MATERIALE DIN PRODUSI MACROMOLECULARI

Generalitati

Materialele din produsi macromoleculari sunt alcatuite din substante macromoleculare organice sau mixte, de polimerizare sau policondensare, in amestec cu diferite adaosuri (plastifianti, antioxidanti, pigmenti, filere etc) menite sa corecteze sau sa modeleze unele proprietatii ale componentei macromoleculare. Ele sunt materiale specifice lumii contemporane si s-au impus datorita caracteristicilor lor tehnice remarcabile.

Materialele din produsi macromoleculari au proprietati fizico-mecanice remarcabile (tabelul 1) si cu largi posibilitati de modelare a lor prin tehnologia de obtinere, prin substante de adaos, prin armare etc. Ele se pot prelucra, monta, intretine si repara usor, iar in conditii corecte de exploatare au durabilitate convenabila.

Tabelul 1. Caracteristicile unor materiale de constructie de larga utilizare si a unor produsi macromoleculari

Materialele din produsi macromoleculari armate, la aceleasi rezistente mecanice au densitati mult mai mici decat materialele traditionale. Atat cele simple cat mai ales cele armate, ofera largi posibilitati de utilizare eficienta in constructii, de la realizarea de piese pana la elemente de constructie usoare.

Utilizarea lor duce la usurarea constructiilor, prin reducerea incarcarii prin greutate proprie si deci la posibilitatea de reducere a dimensiunilor structurii de rezistenta a constructiilor, permitand realizarea unei economii suplimentare de otel, ciment.

Prin folosirea lor in constructiile civile si industriale se simplifica sistemele de izolare termica (ele insele fiind termoizolatoare).

Materialele din produsi macromoleculari au rezistenta la agresiune chimica, necesita consum mic de manopera la punerea in lucrare, multe nu sunt combustibile etc.

Sunt insa materiale obtinute din materii prime deficitare (ex: petrol) si fabricate cu consum mare de energie.

Aceste materiale cu toate proprietatile lor remarcabile au si limite de care constructorul trebuie sa tina cont la utilizare. Cea mai importanta este aceea ca ele se degradeaza in timp, imbatranesc sub influenta unor factori interni (cresterea tensiunilor interne) si externi (temperatura, radiatii cu lungimi de unda diferita, microorganisme, solicitari mecanice, chimice etc.). Din cauza imbatranirii materialele din polimeri nu pot fi utilizate fara un studiu al comportarii lor in timp, sub influenta factorilor modificatori ai compozitiei chimice si structurii, ce provoaca degradarea. Procesul de imbatranire poate fi intarziat prin adaos de stabilizatori.

Proprietatile fizico-chimice si fizico-mecanice ale materialelor din produse macromoleculare sunt determinate de compozitia chimica, de gradul de polimerizare (policondensare), structura, de tehnologia de obtinere, de ingredientele utilizate, de conditiile de exploatare (unele proprietati variaza cu temperatura sau umiditatea, ceea ce constituie o deficienta a acestor materiale). Proprietatile fizico-mecanice ale materialelor din compusi macromoleculari sunt determinate de natura fortelor de legatura din catena (de regula covalente nepolare) si dintre catene (legaturi Van der Wals, dipol-dipolice, de hidrogen), de gradul de polimerizare (n), de adaosurile practicate, de tehnologia de obtinere si de conditiile de exploatare.

Proprietatile lor determina procedeele de fasonare, de punere in lucrare, domeniile de utilizare.

De regula, rezistentele mecanice cresc cu cresterea gradului de polimerizare.

Comportarea sub sarcina este variata in functie de natura si structura compusului macromolecular.

Materialele din compusi macromoleculari se pot comporta rigid (moduli de elasticitate mari), plastic („curg” inainte de rupere) sau pot fi elastici sau inalt elastici (deformatii elastice mari si foarte mari inainte de rupere). Acest mod de comportare reprezinta alaturi de proprietatile fizico-mecanice un criteriu de selectare in utilizarea in constructii a acestor materiale.

In domeniul constructiilor ele se utilizeaza in realizarea partilor componente ale instalatiilor de toate tipurile, pentru pardoseli, ca material usor pentru invelitori utilizate simple, dar mai ales armate ca: placi simple, ondulate, cupolete, reducand greutatea acoperisurilor, ca adezivi, vopsele, materiale de protectie anticoroziva, lianti pentru valorificarea superioara a lemnului (placaje, PAL, PFL, lignolit, lignoston), pentru realizarea unor elemente de constructie usoare, in finisaje etc.

Tipuri principale de materiale din produsi macromoleculari utilizate in constructii

Pentru industria constructiilor si materialelor de constructie cea mai mare importanta o au produsii macromoleculari de sinteza termorigizi si termoplastici.

Materiale termorigide

Materialele termorigide provin mai ales din procese de policondensare (policondensate). Prin incalzire devin rigide, prin reticularea mai avansata a structurii macromoleculelor constituente.

Fenoplastele se obtin prin policondensarea fenolilor cu aldehidele. Sunt de mai multe tipuri in functie de tehnologia de obtinere (novolacuri, rezoli, rezite).

