|
Реферат: Математическое моделирование технологического процесса изготовления ТТЛ-инвертора (Технология)
Министерство образования Российской Федерации
Новгородский государственный университет
имени Ярослава Мудрого
Кафедра физики твёрдого тела и микроэлектроники
Математическое моделирование технологического процесса изготовления ТТЛ-
инвертора
Курсовая работа по дисциплине:
Математическое моделирование технологических процессов полупроводниковых
приборов и ИМС
Принял:
доцент кафедры ФТТМ
___________ Б.М. Шишлянников
“_____” _________ 2000 г.
доцент кафедры ФТТМ
___________ В.Н. Петров
“_____” _________ 2000 г
Выполнил:
Студент гр. 6031
___________ Д.С. Бобров
“_____” _________ 2000 г.
Великий Новгород
2000
Техническое задание
1 Предложить топологический вариант и представить режим
технологического процесса изготовления биполярной структуры интегральной
схемы полагая, что локальное легирование производиться методом диффузии.
2 Представить распределение примесей в отдельных областях структуры.
Процессы сегрегации примеси при окислении можно не учитывать.
3 Рассчитать параметры модели биполярного транзистора, исходя из
значений слоевых сопротивлений и толщины слоев структуры.
4 Рассчитать входные и выходные характеристики биполярного
транзистора.
5 Рассчитать основные параметры инвертора, построенного на базе
биполярного транзистора (напряжения логических уровней, пороговые
напряжения, помехоустойчивость схемы, времена задержки и средний
потребляемый ток схемы).
6 Рассчеты провести для номинальных значений режимов процесса
диффузионного легирования и для двух крайних значений, определяемых с
точностью поддержания температур при легировании области эмиттера
Т=[pic]1.5 0С.
7 Разрешается аргументированная корректировка параметров
технологического процесса или заданных слоев, с тем чтобы получить
приемлемые характеристики схемы.
Таблица 1- Исходные данные
|Вариант | |Эмиттер | | |База | |Коллектор |
| |Примесь |ТДИФ, |ХJe, |Примесь |NS, |Толщина, |Nb, |
| | |0С |мкм | |см -3|мкм |см -3 |
|3 |мышьяк |1100 |0,4 |бор |2?10 |0,6 |1,5?10 16 |
| | | | | |18 | | |
Содержание
Введение 5
1Расчет режимов технологического процесса и распределение примесей после
диффузии 6
1.1 Распределение примесей в базе 6
1.2 Расчет режимов базовой диффузии 6
1.3 Распределение примесей в эмиттере 8
1.4 Расчет режимов эмиттерной диффузии 8
2 Расчет слоевых сопротивлений биполярного транзистора 13
3 Расчет основных параметров инвертора 15
Заключение 18
Список используемой литературы 19
Реферат
Целью данной работы является моделирование технологического процесса
изготовления биполярной структуры, затем ТТЛ-инвертора на базе этой
структуры. В ходе работы необходимо рассчитать основные параметры схемы.
Пояснительная записка содержит:
-страниц………………………………………………………………..20;
-рисунков………………………………………………………………..4;
-таблиц…………………………………………………………………..3;
-приложений…………………………………………………………...10.
Введение
Развитие микроэлектроники и создание новых БИС и СБИС требует новых
методов автоматизированного проектирования, основой которого является
математическое моделирование всех этапов разработки микросхемы.
Необходимость внедрения гибких систем автоматизированного
проектирования очевидна, поскольку проектирование микросхем сложный и
длительный процесс. В настоящее время используется сквозное моделирование
микросхем, которое включает в себя расчет и анализ характеристик и
параметров на следующих уровнях:
-технологическом;
-физико-топологическом;
-электрическом;
-функционально-логическом.
В ходе данной работы нам необходимо осуществить сквозное
проектирование схемы ТТЛ-инвертора на трех первых уровнях.
Расчеты предусматривается произвести с использование программы
расчета параметров модели биполярного транзистора Biptran и программы
схемотехнического моделирования PSpice.
1Расчет режимов технологического процесса и распределение примесей после
диффузии
1.1 Распределение примесей в базе
Распределение примесей в базе описывается кривой Гаусса и
определяется формулой:
[pic], (1)
где: NS- поверхностная концентрация акцепторов;
D- коэффициент диффузии примеси;
t- время диффузии;
[pic]- глубина залегания коллекторного p-n перехода.
Поверхностная концентрация определяется по формуле:
[pic], (2)
Из формулы 1 выражаем D2t2:
[pic]
Тогда имеем следующее выражение для распределения примеси в базе:
[pic], (3)
Результаты расчета распределения примеси в базе приведены в таблице
1, а сама кривая представлена на рисунке 1.
1.2 Расчет режимов базовой диффузии
К основным параметрам диффузионного процесса относят время диффузии и
температуру диффузии.
Из выражения 2 найдём произведение D1t1 для первого этапа диффузии
(загонки) по формуле:
где [pic]
В результате получим:
[pic]
Коэффициент диффузии примеси определяется из выражения Аррениуса:
где [pic]=5.1 (для бора) – постоянная диффузии,
[pic]=3.7 (для бора) – энергия активации,
k – постоянная Больцмана,
Т – температура процесса диффузии.
