Как сделать самому полимерный бетон на улице. Полимерный бетон: процесс изготовления своими руками. Что такое полимербетон

Что это за материал? Чем он отличается от привычных бетонных смесей с точки зрения состава и потребительских свойств? Можно ли приготовить полимербетон своими руками? Где и как его используют? Попробуем найти ответы.

Что это такое

Определение

Давайте выясним, что такое полимербетон? Ключевое отличие интересующего нас материала от обычного бетона — в том, что в качестве связующего вместо портландцемента используются синтетические смолы. Как правило, термореактивные; реже — термопластичные.

Справка: термореактивным называется полимер, в котором при нагреве происходят необратимые химические изменения, приводящие к изменению его прочностных или иных свойств.
Проще говоря, после разового нагрева пластик больше не плавится при достижении той же температуры.
Термопластичные полимеры, напротив, совершают фазовый переход при каждом нагреве.

Не стоит путать нашего героя с другим материалом — полимерцементным бетоном. В нашем случае полимеры используются в качестве единственного связующего. Полимерцементный бетон — это обычный бетон на основе портландцемента, модифицированный синтетическими добавками для придания ему каких-либо специфических свойств (повышенной эластичности, износостойкости, водонепроницаемости и т.д.).

Ключевые свойства

Что замена цемента на полимеры дает с точки зрения потребительских качеств?

• Повышенную прочность на растяжение . Бетоны на цементной основе обладают отменной прочностью на сжатие, а вот изгибающие или растягивающие нагрузки воспринимаются арматурным каркасом.
• Пониженную хрупкость . Материал куда более стоек к ударным нагрузкам.
• Эластичность . Там, где бетонный монолит лопнет, полимербетонный лишь незначительно деформируется.
• Водонепроницаемость . Портландцемент при сушке дает значительную усадку, что обеспечивает пористую структуру бетона. В отличие от него, полимеры после окончательного набора прочности уменьшается в объеме крайне незначительно; причем усадка приводит не к поризации, а к небольшому уменьшению линейных размеров готового изделия.

Уточним: для улучшения теплоизоляционных качеств и уменьшения веса в ряде случаев при производстве полимербетонных изделий практикуется использование пористых заполнителей.
В этом качестве используются керамзитовый и перлитовый песок.
Однако поры заполнителя не выходят на поверхность, а раз так — водонепроницаемость не страдает.

• Морозостойкость . Собственно, это свойство прямо вытекает из предыдущего пункта: нет пор — нет и кристаллизации воды в них, разрывающей материал при заморозке.

• Повышенную износостойкость . Полимерное связующее банально прочнее цементного камня на разрыв; оторвать от него частицу наполнителя куда сложнее.
• Химическую стойкость . И она обусловлена свойствами полимеров: большая часть смол инертна к действию агрессивных газов и жидкостей.

Применение

Давайте изучим основные области применения полимербетона.

Производство

Нормативные документы

Обсуждаемый нами материал считается относительно новым и имеющим заграничное происхождение; однако изучение нормативных документов, по которым он производится, приведет к неожиданному открытию. Инструкция по производству полимербетонов и изделий из них за номером СН 525-80 была принята в 1981 году и остается актуальной по сей день.

Давайте изучим основные тезисы документа. Для всех изделий из полимербетона нормальным температурным режимом считается диапазон от -40 до +80 градусов по шкале Цельсия.

Уточним: если верхняя граница обусловлена возможностью применения термопластичных смол, размягчающихся при нагреве, то нижняя — повышенной хрупкостью полимеров при замораживании.
В отсутствие ударных и вообще механических нагрузок нижний предел эксплуатационной температуры может быть безболезненно увеличен до актуального в самых суровых климатических зонах.

Связующее

В состав полимербетона, согласно тексту документа, могут входить следующие полимеры:

Заполнитель

В качестве основного заполнителя используется щебень скальных пород. Применение осадочных пород (известняка, ракушечника и т.д.) не допускается: его невысокая прочность на сжатие существенно ухудшит эксплуатационные качества продукта.

