Небольшой вес блоков делает материал пригодным: Небольшой вес блоков делает материал пригодным

Содержание

ВКблок

ВКБлок – современный строительный материал, при производстве которого используются только природные минералы без добавления химических добавок. Блоки отвечают всем требованиям, предъявляемым к двурядной и однорядной кладке, применяются как материал для несущих и ненесущих, наружных и внутренних стен. Небольшой вес газобетона ВКБлок способствует меньшему воздействию нагрузок разной направленности (например, при сейсмической активности). Конструкции из газобетона требуют меньшего количества арматуры и более лёгкий фундамент.

Прочностные характеристики

Характеристики прочности блоков из газобетона позволяют строить здания высотой до 3 этажей с перекрытиями из сборных газобетонных и железобетонных пустотных плит. При монолитном и каркасном домостроении блоки (стеновые, перегородочные) используют как для выполнения ограждающих конструкций, (наружные стены) так и для внутренних стен и перегородок.

Экологические качества

Газобетон ВКБлок по своим экологическим качествам стоит в одном ряду с конструкциями из дерева. Обладая свойствами одновременно и камня, и дерева, блоки из газобетона «дышат», регулируя влажность в помещении, они не горят и не гниют, не ржавеют. Так же блоки из газобетона отличаются низким содержанием радионуклидов, (ниже нормы в 10 раз) что соответствует самым строгим санитарно-гигиеническим требованиям.

Пожаробезопасность

ВКБлок – негорючий материал. Он не горит и этим препятствует распространению огня, что делает его пригодным к применению для всех классов противопожарной безопасности

Звукоизоляция

ВКБлок отличается прекрасными звукоизолирующими свойствами благодаря пористой структуре. Если между слоями газобетона есть воздушный зазор или поверхность стен облицована более плотным материалом, средняя звукоизоляция составит 45-50 дБ. Особенно хорошо «вязнут» в газобетоне низкие шумовые частоты.

Теплоизоляция

Теплоизоляционные свойства газобетона ВКБлок обусловлены пористой структурой, воздушные пузырьки, которые занимают около 80% материала, обеспечивают газобетону высокую теплоизоляционную способность. Теплотехнические характеристики ограждающих конструкций из блоков в 3 раза лучше, чем из керамического кирпича и в 8 раз, чем из тяжелого бетона. Зимой газобетонные блоки предотвращают значительные потери тепла, а летом позволяют избежать слишком высоких температур, то есть создают благоприятный микроклимат. В процессе эксплуатации таких конструкций энергозатраты уменьшаются на 25-30%. Коэффициент теплопроводности газобетона плотностью D 500 в сухом состоянии — 0,12 Вт/м С.

Паропроницаемость

ВКБлок поможет избежать скопления влаги в ограждающей конструкции, которое могло бы привести не только к потерям теплосберегающих свойств, но и к разрушению самой конструкции. ВКБлок на 60-85% (в зависимости от плотности) состоит из воздуха, что является основой паропроницаемости (стены «дышат»). Водяные пары свободно просачиваются сквозь материал, не успевая конденсироваться в толще, что создает благоприятный микроклимат в помещении.

Обрабатываемость

ВКБлок прекрасно пилится, режется, строгается и сверлится. Простота обработки позволяет сооружать конструкции различной конфигурации – от прямых до арочных, обрабатывать любые поверхности, прорезать в них отверстия и каналы для электропроводки и трубопроводов.

Экономичность

Характеристики

Прочностные характеристики

ВКБлок — Прочный материал

Высокая точность геометрии

ВКБлок — Идеальные геометрические формы

Благодаря высокоточной струнной резке и автоклавному твердению, готовый продукт получает сверхточные размеры. ВКБлок обладает точностью размеров с допустимыми отклонениями по высоте +/- 1 мм и ширине +/- 2 мм. Стены получаются ровные и требуют минимальной отделки – достаточно шпатлевания. Плитку можно клеить непосредственно на блок.

*ГОСТ 31360-2007

Наименование показателя	Значение показателя для изделий
Наименование показателя	Категория I	Категория II
Отклонение геометрических размеров, не более: — по длине — по ширине — по высоте	+/- 3,0 +/- 2,0 +/- 1,0	+/- 4,0 +/- 3,0 +/- 4,0
Отклонение от прямоугольной формы (разность длин диагоналей), не более	2	4
Отклонение от прямолинейности рёбер, не более	1	3
Глубина отбитостей углов числом не более 2-х на одном изделии, не более	5	10
Глубина отбитостей рёбер на одном изделии общей длиной не более двукратной длины продольного ребра, не более	5	10

Экологичность

ВКБлок — Экологически чистый продукт

Экономичность

ВКБлок — Экономия при строительстве и дальнейшей эксплуатации

Газобетонные блоки быстро монтируются, значительно уменьшают нагрузку на фундамент за счет своего небольшого веса, практически не требуют выравнивания поверхности перед отделкой благодаря идеальной геометрии. Общая экономия строительных смесей — до 80% по сравнению с кирпичной кладкой. ВКБлок позволяет увеличить полезную площадь здания и сократить расход строительного материала, трудозатрат и времени строительства. Прекрасные теплоизоляционные свойства обеспечивают низкие эксплуатационные расходы по содержанию помещений. Это экономия как в строительстве так и в дальнейшей эксплуатации.

Морозостойкость, срок службы

ВКБлок — Долговечный материал

Мелкопористая структура газобетона обеспечивает резервный объем для миграции воды при её замерзании. По сути именно эта характеристика и влияет на долговечность материала. Очевидно, что именно атмосферные явления разрушают строительный материал, а самое губительное воздействие на любой строительный материал это процессы замерзания и оттаивания. Вода, замерзая, расширяется и не разрывает материал, а выталкивается в соседние поры. Морозостойкость материала соответствует F100 — это количество цикличных перепадов температур, которое может выдержать материал в насыщенном водой состоянии без существенных потерь физических характеристик.

Наименование продукции	Плотность, кг/м³	Класс по прочности	Морозостойкость, цикл	Усадка при высыхании, мм/м
Газобетон автоклавного твердения ВКБлок	400	В 2,5	F100	0,2
	500	В 2,5	F100	0,28
	600	В 3,5	F100	0,16
	700	В 3,5	F100	0,13

Пожаробезопасность

ВКБлок — Негорючий материал

Газобетон представляет собой огнестойкий материал, соответствующий 1 категории огнестойкости, не горит и этим препятствует распространению огня. ВКБлок состоит из натуральных компонентов и поэтому по пожаре не выделяет токсичные вещества. Стена из автоклавного газобетона толщиной 100 мм выдерживает прямой напор огня в течении 4-х часов, не нарушая структуры материала. Это делает его пригодным к применению для всех классов противопожарной безопасности.

Паропроницаемость

ВКБлок — Идеальный микроклимат в помещении

Комфортность

ВКБлок — Простота в обработке

ВКБлок — это удобный материал для работы. Он легко поддается механической обработке, его можно пилить, строгать, сверлить, фрезеровать. Это заметно сокращает сроки строительства, экономит ресурсы и повышает качество строительства. Из этого уникального материала легко возводить здания любой формы и дизайна. Низкая усадка при высыхании. Гарантия долговечности стен и перегородок, целостности штукатурки и других отделок. ВКБлок не имеет направленных пустот, поэтому он не крошится и не ломается при обработке.

ООО «Газобетон» — Ивановский завод автоклавного газобетона

Общие сведения

Газобетон — это разновидность автоклавного ячеистого бетона, представляет собой искусственный камень с равномерно распределенными по всему объему сферическими закрытыми порами диаметром от 1 до 3-х мм. Поры составляют около 85% объема, такая структура определяет ряд высоких физико-химических свойств газобетона и делает его очень эффективным строительным материалом. География применения газобетона охватывает все климатические пояса и все континенты. Заводы по его производству расположены как в морозных Канаде и Сибири, так и в жарких Австралии и Африке. Автоклавный ячеистый бетон применяется в засушливой Аравийской пустыне и в муссонной Юго-Восточной Азии, в сейсмически активных Японии, Турции и Калифорнии, — одним словом – везде.

Немного истории

Искусственный камень с характеристиками, близкими к характеристикам дерева, впервые получил шведский архитектор Эрикссон. В 1924 году был получен международный патент, и материал быстро стал набирать популярность. В 1929 году производитель – шведская фирма «Сипорекс» стала выпускать автоклавный ячеистый бетон в промышленных масштабах. Жесткая конкуренция привела к созданию высококачественного стройматериала, стабильно пользующегося спросом на строительном рынке, чему способствует и цена изделий. Первые заводы автоклавных ячеистых бетонов в СССР появились в конце 30х годов прошлого века. Продукция заводов использовалась в строительстве жилых домов. Сегодня газобетон активно используется в загородном строительстве. Применение в условиях современного мегаполиса позволяет успешно решать целый ряд строительных задач – от возведения многоэтажных домов на каркасной основе до утепления зданий и проведения реставрационных работ.

О Газобетоне

Газобетон – современный строительный материал, при производстве которого используются только природные минералы без добавления химических добавок. Блоки отвечают всем требованиям, предъявляемым к двурядной и однорядной кладке, применяются как материал для несущих и ненесущих, наружных и внутренних стен. Небольшой вес газобетона способствует меньшему воздействию нагрузок разной направленности (например, при сейсмической активности). Конструкции из газобетона требуют меньшего количества арматуры и более лёгкий фундамент.

Прочностные характеристики

Экологические качества

Газобетон по своим экологическим качествам стоит в одном ряду с конструкциями из дерева. Обладая свойствами одновременно и камня, и дерева, блоки из газобетона «дышат», регулируя влажность в помещении, они не горят и не гниют, не ржавеют. Так же блоки из газобетона отличаются низким содержанием радионуклидов, (ниже нормы в 10 раз) что соответствует самым строгим санитарно-гигиеническим требованиям.

Пожаробезопасность

Газобетонный блокк – негорючий материал. Он не горит и этим препятствует распространению огня, что делает его пригодным к применению для всех классов противопожарной безопасности.

Звукоизоляция

Газобетонный блок отличается прекрасными звукоизолирующими свойствами благодаря пористой структуре. Если между слоями газобетона есть воздушный зазор или поверхность стен облицована более плотным материалом, средняя звукоизоляция составит 45-50 дБ. Особенно хорошо «вязнут» в газобетоне низкие шумовые частоты.

Теплоизоляция

Теплоизоляционные свойства газобетона обусловлены пористой структурой, воздушные пузырьки, которые занимают около 80% материала, обеспечивают газобетону высокую теплоизоляционную способность. Теплотехнические характеристики ограждающих конструкций из блоков в 3 раза лучше, чем из керамического кирпича и в 8 раз, чем из тяжелого бетона. Зимой газобетонные блоки предотвращают значительные потери тепла, а летом позволяют избежать слишком высоких температур, то есть создают благоприятный микроклимат. В процессе эксплуатации таких конструкций энергозатраты уменьшаются на 25-30%. Коэффициент теплопроводности газобетона плотностью D 500 в сухом состоянии — 0,12 Вт/м С.

Паропроницаемость

Газобетонный блок поможет избежать скопления влаги в ограждающей конструкции, которое могло бы привести не только к потерям теплосберегающих свойств, но и к разрушению самой конструкции. Газобетонный блок на 60-85% (в зависимости от плотности) состоит из воздуха, что является основой паропроницаемости (стены «дышат»). Водяные пары свободно просачиваются сквозь материал, не успевая конденсироваться в толще, что создает благоприятный микроклимат в помещении.

Обрабатываемость

Газобетонные блоки прекрасно пилится, режется, строгается и сверлится. Простота обработки позволяет сооружать конструкции различной конфигурации – от прямых до арочных, обрабатывать любые поверхности, прорезать в них отверстия и каналы для электропроводки и трубопроводов.

Экономичность

Строительство домов из газобетона | Строительная компания БРИК

Считается, что строительство домов не может быть одновременно и быстрым, и недорогим, и надежным. Нужно выбирать что-то одно, в редких и особенно приятных случая случаях – два. Этот стереотип разбивается о газобетон. Точнее, о целый спектр очевидных достоинств, которыми обладает этот строительный материал.

Судите сами: автоклавная обработка, применяемая в процессе изготовления газобетона, делает его максимально прочным и обеспечивает ему отличные теплоизоляционные характеристики. Добавьте к этому относительно низкую стоимость, оперативность производства и простоту монтажа – и перед Вами идеальный строительный материал, пригодный для реализации самых смелых проектов.

Если у Вас уже есть такой проект, воспользуйтесь услугами компании ООО «Брик». Мы предлагаем строительство домов из газобетона под ключ в Санкт-Петербурге и ЛО. Наши специалисты гарантируют оптимальное сочетание стоимости и качества предоставляемых услуг, и Вы можете убедиться в этом уже сегодня.

О достоинствах газобетона

Этот строительный материал успел стать серьезным конкурентом дереву и кирпичу, и его популярность растет с каждым годом. Главные преимущества газобетона:

Оптимальный микроклимат. Благодаря пористой структуре, этот материал обеспечивает равномерное распределение влажности в помещении и отлично противостоит плесени и грибку.
Небольшой вес. Газобетонные блоки не создают сложностей в процессе транспортировки. Кроме того, дома, возведенные из этого материала, не нуждаются в массивном, технологически сложном и дорогостоящем фундаменте.
Высокие теплоизоляционные показатели. Вы сможете значительно сэкономить на отоплении и кондиционировании дома. В строениях, возведенных из газобетона, исключены резкие температурные колебания.
Морозостойкость. Газобетон имеет капиллярно-пористую структуру, поэтому при застывании влага, скопившаяся внутри блоков, просто вытесняется в резервные поры, не нарушая целостности материала.
Пожаробезопасность. Этот стройматериал хорошо противостоит огню. При пожаре он не разрушается в течение 3-7 часов.
Легкость монтажа. Газобетонные блоки отличаются малым весом, внушительными размерами и четкой геометрией. Это идеальное сочетание для быстрого возведения объектов любой сложности.
Простота обработки. Придать блокам необходимую форму можно при помощи обычного электроинструмента.
Экологичность. Для изготовления газобетона используется кварцевый песок, цемент, известь и другие экологически чистые сырьевые материалы.
Долговечность. Дома, выстроенные из таких блоков, прослужат в течение 60-100 лет.
Доступность. Газобетон дешевле кирпича. А это значит, что при строительстве дома Вы сможете значительно сэкономить на материалах.

Стоимость и сроки строительства

Стоимость домов из газобетона определяется, прежде всего, сметами на материалы, трудовые ресурсы и транспортные расходы. На сайте строительной компании ООО «Брик» Вы можете ознакомиться с приблизительными ценами на типовые проекты. Для определения точной стоимости Вашего дома обратитесь к нашим специалистам, и они произведут индивидуальные расчеты.

Сроки строительства домов из газобетона зависят от типа, площади и сложности объекта. Работы могут длиться как 6, так и 16 месяцев. Поэтому мы решили обойтись без среднестатистических цифр и общих слов. Свяжитесь с нашими специалистами – и они в индивидуальном порядке рассчитают примерные сроки, в которые уложится реализация Вашего проекта.

Пара слов о наших преимуществах

Почему строительство газобетонных домов следует доверить компании ООО «Брик»?

Потому что:

В нашей команде работают высококвалифицированные специалисты. ООО «Брик» − это хорошо организованная компания с большим штатом рабочих узкого профиля, которые привлекаются к соответствующим задачам в зависимости от сложности проекта.
Мы отвечаем за свою работу. Компания ООО «Брик» существует на строительном рынке Санкт-Петербурга и области уже более 10 лет. Без внимательного отношения к каждому проекту добиться таких высот невозможно, поэтому нашей приоритетной задачей всегда было и остается удовлетворение потребностей клиента.
Наши специалисты работают «от и до». С «нуля» и до полной реализации проекта. До сдачи достроенного, отделанного, готового к заселению жилья. К окончанию срока строительства Вы можете уверенно планировать переезд в новый дом.
Мы доверяем только проверенным стройматериалам. И мы знаем, где их приобрести, как транспортировать, подготовить к работам и отделать после завершения строительства.
А еще ООО «Брик» поможет Вам значительно сэкономить на строительстве дома из газобетона. Мы работаем быстро, профессионально, с учетом всех особенностей используемого материала. Именно в этом Ваша очевидная выгода.

Получите бесплатную консультацию специалистов, дополнительную информацию о работе нашей компании и расчет сметы по Вашему проекту!

Производство газобетонных блоков: технология изготовления автоклавного газобетона

Выбор материалов для строительства играет огромную роль. От их свойств зависит скорость строительства, прочность здания, насколько тепло будет внутри, как долго прослужит дом, устойчивость к усадке, механическим факторам, осадкам и конечно же стоимость всех работ. Одним из востребованных материалов являются газобетонные блоки.

Газобетон (другие названия – ячеистый, или газосиликатный, а также ААС – аэрированный автоклавный бетон) – композитный строительный материал, появившийся в Европе в 1930-х годах и к настоящему дню являющийся одной из наиболее распространенных альтернатив традиционным аналогам.

Стены дома из газобетонных блоков имеют степень огнестойкости REI 240 и способны переносить прямой контакт с огнем в течение 4 часов без изменения физических и тепловых характеристик. Данный показатель в несколько раз превышает аналогичные свойства кирпича и является наиболее высоким среди всех строительных материалов.

Как делают газобетонные блоки

Этот вид материала относят к искусственному камню. Состоит газоблок из многих компонентов. Главная отличительная особенность газосиликатного блока – наличие пузырьков газа размерами 0,5 – 3 мм, равномерно распределенных в толще бетона. Благодаря этому газобетон получается легким, имеет небольшую теплопроводность.

Из газосиликатных блоков легко возводить здания в 1 – 3 этажа, делать надстройки на старых домах, быстро возводить торговые, промышленные, хозяйственные постройки.

Характеристики газосиликатов определяются составом и технологией производства. Так, чем больше пузырьков газа в газобетоне, тем больше пористость материала, меньше теплопроводность, но и одновременно меньше прочность.

