автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Разработка и исследование заливочного фураноуретанового пенопласта для слоистых ограждающих конструкций

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙПРОЕКТНЫЙ И КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ЛЕГКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ

На правах рукописи

ХОДЖАДУРДЫЕВ Байрам Алланзарович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАЛИВОЧНОГО

ФУРАНОУРЕГАНОВОГО ПЕНОПЛАСТА ДЛЯ СЛОИСТЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

Специальность 05.23.01. - Строительные конструкции,

здания и сооружения ..

05.23.05. - Строительные материалы и'взделия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1991

Работа выполнена в Туркменском политехническом институте и ЦНИИпроектлегконструкции.

Научный руководитель - доктор технических наук,

проф., член.корр НА СССР и АН ТССР ЧОЩШЕВ К.Ч-.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

проф. ПАТУРОЕВ В.В.

- кандидат технических наук, доцент РАСС Ф.В.

Ведущая организация - ЦНИИЭПсельстрой

Защита диссертации состоится "/<?" 1992 г.

. - / / в часов на заседании специализированного Совета

К 100.01.01 в Центральном научно-исследовательском, проектном и конструкторско-технологическом институте легких металлических конструкций по адресу: Москва, Красная Пресня, 30.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан за №

Ученый секретарь специализированного Совета

И.В.ПАРФУТИНА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. На современном этапе строительства широкое распространение находят здания из легких металлических конструкций (ЛМК) комплектной поставки, отличающиеся быстровозводи-мостыэ, мобильностью и высокими технико-экономическими показателями. Одной из самых актуальных проблем в этом направлении является создание высокопроизводительных и экономичных ограждающих конструкций с эффективными, недефицитными утеплителями. Здесь большой интерес представляет разработка новых видов вспененных полимерных материалов, применяемых в качестве теплоизоляции легких слоистых панельных конструкций.

Цель работы. Целью работы является разработка и исследование в конструкциях панелей нового заливочного фураноуретанового пенопласта с рекомендациями по применении указанных ограждающих конструкций в зданиях из ЛМК.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- сфорцулированы основные требования к утеплителю в легких ограддамцих конструкциях;

- разработан оптимальный состав фураноуретанового пенопласта и определены технологические параметры его получения, а также основное оборудование;

- исследованы физико-механические свойства фураноуретанового пенопласта применительно к трехслойной панельной конструкции;

- осуществлено применение фураноуретанового пенопласта в панельных конструкциях, проведены их испытания и определены сферы применения;

- определена технико-экономическая оценка панельных конструкций с фураноуретановым пенопластом.

- г -

Научная новизна. Сформулированы основные принципы направленного регулирования свойств фураноуретанового пенопласта на смесях реагента ВВ-2 с водой, что позволило впервые научно-обоснованно подобрать рациональные составы смесей и получить пе-номатериал, удовлетворяющий требованиям для применения Б легких ограждающих конструкциях.

Установлено, что побочный продукт реагент ВВ-2 может быть эффективным гидроксилсодержащим компонентом для получения фураноуретанового пенопласта с плотностью 40... I2Q кг/м3.

Практическое значение работы. Проведенные' исследования позволили разработать новый/заливочный двухкомпонентнкй фурано-уретановый пенопласт на основе реагента ВВ-2 и полиизоцианата марки "К". Разработанный заливочный пенопласт обладает достаточными физиксь-механическими и технологическими характеристиками для применения в панельных конструкциях. Применение фураноуретанового пенопласта в легких ограждающих конструкциях позволяет достичь ьысоких технико-экономических показателей конструкций, в первую очередь, за счет низкой стоимости полимерного сырья и простоты технологии изготовления панелей.

Результаты внедрения. Выпущена и применена на фрагменте стенового ограждения опытная партия трехслойных панелей в ГКПО "Стройматериалы" треста"Водсельстройконструкция" Госкомводсель-строй ТССР.

Апробация работы. Основные положения работы доложены на республиканской научно-практической конференции "Сейсмостойкое строительство и строительные материалы" в г.Ашхабаде (1990 г.).

