книги / Светопрозрачные конструкции. (Результаты исследований)

с 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

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-

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

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

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

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