикового наполнителя на оправки; 2 - боковое сжатие; 3-вертикальное давление; 4-го­товая панель после извлечения оп­равок; б-общий вид фрагмента панели

Применение для цельноформованных панелей непрерывного, а не рубленого стекловолокна позволяет получить в панелях материал с по­вышенными значениями модуля упругости и прочности. Важнейшим преимуществом цельноформованных панелей является также односта - дийность процесса и повышенная надежность соединения тонких ребер среднего слоя с обшивками.

В настоящее время еще трудно отдать предпочтение той или иной технологической схеме изготовления светопрозрачных стеклопластико - вых конструкций. Это можно будет сделать лишь после того, как будет налажено их производство и получены данные по эксплуатации различ­ных видов светопрозрачных конструкций.

Средний слой клееных панелей может устраиваться в различных вариантах. Панели с волнистым средним слоем сравнительно просты в изготовлении и имеют хорошие светотехнические свойства. Однако высота таких панелей ограничивается максимальными размерами волны

(50-54 мм) , в связи с чем А) 250^250г250 такие панели имеют огра­

Ниченную жесткость. Бо­лее приемлемые в этом отношении являются па­нели с ребристым сред­ним слоем.

При подборе разме­ров поперечного сечения светопрозрачных ребри­стых панелей особое мес­то занимает вопрос о ши­рине и высоте ребер и ча­стоте их размещения. Применение тонких, невы­соких и редко расставлен­ных ребер обеспечивает большее светопропуска - ние панели (см. ниже), но вместе с тем приводит к снижению ее несущей спо­собности и жесткости. При назначении шага ре­бер следует также учиты­вать несущую способ­ность обшивки в услови­ях ее работы на местную нагрузку и пролет, рав­ный расстоянию между ребрами.

Пролет трехслойных панелей благодаря их значительно большей жесткости, чем у волни­стых листов, может быть доведен для плит кровли до 3 м, а для панелей стен - до 6 м.

Трехслойные клееные панели со средним слоем из деревянных ребер при­менены, например, для служебных помещений Киевского отделения ВНИИНСМ.

Особый интерес представляет использование трехслойных панелей для устройства зенитных фонарей в кровле промышленных и общест­венных зданий. Разработка и исследование светопрозрачных конструк­ций для промышленного строительства проводились в ЦНИИПромзда - ний совместно с ЦНИИСК . На основе комплексных исследований раз­
работай ряд интересных решений зенитных фонарей из стеклопластика и оргстекла, а также осуществлены опытные объекты.

Зенитные фонари из стеклопластика могут решаться в виде купо­лов или панельной конструкции (рис. 1.17). В свою очередь последние могут быть клееными или цельноформованными, плоскими или криво­линейными. В связи с пониженной несущей способностью стеклопласти­ка опирание панелей производится по длинным сторонам на соседние глухие панели, которые для этой цели должны быть усилены. Возмож­но также устройство специальных опорных ребер.

Поскольку сечение панели, как правило, определяется расчетом ее по прогибам, в части конструкций использована возможность умень­шения прогибов путем соответствующего крепления панели на опорах. В зависимости от конструкции такого крепления и жесткости самой па­нели прогиб панели может быть уменьшен как за счет развития опор­ного момента, так и появления «цепных» усилий, способствующих раз­витию в панели дополнительных растягивающих напряжений. В послед­нем случае необходимо предусмотреть конструктивные меры, которые исключали бы возможность сближения опорных кромок панели (на­пример, путем крепления панели к специальной раме или к соседним жестким конструкциям).

Значительное уменьшение прогибов может быть достигнуто также путем придания панели пространственной формы. Криволинейная па­нель сводчатого типа лучше, чем плоская, работает на статические на­грузки, а ее очертание способствует лучшему удалению грязи и воды с наружной поверхности. Конструкция этой панели аналогична приня­той для светопрозрачного покрытия бассейна в г. Пушкино (см. ниже).

Зенитные фонари в виде куполов обычно прямоугольного очерта­ния устраиваются, как правило, двойными, учитывая наши сравнитель­но суровые климатические условия. Они могут устанавливаться отдель-

4 А. Б. Губенко

Ными куполами или быть сблокированными на плите покрытия. Пока в СССР практическое применение нашли лишь купола из органическо­го стекла в связи с отсутствием стеклопластика нужного качества и размеров.

В покрытии московского Дворца пионеров (рис. 1.18) над залом лектория установлено с шагом около 1,5 м 100 сферических куполов диаметром 60 см. Этими куполами освещается площадь около 300 м2. Конструкция куполов возвышается над кровлей, что обеспечивает их лучшую очистку и сброс дождевой воды.