Публикация. Основное результаты диссертационной работы опубликованы в четарех печатных работах. На разработанный материал оформлена заявка на авторское свидетельство (положительное реиение ВНИИГПЭ на выдачу авторского свидетельства. Исх.№ 107

от 14.03.91, заявка № 4839957/05 (066908).

На защиту выносятся:

- разработка состава нового высокоэффективного заливочного фураноуретанового пенопласта и результаты экспериментальных исследований технологических параметров;

- результаты экспериментальных исследований физико-механических свойств заливочного фураноуретанового пенопласта;

- результаты экспериментальных и теоретических исследований упругих характеристик фураноуретанового пенопласта;

- результаты экспериментальных исследований фураноуретанового пенопласта в слоистых панельных конструкциях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов, списка литературы из 124 наименования и приложений. Материал изложен на 13а страницах машинописного текста, включающего 34 таблицы, 35 рисунков.

Работа выполнялась в Туркменском политехническом институте, НИИ сейсмостойкого строительства и ЦНИИлроектлегконструкции.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность поставленной проблемы, цель и задачи исследования и краткая аннотация проделанной работы.

В первой главе рассмотрено состояние вопроса и обоснование основных задач проблемы. Приведены данные, отражающие отечественный и зарубежный опыт эксплуатации слоистых конструкций с применением различных видов заливочных пенопластов. Отмечено, что эксплуатационные свойства и надежность пбдобних 'инструкций в значительной степени определяются технологией их изготовления, а также физико-механическими характеристиками применяемых пенопластов. Показано, что в настоящее время в качестве утеплителя

слоистых панелей наиболее широко используются заливочные пенопласта; фенольные и полиурегановые, а также фенолоуретановые, полиизоциануратнке. Сравнительный анализ свойств этих материалов и сопоставления с требованиями, предъявляемыми к заполнителям слоистых панелей, показали, что известные марки пенопластов достаточно эффективны с точки зрения использования их в слоистых конструкциях легких ограждений зданий, но дефицитны.

Вторая глава посвящена разработке состава и исследовании технологических параметров фураноуретановой композиции.

При выборе исходных компонентов для производства фураноуре-танового пенопласта (ФУП-1)-основное внимание было уделено их свойствам, необходимым для получения теплоизоляционно-конструкционного пеноматериала, отвечающего требованиям, предъявляемым к конструкционному утеплителю слоистых панелей. Вместе с тем учитывалось также, чтобы пенопласт мог изготавливаться на основе сравнительно дешевых, доступных компонентов, выпускаемых отечественной промышленностью. В состав заливочной композиции для получения заполнителя из фураноуретанового пенопласта вошли: гид-роксилсодержащий компонент, вспениватель и сшивающий агент.

В качестве гидроксилсодержащего компонента использовался высокомолекулярный реагент ВВ-2, являющийся побочным продуктом производства Ферганского химического завода фурановых соединений; вспенивателем являлась вода, а сшивающим агентом - полиизоциа-нат марки "К", производства Дзержинского филиала ГИАП.

При разработке состава пенопласта ФУП-1 и определении количественного соотношения исходных компонентов руководствовались обеспечением комплекса Физико-механических и технологических требований, предъявляемых к заливочным пенопластам строительного назначения. При этом большое внимание уделялось "гибкому" построе-

■шю рецептуры, открывающему возможность изготовления слоистых конструкций разных типов с применением одних и тех же видов полимерного сырья без изменения технологии производства.

Проведенные опыты показали возможность совмещения реагента ЗВ-2 и воды в качестве одного компонента. При этом смешений поручается устойчивая смесь, сохраняющая свои свойства в течение ?ода. Наилучше результаты были получены при смешении 30 масс.ч. реагента ВВ-2 с I масс.ч. воды.

