Главная > Растения > Что такое полимербетон. Полимерный бетон: процесс изготовления своими руками Плюсы и минусы


Что такое полимербетон. Полимерный бетон: процесс изготовления своими руками Плюсы и минусы




Большинство обывателей уверены, что полимербетон и цементно-полимерный бетон это два названия одного материала. На самом деле, это абсолютно разные строительные смеси, обладающие высокими характеристиками прочности.

В полимербетон (пластобетон) не добавляют цемент, а в качестве связующего вещества выступают различные полимеры. В полимерцементные бетоны добавляют портландцементы, смешанные с полимерными добавками.

Выделяют два вида:

1. Наполненный — высокомолекулярные органические соединения заполняют пустоты между частицами наполнителя (гравий, щебень, кварцевый песок).

2. Каркасный — пустоты остаются незаполненными, а полимер служит только для скрепления частиц минерального наполнителя между собой.

В первом случае количество смеси колеблется от 20 до 50%. Во втором случае – не превышает 6%.

Считается высокопрочным материалом, в котором в качестве улучшающих характеристики добавок выступают водные дисперсии полимеров (винилхлорид, винилацетат, стирол, латексы, полиамидные смолы и прочие). Их использование позволяет в лучшую сторону менять свойства стройматериала и повышать его технические показатели.

Области применения, изготовление и продажа

Состав

В полимербетон чаще остальных добавляют смолы:

  • эпоксидные;
  • полиуретановые;
  • метилметакрилатные;
  • поливиниловые.

К смолам примешивают различные пластификаторы для улучшения эластичности и повышения устойчивости к растяжению, и отвердители для уменьшения срока застывания. В состав цементно-полимерного бетона включается ещё и портландцемент.

Получает свои характеристики за счёт органического вяжущего вещества. Это способствует тому, что свободные частицы гравия или щебня скрепляются между собой, превращаясь в крепкий монолит с полным отсутствием трещин. По мере того, как испаряется влага, на поверхности образуется особая плёнка, добавляющая прочности и повышающая адгезивные свойства (сцепление с другими поверхностями).

Благодаря этому полимербетон становится крайне устойчивым даже к серьёзным нагрузкам, а также воздействию кислот и резкой смене температур. Прочность становится ещё выше, если раствор выдерживается в условиях пониженной влажности (40-50%).

Характеристики:

  • влагоустойчивость;
  • износоустойчивость;
  • высокая химическая устойчивость;
  • устойчивость к перепадам температур;
  • повышенная прочность к растяжению;
  • отсутствие негативного влияния на живые организмы;
  • высокий уровень сцепления с поверхностями;
  • быстрое отвердение;
  • хорошая воздухопроницаемость.

Единственное, что способно стать камнем преткновения и перечеркнуть все достоинства данного строительного материала это его дороговизна. Купить полимерный бетон дёшево вряд ли получится. Цена напрямую зависит от количества используемого связующего элемента. Наполненные полимербетоны всегда дороже каркасных. Добавки могут быть окрашены в абсолютно любые цвета. Это тоже влияет на конечную стоимость строительной смеси.

Производство

В качестве добавок при производстве полимерного бетона наиболее часто используются водорастворимые смолы, ПВА и латексы. Когда готовая смесь высыхает, на поверхности её частиц образуется плёнка, набухающая при попадании большого количества влаги. На прочностные характеристики, однако, это не влияет.

Единственно верного соотношения компонентов в рецепте пока не существует. Но чаще всего производители смешивают цемент с добавками, не превышающими 20% цементной части.

Наиболее качественной получается раствор цемента с водорастворимой полиамидной или эпоксидной смолой и отвердителем (полиэтилен-полиамин).

Изготовление цементно-полимерной смеси происходит следующим образом:

1. В бетоносмеситель заливается специальная вода для полимеров с небольшим количеством цемента;

2. Добавляются одинаковое число золы и шлака.

3. Раствор перемешивается.

4. Добавляются полимерные и прочие добавки.

5. Окончательно вымешивается.

Применение

Материал можно использовать для ландшафтного дизайна (дорожки и террасы), внутренней и наружной отделки стен, полов и фасадов зданий.

Дизайнеры и архитекторы любят его за то, что он легко формуется и способен наносится ручным и механическим способами. На поверхность залитого бетона определённое количество раз накладывается специальный штамп, имитирующий различные природные структуры (камень, булыжник, дерево, тротуарная плитка и прочие). Высохшую поверхность впоследствии можно окрашивать в нужный цвет красками с акриловой основой.

Им также можно отделывать порталы каминов, заборы, цоколи, лестницы, бассейны, бордюры, барбекю-зоны, фасады зданий.


Полимерные покрытия для бетона способны придать материалу дополнительные улучшенные свойства износоустойчивости, долговечности и прочности. Благодаря им монолит способен прослужить более 20 лет.

