книги / Светопрозрачные конструкции. (Результаты исследований)
.pdfс аэрозольным покрытием, а из стеклопластиков на 3— 5% ниже.
Следует отметить, что интенсивность суммарной сол нечной радиации мало изменяется во времени (рис. 3). Отклонение между замеренными и многолетними данны ми незначительно, что свидетельствует об устойчивости радиационного режима в летних условиях.
Исследование температурного поля зенитных фонарей и градиента температуры воздуха по высоте помещения, где были установлены опытные конструкции, показывает, что изменения температуры-по высоте помещения в лет них условиях незначительны и составляют 0,1° на 1 м вы соты помещения вплоть до уровня расположения зенит ных фонарей (рис. 4). В подфонарном пространстве на блюдается значительное повышение температуры возду ха вследствие образования теплой воздушной подушки в рассматриваемом пространстве. Максимальный перепад температуры воздуха в подфонарном пространстве по сравнению с рабочей плоскостью составляет более 6°.
Изменение температуры поверхности светопропуска ющего заполнения колеблется в широких пределах. На пример, для стеклопакета с внутренним армированным стеклом и наружным узорчатым стеклом с аэрозольным покрытием температура внутреннего слоя колеблется от 18° в 7 ч утра до 43° в 13 ч (рис. 5, а). При этом внутрен ний слой нагревается на 7° больше, чем наружный; это объясняется тем, что наружное стекло имеет более бла гоприятные условия охлаждения, чем внутреннее.
Аналогичное явление наблюдается и при других кон струкциях; например, для двухслойного купола из про зрачного оргстекла внутренний слой нагревается на 3— 5° больше, чем наружный слой (рис. 5,6). В подкуполь ном пространстве внутри стакана образуется теплая воз душная подушка с температурой на 5—8° выше темпера туры воздуха в рабочей зоне. Однако повышение темпе ратуры носит локальный характер и не распространяется дальше нижней плоскости и опорного стакана.
Замеры градиента относительной влажности по высо^ те помещения были произведены 4 октября. В этот день средняя относительная влажность наружного воздуха в течение дня составляла всего 14%. Относительная влажность воздуха в рабочей зоне составляла 16%, а в подфонарном пространстве 13%-. Таким образом, гради ент относительной влажности по высоте убывает и со-
101
Нет и u oi M i Ltyniu a o i s t i USIBH U OI i’ S'L lisiilH li 6IM t. \> mvh
- — ~ - Л
--------------- 5
Рис. 3. Распределение суммарной солнечной радиации, температуры и влажности
/ — температура внутреннего воздуха; 2 — температура наружного воздуха: 3 — относительная влажность воздуха на уровне 1,5 м от пола; 4 — относительная влажность наружного воздуха; 5 — суммарная радиация
Расстояние отуробня пола б м
Рис. 4. Распределение температур по верти кали помещения
а — изменение |
темпера |
|
туры по часам; |
б — мак |
|
симальные |
отклонения |
|
температур |
от |
средних |
значений: / — в 7 ч\ 2 — в 10 ч; 3 — в 14 ч; 4 — в 17 ч
ставляет нередко 0,5% на 1 м высоты. Сравнивая гради ент температуры воздуха в летних и зимних условиях эксплуатации, можно отметить, что в летних условиях
О
Рис. 5. Распределение температур под светопропускающим заполнением
а — под стеклопакетом с внешним слоем из узорчатого стекла с аэрозольным покрытием; б — под куполом из прозрачного оргстекла; 1 — температура наруж ного воздуха / н; 2 — температура наружной поверхности светопропускающего
заполнения тд ; 3 — температура внутренней поверхности светопропускающего заполнения т в; 4 — температура на расстоянии 10 см от внутренней поверхности
светопропускающего заполнения; 5 — температура иа уровне опнрания свето пропускающего заполнения
распределение температуры и влажности воздуха по высоте носит более равномерный характер.
Проведенные исследования позволяют считать наибо лее целесообразными формами светопропускающего за полнения конструкций с точки зрения наименьшей загряз няемое™ наружной поверхности купольные конструкции.
105
Канд. техн. наук В. И. АЛЬПЕРИН и инж. И. Н. БУТОВСКИЙ
ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ПОЛИМЕРНЫХ СВЕТОПРОПУСКАЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ
Из светопропускающих пластмасс наибольшее рас пространение в строительстве получили полиметилмета крилаты, стеклопластики на полиэфирных смолах и поли винилхлориды. В ЦНИИПромзданий проведены испыта ния на ускоренное старение ряда модификаций этих материалов. В качестве основного эксплуатационного показателя исследовали светопропускание этих материа лов в зависимости от воздействия различных климати ческих факторов.
Образцы светопропускающих полимерных материалов на ускоренное старение испытывали в везерометре марки АИПСТ-2-4-2 по следующему циклу [1]:
а) облучение (ультрафиолетовыми лампами ПРК-2 и инфракрасными лампами с угольными электродами) с одновременным орошением образцов водой — 23 ч;
б) обслуживание везерометра и осмотр образцов— 1 ч. Для всех образцов был принят одинаковый размер 50X40 мм, что обеспечивало возможность определения спектрального пропускания образцов на спектрофотомет ре СФ-10 и интегрального пропускания на шаровом
фотометре ФМШ-56.