Получение фураноуретанового пенопласта заключается в соеди-¡ении приготовленной смеси реагента ВВ-2 с- водой и с полиизоциа-ттом марки "К". Взаимодействие полиизоцианата с гидроксилсодержим компонентом приводит к образованию пенопласта уреталовой :истемы. Реакция сопровождается выделением большого количества гепла (Т = Ю6°С), способствующего отверждению смеси и выделению 1вуокиси углерода, образующегося при реакции изоцианатных груш ; водой.

3 результате совместного вспенивания и отверждения смеси юагента ВВ-2 с водой и полиизоцианата в фураноуретановой систе-!е происходит формирование полимерных сетчатых структур, образо-¡ание которых оказывает определяющее влияние на свойства фурано-гретанового пенопласта. Изменение свойств фураноуретанового пе-юпласта в требуемом направлении достигается варьированием соот-юшения смеси реагента ВВ-2 с водой и полиизоцианата. Проведение исследования показали, что с уменьшением содержания смеси >еагента ВВ-2 с водой готовый материал характеризуется увеличе-[ием прочности при сжатии, растяжении и сдвиге (рисЛ,а). Ана-югичнал зависимость наблюдается и для упругих характеристик рис.1,6).

5)

25 50 $5 40 45 60 Ьойержание с.меш реагента 55-Я с масс-ч.

25 Эй 36 40 46 £0 Содержание смес-и ршгещна. &В-2 с ЬоЬоц, масс.ч.

Рис.1 Зависимость прочности (а) и упругих характеристик (б) ¿уракоуретанового пенопласта от содержания смеси реагента ВВ-2 с водой в заливочной композиции (ЛИЦ "К" 100 м.ч.)

I - сжатие, 2 - растяжение, 3 - сдвиг

Анализ полученных результатов показал, что механические характеристики фураноуретанового пенопласта изменяются в широком интервале, и что при определении количества смеси реагента ВВ-2 с водой в композиции следует руководствоваться требуемыми прочностными и упругими показателя!™ в зависимости от области применения пенопластового заполнителя.

На основании результатов рецептурно-технологических и физико-механических исследований (табл.1), проведенных с учетом требований, предъявляемых к пенопластовым утеплителям слоистых панелей, были определены следующие граничные соотношения исходных компонентов для получения пенопласта ФУП-I (масс.ч.). Смесь реагента ВВ-2 с водой в массовом соотношении 30:1 - 25 ...50

Полиизоцйанат марки "К" - 100

Следует отметить, что интервалы изменения физико-механических характеристик ФУП-I и технологических параметров композиций могут быть значительно расширены по сравнению с приведенными данными. Технологические исследования преследовали цель установить параметры вспенивания фураноуретановой композиции применительно к производству слоистых конструкций при достижении максимальных физико-механических показателей пенопласта.

Установлено, что в зависимости от соотношения исходных компонентов технологические параметры вспенивания фураноуретановой композиции изменяются в широких пределах: время индукционного периода от 26 до 150 сек, время гелеобразования от 54 до 200 сек; время подъема пены от 36 до 310 сек. Полученные данные подтверждают возможность переработки фураноуретановой композиции методами заливки и напыления.

Таблица I

Наименование показателей

Физико-механические характеристики:

Плотность, кг/м3

Прочность Па'10^ (кгс/см^) при

сжатии

растяжении

сдвиге

Модуль упругости, Па"10^(кгс/см^) при сжатии

растяжении сдвиге

Влагопоглащение за 24 часа при относительной влажности 95$, % по объему

Водопоглащение за 24 часа при насыщении водой, % по объему

Технологические параметры, сек

время индукции время гелеобразования время подъема пены

Интервалы изменения 40 ... 120

2,0 ... 4,5 2,6 ... 4,6

1)5 ••• 3)2

*

/

68 ... 130 100 ... 148 30 ... 45

0,08 .. 1,5 .,

26 ., 54 ., 96 .,

. 0,1

. 3,5

. 72 . 135 . 155

В главе приведены также результаты исследований давления, температуры экзотермической реакции, возникающей при вспенивании заливочной композиции.