Rasinile solide au rezistente mecanice mari, au stabilitate termica buna, rezista la actiunea mediilor acide, dar sunt casante, au plasticitate redusa, rezista slab la alcalii, sunt inchise la culoare. Prin armare cu fibre de sticla sau de azbest se mareste rezistenta la soc, la apa, la agenti chimici si creste stabilitatea dimensionala.

Fenoplastele se utilizeaza pentru fabricarea de lacuri (de novolac, bachelitice), pentru protectia anticoroziva a metalelor, pentru obtinerea de materiale stratificate pentru constructii de masini sau pentru instalatii si masini electrice (textolit, sticlotextolit, pertinax etc.), pentru fabricarea de diferite piese destinate instalatiilor electrice si sanitare , obtinute prin presare din pulberi.

Aminoplastele se obtin prin policondensarea aminelor cu formaldehida (CH₂O). Din aceasta clasa de larga utilizare sunt rasinile melaminice ce rezulta din policondensarea melaminei (triamina) cu CH₂O. Sunt insolubile, infuzibile, necombustibile. Se pot fileriza si arma. Prin armare cu fibre de sticla se imbunatatesc substantial rezistentele la deformare, la temperatura si se imbunatateste stabilitatea dimensionala.

Rasinile melaminice se folosesc pentru fasonarea de obiecte prin presare din pulberi si granule, pentru obtinerea de adezivi la fabricarea placajelor, PAL, PFL, cu higroscopicitate redusa sau pentru fatuirea acestor materiale.

Rasinile carbamidice se obtin prin policondensarea ureei cu formaldehida. Se utilizeaza ca adezivi (urelit: la fabricarea placajelor, panelurilor; pentru aglomerarea deseurilor lemnoase; ca sticla carbamidica, masa dura cu bune proprietati mecanice, dar cu stabilitate limitata la actiunea indelungata a apei etc.

Poliesterii se obtin prin policondensarea polialcoolilor cu acizi policarboxilici. Sunt materiale dure, incolore, cu rezistente mecanice bune si cu rezistente chimice apreciabile.

Se utilizeaza simpli, la fabricarea lacurilor de foarte buna calitate pentru protectie anticoroziva, pentru folii, placi etc.

Poliesterii se utilizeaza insa mai ales armati cu fibre de sticla (PAS) pentru obtinerea de materiale usoare si eficiente pentru invelitori (placi simple, ondulate, cupolete), rezervoare si tuburi pentru depozitarea si transportul lichidelor agresive, pentru obiecte sanitare, etc.

Rasinile epoxidice se obtin prin policondensarea polifenolilor cu monomeri ce contin gruparea epoxidica . Aceste rasini au proprietati chimice si fizice remarcabile ce le fac utilizabile la:

obtinerea adezivilor (cu intarire rapida in prezenta intaritorilor adecvati), aderenti la suport umed, rezistenti la finisare, cu rezistenta chimica foarte buna; permit imbinarea durabila a celor mai variate materiale;

preparare de materiale de protectie anticoroziva (grunduri, lacuri, chituri) cu proprietati remarcabile;

confectionarea de mortare destinate repararii suprafetelor de beton degradate;

obtinerea de materiale stratificate rezistente la trepidatii;

repararea betonului prin injectare sau alte procedee;

la aditivarea bitumurilor de petrol, pentru cresterea adeziunii la suprafata agregatelor si a rezistentelor betoanelor asfaltice.

Rasinile furanice se obtin prin policondensarea alcoolului furfurilic sau a furfurolului cu fenoli. Au rezistenta foarte buna la solventi organici, la acizi si la temperaturi ridicate, ceea ce le face utilizabile la protectii anticorozive. Au rezistenta buna la abraziune, ceea ce permite utilizarea lor la protectia suprafetelor supuse la uzura.

Siliconii sunt produsi de policondensare organosilicici cu compozitie chimica, structura si proprietati variate. Cei lichizi se utilizeaza la fabricarea de lacuri cu foarte buna rezistenta chimica, nehigroscopice si a cauciucului de siliconi (silastic) rezistent la uleiuri minerale, cu stabilitate termica si rezistenta la imbatranire mai mari decat ale altor materiale de tip cauciuc. Siliconii solizi (rasini) sunt dielectrici, hidrofugi, necombustibili, rezistenti chimic.

Siliconii isi pastreaza bunele proprietati mecanice in conditii mai grele decat alte materiale macromoleculare pe baza de C. Nu ard, sunt dielectrici si hidrofugi.

Materialele termoplastice

Materialele termoplastice provin din procese de polimerizare (polimeri) si se pot fasona la cald, cand se inmoaie.

Se utilizeaza ca atare (formare sub presiune, pentru impregnare, termoizolatori, protectii anticorozive), filerizati si armati.

Materialele termoplastice nearmate sunt dezavantajate fata de cele termorigide, avand deformatii mari sub sarcina (mai ales la temperaturi mai mari de 90 – 100° C). Ele prezinta interes in domeniul protectiei anticorozive in multe cazuri grele de exploatare, precum si in multe alte cazuri deoarece se pot prelucra usor.

