Силикатные материалы - основная база строительства

  В настоящее время к материалам и конструкциям, применяемым в строительстве, предъявляется широкий перечень требований по прочности, теплоизоляционным свойствам, сопротивлению к воздействию высоких и низких температур, а также химически активных сред. Ниже приводится далеко не полный перечень основных требований.
  Основные требования, предъявляемые к материалам и конструкциям в строительстве
  1. Прочность: на сжатие и растяжение, несущая способность.
  2. Деформативность (упругость, пластичность, ползучесть и др.) и обеспечение минимальных деформаций конструкций.
  3. Сопротивление динамическим нагрузкам.
  4. Стойкость к воздействию высоких и низких температур.
  5. Твердость и истираемость.
  6. Стойкость к воздействию химически активных сред.
  7. Стойкость к воздействию климатических факторов (температуры, среды, солнечного излучения).
  8. Стойкость к радиоактивным и другим излучениям.
  9. Способность к поверхностному упрочнению и соединению с другими материалами.
  10. Способность к созданию композитов.
  11. Другие свойства (проницаемость, теплоемкость, теплопроводность).
  12. Технологичность изготовления как материалов, так и конструкций в целом.
  13. Ремонтопригодность и заменяемость конструкций или их элементов.
  14. Возможность повторного использования и утилизации.
  15. Экологическая безопасность для человека и животных.
  Безусловно, всем этим предъявляемым требованиям не может удовлетворить ни один из существующих материалов и даже целые виды (классы). Однако самое широкое применение в строительстве находят силикатные материалы (см. схему), объем использования которых составляет более 80% от общего объема.

  Силикатные материалы могут выполнять все основные требования, применяемые к строительным материалам, и обладают, пожалуй, только одним недостатком - низкой прочностью на растяжение. Отношение прочности на растяжение (R р) к прочности на сжатие (Rсж) составляет всего:

  Rр = (1/30 - 1/10) Rсж.

  Хотя стекловолокнистые материалы устраняют этот недосток, но технология их производства, а также ряд других свойств не позволяют пока их широко использовать.
  Так как основные виды строительных конструкций должны воспринимать растяжение, то в строительстве широко используются композиционные материалы, важнейшей составляющей которых являются стержни и волокна, работающие на растяжение. Традиционно к таким материалам относятся различные виды стали. Поэтому железобетон - основной конструкционный материал, объем использования которого в начале 90-х годов в СССР был примерно 1 м3 на человека в год.
  В США, Японии в настоящее время этот показатель значительно выше и составляет 3.6 м3 (чел. год).
  Железобетон имеет ряд несомненных преимуществ, однако коррозия стальной арматуры, да и самого бетона, являются его существенным недостатком.
  Необходимо создавать и использовать другие виды армирования, другие материалы. В настоящее время в космонавтике, авиации, машиностроении, судостроении и других отраслях появились новые виды волокон, новые виды материалов, которые можно использовать для армирования. Эти материалы имеют как неорганическое, так и органическое происхож- дение.
  В табл. 1 и 2 представлены основные виды таких материалов для возможного армирования строительных конструкций.

  В России разработка технологии и производство осуществляются Государственным предприятием - Всероссийским НИИ полимерных волокон и ОАО "Тверьхимволокно" (Москва-Тверь).
  На рис. представлен общий вид диаграммы "напряжение-деформация" для стали (СтАV), стекловолокон и углеволокон.
  

Таким образом база исходных стальных и других материалов в виде самостоятельной арматуры или композита создают новые композиционные материалы, в которых основная масса конструкции имеет сили- катную основу. В таком сочетании возможны различные виды непрерывного, преднапряженного и дискретного (дисперсного) армирования различных строительных конструкций.
  Так что появляются новые возможности широкого использования силикатных материалов в качестве конструкционных, конструкционнотеплоизоляционных и теплоизоляционных материалов с новыми условиями армирования как сверхпрочными волокнами, так и известными волокнами типа полипропиленов и других термопластичных волокон и тканей.