Для испытаний были выбраны следующие светопропу скающие материалы: стеклопластики отечественные (по лиэфирной смолы ПН-1—70%; рубленого алюмобороси-
лйкатного стекловолокна — 30%) различных |
цветов; |
|
экспериментальные стеклопластики по |
рецептуре |
|
ВНИИСПВ, стеклопластики импортные, |
органическое |
|
стекло (толщина 3 мм), винипласт импортный |
(толщина |
|
1,5 мм). |
|
|
Из каждого материала изготавливали 30 образцов. Пять из них являлись контрольными и хранились в тем ном сухом месте. Остальные образцы испытывали в ве зерометре. После экспонирования определяли интеграль ное (рис. 1) и спектральное (рис. 2) светопропускание образцов в видимой части солнечного спектра на спект рофотометре СФ-10 и фотометре ФМШ-56.
Из графиков видно, что относительная стабильность светопропускания сохранилась только у органического
106
стекла и импортного бесцветного стеклопластика. Все об разцы отечественных стеклопластиков показали заметное снижение светопропускания в процессе экспонирования в везерометре.
Анализируя результаты испытаний светопропуска ющих материалов, можно отметить, что наиболее активно
Продолжительность испытания на б'езерометре в ч.
Рис. 1. Зависимость относительного (по сравнению с исходным) светопропускания образцов светопропускающих материалов от
времени экспонирования
1 — органическое стекло; |
2—стеклопластик импортный бесцветный; 3—тож е, |
|
отечественный зеленый; |
4 — то |
же, красный; 5 — то же, светло-зеленый; |
6 — то же, желтый; 7 — то же, |
импортный, желтый; 8 — винипласт импорт |
|
|
|
ный |
светопропускание снижается в течение первых 100 ч экс понирования, затем снижение замедляется. Основное па дение светопропускания видимой области происходит в диапазоне длин волн 0,4—0,55 мк, в красной области светопропускание снижается значительно меньше.
Светопропускающие стабилизированные стеклопла стики, по зарубежным данным, обладают достаточно вы сокой атмосферостойкостью и долговечностью. Так, фирма «Алеинайт» (США) гарантирует постоянство свойств вы пускаемых ею стеклопластиков на срок не менее 20 лет. Фирма «Файлон» (США) гарантирует 15-летний срок службы светопропускающих стеклопластиков при их экс плуатации в атмосферных условиях без существенного снижения светопропускания и механических показателей.
107
Рис. 2. Графики спектрального светопропускания образ цов из органического стекла (а), импортного бесцвет ного стеклопластика (б), отечественного стеклопласти ка (в) н импортного винипласта (г) при различных сро ках экспонирования на везерометре
Высокую погодоустойчивость светопропускающих стекло пластиков гарантируют и другие фирмы [3].
Исследованиями долговечности светопропускающих стеклопластиков [4, 5, 6] установлено, что старение этих материалов, работающих в условиях наружной экс позиции, является результатом комплексного действия следующих процессов:
Рис. 3. Спектральное светопропускание от вержденной полиэфирной смолы
/ — до экспонирования на везерометре; 2 — после экспонирования
цепные реакции окисления, которые инициируются светом, теплом, озоном и др., и вызывают деструкцию полиэфирных смол;
стесненные стекловолокном температурно-влажност ные деформации связующего, вызывающие его перена пряжение и нарушение связей стекло — смола;
проникновение влаги внутрь стеклопластика с после дующим выщелачиванием стекловолокна.
Ультрафиолетовые лучи оказывают наиболее актив ное действие на стеклопластик из-за своей высокой энер гии. Действие ультрафиолетовой части солнечного света во многих случаях приводит к значительному увеличению скорости ряда химических реакций и способствует про теканию таких процессов, которые в темноте практически не осуществляются. Чтобы фотоны вызвали или интенси фицировали химическую реакцию, они должны погло щаться веществом. Таким образом, фотолитический эф-
109
фект, с одной стороны, зависит от энергии фотонов, а с другой — от оптических свойств вещества, на которое падает свет. Отвержденные ненасыщенные полиэфирные смолы прозрачны для видимого света, но в интервале 0,32—0,4 мк они поглощают значительную часть пада ющей энергии, а начиная с 0,32 мк и ниже являются пол
ностью непрозрачными (рис. 3), |
/ |
Интенсивную абсорбцию ультрафиолетовых |
лучей |
можно объяснить присутствием в ненасыщенных поли эфирных смолах дикарбоновых кислот, карбонильные группы которых в сочетании с двойными связями явля ются сильными хромофорами. Сильными хромофорами являются также бензольные кольца фталевой кислоты и стирола, используемого в качестве сшивающего агента. Молекула полиэфира в результате поглощения энергии излучения переходит в активированное состояние. При этом возможен частичный разрыв связей в молекулах полиэфира.
Опыт показывает, что действие одних ультрафиолето вых лучей не может вызвать значительных структурных изменений в отвержденных полиэфирных смолах. Так, при облучении образцов отвержденных полиэфирных смол в инертной атмосфере в течение трех лет не уда лось обнаружить какого-либо изменения окраски образ цов, хотя имело место незначительное падение прочности. Процессы старения полиэфирных смол значительно уско ряются в присутствии кислорода и озона воздуха. Кис лород вызывает разрушение материала вследствие его окисления. Образующиеся при этом продукты способст вуют поглощению лучистой энергии инфракрасной обла сти спектра, что выражается в возрастающем пожелте нии отвержденных полиэфирных смол с увеличением вре мени экспозиции.
Окисление полиэфирных смол в темноте при комнат ной температуре не приводит к сколько-нибудь заметной деструкции материала, но при повышении температуры, а также под действием ультрафиолетовой радиации ско рость окисления возрйстает. Таким образом, на скорость фотоокислительной деструкции полиэфирных смол влия ют инфракрасные — тепловые лучи, вызывающие по вышение температуры материала, и ультрафиолетовые лучи, вызывающие возбуждение молекул полиэфира и способствующие этим присоединению к молекулам поли эфира молекул кислорода.
ПО