Prin armare se imbunatatesc mult caracteristicile fizico-mecanice, fara afectarea bunelor proprietati ale polimerului in sine.

Filerizarea, in functie de natura pulberii, imbunatateste rezistenta la uzura, la soc, conductivitatea si dilatarea termica, fluajul, rezistenta la deformare, stabilitatea dimensionala, fara a afecta rezistentele chimice.

Principalele materiale termoplastice sunt prezentate in continuare.

Polietena se obtine prin polimerizarea etenei la presiuni inalte (grad mare de polimerizare si densitate mica) sau joase (grad mic de polimerizare si densitate mare). Acest polimer se utilizeaza pentru obtinerea de folii si pelicule impermeabile la apa, abur si gaze, utilizate in hidroizolatii, in protejarea betonului dupa turnare impotriva uscarii premature, la inchiderea provizorie a incintelor etc.

De asemenea polietilena simpla sau armata se utilizeaza pentru confectionarea de tevi (pentru alimentari cu apa, pentru canalizari); de piese pentru instalatii sanitare si electrice, de distantiere pentru mentinerea la cota a carcaselor de armare a prefabricatelor de beton, recipienti etc.

Armarea polietilenei de inalta presiune (cu structura liniara) cu fibre de sticla duce la cresterea rigiditatii, a rezistentelor la intindere, a rezistentei la temperaturi mai ridicate, la imbatranire in conditiile mentinerii constante a bunelor proprietati chimice si fizice ale polimerului.

Polipropena se obtine prin polimerizarea propilenei. Are rezistenta exceptionala la incovoiere, rezistente bune la fisurare, la abraziune, la temperaturi ridicate (dar e fragila la temperaturi joase), are densitate mica si permeabilitate redusa la vapori, inertie chimica foarte mare, ce o face utilizabila la protectiile anticorozive.

Filerizarea cu talc, calcit, mareste rigiditatea, micsoreaza coeficientul de dilatare termica si contractiile, iar cea cu pulbere de plumb asigura protectie la radiatii.

Armarea cu azbest, fibre de sticla, imbunatateste rezistentele mecanice (cea mai buna rezistenta la soc), stabilitatea dimensionala, fluajul si scade coeficientul de dilatare termica.

Polistirenul se obtine prin polimerizarea stirenului si se caracterizeaza prin stabilitate chimica buna, absorbtie de apa practic nula, transparenta, dielectric, rezistenta mica la soc. Prin copolimerizarea stirenului cu butadiena se obtine polistiren antisoc.

Polistirenul se poate utiliza ca inlocuitor al unor materiale (faianta, sticla, lemn). Se poate utiliza de asemenea pentru obtinerea de accesorii de instalatii si piese decorative (in amestec cu diferite pulberi).

Prin expandare se obtine stiroporul (simplu si ignifugat) material usor (r_a = 15 – 30 kg/m³), stabil la apa. Are proprietati termoizolatoare foarte bune ceea ce determina utilizarea pentru izolarea constructiilor.

Policlorura de vinil (PVC) se obtine prin polimerizarea clorurii de vinil prin procedee diferite, ce determina proprietatile polimerului rezultat (dura, semidura si plastifiata).

PVC se caracterizeaza prin rezistenta la foc, la acizi, baze, substante organice nesolvente, se sudeaza (180 – 200°C) si se lipeste.

PVC-ul se utilizeaza pentru obtinerea de:

tevi si fitinguri garantate pentru presiuni diferite si destinate instalatiilor de alimentari cu apa, de scurgere, pentru hidroamelioratii;

inlocuirii tevilor metalice, deoarece sunt mai usoare (de 8 ori fata de plumb si de 5 ori fata de otel), au rezistente mecanice satisfacatoare, sunt stabile chimic si au rezistenta mai buna la inghetarea apei decat cele metalice. Are insa coeficienti mari de dilatare termica, se inmoaie la temperaturi relativ joase, iar in timp se degradeaza prin imbatranire;

tuburi pentru protectia instalatiilor electrice de tip IP (inlocuitoare de tuburi metalice usor protejate – Berg-man) pentru instalatii interioare pana la 500 V si de tip IPE (inlocuitoare de tuburi izolante metalice de protectie etanse – Panzer). Acestea rezista la mediile agresive din constructii (var, ciment, ipsos) si la alti agenti chimici. Nu suporta indoiri la rece;

foi calandate pentru captuseli antiacide si garnituri in industria chimica si pentru finisarea mobilierului;

placi plane folosite pentru pardoseli (aplicate pe mortar), pentru placarea peretilor si placi ondulate folosite pentru acoperisuri usoare, pereti extensibili etc.;

covoare simple sau pe suport textil (linotex) pentru pardoseli insonore, rezistente la uzura, decorative, usor de montat si de intretinut;

tapete pentru finisarea peretilor;

piese turnate sau extrudate din PVC dur (burlane, jgheaburi, coliere, mana curenta etc.) si profile din PVC plastifiat (rezistenta buna la imbatranire; R_tract = 80–450 daN/cm² pentru etenseizarea rosturilor (hidrotehnice si altele) de beton;

pentru obtinerea viniporului, material poros, usor (r_a = 10 kg/m³), rigid, imputrescibil, neinflamabil, dar cu rezistente mecanice mici, utilizat pentru termoizolatii;

se poate utiliza pentru obtinerea de asa numite „asfalturi colorate”.