Производители и стоимость

В России производством и поставками занимаются компании: ООО «ТэоХим», ЗАО «БАСФ» (представительство немецкого концерна BASF), ООО «ДИ-Трейд», московское представительство компании «DUROCEM ITALIA», ООО «Зика» (представитель швейцарской фирмы SIKA), ООО «Топбетон».

Цена на полимербетонный наливной пол стартует на отметке 400 рублей за 1 м 2 дальнейшее повышение стоимости зависит от дороговизны полимерных добавок, условий работы и метража.

  • Устраняет эффект растрескивания
  • Увеличивает качество смеси
  • Придаёт бетону повышенную твердость
  • Увеличивает адгезионные свойства смеси

Полимер-бетоном называется водная полимерная добавка к цементно-песчаной смеси

Преимущества полимербетона весьма разнообразны, что обеспечивает широкие возможности их использования. Прежде всего, необходимо отметить повышенные характеристики в плане устойчивости к растяжению. Этот показатель существенно превышает аналогичный параметр у обычного бетона. Изделие обладает лучшей деформируемостью и не разрушается при воздействии значительной силы. В качестве дополнительных преимуществ полимербетона стоит указать повышенную долговечность, достигаемую за счёт значительной устойчивости к износу и некоторым другим внешним влияниям.

Применение обеспыливающей пропитки «Полимербетон»:

Область применения

Количество сухой цементно-песчаной смеси, кг

Количество добавки «Полимер бетон», кг

Примечание

Устройство порогов, косяков, ремонт ступенек, гидроизоляция, наливные полы с верхним слоем от 1 до 5 мм, заделка неровностей до 5 мм

8-10

Заделка неровностей в бетоне (потолки, полы, стены) до 50 мм

Добавку разбавить водой в соотношении от 1/1 до 1/4

Покрытия толщиной от 20 до 100 мм (без трещин и расслоения бетона при укладке)

Добавку разбавить водой в соотношении от 1/5 до 1/20

Обеспыливание бетонных полов

Добавку разбавить водой в соотношении 1/1

О продукте

Полимер-бетон, если его добавить в сухую смесь, делает её прочной и водостойкой. Её можно наносить толщиной даже в 1 мм. на бетон, кирпич, дерево, металл, пластмассу и держится она на них очень прочно Прочной она становится сразу после высыхания - в течение часа. Например, сухая смесь с полимер-бетоном нанесённая тонким слоем на картон гнётся как угодно, не отслаивается, не осыпается.

Алебастр, при замешивании его на полимер-бетоне, замедляет своё твердение до 2 часов. Материал становится водостойким. Его можно применять для наружных работ. Время твердения регулируется разбавлением полимер-бетона водой.

Строители давно заметили, если любую дешёвую импортную сухую штукатурку, наливной пол, приготовить на разбавленном полимер-бетоне, то водостойкость и прочность резко вырастут. Количеством полимер-бетона регулируют прочность материала

Очень много строений, подземных гаражей восстановлены с применением полимер-бетона. Церковь 15 века в Шереметьево (Московской области) полностью восстановлена с помощью штукатурки на полимер-бетоне. Декоративная лепнина на её фасаде - гипс с полимер-бетоном.

Любую старую конструкцию буквально склеивают составы с полимером. Например, металлическая коробка входной двери герметично вклеена в бетонный дверной проём. За шесть лет эксплуатации - никаких трещин.

Ремонтные, реставрационные работы приобретают другой смысл. Разбавьте полимер-бетон водой 1/1 и пропитайте бетон, дерево, штукатурку. Они станут прочными и водостойкими. Добавьте полимер-бетон в мелящую краску, и она станет прочной, эластичной и водостойкой. Покрасьте дерево (брёвна, брус, доски) полимер-бетоном и оно больше не будет трескаться, равномерно высохнет и не потемнеет.

То, о чём мы говорим, применялось во все времена. Люди всегда улучшали свойства стройматериалов полимерами - в основном яичным белком, казеином, мукой. Результат - высочайшая прочность и долговечность строений на десятки и сотни лет.

НАЗНАЧЕНИЕ:

  • для внутренних и наружных работ
  • сверхпрочный, гибкий бетон
  • клей для утеплителя, пенопласта. Клеится к дереву, бетону, металлу, стеклу, пластмассе
  • упрочняющая пропитка, качественная, гидроизолирующая
  • бетоконтакт - прочный и дешёвый
  • нетрескающаяся, непылящая штукатурка, гладкая и рельефная
  • ударопрочный наливной пол
  • водо- атмосферостойкий алебастр, гипс

СВОЙСТВА:

  • особо прочное, эластичное покрытие
  • не растрескивается
  • без запаха, экологически чистый
  • расход 5кг./100кг. смеси (цемент+песок)
  • время высыхания от 2 часов до 2 суток, в зависимости от толщины слоя
  • негорючий, пожаробезопасен

Инновационные технологии с каждым днем радуют нас все больше. Новые разработки коснулись также строительной отрасли. В частности, создание новых строительных материалов, среди которых широким спросом пользуется полимерный бетон. Он представляет собой смесь, состав которой состоит из различных полимерных веществ, а не из давно привычных для нас цемента или силиката. Данный материал имеет массу положительных свойств, благодаря которым он превосходит обычные строительные смеси.