Размер фракции щебня определяется, как ни забавно это звучит, его же максимальным диаметром:

1. Если наибольший размер не превышает 20 мм, используется одна фракция — 10-20 миллиметров.
2. В тех случаях, когда наибольший размер достигает 40 мм, рекомендуется применять две фракции: 10-20 и 20-40 миллиметров. Мелкая щебенка будет способствовать более плотному заполнению и, соответственно, повысит итоговую прочность материала.

Обратите внимание: для пористых заполнителей (уже упоминавшихся керамзита и перлита) допустим максимальный размер 20 мм; используются две фракции: 5-10 и 10-20 миллиметров.
При этом, процентный состав заполнителя делится между крупной и мелкой фракциями в отношении 60:40 процентов по массе.

Помимо крупного, используется мелкий (так называемый зерновой) заполнитель. Обычно в этой роли выступает кварцевый песок — природный или дробленый. Требования к нему в основном сводятся к отсутствию примесей — пыли, ила и глины, которые способны ухудшит сцепление между заполнителем и связующим.

Наполнитель

Кроме минерального заполнителя, в состав продукта входит молотый наполнитель — минеральная мука. Стандарт предусматривает несколько вариантов.

Допускается использование перемолотых щебня и кварцевого песка. Для материала, который готовится на основе карбамидоформальдегидных смол, дополнительно используется водно-связующая добавка — строительный гипс (ГОСТ 125-70).

Пример состава

В качестве образца мы проанализируем состав тяжелого полимербетона на базе фурано-эпоксидного связующего ФАЭД. Источником информации нам послужит все тот же документ СН 525 -80.

Любопытно: БСК выполняет сразу две функции.
Она служит катализатором полимеризации (отвердителем) и обеспечивает дегидратацию (обезвоживание) сырья.

БСК — эффективный и безопасный отвердитель с дополнительной функциональностью.

Технология

Как выглядит технология полимербетона (точнее, его изготовления) в промышленных условиях?

1. Заполнители тщательно промываются от всевозможных загрязнений. Как мы помним, они могут негативно сказаться на итоговой прочности продукта.
2. Следующий этап — сушка. Влажность заполнителя не должна превышать 1 процента; рекомендуется придерживаться массового содержания воды до 0,5%.
3. Разделенные на фракции компоненты загружаются в смеситель.
   Последовательность загрузки и промежуточных операций строго регламентирована:
   1. Загружается щебень.
   2. Добавляется песок.
   3. Добавляется наполнитель.
   4. Смесь перемешивается в течение 1-2 минут.
   5. Добавляется связующее.
   6. Смесь перемешивается 3 минуты.
   7. Добавляется отвердитель.
   8. Перемешивание в течение 3 минут — и материал готов к заливке.
4. На внутреннюю поверхность формы наносится разделительный слой, который помешает полимербетону слипнуться с ней. В этой роли обычно используются парафин, машинное масло или технический вазелин.
5. Форма заливается максимально равномерно и по возможности без полостей.
6. Последний этап — уплотнение смеси на вибростоле или с помощью навесного вибратора. Оптимальная амплитуда — 2-3 миллиметра, частота — 3000 колебаний в минуту (50 Гц). Если смесь замешивается и выкладывается в несколько приемов, ее уплотнение повторяется после каждой выкладки.
   Сигнал к прекращению на поверхности жидкой фракции материала (обычно для этого достаточно 2-3 минут).

Форма может быть снята с готового изделия через сутки. Набор прочности при комнатной температуре занимает от 20 до 60 суток. Он, впрочем, может быть ускорен нагревом до 60-80 градусов; температура поднимается и опускается со скоростью 0,5С в минуту во избежание роста внутренних напряжений.

Как видите, каких-то особых сложностей технология производства не предполагает; при наличии связующего, отвердителя, бетономешалки и вибростола изготовить полимербетон в домашних условиях вполне реально.