Armarea PVC cu fibre de sticla mareste rezistentele la tractiune (de circa 3 ori) si la incovoiere, precum si stabilitatea dimensionala. PVC armat se poate utiliza pentru pardoseli, placaje, recipienti etc.

Poliacetatul de polivinil (aracet) se obtine prin polimerizarea acetatului de vinil. Se fabrica aracet sub forma de suspensii, solutii etc. si se poate utiliza sub forma de dispersii de aracet, a caror proprietati sunt conditionate de compozitie, de gradul de dispersie si de temperatura. Sunt tixotrope si formeaza pe suprafete pelicule insolubile dar permeabile la vapori, permitand astfel schimbul de umiditate suport-mediu ambiant. Dispersiile de aracet se utilizeaza in constructii ca:

- liant (in amestec cu cimentul) pentru confectionarea de mortare si betoane modificate, ce au contractii mai mici la uscare, rezistente mai mari la intindere si uzura, dar mai mici la compresiune, fata de cele numai pe baza de ciment. Asemenea mortare si betoane se pot utiliza pentru pardoseli, la repararea betonului intarit, la care adera bine etc. Prepararea lor se face prin omogenizarea initiala a agregatelor cu cimentul, apoi se adauga polimerul si la sfarsit apa. Decofrarea se face dupa 6 - 8 zile de la turnare si darea in folosinta dupa 28 - 30 zile.

- material de protectie prin peliculizarea suprafetelor de beton proaspat impotriva uscarii premature (pelicula se aplica dupa 6 – 8 ore de la turnarea betonului) si pentru protectia materialelor lemnoase (cherestea, busteni) impotriva uscarii in timpul depozitarii si exploatarii;

- ca material pentru montarea si finisarea elementelor din b.c.a.;

- adezivi pentru lemn (parchet lamelar), covoare pvc, placi de sticla, ceramica, aplicate pe beton sau mortar, de preferinta uscate;

– vopsele (Vinarom) cu aderenta buna, uscare rapida, rezistente la intemperii si la imbatranire, stocabile;

– stabilizatori ai pamanturilor (nisipoase) etc.

MATERIALE DE IZOLATIE.

Generalitati

Izolatiile se realizeaza in scopul maririi durabilitatii constructiilor sau asigurarii de conditii optime de viata si munca in constructiile civile, industriale, agricole etc.

In constructii se realizeaza: hidroizolatii, protectii anticorozive, termoizolatii si izolatii acustice.

Hidroizolatiile se realizeaza in scopul impiedicarii patrunderii apei (sau vaporilor de apa) prin elementele de constructii, in scopul maririi durabilitatii acestora si asigurarii de conditii optime de exploatare a constructiilor.

Termoizolatiile se realizeaza in scopul reducerii transferului de caldura prin elementele de constructii sau de instalatii.

Izolatiile acustice se utilizeaza pentru reducerea nivelului zgomotelor aeriene sau de impact de la masini, utilaje, instalatii etc. Reducerea nivelului zgomotelor asigura conditii mai optime de viata si munca, iar impiedicarea transmiterii vibratiilor mareste durabilitatea constructiilor.

Protectia anticoroziva reduce pierderile de materiale cauzate de coroziune si mareste durata de exploatare a constructiilor, instalatiilor, masinilor si utilajelor.

Fiecare dintre aceste izolatii necesita materiale specifice. Realizarea unei izolatii comporta crearea unei structuri izolatoare, formata adesea prin asocierea de materiale din clase diferite.

Dupa natura lor, materialele izolatoare pot fi:

anorganice (b.c.a., vata de sticla, vata minerala, materiale ceramice poroase, produse pe baza de diatomit, produse pe baza de materii prime secundare sau locale etc.);

organice (bitum, polimeri, pluta, materii prime secundare etc.);

mixte – rezultate din asocierea de materiale organice si anorganice (bitum pe suport din fibre de sticla, bitum pe folii de aluminiu, diverse materii prime secundare liate cu materiale organice sau anorganice, etc.).

Dupa structura lor materialele izolatoare pot fi:

coerente poroase - celulare (b.c.a., pluta, polimeri expandati), fibroase (cartoane, impaslituri), compacte (cauciuc, folii din polimeri, din aluminiu etc.);

necoerente: fibroase (vata de sticla, vata minerala) si granulare (perlit expandat, pudreta de cauciuc etc).

Materiale hidroizolatoare

Materialele hidroizolatoare au proprietatea de a impiedica patrunderea apei prin elementele de constructie sau de a crea bariere de vapori.

Apele cu care constructiile vin in contact, sunt adesea agresive (pot produce coroziune), contin substante dizolvate, care la evaporarea apei pot produce eflorescente ce dauneaza aspectului sau pot duce la scaderea rezistentelor mecanice prin presiune de cristalizare.

De asemenea, apele ce pot imbiba materialele de constructie pot reduce rezistentele mecanice prin „inmuiere”, prin inghet-dezghet repetat.