Полимерный бетон: характеристики

Благодаря огромному количеству своих положительных свойств цементно-полимерная смесь оправданно заслуживает уважение среди строителей. Используя сей материал, любой специалист оценит его прочность и долговечность. Полимерный бетон не поддается влаге, не деформируется, прекрасно реагирует на перепады температур и непогоду. Быстро застывает, отлично сцепляется с любой поверхностью. У такого материала наблюдается высокая устойчивость к растяжению, хорошая воздухопроходимость. На него не действуют никакие химические реакции.

Но самое главное из всех свойств полимербетона — то, что он экологически чист, не загрязняет окружающую среду и никак не вредит человеческому здоровью. Полимерную смесь разрешено использовать даже при постройке общепитов, различных продуктовых торговых точек, а также других зданий пищевой промышленности.

Плюсы и минусы

Огромное количество положительных свойств превозносит цементно-полимерную строительную смесь над обычными бетонами. За счет быстрого застывания с полимерным бетоном уже через несколько дней можно производить первые работы, чего не скажешь про обычный материал. Бетон нового образца намного выносливее, прочнее. Для полного затвердения ему достаточно одной недели, а не месяца, как для обыкновенного цемента.

Среди положительных свойств полимерной смеси — безотходное производство. Раньше все сельскохозяйственные, а также строительные отходы попросту выбрасывались, или зарывались в землю, тем самым загрязняя нашу природу. Сейчас переработанный материал используют для изготовления полимербетона. Применение такой технологии не только решает проблему утилизации отходов, но и защищает от загрязнения окружающий мир.

У данного строительного материала, к сожалению, имеются и недостатки. Среди отрицательных свойств можно выделить вхождение в состав искусственных материалов. Второй негативный момент заключается в дорогой стоимости некоторых добавок, необходимых для приготовления полимерного бетона. За счет этого вырастает цена уже готового продукта.

Применение

Полимерный бетон благодаря наличию многих положительных свойств имеет довольно обширный круг применения. Его используют в ландшафтном дизайне, выкладывая дорожки и террасы. Подобной смесью отделывают стены, как с наружной, так и с внешней стороны, оформляют , лестницы, заборы, цоколи. Такой материал запросто поддается ручной работе. Из него получаются разные формы, фигуры, элементы декора. Прелесть его еще в том, что он легко окрашивается после высыхания.

Применение подобной строительной смеси подходит для заливки полов. Полимербетонные полы послужат прекрасной защитой от влаги. Полимербетонные полы сохранят тепло в вашем доме.

Виды

Учитывая технические характеристики и состав, бетон нового поколения делят на:

  • Полимерцементный. Данный вид бетона обладает прекрасной прочностью. Подобный материал используется при постройке аэродромов, отделке плит и кирпича.
  • Пластобетон. Он проявляет свойство превосходной устойчивости к кислотно-щелочным реакциям и температурному дисбалансу.
  • Бетонополимер. Эта строительная смесь отличается от других тем, что уже готовый, застывший блок пропитывается мономерами.

Данные вещества, заполняя собой отверстия и дефекты материала, обеспечивают ему долговечность и устойчивость к минусовой температуре.

Также в зависимости от типа строительных работ специалисты разделяют полимербетон на наполненный и каркасный молекулярный. Первый вид допускает в себе присутствие таких органических материалов, как кварцевый песок, гравий. Данные материалы осуществляют функцию заполнения пустот в бетоне. Во втором варианте бетон остается с незаполненными пустотами. А соединение между собою частичек бетона осуществляется полимерными веществам.

