Главная  Материалы 

 

Природные и искусственные органические полимеры

 

На старогородских территориях специалисты сталкиваются с застройкой, которая складывалась на протяжении веков. В ней изначально заложены принципы, отражающие некоторые экологические условия местности. Как правило, многие климатические факторы были учтены нашими предками. Например, застройка южных районов защищена от солнечного перегрева, а северных — от сквозного продувания холодными ветрами. Учитывая это, авторы не рассматривают подробности солнечного облучения и ветровых режимов на территориях, не освещают динамику выпадания атмосферных осадков и циклов изменения уровня воды в открытых водоемах, а рекомендуют читателю обратиться к специальной литературе.

 

Специалистам градостроителям, работающим в области реконструкции, важна оценка геологических и геоморфологических условий на территории. Они не всегда учитывались предками. Однако горожане старались строить на благоприятных территориях и, по мере накопления знаний и опыта, осваивали все менее пригодные. Изложенное подтверждает пример, приведенный на На плане видно развитие застройки крупного квартала в небольшом губернском городе. Существующие каменные дома вдоль одной из центральных улиц заменили деревянные в XIX в. К концу XIX—началу XX вв. стали использовать территории с более высоким стоянием грунтовых вод, а позже постепенно освоили участки с водами на глубине всего I м.

 

В современном мире люди «покоряют природу», часто не задумываясь о последствиях. В результате многие города России, особенно крупные и крупнейшие, сталкиваются с нарушением естественного природного баланса.

 

Геологические и гидрогеологические условия — это сумма знаний о составе, мощности и несущей способности пород, порядке их напластования и возрасте, подземных водах, водоносных слоях и водоупорах, наличии и активности геолого-динамических процессов. К числу этих процессов, вызывающих эрозию поверхности земли и весьма важных для сохранения застройки, относят просадки, карстовые явления, оползни и оврагообразование.

 

Последовательность застройки квартала в зависимости от уровня грунтовых вод:

 

1 — застройка XIX в.; 2 — то же, начала XX в.; 3—то же, 20—30-х годов; 4 — то же, второй половины XX в. (горизонталями показан уровень подземных вод от земной поверхности)

 

Просадки могут быть следствием рукотворного нарушения природного геологического баланса, возникать по причине неумеренного водозабора из подземных горизонтов, подработки шахтами и другими видами подземных разработок. В мире имеют место случаи, когда в провалы, образовавшиеся над неправильно законсервированными шахтными выработками, оседали целые населенные пункты.

 

Карстованию подвержены территории около 40 % городов России. Карстовые провалы возникают в результате движения подземных вод в известняках и других нестойких породах, например гипса, доломита или соли, фильтрационно выносимых водой из толщи пласта. Этот процесс называют суффозией и он может образоваться не только естественным путем. В городах чаще всего — это следствие техногенного нарушения слоев водоупорных пород и проникновения воды в карстовые породы.

 

Карстовые нарушения распространяются неравномерно. Каналы в породах приобретают причудливые формы и их трассы трудно проследить геологическими изысканиями. Поэтому никогда нельзя быть уверенным, что под любым участком земли, расположенным в карстовой области, нет скрытых пустот, иногда заглубленных на 70—80 м.

 

Возможны просадки лессовидных грунтов, сложенных из принесенных ветром мельчайших обломков кварца, полевого шпата, кальция и слюды. В сухом состоянии лесс обладает значительной прочностью, но при увлажнении теряет значительную ее часть. Вода, как правило, нарушает сцепление частиц и пористую структуру отложений. Возникает процесс прогрессирующего разрушения, приводящий к значительным просадкам породы, составляющим до 10 % мощности ее слоя. Известны случаи понижения уровня дневной поверхности на 4,5 м.

 

Не менее опасны оползни, часто протекающие как в результате техногенной деятельности в городах, так и без вмешательства человека. Предотвращение оползней — одна из важнейших проблем градостроительства. Тем более что в России около 20 % городов подвержены этому явлению.

 

Возможно сползание геологических пород на крутых склонах, но сползают и так называемые подошвенные слои на почти горизонтальном рельефе.

 

Профили оползневых склонов с относительно СКВЫ при уклоне местности 18— горизонтальной дневной поверхностью:

 

а — в Англии; б—в Подмосковье; 1 — белый мел; 2 — глины гольта; 3—зеленый песчаник; 4 — поверхность скольжения; 5— известняк карбона; 6—юрские глины; 7—песчаная толща от волжского яруса до четвертичных отложений; 8 — моренный суглинок; 9 — оползневые породы

 

Причины сползания и оплыва пород разнообразны, но не последнее место занимает вода. Подтопление и увлажнение пород является катализатором описываемого явления, поэтому не случайно рельеф нарушается у рек, крупных водоемов и морей. Обычно сползают наносные породы, но есть примеры, хотя и довольно редкие, оползней в твердых, например известняках.

