Полимербетон (П-бетон) | Нетот.ру - ремонт и строительство своими руками для тех - Нетот.ру - ремонт и строительство своими руками для тех

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».

К другим смолам, рекомендуемым для приготовления полимербетонов относятся:

- 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.

Применение щебня из осадочных горных пород не допускается.

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/_м³ и с прочностью до 5 МПа.

Таблица .

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/_м³	2200 2400	1500 1900	2300	2200 2400	1500 1800	2200 2400	1500 1800	2400
Кратковременная прочность, МПА на сжатие на растяжение	70-90 5-8	30-65 3-5,5	50 5	90-110 9-11	50-85 3-9	80-100 7-9	50-85 2-8	100 9
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*10⁶, ^оС^-1	12-15	11-13	30	10-14	10-14	14-20	14-18	30
Объемное электрическое сопротивление, 10^-8 Ом. см.	3,8	5,8	10	¾	¾	10	¾	10
Морозостойкость, не менее	F300	F300	F300	F500	F300	F300	F300	¾
Стойкость к нагреву, ^оС	120-140	120-140	180	120	120	80	80	120
Водопоглащение, %	0,05-0,3	0,1-0,4	1	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^оС 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:

Распалубленные полимербетонные изделия должны подвергаться термообработке по следующим режимам:

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

- для полимербетонов ФАЭД: подъем температуры до 120+5^оС – 3 ч., выдержка при температуре 120+5^оС – 14 ч., спуск температуры до 20^оС – 6 ч.

Термообработку полимербетонных изделий объемом не менее 0,2 м³ допускается производить в формах по следующим режимам:

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

- для полимербетонов ФАЭД: выдержка при 20^оС – 1,5ч., подъем температуры до 120+5^оС – 2ч., выдержка при температуре 120+5^оС – 14ч., спуск температуры до 20^оС – 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.