Полимерцементным бетоном называют искусственный каменный материал, связующими которого являются полимер и цемент, заполнителями - песок и щебень. В отличие от обычных бетонов с модифицирующими добавками (ГКЖ-94, винсол), которые из-за малых количеств практически не меняют структуру бетона, содержание полимера в полимерцементных бетонах достаточно велико. Это позволяет получать материалы с новыми свойствами. Они имеют меньшую массу, морозостойки, обладают несколько большей прочностью по сравнению с обычными, повышенной износостойкостью. Полимерцементные бетоны получают тремя способами:
введением в бетон яри смешивании водных дисперсий полимеров (поливинилацетата или синтетического каучука), распадающихся в бетонной смеси с выделением воды, при этом обезвоженный полимер выполняет роль дополнительного связующего;
добавлением в воду затворения водорастворимых мономеров и полимеров (фуранового и поливинилового спиртов, эпоксидных, фенолформальдегидных смол и т. п.) с последующим их отверждением в бетоне нагревом или с помощью отвердителей;
пропиткой бетона на необходимую глубину маловязкими полимерами (карбамидами, лаком «этиноль», стиролом), которые отверждаются непосредственно в бетоне.
Заполнителями для полимерцементных бетонов служат кварцевые или дробленые пески, а также щебень прочных и плотных горных пород крупностью не более 20 мм. Применяют также полимерцементные мелкозернистые растворы.
Оптимальное содержание полимера типа поливинилацетата составляет от 15 до 20% к массе цемента в пересчете на сухое вещество. При этом наилучшим образом используются свойства как цемента, так и полимера. При такой дозировке в полимерцементном бетоне сохраняется сплошность цементного геля, а полимер, обволакивая цементные сростки и зерна заполнителя, дополнительно склеивает их. При увеличении полимера сплошность цементных новообразований нарушается, из-за чего снижается прочность полимерцементных бетонов.
Оптимальное содержание водорастворимого карбамидного полимера С-89, а также эпоксидных полимеров ДЭГ-1 и ТЭГ-17 около 2% по отношению к массе цемента. При этом водоцементное отношение бетонной смеси можно понизить до 0,29-0,30 без ущерба для ее удобоукладываемости, а также стойкости в агрессивных средах. Применяя различные полимерные составляющие, можно получить полимерные бетоны, стойкие к действию нефтепродуктов, жиров и растворов солей. Полимерцементные бетоны применяют для устройства износоустойчивых иолов, аэродромных покрытий, резервуаров под нефтепродукты, а также монолитных конструкций для работы в агрессивных средах.
Для приготовления полимерцементных смесей применяют лопастные мешалки или вибросмесители. При механическом перемешивании смесь насыщается воздухом, в бетоне образуются мелкие поры, равномерно распределенные по объему. Вследствие того, что полимерцементные бетоны применяют пока в небольших объемах, их смеси готовят в смесителях, расположенных вблизи места укладки. Полимерцементные смеси обладают повышенной вязкостью, поэтому виброуплотнять их при низких частотах (3000 кол/мин) малоэффективно. Воздух не удаляется из бетона, структура его получается чрезмерно пористой и рыхлой. Более целесообразно высокочастотное вибрирование, а для жестких смесей трамбование и вибропрессование.
Полимерцементные бетоны, приготовленные на водных дисперсиях полимеров, выдерживают в воздушно-сухих условиях, бетоны же с добавками эпоксидных и карбамидных полимеров быстро твердеют во влажных условиях.
Пластбетоны - искусственные конгломераты, получаемые целиком на органических полимерных связующих. Они являются, по существу, пластмассами с минеральными наполнителями различной крупности.
Связующими в пластбетонах служат маловязкие термореактивные полимеры (фенолформальдегидные, фурановые, полиэфирные и эпоксидные), которые при добавлении отвердителей и в определенных условиях твердеют, склеивая компоненты в прочный конгломерат. Обычно применяют пластбетоны составов 1:5-1:15 (полимер: наполнитель по массе).
Для отверждения полимеров применяют керосиновый контакт Петрова, сульфокислоты и минеральные кислоты, полиэтиленполиамин,диэтилентриамин и др.
В качестве наполнителей применяют чистые пески с крупностью зерен 0,6-2,5 мм и содержанием глинистых и пылеватых частиц не более 0,5%. Щебень и гравий также должны быть сухими и чистыми и иметь крупность не более 20 мм. Помимо гранитного щебня в качестве наполнителей применяют андезитовый и баритовый, а также измельченный трепел и графит в зависимости от назначения пластбетона.
Прочностные свойства пластбетонов определяются свойствами связующего и наполнителя, а также адгезией между ними. Пластбетоны обладают высокой прочностью, особенно при растяжении и изгибе. Так, прочность ори изгибе некоторых пластбетонов на эпоксидных полимерах достигает 350-450 кгс/см2.
Пластбетоны практически водонепроницаемы, морозостойки; они хорошо сопротивляются износу, стойки в агрессивных средах. Например, стойкость их против действия кислот в 10 раз выше, чем у обычных бетонов.
Пластбетоны целесообразно применять для гидроизоляционных и антикоррозионных облицовок. Их используют для получения износоустойчивых полов, в аэродромных покрытиях, а также для возведения частей зданий и сооружений, эксплуатируемых в агрессивных средах.
Пластбетонные смеси готовят в небольших объемах непосредственно у мест их укладки из-за быстрого их твердения. В лопастный смеситель загружают наполнители, затем полимерные связующие. После 3-4-минутного перемешивания и получения однообразной массы вводят отвердитель и перемешивают в течение 5 - 8 мин.
Приготовленную порцию смеси сразу же укладывают в дело. Уплотняют ее трамбованием или штыкованием.
Твердеют пластбетоны лучше в сухих условиях при 50-100° С. Повышение относительной влажности выше 60% снижает прочность пластбетонов, особенно на полиэфирных полимерах. Составы на эпоксидных полимерах менее чувствительны к повышенной влажности. Время прогрева уложенных пластбетонов составляет 4-8 ч в зависимости от вида полимера и состава смеси. При твердении пластбетонов происходит их усадка, величина которой зависит от вида и количества полимера.