Factorii enumerati mai sus duc la reducerea durabilitatii constructiilor si fac obligatorie executarea de hidroizolatii ori de cate ori conditiile o cer.

Comportarea materialelor de constructie fata de apa depinde de porozitatea lor. Majoritatea materialelor de constructie sunt poroase si adesea si microfisurate.

Comportarea la apa a materialelor poroase  depinde de marimea (capilari sau grosieri), felul (inchisi sau deschisi) si distributia porilor.

In materialele poroase apa poate patrunde prin ascensiune capilara sau prin imbibare la imersare.

Pentru a fi hidroizolator un material trebuie sa fie compact, hidrofob, impermeabil la apa si cu permeabilitate cat mai redusa la vapori.

Caile de protectie impotriva patrunderii apei prin materialele de constructie sau a pierderii apei din canale, rezervoare etc. pot fi urmatoarele:

impregnarea porilor si fisurilor cu materiale hidrofobe;

acoperirea elementelor de constructie cu pelicule hidrofuge;

realizarea de ansambluri de izolatie, aderente si impermeabile, formate din strat suport (ex. tencuieli din mortar de ciment simplu sau aditivat) si hidroizolatia propriu-zisa, realizata din materiale simple sau stratificate.

In functie de natura elementelor sau constructiilor protejate (fundatii, terase, canale, tunele), de felul, circulatia si presiunea apei, hidroizolatiile pot fi rigide, peliculogene, plastice, elastice si metalice.

Materialele hidroizolatoare se prezinta ca lacuri, emulsii, suspensii, masticuri, produse stratificate, folii etc. si se realizeaza in principal pe baza de bitum (cu sau fara suport), de polimeri, de mortare si betoane de ciment impermeabile cu adaosuri de impermeabilizare sau modificate cu polimeri etc.

Materiale pe baza de bitum

Pentru hidroizolatii se utilizeaza bitumul topit, solutiile, suspensiile (subiful), masticurile simple sau aplicate pe suporturi.

Materialele pe suporturi se impart dupa natura acestuia in produse:

cu suport din fibre organice (cartoane din celuloza sulfat) sau anorganice (impaslituri din fibre de sticla);

cu suport tesut (panze din fibre organice sau din fibre de sticla);

cu suport din folii metalice (Al, Cu);

cu suport mixt (impaslitura-tesatura, tesatura-folie etc.).

Cartoanele bitumate se fabrica in mai multe tipuri si se clasifica dupa masa unui metru patrat de carton suport.

Panzele bitumate se fabrica prin impregnare cu bitum sau impregnare si acoperire cu bitum filerizat.

Folii hidroizolatoare din bitum aditivat (cu adaos de filer si polimeri) armate cu tesaturi sau netesute din fibre de sticla sau polipropilena.

Tot pe baza de bitum se realizeaza bariere de vapori rezistente la difuziunea vaporilor de apa, ce se plaseaza intre suport (planseu, perete) si materialele termoizolatoare, pentru a impiedica umezirea progresiva a ultimului de catre condensul ce se poate forma. Barierele de vapori se realizeaza din cartoane, impaslituri bitumate sau folii de polietena sau de aluminiu lipite cu mastic bituminos.

Materiale hidroizolatoare pe baza de compusi macromoleculari

Materialele din compusi macromoleculari se utilizeaza in hidroizolatii sub forma de lacuri, folii, profile etc.

Sub forma de lacuri se pot utiliza rasinile siliconice, epoxidice, cauciucuri etc.

Foliile se realizeaza pe baza de polietena, si polipropena, cauciuc, PVC stabilizat etc.) ce se sudeaza sau se lipesc cu adezivi. Aceste folii se utilizeaza si ca bariere de vapori.

Profilele pentru etanseizari de rosturi se fabrica din cauciuc, PVC, polietilena etc.

Protectii anticorozive

In exploatare, materialele de constructie vin in contact cu mediul ambiant natural sau cu cel industrial, care exercita actiune chimica, coroziva asupra lor.

Agresivitatea depinde de natura mediului si a materialului utilizat in constructie, ambele foarte variate si de aici si diversitatea mare de procese de coroziune, de mecanisme de reactie si de posibilitati de protectie.

Tehnica protectiilor anticorozive este foarte diversa si in continua dezvoltare, deoarece si agresivitatea mediului creste datorita poluarii.

Principiile de protectie anticoroziva se impart in doua clase mari si anume in metode constructive si protectii anticorozive.

Metodele constructive de protectie constau in alegerea judicioasa a materialelor de constructie in conformitate cu agresivitatea mediului in care constructiile sunt exploatate si, atunci cand este posibil, in reducerea sau modificarea agresivitatii acestui mediu.

Protectiile anticorozive sunt mijloace directe, realizate prin procedee si cu produse diferite, rezistente la mediu si compatibile cu materialul protejat. Protectiile anticorozive se realizeaza prin placare, prin acoperire cu pelicule organice (materiale de vopsitorie pe baza de ulei, de polimeri etc.), prin realizare de straturi anorganice (fosfatare, cromare, oxidare (la metale), ocratare, fluatare (la betoane) protectii electrice (pentru constructiile metalice) etc.