Нюанс: очищать бетономешалку от остатков смеси придется исключительно быстро.
После добавки отвердителя схватывание занимает не более часа.

Обработка

Чем и как обрабатываются полимербетонные изделия? Можно ли их шлифовать и клеить?

Чем резать и сверлить этот материал?

• Для склеивания используются мастики и клеи на основе все тех же синтетических смол. Мастики, помимо собственно связующего, содержат каменную муку.

На фото — полиуретановый клей белорусского производства с креативным названием.

• Для шлифовки подходит обычная наждачная бумага. Для полировки используется войлочный круг; глянец можно навести с использованием пасты ГОИ (полировальная паста разработки Государственного Оптического Института).

• Сверлить материал в принципе можно обычными победитовыми сверлами по бетону; однако алмазное бурение отверстий в бетоне с полимерным связующим дает куда лучший результат. Края отверстия остаются идеально ровными, без сколов. Для отверстий большого диаметра (например, под смеситель в полимербетонной рабочей поверхности для кухни) используется алмазная коронка.
• Идеальный инструмент для резки — опять-таки алмазная пила. Она предпочтительна и для конструкций, внешний вид которых не столь важен (резка железобетона алмазными кругами позволяет сделать края реза идеально ровными и не менять круг при прохождении армирования);в случае той же столешницы неаккуратный рез безнадежно испортит ее внешний вид.

Алмазная пила — идеальный инструмент для резки материала.

При обработке материала в общем случае стоит избегать его сильного нагрева. Температура свыше 120 — 150 градусов противопоказана термопластичному связующему.

Заключение

Полимерные бетоны - это особый строительный материал, который используется в качестве связующего элемента, а также для замены известковых цементов. В некоторых случаях полимер применяют как дополнение к портландцементу. Он представляет собой универсальное долговечное композитное вещество, полученное путем смешивания различных минеральных наполнителей с синтетическими или природными вяжущими агентами. Этот передовой технический материал используется во многих отраслях промышленности, но наиболее распространен в строительной сфере.

Виды

В строительстве применяют три типа полимербетонов. Далее подробнее рассмотрим их технологию изготовления, область применения и составы, чтобы иметь общее представление о полимербетонах и их модификациях.

Полимерные составы для бетона (модифицированный полимерами бетон)

Такая разновидность бетона выполнена из портландцементного материала с модифицированным полимером, таким как акрил, поливинилацетат и этиленвинилацетат. Имеет хорошую адгезию, высокую прочность на изгиб и низкую проницаемость.

Акриловый полимерный модифицированный бетон характеризуется стойким цветом, именно поэтому он пользуется огромным спросом среди строителей и архитекторов. Его химическая модификация схожа с традиционной цементной вариацией. Количество полимера обычно составляет от 10 до 20%. Бетон, модифицированный таким способом, имеет более низкую степень проницаемости и более высокую плотность, чем чистый цементный. Однако его структурная целостность существенно зависит от связующего вещества портландцемента.

Деградация бетона может занять больше времени, если он имеет высокую плотность и меньшую площадь поверхности. Относительное улучшение химической стойкости полимер-модифицированного материала к портландцементному возможно в кислотной среде.

Пропитанный полимером бетон

Полимерную пропитку для бетона обычно делают путем внедрения мономера низкой плотности в гидратированный портландцемент, за которым следуют радиационная или термическая каталитическая полимеризация. Модульная эластичность этого типа бетона на 50-100% выше, чем у обычного.

Однако модуль полимера на 10% больше, чем у нормального бетонного. Благодаря этим превосходным характеристикам, среди множества вариантов применения полимерного строительного материала можно отдельно отметить производство:

• палуб;
• мостов;
• труб;
• напольной плитки;
• строительного ламината.