Цементно-полимерный бетон получается на основе добавления к стандартному составу бетона различных высокомолекулярных органических соединений, так называемых водно-дисперсных полимеров. В их разряд входят такие полимеры как винилацетат, винилхлорид, стирол. Это могут быть и растворимые водой коллоиды и латексы: спирты поливиниловые, смолы эпоксидные полиамидные и мочевиноформальдегидные. Полимеры вводятся в состав цементно-полимерного бетона в процессе приготовления бетона.

Цементно-полимерный бетон приобретает свои уникальные характеристики благодаря присутствию двух активных составляющих: органического и минерального вяжущего веществ. Вяжущее вещество способствует образованию цементного камня, который скрепляет в монолит свободные частицы заполнителя. По мере удаления воды из цементно-полимерного бетона на поверхности происходит образование тонкой пленки, обладающей отличной адгезией и сцеплением внутренних частиц раствора. Это и способствует монолитности цементно-полимерного бетона, что делает его более устойчивым к повышенным нагрузкам. Кроме того, цементно-полимерный бетон приобретает такие свойства, как повышенная прочность при растяжении, высокая морозостойкость, износостойкость и водонепроницаемость.

Прочность цементно-полимерного бетона увеличивается, если бетон предварительно выдерживается в условиях сухого воздуха, при которых влажность составляет не более 40- 50%. Воздух с большим процентом влажности снижает уникальные характеристики цементно-полимерного бетона.

Технология приготовления цементно-полимерного бетона схожа с обычным бетоном. Рекомендуется применение цементно-полимерного бетона для полов, дорог, отделочных составов, коррозионно-стойких покрытий.

Полимербетон (П-бетон) – это бетон, при приготовлении которого в качестве вяжущего используются полимерные смолы или они входят в состав вяжущего в значительных количествах и существенно влияют на свойство материала. Заполнителями служат обычно песок и щебень. Для экономии дорогостоящих смол в состав материала можно вводить тонкомолотые наполнители. П-бетоны подразделяются на полимерцементные бетоны (вяжущее цемент + водо-растворимая полимерная добавка), полимер силикатные бетоны (вяжущее жидкое стекло + фуриловый спирт или диизоцианаты), бетонополимеры (бетоны, пропитанные полимерами) и собственно полимербетоны.



В свою очередь полимербетоны бывают: на термореактивных смолах (карбамидных, фенольных, полиэфирных, фурановых, полиуретановых, эпоксидных) и термопластичных смолах (инден-кумароновых метилметакрилате). Кроме того, П-бетоны делятся на сверхтяжелые, тяжелые, легкие и сверхлегкие.

Мочевиноформальдегидные (карбамидные) смолы типа «КМ» (крепитель м) и «УКС» (универсальная карбамидная смола), МФ-17, М-60, М-19-62, и другие стойкие в кислотах, но не достаточно стойкие в щелочах. Их получают в результате реакции поликонденсации мочевины и формальдегида в водной или водно-спиртовой среде. Отвердителями являются щавелевая, лимонная, уксусная, серная, соляная, фосфорная кислоты, хлористые: аммоний и цинк, лучше соляно-кислый анимит, который хорошо растворяется в воде и смоле «УКС».

Фурфуролацетоновая смола ФАМ или ФА (ТУ 6-05-1618-73);

Ненасыщенная полиэфирная смола ПН-1 (МРТУ 6-05-1082-76) или ПН-63 (ОСТ 6-05-431-78);

Карбамидоформальдегидная КФ-Ж (ГОСТ 14231-78);

Фурано-эпоксидная смола ФАЭД-20 (ТУ-59-02-039.13-78);

Эфир метиловый метакриловой кислоты (мономер метилметакрилат) ММА (ГОСТ 16505).

В качестве отвердителей синтетических смол используются:

Для фурфуролацетоновых смол ФАМ и ФА – бензолсульфокислота БСК (ТУ 6.1425);

Для полиэфирных смол ПН-1 и ПН-63 – гидроперекись изопропил бензола ГП (ТУ 38-10293-75);

Для карбамидоформальдегидной КФ-Ж – солянокислый анилин СКА (ГОСТ 5822);

Для фурано-эпоксидной смолы ФАЭД-20 – полиэтиленполиамин ПЭПА (ТУ 6-02-594-70);

Для метилметакрилата ММА – система, состоящая из технического диметиланилина ДМА (ГОСТ 2168) и перекиси бензоила ПБ (ГОСТ 14888).

В качестве ускорителя твердения полиэфирных смол используется нефтенат кобальта НК (МРТУ 6-05-1075-76).