Таким образом для бора получаем следующее выражение:
Температуру базовой диффузии при загонке выберем равной 1073К
(800(С), а при разгонке 1373К (1100(С) тогда:
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
1.3 Распределение примесей в эмиттере
Эмиттерную диффузию ведут в одну стадию и распределение примеси
описывается erfc-функцией:
(5)
где [pic] - концентрация предельной растворимости мышьяка в кремнии
при заданной температуре (1100(С);
[pic] - глубина залегания эмиттерного p-n перехода.
Диффузия мышьяка идёт в неоднородно легированную базовую область,
поэтому расчётная формула усложняется:
(6)
где[pic] при 1100(С;
[pic].
Подставив эти значения в выражение 6 получим: [pic].
Подставляя это значение в выражение 5 получим распределение мышьяка в
эмиттерной области после диффузии. График распределения представлен на
рисунке 1.
1.4 Расчет режимов эмиттерной диффузии
Найдём, по аналогии с базовой диффузией, для эмиттерной время и
температуру процесса. В данном случае температура процесса задана (1100(С)
и необходимо найти только время диффузии. Для этого необходимо сначала
определить коэффициент диффузии, который находится из выражения 4.
Постоянная диффузии D0 энергия активации [pic] для фосфора равны 10,5 и
4,08 соответственно. Тогда получаем:
Решив это уравнение получим:
[pic] ;
t=98мин 33сек.
Так как эмиттерная диффузия проходит при высоких температурах, то она
оказывает влияние на диффузию бора в базовой области. Необходимо учитывать
это влияние. Учесть эмиттерную диффузию при базовой можно по следующей
формуле:
[pic] . (7)
Таким образом время разгонки при базовой диффузии с учётом влияния
эмиттерной диффузии t2=53мин 44сек.. В таблице 2 представлены все основные
параметры диффузионных процессов.
Таблица 2 – Параметры диффузионных процессов
|Параметр |Эмиттерная |Базовая диффузия |
| |диффузия | |
| | |Загонка |Разгонка |
|Dt, [pic] |[pic] |[pic] |[pic] |
|D, [pic] |[pic] |[pic] |[pic] |
|t |98мин 33с |15мин 48с |53мин 44с* |
* - время разгонки, представленное в таблице, уже с учётом эмиттерной
диффузии
Совмещённое распределение примесей определяется выражением:
(8)
где [pic], [pic], [pic] - концентрации эмиттерной, базовой и
коллекторной областей соответственно, в данной точке.
График совмещённого распределения примесей представлен на рисунке 2.
Таблица 3-Распределение примесей в транзисторной структуре
|Глубина залегания|Распределение |Распределение |Суммарное |
|примеси |примеси в |примеси в базе |распределение |
| |эмиттере | | |
|x, см |N(x), см -3 |N(x), см -3 |N(x), см -3 |
|0 |1,6?10 21 |2?10 18 |1,59?10 21 |
|4?10 –6 |1,17?10 21 |1,98?10 18 |1,17?10 21 |
|8?10 –6 |7,81?10 20 |1,94?10 18 |7,79?10 20 |
|1,2?10 –5 |4,83?10 20 |1,86?10 18 |4,81?10 20 |
|2,8?10 –5 |2,59?10 19 |1,36?10 18 |2,45?10 19 |
|3,2?10 –5 |9,13?10 18 |1,21?10 18 |7,98?10 18 |
|3,6?10 –5 |3,13?10 18 |1,06?10 18 |2,05?10 18 |
|4,8?10 –5 | |6,47?10 17 |6,32?10 17 |
|5,6?10 -5 | |4,31?10 17 |4,16?10 17 |
|6,4?10 –5 | |2,69?10 17 |2,54?10 17 |
|7,2?10 –5 | |1,58?10 17 |1,43?10 17 |
|8?10 –5 | |8,73?10 16 |7,23?10 16 |
|8,8?10 –5 | |4,52?10 16 |3,02?10 16 |
|9,6?10 –5 | |2,02?10 16 |7,02?10 15 |
|1,05?10 –4 | |9,08?10 15 |5,91?10 15 |
|1,1?10 –4 | |5,37?1015 |9,62?10 15 |
|1,15?10 –4 | |3,09?10 15 |1,19?10 16 |
|1,2?10 –4 | |1,74?10 15 |1,33?10 16 |
|1,3?10 –4 | |5,13?10 14 |1,44?10 16 |
|1,4?10 -4 | |1,36?10 14 |1,48?10 16 |
|1,5?10 –4 | |3,31?10 13 |1,49?10 16 |
[pic]
1- Распределение мышьяка в эмиттерной области после диффузии;
2- Распределение бора в базовой области после диффукзии;
3- Концентрация примеси в коллекторе
Рисунок 1-Профиль распределения примесей в эмиттере и базе
[pic]
Рисунок 2- Суммарное распределение примесей эмиттера и базы
2 Расчет слоевых сопротивлений биполярного транзистора
Слоевые сопротивления для базовой и эмиттерной областей рассчитываем
по следующей формуле:
[pic], (9)
где q = 1.6?10 -19 Кл – заряд электрона;
N(x,t) – распределение примеси в данной области
транзисторной структуры;
?(N(x,t)) – зависимость подвижности от концентрации
примеси.
Зависимость подвижности от концентрации примеси определяется по
формулам:
(10)
(11)
Таким образом, слоевое сопротивление эмиттера рассчитываем по
формуле:
[pic], (12)
где NЭМ(x,t) – распределение примеси в эмиттере рассчитанное по
формуле 5.
