Полимербетоны и покрытия на их основе

Пластификаторы - дибутилфталат и полиэфир ПН-1 - приблизительно в 2 - 3 раза увеличивают жизнеспособность эпоксидного связующего, а каменноугольный деготь и жидкий битум - в 1,2 - 1,7 раза при введении их в связующее от 10 до 40 вес. ч. на 100 вес. ч. эпоксидной смолы. Наименьшая жизнеспособность отмечается у эпоксидного связующего, пластифицированного фуриловым спиртом (2 - 2,5 час при температуре воздуха 20 ± 5 °С).

  Жизнеспособность полимербетонной смеси на эпоксидной смоле, приготовленной с весовым отношением связующего к минеральной части 1 : 7, в 2 - 3 раза меньше, чем эпоксидного связующего, т.е. если жизнеспособность связующего 5 - 6 час, то смеси - 1,5 - 2 час при температуре воздуха 20 ± 5 °С.

 Полимербетонная смесь  на эпоксидной смоле начинает  набирать прочность сразу же  после введения отвердителя, причем  вначале наиболее интенсивно.

Жизнеспособность полимербетонной смеси на полиэфирной смоле уменьшается с увеличением в составе смеси минерального материала (при увеличении минерального материала от 1 до 7 вес. ч. на 1 вес. ч. полиэфирного связующего жизнеспособность смеси уменьшается от 30 до 20 мин при температуре воздуха 20 ± 5 °С).

Полимербетонная смесь на полиэфирной смоле также начинает набирать прочность после введения отвердителя, через 3 - 4 часа прочность достигает 150 - 250 кгс/см2 (предел прочности при сжатии), а через 6 часов - 400 кгс/см2 при температуре воздуха 20 ± 5 °С. Набор прочности полимербетонной смеси на полиэфирной смоле при температуре воздуха 20 ± 5 °С происходит наиболее интенсивно в первые семь суток и практически заканчивается через 12 - 14 суток. Дополнительное незначительное нарастание прочности происходит в последующие три месяца.

 Механические и деформативные свойства полимербетонов на эпоксидной или полиэфирной смоле зависят от вида и количества составляющих их материалов.

 Основные показатели  механических свойств полимербетона  на эпоксидной смоле (пределы  прочности при сжатии, растяжении  и износ) с увеличением количества  отвердителя и пластификатора  повышаются до определенного  значения, затем снижаются при  постоянном соотношении связующего и минеральной части.

 Аналогичная зависимость  свойств полимербетона от количества  ускорителя и отвердителя в  составе связующего характерна  и для полимербетона на полиэфирной смоле.

 Свойства полимербетона  на эпоксидной или полиэфирной  смоле зависят от вида, зернового  состава и количества минерального  материала. Более плотные смеси  обеспечивают более высокую прочность  полимербетона.

С увеличением количества минерального материала в смеси свойства полимербетона сначала улучшаются, а затем ухудшаются.

Рациональное весовое соотношение эпоксидного или полиэфирного связующего и минерального материала в смеси рекомендованных составов находится в пределах от 1 : 5 до 1 : 7.

 

1. Составы полимербетона на  эпоксидной или полиэфирной смоле

 

При проектировании состава полимербетонной смеси на эпоксидной смоле подбирают зерновой состав минеральной части, состав эпоксидного связующего и весовое соотношение минеральной части и эпоксидного связующего.

 Минеральная часть  полимербетонной смеси на эпоксидной  смоле состоит из каменной  мелочи размером 2,5 - 1,25 мм или 5,0 - 2,5 мм (65 - 70 %) и крупнозернистого или  среднезернистого кварцевого песка (30 - 35 %).

 Составы эпоксидного связующего приведены в табл. 2.

 Весовое соотношение  эпоксидного связующего и минеральной  части любого из рекомендуемых  составов полимербетонной смеси  на эпоксидной смоле 1 : 5 - 1 : 7.

 Для приготовления  эпоксидного связующего, наполненного  песком (состав № 4), рекомендуется  в эпоксидное связующее составов  № 1, 2, 3 ввести кварцевый крупнозернистый  или среднезернистый песок в  соотношении 1 : 1.

 

Таблица 2 - Составы эпоксидного связующего

 

Компоненты эпоксидного связующего	Кол-во компонентов, вес в ч., в составах
	№1	№2	№3
Эпоксидная смола марки ЭД-5 или ЭИС-1 Полиэтиленполиамин Дибутилфталат Каменноугольный деготь марки Д-3, Д-4 или Д-5 Фуриловый спирт	100 8-10 20-25 -   -	100 20 - 50   -	100 15-20 -     20-30

 

Примечания: 1. Состав № 1 рекомендуется для приготовления полимербетонной смеси в холодном состоянии и укладки ее в покрытие при температуре воздуха не ниже +15 °С; состав № 3 - для укладки смеси в покрытие как при положительной, так и при отрицательной температуре воздуха; состав № 2 приготавливается на предварительно подогретом пластификаторе и укладывается в покрытие при температуре воздуха не ниже + 15 °С.

 Дибутилфталат можно заменить полиэфиром марки ПН-1 или МГФ-9 в количестве 35 - 40 вес. ч. или тиоколом марок НВТ, I, II в количестве 30 - 50 вес. ч.

