Перспективные направления использования полимерных и лакокрасочных материалов и изделий в строительстве современных спортивных сооружений военного и двойного назначения

Полимерные – строительные материалы основной частью, которых являются полимеры − высокомолекулярные синтетические и природные соединения. Полимеры обладают относительной простотой получения готовых материалов и изделий из них, высокой степенью готовности самих изделий.

Материалы на основе полимеров легко обрабатываются (режутся, сверлятся), хорошо склеиваются и свариваются между собой и с другими материалами. Кроме того, почти все полимерные материалы имеют малую плотность (1000 кг/м³ и менее), высокую водостойкость и водонепроницаемость, универсальную химическую стойкость, низкую теплопроводность, высокие электроизоляционные свойства, гигиеничность и декоративность [1].

Наряду с положительными свойствами полимерные строительные материалы на основе полимеров имеют существенные недостатки:

• низкую теплостойкость. Для большинства полимерных материалов предельная температура применения 100 – 150 ºС, а для отдельных видов 60 – 80 ºС. При дальнейшем повышении температуры большинство полимерных материалов начинают гореть с выделением токсичных газов;
• ползучесть – способность материалов под действием длительных нагрузок деформироваться даже при нормальной температуре;
• склонность к старению. При длительном воздействии солнечных лучей, кислорода воздуха происходит необратимое изменение свойств материала (снижение прочности, эластичности, цвета, запаха и пр.);
• низкую биологическую стойкость (поедаемость грызунами);
• токсичность некоторых компонентов, входящих в состав полимера, а также вводимых для придания ему специальных свойств. Это обуславливает необходимость специальной утилизации экологически вредных отходов эксплуатации.

При возведении спортивных сооружений полимерные строительные материалы используются для устройства покрытий пола в виде рулонных и штучных материалов, таких как линолеум, синтетические ковровые покрытия и гибкие плитки в помещениях коридоров, переходов, холлов, раздевалок и др., в условиях, исключающих воздействие на них абразивных материалов, жиров и масел.

При внутренней отделке помещений спортивных сооружений широко применяются погонажные полимерные изделия разнообразных профилей (плинтуса, рейки, поручни для перил, накладки для лестничных маршей, раскладки, нащельники для стыков отделочных панелей и пр.). Использование таких изделий – один из факторов индустриализации строительства спортивных сооружений [2].

Полимерные конструкционные материалы сочетают в себе высокую прочность, коррозионную стойкость к воздействию атмосферной влаги и малую среднюю плотность, что позволяет в отдельных случаях применять их вместо бетона, металла или кирпича.

Водостойкость и водонепроницаемость полимерных материалов в сочетании с эластичностью позволяет использовать их в отдельных случаях в качестве гидроизоляционных и герметизирующих материалов, а благодаря высокой химической и коррозионной стойкости использовать их как защитные и покровные материалы для строительных конструкций, эксплуатируемых в неблагоприятных условиях.

Кроме полимера, являющимся связующим компонентом этого материала, в него входят наполнители, придающие ему необходимые (специальные) свойства, пластификаторы, обеспечивающие значительную пластичность при нормальной температуре, стабилизаторы, повышающие долговечность материала, и красители, обеспечивающие определённый цвет готового изделия [3].

Эти положительные свойства полимерных материалов широко используются для создания дренажно-водоотводной системы отрытых плоскостных сооружений (рис. 1, а, б, в), сборно-разборных покрытий из модульных съемных элементов для организации временных спортивных площадок в полевых условиях (рис. 2, а), искусственных рулонных покрытий игровых площадок для игры в футбол, регби и других спортивных игр в виде травы (рис. 2, б).

Рис. 1. Элементы дренажно-водоотводной системы открытых плоскостных спортивных сооружений из полимерных материалов: а – пластиковая перфорированная дренажная труба; б – пластиковый канал и пластиковый пескоуловитель (в) системы поверхностного водоотвода

Рис. 2. Съемные покрытия плоскостных спортивных сооружений из полимерных материалов: а – модульные конструкции; б – рулонные покрытия футбольного поля в виде искусственной травы с регулируемой высотой стебля

Элементы дренажно-водоотводной системы открытых плоскостных спортивных сооружений, выполненные из полимерных материалов, имеют гладкую внутреннею поверхность, снижающую ее «зарастаемость» песком, пылью и илом, благодаря чему пропускная способность такой системы на 20-25 % выше, чем у металлической. Кроме того, она не подвержена воздействию блуждающих токов, а эластичность её составных отдельных конструктивных элементов понижает чувствительность всей системы к неравномерным осадкам, обеспечивает её высокую морозостойкость.

Полимерные конструктивные элементы дренажно-водоотводной системы открытых плоскостных спортивных сооружений изготавливаются преимущественно из термопластичных полимеров, которые легко обрабатываются, изгибаются по месту при их монтаже, свариваются и склеиваются [4].

Наибольшее распространение получили элементы, изготовленные из винипласта, полипропилена и полиэтилена, применение которых возможно в широком рабочем температурном интервале от – 60 до + 110 ºС.