Теперь произведём расчёт слоевого сопротивления базы по формуле:
[pic], (13)
где NБАЗ(x,t) – распределение бора в базовой области рассчитанное по
формуле 1.
Для расчёта слоевых сопротивлений воспользуемся пакетом программ
Mathcad 5.0 Plus, в результате расчёта получили следующие значения слоевых
сопротивлений:
[pic] = 7.16 Ом/кв;
[pic]= 795 Ом/кв.
Произведём также расчёт слоевых сопротивлений для двух крайних
значений, определённых с точностью поддержания температур при легировании
области эмиттера Т=±1,5°С. В результате расчётов получим следующие значения
слоевых сопротивлений:
при Т = 1101,5°С [pic] = 6.07 Ом/кв.
при Т = 1098,5°С [pic]= 7.37 Ом/кв.
Затем с помощью программы Biptran рассчитаем параметры моделей
транзисторов при номинальной температуре и для двух крайних значений,
определённых с точностью поддержания температур при легировании области
эмиттера Т=±1,5°С.
В результате расчётов получаем следующие модели транзисторов (см.
Приложение ).
3 Расчет основных параметров инвертора
Схема инвертора представлена на рисунке 3.
[pic]
Рисунок 3-Схема инвертора
В данной курсовой работе необходимо определить следующие параметры
инвертора:
. напряжение логических уровней;
. пороговое напряжение;
. времена задержки;
. помехоустойчивость схемы;
. среднюю потребляемую мощность.
Прежде чем приступить к расчету основных параметров инвертора, учтем
влияние технологического процесса на номиналы резисторов. В данной работе
мы будем выполнять высокоомные резисторы на основе базового слоя, а
низкоомные на основе эмиттерного слоя, то естественно, что изменение
температуры будет сказываться на номиналах резисторов.
Это связано с тем, как было описано выше, слоевое сопротивление
изменяется с изменением температуры. Учитывая все выше сказанное и
выражение:
[pic],
где: l,b – геометрические размеры резисторов.
Тогда:
[pic],
где: R’ – сопротивление с учетом температуры.
Таблица 4 – Сопротивления резисторов при различных температурах
|R, Ом |Т=1100 0С |Т=1101,5 0С |Т=1098,5 0С |
|R1 |20?103 |19.8?103 |20.20?103 |
|R2 |1.5?103 |1.48?103 |1.51?103 |
|R3 |8?103 |7.98?103 |8.08?103 |
|R4 |120 |101.7 |123.52 |
|R5 |3?103 |2.97?103 |3.03?103 |
При сравнении номиналов резисторов можно сделать вывод, что при
увеличении температуры номиналы резисторов уменьшаются, а при уменбшении-
увеличиваются.
Напряжение логических уровней определяем по передаточной
характеристики ТТЛШ – инвентора, построенной при помощи пакета программ
Pspice, которая представленаа в Приложении .
Напряжения логических нулей равны:
U° =B;
U' =B.
Для того, чтобы найти пороговое напряжения необходимо
продифференцировать [pic], тогда в соответствии с Приложением :
U°пор = 0.5B,
U'пор = 1.73B.
Зная напряжения логических уровней и пороговые напряжения, можно
определить помехоустойчивость схемы:
Uпом = min(U0пом,U1пом)
U0пом = U0пор – U0
U1пом = U1 – U1пор
U0пом = В
U1пом
Uпом = В
Время задержки легко определить, сравнением входного и выходного
импульсов (Приложение ) = В
Средняя потребляемая мощность определяется из графика в Приложении
10:
Таким образом, получим потребляемую мощность:
При расчёте выяснилось что у схемы маленькая помехоустойчивость. В
связи с этим рекомендуется уменьшить сопротивление коллекторов у выходных
транзисторов схемы (Q4 и Q5).
Это приведёт к уменьшению напряжения логического нуля, что в свою очередь
приведёт к повышению помехоустойчивости схемы.
Заключение
В ходе данной работы было произведено сквозное проектирование ТТЛШ –
инвертора. В результате были рассчитаны параметры биполярного транзистора.
Профили распределения примесей в биполярной структуре представлены на
графиках в Приложениях 1,2,3, а модели транзисторов в Приложении 6.
Кроме того мы рассчитали такие параметры ТТЛШ – инвертора, как
напряжение логических уровней, пороговые напряжения, помехоустойчивость
схемы, время задержки, среднюю потребляемую мощность. Результаты расчётов
представлены в пункте 3 и приложениях 7,8,9,10. Полученные результаты
удовлетворяют требованиям ТТЛШ – микросхем.
Расчёты представленные в этой работе являются приближёнными, так как
для более точных расчётов необходимы более мощные средства автоматического
проектирования.
В ходе работы мы пренебрегли процессами сегрегации примеси при
окислении, а также зависимостью коэффициента диффузии от концентрации.
В результате работы мы получим математическую модель технологического
процесса ТТЛШ –инвертора.
Список используемой литературы
1 Курносов А.И., Юдин В.В. Технология производства полупроводниковых
приборов.- Москва.: Высшая школа, 1974. – 400с.: ил.
2 Черняев В.Н. Физико-химические процессы в технологии РЭА: Учебное
пособие для вузов.- Москва.: Высшая школа, 1982. 224 с.: ил.
3 Матсон Э.А. Крыжановский Д.В. Справочное пособие по конструированию
микросхем. –Мн.: Высшая школа, 1983. –271 с.: ил.