Суть процесса газообразования – химическая реакция между металлическим алюминием и гидроксидом кальция из известкового раствора, в результате которой получаются алюминаты кальция и водород. Этот газ равномерно распределяется в полужидкой газосиликатной смеси и заставляет ее увеличиваться в размерах, после чего масса застывает.

Для разных целей производят различные виды газобетона. Выбор зависит от этажности здания, нагрузки на конструкцию, требований к уровню тепло- и шумоизоляции. Добиться желаемых результатов можно, используя газосиликатные блоки разной толщины, комбинируя их с другими стеновыми и отделочными материалами.

Состав и технология производства газобетонных блоков

В состав газобетона входят:

Песок, преимущественно кварцевый, около 70 %.
Портландцемент 8 – 10 % с высоким содержанием силиката кальция (от 60 %).
Вода.
Негашеная известь до 20 % с большим содержанием оксидов магния и цинка.
Гипс 2 %.
Пудра из алюминия 2 % – порообразующий компонент. Чаще используют пасты и суспензии из алюминия, так как при добавлении порошка в чистом виде образуется много пыли.

Хлорид кальция добавляют для ускорения процессов затвердения материала. Если добавить армирующие волокна, газобетон получится более прочным. Тогда из него можно делать плиты перекрытия, перемычки. Иногда в состав газосиликатных блоков вводят отходы металлургического производства – золу и шлаки.

Точные состав и пропорции, из чего делают газосиликатные блоки, определяются ГОСТом и зависят от целей строительства. Чтобы получить нужный вид газобетона, закладывают компоненты в соответствующих пропорциях. Процентная доля пор в газобетоне определяет вес и прочность готовой плиты, колеблется в большом диапазоне:

От 38 % для получения прочных строительных блоков.
Около 52 % в облегченных плитах, предназначенных для межкомнатных перегородок, надстроек над готовым зданием – мансард, верхних этажей, одноэтажных легких хозяйственных построек.
До 92 % для получения плит как теплоизоляционного или отделочного материала, на которые не предусмотрены функциональные нагрузки.

Подготовка компонентов смеси осуществляется на отдельных технологических установках (шаровых мельницах), перемалывающих гипс, песок и другие компоненты до состояния шлама плотностью 1,71–1,72 кг/л.

Мощность данного оборудования позволяет перерабатывать 25 тонн прямого шлама в час. Дозировка компонентов выполняется при помощи компьютерного оборудования полностью в автоматическом режиме на основе конкретной рецептуры. Помимо массы учитывается также плотность и температура отдельных элементов смеси.

Корректировка данных показателей производится путем добавления теплой или холодной воды из резервуаров, которыми оснащена смесительная башня.

Приготовление алюминиевой суспензии осуществляется на отдельном участке и добавление ее в смесь происходит через высокоточный весовой дозатор.

Газобетонные блоки торговой марки Bonolit производятся из натуральных компонентов. Для создания смеси используется известь, гипс, кварцевый песок, вода, а также цемент и газообразующие компоненты (алюминиевая паста или пудра).

Наличие газообразователя в смеси дает возможность создать сквозные равномерные ячейки в структуре готовых изделий, что снижает их массу и теплопроводность. Для формирования однородного состава используется специализированное оборудование (шаровые мельницы, шламбассейны и т. д.).

Этапы производства газобетонных блоков

Технология производства газобетона предусматривает выполнение сложных производственных операций, которые невозможно осуществить в кустарных условиях. Компания Bonolit Сonstruction Solutions LLC является крупнейшим предприятием в Европе, занимающимся изготовлением газобетонных блоков. Контролируемый на всех этапах процесс изготовления обеспечивает абсолютное соответствие продукции жестким стандартам и требованиям, предъявляемым к данному материалу.

Газобетон производится в несколько этапов:

Песок подготавливают – просеивают, после смешивания с водой измельчают в мельнице мокрого помола.
В большой емкости смешивают сыпучие материалы в нужных пропорциях – измельченный песок, цемент, известь.
Последними добавляют воду и алюминиевую пудру, после чего начинается реакция с выделением пузырьков газа водорода. Смесь тщательно перемешивают и заливают в прямоугольную форму.
В течение 4 часов газосиликат отстаивается и увеличивается в объеме, пока не заполнит полностью форму.
После кантования происходит резка материала на блоки заданного размера. При помощи струн делают пазы, гребни.
Автоклавирование позволяет значительно увеличить прочность и долговечность газобетонных блоков. Обработка происходит в течение 12 часов при давлении в 8 – 12 атмосфер, температуре – порядка 170 градусов и повышенной влажности.
Готовые блоки упаковывают, отправляют на склад или напрямую заказчику.

Некоторые блоки не подвергают автоклавированию, а просто высушивают в электропечах. Такой газосиликатный блок стоит дешевле, имеет меньшую прочность, пригоден для возведения небольших одноэтажных хозяйственных построек и жилых домов.

Контроль качества

Важный этап при изготовлении любых строительных материалов – контроль качества. Он позволяет проверить готовую продукцию на соответствие СНИПам и ГОСТам. Контролируют:

массу;
размеры;
плоскость перпендикулярности;
теплопроводность;
процент пористости;
качество краев и замковых элементов;
пожаробезопасность;
звукоизоляцию;
вентиляционные свойства;
экологичность.

Каждый компонент смеси, а также готовая продукция проходят обязательный контроль качества в собственной лаборатории компании Bonolit. Помимо этого, образцы сырья и товаров из ассортимента периодически отправляются в Голландию для проведения независимых исследований. Отечественные и зарубежные специалисты регулярно отслеживают уровень экологической безопасности производственных смесей компании Bonolit, а также контролируют качество готовой продукции.

Только после этого газобетон поступает к заказчику, можно быть уверенным в его высоком качестве.

Оборудование для производства газобетона

Для получения надежного газосиликата необходимо современное оборудование:

Механическое или вибросито для удаления посторонних предметов из песка и цемента.
Шаровая мельница для измельчения и смешивания сухих сыпучих компонентов.
Дозаторы, которые отмеряют нужное количество каждого вещества.
Растворосмеситель равномерно перемешивает все компоненты или бетономешалка.
Формы для застывания смеси со съемной опалубкой.
Оборудование для контроля за размерами, количеством пузырьков газа и их распределением.
Рамы для нарезания плит на блоки нужного размера. Шаблоны, пилы разного размера, струны.
Автоклавы.
Парогенератор для создания высокой влажности, паропровод.
Автоматизированные погрузчики.

Виды, характеристики и размеры газобетонных блоков

В зависимости от свойств газобетона и сферы применения различают:

конструкционные – плотность 700 – 900 кг/ м куб.;
конструкционно-изоляционные – плотностью 500 – 700 кг/ м куб.;
теплоизоляционные газосиликатные блоки – плотностью 350 – 400 кг/ м куб.

По технологии затвердения:

с использованием автоклава: твердение происходит в условиях повышенного давления, температуры и влажности.
без него: гидратационное твердение при повышенной температуре и влажности, но при нормальном давлении.

Состав газосиликатной смеси может отличаться. Преобладающим компонентом (более 50 %) может быть:

известь-кипелка;
портландцемент;
шлак;
смесь шлака и извести;
высокоосновные золы.

Кремнеземистый компонент тоже бывает разным:

Природный материал – песок, прошедший очистку и измельчение.
Отходы промышленности – зола гидроудаления, вторичные продукты, полученные при работе ТЭС, обогащении руд, производстве ферросплавов.

По размерам газосиликатные блоки можно делать:

По ширине от 10 до 50 см.
По высоте от 20 до 30 см.
В длину 50 – 60 см.

По форме блоки из газобетона производят:

простые прямоугольные для возведения внутренних и наружных стен;
с пазами и гребнями на месте будущих стыков – для улучшения качества, герметичности, ровности шва;
для перегородок;
армированные – для перекрытий;
U-образные – для оконных и дверных проемов.

Подготовка материалов

Изготовление газосиликата начинается с подбора компонентов, их подготовки. Песок нужно измельчить. Путем просеивания через автоматическое вибросито песок освобождают от крупных посторонних частиц. Далее его измельчают. Для этого смешивают с небольшим количеством воды и в мельнице мокрого помола перемалывают до состояния песчаного шлама. Именно в таком виде его можно уже смешивать с другими компонентами – цементом, известью, водой. Последней добавляют алюминиевую пудру, которая запускает процесс образования пор.

Формование

Для придания нужной геометрии газосиликатный раствор заливают в формы. Спустя 3 – 4 часа процесс выделения газа прекращается, увеличение массы в объеме останавливается. Еще примерно через час материал приобретает достаточную твердость, чтобы можно было удалить опалубку с форм. Газосиликатный массив нарезают на модули, ровняют кромку. При помощи струн можно делать гребни, пазы для плотной стыковки соседних элементов. При необходимости отправляют в автоклав для затвердения.

Упаковка

После полного остывания готовых блоков их упаковывают на автоматической линии. Это предохраняет газосиликатные плиты от загрязнения в процессе транспортировки, механических повреждений. Их можно доставлять в вагонах открытого типа и автомобильным транспортом.

Газобетон и газосиликат: какая разница между ними?

Газосиликат состоит главным образом из песка, извести, воды, алюминиевой пудры. Бетон может присутствовать в меньших количествах или отсутствовать совсем. В отличие от него газобетон в составе вяжущей смеси содержит преимущественно портландцемент с небольшим количеством песка и извести. Иногда независимо от состава смеси ячеистые формы бетона называют газобетоном.

Термином газосиликаты пользуются с 2007 года для обозначения газобетонов, подвергшихся автоклавному твердению.

Газосиликат всегда белого цвета, имеет однородную структуру, ровные края и поверхности без сколов, дефектов. Так как газосиликатные блоки подвергаются обработке в автоклаве, их прочностные характеристики намного выше.

Газобетон серого цвета, часто имеет изъяны и дефекты на поверхности, изъеденные края. Он рассчитан на меньшие нагрузки.

Свойства газобетонных блоков: достоинства и недостатки

Газобетон широко используется в строительстве жилых, торговых, промышленных объектов с небольшой этажностью (до 3 этажей). Преимущества пористого бетона такие:

Небольшой вес газосиликата по сравнению с кирпичом. Масса одного блока составляет 30 – 32 кг, по площади он заменяет около 30 кирпичей, которые весили бы более 100 кг.
Экономически выгодно – за счет пор требуется меньше количество исходных материалов, меньше работников для кладки, высокая скорость строительства.
Газосиликат экологически чистый, не содержит искусственных компонентов, не выделяет в воздух вредных веществ.
Устойчив к огню.
Достаточная прочность. В многоэтажных конструкциях используют газосиликатные плиты плотностью от 700 до 900 кг/ м куб.
Сохраняет тепло внутри помещения, теплопроводность 0,1 – 0,12 Вт/м °C.
Имеет хорошее сцепление с цементом.
Хорошо гасит шумы.
Благодаря ячеистой структуре газосиликат хорошо пропускает воздух, внутри дома будет благоприятный микроклимат.
Не подвержен процессам гниения.
Благодаря точным размерам не требуется подгонка при укладке плит (отклонения в геометрии не превышают 1,5 мм).
Газобетон легко подвергается обработке – можно резать, пилить, сверлить, штробить, обтесывать. Для этого подходят инструменты из стали, специальные напайки из твердых сплавов не требуются.
Имеет низкий уровень естественной радиоактивности, так как в составе нет тория, урана (слюда и гранит в процессе производства не используются).Безотходное производство, так как срезанные при формовании части газосиликата подвергаются повторной переработке.

Как у любого материала, у газосиликата есть и недостатки:

Легко впитывает влагу, поэтому наружные поверхности требуют дополнительной защиты. Также его нельзя применять в качестве строительного материала при влажности выше 65 %.
Не пригоден для возведения зданий выше 3 этажей.
Слабое место – стыки между плитами. Их прочность и герметичность зависят от качества и технологии нанесения клея.

Газобетон своими руками

Сделать материал, который по свойствам напоминает газобетон, можно в домашних условиях. Однако надо понимать, что готовые плиты не будут точно соответствовать строительным нормам и требованиям. При отсутствии оборудования, которое обеспечит точное дозирование, качественное перемешивание, автоклавирование, готовая продукция будет уступать по качеству тем газосиликатным блокам, которые изготовлены на производстве.

Чтобы делать газобетон, понадобится оборудование:

вибросито;
мельница шаровая;
бункер-дозатор;
газобетоносмеситель;
режущие рамы;
автоклавный генератор пара.

Компоненты газобетона нужно взять в таких соотношениях:

песок 450 кг;
негашеная известь 120 кг;
цемент 60 кг;
гипс 0,5 кг;
вода 450 кг.

После просеивания измельчить компоненты, перемешать, снова просеять. Поместить в бетономешалку и добавить воду, затем 0,5 кг суспензии алюминия. Вылить в форму примерно до половины и оставить на 2 часа для застывания. Распалубить и нарезать застывшую газобетонную массу. При наличии автоклава отправить блоки на затвердение.

И все-таки лучше приобрести газоблоки от производителя в компании Bonolit Group. Здесь изготовление происходит на высокотехнологичных автоматизированных линиях, что позволяет получать продукт, полностью соответствующий заданным характеристикам. Газобетон марки Bonolit отмечен дипломом «100 лучших товаров России» и рекомендован к внесению в Перечень инновационной, высокотехнологичной продукции и технологий. По факту, характеристики газосиликата даже превосходят требования ГОСТ, что подтверждено сертификатами на готовую продукцию.

Bonolit – это новые технологии и лучшее решение для частного домостроения в условиях климата Московского региона. Они отлично переносят изменения температур и способствуют поддержанию идеального микроклимата внутри помещения. Благодаря низкой теплопроводности и способности «дышать», в доме из такого материала тепло зимой и прохладно летом.

Вы также можете заказать проект для дома, внести и согласовать изменения в готовых проектах на использование газоблоков, получить консультацию по поводу технических характеристик материалов, заказать доставку. Здесь же можно купить качественные строительные инструменты, смеси, клеевые составы для разных материалов. По желанию можно пройти обучение, как правильно строить из газобетона, подбирать сопутствующие товары.

Беседки из блоков: нестандартные решения для дачи

Популярные проекты дачных беседок характеризуются комплексным подходом к организации загородного отдыха.

Из основного дома можно вынести в отдельное строение полноценную кухню, хозяйственное помещение для инструментов и гостиную мебель.

Идея из блоков с обшивкой из камня

Дачная гостевая беседка из блоков является идеальным местом воссоединения для всей семьи и близких родственников.
Она не так распространена как её аналог из бруса или кирпича, но тоже выглядит очень интересно.

Помимо самих построек мы рассмотрим строительный материал, из которого они строятся. Это разновидности блока, которые представлены на рынке. Несмотря на внешнюю схожесть, технические характеристики и цена у них отличается кардинально.

Виды блоков

Традиционно при выборе типа и разновидности материала для создания беседки ориентируются на внешние данные основного здания. Благодаря полному соответствию материалов визуального размытия и нарушения естественного образа участка не происходит.

Постройка из блоков будет именно такой, какой представлена на фото.

Для возведения беседок применяются блоки следующих видов:

С белыми колоннами

Пористые шлакоблоки. Подразделяются на пустотелые, а также полнотелые.
Пеноблоки. Характеризуются отличной шумоизоляцией и экологичностью.
Газобетонные кирпичи – относительно остальных разновидностей обладают минимальным весом, прочностью и способностью к сохранению тепла.
Аналоги газобетона – газосиликатные блоки.
Ракушняк.

В зависимости от выбора разновидности материала беседки из блоков будут обладать различными свойствами.

Шлакоблоки

Полнотелые шлакоблоки считаются высокопрочным строительным элементом, которых реализуется на рынке за приличные деньги. В качестве материала для беседки такие блоки использовать нерационально.

Одноэтажное строение не требует прочных стен и надежного каркаса.

Беседки из шлакоблоков строятся из пустотелых материалов, иногда процент пустот в них достигает 40%. Другими достоинствами этого материала считаются:

Шлакоблок

Небольшой вес позволяет существенно облегчить нагрузку на фундамент. Благодаря этой особенности часто хозяева используют более дешевые варианты заливки основы.
Огнеупорность.
Большие размеры и структурная прочность каждого блока значительно упрощает процесс работы.
Шлакоблоки не требуют дополнительного инструмента для обработки.
Блоки устойчивы к УФ излучению, плесени и воздействию грызунов.

Пеноблоки

Этот материал характеризуется как самый легкий из подходящих для строительства вариантов. Беседка из пеноблоков не требует массивного бетонного основания, она может устанавливаться на самодельный фундамент невысокой прочности.

Положительными чертами этого материала признаны:

Пеноблок

Структурным элементом пеноблоков является воздух. Небольшие точечные полости делают вес каждого элемента беседки минимальным.
Теплопроводность такого блока довольно низкая чтобы уменьшить процент теплопотери через стены беседки на 30%.
Пеноблок не способен поддерживать горение. Более того, при воздействии предельных температур материал не выделяет ядовитых составов.
Приятная стоимость.
Влагостойкость и устойчивость к низким температурам.

Легкость пеноблоков оценивается каждым строителем в процессе работы, переноска, установка очередного блока не требует лишних усилий.

Газобетонные блоки

Любое строение из газобетона выглядит надежным, а срок эксплуатации исчисляется десятилетиями.

Обшитая плиткой

Если строительство беседки на дачном участке планируется именно из этого материала, то выгоды от использования газобетона будут следующие:

Газобетон

Процесс укладки стен существенно упростится за счет большого размера блоков и небольшого веса. Минимальная масса каждого элемента обеспечивается благодаря имеющимся полостям.
Материал характеризуется идеальной геометрией формы, что позволяет создавать аналогичные по качеству строения.
Пористая структура выступает надежной защитой от наших запредельных морозов.

Пенобетонная беседка с мангалом выглядит менее технологичной, чем аналогичный вариант, выполненный из газобетонных блоков.

Газосиликатные блоки

Создать качественную кладку для главного дома на участке либо осуществить постройку дополнительного сооружения меньшей значимости – все работы пройдут быстрее и легче с газосиликатными блоками.

Данный материал по плотности можно сопоставить с обычной древесиной.