В качестве пластифицирующих добавок следует применять:

Катапин (ТУ 6-01-1026-75);

Алкамон ОС-2 (ГОСТ 10106);

Меламино-формальдегидную смолу К-421-02 (ТУ 6-10-1022-78);

Сульфированные нафталин формальдегидные соединения – пластификатор С-3 (ТУ 6-14-10-205-78).

Полимербетоны очень плотные и стойкие в различных агрессивных средах материалы. Наибольшей прочностью и универсальной стойкостью обладают полимербетоны на эпоксидных смолах к эпоксидным смолам относятся ЭД-5, ЭД-6, ЭД-16, ЭД-20, ЭД-22 и компаунды с каучуками, фурановыми (фурано-эпоксидная смола ФАЭД-20) и другими смолами. Для пластификации композиции в качестве пластификатор применяют диметилфталат, дибудилфталат и другие, которые вводятся в количестве 15-20% от массы смолы. Катализаторами твердения являются третичные амины, хлористая сурьма, фтористые соединения и другие. Для холодного отверждения применяют полиэтиленполиамин, гексаметилендиамин или жидкие полиамиды.

Фурановые смолы (ФА, ФАМ, 2-ФА и другие) получают конденсацией фурфурола и фурфурилового спирта с фенолами и кетонами. Они являются наиболее дешевыми. Наибольшее распространение в строительстве нашел мономер ФА, получаемый при взаимодействии фурфурола и ацетона в щелочной среде.

Исходными продуктами для получения фурфуролкарбамидных смол служат фурфурол, мочевина и наполнители из кислостойких пород. В качестве катализатора применяют хлорное железо, а ускорителя твердения – анилин.

В качестве крупного заполнителя для тяжелых полимербетонов может применяться щебень из естественного камня или щебень из гравия. Щебень и щебень, дробленный из гравия, должны отвечать требованиям ГОСТ 8267, ГОСТ 8268, ГОСТ 10260-74.

Применение щебня из осадочных горных пород не допускается.

В качестве крупных пористых заполнителей для полимербетонов следует применять керамзитовый гравий, шунгизитовый гравий и алгопоритовый щебень, соответствующие требованиям ГОСТ 9759, ГОСТ 19345, ГОСТ 11991.

Для приготовления тяжелых полимербетонов высокой плотности следует применять щебень следующих фракций:

При наибольшем диаметре, равном 20 мм., следует применять щебень одной фракции 10-20 мм.;

При наибольшем диаметре равном 40 мм., следует применять щебень из двух фракций 10-20 и 20-40 мм.

Состав полимербетона подбирают опытным путем. В соответствии рекомендациями Ю.М. Баженова, вначале, экспериментальным путем подбирают наиболее плотную смесь заполнителей и наполнителя и лигнимальной пустотностью, а затем определяют расход смолы и отвердителя. При этом количество смолы устанавливают таким, которое обеспечивает получение заданной подвижности бетонной смеси. Обычно расход смолы превышает объем пустот микронаполнителя на 10-20%.

Лучше состав полимербетона устанавливать с применением метода математического планирования эксперимента, варьируя содержание песка, наполнителя, смолы и отвердителя.

После выполнения эксперимента, обработки полученных результатов на ЭВМ и получения зависимостей свойств полимербетона от вышеуказанных факторов, можно рассчитывать оптимальный состав материала с требуемыми характеристиками (табл.).

На основе карбамидных и других смол и легких заполнителей (перлита, бисипора ячеистого стекла и других) можно получать особо легкие полимербетоны с средней плотностью от 70 до 500 кг / м 3 и с прочностью до 5 МПа.


Таблица11 - Характеристики полимербетонов.

Наименование показателей Вяжущие
ФАМ ФА ФАЭД ПН ЭД-6
тяжелый бетон легкий бетон тяжелый бетон тяжелый бетон легкий бетон тяжелый бетон легкий бетон тяжелый бетон
Средняя плотность, кг / м 3
Кратковременная прочность, МПАна сжатие на растяжение 70-90 5-8 30-65 3-5,5 90-110 9-11 50-85 3-9 80-100 7-9 50-85 2-8
Модуль упругости, МПА Е.10 -3 20-32 13-20 11,7 32-38 12-18 28-36 12-18 ¾
Линейная усадка, % 0,1 0,1-0,85 0,5 0,05-0,08 0,06-0,1 0,02-0,25 0,2-0,25 0,2
Коэффициент термического расширения, a*10 6 , о С -1 12-15 11-13 10-14 10-14 14-20 14-18
Объемное электрическое сопротивление, 10 -8 Ом. см. 3,8 5,8 ¾ ¾ ¾
Морозостойкость, не менее F300 F300 F300 F500 F300 F300 F300 ¾
Стойкость к нагреву, о С 120-140 120-140
Водопоглащение, % 0,05-0,3 0,1-0,4 0,01 0,2-0,5 0,05-0,1 0,05-0,3 0,02

Твердение отформованных изделий должно происходить при температуре не менее 15 о С и нормальной влажности окружающего воздуха в течении 28 суток, для изделий из полимербетонов ММА – в течение 3+ 1 сут.