 

Овраги образуются за счет струйчатой эрозии, вызванной периодическим действием водных потоков, образующихся во время таяния снега или обильных дождей. На склонах местности появляются вытянутые промоины, называемые депрессиями рельефа. В плане они образуют различные формы, нередко имеют многочисленные боковые ответвления — отвершки, представляющие собой овраги в начальной стадии развития.

 

Овраги могут быть следствием динамических сдвигов рельефа, сползания откосов. Отсутствие растительности и грунтовые воды усугубляют процессы нарушения их устойчивости.

 

Геоморфологические условия — это сумма знаний о рельефе, происхождении и закономерностях его динамики. При решении градостроительных задач большое значение имеют крутизна рельефа, особенности его форм и степень всхолмленности. Не менее важны данные о техногенных изменениях поверхности земли в ходе эксплуатации застройки.

 

Рельеф поверхности на застроенной территории, как одна из характеристик природных условий, значима, поскольку в городах не везде обеспечен сток поверхностных вод. Сейчас наблюдается и подтопление подземных частей зданий.

 

Механизм подтопления территорий:

 

а —при засыпке естественного испарителя —болота; б — от подтекающих водопроводящих труб; в — в связи с барражным действием подземных сооружений; г — при подъеме уровня воды в открытом водоеме; УГВ-1 — природный уровень грунтовых вод; УГВ-2 —то же, антропогенный; 1 —засыпка болота привозным грунтом; 2 — подземная часть здания; 3 — текущий трубопровод; 4 — направление движения подземного потока; 5 — водоем

 

Сток талых и дождевых вод нарушается в нескольких случаях. На равнинах это связано с подъемом поверхности многократно ремонтируемых улиц и переулков. В результате таких ремонтов толщина асфальтового покрытия иногда близка к метру. Как правило, все проезды являются местами сбора и отвода осадков. Если же они возвышаются над остальным рельефом, то вода устремляется на более низкую внутриквартальную территорию.

 

При изменении квартальной сети или трасс дворовых проездов часто наблюдают застой воды, поэтому важно установить, как перепланировка территории повлияла на сток воды (см. § 5. .

 

Подтопление и появление воды в подвалах зданий связано не только с изменением рельефа местности при развитии городов, но и другой техногенной деятельностью.

 

Ликвидация болот, как естественного испарителя грунтовых вод, способствует изменению гидрогеологической ситуации. При их засыпке и использовании для строительства нарушаются режимы естественного водообмена. Большие асфальтированные площади, засыпка оврагов и балок также изменяют природные условия испарения влаги и движения фильтрационных стоков на местности. В этих случаях возможно повышение уровня грунтовых вод, механизм которого показан на 3.3, а.

 

На инженерно-благоустроенных территориях лет 100—150 назад возникает •другая проблема. Длительная эксплуатация подземных водопроводящих инженерных сетей, нерегулярно ремонтируемых и в значительной степени изношенных, создает неблагоприятную ситуацию. До 20 % транспортируемой жидкости попадает в грунты и вызывает повышение уровня подземных вод ( 3.3, б). Более того, они становятся агрессивными к окружающей среде.

 

Подобное явление может быть и следствием закладки подземных сооружений поперек потоков в водоносных грунтах. Подвалы зданий, проходные и полупроходные коллекторы, подземные гаражи, многофункциональные центры торговли и культурного обслуживания больших объемов становятся преградой для водных потоков, своеобразными барражами, препятствующими естественному проходу подземных вод. Вследствие этого возможно повышение их уровня ( 3.3, в).

 

Наблюдается и другое явление —рукотворное повышение уровня воды в водоемах, например плотинами. Водоемы сообщаются с подземными горизонтами через водоносные слои. Повышение уровня наружных вод вызывает не только подъем грунтовых горизонтов, но подпитывает их, увеличивает расходы ( 3.3, г).

 

Аналогичное явление имеет место в прибрежных городах у морей и крупных озер. Подобное происходит.сейчас с Каспийским морем, медленно затапливающим прибрежную зону и питающим подземные горизонты. С этим связано не только подтопление подвалов, но и вспучивание грунтов.