4 Коледов Л.А. Конструирование и технология микросхем. курсовое
проектирование: Учебное пособие для вузов.- Москва.: Высшая школа, 1984.
–231с.: ил.
-----------------------
[pic]
[pic], (4)
[pic]
[pic]
[pic]
???/??????????/???????????????/????????????????????????????/????????????????
??/??????????????????/??????
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
Реферат на тему: Материалы для герметизации стыков
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 3
1. ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ
1.1 Мастичные материалы
4
1.2 Прокладочные герметики
5
1.3 Ленточные герметики
5
2. ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА СТЫКОВ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИМИ МАТЕРИАЛАМИ
2.1 Герметизация стыков мастичными герметиками
2.1.1 Герметизация стыков тиоколовыми герметиками
7
2.1.2 Герметизация стыков кремнеорганическими герметиками
9
2.1.3 Герметизация стыков бутилкаучуковыми мастиками гермобутил
9
2.1.4 Восстановление герметичности стыков нетвердеющими мастиками
10
2.2 Герметизация стыков ленточными и прокладочными герметиками
2.2.1 Герметизация стыков самоклеящейся лентой
11
2.2.2 Герметизация стыков с использованием прокладочных герметиков
12
3. ТЕХНОЛОГИЯ РАБОТ ПО ГЕРМЕТИЗАЦИИ СТЫКОВ С ПОДВЕСНЫХ ЛЮЛЕК
13
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 14
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Дефекты стен крупнопанельных зданий возникают в результате деформации
их отдельных элементов. Основными дефектами являются протечки в
вертикальных стыках панелей, в примыканиях балконных плит к стенам, в
стыках оконных заполнений стен, а также промерзания стыков панелей.
В результате протечек снижаются теплозащитные свойства стен, что
влечет за собой либо снижение комфортной температуры помещения в зимний
период, либо увеличение расхода топлива на обогрев. Переменные увлажнения и
высыхания снижают прочностные качества ограждающих конструкций, что
приводит к уменьшению нормативного срока службы здания.
Для предупреждения этих нежелательных явлений восстанавливают
герметичность стыковых соединений.
Причинами нарушения герметичности являются производственно-
технические и климатические качества.
К производственно-техническим факторам относятся:
- отклонение габаритов стеновых панелей от проектных размеров в результате
изготовления (при монтаже таких панелей нарушаются проектные размеры
стыков);
- нарушение правил монтажа (перекосы, увеличение ширины одних стыков за
счет уменьшения других и т.п.);
- изменение линейных размеров стыков в результате ползучести и усадки
бетона стеновых панелей (1,5…2,0 мм на один стык).
Климатическими факторами являются:
- изменение размеров стыков в результате температурных колебаний (0,7…2,0
мм на один стык);
- попеременное замораживание и оттаивание попавшей в стык воды;
- солнечная радиация и ультрафиолетовое облучение стыков.
1. ГЕРМЕТИЗИРИУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ
Материалы, используемые для восстановления герметичности стыков,
должны обладать высокой эластичностью, необходимой прочностью на разрыв,
хорошей адгезией к бетону, высокими прочностными и деформативными
показателями, атмосферостойкостью, водо- и воздухонепроницаемостью,
технологичностью и нетоксичностью, ремонтопригодностью, экономичностью.
Для герметизации стыков используются мастичные, прокладочные и
ленточные герметики.
1. МАСТИЧНЫЕ ГЕРМЕТИКИ
Мастичные герметики подразделяются на самотвердеющие и нетвердеющие. К
самотвердеющим относятся мастики на основе тиоколов, кремнийорганических
соединений и бутилкаучуков, а к нетвердеющим – полимерные композиции.
Тиоколовые герметики – вязкотекучие пастообразные мастики, состоящие
из герметизирующих и вулканизирующих составов. После смешивания компонентов
происходит необратимый процесс вулканизации и превращения пастообразной
массы в резиноподобный материал, который будет повторять изменение размеров
стыков, возникающие под воздействием температурных колебаний.
Тиоколовые герметики отличаются высокими деформативными и прочностными
свойствами: хорошей адгезией к бетону, атмосферостойкостью, воздухо-
водонепроницаемостью, технологичностью.
Наряду с двухкомпонентными тиоколовыми герметиками промышленность
освоила выпуск однокомпонентных, которые способны переходить в
резиноподобное состояние в результате взаимодействия с влагой воздуха. При
работе с однокомпонентными герметиками исключаются ответственные, требующие
специального оборудования операции, - дозирование и перемешивание
компонентов до однородной массы. Однокомпонентные герметики поставляются в
закрытых тубах массой 0,5-1,0 кг.
Существующий недостаток тиоколовых герметиков – невозможность
производства ремонтных работ при отрицательной температуре наружного
воздуха.
Кремнеорганические герметики обладают эластичностью в широком
диапазоне температур, отличной свето- и атмосферостойкостью, стабильностью
свойств при длительной эксплуатации в условиях резкого перепада температур.
К их недостаткам относятся низкое сопротивление разрыву и истиранию, а
также невысокая механическая прочность. На ремонтно-строительных площадках
в основном используется кремнеорганический герметик эластосил-11-06, реже -
КО
Эластосил-11-06 представляет собой однокомпонентный пастообразный
материал, способный переходить в резинообразное состояние в результате
взаимодействия с влагой воздуха. Хранят его в емкостях из
влагонепроницаемых материалов (патронах, тубах и т.д.). Эластосил-11-06
может эксплуатироваться в интервале рабочей температуры –55…+200(С. Его
адгезия к бетону составляет 0,3…0,6 МПа, а предел прочности при разрыве –
1,7..2,6 МПа, относительное удлинение – 150…500%, жизнеспособность при
температуре 20(С – 0,5-1,0 ч.