В третьей главе приведены результаты исследований структуры Фураноуретанового пенопласта и его физико-механические характеристики. Исследование структуры ФУП-1 осуществлялось в сканирующем микроскопе "Д5М" фирмы " № " (Япония) при уве-

ичении до 10000 раз. Физико-механические характеристики фурано-ретанового пенопласта определялись согласно "Руководству" по изико-механическим испытаниям строительных пенопластов (М., тройиздат, 1973). Механические испытания на сжатие, растяжение сдвиг проводились на машине "ЦМГИ-250", "Шоппер -250" и '"Нитрон".

С помощью сканирующего микроскопа установлено, что фурано-ретановыЯ пенопласт имеет пленочно-стержневую структуру ячеек, иаметр которых составляет 55 ... 63 мкм. Показано, что плот-ость ФУД-1 существенно изменяется по толщине заполнителя слоис-ых конструкций. Наибольшее уменьшение от среднего значения при-:одится на середину пенопластового слоя и составляет 30%, а уве-[ичение на периферийных участках достигает 59$. Исследования на :канируидем микроскопе позволили провести корректировку состава генопласта и выбрать оптимальные технологические параметры вспе-|ивания.

Механические испытания фураноуретанового пенопласта позво-[или выявить влияние плотности на характер деформирования этого ¡атериала при основных видах напряженного состояния.

Диаграммы сжатия образцов имеют линейный характер до 2,5...

деформации с последующим криволинейным участком резного из-«енения модуля упругости при незначительном увеличении нагрузки зплоть до 10% деформации. Диаграммы растяжения носят линейный сарактер вплоть до момента разрушения образцов. Такие диаграммы "трисущи всем испытанным образцам пенопласта и свидетельствуют о «рупком характере их разрушения.

Проведены испытания образцов пенопласта в двух направлениях: параллельно и перпендикулярно к обшивкам панели. Испытания показали, что предел прочности на сжатие при одной 'и той же

плотности в параллельном и перпендикулярном направлении отличается незначительно. А предел прочности на растяжение на 12...18% выше в параллельном направлении по сравнению с перпендикулярным направлением, что свидетельствует о весьма существенном влиянии анизотропии на характеристики материала.

Испытания показали, что изменение плотности пенопласта влияет на его прочностные и упругие показател.1. Так, при увеличении плотности с 40 кг/м3 до. 70 кг/м3, то есть в 1,75 раза, прочность на сжатие возрастает в 2,66 раза, на растяжение - в 1,84 раза, а на сдвиг - в 2,63 раза» Модуль упругости на сжатие возрастает от 48 кгс/см2 до 130 кгс/см2, на растяжение от 82 кгс/см2 до 148 кгс/см2, а модуль сдвига от 29 до 45 кге/см^.

Анализ полученных результатов позволил определить корреляционные уравнения,. связывающие прочностные и упругие характеристики с плотностью фураноуретанового пенопласта при сжатии, растяжении и сдвиге»

(Гс = -1,957' + й.ОЭИ= »6036 + 2,8007-^; б(.= -0,6229 + «12„8827 + 2,2731

Т= -1,7709 + 0,0721 • ; • ?„4915 + 0,5197-^ :

Полученные аналитические выражения зависимостей позволяют с достаточной точностью по имеющимся значениям плотности определять величины пределов прочности и модулей упругости пенопласта ФУП-1 при сжатии, растяжении и. сдвиге и устанавливать в зависимости от конструктивного решения панели различную плотность пенопласта.

Результаты статистической обработки данных массовых механических испытаний пенопласта ФУП-1 при различных видах напряженного состояния свидетельствует о том, что для этого материала,

как и для любого строительного пенопласта, характерно повышенное рассеяние прочностных и упругих показателей, обусловленное особенностью его структуры. В частности, коэффициент вариации составляет 8,6 ... I8,3^ для пределов прочности при сжатии, 13,4 ... 17,7% - при растяжении, Ь,6 ...16,с$ - при сдвиге. Следует отметить, что изменчивость прочностных и упругих показателей пенопласта ФУП-1, как правило, с увеличением плотности увеличивается.