В этом же здании над зимним садом применена другая конструк­ция, которая состоит из треугольных пакетов, склеенных из двух плос­ких листов органического стекла, уложенных по стальному каркасу сферического очертания. Диаметр купола, образованного пространст­венным каркасом, около 3 м. Пакеты из органического стекла уплотня­ли в каркасе пористой резиной и герметизировали мастикой У 30-м. Теплый воздух, который скапливается в подкупольном пространстве, препятствует образованию конденсата на внутренней поверхности купола.

Наблюдения за куполами из органического стекла московского Дворца пионеров показали, что бесшовные светопрозрачные конструк­ции имеют неоспоримые преимущества перед сборными. Объясняется это тем, что эксплуатация сферического купола, состоящего из тре­угольных пакетов, более затруднительна, чем бесшовных куполов ма­лого диаметра. Плоская поверхность стеклопакетов, частое расположе­ние элементов каркаса и герметизирующая мастика затрудняют сток воды и сдувание пыли, а в зимнее время способствуют образованию снежных заносов. Эти факторы значительно снижают светопропуска - ние конструкций и приводят к нарушению герметизации между эле­ментами.

Светотехнические испытания этих покрытий дали хорошие резуль­таты. Было установлено, что освещенность от естественного света гори­зонтальной площади на уровне пола зала лектория почти такая же, как при искусственном освещении. Освещение является практически рав­номерным (колебание 2-2,5%). Определение влияния снегового по­крова показало, что при толщине последнего 1-2 см освещенность по­мещения падает на 20%. При плюсовых температурах выпавший снег подтаивает.

Зенитные купола из оргстекла нашли также применение при стро­ительстве ряда промышленных зданий: Полтавского завода алмазных инструментов (рис. 1.19), Смоленского завода по переработке , лабораторного корпуса Ногинского научного центра АН СССР и др. Конструкции куполов в указанных объектах аналогичны. Размеры купо­лов по длине 1100 мм, по ширине 650-800 мм. Купола двухслойные, опорные стаканы имеют наклонные грани.

Стержневые и другие несущие конструкции из стеклопластика при­меняются сравнительно редко, в связи с его недостаточно высокими ме­ханическими свойствами (особенно малой жесткостью). Область приме­нения этих конструкций носит специфический характер, связанный в основном с особыми условиями эксплуатации, как, например, при тре­бовании повышенной коррозионной стойкости, радиопрозрачности, высо­кой транспортабельности и др.

Сравнительно большой эффект дает применение стеклопластиковых конструкций, подверженных воздействию различных агрессивных веществ, которые быстро разрушают обычные материалы. В 1960 г. на изготовление коррозиестойких стеклопластиковых конструкций только
в США было израсходовано около 7,5 млн. долл. (общая стоимость свето­прозрачных стеклопластиков, произведенных в 1959 г. в США, составля­ет примерно 40 млн. долл.). Интерес к коррозиестойким стеклопласти - ковым конструкциям объясняется, по данным фирм, в первую очередь их хорошими экономическими эксплуатационными показателями. Их вес

Рис. 1.19. Купола из ор­ганического стекла на кровле Полтавского за­вода алмазных инстру­ментов

А - общий вид; б - конст­рукция опорного узла: 1 - купол; 2 - желоб для сбора конденсата; 3 - моро­зостойкая губчатая резина;

4 - деревянная рама;

5 - прижимная металличе­ская кляммера; 6 -фартук из оцинкованной стали; 7 - гидроизоляционный ко­вер; 8 - уплотненная шла­ковата; 9 - металлический опорный стакан; 10 -плит­ный утеплитель; 11 - ас­фальтовая стяжка; 12 -от­сыпка из гранулированного

Шлака

Намного меньше стальных или деревянных конструкций, они значительно долговечнее последних, легко возводятся, ремонтируются и очищаются, могут быть изготовлены на основе самозатухающих смол, а светопро­зрачные емкости не нуждаются в водомерных стеклах. Так, серийная ем­кость для агрессивных сред высотой 6 м и диаметром 3 м весит около 680 кг , в то время как подобная стальная емкость весит около 4,5 т. Вес вытяжной трубы диаметром 3 м и высотой 14,3 му предназначенной для металлургического производства, составляет 77-Vio веса стальной тру­бы при одинаковой несущей способности; хотя стеклопластиковая тру­ба в изготовлении обошлась в 1,5 раза дороже, она экономичнее сталь­
ной, поскольку, по данным зарубежных фирм, срок службы таких соору­жений, изготовленных из стали, исчисляется неделями, из нержавеющей стали - месяцами, подобные же сооружения из стеклопластика эксплуа­тируются без повреждения годами. Так, труба высотой 60 ж и диаметром 1,5 м эксплуатируется седьмой год. Ранее же установленная труба из не­ржавеющей стали прослужила всего 8 меся­цев, а ее изготовление и установка обош­лись только в два раза дешевле. Таким об­разом, стоимость трубы из стеклопластика окупилась уже через 16 месяцев.