Мастику КО приготавливают централизованно на основе кремнеорганических
эмалей (КО-168, КО-296 и др.) с добавлением наполнителей. Для этого
используют смесители с частотой вращения лопастного вала 450 об/мин. При
небольших объемах работ мастику можно приготовить непосредственно на месте
производства работ. Срок хранения местики в герметически закрытой емкости –
48 ч. При толщине 2 мм адгезия мастики к бетону составляет 0,5..0,7 МПа,
предел прочности при разрыве – 1,2…1,8 МПа, относительное удлинение – 30%.
Бутилкаучуковые герметики представляют собой самовулканизирующиеся
двухкомпонентные высоковязкие композиции. Наносят их на поверхность,
предварительно огрунтованную праймером. Выпускают герметики марок ЦПЛ-2,
БГМ-1, БГМ-2, гермабутил-УМ и гермабутил-2М. Представляют их в виде
отдельно упакованных компонентов №1 и 2. Мастики гермабутил-УМ и гермабутил-
2М поставляют в парафиновых бочках вместимостью 20 кг. Расфасовывают их в
двух вариантах: оба компонента мастичные или один компонент мастичный,
второй в виде порошка. Герметики и праймер приготавливают смешиванием
соответствующих компонентов в соотношении, указанном в паспорте.
При нормальных условиях герметик вулканизируется в течении 15 сут.
Достоинствами его являются способность к самотвердению, возможность
герметизации стыков со значительными отклонениями от проектных размеров,
сравнительно низкая стоимость. Недостаток герметика в необходимости
применения праймера, который достаточно сложно приготовлять и наносить на
поверхность. При работе следует учитывать значительную усадку праймера ,
которая приводит к образованию трещин, и невысокую адгезию к бетону.
Нетвердеющие полиизобутиленовые мастики УМС-50 и МПС применяются редко
для ремонта стыков из-за сложной технологии производства работ. Чаще
используется нетвердеющая мастика бутепрол, отличительной особенностью
которой является технологичность.
2. ПРОКЛАДОЧНЫЕ ГЕРМЕТИКИ
Прокладочные герметики выпускают в виде полос и жгутов различных
профилей и поперечного сечения.
Пороизол – пористый, эластичный и долговечный материал. Производят его
с незакрытыми порами на поверхности (при укладке в стыки покрывают мастикой
изол) и с защитными поверхностным слоем (применяют без дополнительной
обработки). При установке в шов герметик обжимают на 30…50% первоначального
объема.
Гернит – пористый высокоэластичный прокладочный материал серо-
коричневого цвета с воздухо- и водонепроницаемой пленкой на поверхности.
Изготовляют его в виде жгутов диаметром 20, 40, 60 мм и длиной 3 м.
Выпускают пористый гернит П и плотный гернит С, обладающий большей
прочностью при растяжении и лучшими деформативными свойствами. Гернит более
долговечен, чем пороизол, и обладает большим относительным удлинением. При
герметизации стыков между панелями гернит обжимают на 30…40%
первоначального объема.
3. ЛЕНТОЧНЫЕ ГЕРМЕТИКИ
Ленточным герметиком является самоклеящаяся лента герлен (ТУ 400-1-165-
79), предназначенная для герметизации стыков панелей и блочных зданий. К
преимуществам ленты следует отнести возможность герметизации стыков сложной
конструкции, простую технологию применения, не требующую специальных
механизмов, легкость контроля за состоянием в процессе эксплуатации.
Лента герлен представляет собой однородный эластичный материал,
выполненный на основе синтетического каучука, смол, пластификаторов и
наполнителей. Клеящая поверхность ее изолирована защитной силиконовой
бумагой. Ленту производят двух видов: дублированную нетканым материалом
(герлен Д) и недублированную (герлен). Выпускают ее полосами шириной 80…200
мм, длиной 12 м и толщиной 3 мм. Допускаемые отклонения, мм: по длине (10,
по ширине (0,5, по толщине (0,3…0,5. В обозначении ленты после названия
указывают ширину (герлен-100 – ширина ленты 100 мм). На ремонтно-
строительные площадки лента поступает в виде рулонов. Упакованных в
картонные коробки. Хранят ее в сухих помещениях.
Ленту герлен наклеивают на поверхность, предварительно огрунтованную
праймером – высыхающим герметиком 51-Г-18, поставляемым одновременно с
лентой.
К недостаткам ленты следует отнести невозможность ее наклеивания при
температуре наружного воздуха ниже 10(С.
2. ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА СТЫКОВ
ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИМИ МАТЕРИАЛАМИ
2.1 Герметизация стыков мастичными герметиками
2.1.1 Герметизация стыка тиоколовыми герметиками
При восстановлении герметичности стыков тиоколовыми герметиками
осматривают поверхность стыка, расчищают (при необходимости) его устье,
восстанавливают заделку, подготавливают заделку, подготавливают основание
под герметик, приготавливают герметик, наносят его и при необходимости
окраску.
Поверхность стыка осматривают для уточнения перечня подлежащих
выполнению операций.