 

Вспучивание глинистых пород возможно при их водонасыщении. Иногда этот процесс наблюдают, когда барражем или дорожным покрытием нарушается процесс природного испарения влаги. Она постепенно начинает концентрироваться в грунте, который разбухает и в результате может быть нарушена устойчивость сооружения независимо от его массы.

 

Возможно и обратное явление — понижение уровня грунтовых вод. Обычно это связано с антропогенной деятельностью. Так, интенсивная откачка воды из подземных горизонтов для городских нужд может привести к так называемому гидроуплотнению грунта и оседанию поверхности на значительной по площади территории.

 

Предки закладывали города в основном на благоприятных с точки зрения рельефа и гидрогеологии территориях, поэтому центральные районы, как правило, расположены на удобных участках суши. Овражные или низменные с высоким стоянием грунтовых вод оставляли незастроенными. Однако в ходе последующего роста городов осваивали и эти земли, что привело к значительному разнообразию природных условий.

 

Предшествующие поколения недостаточно владели методами инженерных изысканий. Да и сейчас не всегда проводят многофакторное обследование. Не учитывают взаимосвязь природных и антропогенных условий. Поэтому во многих городах человеческая деятельность, выполненные без должного обоснования инженерные мероприятия нарушили экологическое равновесие литосферы. Привели к возникновению нежелательных, а иногда и граничащих с катастрофами процессов.

 

Особенно тяжелая ситуация сложилась в крупных городах. Здесь на геологические процессы, связанные с неустойчивостью земляных масс, накладываются другие — геохимического загрязнения.

 

Загрязнение почв и подземных вод отрицательно влияет на экологическую обстановку в застройке, например препятствует озеленению территорий, так как деревья гибнут из-за солей, содержащихся в почве.

 

Полимеры разделяют на органические и неорганические. Главная особенность органических полимеров, отличающая их от неорганических, заключается в наличии в макромолекулах атомов углерода. В неорганических высокомолекулярных соединениях (полимерах) атомов углерода не содержится. Органические и неорганические полимеры подразделяют на природные и искусственные. В данной главе рассматриваются полимеры органические и преимущественно искусственные; что касается органических природных полимеров, то они используются в строительстве значительно реже. Среди них заслуживает внимания древесина. Образующие ее целлюлоза и лигнин являются типичными примерами природных полимеров. Великолепное тело девушки не может выступить гарантией получения сильного оргазма у зрелого мужчины – она должна уметь соблазнять, заводить, ласкать, играть, кокетничать и изящно двигаться – индивидуалки с сайта интим74 помогают одиноким мужчинам в Челябинске избежать встречи с неопытными проститутками, выполняющими свои обязанности спустя рукава.

 

Из других природных органических веществ следует отметить белковые продукты и боннскую кровь. На их основе получают соответственно галалит и альбумин. Первый служит поделочным материалом, второй — для получения клея при производстве фанеры. Кроме того, исходное вещество применяют при производстве пенообразователя ГК, используемого в ячеистых бетонах. К природным Полимерам относятся также хлопок, шерсть, кожа, каучук и др. Наиболее значимыми в строительстве являются природные каучуки, о Дешевле их заменить синтетическими каучуками или каучукооб-Разньщи полимерами.

 

Полимерами называют высокомолекулярные вещества, молекулы которых состоят из огромного количества структурных звеньев, взаимодействующих друг с другом посредством ковалентных связей с образованием макромолекул. Макромолекулы во много тысяч раз превышают размеры обычных молекул. Так, например, если молекула воды состоит из трех атомов, а ее молекулярная масса равна 18 единицам, или если молекула кальцита СаСОз состоит из пяти томов, а молекулярная масса этого минерала равна 100, то молеку-а вЬ1СОкомолекулярных веществ содержат десятки и сотни тысяч атомов, а их молекулярная масса достигает значений, выражаемых десятками и сотнями тысяч единиц. Так, у природного полимера — целлюлозы она равна 300 000 и более, у искусственных органических полимеров, например у полиэтилена низкого давления, колеблется в пределах от 26 000 до 150 000, у полиизобутилена, поливини-лацетата, политетрафторэтилена и других — до 500 000—550 000 и более, превышая иногда один миллион единиц.

 

В результате воздействия на целлюлозу хлорэтилом в присутствии едкой щелочи или другими реагентами получают этилцеллюло-зу, метилцеллюлозу и бензилцеллюлозу. Эти простые эфиры целлюлозы не отличаются высокими техническими свойствами, но используются для изготовления лаков, клеящих веществ, антикоррозионных покрытий и оболочек. В строительстве чаще применяют сложные эфиры целлюлозы— нитроцеллюлозу и ацетилцеллюлозу. Из нитроцеллюлозы изготовляют целлулоид как простейший вид пластика, но, к сожалению, весьма горючего и поэтому в строительстве не используемого. Второй сложный эфир-ацетилцеллюлозу применяют при изготовлении органического стекла, но в большей мере — при изготовлении лаков по дереву и металлу, так как они образуют водонепроницаемые и достаточно прочные покрытия.