Газосиликатный газоблок характеризуется следующими достоинствами:

Газосиликат

В сравнении с самым дешевым кирпичом на современном рынке газосиликатные аналоги стоят еще дешевле.
Теплоизоляция находится на достаточном уровне.
Материал легко подавляет даже предельные шумы.
Обладает паропроницаемостью, что является естественным регулятором внутренней атмосферы дома. Такие строения всегда отличаются оптимальной влажностью и температурой.
Экологичность.

Единственной негативной характеристикой считается низкая прочность. Блоки легко крошатся и легко ломаются даже при незначительных физических воздействиях.

Ракушняк

Желающим создать на участке максимально экологичную обстановку следует рассмотреть в качестве материала для строительства ракушечник. Процесс его изготовления включает стадии пропитывания солью и йодосодержащими растворами, что положительно сказывается на здоровье пребывающих внутри.

Низкая теплопроводность делает ракушечник пригодным к эксплуатации в суровых зимних условиях. Материал отлично поглощает шум и обладает паропроницаемостью.

Минусом материала является недостаточная несущая способность, но для постройки беседки этот строительный аналог считается идеальным.

Что можно построить из блоков

Идеальным строением для приема гостей и спокойного времяпрепровождения является многофункциональная беседка с совмещенным хозяйственным блоком и мангалом.

В хозяйственном помещении можно складировать дачный инвентарь, разместить место для сухих дров. В помещении для отдыха условно выделяется кухонная зона, место для барбекю и отдельное либо совмещенное помещение для гостей. Так называемый, лаундж.

При жестком финансовом ограничении можно обойтись обычной открытой беседкой с облегченным каркасом. Такое строение не сможет простоять несколько сезонов, но если спланировать разборный каркас, то на суровые зимы строение можно спрятать в подсобное помещение основного дома.

Фундамент

После определения с размерами строения, нанесением предварительной разметки на местности и подготовкой участка для строительства можно начинать обустройство фундамента.

Если масса беседки не отличается большими цифрами, можно обойтись упрощенными вариантами основы. Кирпичные стены требуют обязательного надежного основания, в противном случае строение через сезон начнет проседать и разрушаться.

Варианты фундамента:

Ленточный вариант. Требует наличия «специальной» техники для установки — лопаты, вёдра и рабочую силу. Можно использовать миксер, это будет проще, но дольше.
Монолитный. Предполагает проведение работ по установке опалубки. При необходимости может устанавливаться обрешетка и арматура. Бетонное основание заливается по всей плоскости размещения беседки. Для создания пола поверх фундамента заливается стяжка.

Последний вариант основания характеризуется максимальной дороговизной и используется только при создании комплексных зон отдыха.

Стены

Чтобы внутренняя атмосфера была благоприятной необходимо позаботиться о гидроизоляции пола. На битумной мастике для этого раскладывается рулонная прослойка гидроизоляции.

Благодаря горизонтальной защите от проникновения влаги ограничивается возможность впитывания стеновыми блоками грунтовой влаги. Блочная кладка требует обязательного соответствия скрепляющего состава используемому материалу. Для этого состав приобретается совместно с блоками.

При правильной герметизированной кладке стена обладает всеми свойствами, которые приписываются данным строительным материалам.

Беседки из блоков своими руками

Многие обеспеченные хозяева дач заказывают типовые проекты у застройщиков, при этом переплачивая значительные суммы за гарантии и комплексное строительство. При желании сэкономить собственные средства можно заняться возведение такого строения собственноручно.

Особых знаний, усилий и навыков для создания простейших вариантов навесов не требуется. Блочную кладку лучше осуществлять под надзором опытного специалиста, а после изучения основных особенностей заниматься этим самостоятельно.

Любой индивидуальный проект будет прямым отражением внутреннего мира хозяина участка, что обязательно оценят пришедшие гости.

Блоки из опилок и цемента

Оглавление статьи

Среди всех материалов, используемых в малоэтажном строительстве, наиболее распространенными и востребованными являются блоки из опилок и цемента. В первую очередь, их популярность обусловлена низкой себестоимостью, легкостью, прочностью и относительно простой технологией изготовления. Несмотря на свою дешевизну, такие изделия обладают высокими показателями тепло- и шумоизоляции, а также морозо- и сейсмоустойчивости. Поэтому арболитовые блоки вполне пригодны для использования в качестве термо- и звукоизолирующих конструкций. Кроме того, небольшой вес изделий делает их пригодными для возведения зданий на слабых грунтах, где невозможно сооружать строительные конструкции из кирпича и других тяжелых материалов с соображений безопасности. И главное – блоки из опилкобетона вполне можно сделать в домашних условиях, имея в наличии достаточное количество сырья, а также соответствующее оборудование и строительный инструментарий.

Изготовление блоков из опилок и цемента. Основные компоненты

В качестве заполнителя, который входит в состав данного материала, используются древесные опилки. Они могут изготавливаться из любых пород древесины — как лиственных, так и хвойных. Поэтому блоки, для изготовления которых используются опилки из хвойных пород намного лучше подходят для строительства зданий в регионах с неблагоприятным климатом.

В состав вяжущей смеси входит портландцемент, песок и вода. В некоторых случаях допускается использование извести. От их количественного соотношения непосредственно зависят свойства готовых арболитовых блоков. К примеру, сокращение количества песка в их составе приводит к снижению плотности и массы, а также способствует улучшению теплоизоляционных свойств. Однако из-за этого ухудшается их прочность.

Если же теплоизоляция строительного материала не имеет особого значения, и необходимо сделать максимально прочные блоки, концентрация песка в смеси повышается. Это не только усиливает прочность изделий, но и улучшает их влаго- и морозостойкость. И если блоки из цемента и опилок планируется укреплять стальной арматурой, то желательно соблюдать высокую концентрацию песка в их составе, поскольку в таком случае железные прутья будут надежно защищены от коррозийных процессов.

Преимущества опилкобетонных арболитовых блоков

В сравнении с другими разновидностями стройматериалов, арболитовые блоки из цемента и древесной стружки имеют ряд конкурентных преимуществ:

Небольшой вес позволяет сократить расходы на обустройство усиленных фундаментов и ускорить строительные работы.
Низкая звукопроницаемость блоков из цемента и древесных опилок дает возможность создать внутри помещений комфортную и уютную обстановку.
Отличная теплоизоляция, что способствует снижению расходов на отопление в зимний период.
Экологичность — для изготовления арболитовых блоков используется натуральное сырье, не содержащее токсичных веществ.
Длительный срок эксплуатации, который при строгом соблюдении технологии производства может достигать 50-80 лет.

Кроме того, строительные блоки из опилкобетона, несмотря на наличие древесины в их составе, отличаются высокой огнестойкостью. Конструкции, построенные из них, могут находиться под воздействием источников открытого огня в течение 1,5-2 часов, не теряя свои изначальные свойства. Поэтому использование блоков из опилкобетона позволяет существенно повысить пожарную безопасность зданий и снизить риск распространения огня на соседние сооружения в случае пожара.

Сфера применения блоков из опилок и цемента

Данный материал пользуется огромным спросом в области малоэтажного строительства. Прямоугольные блоки, изготовленные на основе опилок и цемента, отлично подходят для возведения стен коттеджей, таунхаусов, дачных домов, а также гаражей, погребов и других построек служебного и бытового назначения. Кроме того, их можно применять и для сооружения фундаментов. Поскольку этот состав обладает достаточной стойкостью к повышенной влажности, он не портится под воздействием грунтовых вод. Таким образом, фундаментные конструкции из арболитовых блоков могут подолгу сохранять свою прочность и изначальную геометрическую форму, не нуждаясь в реставрации в течение нескольких десятилетий.

Блоки из опилок и цемента своими руками

Подготовка стройматериалов

Перед тем, как самому сделать блоки из цемента и опилок в домашних условиях, нужно заготовить достаточное количество извести. При необходимости ее вполне можно заменить обыкновенной глиной (это никак не отразится на характеристиках готовых изделий). Если же требуется сделать блоки для строительства зданий в регионе с влажным климатом, следует обработать заполнитель (древесные опилки) специальными минерализаторами. К примеру, их можно вымочить в жидком стекле или известковом молоке. Это позволит сделать материал более устойчивым к воздействию влаги и повышенных температур.

Этапы производства

Производство опилкобетонных арболитовых блоков своими руками выполняется по технологии, которая включает в себя несколько этапов:

Древесина пропускается через рубильную машину для первичной обработки.
Обработанный материал измельчается с помощью молотковой дробилки.
Чтобы отсеять землю, кору, пыль и другие посторонние примеси, опилки следует пропустить через вибрационный станок.
Полученный состав нужно замочить в воде с добавлением жидкого стекла.
Для ускорения процесса твердения и минерализации в древесную массу можно добавить немного хлористого кальция.
Далее необходимо дезинфицировать смесь, обработав ее гашеной известью.
Готовые опилки замешиваются с портландцементом в бетономешалке.
После тщательного перемешивания состав равномерно распределяется по прямоугольным формам (которые можно сделать своими руками из обыкновенных досок) и плотно утрамбовывается вибропрессовальной машиной.
Емкости со смесью цемента и древесных опилок накрываются пленкой и помещаются в закрытое помещение на 10-12 дней.

Согласно технологии, процесс гидратации блоков из цемента и опилок под пленкой должен происходить только при плюсовой температуре (оптимально — около +15 °С). Если температура будет ниже +15 °С, изготовление стройматериала займет гораздо больше времени. Также нужно следить за тем, чтобы цемент в формах не пересыхал. Для этого рекомендуется периодически проверять состав, распределенный по емкостям, и при необходимости поливать его водой.

Железо по сравнению с алюминиевыми блоками цилиндровPerformance Racing Industry

Для многих гонщиков выбор материала блока цилиндров для инвестиций часто сводится к двум факторам: стоимости и прочности. Но, как объясняют два наших защитника в колонке этого месяца, наука, лежащая в основе того, как эти материалы ведут себя в условиях автоспорта, наряду с постоянным прогрессом в проектировании и производстве блоков, представила другие важные факторы, которые следует учитывать при выборе между чугуном и алюминием. .

АДВОКАТ ЖЕЛЕЗНОГО БЛОКА:
ДЖЕК МАСИННИС,
WORLD PRODUCTS
—

Стоимость, конечно же, имеет большое значение — вы снижаете стоимость блока примерно на 40% или более, отдавая предпочтение железу, а не алюминию. И это литой алюминий; алюминиевый блок из заготовок был бы совершенно другим животным, если мы говорим о ценах, кратных цене.

Люди склонны сосредотачиваться на разнице в весе, и это, очевидно, имеет большое значение, но важно отметить, что железо обычно дает больше мощности из-за лучшего кольцевого уплотнения.Поскольку железо более жесткое, чем алюминий, оно не будет так сильно деформироваться и деформироваться под высоким давлением в цилиндре. Так что, если бы вы провели прямое сравнение с одинаковыми всеми другими переменными, вы, как правило, увидите немного больше лошадиных сил от двигателя с железным блоком, чем от эквивалентного алюминиевого блока. Конечно, это более очевидно в условиях высоких нагрузок, но разве не в этом суть автоспорта?

Современные алюминиевые блоки довольно прочные, но правильно построенный железный блок все равно будет прочнее, и эта прочность дает некоторые преимущества, которые могут быть менее очевидными.Например, если у вас катастрофический отказ двигателя, железный блок обычно лучше выдерживает это. Мы видели случаи, когда люди действительно серьезно взорвали какие-то вещи, и, хотя это оставило несколько шрамов на блоке, блок по-прежнему отлично подходит для использования, не прибегая к сварке, повторной обработке и тому подобному. .

А жесткость и более высокая прочность на растяжение железа делают его лучше при обработке больших объемов мощности и большого количества наддува, чем у алюминия.Есть много людей, которые делают много мощности с алюминиевыми двигателями, но когда этот порог ниже, настройка становится еще более критичной. Что-то, что могло бы быть немного неудобным в двигателе из железных блоков, могло быть разрушительным в алюминиевом. Погрешность меньше.

Когда вы действительно начинаете бросать в него много наддува или много закиси азота, весь блок может на самом деле крутиться и двигаться, и это может впоследствии привести к отказу других компонентов, потому что у них нет необходимой поддержки в данный момент.Это один из сценариев, когда железный блок обычно позволяет компонентам жить дольше и обеспечивать лучшую надежность.

Хотя существуют классы в различных гоночных дисциплинах, где железные блоки требуются согласно набору правил, бывают ситуации, когда это просто лучший вариант для данного приложения. В классах, где автомобили в любом случае тяжелые, или на морских судах, где след не имеет большого значения, то преимущество в весе, которое вы теряете, может быть компенсировано дополнительной мощностью.

Но мы заметили одну вещь: многие гонщики совершают ошибку, игнорируя преимущества того, что предлагают послепродажные железные блоки двигателя. Мы видим много парней по бездорожью, которые изо всех сил стараются найти старые заводские блоки, потому что они немного легче, а затем взрывают два или три из них в течение сезона, в то время как железный блок на вторичном рынке наверное, продержался бы их несколько сезонов.

Они могут пойти по этому пути, потому что они экономят 40 фунтов или что-то в этом роде, но этот дополнительный вес присутствует по какой-то причине — часто это дополнительный материал, который стратегически размещается в блоке для усиления слабых мест в конструкции блока.

Со старыми заводскими маленькими блоками все шли на четырехболтовую сеть, но на самом деле двухболтовые блоки прочнее. Вы закрепите крышку немного лучше с помощью конструкции с четырьмя болтами, но при этом ослабляете сеть. Растянутые болты и более толстые направляющие поддона, которые можно найти в современных блоках вторичного рынка, решают эту проблему — и некоторые другие. И часть этого дополнительного веса также может быть отнесена на счет использования железа более высоких сортов, которое плотнее и по своей природе прочнее, чем заводской железный материал.

АДВОКАТ АЛЮМИНИЕВОГО БЛОКА:
MARK FRETZ,
BRODIX
—

Возможно, наиболее важным преимуществом алюминиевых блоков двигателя перед железными блоками является вес — алюминиевый блок будет весить примерно вдвое меньше своего железного аналога. Это снижает вес носовой части автомобиля и дает вам больше свободы перемещать вес в автомобиле для лучшего распределения веса. Таким образом, хотя алюминиевый блок не дает преимущества в производительности с точки зрения мощности, он облегчает весь двигатель и предоставляет больше возможностей для оптимизации автомобиля при минимальном весе для того класса, в котором вы работаете.

Хотя есть некоторые наборы правил класса, которые не допускают использование алюминиевых блоков, большинство из них предоставляют такую возможность, и в большинстве случаев решение определяется бюджетом команды, а не чем-либо еще. Если вы можете позволить себе алюминиевый блок и ваш класс это позволяет, вы собираетесь его запустить.

Есть еще фактор ремонтопригодности. Когда вы достигнете максимального диаметра в конце жизненного цикла двигателя, вы можете заменить втулки и начать все сначала, используя алюминиевый блок.С помощью железного блока вы можете втулку одного или двух цилиндров, но если вам нужно втулку всего блока, обычно лучше просто заменить его. Процесс наложения рукавов на железный блок более трудоемкий, а между деталями и рабочей силой экономия затрат обычно не стоит проблем: замена рукава двигателя с алюминиевым блоком может стоить вам 1000 долларов по сравнению со стоимостью замены блока 6500 долларов, но с железный блок, вырубка блока, который можно заменить за 2000-2500 долларов, может стоить от 1400 до 1600 долларов.

Настраиваемость также является большим преимуществом, которое вы найдете при использовании алюминиевых блоков цилиндров. Большинство железных блоков производятся в больших масштабах, поэтому у вас обычно не так много вариантов конфигурации. Но для нас универсальность наличия собственного литейного цеха для наших алюминиевых блоков позволяет нам вносить изменения в соответствии с потребностями клиентов. Когда мы принимаем заказ на алюминиевый блок, мы предлагаем клиенту около 15 вариантов — вы можете выбрать такие параметры, как размер распредвала, размер подъемника и высота платформы, — и это позволяет производителям двигателей действительно адаптировать двигатель к набору правил класс.

И хотя железные блоки могут выдерживать большую мощность, хорошо построенные современные алюминиевые блоки также могут быть довольно прочными. Так много всего сводится к мелодии; некоторые ребята будут разбивать блоки на 1800 лошадиных сил, в то время как другие вырабатывают 3500 лошадиных сил и имеют 700 проходов на блоке. За последние 10 лет или около того мы получили много отзывов от наших клиентов и улучшили наши алюминиевые блоки до такой степени, что их мощность практически сравнялась с железным блоком.

Существует также распространенное заблуждение, что алюминиевые блоки теряют значительное количество лошадиных сил по сравнению с двигателем из железных блоков, потому что материал не такой жесткий, а двигатель вращается.Но пакеты колец, материалы колец и технология, используемая для отделки цилиндров, прошли долгий путь за эти годы. У нас есть производители двигателей, которые говорят, что разница, которую они видят между железными блоками и алюминиевыми блоками, составляет всего 10 лошадиных сил в таких областях применения.

Легкий заполнитель — обзор

8.2.1 Применение в строительстве

Легкие заполнители можно использовать для изготовления высокопрочного бетона, и проектировщики знали это с самого первого знакомства с бетонным строительством.Во время Первой мировой войны конструкторы кораблей и барж использовали вращающуюся печь для производства легких заполнителей для изготовления бетона, который в два раза превышал прочность, которая обычно использовалась в то время для общего строительства (14). Судно USS Selma было построено в 1919 году. Спустя более трех десятилетий, когда были взяты и испытаны ядра из Selma , бетон имел прочность более 50 МПа.

Строители крупных сооружений по всему миру воспользовались преимуществом снижения веса, достигнутым за счет использования легкого бетона.Одним из первых крупных применений легкого бетона в высотных зданиях было 28-этажное здание South Western Bell Telephone, построенное в 1929 году в Канзас-Сити, верхние 14 этажей которого были из легкого бетона. С тех пор многие здания были построены из легкого бетона, в том числе башня НатВест и здание Кэнэри-Уорф в Лондоне, Великобритания. В здании Canary Wharf Building для плит перекрытия использовался легкий бетон, изготовленный из спеченной золы-уноса (15). В Торонто, Канада, в Центре Toronto Dominion Centre, который имеет высоту 230 м и насчитывает 56 этажей, для плит перекрытия и стен, заполняющих кирпичную кладку, использовались заполнители расширенного шлака (16).

