В.Ю.Копосова
Студент ЭУИС I-6
Научный руководитель-проф. М.В.Фомина
ПОЛИМЕРБЕТОН.
Полимербетон — это бетон, вяжущим веществом в котором служат синтетические полимеры. Полимербетон, существенно отличаясь по своим свойствам от обычных бетонов, является, по существу, новым строительным материалом. Полимербетоны целесообразно применять в тех случаях, когда требуются особо высокая химическая стойкость, повышенная прочность на удар, износостойкость, морозостойкость.
Способ изготовления:
Полимербетоны как строительные материалы созданы в нашей стране более 50 лет назад. За этот период накоплен интересный опыт технологии их изготовления и применения для изготовления химичечски стойких конструкций. Одновременно предпринимались многочисленные попытки использования их в покрытиях по бетону при устройстве полов в помещениях с агрессивными средами, реконструкции дорог, мостов и взлетно-посадочных полос аэродромов, для защиты отстройников, очистных и гидротехнических сооружений, трубопроводов, свай, колонн и других элементов каркасов зданий.
Большую группу искуственных строительных композитов получают с помощью органических вяжущих веществ-полимерных материалов. Известно, что характерным признаком полимеров является исключительно большой размер их молекул. Молекулярная масса полимеров изменяется от десятков до сотен тысяч единиц, поэтому для характеристики полимера важно знать форму его структурных частиц. Форма же гигантских молекул (макромолекул) полимера имеет два основных вида-линейную (или цепную) и пространственную (или сетчатую).
Наполнители и заполнители являются важными составляющими компонентами полимерных композитов. В состав полимербетонов в качестве крупного заполнителя, как правило, вводят щебень, средняя плоность и гранулометрический состав которого должен подбираться исходя из условий плотной упаковки в процессе формования, размеров, геометрической формы и средней плотности реальных изделий или конструкций. В полимербетонах в отличие от обычных бетонов кроме крупного и мелкого заполнителя применяют еще тонкодисперсный (порошкообразный) наполнитель.
В случае применения только мелкого заполнителя (песка) материал называют полимерраствором. Использование такого набора заполнителей позволяет снизить расход полимера и одновременно уменьшить усадку, деформативность и некоторые другие нежелательные свойства бетона.|
Особенности технологии полимербетонов:
Свойства полимербетона во многом зависят от подбора его состава. Основная цель подбора состава полимербетона — обеспечение минимального расхода полимерного вяжущего при получении требуемых физико-механических свойств бетона (прочности, плотности, стойкости и т. п.).
Экономия этого материала диктуется не только высокой стоимостью полимеров, но и ухудшением некоторых показателей полимербетона при увеличении расхода вяжущего сверх оптимального.
Уменьшить расход вяжущего можно правильным подбором зернового состава заполнителей. Обычно применяют тощие полимербетоны с соотношением полимера к наполнителю от 1:5 до 1:12 (по весу), что соответствует расходу 100—200 кг полимера на 1 м³ бетона.|
Перемешивают и укладывают полимербетон теми же методами, что и обычный бетон, с применением стандартного оборудования. В ряде случаев для перемешивания полимербетонной смеси требуется подогревать ее.
Необходимые условия и продолжительность твердения полимербетона зависят от вида полимера, вида и количества отвердителя. Твердеть полимербетон может при обычной температуре («холодное» отверждение) и в условиях подогрева до 40—80°. В последнем случае бетон твердеет быстрее и достигается большая степень отверждения полимера.
Полимербетон изготавливается следующим образом: со связующим (полиэфирной смолой) смешивается песок, известняк, тальк, измельченные отходы производства композиционных материалов, например, стеклопластиков и т.д. Грубодисперсные наполнители в полимербетоне — щебень размером до 50 мм и песок с размером зерен до 5 мм. В целях снижения расхода связующегои стоимости изделий, а также для регулирования их свойств в полимербетон вводят мелкодисперсныйнаполнитель с размером частиц менее 0,15 мм (баритовая, кварцевая, андезитовая мука и др.). В состав полимербетона могут входить также порообразователи, ПАВ, антипирены, красители и т.п.При высокой степени наполнения (70 – 80 %) получаются недорогие изделия с высокими физико-механическими характеристиками. Наполнитель, такой как песок, придаёт изделиям долговечность, устойчивость к истирающим нагрузкам, но сильно повышает их массу. При производстве таких изделий необходимо выбирать смолу с пониженной вязкостью. Параметры производства должны быть такими, чтобы наполнитель был равномерно распределен по объему изделия, не осаждался вследствие разности плотностей наполнителя и смолы. Также необходима дегазация смеси для предотвращения образования полостей внутри изделия, которые могут привести к снижению прочности. Недостатком изделий из полимербетона является неэстетичный внешний вид, это делает невозможным использование этих изделий в качестве декоративных элементов при оформлении помещений и т.д.
Свойства: Полимербетоны обладают более высокими физико-механическими характеристиками и химической стойкостью, чем цементные бетоны. Их применение позволяет повысить долговечность строительных конструкций, работающих в агрессивных средах в 3-4 раза и уменьшить материалоемкость в 1.5-2 раза. Они имеют более высокие показатели прочности и износостойкости. Недостатками полимербетонов являются значительная ползучесть при длительном воздействии нагрузки, высокий коэффициент температурного расширения, сравнительно низкая теплостойкость. Полимербетоны по сравнению с цементными бетонами обладают более высокой усадкой. Этот показатель уменьшается при введении наполнителя и при изготовлении полимербетонов по каркасной технологии. У полимербетонов большой коэффициент температурного расширения, что ведет к повышению внутренних напряжений.