Технология процесса внедрения включает сушку бетона для удаления влаги с его поверхности, использование мономеров в тонком слое песка, а затем полимеризацию мономеров с использованием теплового потока. Следовательно, бетонные поверхности имеют более низкую проницаемость для воды, абсорбцию, стойкость к истиранию и, как правило, высокую прочность. Также, чтобы повысить износостойкость, сопротивление к холоду и влаге, используются полимерные кирпича, камня, полов и т.п.

Полимербетон

Не имеет ничего общего с обычным для нас портландцементом. Образуется посредством комбинации камней с полимерным связующим материалом, который не содержит воды. Полистирол, акрил и эпоксидные смолы представляют собой мономеры, которые широко используются при изготовлении этого типа бетона. Сера также рассматривается как полимер. Серобетон используют для строений, требующих высокой стойкости к кислотной среде. Термопластичные полимеры, но чаще всего термореактивные смолы, применяются в качестве основного полимерного компонента из-за их высокой термической стабильности и устойчивости к широкому спектру химических веществ.

Полимерный бетон состоит из агрегатов, которые включают диоксид кремния, кварц, гранит, известняк и другие высококачественные материалы. Агрегат должен быть хорошего качества, без пыли, мусора и излишней влаги. Несоблюдение этих критериев может снизить прочность связи между полимерным связующим и заполнителем.

Особенности полимерных бетонов

Современный строительный материал отличается от своих предшественников. Он обладает следующими характеристиками:

• Высокая устойчивость к химическим и биологическим средам.
• По сравнению с цементно-бетонными изделиями, обладает меньшей массой.
• Отлично поглощает шум и вибрации.
• Хорошая выветриваемость и устойчивость к ультрафиолету.
• Абсорбция воды.
• Может быть разрезан с помощью сверл и шлифовальных станков.
• Может быть переработан в качестве щебня или измельчен для использования в качестве основания дороги.
• Примерно в 4 раза прочнее, чем цементный бетон.
• Хорошие теплоизоляционные свойства и стабильность.
• Ультрагладкая отделка, которая способствует эффективному гидравлическому потоку.

Использование

Полимербетон может применяться для нового строительства или ремонта старого материала. Его адгезионные свойства позволяют восстанавливать как полимерные, так и обычные бетоны на цементной основе. Низкая проницаемость и коррозионная стойкость позволяют использовать его в плавательных бассейнах, системах канализации, дренажных каналах, электролитических ячейках и других структурах, содержащих жидкости или агрессивные химикаты. Он подходит для строительства и восстановления колодцев, благодаря способности противостоять токсичным и коррозионным канализационным газам и бактериям, обычно встречающихся в водопроводных системах.

В отличие от традиционных бетонных конструкций, он не требует покрытия или сварки защищенных швов ПВХ. Можно увидеть применение полимерного бетона на улицах города. Его используют при строительстве барьеров на дороге, тротуаров, дренажных канав, фонтанов. Также на улице для бетона добавляют в асфальт при строительстве открытых площадок, взлетных полос и других объектов, которые находятся под открытым небом и постоянно подвергаются внешним атмосферным воздействиям.

Полимербетон (который также называют литьевым или искусственным камнем, полимерцементом, бетонополимером и пластбетоном) является альтернативным видом бетонной смеси, в которой вместо стандартного связующего вещества используется полимер (синтетическая смола). Благодаря этому компоненту и более дешевым минеральным заполнителям, состав отличается высокой влаго- и морозоустойчивостью, но при этом цена литьевого камня ниже. Рассмотрим подробнее: полимербетон – что это такое и действительно ли этот материал стоит использовать в строительстве, в качестве замены привычного бетона?

Чтобы ответить на этот вопрос, в первую очередь определим, какие компоненты включает в себя пластбетон.

Состав полимербетона

Львиную долю состава полимерцемента занимает заполнитель и добавляется он сразу двух видов:

• Молотый – тальк, графитовый порошок, андезитовая мука, молотый базальт, слюда и прочее сырье.
• Грубодисперсный – гравий, щебень, кварцевый песок.

Важно! При производстве литьевого камня нельзя использовать металлическую пыль, цементную известь и мел.