Materiale termoizolatoare

Termoizolatiile in constructii se realizeaza din materiale termoizolatoare simple sau constituite in structuri.

Principalele proprietati pe baza carora se poate stabili utilizarea eficienta a materialelor izolatoare termic sunt conductivitatea termica, densitatea aparenta, porozitatea si caracterul porilor, absorbtia de apa, stabilitatea termica, tasarea sub sarcina, rezistentele mecanice, rezistenta la actiunea agentilor biologici, comportarea fata de suport, usurinta in prelucrare si fasonare si energia inglobata la fabricare si punere in opera.

Conductivitatea termica a materialelor este cu atat mai redusa cu cat porozitatea lor este mai mare si cu cat porii sunt mai fini, mai uniform distribuiti si inchisi.

Pentru ca un material sa fie termoizolator, coeficientul de conductivitate termica (l) trebuie sa fie mai mic de 0,25 W/mK.

Coeficientul de conductivitate termica creste cu cresterea dimensiunii porilor, cu cresterea densitatii materialului si cu cresterea temperaturii. Coeficientul de conductivitate termica depinde de compozitia chimica si structura componentei solide a materialului, precum si de compozitia chimica a gazului care umple porii. Solidele cristaline au coeficient de conductivitate termica mai mare decat cele amorfe. In marea majoritate a produselor gazul din pori este aerul (l = 0,020 W/m K), dar in unele cazuri el poate fi freonul (pentru industria frigului – scade l cu circa 30%) sau bioxidul de carbon (scade l cu 28 – 40 % in functie de temperatura).

Inlocuirea aerului din pori cu apa, duce la cresterea coeficientului de conductivitate termica de circa 25 ori. Din aceasta cauza, termoizolatiile trebuiesc protejate cu bariere de vapori pentru a impiedica patrunderea apei in materialul poros. Posibilitatea materialelor izolatoare de a absorbi apa stabileste domeniul de utilizare a acestora si modalitatea de protectie a lor.

Domeniul de temperatura in care un material isi manifesta proprietatile termoizolatoare trebuie sa fie optim, deoarece temperatura influenteaza proprietatile fizice si chimice ale acestor materiale. Variatia cu temperatura a coeficientului de conductivitate, a densitatii aparente, a rezistentelor mecanice este determinanta in alegerea unui material pentru izolatii in diferite conditii.

Dupa modul de comportare la diferite temperaturi, materialele termoizolatoare se impart in refractare (t° > 1100° C), semirefractare (t° pana la 1100° C) si obisnuite (t° < 900° C). Primele doua categorii se utilizeaza pentru izolarea cuptoarelor, instalatiilor, agregatelor etc. industriale.

Materialele izolatoare obisnuite se utilizeaza cu precadere pentru izolatiile constructiilor propriu zise.

Tasarea sub sarcina, proprie materialelor necoerente (fibroase, granulare), duce la cresterea coeficientului de conductivitate termica si deci la reducerea capacitatii termoizolatoare. Din aceasta cauza aceste materiale nu pot fi utilizate in zone unde apar vibratii sau alti factori ce pot produce tasarea lor.

Rezistentele mecanice ale materialelor termoizolatoare trebuie sa fie suficient de mari, incat sa asigure manipularea si punerea in opera fara degradare.

Materialele izolatoare termic trebuie sa aiba stabilitate la agenti biologici (ciuperci, insecte, rozatoare) pentru a nu fi distruse prin actiunea acestora.

Aceste materiale trebuie sa fie inerte din punct de vedere chimic fata de suport pentru a nu-l afecta prin coroziune.

Tipuri de materiale termoizolatoare

Dupa natura lor, materialele termoizolatoare se impart in materiale anorganice, organice si mixte.

Materialele anorganice utilizate in termoizolatii sunt de foarte multe tipuri. Ele au avantajul ca sunt durabile, nu putrezesc si sunt necombustibile. Ele se fabrica din roci, zguri, sticla, azbest etc. Din aceasta categorie de mai larga utilizare sunt urmatoarele tipuri de materiale: vata minerala si produsele din ea; vata de sticla si produse din ea; materiale ceramice poroase, perlitul expandat si produse din el; materiale pe baza de cenusa de termocentrala spumate sau tip beton, b.c.a. etc.

Materialele organice pentru termoizolatii sunt cel mai frecvent materiale expandate sub forma unor spume solide (polistiren expandat, vinipor etc.) cu densitati aparente reduse, cu foarte bune proprietati termoizolatoare.

Se realizeaza pentru termoizolatii si materiale pe baza de deseuri vegetale liate si mineralizate pentru cresterea durabilitatii (pe baza de talas, stuf, paie, puzderie de canepa etc.).

Materiale fonoizolatoare

Protectia impotriva zgomotelor si vibratiilor se realizeaza prin izolare fonica, ce reprezinta totalitatea masurilor constructive luate pentru impiedicarea patrunderii, propagarii sau transmiterii prin elementele de constructie a zgomotelor.