Проведенные испытания позволили определить прочностные и упругие характеристики фураноуретанового пенопласта в зависимости от плотности (табл.2).

Таблица 2

Прочностные и упругие характеристики Фураноуретанового пенопласта при основных видах напряженного состояния

Плотность, кг/м3

Пределы прочности Па'Ю5 (кгс/см2), при

сжатии |растя- : сдвиге ;жении ;

Модули упругости и сдвига Па*10^ (кгс/см2), при

сжатии¡растяжении

сдвиге

40 1,8 2,5 1,2 48 82 29

50 2,6 3,1 1,8 68 101 33

60 3,5 3,9 2,5 92 122 38

70 4,6 4,в 3,4 130 148 45

Нормативные и расчетные сопротивления пенопласта ФУП-1 при кадцом виде напряженного состояния (табл.3) определялись по методике "Рекомендации по проектировании и расчету строительных конструкций" (М, ЦНШСК, 1969).

Для эффективного применения разработанного пенопласта возникает необходимость выявления зависимости между его теплопровод-

ностью и плотностью.

Таблица 3

Нормативные и расчетные характеристики пенопласта ФУП-1, Па*ТО5 (хгс/см2)

Показатели

40

Плотность, кг/м3 . 50 : 60 : 70

Нормативные сопротивления,при

сжатии 1,55 2,10 2,66 3,22

растяжении 1,95 2,88 2,85 3,41

сдвиге 1,09 1,54 2,00 2,4£

Расчетные сопротивления, при

сжатии 1,34 1,60 1,82 2,07

растяжении 1,49 1,66 1,85 2,25

сдвиге 0,99 1,22 1,45 1,68

В результате исследований получено аналитическое выражение, связывающее коэффициент теплопроводности с плотностью фураноуретанового пенопласта:

Д= 0,002382 + 0,0004983

Предельные значения водо- и влагопоглащения снижаются при увеличении плотности пенопласта ФУП-1. Это объясняется тем, что увеличение плотности пенопласта влияет на его структуру и увеличивает количество закрытых ячеек.

За первые сутки водопоглащение образцов не превышало 3$ по объему, а через 30 суток вымачивания окончательно стабилизируется на 12$. После первых суток влагопоглащение составило около 0,! по объему и в дальнейшем увеличивается весьма незначительно до

0,1555.

Проведены исследования по определению степени горючести пенопласта по стандартной методике.

Испытания на горючесть по ГОСТ 170811-71, методом "огневой трубы" показали, что пенопласт ФУП-1 относится к горючим материалам, таккак продолжительность самостоятельного горения и потеря массы образцов превышали соответственно 60 сек и 20%. Поэтому при конструировании и применении панелей это обстоятельство необходимо учитывать.

Исследования с целью определения технологической усадки фураноуретанового пенопласта показали, что максимальные значения усадочных деформаций невелики и составили 0,46 ... 0,52%. С увеличением плотности пенопласта ФУП-1 усадка уменьшается.

Четвертая глава посвящена экспериментальному и теоретическому исследованию упругих характеристик фураноуретаноЕого пенопласта.

Эти исследования проводились с цель» выявления работоспособности пенопласта в конструкции панели при различных сочетаниях воздействий. Для получения наиболее достоверных результатов исследования проводились на голографической установке.серии УИГ по методике проф.В.А. Смирнова с использованием гелий-неонового газового лазера ЛГ-215.

Использование голографии позволяет изучить поведение объектов при воздействии на них различных по своему характеру нагрузок. При этом оказывается возможным измерение с большой точностью деформаций не в отдельных точках, а сразу по всей поверхности объекта и во всех направлениях.

Голография - метод получения объемного изображения объекта, основанный на интерференции волн, позволяющий получить полную ян-

формацию об объекте, так как представляют собой процесс регистрации не только амплитуд, но и фаз световых волн, рассеянных объектом- Для этого на специальную высокоразрешающую фотопластинку одновременно со световой волной, рассеянной объектом, так называемой предметной волной, записывается световая волна, идущая от того же лазера.