Для ускорения процесса твердения изделия из полимербетонов должны подвергаться термообработке, которую следует проводить в камерах сухого прогрева. Сухой прогрев должен осуществляться электронагревателями, паровыми регистрами.

Длительность выдержки в формах полимербетонных изделий до распалубки и последующей термообработки должна быть при температуре окружающей среды:

17+ 2 о С………………12 ч.

22+ 2 о С………………8 ч.

более 25 о С…………..4 ч.

Распалубленные полимербетонные изделия должны подвергаться термообработке по следующим режимам:

Для полимербетонов ФАМ (ФА), ПН, КФ-Ж: подъем температуры до 80+ 2 о С – 2 ч., выдержка при температуре 80+ 2 о С – 16 ч., спуск температуры до 20 о С – 4 ч.

Для полимербетонов ФАЭД: подъем температуры до 120+ 5 о С – 3 ч., выдержка при температуре 120+ 5 о С – 14 ч., спуск температуры до 20 о С – 6 ч.

Термообработку полимербетонных изделий объемом не менее 0,2 м 3 допускается производить в формах по следующим режимам:

+ +

+ +

Для полимербетонов ФАМ (ФА), ПН, КФ-Ж: выдержка при 20 о С – 1,5ч., подъем температуры до 80+ 2 о С – 1ч., выдержка при температуре 80+ 2 о С – 16ч., спуск температуры до 20 о С – 4ч.

Для полимербетонов ФАЭД: выдержка при 20 о С – 1,5ч., подъем температуры до 120+ 5 о С – 2ч., выдержка при температуре 120+ 5 о С – 14ч., спуск температуры до 20 о С – 6ч.

Изделия из полимербетона ММА запрещается подвергать термообработке.

При соответствующем технико-экономическом обосновании полимербетоны целесообразно применять для изготовления конструкций, работающих в условиях сильно агрессивных сред (химические предприятия) (химически стойкие полы, лотки, сточные каналы, травильные ванны, сливные колодцы, химически стойкие трубы и т.д.) или находящихся под воздействием электрических токов (траверсы ЛЭП, контактных опор и подобных конструкций с высоким электро - сопротивлением).

Возможно изготовление из полимербетонов износостойких покрытий плотин, шахтных стволов, кольцевых коллекторов подземных сооружений, емкостей для хранения агрессивных жидкостей и других аналогичных сооружений.

Длительные испытания показывают, что предел длительной прочности мелкозернистых полимербетонов на основе смолы ФА составляет 0,45, на основе ФАМ – 0,5, а ФАМ-д-0,6.

Бетонополимер – это материал, получаемый в результате пропитки традиционного бетона полимерами с последующей их полимеризацией.

Бетонополимеры получают путем пропитки бетонов полимерами эпоксидная и полиэфирная смолы (полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полиметилметакрилат, стирол и др.) и сополимерами, из которых наибольшее распространение получили составы на основе мономеров акрилового и мет акрилового ряда. На прочность бетонополимера влияют структура и прочность исходного бетона, вид, состав и свойства пропиточного состава, режимы сушки, вакуумирования, пропитки материала и полимеризации мономеров.

В заводских условиях наиболее целесообразна искусственная сушка бетона до влажности 0,1…0,2% по массе при температуре 105…150 о С (конвективная, радиационная, высокочастотная, электрическая, комбинированная). Неполная сушка исходного бетона снижает прочность бетонополимера.

С целью наиболее полной пропитки бетона после сушки его вакуумируют при остаточном давлении в вакуум-камере 6,67…1333 Па в течение до одного часа. Режим вакуумирования устанавливается опытным путем для каждого вида бетона. Чем больше при вакуумирования из бетона удаляется влаги, воздуха, пара, тем плотнее будет его пропитка и больше прочности.

Важнейшей операцией является пропитка бетона мономерами. Пропитка материала с мелкими капиллярами происходит главным образом под действием капиллярных сил. Пропитку бетона с крупными порами капиллярами. Лучше вести под давлением до

1 МПа. Чем больше пористость исходного бетона и большей степени из него удалены воздух, пар и влага, тем полнее его насыщение мономерами и выше прочность бетонополимера. Влияют на этот процесс свойства мономера (вязкость, поверхностное натяжение, краевой угол смачивания), его температура и характер пористости.

Для полной пропитки тяжелого плотного бетона необходимо мономера 2…6% по массе, для пропитки легкого бетона на пористых заполнителей – до 30…68%, ячеистого бетона - до 102…117% (табл.).

Завершающей операцией является полимеризация мономера в бетоне (термокаталитическая и радиационная). Наиболее широко в производстве бетонополимеров применяется первый способ.

Возможно при необходимости поверхностная пропитка бетона, а также пропитка отдельных участков конструкций с целью уплотнения и упрочнения бетона, повышение плотности защитного слоя арматуры и ее сохранности.