Materialele fonoizolatoare sunt materiale de natura foarte diferita, cu proprietati fizico-mecanice diferite, utilizate simple (pasle, placi, foi, saltele etc.) sau sub forma de structuri fonoreflectante sau fonoabsorbante.

Materialele fonoreflectante sunt materiale cu coeficient de reflexie ridicat si sunt utilizate sub forma de placi subtiri (beton armat, sticla, azbociment).

Materialele  fonoabsorbante au densitate aparenta mica, sunt poroase cu pori deschisi, legati intre ei prin canale (pentru a permite reflexia multipla a undei sonore). Se utilizeaza sub forma de pasle, placi, panouri (din trei straturi – doua exterioare rigide si unul interior poros), tencuieli etc.

Materialele antivibratoare sunt materiale cu modul de elasticitate dinamic la compresiune mic, constant in timp, cu rezistenta mecanica ridicata, rezistente la agenti externi (temperatura, apa, ulei etc.). Se utilizeaza ca atare sau in structuri antivibratoare (cauciuc, pluta, azbociment, pasla minerala etc.).

MATERIALE DE VOPSITORIE

Generalitati

Se numesc materiale de vopsitorie, materialele naturale sau sintetice ce se aplica in stare lichida sub forma de pelicule subtiri pe suprafete, in scopul protejarii sau finisarii acestora. Peliculele se intaresc formand filme solide si aderente, ce trebuie sa aiba rezistenta si durabilitate mare, atat din punct de vedere al pastrarii proprietatilor fizico-mecanice cat si a calitatilor decorative.

Materialele de vopsitorie trebuie sa fie lipsite de nocivitate fata de materialele cu care vin in contact, cat si fata de organismele vii.

Ca materii prime pentru obtinerea materialelor de vopsitorie se folosesc rasini naturale, uleiuri vegetale sau sintetice si materiale macromoleculare de sinteza.

Dupa pozitia pe care o ocupa in sistemul de vopsire materialele de vopsitorie se impart in grunduri, chituri, vopsele, emailuri si lacuri.

Grundurile si chiturile se utilizeaza pentru pregatirea suprafetelor in scopul finalizarii sau protectiei prin vopsire (unele categorii de chituri se utilizeaza pentru etansarea rosturilor elementelor de constructii - vezi capitolul „Adezivi si chituri”).

Vopselele si emailurile sunt materiale cu compozitie si proprietati diferite, utilizate pentru obtinerea de pelicule colorate si opace.

Lacurile se aplica pe suprafetele vopsite, pentru finisarea finala a acestora prin formarea de pelicule transparente si lucioase.

Componentii principali ai materialelor de vopsitorie

Materialele de vopsitorie sunt alcatuite din pigmenti, substante peliculogene, materiale de umplutura si diverse adaosuri.

Pigmentii sunt substante minerale sau organice, naturale sau de sinteza, care in stare fin macinata formeaza prin frecare energica suspensii in apa sau in substante peliculogene, fara a se dizolva sau a interactiona chimic cu acestea.

Pigmentii trebuie sa se caracterizeze prin finete optima de macinare, stabilitate la lumina, rezistenta chimica etc, proprietati ce se determina in baza standardelor in vigoare.

Pigmentii minerali naturali sunt pamanturi (argile) colorate, oxizi, carbonati, sulfati etc. Pigmentii minerali artificiali sunt oxizi si saruri minerale de sinteza, precum si pulberi metalice (Al, Au etc).

Pigmentii organici sunt produse de sinteza, care spre deosebire de coloranti, nu sunt solubili in lichidul in care se disperseaza si se utilizeaza pentru imbunatatirea tonului de culoare al materialelor de vopsitorie.

Substantele peliculogene sunt fie substante lichide care in aer, prin transformari chimice se intaresc cu formare de pelicule (uleiuri vegetale sicative - firnisuri), fie produse solubile in solventi volatili, ce formeaza pelicule si se intaresc prin evaporarea solventului (rasini naturale, de modificare a produsilor naturali si de sinteza).

Materiale de umplutura sunt substante minerale fin macinate (filere), insolubile, in general albe, utilizate in scopul corectarii unor proprietati ale materialelor de vopsitorie (consistenta, rezistenta chimica etc), precum si pentru micsorarea pretului de cost al acestora.

Materiale diverse utilizate pentru marirea fluiditatii (diluanti), pentru marirea vitezei de uscare (sicativi), pentru asigurarea elasticitatii peliculei (plastifianti), pentru marirea aderentei la suport (lianti) etc.

Tipuri principale de materiale de vopsitorie

Grundurile

Sunt materiale consistente ce se utilizeaza pentru pregatirea suprafetelor inainte de vopsire, pentru asigurarea adeziunii la suport, iar in unele cazuri au rol si de protectie anticoroziva a suprafetelor grunduite.

Exista mai multe tipuri de grunduri, functie de natura materialului peliculogen.

Grundurile pe baza de rasini naturale (colofoniu) sau sintetice (fenolice, alchidalice etc) si uleiuri vegetale (in sau ricin) se utilizeaza pentru produse de lemn si imbunatatesc rezistenta acestora la actiuni biologice.