Исследования проводились методом голографической интерферометрии с записью на одну и ту же пластинку двух голограмм исследуемого объекта, что дает возможность сравнения волновых фронтов, рассеянных отражающими поверхностями пенопластов.

Испытывались образцы фураноуретановогогенопласта плотностью 70 кг/м3 и размерами 50x50x100 мм. В результате исследований получены распределения нормативных перемещений по высоте образца (рис.2). Перемещения затухают на различном расстоянии от поверхности образца в зависимости от уровня нагружения.

Определены численные значения модулей упругости Ес при нагрузках Р}, и Рз- (табл.4).

Таблица 4

Определение Ес при Р^, Р3

Р (гр)

(кгс/см^) :

Д

(мкм)

: Ес

:(кгс/см^)

188,57 7,5428-Ю-? 272,37 10,6948-Ю-3 286,67 15,4668-КГ3

6,213 8,993 12,753

0,6213-10' 0,8993-10' 1,2753-10'

г4 г4

1-4

121,40350 121,14655 121,27969

<м

и

а:

а) ТУ.см.

Рис.'!.5 Распределение нормальных перемещений по высоте образца при нагружении силой Р,

а) исходное (ненагружаемое) состояние? ~ перемещения от воздействия лазерного излучения; б) Р= 18В,Ь7 г; в) р* 272,37 г; г) р= 386,67 г.

сл I

Полученные результаты были подтверждены теоретическим исследованием. Разработана расчетная схема ячейки как условной „ сплошной среды вспененного полимера малой плотности для использования в континуально-дискретном методе (КДДО). Основой для разработки служила физическая0модель ячейки среды, составленная по результатам исследований микрофотографии сколов образцов пены, полученных с помощью сканирующего микроскопа.

Строение среды позволило считать его периодическим и выбрать в качестве теоретической основы для определения приведенных упругих характеристик КМ, для чего был использован программный комплекс, реализующий этот метод.

В результате получено аналитическое выражение относительной плотности через геометрические параметры ячейки. Приведенные характеристики материала определялись численно для материалов двух плотностей для модулей упругости при растяжении и модуля сдвига.

Таблица 5

Приведенные упругие характеристики пенопласта ФУП-1

Плотность, кг/м3

Еид образца

Упругие характеристики , кгс/см^

Сплошные грани постоянной толщины

Грани с технологическими дефектами (каверны)

Ег

&

45 : 1 60

124,59 163,90

54,79 72,22

91,609 120,04

36,460 46,86

г

Анализ результатов (табл.5) показывает, что отработка технологии получения фураноуретанового пенопласта (без дефектов - каверн) приводит к значительному повышению его упругих характеристик.

В пятой главе рассмотрена вопросы технологии формования и испытания трехслойных панелей с утеплителем из фураноуретанового пенопласта.

Технология получения Фураноуретанового заполнителя в полости панели основана на тщательном перемешивании реагента ВВ-2 и воды (используемой в дальнейшем в качестве гидроксилсодержащего и вспенивающего компонента), последующем введении в полиизоциа-нат "К". Смешение исходных компонентов для получения фураноуре-тановой композиции осуществляется по двухкомпонентной технологической схеме. Технологический процесс осуществлялся на промышленной установке марки УДСМ-1, предназначенной для приготовления и заливки (напыления) пенополиуретанов (ППУ), разработанной трестом "Мособлоргтехстрой".

Технологическая операция изготовления панелей заключалась в подготовке металлической формы, подготовке поверхности обшивок, нанесения адгезива и предварительной его подсушке, приготовлении активированной фураноуретановой композиции, формовании слоя пенопласта между обшивками.

Основной целью экспериментальных исследований трехслойных панелей с заполнителем из фураноуретанового пенопласта являлось определение влияния пенопласта на напряженно-деформированное состояние панелей, оценка несущей способности панелей, а также определение возможных областей их применения.