В качестве «скрепляющего» составляющего используется смола:

• фурано-эпоксидная (должна отвечать требованиям ТУ 59-02-039.13-78);
• фурфуролацетоновая (ФАМ), отвечающая стандартам ТУ 6-05-1618-73;
• карбамидоформальдегидная (соответствует нормам ГОСТ 14231-78);

Чтобы скрепить заполнитель часто используют полиэфирную смолу, так как она стоит дешевле других. Также допускается использование мономер метилметакрилата (сложного метилового эфира), отвечающего стандартам ГОСТ 16505.

Помимо этого в составе литьевого камня присутствуют отвердители, пластифицирующие добавки и красящие компоненты. Они также должны соответствовать требованиям, предъявляемым к химическим добавкам (ГОСТ 24211).

В зависимости от того или иного количества и типа компонентов можно получить полимербетон разного качества.

Разновидности полимербетона

В зависимости от того, какой заполнитель (а точнее его фракция) вы добавили в раствор литьевого камня, можно получить материал как для создания легких декоративных элементов, так и для сооружения более массивных конструкций.

Исходя из этого, различают следующие классы полимербетона:

1. Сверхтяжелый. Плотность такого бетона составляет от 2,5 до 4 т/м 3 . В качестве заполнителя для сверхтяжелого строительного материала используют компоненты размером не менее 2-4 см. Такой тип бетона используется для строительства конструкций, на которые оказывается большое давление (несущие конструкции, фундамент).
2. Тяжелый (плотностью от 1,8 до 2,5 т/м 3). Такой пластбетон конструкционного типа подходит для изготовления декоративных литьевых камней, имитирующих мрамор и прочие дорогостоящие камни. Размер заполнителя тяжелого полимербетона не должен превышать 2 см.
3. Легкий. Так как плотность такого материала составляет 0,5-1,8 т/м 3 , то его обычно относят к бетонам конструкционно-теплоизоляционного класса. Бетонополимер этого типа отличает высокими показателями сбережения тепла. Заполнитель для его приготовления используется такой же фракции, как и для тяжелого полимербетона, меняется только его количество.
4. Сверхлегкий. Плотность такого состава составляет от 0,3 до 0,5 т/м 3 , поэтому он используется для теплоизоляционных работ и при возведении внутренних перегородок. В качестве наполнителя чаще всего выступают различные стружки, перлиты, пробка и полистирол с фракцией не больше 1 см.

Полезно! Чаще всего полимербетон используют для изготовления: кухонных столешниц, раковин, подоконников, колонн, ступеней, памятников, каминов, фонтанов, полов, ваз и многого другого.

Также существует самый легкий искусственный камень, с заполнителем размером не более 0,15 мм. Такой материал нашел применение при производстве декоративных элементов.

Свойства полимербетона

Если сравнивать бетонополимер с обычным бетоном, то стоит отметить тот факт, что по многим своим характеристикам состав с добавлением смол, обходит привычные смеси. Полимербетон обладает следующими свойствами:

• плотностью – 300-3000 кг/м 3 ;
• противостоянием на сжатие – от 50 до 110 МПа;
• противостоянием на изгиб – от 3 до 11 МПа;
• истиранием в пределах 0,02-0,03 г/см 2 ;
• температурным пределом – от 60 до 140 0 С;
• упругостью – от 10 000 до 40 000 МПа;
• коэффициентом теплопроводности – 0,05-0,85 Вт/м·К;
• объемом поглощения влаги – 0,05-0,5%;

Прочностные характеристики полимербетона в 3-6 раз превышают показатели обычного бетона. Тоже самое касается и прочности на растяжение, которая у бетонополимера почти в 10 раз выше.

Также стоит учесть химическую пассивность современного бетонного состава, которая определяется по ГОСТ 25246-82. Из этого нормативного документа следует, что при 200 0 С по Цельсию химическая стойкость компонентов бетонополимера к азотной кислоте будет не меньше 0,5%, а к соляной кислоте, аммиаку или раствору кальция не менее 0,8%.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что полимербетон в состав которого входят смолы обладает всеми необходимыми для строительства различных объектов качествами.