В процессе расчистки стыка удаляют разрушенную или имеющую слабое
сцепление с кромками панелей цементно-песчаную заделку, а также
поврежденные либо покрытые трещинами прокладочные герметики или мастики,
утратившие адгезию к кромкам панелей. Работы выполняют
электропневмомолотком или вручную скарпелью или обычным молотком. Полость
стыка чистят металлическими щетками.
При подготовке основания под герметик устраивают компенсационную
основу (без деформаций), в качестве которой может служить высокоподатливый
материал (прокладочный герметик) или полимерная пленка. Выбор материала для
основы зависит от состояния стыка и заполняющих его материалов. На старую
или восстановленную цементно-песчаную заделку наклеивают полиэтиленовую
либо полихлорвиниловую пленку. Для этого применяют клей КН-2, 88-Н или
тиоколовый герметик, наносимый не сплошным слоем, а точками. Пленка должна
перекрывать стык и заходить на 5 мм на каждую из кромок стыкуемых панелей.
К подготовке основания относится также очистка кромок панелей от
пыли, грязи, жировых пятен и просушивание.
Для высоконадежного восстановления герметичности стыка в расчищенную
полость в качестве основания укладывают прокладочный герметик.
Приготовление рабочего объема двухкомпонентного тиоколового герметика
состит из двух операций: взвешивания герметизирующей и вулканизирующей
паст, а также ускорителя вулканизации (при необходимости); механического
перемешивания компонентов до образования однородной массы по цвету. Это
дает возможность снизить потери герметика, связанные с его стеканием или с
повышением вязкости.
Для перемешивания компонентов герметика используют самодельную мешалку
пропеллерного типа на базе электросверлилки ИЭ-1015 или электродрель с
частотой вращения шпинделя 450 об/мин, в патрон которой вставлен стержень с
лопастью на конце. Качество перемешивания влияет на степень образования
трещин в пленке герметика.
Тиоколовый герметик наносят в два приема. Сначала металлическим
шпателем или деревянной лопаткой поверхность грунтуют. Для этого на
основание и боковые васки стыка наносят небольшую порцию герметика
(грунтовка поверхности). Затем расходуют остальную часть порции; ее
разравнивают по основанию и боковым фаскам резиновым шпателем, лопатка
которого повторяет конфигурацию стыка.
Толщина слоя герметика должна быть 2,0…2,5 мм при нанесении его на
полиэтиленовую пленку и 4…6 мм – на цементно-песчаное основание. В обоих
случаях герметик обязательно наносят на кромки прилегающих к стыку панелей
не менее чем на 25 мм. Ширина слоя герметика в вертикальных и
горизонтальных стыках должна быть одинаковой.
Защитную алюминиевую или полимерную окраску наносят не ранее чем через
2…4 часа после нанесения мастики.
Расход тиоколовых мастик на восстановление герметичности 1 м стыка без
устройства компенсационной основы составляет 400..500 г, при нанесении по
прокладочному герметику – 300…400 г, по полимерной пленке – 200…300г.
На прилегающих к стыку поверхностях панелей после нанесения герметика
не должны оставаться его следы в виде пятен и потеков.
2.1.2 Герметизация стыков кремнеорганическими герметиками
Технология ремонта стыков с применением кремнеорганических герметиков
в основном аналогична вышеописанной и тоже имеет три варианта нанесения: по
прокладочному герметику, по полимерной пленке, по цементно-песчаной заделке
стыка без устройства компенсационной основы. Во всех случаях кромки
прилегающих к стыку панелей грунтуют гидрофобной кремнеорганической
жидкостью ГКЖ-8М на ширину около 30 мм. Грунтовку наносят кистью. Расход
герметика на 1 м стыка составляет в соответствии с вариантами 200…300,
100.200 и 300…400 г; расход грунтового состава ГКЖ-8М – 12…15 г.
Однокомпонентный герметик эластосил-11-06 не требует дополнительных
затрат на его подготовку к нанесению на поверхность стыка.
2.1.3 Герметизация стыков бутилкаучуковыми мастиками гермобутил
Ремонт стыков с использованием бутилкаучуковых мастик гермабутил может
выполняться по одному из четырех вариантов: по прокладочному герметику; по
полимерной пленке; по цементно-песчаной заделке стыка без устройства
компенсационной основы, но с предварительным праймерованием; с армированием
стеклотканью. Технология работ по первым двум вариантам аналогична
соответствующим вариантам работ с тиоколовыми герметиками.
Восстановление герметичности стыков бутилкаучуковыми мастиками
гермабутил-УМ и гермабутил-2М по третьему варианту включает следующие
операции: подготовку бетонной поверхности, приготовление рабочего состава
праймера, нанесение праймера на стыкуемые поверхности, приготовление
рабочего состава бутилкаучуковой мастики, укладку бутилкаучуковой мастики,
нанесение защитного покрытия.
В процессе подготовки бетонную поверхность очищают от фасадной
окраски, пыли, грязи и т.д., удаляют с нее жирные пятна, заделывают
трещины, околы и раковины, сушат поверхность (при работе с мастикой
гермабутил-УМ).
Для приготовления рабочего состава праймера проверяют сроки хранения и
комплектность его компонентов в соответствии с паспортными данными,
контролируют состояние герметичности упаковки, взвешивают компоненты
праймера в отдельных емкостях и тщательно перемешивают. Отдозированные
компоненты праймера хранят только в герметичной таре. Праймер готовят
небольшими порциями, с тем чтобы их можно было расходовать в течение 1…2 ч.