Grundurile pe baza de nitroceluloza contin pigmenti, plastifianti si se utilizeaza pe suprafetele metalice, alcatuind stratul de legatura intre suport si vopsea sau email.

Grundurile pe baza de ulei sicativ (de in), contin pigmenti si eventual materiale de umplutura si se utilizeaza pentru lemn si metal (avand in acest caz si rol anticoroziv).

Chiturile

Chiturile pentru vopsitorie se utilizeaza pentru nivelarea suprafetelor de lemn sau metal dupa grunduire. Ele se impart in principal in chituri de cutit (chituire locala) si chituri de stropit (chituire generala).

Vopselele

Sunt dispersii cu vascozitate variabila de pigmenti in lichide (apa, uleiuri sicative, solventi organici), cu sau fara adaos de ingrediente. Ele se pot aplica prin pensulare, stropire, imersare etc.

Dupa natura lor vopselele pot fi de apa, de ulei si pe baza de polimeri.

Vopselele de apa se utilizeaza pentru zugraveli interioare (apa-var, apa-var-clei etc.) sau exterioare (de ciment etc.).

Vopselele de ulei se aplica pe tencuieli, lemn, metal etc. dupa caz grunduite, chituite sau grunduite si chituite in prealabil.

Vopselele pe baza de polimeri sunt emulsii sau suspensii apoase de polimeri (poliacetat de vinil – vinarom, perclorura de vinil, alchidali etc.), pigmenti si ingrediente, cu aderenta buna la tencuieli, beton, glet de ipsos etc. Dau vopsitorii durabile si usor de intretinut.

Emailurile

Emailurile sunt dispersii de pigmenti si eventuale ingrediente in lacuri (alchidalice, ureo-formaldehidice, epoxidice etc.).

Se caracterizeaza prin rezistenta la coroziune, stabilizate la lumina si uscare rapida.

Lacurile

Sunt solutii de substante peliculogene in solventi volatili, cu sau fara substante de adaos (ex: plastifianti). Peliculele se formeaza prin evaporarea solventului si sunt lucioase, incolore, mai rar colorate (cu adaosuri).

O serie de lacuri sunt inflamabile (nitrolacuri), multe sunt combustibile, drept care, in transportul, depozitarea si punerea in lucrare trebuiesc respectate normele de protectia muncii si paza contra incendiilor.

ADEZIVI SI CHITURI DE ETANSARE

Adezivii

Adezivii sunt materiale de lipire ce se folosesc sub forma de straturi subtiri la imbinarea unor materiale sau elemente de constructie.

Imbinarile cu adezivi prezinta unele avantaje fata de imbinarile clasice (cuie, nituri, suruburi, sudura etc.) si anume:

fortele care actioneaza sunt distribuite pe suprafete mai mari decat in imbinarile clasice;

se pot asambla materiale de natura diferita;

se pot lipi pulberi, fibre, folii subtiri, care pe alta cale nu pot fi lipite;

se umplu golurile dintre suprafete creandu-se o adeziune continua a acestora.

Compozitia unui adeziv consta in general din substanta de lipire, solventi sau corectori ai vascozitatii, ingrediente, eventuali catalizatori de intarire, antioxidanti.

Intarirea adezivilor se face prin procese fizice (evaporare, rigidizare prin racire) sau chimice (intarire ireversibila). Intarirea trebuie sa fie insotita de ancorarea adezivului pe suport. Viteza de intarire este variata.

Stratul de adeziv trebuie sa fie subtire pentru a putea avea loc o orientare a moleculelor componente in campul de forte creat de particulele de pe suprafata suporturilor.

Adezivii trebuie sa aiba o vascozitate optima pentru a putea fi intinsi pe suport.

Adezivii utilizati in constructii pot fi pe baza de gelatina (cleiuri), de caseina sau de polimeri.

Adezivii se livreaza sub forma de pulberi, lichide, solutii, paste, masticuri sau sub forma de componente distincte ce se amesteca inainte de utilizare.

Adezivii lichizi se aplica la rece sau la cald. Se intaresc fie prin procese fizice ca: racire (pe baza de bitum), prin transformari reversibile sol-gel (adezivii colagenici), evaporare (cei pe baza de rasini sau cauciucuri), fie prin procese chimice de oxidare (rasini in uleiuri sicative) sau policondensare (pe baza de rasini epoxidice si de alte tipuri si intaritor).

In lucrul cu adezivii trebuiesc respectate domeniile de utilizare, tehnologiile de lucru si normele de protectie a muncii si paza contra incendiilor (componentele pot fi toxice, inflamabile).

Chituri de etansare

Chiturile sunt mase compuse din lianti (bitum, adezivi) si materiale de umplutura (ocru, ghips, deseuri fibroase, silicioase etc.) utilizate in stare fluida sau ca mase de spaclu. Prin intarire formeaza produse de elasticitate variabila.

Se utilizeaza la etansari (geamuri, instalatii sanitare, rosturi ale lucrarilor din beton), pentru egalizari etc.

Pentru etansari se utilizeaza chituri pe baza de silicat de sodiu, de bitum (celochit), pe baza de rasini (epoxidice, poliesterice, furanice, siliconice), pe baza de cauciuc etc.