Определенные характеристики легкого бетона делают его предпочтительным материалом там, где необычные строительные нужды требуют специализированных или уникальных решений. В 60-этажном здании Nations Bank Building в Северной Каролине, США, использовались предварительно пропитанные расширенные сланцевые легкие заполнители в плитах толщиной 117 мм, которые поддерживались на предварительно напряженных бетонных балках с центрами 3,0 м. Система пола из легкого бетона была использована для минимизации собственного веса и достижения трехчасовой огнестойкости. С помощью предварительно пропитанных легких заполнителей можно было перекачивать бетон с уровня улицы на 250 м на верхний этаж с помощью одного бетононасоса на уровне улицы (17).

Легкий бетон прочен и чрезвычайно полезен для ремонта и восстановления стареющей инфраструктуры. В США первый мост из легкого бетона был построен примерно в 1922 году, и с тех пор многие мосты были успешно построены из этого материала (9). В 1985 году Федеральное управление шоссейных дорог США наняло Т. Lin International из Сан-Франциско, чтобы рассмотреть эту работу и подготовить современный отчет об использовании «Легкого бетона при проектировании, строительстве и обслуживании мостов» (18).Эта компания проверила состояние существующих облегченных мостов, проанализировала текущие процедуры проектирования и пришла к выводу, что «успешный опыт использования настилов проезжей части из легкого бетона для мостов, описанный в их отчете, был обусловлен хорошими проектными техническими условиями, вниманием к контролю качества. , использование обученного персонала и эффективная программа технического обслуживания ». Крайне важно, чтобы эти четыре фактора были приоритетными во всем бетонном строительстве для получения хороших долгосрочных характеристик.

Т.Ю. Lin International обнаружила, что «легкий бетон используется для создания экономичного решения при реабилитации и модернизации существующих мостов, особенно там, где они связаны с увеличением допустимой нагрузки или расширением проезжей части». Холм задокументировал приложения, в которых восстановление и расширение конструкций автомобильных мостов и виадуков было экономически целесообразным, прежде всего потому, что существующие опоры и колонны можно было использовать для поддержки гораздо более широкой палубы, когда предыдущая бетонная палуба нормального веса была заменена на легкую (19).

Положительное соотношение веса к массе, полученное за счет использования легкого бетона, привело к появлению новых и новаторских методов строительства. Инженерный корпус армии США использовал «плавающую и мокрую технологию» при строительстве новой плотины Брэддок в Пенсильвании. Для выполнения этого проекта они использовали «легкий бетон, чтобы сделать плавучую плотину» (19). Кроме того, плотина выполняет функцию шлюза на реке Миссисипи и была спущена на воду на 44 км ниже по течению от участка, где ей было разрешено прижаться к ранее установленному свайному фундаменту.Технические характеристики: максимальный удельный вес 2000 кг / м ³ и минимальная прочность 35 МПа в течение 28 дней. Легкий бетон широко используется для морских нефтяных платформ, которые строятся на береговом гравировальном доке или во фьорде, где глубокая вода близка к берегу. По завершении эти платформы буксируются на постоянное место для установки на дне океана. В случае платформы Hibernia для уменьшения осадки был изготовлен бетон с контролируемой плотностью с удельным весом 2160 кг / м ³.Это было достигнуто за счет использования в бетонной смеси равных пропорций легких и нормальных крупнозернистых заполнителей. Примерами являются платформы Tarsuit Caisson Retaining Island, Draugen и Troll, строительство которых велось на суше или близко к ней, буксировалось на место и затем закладывалось на дно. Все они хорошо себя зарекомендовали и должны служить моделями для будущего строительства, где бетонирование и оборудование могут быть выполнены в удобных местах с последующей буксировкой на рабочие площадки (20).

Превосходное соотношение прочности и веса легкого бетона хорошо известно, что делает его предпочтительным материалом для плавающих бетонных конструкций.Служебные записи от кораблей времен Первой мировой войны до нефтяных платформ 1990-х годов служат подтверждением его хороших долгосрочных показателей. Такие конструкции, как платформа Heidrun, построенная в 1996 году с плотностью 1940 кг / м ³ и прочностью 70 МПа, обеспечивают уверенность, необходимую для определения использования этого материала для новых морских применений. Например, в обозримом будущем появятся плавучие терминалы СПГ, построенные с легкими бетонными корпусами, включающие в себя морское хранилище газа, установки для сжижения газа и терминальные сооружения для регазификации и хранения перед подачей газа на берег (21).

Наука и технология композиционных материалов

Послушайте эту тему

В таком развитом обществе, как наше, все мы зависим от композитных материалов в некоторых аспектах нашей жизни. Стекловолокно был разработан в конце 1940-х годов и стал первым современным композитом. Он по-прежнему самый распространенный, составляя около 65 процентов всех производимых сегодня композитов. Он используется для изготовления корпусов лодок, досок для серфинга, спортивных товаров, облицовки бассейнов, строительных панелей и кузовов автомобилей.Вы вполне можете использовать что-то из стекловолокна, даже не подозревая об этом.

Лодки, доски для серфинга, автомобили и многое другое: нас окружают стекловолокно и другие композитные материалы. Источник изображения: sobri / Flickr.

Что делает материал композитным

Композиционные материалы образуются путем объединения двух или более материалов, которые имеют совершенно разные свойства. Различные материалы работают вместе, чтобы придать композиту уникальные свойства, но внутри композита вы можете легко отличить разные материалы друг от друга — они не растворяются и не смешиваются друг с другом.

Композиты существуют в природе. Кусок дерева представляет собой композит, состоящий из длинных волокон целлюлозы (очень сложной формы крахмала), удерживаемых вместе гораздо более слабым веществом, называемым лигнином. Целлюлоза также содержится в хлопке и льне, но именно связующая способность лигнина делает кусок древесины намного прочнее, чем пучок хлопковых волокон.

Это не новая идея

Люди используют композитные материалы на протяжении тысячелетий. Возьмем, к примеру, сырцовые кирпичи.Если вы попытаетесь согнуть лепешку из засохшей грязи, она легко сломается, но она окажется крепкой, если вы попытаетесь раздавить или сжать ее. Кусок соломы, с другой стороны, обладает большой силой, когда вы пытаетесь ее растянуть, но почти не имеет силы, когда вы ее сминаете. Когда вы объединяете грязь и солому в блок, свойства двух материалов также объединяются, и вы получаете кирпич, который прочен как на сжатие, так и на разрыв или изгиб. Говоря более технически, у него есть и хорошие прочность на сжатие и хорошо предел прочности .

Мужчина реконструирует древнюю цитадель из сырцового кирпича в Иране после того, как она была повреждена в результате землетрясения. Глиняные кирпичи — это те же материалы, которые использовались для его строительства около 2500 лет назад. Источник изображения: OXLAEY.com / Flickr.

Еще один известный композит — бетон. Здесь заполнитель (мелкие камни или гравий) скреплен цементом. Бетон имеет хорошую прочность при сжатии, и его можно сделать более прочным при растяжении, добавив в композит металлические стержни, проволоку, сетку или тросы (таким образом создавая железобетон).

Композиты были сделаны из формы углерода, называемой графеном, в сочетании с металлической медью, в результате чего был получен материал, в 500 раз более прочный, чем сама медь. Точно так же композит графена и никеля имеет прочность более чем в 180 раз больше никеля.

Что касается стекловолокна, то он сделан из пластик армированный нитями или стекловолокном. Эти нити можно либо связать вместе и сплести в мат, либо их иногда можно разрезать на короткие отрезки, которые произвольно ориентированы в пластиковой матрице.

Больше чем сила

В настоящее время многие композиты производятся не только для улучшения прочности или других механических свойств, но и для других целей. Многие композиты предназначены для того, чтобы быть хорошими проводниками или изоляторами тепла или иметь определенные магнитные свойства; свойства, которые очень специфичны и специализированы, но также очень важны и полезны. Эти композиты используются в огромном количестве электрических устройств, включая транзисторы, солнечные элементы, датчики, детекторы, диоды и лазеры, а также для изготовления антикоррозионных и антистатических покрытий на поверхности.

Композиты, изготовленные из оксидов металлов, также могут иметь определенные электрические свойства и используются для производства кремниевых чипов, которые могут быть меньше и плотнее упакованы в компьютер. Это увеличивает объем памяти и скорость компьютера. Оксидные композиты также используются для создания высокотемпературных сверхпроводящих свойств, которые теперь используются в электрических кабелях.

Изготовление композита

Большинство композитов состоит всего из двух материалов.Один материал (матрица или связующее) окружает и связывает скопление волокон или фрагменты гораздо более прочного материала (армирования). В случае глиняных кирпичей две роли берут на себя грязь и солома; в бетоне — цементом и заполнителем; в дереве целлюлозой и лигнином. В стекловолокне армирование обеспечивается тонкими нитями или стекловолокном, часто вплетенными в нечто вроде ткани, а матрица представляет собой пластик.

Примеры различных форм армирования стекловолокном, которые будут использоваться при создании стекловолокна.Источник изображения: Cjp24 / Wikimedia Commons.

Стекловолоконные нитки из стекловолокна очень прочные при растяжении, но они также хрупкие и ломаются при резком сгибании. Матрица не только удерживает волокна вместе, но и защищает их от повреждений, разделяя любые стресс из их. Матрица достаточно мягкая, чтобы ее можно было придать инструментам, и ее можно размягчить подходящими растворителями, чтобы можно было произвести ремонт. Любая деформация листа стекловолокна обязательно растягивает часть стекловолокна, и они способны этому противостоять, поэтому даже тонкий лист очень прочен.Кроме того, он довольно легкий, что является преимуществом для многих приложений.

За последние десятилетия было разработано много новых композитов, некоторые из которых обладают очень ценными свойствами. Тщательно выбирая арматуру, матрицу и производственный процесс, который их объединяет, инженеры могут адаптировать свойства к конкретным требованиям. Они могут, например, сделать композитный лист очень прочным в одном направлении, выравнивая волокна таким образом, но более слабым в другом направлении, где прочность не так важна.Они также могут выбирать такие свойства, как устойчивость к теплу, химическим веществам и атмосферным воздействиям, выбирая подходящий матричный материал.

Выбор материалов для матрицы

В качестве матрицы во многих современных композитах используются термореактивные или термопластичные пластмассы (также называемые смолами). (Использование пластика в матрице объясняет название «армированный пластик», которое обычно дают композитам). Пластмассы полимеры которые удерживают арматуру вместе и помогают определить физические свойства конечного продукта.

Термореактивные пластмассы являются жидкими при приготовлении, но затвердевают и становятся твердыми (т. Е. Затвердевают) при нагревании. Процесс схватывания необратим, поэтому эти материалы не становятся мягкими при высоких температурах. Эти пластмассы также устойчивы к износу и воздействию химикатов, что делает их очень прочными даже в экстремальных условиях окружающей среды.

Термопласты, как следует из названия, твердые при низких температурах, но размягчаются при нагревании. Хотя они используются реже, чем термореактивные пластмассы, они обладают некоторыми преимуществами, такими как более высокая вязкость разрушения, длительный срок хранения сырья, возможность вторичной переработки и более чистое и безопасное рабочее место, поскольку для процесса отверждения не требуются органические растворители.

Керамика, углерод и металлы используются в качестве матрицы для некоторых узкоспециализированных целей. Например, керамика используется, когда материал будет подвергаться воздействию высоких температур (например, теплообменники), а углерод используется для продуктов, которые подвергаются трению и износу (например, подшипники и шестерни).

Изображение под электронным микроскопом в искусственных цветах композита с магниевой матрицей, армированного карбидом титана и алюминия. Источник изображения: ZEISS Microscopy / Flickr.

Выбор материалов для армирования

Хотя стекловолокно является наиболее распространенным армированием, во многих современных композитах теперь используются тонкие волокна из чистого углерода.Можно использовать два основных типа углерода — графит и углеродные нанотрубки. Оба являются чистым углеродом, но атомы углерода расположены в разных кристаллических конфигурациях. Графит — очень мягкое вещество (используется в «свинцовых карандашах») и состоит из листов атомов углерода, расположенных в виде шестиугольников. Связи, удерживающие шестиугольники вместе, очень прочные, но связи, удерживающие вместе листы шестиугольников, довольно слабые, что и делает графит мягким. Углеродные нанотрубки изготавливаются путем скатывания одного листа графита (известного как графен) в трубку.Это создает чрезвычайно прочную структуру. Также возможно изготовление трубок из нескольких цилиндров — трубок внутри трубок.

Композиты из углеродного волокна легки и намного прочнее, чем стекловолокно, но при этом дороже. Из этих двух графитовые волокна дешевле и их легче производить, чем углеродные нанотрубки. Они используются в конструкциях самолетов и в высокопроизводительном спортивном оборудовании, таком как клюшки для гольфа, теннисные ракетки и гребные лодки, и все чаще используются вместо металлов для ремонта или замены поврежденных костей.

Нити бора даже прочнее (и дороже), чем углеродные волокна. Нанотрубки из нитрида бора обладают дополнительным преимуществом, поскольку они намного более устойчивы к нагреванию, чем углеродные волокна. Они также обладают пьезоэлектрическими качествами, что означает, что они могут генерировать электричество при приложении к ним физического давления, например, при скручивании или растяжении.

Полимеры также могут использоваться в качестве армирующего материала в композитах. Например, кевлар, первоначально разработанный для замены стали в радиальных шинах, но наиболее известный благодаря использованию в пуленепробиваемых жилетах и шлемах, представляет собой чрезвычайно прочное полимерное волокно, придающее прочности композитному материалу.Он используется в качестве арматуры в композитных изделиях, которые требуют легкой и надежной конструкции (например, структурные части корпуса самолета). Еще более прочным, чем кевлар, является вещество, состоящее из комбинации графена и углеродных нанотрубок.

Выбор производственного процесса

Для изготовления объекта из композитного материала обычно используется какая-либо форма. Армирующий материал сначала помещается в форму, а затем полужидкий матричный материал распыляется или закачивается для формирования объекта.Можно приложить давление, чтобы вытеснить любые пузырьки воздуха, а затем форму нагревают, чтобы матрица затвердела.

Процесс формования часто выполняется вручную, но автоматическая обработка становится все более распространенной. Один из этих методов называется пултрузия (термин, образованный от слов «вытягивание» и «экструзия»). Этот процесс идеально подходит для производства прямых изделий с постоянным поперечным сечением, например мостовых балок.

Во многих тонких структурах сложной формы, таких как изогнутые панели, композитная структура создается путем наложения листов тканого армирующего волокна, пропитанного пластиковым матричным материалом, поверх базовой формы соответствующей формы.Когда панель будет достигнута подходящей толщины, матричный материал отверждается.

Сэндвич-композиты

Многие новые типы композитов создаются не с помощью матрицы и метода армирования, а путем укладки нескольких слоев материала. Структура многих композитов (например, используемых в панелях крыла и корпуса самолетов) состоит из пластиковых сот, зажатых между двумя обшивками из композитного материала, армированного углеродным волокном.

Сотовая композитная сэндвич-структура от НАСА.Источник изображения: НАСА / Wikimedia Commons.

Эти многослойные композитные материалы сочетают в себе высокую прочность и особую жесткость на изгиб с малым весом. Другие методы включают в себя простую укладку нескольких чередующихся слоев разных веществ (например, графена и металла) для создания композита.

Зачем использовать композиты?

Самое большое преимущество композитных материалов — это прочность и жесткость в сочетании с легкостью.Выбирая подходящую комбинацию армирования и материала матрицы, производители могут добиться свойств, которые точно соответствуют требованиям для конкретной конструкции для конкретной цели.

Композиты в Австралии
Австралия, как и все развитые страны, проявляет большой интерес к композитным материалам, которые многие люди считают «материалами будущего». Основная задача — снизить затраты, чтобы композитные материалы можно было использовать в продуктах и приложениях, которые в настоящее время не оправдывают затрат.В то же время исследователи хотят улучшить характеристики композитов, например сделать их более устойчивыми к ударам.
Одна из новых технологий включает «текстильные композиты». Вместо того, чтобы укладывать армирующие волокна по отдельности, что является медленным и дорогостоящим процессом, их можно связать или сплести вместе, чтобы получить своего рода ткань. Он может быть даже трехмерным, а не плоским. Пространства между текстильными волокнами и вокруг них затем заполняются матричным материалом (например, смолой) для изготовления продукта.
Этот процесс может быть легко выполнен машинами, а не вручную, что делает его быстрее и дешевле. Соединение всех волокон вместе также означает, что композит с меньшей вероятностью будет поврежден при ударе.
По мере того, как стоимость снижается, другие применения композитов начинают выглядеть привлекательными. При изготовлении корпусов и надстроек лодок из композитов используется их устойчивость к коррозии. У минных охотников ВМС Австралии композитный корпус, поскольку магнитный эффект стального корпуса может помешать обнаружению мин.
Также в разработке находятся вагоны для поездов, трамваев и других средств передвижения, сделанные из композитных материалов, а не из стали или алюминия. Здесь привлекательность заключается в легкости композитов, поскольку в этом случае автомобили потребляют меньше энергии. По той же причине в будущем мы увидим все больше и больше композитов в автомобилях.

Современная авиация, как военная, так и гражданская, является ярким примером. Без композитов было бы гораздо менее эффективно. Фактически, требования, предъявляемые этой отраслью к легким и прочным материалам, были основной движущей силой развития композитов.Сейчас обычным явлением являются крылья и хвостовое оперение, гребные винты и лопасти несущего винта, сделанные из современных композитных материалов, а также большая часть внутренней конструкции и деталей. Планеры некоторых небольших самолетов полностью сделаны из композитных материалов, как и крыло, хвостовое оперение и панели корпуса больших коммерческих самолетов.

