Полимерные материалы в строительстве: современные достижения, свойства и направления использования

Полимерные материалы в строительстве

В последние десятилетия строительная отрасль сталкивается с масштабными переменами, связанными с появлением новых типов материалов. Существенный вклад в эти преобразования вносят полимерные материалы в строительстве. Благодаря введению этих высокомолекулярных соединений, здания становятся не только прочнее и долговечнее, но и соответствуют требованиям энергоэффективности, безопасности и эстетики. Уникальные физические и химические параметры полимеров позволяют решать задачи, которые раньше были либо невозможны, либо требовали чрезмерных затрат на традиционные материалы — например, дерево, бетон или металлы.

Эти соединения встречаются как в природе, так и получаются синтетически, что открывает широкий спектр возможностей для получения материалов с различными заранее заданными параметрами. Именно индивидуальная "настройка" свойств объясняет стремительный рост применения полимеров в строительстве — проектировщики могут подобрать нужный вариант прозрачности, гибкости, прочности или химической стойкости к внешней среде.

Производство полимеров обычно осуществляется по двум основным химическим технологиям: полимеризация и поликонденсация. В первом случае к активному центру мономера присоединяются новые звенья, формируя длинную цепочку. Так получают, например, полиэтилен или полиуретан. Во втором случае, в процессе объединения звеньев, дополнительно выделяются разные низкомолекулярные соединения (вода, метанол и др.) — этот путь особенно распространён для синтеза эпоксидных связующих, фенолформальдегидных или полиэфирных смол — основ для многих полимерных строительных материалов.

Структура и классификация современных строительных полимеров

В реальной практике полимерные строительные материалы образуются из смеси компонентов, где основу составляет матрица (полимер), а дополнительные свойства зависят от специального наполнителя и различных добавок. Для удешевления и коррекции характеристик материалов используют минеральные порошки (мел, тальк), стекловолокно, бумагу, ткани и тысячи других субстанций. Введение таких элементов позволяет не только удешевить продукт, но и направленно увеличить его стойкость к нагрузкам, износ и температурам.

Существенным фактором является термическое поведение полимеров. По нему их разделяют на:

1. Термопластичные полимеры — материалы, которые при нагреве размягчаются, а при охлаждении вновь возвращаются к изначальной твёрдости. Такой процесс реверсивен и делает их пригодными для повторной переработки.
2. Термореактивные (реактопласты) — соединения, в которых при первом же нагреве происходят необратимые химические изменения, формируя прочную трёхмерную структуру. После отверждения такие полимеры невозможно снова расплавить — при дальнейшем нагреве они только разрушаются.

Чтобы добиться точного набора свойств, в исходную смесь добавляются стабилизаторы (замедляющие естественное старение на солнце и под воздействием кислорода), пластификаторы (делающие материалы более морозостойкими и гибкими), модификаторы прочности, пигменты для окраски и пр. Все компоненты тщательно перемешиваются в специальных заводских установках, что обеспечивает равномерное распределение и высокое качество продукта.

Основные области использования полимеров в строительстве

Сферы применения полимерных материалов в строительстве сегодня чрезвычайно многообразны. Они используются на всех этапах: от закладки фундамента до отделки фасада, кровли, внутренних работ. Благодаря ряду преимуществ — малый вес, простота монтажа, устойчивость к агрессивной среде и биологической коррозии — полимеры в строительстве стали универсальным решением для инновационной архитектуры и инженерии.

Несущие, облицовочные и ремонтные материалы

Значительную популярность приобрёл полимербетон, в котором цемент частично или полностью заменяется полимерными смолами вроде эпоксидных или полиэфирных. Полимербетоны насчитывают десятки разновидностей; они характеризуются высоким уровнем водонепроницаемости, отличной стойкостью к коррозии и крупной механической прочностью. Эти составы применяются для монтажа полов в промышленных цехах, изготовления прочных архитектурных элементов, а также комплексного ремонта бетона.

Изоляционные системы

Одной из самых важных функций полимерных материалов в строительстве стала теплоизоляция и защита от влаги. Классический пример — пенополистирол и его экструдированная версия. Эти полимеры обладают высокой теплоизоляцией за счёт замкнутых воздушных ячеек внутри, что позволяет экономить энергию зимой и летом. Экструдированный пенополистирол дополнительно устойчив к влаге и может использоваться для фундаментов, цоколей, кровель, где обычный утеплитель быстро промокнет и разрушится.

Гидроизоляция на основе полимеров (жидкие мембраны, рулонные покрытия из ПВХ и ТПО, герметики) обеспечивает долговечную защиту построек от воды. В отличие от традиционного битума и рулонных мастик, современные мембраны не трескаются, не теряют эластичности даже при низких температурах, служат в несколько раз дольше.

Монтажные и напольные современные системы

Для отделки полов в торговых, производственных, медицинских учреждениях стандартом стали бесшовные наливные покрытия, выполненные на основе полиуретано- и эпоксидных смол. Они образуют монолитную поверхность, которая устойчива к истиранию, не боится механических и химических нагрузок, проста в уборке и абсолютно пыленепроницаема.

Рынок полимерных строительных материалов динамично растёт, предложение новых композиций становится всё шире и специализированнее. От прозрачных навесов до наливных полов, от антикоррозийных покрытий до энергоэффективных теплоизоляционных систем — сегодня полимер без преувеличения проник во все сферы современного строительства.