Испытания конструкции панелей на поперечный изгиб проводились при пролетах:

для трехслойных панелей типа "сэндвич" - 0,9 м; для трехслойных каркасных панелей - 2,8 м

В результате проведенных исследований установлено, что прочность трехслойных панелей "сэндвич" со средним слоем из пенопласта ФУП-1 лимитируется прочностью заполнителя на сдвиг. Величина разрушающей нагрузки при плотности среднего слоя 40 кг/м3 составила в среднем в панелях с обшивками из асбестоцемента 315 кгс, цементно-стружечных плит - 300 кгс, стали - 375 кгс, при этом

с

величина разрушающих напряжений в среднем составила 1,25*10 Да, что незначительно (всего на 4$) превышало величины прочности при сдвиге пенопласта, полученные экспериментально. Модули сдвига пенопластового заполнителя ФУП-1 трехслойных панелей, вычисленные в зависимости от нагрузки и значений допустимого прогиба составили в среднем от 32" 10^ Па, что превышало всего на 10 ... 30% величины модуля сдвига пенопласта, полученные экспериментально.

Для сопоставления несущей способности панелей со средним слоем из фураноуретанового пенопласта (с плотностью 40 кг/м3) проводились испытания панелей со средним слоем из пенополистирола (ПСБ-С) с плотностью 30 кг/м3. Испытания показали, что несущая способность панелей со средним слоем из пенопласта ФУП-1 на 10% выше, чем у аналогичных панелей со средним слоем из пенопласта ПСБ-С.

В отличие от "сэндвич" панелей потеря несущей способности каркасных панелей произошла вследствие одновременного разрушения каркаса и обшивок при нагрузке 730 кгс/м^ без нарушения адгезии пенопласта ФУП-1 к обшивкам.

Предельные прогибы испытываемых панелей достигались при нагрузках от 200 до 300 кгс /м2. Таким образом введение в панельные конструкции продольных обрамляющих ребер из деревянных брусков

позволяет применять панели со средним слоем из пенопласта ФУП-1 в стеновых оградцениях 1-У1 ветрового районов, а в покрытиях-I - 1У снеговых районов страны.

Технико-экономические расчеты подтвердили эффективность применения в легких трехслойных конструкциях конструкционного заливочного пенопласта ФУП-1. Стоимость панелей с этим пенопластом приближается к стоимости панелей с самым дешевым фенольным пенопластом ФРП-1 при значительно меньших прочностных и деформативных характеристиках последних.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработан заливочный двухкомпонентшй фураноуретановый пенопласт ФУП-1 для легких ограждающих конструкций зданий. Основными компонентами пенопласта являются реагент ВВ-2, являющийся побочным продуктом промышленности фурановых соединений и по-лиизоцианат марки "К". Применение этих относительно недесгициткых компонентов позволяет получить утеплитель невысокой плотности при обеспечении требуемых физико-механических локазателей и имеющий наименьшую стоимость из всех заливочных пекопластов этого типа, применяемых в строительстве.

2.Установлено, что физико-механические и технологические характеристики фураноуретанового пенопласта изменяются в широком диапазоне в зависимости от содержания смеси реагента ВВ-2 с водой в композиции. Это позволяет з(!ф)ективно использовать этот утеплитель в слоистых ограждающих конструкциях расточного вида.

3. С помощью сканирующего микроскопа устакоачено, что фураноуретановый пенопласт имеет пленочно-стержневую структуру ячеек. Распространенной йормой ячеек является многогранник. Определены структурные параметры материала: распределение ячеек по размерам,

длина и толщина стержней ячеек, форма пленок и их толщина, характер и распределение микродефектов. Это позволило выбрать и осуществить оптимальные технологические режимы получения пенопласта.

4. Определены прочностные и упругие характеристики фурано-уретанового пенопласта при сжатии, растяжении и сдвиге. Получены корреляционные уравнения, описывающие зависимости пределов прочности и модулей упругости от плотности, что позволило прогнозировать механические показатели фураноуретанового пенопласта.

Выявлен характер изменения плотности фураноуретанового пенопласта по толщине заполнителя. Наибольшее уменьшение плотности от ее усредненного значения в середине пенопластового слоя 30%, а уж~> личение на периферийных участках достигает что приводит к повышению прочности наружных слоев заполнителя, улучшает подкрепление тонколистовых обшивок и увеличивает сопротивление сдвигу.