Размышляя о самолетах, стоит помнить, что композиты с меньшей вероятностью, чем металлы (например, алюминий), полностью разрушатся под действием нагрузки. Небольшая трещина в куске металла может очень быстро распространиться с очень серьезными последствиями (особенно в случае самолета).Волокна в композите блокируют расширение любой небольшой трещины и распределяют напряжение вокруг нее.

Правильные композиты также устойчивы к нагреву и коррозии. Это делает их идеальными для использования в продуктах, работающих в экстремальных условиях, таких как лодки, оборудование для обработки химикатов и космические корабли. В целом композитные материалы очень прочные.

Еще одно преимущество композитных материалов состоит в том, что они обеспечивают гибкость конструкции. Из композитов можно придавать сложные формы, что является отличным преимуществом при производстве чего-то вроде доски для серфинга или корпуса лодки.

Кроме того, в настоящее время большая работа направлена на разработку композитных материалов, изготовленных из отходов, таких как сельскохозяйственные отходы, строительные материалы или пластиковые контейнеры для напитков.

Обратной стороной композитов обычно является их стоимость. Хотя при использовании композитов производственные процессы часто бывают более эффективными, сырье стоит дорого. Композиты никогда полностью не заменят традиционные материалы, такие как сталь, но во многих случаях это именно то, что нам нужно.И без сомнения, по мере развития технологии будут найдены новые применения. Мы еще не видели всего, на что способны композиты.

Современная авиация была основным двигателем развития композитов. Источник изображения: Пол Нелхэмс / Flickr.

Полимеры

1. Введение

До начала 1920-х годов химики сомневались в существовании молекул с молекулярной массой больше нескольких тысяч. Это ограничивающее мнение было оспорено Германом Штаудингером, немецким химиком, имеющим опыт изучения природных соединений, таких как каучук и целлюлоза.В отличие от преобладающей рационализации этих веществ как агрегатов небольших молекул, Штаудингер предположил, что они состоят из макромолекул , состоящих из 10 000 или более атомов. Он сформулировал полимерную структуру для резины на основе повторяющегося изопренового звена (называемого мономером). За свой вклад в химию Штаудингер получил Нобелевскую премию 1953 года. Термины полимер и мономер произошли от греческих корней поли (много), моно (один) и мерос (часть).

За признанием того, что полимерные макромолекулы составляют многие важные природные материалы, последовало создание синтетических аналогов, обладающих множеством свойств. Действительно, применение этих материалов в качестве волокон, гибких пленок, клеев, стойких красок и твердых, но легких твердых тел изменило современное общество. Некоторые важные примеры этих веществ обсуждаются в следующих разделах.

2. Написание формул для полимерных макромолекул

Повторяющаяся структурная единица большинства простых полимеров не только отражает мономер (ы), из которых состоят полимеры, но также предоставляет краткие средства для рисования структур, представляющих эти макромолекулы.Для полиэтилена, возможно, самого простого полимера, это демонстрируется следующим уравнением. Здесь этилен (этен) является мономером, а соответствующий линейный полимер называется полиэтиленом высокой плотности (HDPE). HDPE состоит из макромолекул, в которых n находится в диапазоне от 10 000 до 100 000 (молекулярная масса от 2 * 10 ⁵ до 3 * 10 ⁶).

Если Y и Z представляют собой моль мономера и полимера соответственно, Z составляет приблизительно 10 ^-5 Y. Этот полимер называется полиэтиленом, а не полиметиленом, (-CH ₂ -) _n, потому что этилен является стабильным соединением. (метилен не является), и он также служит синтетическим предшественником полимера.Две открытые связи, оставшиеся на концах длинной цепи атомов углерода (окрашенные в пурпурный цвет), обычно не указываются, потому что атомы или группы, обнаруженные там, зависят от химического процесса, используемого для полимеризации. Синтетические методы, используемые для получения этого и других полимеров, будут описаны позже в этой главе.
В отличие от более простых чистых соединений, большинство полимеров не состоят из идентичных молекул. Например, все молекулы HDPE представляют собой длинные углеродные цепи, но длина может варьироваться на тысячи мономерных единиц.По этой причине молекулярные массы полимеров обычно являются средними. Обычно используются два экспериментально определенных значения: M _n , среднечисленная молекулярная масса, рассчитывается из распределения мольных долей молекул разного размера в образце, и M _w , средневесовая молекулярная масса, равна рассчитывается из распределения массовых долей молекул разного размера. Они определены ниже. Поскольку более крупные молекулы в образце весят больше, чем молекулы меньшего размера, среднее значение M _w обязательно смещено в сторону более высоких значений и всегда больше, чем M _n.Когда весовая дисперсия молекул в образце сужается, M _w приближается к M _n, и в маловероятном случае, когда все молекулы полимера имеют одинаковый вес (чистый монодисперсный образец), отношение M _w / M _n становится единицей.

Влияние различных распределений масс на M _n и M _w может быть исследовано с помощью простого калькулятора массы. Чтобы использовать это устройство, щелкните здесь.

Известно много полимерных материалов, имеющих цепочечную структуру, аналогичную полиэтилену. Полимеры, образованные прямым соединением вместе мономерных звеньев без потери или увеличения количества материала, называются аддитивными полимерами или полимерами роста цепи . Список некоторых важных аддитивных полимеров и их предшественников мономеров представлен в следующей таблице.

CH ₂) _n— CHCN 2

**Некоторые обычные аддитивные полимеры**
Имя (я)	Формула	Мономер	Свойства	Использует
Полиэтилен низкой плотности (LDPE) 2	этилен CH ₂ = CH ₂	мягкая, воскообразная твердая	пленка, полиэтиленовые пакеты
Полиэтилен 43 высокой плотности (HDPE) 903 — (CH ₂ -CH ₂) _n —	этилен CH ₂ = CH ₂	жесткий, полупрозрачный сплошной	электрическая изоляция бутылки, игрушки
Полипропилен 9020 (PP) различных марок	— [CH ₂ -CH (CH ₃)] _n —	пропилен CH ₂ = CHCH ₃	9021 0 атактический : мягкий, эластичный твердый изотактический : твердый, прочный твердый	аналогичный LDPE ковер, обивка
Поли (винилхлорид) (ПВХ)	— (CH ₂ — CHCl) _n —	винилхлорид CH ₂ = CHCl	прочный твердый массив	трубы, сайдинг, пол
Поли (винилиденхлорид) (Saran A)	— (CHCl) ₂ -CCl ₂) _n —	винилиденхлорид CH ₂ = CCl ₂	плотные, тугоплавкие	чехлы на сиденья, пленки
Полистирол PS)	— [CH ₂ -CH (C ₆ H ₅)] _n —	стирол CH ₂ = CHC ₆ H ₅	жесткий, жесткий, прозрачное твердое вещество растворим в органических растворителях 9 0318	игрушки, шкафы упаковка (вспененная)
Полиакрилонитрил (PAN, Orlon, Acrilan)	— (CH ₂ -CHCN) _n —	акрилонитрил	тугоплавкое твердое вещество , растворимое в органических растворителях	коврики, одеяла одежда
Политетрафторэтилен (ПТФЭ, тефлон)	— (CF ₂3 -CF _{2 ₂ -CF _{2 902}}	тетрафторэтилен CF ₂ = CF ₂	устойчивые, гладкие твердые	антипригарные поверхности электроизоляция
Поли (метилметакрилат) (PMMA, Lucite	— 903 CH ₂ -C (CH ₃) CO ₂ CH ₃] _n—	метилметакрилат CH ₂ = C (CH ₃) CO ₂ CH ₃	твердый, прозрачный сплошной	крышки осветительных приборов, вывески световые люки
Поли (винилацетат) (PVAc)	— (CH ₂ -CHOCOCH ₃) _n	— _n — ацетат CH ₂ = CHOCOCH ₃	мягкие, липкие твердые	латексные краски, клеи
цис-полиизопрен натуральный каучук	— [CH ₂ 3 ) -CH ₂] _n —	изопрен CH ₂ = CH-C (CH ₃) = CH ₂	мягкое, липкое твердое вещество	требует вулканизации для практического использования
Полихлоропрен (цис + транс) (неопрен)	— [CH ₂ -CH = CCl-CH ₂] _n —	хлоропрен CH ₂ = = CH ₂	жесткий, эластичный материал d	синтетический каучук маслостойкий

Полимер	LDPE	HDPE	PP	PVC	PS	PAN	PM 90FE PAN	Резина
T _м (ºC)	110	130	175	180	175	> 200	330	180	30
T _г (ºC)	^_ 110	^_ 100	^{_ 3 10}	95	^_ 110	105	^_ 70

Полимер	T _г атактический	T _г изотактический	T _g синдиотактический 909 909 ºC	0 ºC	–8 ºC
PMMA	100 ºC	130 ºC	120 ºC

Статистические сополимеры	Также называемые статистическими сополимерами. Здесь мономерные звенья распределены в полимерной цепи случайным образом, а иногда и неравномерно: ~ ABBAAABAABBBABAABA ~.
Чередующиеся сополимеры	Здесь мономерные звенья распределены регулярным чередованием, с почти эквимолярным количеством каждого в цепи: ~ ABABABABABABABAB ~.
Блок-сополимеры	Вместо смешанного распределения мономерных единиц длинная последовательность или блок одного мономера присоединяется к блоку второго мономера: ~ AAAAA-BBBBBBB ~ AAAAAAA ~ BBB ~ .
Привитые сополимеры	Как следует из названия, боковые цепи данного мономера присоединены к основной цепи второго мономера: ~ AAAAAAA (BBBBBBB ~) AAAAAAA (BBBB ~) AAA ~.

Некоторые полезные сополимеры
Мономер A	Мономер B	Сополимер	Используется
H ₂ C = CHCl	H ₂ C = CCl2 9018 C = CCl2 пленки и волокна
H ₂ C = CHC ₆ H ₅	H ₂ C = C-CH = CH ₂	SBR бутадиен-стирольный каучук	шины	H ₂ C = CHCN	H ₂ C = C-CH = CH ₂	Нитриловый каучук	клеи шланги
H ₂ C = C (CH 902) ₂	H ₂ C = C-CH = CH ₂	Бутилкаучук	внутренние трубы
F ₂ C = CF (CF ₃)	H _{2 C = CHF}	Витон	прокладки

3.Свойства макромолекул
Поучительно сравнение свойств полиэтилена (как LDPE, так и HDPE) с натуральными полимерами, каучуком и целлюлозой. Как отмечалось выше, синтетические макромолекулы HDPE имеют массы в диапазоне от 10 ⁵ до 10 ⁶ а.е.м. (молекулы LDPE более чем в сто раз меньше). Молекулы каучука и целлюлозы имеют одинаковые диапазоны масс, но меньше мономерных звеньев из-за большего размера мономера. Физические свойства этих трех полимерных веществ отличаются друг от друга и, конечно, от их мономеров.
• HDPE представляет собой твердое полупрозрачное твердое вещество, которое размягчается при нагревании выше 100 ° C и может принимать различные формы, включая пленки. Он не так легко растягивается и деформируется, как ПВД. HDPE нерастворим в воде и большинстве органических растворителей, хотя при погружении в последний может наблюдаться некоторое набухание. HDPE — отличный электроизолятор.
• LDPE — это мягкое полупрозрачное твердое тело, которое плохо деформируется при температуре выше 75 ° C. Пленки, изготовленные из LDPE, легко растягиваются и обычно используются для упаковки.LDPE нерастворим в воде, но размягчается и набухает под воздействием углеводородных растворителей. И LDPE, и HDPE становятся хрупкими при очень низких температурах (ниже -80 ° C). Этилен, обычный мономер для этих полимеров, представляет собой газ с низкой температурой кипения (-104 ° C).
• Натуральный (латексный) каучук — непрозрачное, мягкое, легко деформируемое твердое вещество, которое становится липким при нагревании (выше 60 ° C) и хрупким при охлаждении ниже -50 ° C. В неполярных органических веществах он набухает более чем в два раза. растворители, такие как толуол, со временем растворяются, но непроницаемы для воды.Изопрен C ₅ H ₈ является летучей жидкостью (точка кипения 34 ° C).
• Чистая целлюлоза в форме хлопка — это мягкое гибкое волокно, практически не меняющееся при колебаниях температуры в диапазоне от -70 до 80 ° C. Хлопок легко впитывает воду, но на него не влияет погружение в толуол или большинство других органических растворителей. . Волокна целлюлозы могут изгибаться и скручиваться, но перед разрывом они не сильно растягиваются. Мономером целлюлозы является C ₆ H ₁₂ O ₆ альдогексоза D-глюкоза.Глюкоза представляет собой водорастворимое твердое вещество с температурой плавления ниже 150 ° C.
Чтобы учесть отмеченные здесь различия, нам необходимо рассмотреть природу агрегированной макромолекулярной структуры или морфологию каждого вещества. Поскольку молекулы полимера настолько велики, они обычно упаковываются вместе неоднородным образом, с упорядоченными или кристаллическими областями, смешанными вместе с неупорядоченными или аморфными доменами. В некоторых случаях все твердое тело может быть аморфным, целиком состоящим из свернутых и запутанных макромолекулярных цепей.Кристалличность возникает, когда линейные полимерные цепи структурно ориентированы в однородной трехмерной матрице. На диаграмме справа кристаллические домены окрашены в синий цвет.
Повышенная кристалличность связана с увеличением жесткости, прочности на разрыв и непрозрачности (из-за светорассеяния). Аморфные полимеры обычно менее жесткие, более слабые и легче деформируются. Часто они прозрачные.
Три фактора, которые влияют на степень кристалличности:
i) Длина цепи
ii) Разветвление цепи
iii) Связь между цепями
Важность первых двух факторов хорошо иллюстрируется различиями между LDPE и HDPE.Как отмечалось ранее, HDPE состоит из очень длинных неразветвленных углеводородных цепей. Они легко упаковываются вместе в кристаллические домены, которые чередуются с аморфными сегментами, и получаемый в результате материал, будучи относительно прочным и жестким, сохраняет определенную гибкость. Напротив, ПЭНП состоит из более мелких и более разветвленных цепей, которые не легко принимают кристаллическую структуру. Таким образом, этот материал более мягкий, слабый, менее плотный и более легко деформируется, чем HDPE. Как правило, механические свойства, такие как пластичность, прочность на разрыв и твердость, повышаются и в конечном итоге выравниваются с увеличением длины цепи.
Природа целлюлозы подтверждает вышеприведенный анализ и демонстрирует важность третьего фактора (iii). Во-первых, цепочки целлюлозы легко принимают стабильную стержнеобразную конформацию. Эти молекулы выстраиваются бок о бок в волокна, которые стабилизируются за счет межцепочечных водородных связей между тремя гидроксильными группами на каждой мономерной единице. Следовательно, кристалличность высока, и молекулы целлюлозы не перемещаются и не скользят относительно друг друга. Высокая концентрация гидроксильных групп также объясняет легкое водопоглощение, характерное для хлопка.
Натуральный каучук — полностью аморфный полимер. К сожалению, потенциально полезные свойства сырого латексного каучука ограничены температурной зависимостью; однако эти свойства могут быть изменены путем химического изменения. Цис-двойные связи в углеводородной цепи образуют плоские сегменты, которые делают цепь более жесткой, но не выпрямляют ее. Если эти жесткие сегменты полностью удалить гидрогенизацией (катализатор H ₂ & Pt), цепи теряют всякую ограниченность и продукт представляет собой низкоплавкое парафиноподобное полутвердое вещество с низкой температурой плавления.Если вместо этого цепи молекул каучука будут слегка сшиты атомами серы, процесс, называемый вулканизацией , который был открыт Чарльзом Гудиером в 1839 году, значительно улучшит желаемые эластомерные свойства каучука. При сшивании от 2 до 3% получается полезный мягкий каучук, который больше не страдает проблемами липкости и хрупкости при нагревании и охлаждении. При сшивании от 25 до 35% образуется продукт из твердой твердой резины. На следующем рисунке показан поперечно сшитый разрез аморфного каучука.При нажатии на диаграмму она изменится на отображение соответствующего растянутого участка. Более высокоупорядоченные цепи в растянутой конформации энтропийно нестабильны и возвращаются в свое первоначальное свернутое состояние, когда им позволяют расслабиться (щелкните второй раз).
При нагревании или охлаждении большинство полимеров претерпевают тепловые превращения, которые позволяют понять их морфологию. Они определяются как переход плавления , T _m , и переход стеклования , T _g .
T _m — температура, при которой кристаллические домены теряют свою структуру или плавятся. По мере увеличения кристалличности увеличивается и T _m.
T _г — температура, ниже которой аморфные домены теряют структурную подвижность полимерных цепей и становятся жесткими стеклами.
T _г часто зависит от истории образца, особенно от предыдущей термообработки, механических манипуляций и отжига.Иногда ее интерпретируют как температуру, выше которой значительные участки полимерных цепей могут скользить друг мимо друга в ответ на приложенную силу. Введение относительно больших и жестких заместителей (таких как бензольные кольца) будет мешать этому движению цепи, таким образом увеличивая T _g (обратите внимание на полистирол ниже). Введение в полимерную матрицу низкомолекулярных соединений, называемых пластификаторами, увеличивает расстояние между цепями, позволяя цепям двигаться при более низких температурах.с результирующим уменьшением Т _г. Выделение газов пластификаторами, используемыми для модификации пластиковых компонентов салона автомобилей, производит «запах нового автомобиля», к которому мы привыкли.
Значения T _м и T _г для некоторых распространенных аддитивных полимеров перечислены ниже. Обратите внимание, что у целлюлозы нет ни T _m, ни T _g.
903 90
Полимер
LDPE
HDPE
PP
PVC
PS
PAN
PM 90FE PAN
Резина
T _м (ºC)
110 130 175 180 175 > 200 330 180 30
T _г (ºC)
^_ 110 ^_ 100 ^{_
3 10} 95 ^_ 110 105 ^_ 70
Каучук является членом важной группы полимеров, называемых эластомерами .Эластомеры — это аморфные полимеры, которые обладают способностью растягиваться, а затем возвращаться к своей исходной форме при температурах выше T _g. Это свойство важно для таких применений, как прокладки и уплотнительные кольца, поэтому разработка синтетических эластомеров, которые могут работать в суровых или сложных условиях, остается практической целью. При температуре ниже T _{г эластомеры} становятся твердыми стекловидными телами и теряют всю эластичность. Трагическим примером этого стала катастрофа космического корабля «Челленджер».Термостойкие и химически стойкие уплотнительные кольца, используемые для герметизации секций твердотопливных ракет-носителей, имели, к сожалению, высокий T _g, близкий к 0 ºC. Неожиданно низкие температуры утром в день запуска были ниже T _g, что позволяло горячим ракетным газам выходить через уплотнения.
4. Регио и стереоизомеризация в макромолекулах
Симметричные мономеры, такие как этилен и тетрафторэтилен, могут соединяться вместе только одним способом. С другой стороны, монозамещенные мономеры могут соединяться вместе двумя организованными способами, описанными на следующей диаграмме, или третьим случайным образом.Большинство мономеров этого типа, включая пропилен, винилхлорид, стирол, акрилонитрил и сложные эфиры акриловой кислоты, предпочитают соединяться по принципу «голова к хвосту», время от времени возникая некоторая случайность. Причины такой региоселективности будут обсуждены в разделе синтетических методов.
Если полимерная цепь нарисована зигзагообразно, как показано выше, каждая из групп заместителей (Z) обязательно будет расположена выше или ниже плоскости, определяемой углеродной цепью.Следовательно, мы можем выделить три конфигурационных изомера таких полимеров. Если все заместители находятся на одной стороне цепи, конфигурация называется изотактической . Если заместители чередуются с одной стороны на другую регулярным образом, конфигурация называется синдиотактической . Наконец, случайное расположение групп заместителей обозначается как атактический . Здесь показаны примеры этих конфигураций.
Многие распространенные и полезные полимеры, такие как полистирол, полиакрилонитрил и поливинилхлорид, являются атактическими при обычном приготовлении.Были разработаны индивидуальные катализаторы, которые влияют на стереорегулярную полимеризацию полипропилена и некоторых других мономеров, и улучшенные свойства, связанные с повышенной кристалличностью этих продуктов, сделали эту важную область исследований. Сообщалось о следующих значениях T _г.
Полимер
T _г атактический
T _г изотактический
T _g
синдиотактический 909 909 ºC
0 ºC –8 ºC
PMMA
100 ºC 130 ºC 120 ºC
Свойства данного полимера будут значительно различаться в зависимости от тактики.Таким образом, атактический полипропилен бесполезен в качестве твердого строительного материала и используется в основном как компонент клея или как мягкая матрица для композитных материалов. Напротив, изотактический полипропилен представляет собой тугоплавкое твердое вещество (около 170 ºC), из которого можно формовать или обрабатывать конструкционные компоненты.