Объемная масса полимербетонов, зависящая в основном от вида и количества заполнителя, находится обычно в пределах 1800—2200 кг/м³.
Прочность полимербетонов определяется их составом и в некоторой степени режимом твердения. Ценным качеством полимербетонов по сравнению с цементными является низкая истираемость, в особенности бетонов на эпоксидных и фурановых полимерах.
Химическая стойкость:
В отличие от обычного цементного бетона полимербетон обладает высокой стойкостью к действию кислот, растворов солей и нефтепродуктов. Стойкость полимербетона в той или иной среде зависит от вида полимерного вяжущего, стойкости заполнителей и ряда других факторов. Например, для кислотостойких бетонов необходимо применять кислотостойкие заполнители (кварц, андезит, графит и т. п.). Для обеспечения высокой стойкости, безусловно, необходима плотная структура полимербетона.
Влияние полимерного связующего сказывается и на термических свойствах полимербетона. Коэффициент температурного расширения полимербетонов выше, чем у обычного бетона, вследствие высокого коэффициента температурного расширения полимерного связующего, равного 0,5—1,0·10-3 1/град, т. е. в 5—10 раз выше, чем у стали и цементного камня. Поэтому для снижения температурных деформаций полимербетона желательно уменьшать расход полимерного связующего. Теплопроводность полимерных бетонов ниже, чем у цементных.
Как было показано выше, существенным недостатком полимербетонов является сравнительно низкая термостойкость. Предельные температуры, в которых можно эксплуатировать конструкции из полимербетонов, не превышают 150—180°.|
Область применения полимербетона:
Полимербетоны применяют для устройства монолитных бесшовных полов, отделочных и защитных покрытий строительных конструкций, ремонта и омоноличивания бетонных элементов, изготовления полимербетонных элементов и пр. Но, как было отмечено выше, применять полимербетоны особенно целесообразно для изготовления химически- и морозостойких конструкций. В связи с этим наибольшее распространение полимербетоны получили для защитных покрытий строительных конструкций и технологических установок химических предприятий, а также для устройства бесшовных полов. Такие полы и покрытия нетрудоемки в изготовлении; они легко поддаются ремонту и восстановлению.
Из полимербетонов изготовляют элементы наружной облицовки гидротехнических сооружений, работающих в особо тяжелых условиях — абразивный износ, постоянное действие воды, частое замораживание и т. п.
Полимерные растворы и мастики используют для склеивания, замоноличивания и ремонта бетонных и железобетонных конструкций. При этом прочность склейки обычно превышает прочность склеиваемой (омоноличиваемой) конструкции. Растворы и мастики применяют также для кладки из кислотоупорных кирпичей и приклейки кислотоупорной плитки.
Представляет интерес использование крупнопористого полимербетона (с объемной массой менее 500 кг/м³) на особо легких заполнителях (перлит, керамзит) для теплоизоляции. Использование полимерного вяжущего вместо минерального позволяет ощутимо уменьшать теплопроводность и объемную массу таких бетонов.В таблице № 1 приведены основные сферы применения полимербетонов:
Таблица № 1.
| Фундаменты под промышленное оборудование; |
| Шумопоглощающие конструкции; |
| Причальные кромки и волнорезы; |
| Емкости для воды; |
| Дренажные конструкции; |
| Дорожные бордюры и ограждения; |
| Железнодорожные шпалы; |
| Лестницы; |
| Реставрация и защита существующих бетонных конструкции. |
Список литературы
1) Ерофеев В.Т., Соколова Ю.А., Богатов А.Д., Палеотип Эпоксидные полимербетоны, модифицируемые нефтяными битумами, каменноугольной и карбамидной смолами и аминопроизводственными соединениями, 2012
2) Клюев А. Н. , Семенов В. Б., Бесцементный бетон на основе щёлочесодержащих отходов нефтехимической промышленности
3) Патуроев В. В., Полимербетоны, M., 2007.
4) Соломатов В. И., Технология полимербетонов и армополимербе-тонцых изделий; M., 2004; 5) Петроченков Р.Г., Издательство Московского государственного горного университета. Композиты на минеральных заполнителях. Учебное пособие. Том 1. Механика строительных композитов,2005 6)Бормотов А.Н., Палеотип. Полимерные композиционные материалы для защиты от радиации. Монография, 2012 7)Михайлин Ю.А., Научные основы и технологии. Специальные полимерные композиционные материалы, 2009 8) Мийченко И.П. Технология полуфабрикатов полимерных материалов, 2012 9) Калугина Е.В., Гумаргалиева К.З., Заиков Г.Е., Научные основы и технологии.Полиалканимиды. Монография, 2012 10) Головнев С.Г., Красный Ю.М., Красный Д.Ю., Инфра-Инженерия. Производство бетонных работ в зимних условиях. Обеспечение качества и эффективность. Учебное пособие, 2013
Автор публикации