Определены нормативные и расчетные сопротивления ФУП-1, которые использованы при расчете слоистых панелей с этим утеплителем.

5. Для исследования упругих характеристик фураноуретанового пенопласта использован голографический измерительный комплекс.Использование голографии позволило изучить поведение образцов при воздействии на них различных по своему характеру нагрузок. При этом оказалось возможным измерение с большой точностью деформации не в отдельных точках, а сразу по всей поверхности образца.

6. Получены аналитические выражения, описывающие плотность через геометрические параметры ячеек. Континуально-дискретным методом определены упругие характеристики фураноуретанового пенопласта, используя размеры ячеек и отверстий, полученные из микрофотографий в двух предположениях:

- грани с кавернами (дефектами);

- сплошные грани с постоянной толщиной.

7. Разработана технология формования слоистых панелей на ос-гове фураноуретанового пенопласта и листовых материалов. В каче-:тве дозирующего смесительного устройства использована промьпплен-1ая установка, предназначенная для приготовления и заливки (напы-[ения) пенополиуретанов марки УДСМ-1. •

В. Испытания слоистых конструкций с обшивками из асбестоце-¡ента, цементно-стружечных плит и металла показали, что несущая ¡пособность панелей с заполнителем - пенопластом ФУП-1 при плот-юсти среднего слоя 40 кг/м3 составляет от 300 кгс до 375 кгс, [то на 10% выше аналогичных панелей со средним слоем из пенопо-мстирола с плотностью 30 кг/м3.

Комплексные исследования физико-механических характеристик юнопласта ФУП-1 и эксплуатационных свойств слоистых панелей с 1рименением этого материала позволили рекомендовать фураноурета-ювый пенопласт в качестве теплоизоляции двухслойных монопанелей, I также каркасных трехслойных панелей ограждения со сплошными ¡ли дискретными связями по длинным сторонам.

9. Технико-экономический расчет слоистых панелей с пено-шастом ФУП-1 показал, что их стоимость находится на уровне ана-гагичных конструкций с распространенным фенольным пенопластом ?РП-1.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих заботах:

I. Сапарлиев И., Ходжадурдыев Б.А. Основные характеристики теплоизоляционного ячеистого полимербетона для многослойных ограждающих конструкций. - "Сейсмостойкое строительство" и строительные материалы". - А., 1990, с.108-110.

2. Чощшиев К.Ч., Сапарлиев И., Ходжадурдыев Б.А. Ячеистый полимербетон на основе кубовых остатков полимеров для многослойных ограждающих конструкций. - "Сейсмостойкое строительство и строительные материалы" - А., 1990, с.115-116.

3. Жилкин С.Ю., Авакян A.A., Замотаева J1.C., Васильев И.Е., Ходжадурдыев Б.А. Трехслойные панели на основе фураноуретанового пенопласта и листовых материалов.// Пром-сть строит.материалов. Сер.6. Промышленность полимерных, мягких кровельных и теплоизоляционных строительных материалов /ВНИИЭСМ. - М., 1991 - Вып.5, с.21-22.

4. Чощшиев К.Ч., Ходжадурдыев Б.А.., Чистяков A.M., Жилкин С.Ю. Конструкционно-теплоизоляционный материал.//Изв.АН ТССР, сер. физ.-матем., техн.,. хим. и геол.наук - 1991, № 6, С.89-90.

5. Сапарлиев И., Чощшиев К.Ч., Салаева С.Г., Ходжадурды- ' ев Б.А., Чистяков A.M. Композиция для получения пенопласта. Положительное решение ВНИИГЛЭ на вьщачу авторского свидетельства на изобретения. Исх.№ 107 от 14.03.91. Заявка № 4839957/05 (066908).

В Подл, к печ. '¿Я. 12.91 г. Заказ 201 Тираж 100 экз.

ВЯИШ труда в строительстве Госстроя СССр