Синтез дополнительных полимеров
Все мономеры, из которых получают аддитивные полимеры, представляют собой алкены или функционально замещенные алкены. Наиболее распространенными и термодинамически предпочтительными химическими превращениями алкенов являются реакции присоединения.Известно, что многие из этих реакций присоединения протекают ступенчатым образом с участием реакционноспособных промежуточных продуктов, и это механизм, которому следует большинство полимеризаций. Здесь представлена общая диаграмма, иллюстрирующая эту сборку линейных макромолекул, которая поддерживает название «полимеры роста цепи «. Поскольку пи-связь в мономере превращается в сигма-связь в полимере, реакция полимеризации обычно экзотермична на 8-20 ккал / моль. Действительно, сообщалось о случаях взрыво-неконтролируемой полимеризации.
Полезно выделить четыре процедуры полимеризации, соответствующие этому общему описанию.
• Радикальная полимеризация Инициатор представляет собой радикал, а место распространения реакционной способности (*) представляет собой углеродный радикал.
• Катионная полимеризация Инициатор представляет собой кислоту, а место распространения реакционной способности (*) представляет собой карбокатион.
• Анионная полимеризация Инициатор представляет собой нуклеофил, а сайт размножения реактивности (*) представляет собой карбанион.
• Координационная каталитическая полимеризация Инициатор представляет собой комплекс переходного металла, а центр роста реакционной способности (*) представляет собой терминальный каталитический комплекс.

1. Радикальная полимеризация с цепным ростом
Практически все описанные выше мономеры подвержены радикальной полимеризации. Поскольку это может быть вызвано следами кислорода или других незначительных примесей, чистые образцы этих соединений часто «стабилизируются» небольшими количествами ингибиторов радикалов, чтобы избежать нежелательной реакции.Когда желательна радикальная полимеризация, она должна быть начата с использованием радикального инициатора , такого как пероксид или некоторые азосоединения. Формулы некоторых распространенных инициаторов и уравнения, показывающие образование радикальных частиц из этих инициаторов, представлены ниже.
Используя небольшие количества инициаторов, можно полимеризовать широкий спектр мономеров. Одним из примеров такой радикальной полимеризации является превращение стирола в полистирол, показанное на следующей диаграмме.Первые два уравнения иллюстрируют процесс инициирования , а последние два уравнения являются примерами распространения цепи . Каждое мономерное звено присоединяется к растущей цепи таким образом, чтобы генерировать наиболее стабильный радикал. Поскольку углеродные радикалы стабилизируются заместителями многих видов, предпочтение региоселективности по всей длине в большинстве аддитивных полимеризаций вполне понятно. Поскольку радикалы толерантны ко многим функциональным группам и растворителям (включая воду), радикальная полимеризация широко используется в химической промышленности.
Посмотреть анимированную модель радикальной полимеризации с ростом цепи винилхлорида
В принципе, после начала радикальной полимеризации можно ожидать продолжения бесконтрольной полимеризации с образованием нескольких полимеров с чрезвычайно длинной цепью. На практике образуется большее количество цепей среднего размера, что указывает на то, что должны иметь место реакции обрыва цепи. Наиболее распространенными процессами обрыва являются Радикальная комбинация и Диспропорционирование .Эти реакции иллюстрируются следующими уравнениями. Растущие полимерные цепи окрашены в синий и красный цвет, а атом водорода, переносимый при диспропорционировании, окрашен в зеленый цвет. Обратите внимание, что в обоих типах терминации два реактивных радикальных центра удаляются одновременным превращением в стабильный продукт (продукты). Поскольку концентрация радикальных частиц в реакции полимеризации мала по сравнению с другими реагентами (например, мономерами, растворителями и терминированными цепями), скорость, с которой происходят эти радикально-радикальные реакции обрыва, очень мала, и большинство растущих цепей достигают умеренной длины до обрыва. .
Относительная важность этих обрывов зависит от природы мономера, подвергаемого полимеризации. Для акрилонитрила и стирола основным процессом является комбинация. Однако образование метилметакрилата и винилацетата прекращается главным образом за счет диспропорционирования.
Другая реакция, которая отвлекает радикальную полимеризацию с ростом цепи от получения линейных макромолекул, называется передача цепи . Как следует из названия, эта реакция перемещает углеродный радикал из одного места в другое посредством межмолекулярного или внутримолекулярного переноса атома водорода (окрашено в зеленый цвет).Эти возможности демонстрируются следующими уравнениями
Реакции передачи цепи особенно распространены при радикальной полимеризации этилена под высоким давлением, которая является методом, используемым для производства LDPE (полиэтилена низкой плотности). 1º-радикал на конце растущей цепи превращается в более стабильный 2º-радикал путем переноса атома водорода. Дальнейшая полимеризация в новом радикальном сайте генерирует радикал боковой цепи, что, в свою очередь, может привести к образованию других боковых цепей в результате реакций передачи цепи.В результате морфология LDPE представляет собой аморфную сеть сильно разветвленных макромолекул.

2. Катионная полимеризация с ростом цепи
Полимеризация изобутилена (2-метилпропена) в следовых количествах сильных кислот является примером катионной полимеризации. Полиизобутилен представляет собой мягкое каучуковое твердое вещество, T _г = ^_ 70º C, которое используется для внутренних труб. Этот процесс аналогичен радикальной полимеризации, что демонстрируется следующими уравнениями.Рост цепи прекращается, когда концевой карбокатион соединяется с нуклеофилом или теряет протон, давая концевой алкен (как показано здесь).
Мономеры, содержащие стабилизирующие катион группы, такие как алкил, фенил или винил, могут быть полимеризованы катионными процессами. Обычно они инициируются при низкой температуре в растворе хлористого метилена. Сильные кислоты, такие как HClO ₄ или кислоты Льюиса, содержащие следы воды (как показано выше), служат в качестве инициирующих реагентов. При низких температурах реакции передачи цепи при такой полимеризации редки, поэтому получаемые полимеры являются чисто линейными (неразветвленными).

3. Анионная полимеризация с ростом цепи
Обработка холодного раствора стирола в ТГФ 0,001 эквивалентом н-бутиллития вызывает немедленную полимеризацию. Это пример анионной полимеризации, протекание которой описывается следующими уравнениями. Рост цепи может быть остановлен водой или углекислым газом, и передача цепи происходит редко. Только мономеры, имеющие заместители, стабилизирующие анион, такие как фенил, циано или карбонил, являются хорошими субстратами для этого метода полимеризации.Многие из полученных полимеров в значительной степени изотактичны по конфигурации и имеют высокую степень кристалличности.
Разновидности, которые использовались для инициирования анионной полимеризации, включают щелочные металлы, амиды щелочных металлов, алкиллитий и различные источники электронов. Практическое применение анионной полимеризации происходит при использовании суперклея. Этот материал представляет собой метил-2-цианоакрилат, CH ₂ = C (CN) CO ₂ CH ₃. Под воздействием воды, аминов или других нуклеофилов происходит быстрая полимеризация этого мономера.

4. Каталитическая полимеризация Циглера-Натта
Эффективная и стереоспецифическая процедура каталитической полимеризации была разработана Карлом Циглером (Германия) и Джулио Натта (Италия) в 1950-х годах. Их открытия впервые позволили синтез неразветвленного высокомолекулярного полиэтилена (HDPE), лабораторный синтез натурального каучука из изопрена и контроль конфигурации полимеров из концевых алкенов, таких как пропен (например, чистые изотактические и синдиотактические полимеры).В случае этилена быстрая полимеризация происходила при атмосферном давлении и температуре от умеренной до низкой, давая более прочный (более кристаллический) продукт (HDPE), чем продукт радикальной полимеризации (LDPE). За это важное открытие эти химики получили Нобелевскую премию по химии 1963 года.
Катализаторы Циглера-Натта
получают реакцией определенных галогенидов переходных металлов с металлоорганическими реагентами, такими как реагенты алкилалюминий, литий и цинк. Катализатор, образованный реакцией триэтилалюминия с тетрахлоридом титана, широко изучен, но другие металлы (например,грамм. V & Zr) также оказались эффективными. На следующей диаграмме представлен один из механизмов этой полезной реакции. Были предложены и другие варианты с изменениями для учета неоднородности или однородности катализатора. Полимеризация пропилена под действием титанового катализатора дает изотактический продукт; тогда как катализатор на основе ванадия дает синдиотактический продукт.

Сополимеры
Синтез макромолекул, состоящих из более чем одного мономерного повторяющегося звена, был исследован как средство управления свойствами получаемого материала.В этом отношении полезно различать несколько способов, которыми различные мономерные звенья могут быть включены в полимерную молекулу. Следующие ниже примеры относятся к двухкомпонентной системе, в которой один мономер обозначен A , а другой B .
Статистические сополимеры
Также называемые статистическими сополимерами. Здесь мономерные звенья распределены в полимерной цепи случайным образом, а иногда и неравномерно: ~ ABBAAABAABBBABAABA ~.
Чередующиеся сополимеры
Здесь мономерные звенья распределены регулярным чередованием, с почти эквимолярным количеством каждого в цепи: ~ ABABABABABABABAB ~.
Блок-сополимеры
Вместо смешанного распределения мономерных единиц длинная последовательность или блок одного мономера присоединяется к блоку второго мономера: ~ AAAAA-BBBBBBB ~ AAAAAAA ~ BBB ~ .
Привитые сополимеры
Как следует из названия, боковые цепи данного мономера присоединены к основной цепи второго мономера: ~ AAAAAAA (BBBBBBB ~) AAAAAAA (BBBB ~) AAA ~.
1. Аддитивная сополимеризация
Большинство прямых сополимеризаций эквимолярных смесей различных мономеров дают статистические сополимеры, или, если один мономер намного более реакционноспособен, почти гомополимер этого мономера.Сополимеризация стирола, например, с метилметакрилатом, например, протекает по-разному в зависимости от механизма. Радикальная полимеризация дает статистический сополимер. Однако продуктом катионной полимеризации в основном является полистирол, а анионная полимеризация способствует образованию полиметилметакрилата. В случаях, когда относительная реакционная способность различна, состав сополимера иногда можно регулировать путем непрерывного введения в реакцию смещенной смеси мономеров.
Образование чередующихся сополимеров благоприятно, когда мономеры имеют разные полярные заместители (например, один электроноакцепторный, а другой электронодонорный), и оба имеют одинаковую реакционную способность по отношению к радикалам. Например, сополимеризация стирола и акрилонитрила в значительной степени чередуется.
Некоторые полезные сополимеры
Мономер A
Мономер B
Сополимер
Используется
H ₂ C = CHCl H ₂ C = CCl2 9018 C = CCl2 пленки и волокна
H ₂ C = CHC ₆ H ₅ H ₂ C = C-CH = CH ₂ SBR
бутадиен-стирольный каучук шины H ₂ C = CHCN H ₂ C = C-CH = CH ₂ Нитриловый каучук клеи
шланги
H ₂ C = C (CH 902) ₂ H ₂ C = C-CH = CH ₂ Бутилкаучук внутренние трубы
F ₂ C = CF (CF ₃) H _{2 C = CHF} Витон прокладки
Тройной сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола, называемый АБС-каучуком, используется для изготовления ударопрочных емкостей, труб и прокладок.

2. Блок-сополимеризация
Было разработано несколько различных методов получения блок-сополимеров, многие из которых используют реакции конденсации (следующий раздел). На этом этапе наше обсуждение будет ограничено применением анионной полимеризации. В описанной выше анионной полимеризации стирола реактивный центр остается на конце цепи до тех пор, пока она не будет погашена. Незакаленный полимер был назван живым полимером , и если добавляется дополнительный стирол или другой подходящий мономер, образуется блок-полимер.Это проиллюстрировано для метилметакрилата на следующей диаграмме.
Конденсационные полимеры

Большое количество важных и полезных полимерных материалов не образуется в результате процессов роста цепей с участием реакционноспособных частиц, таких как радикалы, а происходит путем обычных превращений функциональных групп полифункциональных реагентов. Эти полимеризации часто (но не всегда) происходят с потерей небольшого побочного продукта, такого как вода, и обычно (но не всегда) объединяют два разных компонента в чередующейся структуре.Полиэфир дакрон и полиамид нейлон 66, показанные здесь, являются двумя примерами синтетических конденсационных полимеров, также известных как полимеры ступенчатого роста . В отличие от полимеров с цепочкой, большая часть которых растет за счет образования углерод-углеродных связей, ступенчатые полимеры обычно растут за счет образования углерод-гетероатомных связей (C-O и C-N в дакроне и нейлоне соответственно). Хотя полимеры такого типа можно рассматривать как чередующиеся сополимеры, повторяющееся мономерное звено обычно определяется как комбинированный фрагмент.
Примерами встречающихся в природе конденсационных полимеров являются целлюлоза, полипептидные цепи белков и поли (β-гидроксимасляная кислота), полиэфир, синтезируемый в большом количестве некоторыми почвенными и водными бактериями. Формулы для них будут отображены ниже при нажатии на диаграмму.

1. Характеристики конденсационных полимеров

Конденсационные полимеры образуются медленнее, чем аддитивные полимеры, часто требуют тепла, и их молекулярная масса обычно ниже.Концевые функциональные группы в цепи остаются активными, так что группы более коротких цепей объединяются в более длинные цепи на поздних стадиях полимеризации. Присутствие полярных функциональных групп в цепях часто усиливает притяжение цепей к цепям, особенно если они включают водородные связи и, следовательно, кристалличность и прочность на разрыв. Следующие примеры конденсационных полимеров являются иллюстративными.
Следует отметить, что для промышленного синтеза компоненты карбоновой кислоты могут фактически использоваться в форме производных, таких как простые эфиры.Кроме того, реакции полимеризации нейлона 6 и спандекса не протекают путем удаления воды или других небольших молекул. Тем не менее, очевидно, что полимер образуется в процессе ступенчатого роста.

Разница в Т _г и Т _м между первым полиэфиром (полностью алифатическим) и двумя нейлоновыми полиамидами (5-я и 6-я записи) показывает влияние внутрицепочечных водородных связей на кристалличность. Замена гибких алкилиденовых звеньев жесткими бензольными кольцами также делает полимерную цепь более жесткой, что приводит к усилению кристаллического характера, как показано для полиэфиров (позиции 1, 2 и 3) и полиамидов (позиции 5, 6, 7 и 8).Высокие значения T _g и T _m для аморфного полимера Lexan соответствуют его блестящей прозрачности и жесткости, подобной стеклу. Кевлар и номекс — чрезвычайно прочные и стойкие материалы, которые находят применение в пуленепробиваемых жилетах и огнестойкой одежде.

Многие полимеры, как аддитивные, так и конденсационные, используются в качестве волокон. Основные методы формования синтетических полимеров в волокна — из расплавов или вязких растворов. Полиэфиры, полиамиды и полиолефины обычно получают из расплава при условии, что T _m не слишком высока.Полиакрилаты подвергаются термическому разложению и поэтому их получают из раствора в летучем растворителе. Холодная вытяжка — важная физическая обработка, улучшающая прочность и внешний вид этих полимерных волокон. При температурах выше T _g волокно толще, чем требуется, может быть принудительно растянуто во много раз своей длины; и при этом полимерные цепи распутываются и имеют тенденцию выстраиваться параллельно. Эта процедура холодной вытяжки организует беспорядочно ориентированные кристаллические домены, а также выравнивает аморфные домены, чтобы они стали более кристаллическими.В этих случаях физически ориентированная морфология стабилизируется и сохраняется в конечном продукте. Это контрастирует с эластомерными полимерами, для которых растянутая или выровненная морфология нестабильна по сравнению с морфологией аморфной случайной спирали.
При нажатии на следующую диаграмму изображение этих изменений будет переключаться из одной крайности в другую. Эта обработка холодным волочением может также использоваться для обработки полимерных пленок (например, майлара и сарана), а также волокон.