Преимущества и недостатки литьевого камня

Полимерцемент часто применяется при возведении конструкций, которые нельзя изготовить из обычного бетона, ввиду его хрупкости. Благодаря полимерному составу, сооружения будут менее подвержены деформациям или разрушениям.

Помимо этого полимербетон обладает следующими преимуществами:

• Благодаря высокой водонепроницаемости и устойчивости бетонополимера к перепадам температурных режимов, на поверхности готового изделия капли воды практически сразу испаряются, вследствие чего не происходит образования трещин и прочих дефектов.
• Поверхность полимерцемента остается гладкой на протяжении всего срока эксплуатации, благодаря чему изделия из полимербетона не пачкаются.
• Многообразие расцветок позволяет создавать из этого материала изделия, стилизованные под дорогостоящие натуральные породы (гранит, мрамор и прочие).
• Материал поддается переработке с возможностью повторного использования бетонополимера.
• Конструкции из этого легкого бетона не нуждаются в дополнительной обработке.

Если говорить о недостатках современного материала, то стоит выделить следующие минусы:

• Горючесть полимербетона.
• Высокую стоимость некоторых связующих компонентов (однако если вы используете в качестве заполнителя молотую муку, то затраты значительно сократятся).
• В продаже не всегда можно найти все необходимое для производства такого состава.

Говоря о производстве полимербетона, стоит рассмотреть возможные варианты изготовления такого бетона.

Способы производства литьевого камня

Процесс изготовления бетонополимера может быть непрерывным или периодическим.

Непрерывное производство

В этом случае мы говорим о крупном производстве, для которого потребуется приобрести соответствующее оборудование:

• Вибростол.
• Мешалку.
• Компрессорную систему с пистолетом.
• Силиконовые матрицы.
• Вытяжку.
• Шлифовальные и полировочные машины.

Чтобы приобрести все необходимое придется потратить порядка 250 000 рублей. Даже если учесть, что часть оборудования вы изготовите своими силами, самые дорогостоящие инструменты придется приобретать. Поэтому мы не будем останавливать на этом способе производства и рассмотрим более доступную технологию.

Изготовление полимерцемента в домашних условиях

Зная, что такое полимербетон, становится очевидно почему чаще всего для производства столешниц и декоративных элементов для загородного участка используется именно этот материал. К счастью для его «домашнего» производства вам не потребуется специализированного оборудования.

Чтобы изготовить полимерцемент своими руками:

1. Промойте и очистите заполнитель. После этого высушите его, пока влажность щебня или гравия не будет составлять 0,5-1%. Если использовать влажный заполнитель, то прочность готового изделия понизится.
2. Просейте песок и удалите из него примеси.
3. Засыпьте в бетономешалку сначала щебень, потом песок и заполнитель и перемешивайте компоненты на протяжении 2 минут.
4. Добавьте воду и снова все перемешайте.
5. Размягчите связующий компонент (смолу) с помощью растворителя или просто разогрев твердую массу.
6. Добавьте в смолу пластифицирующую добавку, стабилизаторы и прочие компоненты. Перемешайте их отдельно от заполнителя в течение 2 минут.
7. Добавьте отвердитель.
8. Перемешайте все составляющие не менее 3 минут пока не получите сметанообразную смесь.
9. Залейте полученную смесь в смазанную парафином матрицу или подготовленную опалубку. Старайтесь заливать сразу тот объем состава, который полностью заполнит форму. Полимербетон очень быстро схватывается, поэтому действовать нужно быстро.
10. Разравняйте поверхность и уплотните смесь на вибростоле.
11. Выждите сутки и вытащите готовое изделие из матрицы.

На этом производство полимербетона можно считать завешенным.

Post Views: 23

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.

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.

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.