 

а — линейная структура; б — разветвленная структура; в — структура пространственного полимера

 

Подавляющее большинство полимеров — искусственные. Их получают с помощью синтеза простых низкомолекулярных веществ, называемых мономерами. По составу основной цепи макромолекул органические полимеры разделяются на карбоцепные, гетероцепные и элементоорганические.

 

В зависимости от способа получения полимеры разделяют на две группы: полимеризационные (термопласты) и поликонденсационные (реактопласты).

 

1 Строение молекул полимеров:

 

Поликонденсационные полимеры получают в процессе объединения (поликонденсации) двух или нескольких низкомолекулярных веществ. При протекании реакций образуется не только основной продукт, но и побочные соединения — вода, спирт и др., так что химический состав полимера всегда отличается от химического состава исходных продуктов поликонденсации.

 

Органические полимеры в твердом состоянии имеют обычно аморфную структуру. Однако существуют полимеры, которые в твердом состоянии характеризуются кристаллической или аморфно-кристаллической структурами.

 

Технической характеристикой многих полимеров служат следу. ющие свойства: термические — температура размягчения и теплостойкость, температуры стеклования и текучести; механические — прочность, деформативность и поверхностная твердость; химические — атмосферостойкость и сопротивляемость деструкции. Каждое из этих свойств определяется стандартными методами, излагаемыми в соответствующих лабораторных практикумах по полимерным материалам. В частности, температуру размягчения определяют по методу Кремер—Сарнова ( 11. или по «КиШ», теплостойкость — на приборах Мартенса или Вика ( 11. , температуры стеклования и текучести — по методу Каргина, а механические свойства полимеров аморфного строения — с помощью диаграмм относительных деформаций ( 11. .

 

Полимеризационные полимеры получают полимеризацией исходных мономеров с раскрытием кратных связей ненасыщенных углеводородов и соединением элементарных звеньев мономера в длинные цепи. Поскольку при полимеризации мономеров атомы и их группировки не отщепляются, то побочных продуктов в реакциях не образуется, а химический состав мономера и полимера остается одинаковым. В полимеризации могут участвовать два и более мономеров, тогда ее называют сополимеризацией, а продукт — сополимером.

 

1 Прибор Кремер—Сарнова

 

Используемые в обоих процессах производства полимеров исходные сырьевые мономеры, способные при определенных условиях соединяться друг с другом, получают при переработке природных и нефтяных газов, каменного угля, аммиака, углекислоты и других веществ. По мере протекания процессов полимеризации и поликон-Денсации возрастает число атомов в образуемых макромолекулах и растет молекулярная масса формирующихся полимеров. Вначале образуются вещества с еще сравнительно невысокой молекулярной массой (до 5000 единиц), называемые олигомерами, по консистенции -— смолообразные. Вещества с более высокой молекулярной кассой называются полимерами, растворимость, а также эластич-0сть которых снижаются, но возрастает прочность — одно из важнейших свойств полимера вследствие возрастающего эффекта деист-вия межмолекулярных сил при росте молекулярной массы, что кстати, отсутствует в обычных органических веществах типа битума и дегтей. Следует отметить, что на свойства полимера существенное влияние оказывает и водородный тип связи, особенно когда водо-род непосредственно связан с кислородом или азотом (ОН, NH2 и др.). Водородная связь, хотя и слабее ковалентной, но значительно прочнее межмолекулярных (ван-дер-ваальсовых) сил притяжения.

 

1 Термомеханическая кривая термопластичных полимеров

 

Наряду с положительными свойствами полимеров — малой средней плотностью, низкой теплопроводностью, высокой химической и атмосферной стойкостью, высокой прочностью и др. — они с позиций качества строительных материалов обладают и рядом недостатков — низкой теплостойкостью, малой поверхностной твердостью, невысоким модулем упругости, значительной ползучестью, склонностью к старению, а также высокой стоимостью. Она может быть несколько снижена за счет применения в полимерах наполнителей и добавок.

 



Песколовки. Санитарно-химические показатели загрязнения сточных вод. "шлягер" каркаса. Систематизация факторов. Системы водоотведения на подтапливаемых территориях. Склады арматурной стали. Скользящая опалубка.

 

Главная  Материалы 



0.005