Поступенчатая полимеризация также используется для получения класса адгезивов и аморфных твердых веществ, называемых эпоксидными смолами.Здесь ковалентное связывание происходит в результате реакции S _N 2 между нуклеофилом, обычно амином, и концевым эпоксидом. В следующем примере тот же промежуточный бисфенол A, который используется в качестве мономера для Lexan, служит бифункциональным каркасом, к которому присоединены эпоксидные кольца. Бисфенол А получают путем катализируемой кислотой конденсации ацетона с фенолом.

2.Термореактивные и термопластичные полимеры

Большинство описанных выше полимеров относятся к классу термопластов .Это отражает тот факт, что выше T _g им можно придавать форму или прессовать в формы, формовать или отливать из расплавов или растворять в подходящих растворителях для последующего формования. Кевлар и Номекс из-за их высокой температуры плавления и плохой растворимости в большинстве растворителей оказались проблемой, но в конечном итоге она была решена.
Другая группа полимеров, характеризующихся высокой степенью сшивки, сопротивляется деформации и растворению после достижения их окончательной морфологии. Такие полимеры обычно получают в формах, которые позволяют получить желаемый объект.Поскольку эти полимеры, однажды сформированные, не могут быть изменены нагреванием, они называются термореактивными пластинами . Частичные формулы для четырех из них будут показаны ниже при нажатии соответствующей кнопки. Первым экспонатом является бакелит, один из первых полностью синтетических пластиков, получивших коммерческое использование (около 1910 г.).

Природный смолистый полимер, называемый лигнином, имеет сшитую структуру, аналогичную бакелиту. Лигнин — это аморфная матрица, в которой ориентированы целлюлозные волокна древесины.Дерево — это натуральный композитный материал, природный эквивалент композитов из стекловолокна и углеродного волокна. Частичная структура лигнина показана здесь

Эпоха пластмасс

Исторически сложилось так, что многие эпохи характеризовались материалами, которые тогда были важны для человеческого общества (например, каменный век, бронзовый век и железный век). ХХ век приобрел несколько таких ярлыков, в том числе ядерный век и нефтяной век ; тем не менее, лучшим названием, вероятно, является пластиковая эра .В течение этого периода никакие технологические достижения, кроме доставки электроэнергии в каждый дом, не повлияли на нашу жизнь больше, чем широкое использование синтетических пластиков в нашей одежде, посуде, строительных материалах, автомобилях, упаковке и игрушках, и это лишь некоторые из них. . Разработка материалов, которые мы сейчас называем пластмассами, началась с вискозы в 1891 году, продолжилась бакелитом в 1907 году, полиэтиленом в 1933 году, нейлоном и тефлоном в 1938 году, полипропиленом в 1954 году, кевларом в 1965 году и продолжается.

Многие типы полимеров, которые мы объединяем в пластики, обычно недорогие, легкие, прочные, долговечные и, при желании, гибкие. Пластмассы могут обрабатываться экструзией, литьем под давлением, вакуумным формованием и сжатием, превращаясь в волокна, тонкие листы или предметы определенной формы. Они могут быть окрашены по желанию и усилены стекловолокном или углеродными волокнами, а некоторые могут быть расширены в пенопласт с низкой плотностью. Многие современные клеи предполагают образование пластичного связующего вещества.Пластмассы заменяют все большее количество натуральных веществ. При изготовлении клавиш пианино и бильярдных шаров пластмассы заменили слоновую кость, что помогло выжить слону. Примечательно, что предприятие по производству синтетического волокна занимает гораздо меньшую площадь земли, чем было бы необходимо для производства такого же количества натуральных волокон, как хлопок, шерсть или шелк. При всех этих преимуществах неудивительно, что многое из того, что вы видите вокруг, сделано из пластика. Действительно, низкая стоимость, легкий вес, прочность и адаптируемость конструкции пластмасс к различным областям применения привели к значительному годовому росту их производства и использования, который, вероятно, будет продолжаться.Действительно, многие пластмассы используются в одноразовых изделиях, предназначенных только для одноразового использования.

Закон о непредвиденных последствиях

Успешные решения технологических проектов часто достигаются путем сосредоточения внимания на ограниченном наборе переменных, которые напрямую связаны с желаемым результатом. Однако у природы часто есть способ вознаградить такой успех, выявив неожиданные проблемы, возникшие «вне рамок» определенного проекта. В случае пластмасс их выгодная долговечность и относительно низкая стоимость привели к серьезному загрязнению окружающей среды, поскольку использованные предметы и упаковки случайно выбрасываются и заменяются в бесконечном цикле.Мы видим это каждый день на улицах и полях в наших кварталах, но проблема гораздо серьезнее. Чарльз Мур, американский океанограф, в 1997 году обнаружил огромную массу мусора, оцениваемую почти в 100 миллионов тонн, плавающую в Тихом океане между Сан-Франциско и Гавайями. Названный «Большой тихоокеанский мусорный полигон», этот тушеный мусор состоит в основном (80%) из кусочков и кусков пластика, которые весят 6: 1 планктона, в регионе, который в два раза больше Техаса. Хотя часть обломков происходит с кораблей в море, по крайней мере 80% приходится на мусор, образующийся на суше.Информация, представленная здесь, и иллюстрация слева взяты из статьи Сьюзан Кейси в BestLife
Циркуляция течений по часовой стрелке, создаваемая глобальной ветровой системой и ограниченная окружающими континентами, образует вихрь или круговорот, сравнимый с большим водоворотом. Каждый крупный океанский бассейн имеет большой круговорот в субтропическом регионе с центром около 30º северной и южной широты. Североатлантический субтропический круговорот известен как Саргассово море. Более крупный субтропический круговорот в северной части Тихого океана, называемый депрессией, представляет собой зону конвергенции, в которой пластик и другие отходы смешиваются вместе.Подобные области есть в южной части Тихого океана, Северной и Южной Атлантике и Индийском океане.

Помимо отвратительного внешнего вида, мусорная свалка представляет собой серьезную проблему для окружающей среды и здоровья. Никто не знает, сколько времени потребуется, чтобы некоторые из этих пластиков разложились или вернулись в составные молекулы. Устойчивые объекты, такие как кольца из шести упаковок и выброшенные сети, служат ловушкой для морских животных. Меньшие пластиковые отходы принимают за пищу морские птицы; и часто обнаруживаются непереваренными в кишечнике мертвых птиц.Нурдлы, гранулы пластика размером с чечевицу, в изобилии встречающиеся там, где производятся и распространяются пластмассы, разносятся ветром по биосфере. Они достаточно легкие, чтобы развевать их, как пыль, и смывать в гавани, ливневые стоки и ручьи. Сбежавшие гранулы и другой пластиковый мусор мигрируют в океанический круговорот в основном с суши. В таких отдаленных местах, как Раротонга, на островах Кука, они обычно смешаны с пляжным песком. Попав в океан, гранулы могут поглощать в миллион раз больше любых органических загрязнителей, обнаруженных в окружающих водах.Морские кормушки легко принимаются за икру рыб существами, которым очень хочется перекусить. Попав внутрь тела большеглазого тунца или королевского лосося, они становятся частью нашей пищевой цепи.

Переработка и утилизация

Большинство пластмасс рассыпаются на все более мелкие фрагменты, когда они подвергаются воздействию солнечного света и элементов. За исключением небольшого количества, которое было сожжено — а это очень небольшое количество — каждый кусок пластика, когда-либо сделанный, все еще существует, если только молекулярная структура материала не предназначена для содействия биоразложению.К сожалению, очистка участка от мусора — нереальный вариант, и, если мы не изменим наши привычки по утилизации и переработке мусора, он, несомненно, станет больше. Одно из разумных решений потребует от производителей по возможности использовать натуральные биоразлагаемые упаковочные материалы, а от потребителей — добросовестно утилизировать свои пластиковые отходы. Таким образом, вместо того, чтобы отправлять весь пластиковый мусор на свалку, часть его может давать энергию путем прямого сгорания, а часть преобразовываться для повторного использования в качестве заменителя первичного пластика.Последний особенно привлекателен, поскольку большинство пластмасс производится из нефти — ресурса, который сокращается, а цена постоянно колеблется.
Энергетический потенциал пластиковых отходов относительно значителен и колеблется от 10,2 до 30,7 МДж / кг, что предполагает их применение в качестве источника энергии и стабилизатора температуры в муниципальных мусоросжигательных заводах, тепловых электростанциях и цементных печах. Использование пластиковых отходов в качестве источника топлива могло бы стать эффективным средством сокращения требований к захоронению отходов при рекуперации энергии.Однако это зависит от использования соответствующих материалов. Неадекватный контроль горения, особенно пластмасс, содержащих хлор, фтор и бром, представляет собой риск выделения токсичных загрязнителей.

Пластиковые отходы, используемые в качестве топлива или в качестве источника вторичного пластика, необходимо разделять на разные категории. С этой целью в 1988 году Общество производителей пластмасс (SPI) разработало систему идентификационного кодирования, которая используется во всем мире. Этот код, показанный справа, представляет собой набор символов, размещенных на пластике для определения типа полимера с целью обеспечения эффективного разделения различных типов полимеров для вторичной переработки.Сокращения кода поясняются в следующей таблице.

PETE	HDPE	V	LDPE
полиэтилен терефталат	высокоплотный полиэтилен		PP полиэтилен		поливинилхлорид PS	ДРУГОЕ
полипропилен	полистирол	полиэфиры, акрил полиамиды, тефлон и т. Д.

Несмотря на использование символа рециркуляции при кодировании пластмасс, потребители не понимают, какие пластики можно легко перерабатывать. В большинстве сообществ по всей территории Соединенных Штатов ПЭТЭ и ПЭВП — единственные пластмассы, собираемые в рамках муниципальных программ утилизации. Однако в некоторых регионах ассортимент собираемых пластмасс расширяется по мере появления рынков. (Лос-Анджелес, например, перерабатывает весь чистый пластик, пронумерованный от 1 до 7). Теоретически большинство пластмасс подлежат переработке, и некоторые типы могут использоваться в сочетании с другими.Однако во многих случаях существует несовместимость между разными типами, что требует их эффективного разделения. Поскольку пластмассы, используемые в данном секторе производства (например, электроника, автомобилестроение и т. Д.), Обычно ограничиваются несколькими типами, эффективная переработка часто лучше всего достигается с помощью целевых потоков отходов.

Пластиковый мусор из большинства домашних хозяйств, даже с некоторым разделением пользователей, представляет собой смесь неопознанных частей. Переработка таких смесей — сложная проблема.Процесс плавания / погружения оказался полезным в качестве первого шага. При помещении в среду промежуточной плотности частицы разной плотности разделяются — частицы с более низкой плотностью плавают, а частицы с более высокой плотностью опускаются. Используются различные разделяющие среды, включая воду или водные растворы известной плотности (спирт, NaCl, CaCl ₂ или ZnCl ₂). Как показано в следующей таблице, плотности обычных пластиков различаются в достаточной степени, чтобы их можно было различать таким образом.Цилиндроконический циклон, показанный справа, обеспечивает непрерывную процедуру подачи, при которой разделяемый материал закачивается в емкость одновременно с разделяющей средой. Некоторые полимеры, такие как полистирол и полиуретан, обычно превращаются в вспененные твердые вещества, которые имеют гораздо более низкую плотность, чем твердый материал.

**Плотность типичных пластмасс**
PE и PP	ABS и SAN и нейлон	PMM и акриловые материалы и поликарбонаты
.90-0,99	1,05-1,09	1,10-1,25	1,3-1,6

PE = полиэтилен и PP = полипропилен
ABS = сополимер акрилонитрил-бутадиен-стирол
SriAN = PMM = полиметилметакрилат
PETE = полиэтилентерефталат
PVC = поливинилхлорид (жесткий)

Одна серьезная проблема при переработке возникает из-за множества добавок, содержащихся в пластиковых отходах.К ним относятся пигменты для окрашивания, твердые волокна в композитах, стабилизаторы и пластификаторы. В случае ПЭТФ (или ПЭТ), который обычно используется для изготовления бутылок, некоторые отходы могут подвергаться механической и термической обработке для производства низкокачественных упаковочных материалов и волокон. Чтобы повысить ценность регенерированного ПЭТЭ, его можно деполимеризовать перегретым метанолом в диметилтерефталат и этиленгликоль. Затем эти химические вещества очищаются и используются для производства чистого ПЭТФ. Углеводородные полимеры, такие как полиэтилен и полипропилен, могут быть расплавлены и экструдированы в гранулы для повторного использования.Однако наличие красителей или пигментов ограничивает ценность этого продукта.

Биоразлагаемые полимеры

Пластмассы, полученные из природных материалов, таких как целлюлоза, крахмал и гидроксикарбоновые кислоты, легче разлагаются под воздействием кислорода, воды, почвенных организмов и солнечного света, чем большинство полимеров на нефтяной основе. Гликозидные связи в полисахаридах и сложноэфирные группы в сложных полиэфирах представляют собой точки атаки ферментов микроорганизмов, которые способствуют их разложению.Такие биоразлагаемые материалы можно компостировать, расщеплять и возвращать земле в качестве полезных питательных веществ. Однако важно понимать, что правильное компостирование необходимо. Размещение таких материалов на свалке приводит к более медленному анаэробному разложению, в результате которого образуется метан, парниковый газ.

Производные целлюлозы, такие как ацетат целлюлозы, издавна служат для изготовления пленок и волокон. Наиболее полезным ацетатным материалом является диацетат, в котором две трети гидроксильных групп целлюлозы этерифицированы.Волокна ацетата теряют прочность при намокании, поэтому одежду из ацетата необходимо подвергать химической чистке. Другой основной полисахарид, крахмал, менее устойчив, чем целлюлоза, но в гранулированной форме он теперь заменяет полистирол в качестве упаковочного материала.
Два природных полиэфира, которые находят все более широкое применение в качестве замены пластмасс на нефтяной основе, — это полилактид (PLA) и полигидроксиалканоаты (PHA), последние чаще всего в виде сополимеров с полигидроксибутиратом (PHB). Структуры этих полимеров и их предшественников мономеров показаны ниже.

PLA на самом деле представляет собой полимер молочной кислоты, но димерный лактид используется в качестве предшественника, чтобы избежать образования воды при прямой полиэтерификации. Бактериальная ферментация используется для производства молочной кислоты из кукурузного крахмала или тростникового сахара. После димеризации до лактида осуществляется полимеризация с раскрытием цикла очищенного лактида с использованием соединений двухвалентного олова в качестве катализаторов. PLA можно перерабатывать, как и большинство термопластов, в волокна и пленки.В ситуациях, когда требуется высокий уровень ударной вязкости, вязкость PLA в его первоначальном состоянии часто бывает недостаточной. Смеси PLA с полимерами, такими как ABS, обладают хорошей стабильностью формы и визуальной прозрачностью, что делает их полезными для упаковочных приложений низкого уровня. Материалы PLA в настоящее время используются в ряде биомедицинских приложений, таких как швы, стенты, диализные среды и устройства для доставки лекарств. Однако одним из недостатков полилактидов для биомедицинского применения является их хрупкость.
Молочная кислота имеет хиральный центр, причем (S) (+) — энантиомер является распространенной природной формой (L-молочная кислота). Из-за хиральной природы молочной кислоты существует несколько различных форм полилактида. Поли-L-лактид (PLLA) является продуктом полимеризации (S, S) -лактида. PLLA имеет кристалличность около 37%, температуру стеклования от 50 до 80 ºC и температуру плавления от 173 до 178 ºC. Температура плавления PLLA может быть увеличена на 40-50 ºC, а температура тепловой деформации может быть увеличена примерно с 60 ºC до 190 ºC путем физического смешивания полимера с PDLA (поли-D-лактидом).PDLA и PLLA образуют очень регулярный стереокомплекс с повышенной кристалличностью.

PHA (полигидроксиалканоаты) синтезируются такими микроорганизмами, как Alcaligenes eutrophus , которые выращиваются в подходящей среде и питаются соответствующими питательными веществами, чтобы быстро размножаться. Как только популяция увеличивается, изменяется состав питательных веществ, заставляя микроорганизм синтезировать PHA. Собранные количества PHA из организма могут достигать 80% от сухого веса организма.Самая простая и наиболее часто встречающаяся форма PHA — это поли (R-3-гидроксибутират), PHB или P (3HB)). Чистый ПОБ, состоящий из от 1000 до 30000 единиц гидроксикислоты, относительно хрупкий и жесткий. В зависимости от микроорганизма, многие из которых созданы для этой цели с помощью генной инженерии, и условий культивирования могут быть получены гомо- или сополиэфиры с различными гидроксиалкановыми кислотами. Такие сополимеры могут иметь улучшенные физические свойства по сравнению с гомо Р (3НВ). В настоящее время эти PHA стоят примерно в два раза дороже пластмасс на нефтяной основе.Также была создана искусственная трава, которая выращивает PHA внутри своих листьев и стеблей, что дает возможность избежать некоторых затрат, связанных с крупномасштабной бактериальной ферментацией.
В отличие от P (3HB), полимер 4-гидроксибутирата, P (4HB), эластичен и гибок с более высокой прочностью на разрыв. Сополимеры P (3HB) и P (4HB) синтезируются Comamonas acidovarans . Молекулярный вес остается примерно таким же (400 000-700 000 Да), но термические свойства коррелируют с соотношением этих мономерных звеньев.MP уменьшается с 179 до 130 (или ниже) с увеличением 4HB, а при увеличении 4HB от 0% до 100% Tg уменьшается с 4 до -46. 4-гидроксибутират (4HB) производится из 1,4-бутандиола такими микроорганизмами, как Aeromonas hydrophila , Escherichia coli или Pseudomonas putida . Затем ферментационный бульон, содержащий 4HB, был использован для производства гомополимера P (4HB), а также сополимеров с P (3HB), [P (3HB-4HB)]. В следующей таблице перечислены некоторые свойства этих гомополимеров и сополимеров.