Чем меньше срок выдерживания их перед употреблением, тем ниже их вязкость и
больше глубина проникновения вглубь бетона.
Рабочий состав праймера наносят на поверхности панелей установкой СО-
21 или пистолетом-распылителем СО-24А. Допускается нанесение праймера
вручную кистью или валиком. Глубина пропитки стыкуемых поверхностей зависит
от пористости бетона, концентрации праймера и времени пропитки. Поэтомму
концентрация первого слоя праймера должна быть 7…10, второго – до 30%. Это
позволяет лучше закрепить бетонную поверхность и создать надежную подоснову
для мастики.
Приготовление рабочего состава бутилкаучуковой мастики (концентрацией
40%) включает проверку комплектности и сроков хранения компонентов в
соответствии с паспортными данными; распаковку компонентов, взвешивание их
в отдельных емкостях и загрузку в смесительно-заправочное устройство,
перемешивание компонентов, набивку шприц-тубов.
Срок годности компонентов мастики – 6 мес при хранении в герметичной
таре. Нарушение герметичности обусловливает испарение растворителя и
снижение срока годности. Чтобы восстановить вязкость компонентов, при
тщательном перемешивании вводят растворитель (уйт-спирит). При попадании
влаги мастика становится непригодной.
Компоненты мастики гермабутил перемешивают в равных количествах в
течение 5…10 мин с помощью электродрели, в патрон которой вставлен стержень
с лопаткой. Качество перемешивания считается удовлетвориетльным при
достижении равномерной окраски всей смеси.
Рабочий состав наносят на поверхность пневматическим шприцем
сосменными насадками (рис. 1) конструкции ЦНИИОМТП.
Рис.1. Герметизация стыка тиоколовым герметиком с устройством
компенсационной основы
1 – цементно песчаная заделка; 2 – поилимерная пленка; 3 - тиоколовый
герметик; 4 - стыкуемая панель
Свободный выход мастики из шприца и равномерность ее укладки на
поверхности обеспечиваются поступлением от компрессора сжатого воздуха под
давлением 0,3…0,4 МПа. Насадка должна быть такой, чтобы мастика заходила на
поверхность панели не менее чем на 30 мм с каждой стороны, а толщина пленки
за один проход была не менее 3 мм.
Ремонт стыков без армирования стеклотканью выполняют рабочим составом
мастики 40%-ой концентрации; при армировании концентрацию снижают до 25%.
В состав работ по ремонту стыков с армированием слоя мастики
стеклотканью входят следующие процессы: ремонт цементно-песчаной заделки с
обязательным приданием ей формы вогнутого мениска; подготовка поверхности
стыка и кромок прилегающих панелей к оклеечной герметизации; праймерование
подготовленных поверхностей панелей мастикой 10%-ной концентрации;
нанесение невулканизирующего компонента №2 (толщина слоя – не менее 0,3
мм); промазывание концов полосы стеклоткани тем же компонентом; наклеивание
стеклоткани на кромки прилегающих панелей с прикатыванием резиновым валиком
и устройством провеса по оси стыка; нанесение мастики на стеклоткань и за
ее концы на расстояние 10 мм с каждой стороны; устройство защитного
покрытия.
2.1.4 Восстановление герметичности стыков нетвердеющими герметиками
При восстановлении герметичности стыков нетвердеющими герметиками вы
полняют следующие работы: расчищают устье стыка, подготавливают
герметизируемые поверхности и полость стыка, набивают мастикой и
подогревают гильзы, вводят герметик в полость стыка, зачеканивают устье
стыка. Первые две операции выполняют аналогично работам при восстановлении
герметичности с применением самотвердеющих герметиков.
Рис.2. Армирование нетвердеющей мастики в полости стыка
а) деревянной рейкой б) пористой резиновой
прокладкой
1 – стыкуемые панели; 2 – цементно-песчаная заделка (с канавкой); 3 –
нетвердеющая мастика; 4 – (а) рейка или (б) пористая прокладка
Герметики УМС-50 и МПС поставляют в специальных гильзах, ящиках,
банках или полиэтиленовых мешках. При поставке в гильзах процесс подготовки
заключается в нагреве гильзы в термостате. В остальных случаях наполняю
герметиком гильзы. Рабочая температура мастики МПС должна быть в пределах
20…50, а мастики УМС-50 – 80…110(С.
Разогретую гильзу вставляют в шприц, и герметик под давлением сжатого
воздуха (4…5МПа) через эллипсовидную насадку поступает в стык. Плавное
выдавливание мастики достигается регулированием подачи воздуха. Насадку
заводят в стык почти до упора и задерживают на одном месте до тех пор, пока
мастика не заполнит нужное сечение. Затем шприц медленно перемещают на
новое место. Мастику (еще не остывшую) разравнивают деревянной расшивкой;
при этом следует прилагать усилие для обжатия мастики в стыке. Мастика
должна образовать слой толщтной 20…25 мм.
При герметизации стыков шириной 20…60 мм нагнетаемую мастику армируют
на всю высоту панели (рис. 2). Для этого используют пористые резиновые
прокладки (жгуты пороизола, гернита) или антисептированную деревянную рейку
сечение 10(15 мм. В этом случае в стык укладывают первый слой мастики, к
нему прижимают армирующий материал, затем укладывают второй слой мастики.