Сборно-разборные покрытия из модульных съемных элементов широко используются для организации занятий игровыми видами спорта (настольного тенниса, бадминтона) в различных условиях. Благодаря удобным приспособлениям для хранения и транспортирования возможно легко и быстро укладывать на основания любого типа.

Легкость сборки из отдельных модулей без применения клеев и других вспомогательных материалов, возможность трансформации сборно-разборных конструкций обеспечивает простоту их установки и ремонта.

Искусственная трава обладает высокой гигроскопичностью, износостойкостью, хорошими возможностями поворота и оптимального отскока мяча.

Использование полимерных материалов при возведении спортивных сооружений самого разного конструктивного решения позволяет экономить значительное количество металла, в том числе и цветного.

Лакокрасочные материалы – жидкие, порошкообразные вещества и составы, используемые для создания на поверхности строительных конструкций отделочного покрытия в виде тонкой пленки.

Отделка поверхности лакокрасочными материалами выполняет следующие основные функции:

• эстетическую – получение красивого внешнего вида поверхности;
• защитную – предотвращение коррозии, гниения конструкций;
• санитарно-гигиеническую – облегчение ухода и очистки;
• маскировочную – окраска поверхности конструкции спортивного сооружения под фон окружающей местности или камуфляж.

Применяют лакокрасочные материалы в виде готовых многокомпонентных составов. Все лакокрасочные составы подразделяются на:

• подготовительные в виде грунтовок и шпатлевки;
• покровные в виде красок, лаков, эмалей.

Подготовительные лакокрасочные составы применяются в нижних слоях отделочных покрытий (непосредственно по материалу окрашиваемой поверхности), а покровные – в верхних.

Грунтовка – суспензия пигмента в связующем веществе служит для уменьшения пористости окрашиваемой поверхности, улучшения сцепления покрытия с основанием.

Шпатлевка – подготовительный слой в виде густой смеси, состоящей из пигмента, наполнителя и связующего вещества. Она предназначена для заполнения трещин и сглаживания неровностей основания перед нанесением на него покровного состава.

Краска представляет собой состав в виде суспензии пигментов и наполнителей в связующем веществе. После высыхания она (суспензия) образует на поверхности непрозрачную однородную пленку. В масляных красках в качестве связующего используется олифа, в полимерных – высокомолекулярная смола – полимер.

Масляные краски на натуральной олифе обладают наибольшей атмосферостойкостью и долговечностью, а в сочетании со свинцовыми пигментами создают на поверхности плотное и эластичное покрытие, хорошо защищающее стальные элементы спортивных сооружений от коррозии. Поэтому масляные краски на натуральной олифе целесообразно применять для окрашивания элементов спортивных сооружений, эксплуатируемых на открытых площадках из металла и древесины. Краски на пентафталевой олифе пригодны для наружной окраски, а на других искусственных олифах – только для внутренней отделки [5].

Цвет краски определяется цветом входящего в ее состав пигмента. В качестве пигмента используются преимущественно неорганические тонкодисперсные порошкообразные вещества, обладающие большей долговечностью, чем органические. Каждый пигмент придает краске свой индивидуальный цвет:

• мел, белила цинковые, титановые, свинцовые – белый;
• крон свинцовый и цинковый, охра – желтый;
• ультрамарин, лазурь – синий;
• окись хрома, зелень свинцовая и цинковая – зеленый;
• сурик железный и свинцовый, умбра – коричневый и красный;
• сажа малярная, перекись марганца – черный.

Лак – раствор связующего вещества в органическом растворителе. В качестве связующего применяются твердые синтетические и природные смолы, нитроцеллюлоза. При нанесении его на поверхности образуется однородная твердая прозрачная пленка. Масляные лаки получают на основе натуральной и синтетической олифы и растительных масел, нитролаки – на основе летучих растворителей.

Эмаль – суспензия пигмента с наполнителем в лаке. После высыхания она образует непрозрачную твердую пленку с блеском или без блеска (матовую). Наибольшее распространение получили эмали перхлорвиниловые, эпоксидные, карбамидные, которые образуют на окрашиваемой поверхности водо- и атмосферостойкие пленки, обладающие высокой химической стойкостью. Они могут с успехом использоваться для окрашивания металлических, деревянных и бетонных поверхностей.

Для маскировочного окрашивания деревянных и металлических элементов объектов и сооружений полевой учебно-материальной базы физической подготовки и спорта целесообразно использовать эмали на основе нитроцеллюлозы (нитроэмали) и перхлорвиниловые эмали как наиболее долговечные в условиях неблагоприятных атмосферных и температурных воздействий. Само окрашивание может быть одноцветным с целью уменьшения заметности объекта или многоцветным, выполняемое с целью искажения его внешнего вида, придания ему рисунка и цвета окружающей его местности. Как правило, маскировочное окрашивание выполняется двух или трехцветным крупнопятнистым (рис. 3).

Рис. 3. Окраска в камуфлированный цвет элементов полосы препятствий