9018 9018

**Свойства некоторых полимеров**
Полимер	T _м ºC	T _г ºC	% Кристалличность	Прочность при растяжении Прочность на растяжение
P (3HB)	14 179	14 9018 903	P (4HB)	53	-47	53	100
сополимер 3HB-20% 3HV	145	-1	50		32 903 Полимер 3HB-7% 3HD	133	-8	> 50	17
изотактический PP	176	0	> 50	40		-100		10

3HV = 3-гидроксивалерат, 3HD = 3-гидроксидеканоат

Остается открытым вопрос, является ли это более энергоэффективно и экономически выгодно использовать биоразлагаемый пластик или переработку пластика на нефтяной основе.Однако нет никаких сомнений в том, что биоразлагаемые материалы приводят к меньшему загрязнению окружающей среды, если их выбрасывают в случайном порядке после использования, как это часто бывает.

% PDF-1.6 % 199 0 объект > эндобдж 187 0 объект > поток Acrobat Distiller 4.0 для Macintosh 3002-10-17T15: 24: 01Z2009-02-10T10: 29: 01-05: 002009-02-10T10: 29: 01-05: 00application / pdfuuid: 60dfa811-8542-b443-9df9-dff8b4329f5euuid: e3e87203-1179-dc4e-9bd1-e22eb07b93f0 конечный поток эндобдж 200 0 объект > / Кодировка >>>>> эндобдж 188 0 объект > эндобдж 191 0 объект > эндобдж 190 0 объект > эндобдж 197 0 объект > эндобдж 196 0 объект > эндобдж 195 0 объект > эндобдж 194 0 объект > эндобдж 193 0 объект > эндобдж 192 0 объект > эндобдж 123 0 объект > эндобдж 126 0 объект > эндобдж 129 0 объект > эндобдж 132 0 объект > эндобдж 135 0 объект > эндобдж 137 0 объект > поток HlWdKc # ͡2kwHH 10V ߓ` ~ ں Ȯ% r9 ~ JrwjWCC_] X «z} _ ޯ KO | ߩ5 CgK * ϏV] 㖼 $ ~, H + UѫJSW _% [G, X㍗en6ȟ? Xz5Iz`mΈEHu + N’wlJG-zw) h2 ܡ z + wt-Wa}.Dc2G ، h Mw $ 4%) 1҈N / [\ jzKh, SPZVv # (C ֆ Xn [0 $ Pnrb \, = MZ! K «lkCmqXa: I ! ʙ = # yI * rl F cc͠UW6 FD $ h% 9} Ճ TUMзG +] mg ~ w_XT # O5ȝBrW ~ 5Kx {p4 * 9-o_Svz) Ɗ % n / bGNEFFQ TO [c7q {‘»PUvR; i3tcfԔ1iD [ҡ

Выбор правильного основного материала асфальтоукладчика

Перейти к:

Бетоноукладчик — универсальное привлекательное дополнение к любому жилому проекту на открытом воздухе. Их простота установки обеспечивает простую, эффективную и своевременную установку дома с возможностью немедленного использования пространства.Чтобы в полной мере воспользоваться преимуществами укладки твердого покрытия на долгие годы, важно выбрать и использовать подходящие материалы для основания асфальтоукладчика.

Основание асфальтоукладчика состоит из нескольких слоев материала с различными опорными функциями. Система опор под брусчатку состоит из трех уровней:

Земляное полотно : Самый глубокий уровень, состоящий из уплотненного грунта под местом установки
Основание : средний опорный слой, нанесенный поверх грунта земляного полотна
База : самые верхние брусчатки установлены в

При выборе основания вы выбираете материалы, которые будут закреплять ваши брусчатки.Каждый материал обладает свойствами, которые либо помогают, либо мешают укладке асфальтоукладчика. Для долговечных и прочных асфальтоукладчиков подумайте о различных типах оснований для асфальтоукладчиков, чтобы принять наилучшее решение для вашего бюджета и проекта.

Типы основных материалов асфальтоукладчика

Ваша база будет определять, останутся ли ваши асфальтоукладчики ровными и ровными или станут неровными со временем. Качества подходящего основного материала включают:

Пропуск надлежащего отвода воды
Долговечность, выдерживающая вес и силу, выдерживаемая асфальтоукладчиками
Толщина, подходящая для вашего материала земляного полотна

Подрядчики и домовладельцы используют различные материалы для укладки брусчатки.Вот что нужно знать о наиболее распространенных основаниях для асфальтоукладчиков и их свойствах.

1. Песок

Основание для брусчатки — один из самых популярных вариантов из-за доступности песка и его растекаемости. Однако песок сам по себе не является идеальной основой. Со временем песок смещается и может образовать неровный фундамент. Если ваш фундамент не ровный, ваша брусчатка покажет это.

Песок часто используется вместе с щебнем для повышения прочности.Поскольку песок бывает разной степени измельчения и крупности, не все типы подходят для использования в качестве основы для асфальтоукладчика. Институт взаимосвязанных бетонных покрытий рекомендует промытый бетонный песок в качестве лучшего основного песка для брусчатки.

Песок для бетона, также известный как песок для подстилки, является крупным и не задерживает излишек влаги под поверхностью брусчатки. Это позволяет брусчатке стекать после сильного дождя и со временем сохранять свою структурную целостность.

2. Щебень

Основание брусчатки из щебня состоит из небольших кусочков камня, которые были разбиты и отсеяны для однородности.По данным Коалиции по образованию в области минералов, к распространенным типам горных пород, перерабатываемых в щебень, относятся известняк, доломит, гранит и ловушка. Каменный заполнитель бывает разных размеров, но большинство экспертов рекомендуют 3/4-дюймовый гравий для основания брусчатки.

Щебень является прочным основанием для брусчатки, поскольку он позволяет отводить воду и с ним легко работать. Как и песок, щебень бывает нескольких разновидностей. Лучшим заполнителем для оснований брусчатки является заполнитель плотного качества, полученный в карьере. Обработка карьера создает комбинацию 3/4-дюймового щебня и каменной пыли.Эта смесь хорошо связывается и увеличивает прочность, что делает ее одним из лучших материалов с максимальной прочностью и сцеплением.

3. Переработанный бетонный заполнитель

Переработанный бетонный заполнитель (RCA) представляет собой альтернативу щебню с экологическими преимуществами. Щебень добывается как «первичный заполнитель», прежде чем его разбивают на куски и продают. RCA производится путем разрушения существующего бетона на гравий. Процесс RCA имеет меньший выход углерода и требует меньше энергии, чем добыча первичного заполнителя, что делает его экологически безопасным вариантом.

Хотя RCA работает так же, как щебень в основании брусчатки, невозможно узнать, какие смеси горных пород он содержит. Эта непредсказуемость может сделать RCA менее надежным выбором основания по сравнению с щебнем. Если вас интересует база для асфальтоукладчика RCA, поговорите со своим поставщиком о качестве материалов, чтобы ваш проект работал как можно более гладко.

4. Каменная пыль

Каменная пыль — это порошкообразная смесь мелко измельченных камней, имеющая текстуру песка.Хотя он может быть полезным базовым ингредиентом при смешивании с другими материалами, большинство профессионалов рекомендуют никогда не использовать каменную пыль в качестве основы.

Каменная пыль и мелкоизмельченный камень, называемые «отсевами», относятся к категории материалов, которые содержат чрезмерное количество частиц пыли, называемых мелкими частицами. Мелкие частицы задерживают большое количество воды, что препятствует адекватному стеканию основного слоя. По данным Института замковых бетонных покрытий, это хранилище воды ставит под угрозу способность основания выдерживать и распределять нагрузки.Чтобы ваши асфальтоукладчики были в безопасности и не смещались, выберите более прочный базовый материал.

5. Уплотненный грунт

Уплотненный грунт обычно служит уровнем земляного полотна под брусчаткой. Хотя технически вы можете укладывать брусчатку прямо в уплотненную землю, это может вызвать проблемы, например:

Плохой дренаж : Нет гарантии, что уплотненная почва хорошо дренирует. Продолжительная влажность и чрезмерная влажность могут вызвать нестабильность и неровность вашего брусчатки.
Начальная неровность : В зависимости от расположения ваших асфальтоукладчиков может быть сложно получить полностью ровную поверхность только с уплотненной почвой. Даже небольшие холмы и долины будут воздействовать на брусчатку без основания или базового уровня.
Погодное коробление : Если почва под вашими брусчатками замерзает зимой, земля может просесть и прогнуться, поскольку она неравномерно оттаивает. Любое преобразование земли отразится на вашей брусчатке, создав небезопасную дорожку.

Для обеспечения безопасности и ровности лучше всего укладывать асфальтоукладчики в другие материалы поверх уплотненного грунта.

Найдите дилера

Найдите качественные материалы для мощения в Nitterhouse Masonry

Независимо от того, как вы закладываете основу для своего проекта, у Nitterhouse Masonry найдется подходящая прочная брусчатка. Наш ассортимент асфальтоукладчиков охватывает широкий спектр стилей и применений, поэтому вы найдете универсальный и доступный вариант. Как семейный бизнес на протяжении пяти поколений мы понимаем долголетие. Вы можете быть уверены, что наши асфальтоукладчики долгие годы сохранят эстетическую привлекательность и удобство после укладки.

Чтобы узнать больше о наших высококачественных продуктах, позвоните нам сегодня по телефону (717) 268-4137 или найдите ближайшего к вам дилера.

Compost Chemistry — Cornell Composting

Компост Химия

Соотношение C / N

Из многих элементов, необходимых для микробного разложения, наиболее важными являются углерод и азот. Углерод является одновременно источником энергии и основным строительным блоком, составляющим около 50 процентов массы микробных клеток.Азот является важным компонентом белков, нуклеиновых кислот, аминокислот, ферментов и коферментов, необходимых для роста и функционирования клеток.

Чтобы обеспечить оптимальное количество этих двух важнейших элементов, вы можете использовать соотношение углерода и азота (C / N) для каждого из ингредиентов вашего компоста. Идеальным соотношением C / N для компостирования обычно считается около 30: 1, или 30 частей углерода на каждую часть азота по весу. Почему 30: 1? При более низких соотношениях азот будет подаваться в избытке и будет теряться в виде газообразного аммиака, вызывая нежелательные запахи.Более высокие соотношения означают, что азота недостаточно для оптимального роста микробных популяций, поэтому компост будет оставаться относительно холодным, а разложение будет происходить с медленной скоростью.

Типичные соотношения C / N для обычных компостных материалов можно найти в опубликованных таблицах, таких как Приложение A (стр. 106), Справочник по компостированию на ферме. В общем, зеленые и влажные материалы обычно содержат много азота, а коричневые и сухие — с высоким содержанием углерода. К материалам с высоким содержанием азота относятся обрезки травы, обрезки растений, а также обрезки фруктов и овощей.Коричневые или древесные материалы, такие как осенние листья, щепа, опилки и измельченная бумага, содержат большое количество углерода. Вы можете рассчитать соотношение C / N в вашей компостной смеси или оценить оптимальные условия, просто используя комбинацию материалов с высоким содержанием углерода и других материалов с высоким содержанием азота.

Материалы с высоким содержанием углерода	К / Н *
осенние листья	30-80: 1
солома	40–100: 1
щепа или опилки	100-500: 1
кора	100-130: 1
смешанная бумага	150-200: 1
газета или гофрированный картон	560: 1
Материалы с высоким содержанием азота	C: N *
овощные обрезки	15-20: 1
кофейная гуща	20: 1
скошенная трава	15-25: 1
навоз	5-25: 1

* Источник: Dickson, N., Т. Ричард и Р. Козловски. 1991. Компостирование для уменьшения потока отходов: Руководство по компостированию небольших пищевых продуктов и дворовых отходов. Также его можно приобрести в Северо-восточной региональной сельскохозяйственной инженерной службе (PALS) Корнельского университета .

По мере компостирования соотношение C / N постепенно снижается с 30: 1 до 10-15: 1. для готового продукта. Это происходит потому, что каждый раз, когда органические соединения потребляются микроорганизмами, две трети углерода выделяется в виде углерода диоксид.Оставшаяся треть включается вместе с азотом в микробный клетки, а затем высвобождаются для дальнейшего использования, когда эти клетки умирают.

Хотя достижение отношения C / N примерно 30: 1 является полезной целью при планировании операций по компостированию, это соотношение может потребовать корректировки в соответствии с биодоступностью рассматриваемых материалов. Большая часть азота в компостируемых материалах легко доступна. Однако часть углерода может быть связана в соединениях, которые обладают высокой устойчивостью к биологическому разложению.Газета, например, разрушается медленнее, чем другие типы бумаги, потому что она состоит из целлюлозных волокон, покрытых лигнином, высокостойким соединением, содержащимся в древесине. Стебли кукурузы и солома также медленно разрушаются, потому что они состоят из устойчивой формы целлюлозы. Хотя все эти материалы все еще можно компостировать, их относительно низкие скорости разложения означают, что не весь их углерод будет легко доступен для микроорганизмов, поэтому можно запланировать более высокое начальное соотношение C / N.Размер частиц также является важным фактором; Хотя такое же количество углерода содержится в сопоставимых массах древесной щепы и опилок, большая площадь поверхности опилок делает углерод более доступным для использования в микробах.

Кислород

Другой важный ингредиент для успешного компостирования — кислород. Поскольку микроорганизмы окисляют углерод для получения энергии, кислород расходуется и образуется углекислый газ. Без достаточного количества кислорода процесс станет анаэробным и приведет к возникновению нежелательных запахов, включая запах тухлого яйца сероводорода.

Итак, сколько кислорода достаточно для поддержания аэробных условий? Хотя в атмосфере содержится 21% кислорода, аэробные микробы могут выжить при концентрациях до 5%. Концентрация кислорода выше 10% считается оптимальной для поддержания аэробного компостирования. Некоторые компостные системы способны пассивно поддерживать достаточное количество кислорода за счет естественной диффузии и конвекции. Другие системы требуют активной аэрации, обеспечиваемой воздуходувками, переворачиванием или смешиванием ингредиентов компоста.

Питательный баланс

Достаточное количество фосфора, калия и микроэлементов (кальций, железо, бор, медь и т. Д.) Необходимы для микробного метаболизма. Обычно эти питательные вещества не являются ограничивающими, поскольку они присутствуют в исходных материалах компоста в достаточной концентрации.

Оптимальным для компостных микроорганизмов является pH от 5,5 до 8,5. Когда бактерии и грибы переваривают органические вещества, они выделяют органические кислоты.На ранних стадиях компостирования эти кислоты часто накапливаются. Результирующее падение pH способствует росту грибков и разрушению лигнина и целлюлозы. Обычно в процессе компостирования органические кислоты расщепляются еще больше. Однако, если система становится анаэробной, накопление кислоты может снизить pH до 4,5, что серьезно ограничивает микробную активность. В таких случаях аэрации обычно бывает достаточно, чтобы вернуть pH компоста в приемлемые пределы.

Кредиты

Вернуться к началу
Корнельский институт управления отходами © 1996
Корнельский университет
Ithaca, NY 14853
607-255-1187
cwmi @ Cornell.edu

ВКблок

Прочностные характеристики

Экологические качества

Пожаробезопасность

Звукоизоляция

Теплоизоляция

Паропроницаемость

Обрабатываемость

Экономичность

Характеристики

ВКБлок — Прочный материал

ВКБлок — Идеальные геометрические формы

ВКБлок — Экологически чистый продукт

ВКБлок — Экономия при строительстве и дальнейшей эксплуатации

ВКБлок — Долговечный материал

ВКБлок — Негорючий материал

ВКБлок — Идеальный микроклимат в помещении

ВКБлок — Простота в обработке

ООО «Газобетон» — Ивановский завод автоклавного газобетона

Строительство домов из газобетона | Строительная компания БРИК

О достоинствах газобетона

Стоимость и сроки строительства

Пара слов о наших преимуществах

Производство газобетонных блоков: технология изготовления автоклавного газобетона

Как делают газобетонные блоки

Состав и технология производства газобетонных блоков

Этапы производства газобетонных блоков

Контроль качества

Оборудование для производства газобетона

Виды, характеристики и размеры газобетонных блоков

Подготовка материалов

Формование

Упаковка

Газобетон и газосиликат: какая разница между ними?

Свойства газобетонных блоков: достоинства и недостатки

Газобетон своими руками

Беседки из блоков: нестандартные решения для дачи

Виды блоков

Шлакоблоки

Пеноблоки

Газобетонные блоки

Газосиликатные блоки

Ракушняк

Что можно построить из блоков

Фундамент

Стены

Беседки из блоков своими руками

Блоки из опилок и цемента

Изготовление блоков из опилок и цемента. Основные компоненты

Преимущества опилкобетонных арболитовых блоков

Сфера применения блоков из опилок и цемента

Блоки из опилок и цемента своими руками

Железо по сравнению с алюминиевыми блоками цилиндровPerformance Racing Industry

Легкий заполнитель — обзор

8.2.1 Применение в строительстве

Наука и технология композиционных материалов

Послушайте эту тему

Что делает материал композитным

Это не новая идея

Больше чем сила

Изготовление композита

Выбор материалов для матрицы

Выбор материалов для армирования

Выбор производственного процесса

Сэндвич-композиты

Зачем использовать композиты?

Полимеры

Полимеры

1. Введение

2. Написание формул для полимерных макромолекул

Некоторые обычные аддитивные полимеры

3.Свойства макромолекул

4. Регио и стереоизомеризация в макромолекулах

Синтез дополнительных полимеров

1. Радикальная полимеризация с цепным ростом

2. Катионная полимеризация с ростом цепи

3. Анионная полимеризация с ростом цепи

4. Каталитическая полимеризация Циглера-Натта

Сополимеры

1. Аддитивная сополимеризация