Поверх мастики наносят гидрофобизирующий цементно-песчаный раствор
(1:3) с добавками асбестовой мелочи. Гидрофобизация достигается введением в
раствор кремнеорганической жидкости ГК-10 или ГКЖ-11.
Мастика бутепрол поступает на ремонтно-строительные площадки в
брикетах, обернутых полиэтиленовой пленкой. Для обеспечения нормальной
работы с мастикой ее температуры поддерживают в пределах 15…20(С. толщина
слоя мастики в стыках – 20…30 мм; расход на 1м стыка – 0,7…1 кг.
При использовании мастики бутепрол очищенные от старого герметика и
цементно-песчаной заделки полости стыка праймеруют. В качестве праймера
используют гермабутил-УМ разжиженный бензином БР до концентрации 10% (в
пересчете на сухой остаток). Полость стыка заполняют герметиком с помощью
электрогерметизатора «Стык-20».
2.2.Герметизация стыков ленточными и прокладочными герметиками
2.2.1 Герметизация стыков самоклеящейся лентой
Восстановление герметичности стыка самоклеящейся лентой герлен
выполняют в следующем порядке: ремонтируют цементно-песчаную заделку стыка,
очищают поверхность стыка и кромки прилегающих панелей, приготавливают и
наносят праймер, наклеивают ленту.
Ленту герлен наклеивают на сухое очищенное, обезжиренное и
обработанное праймером основание. Поверхность стыков, подлежащих
оклеиванию, тщательно подготавливают, очищая их кромки, удаляя неровности,
заделывая зазоры смоляной паклей или прокладочным герметиком. Праймер
приготавливают из мастики 51-Г-18, поставляемой в комплекте с лентой
герлен, в строгом соответствии с прилагаемым паспортом (срок годности – 12
мес). На поверхность стены праймер наносят кистью или шпателем.
Чтобы после наклеивания ленты праймер не выступал за края,
рекомендуется использовать шаблоны (для –1м), представляющие собой рамки
трафареты, в которых прорезь превышает ширину ленты на 20 мм.
Огрунтованную праймером поверхность сушат, после чего приступают к
наклеиванию ленты.
Край ленты освобождают от защитной силиконовой бумаги и приклеивают к
поверхности стыка, прикатывая резиновым валиком. Горизонтальные стыки
герметизируют, начиная с примыкания стены к крыше. При работе рекомендуется
использовать заранее раскроенные куски ленты. Вертикальные стыки
герметизируют поэтапно.
2.2.2 Герметизация стыков с использованием прокладочных герметиков
При использовании прокладочных герметиков из полости стыка удаляют
цементно-песчаную заделку на глубину около 50 мм. После очистки
образовавшейся штрабы от остатков раствора ее стенки смазывают клеем КН-2
или КН-3 и укладывают жгуты герметика. Диаметр жгута должен превышать
ширину стыка, чтобы при укладке герметик обжимался на 30…50% своего
первоначального диаметра. Прокладочные герметики укладывают в стыках без
разрывов. Концы соединяемых жгутов срезают под углом и склеивают клеем КН-
2 или 88-Н.
3. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ ПО ГЕРМЕТИЗАЦИИ СТЫКОВ
С ПОДВЕСНЫХ ЛЮЛЕК
Ремонт стыков одного жилого дома производят 2 звена по 2 человека в
каждом (штукатур IV и V разрядов). Люлька по фасаду занимает расстояние
около 1,5 панелей, с одной стоянки обрабатывают два вертикальных стыка и
горизонтальные стыки на данной вертикали. Местные люльки подвешивают на
специально- установленные консольные балки.
На захвате люльки вниз производят расчистку стыков, ходом вверх –
подготовку к нанесению герметика (обдувку, конопатку), вторым ходом вниз –
нанесение герметика. В местах балконов при ремонте с люлек герметизацию
стыков осуществляют с приставных лестниц, устанавливаемых на балконах.
Рабочие при этом используют для безопасности работ монтажные пояса.
Антисептированные пеньковые канаты и паклю допускается применять в
случае отсутствия герметиков. Стыки, утепленные канатом и паклей, могут
быть дополнительно загерметизированы тиоколовой мастикой с соблюдением
соответствующей технологиии.
Для расчистки стыков между панелями применяют молотковую фрезу,
бурильный молоток, бороздорез с пылесосом, механические фрезы и др.; при
работе вручную – специальный нож и рычаг.
При гидрофобизации внутренней полости стыков кремнеорганическими
жидкостями используют краскопульт, либо кисти; для грунтовки мастикой
«изол» - шпаклевочный аппарат С-562.
Для перемешивания тиоколовых мастик пользуются механизмом на базе
электродрели типа И-38Б с набором металлических шпателей.
Для нанесения тиоколовых мастик применяют ручной шприц и резиновые
шпатели, для нагнетания полиизобутеленовых герметиков в полость стыка –
пневматический шприц с набором гильз, копрессор типа 0-38А, резиновые
шпатели
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кунирюк Ю.Г. Справочник по технологии кап. Ремонта жилых и общественных
зданий // Москва, 1989г.//
2. Конецкий В. Ремонт жилых зданий: несущие и ограждающие конструкции
// Будапешт, 1981г.//
3. Повреждения зданий (справочник инженера-смотрителя) // Москва, 1987г.//
4. Филимонов П.И. Технология и организация ремонтно-строительных работ
// Москва, 1988г.//
| |