Примером долговечности в условиях аг­рессивной среды являются также емкости из стеклопластика. Такая емкость диаметром и высотой 3 ж, предназначенная для различ­ных кислот (в том числе серной), с темпера­турой около 80° С эксплуатируется без ре­монта 10 лет, прослужив в 6 раз больше, чем соответствующая металлическая; лишь одни ремонтные расходы на последнюю за пятилетний период равны стоимости емко­сти из стеклопластика.

В Англии, ФРГ и США широкое распро­странение также нашли емкости в виде складов и резервуаров для воды значитель­ной высоты (рис. 1.20).

Наряду с указанными крупногабарит­ными изделиями в ряде стран (США, Анг­лия) в серийном порядке из стеклопласти­ков изготовляются трубы, секции воздуховодов и другие подобные эле­менты, предназначенные для эксплуатации в условиях агрессивных сред.

Строительство – это сфера, в пользу которой неустанно трудится химическая промышленность, создавая новые сплавы и материалы для производства различных изделий. Одним из наиболее важных и перспективных достижений в этой сфере за последние годы можно назвать результаты, связанные с работой над таким композиционным материалом как стеклопластик. Многие инженеры и строители называют его материалом будущего, так как он сумел превзойти по своим качествам многие металлы и сплавы, в том числе, легированную сталь.

Что собой представляет стеклопластик? Это композит, имеющий две составляющие: армирующую и связующую основы. В роли первой выступает стекловолокно, вторая – это различные по своему химическому составу смолы. Вариации с количеством тех и других позволяют сделать стеклопластик устойчивым к условиям практически любой среды. Но следует понимать, что не существует универсального вида стеклопластика, каждый их них рекомендован к использованию в определенных эксплуатационных условиях.

Стеклопластик интересен проектировщикам тем, что готовая продукция из него появляется одновременно с самим материалом. Эта особенность дает большой простор для фантазии, позволяя изготовить изделие с индивидуальными физико-механическими характеристиками по заданным параметрам клиента.

Одним из наиболее распространенных строительных материалов из стеклопластика является решетчатый настил. В отличие от стальных настилов он производиться методом литья, что придает ему такие характеристики как низкая теплопроводность, изотропность, и конечно как и у материалов из стали - прочность и долговечность.

Из стеклопластикового решетчатого настила изготавливают лестничные ступени, впрочем, при этом и вся конструкция выполняется также из стеклопластиковых деталей: стойки, поручни, опоры, швеллера.

Безусловно, такие лестницы являются очень долговечными, им не страшна коррозия и воздействие химических веществ. Они легки в перевозке и монтаже. В отличие от металлоконструкций для их установки достаточно нескольких человек. Дополнительным плюсом является возможность выбора цвета, что повышает внешнюю привлекательность объекта.

Очень большую популярность приобрели сходни, изготавливаемые из стеклопластика. Их надежность обусловлена все теми же уникальными характеристиками описываемого нами композита. Пешеходные зоны, оборудованные сходнями из стеклопластика, не требуют особого ухода, их эксплуатационные возможности гораздо выше однотипных металлоконструкций. Доказано, что срок службы стеклопластика гораздо дольше последних и составляет более 20 лет.

Еще одним высокоэффективным предложением является система поручней из стеклопластика. Все запчасти перилл очень компактны и легки для ручной сборки. Кроме того, для клиента существует множество вариаций готовой конструкции, а также возможность осуществить собственный проект.

Благодаря диэлектрическим свойствам стеклопластика из него производят кабельные каналы. Изотропность этого материала повышает спрос на продукцию, планируемую к использованию на объектах, чувствительных к электромагнитным колебаниям.

В целом, можно отметить, что ассортимент продукции из стеклопластика достаточно широк. Работая с ним, строители и проектировщики могут реализовать самые фантастические идеи. Все предлагаемые нашей компанией конструкции надежны и прочны. Качество стеклопластика формирует сравнительно высокую цену на него, но при этом она является оптимальным соотношением преимуществ этого материала и спроса на него. Да и при том, важно понимать, что затраты на его покупку окупятся в дальнейшем благодаря сокращению расходов на его транспортировку, монтаж и последующее обслуживание.