По структуре бетонополимер представляет собой капиляро – пористое тело, в котором поры и капиляры заполнены затвердевшим полимером, имеющем хорошее сцепление с твердой фазой и объемно армирующим силикатную основу. Его структура зависит от структуры исходного бетона, свойств полимера и режима обработки. Поры бетонополимера замкнутые по форме близки к сферической. В порах с размером 200…600 мкм. наблюдается не заполненная центральная шаровидная зона. Полимер заполняет все поры, трещины и неровности на поверхности заполнителя, проникая в цементный камень и заполнитель, что значительно повышает их сцепление между собой, прочность материала на растяжении и изгибе, поскольку прочность на растяжение затвердевшего полимера намного больше такового бетона (для полиметилметакрилата до 80, а полистирола до 60 МПа (табл.). По этой же причине величина сцепления бетонополимера с арматурой возрастает в несколько раз (табл.).

Полимер как бы заклеивает дефекты структуры бетона и связывает различные его участки, повышая плотность и прочность материала. Бетонополимер на метилметакрилате характеризуется малым числом макропор. Число макропор также меньше, как у бетона. В контактной зоне “полимер – цементный камень” не наблюдается усадочных трещин. Таким образом создается плотная, монолитная с меньшим количеством дефектов структура материала, которая определяет характер его разрушения под нагрузкой. Бетонополимер разрушается почти мгновенно с громким треском и разлетом удлиненных осколков. Характер разрушения хрупкий. Так как обработанный полимером раствор оказывается прочнее крупного заполнителя, то разрушение происходит по раствору и заполнителю.

Прочность бетонополимера на сжатие зависит в основном от прочности исходного бетона, вида и свойств мономера, режимов сушки, вакуумирования, степени пропитки и полимеризации. Чем выше прочность исходного бетона, тем меньше степень его упрочнения.

В значительной степени прочность бетонополимера зависит от содержания полимера в паровом пространстве бетона. Чем выше степень пропитки бетона, тем больше прочность бетонополимера. С увеличением количества цементного камня в исходном бетоне степень упрочнения его повышается. В высоко прочном бетонополимере крупный заполнитель является слабым звеном. А поэтому более высокую прочность имеют мелкозернистые Бетонополимеры (до 200 МПа).

При охлаждении нагретых до +150 о С образцов до +20 о С их прочность полностью восстанавливается. А при охлаждении нагретых до +200 о С с образцов до +20 о С их прочность становится меньше первоначальной на 10%. Для получения бетонополимера, который мог бы сохранять свои свойства при температуре +200 о С и выше, необходимо применять специальные термостойкие композиции.

Прочность на растяжение бетонополимера повышается по сравнению с исходным бетоном в 3…16 раз и с увеличением количества мономера в бетоне (до 19 МПа).


Таблица 12 - Влияние начальной прочности бетона на прочность бетонополимера.

Введение в бетон золы и других аналогичных добавок мало отражается на прочности бетонополимера, что позволяет экономить до 50% цемента.

В исходный бетон с целью существенного ускорения твердения можно вводить до 5% CaCl 2 , что не опасно для арматуры после пропитки бетона полимером, так как последний хорошо защищает сталь от коррозии.

Модуль упругости бетонополимера на 30…60% выше, чем у исходного бетона. Предельные деформации бетонополимера в 2 раза, а трещиностойкость в 2…5 раз выше, чем у исходного бетона. Ползучесть и усадка бетонополимера в несколько раз меньше чему бетона. Средняя плотность бетонополимера больше, чем у бетона на привес мономера - на 3…10% для тяжелых бетонов и на 10…70% - для легких на пористых заполнителях.

Водопоглащение бетонополимера оптимального состава в 5…6 раз меньше чем у традиционного бетона (примерно до 1%), а коэффициент размягчения близок к единице. В связи с этим морозостойкость бетонополимера возрастает в несколько раз и может достигать 5000 циклов замораживания и оттаивания. Однако это зависит от вида полимера.

Бетонополимер оптимального состава стоек в сульфатных, магнезиальных, щелочных и солевых средах, а так же в разбавленных кислотах, за исключением фтористо-водородной. Но концентрированные кислоты (серная, соляная, азотная) разрушают его.

Пропитка полимером легкого бетона на пористых заполнителях, ячеистого и гипсобетона значительно улучшает их свойства, в частности, повышает их плотность, прочность и снижает водопоглащение.


Таблица 13 - Данные о прочности легких бетонов и бетонополимеров.


Таблица 14 - Улучшение свойств различных бетонов после пропитки полимерами.

Таблица 15 - Свойства бетонов и бетонополимеров.

При соответствии технико – экономическом обосновании и с учетом приведенных характеристик бетонополимер в первую очередь можно использовать для изготовления конструкций, работающих в агрессивных или суровых климатических условиях.