 Для приготовления  полимербетонной смеси на полиэфирной  смоле холодным способом и  применения ее при температуре  воздуха 15 °С и выше рекомендуется следующий состав:

1 Минеральная часть:

- каменная мелочь размером 5,0 - 2,5 мм - 35 %;

- крупнозернистый или среднезернистый кварцевый песок - 44 %;

- минеральный порошок - 21 %.

2 Полиэфирное связующее:

- полиэфирная смола - 100 вес. ч.;

- нафтенат кобальта - 1 вес. ч.;

- перекись циклогексанона - 3 вес. ч.

Весовое соотношение полиэфирного связующего и минеральной части 1 : 5 - 1 : 7.

 

2. Технология приготовления полимербетонной смеси

 

Полимербетонную смесь на эпоксидной смоле во избежание ее нагрева (отверждение идет с выделением тепла) и преждевременного отверждения (превращения в полимербетон) следует приготавливать порциями по 30 - 40 кг при температуре воздуха 20 ± 5 °С.

В процессе приготовления полимербетонной смеси на эпоксидной смоле:

- готовят эпоксидное связующее;

- отвешивают минеральные  материалы (каменную мелочь, песок) в требуемых количествах;

- смешивают эпоксидное связующее и минеральный материал.

 

 Эпоксидное связующее в холодном состоянии (состав № 1 и 3) приготовляют следующим образом.

В отдельных емкостях отвешивают необходимое количество составляющих материалов эпоксидного связующего данного состава. Затем в емкость загружают последовательно эпоксидную смолу, пластификатор и отвердитель и тщательно перемешивают после введения каждого компонента.

 При приготовлении  эпоксидного связующего с подогревом  пластификатора (состав № 2) перед  перемешиванием компонентов каменноугольный  деготь или жидкий битум разогревают  до температуры 40 - 60 °С. Затем в  емкость загружают эпоксидную  смолу и подогретый каменноугольный  деготь или жидкий битум; все  тщательно перемешивают. Приготовленный  таким образом компаунд охлаждают  до температуры воздуха. После  этого в компаунд вводят отвердитель  и снова перемешивают.

 Из эпоксидного связующего  и минеральных материалов приготавливают  полимербетонную смесь, для чего  в емкость с эпоксидным связующим вводят минеральный материал: сначала песок, затем каменную мелочь. После введения каждого компонента полимербетонную смесь тщательно перемешивают до полного обволакивания минеральных частиц эпоксидным связующим и получения однородной смеси.

 Приготовленную полимербетонную  смесь на эпоксидной смоле  необходимо немедленно (за 0,5 - 1 час) использовать при температуре  воздуха 20 ± 5 °С. При более высокой  температуре воздуха срок использования  полимербетонной смеси на эпоксидной  смоле сокращается до 20 - 30 мин.

 Полимербетонную смесь  на полиэфирной смоле замешивают  порциями по 50 кг.

Процесс приготовления полимербетонной смеси на полиэфирной смоле идет в такой же последовательности, как и смеси на эпоксидной смоле.

 

 Полиэфирное связующее приготавливают следующим образом: в отдельных емкостях отвешивают полиэфирную смолу, нафтенат кобальта и перекись циклогексанона.

Полиэфирную смолу делят на две равные части. В одну часть полиэфирной смолы вводят все требуемое количество нафтената кобальта, а в другую часть - все требуемое количество перекиси циклогексанона. Каждую часть связующего тщательно перемешивают в течение 2 - 3 мин.

Приготовленные части связующего (ПС + ПЦ и ПС + НК) объединяют и тщательно перемешивают.

Объединять обе части связующего следует только перед внесением минерального материала из расчета укладки полимербетонной смеси за 20 - 30 мин.

 Приготовленное полиэфирное связующее объединяют с минеральными материалами. Для этого в емкость с полиэфирным связующим вводят сначала минеральный порошок, затем, песок и каменную мелочь. После введения каждого минерального материала все тщательно перемешивают до получения однородной смеси.

Полимербетонную смесь на полиэфирной смоле необходимо немедленно использовать, так как ее жизнеспособность 20 - 30 мин при температуре воздуха 20 ± 5 °С.

 Эпоксидное связующее, наполненное песком, готовят порциями по 20 - 30 кг. При этом в эпоксидное связующее, полученное по описанной выше технологии, вводят песок и все тщательно перемешивают до получения однородной смеси.

 После каждого замеса  все емкости, мешалки, инструмент  и другое оборудование очищают  ацетоном от остатков связующего  и смеси.

 

 

 

 

2. Область применения полимербетонов

 

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. Помимо этого он широко применяется при сооружении подземных конструкций (канализационные коллекторы, элементы шахтного крепления и др.). Он играет роль и герметика для крупных резервуаров, грунтовки, как выравнивающий материал для изделий из металла.

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.

С другой стороны, полимербетон был по достоинству оценен и с точки зрения декоративности. Достаточно широкий цветовой спектр – от натурального-песчаного до зеленого и красно-коричневого – позволил его свободно применять в качестве декоративно-облицовочного материала. Из него получаются весьма эффектные подоконники, кухонные столешницы, барные стойки, элементы для ванной комнаты. Благодаря своим свойствам полимербетон хорош в жилых помещениях, и в помещениях, предназначенных для торговли и общественного питания, из него оптимально изготовление раковин для химических лабораторий, а также наливных полов.

Собственно, ассортимент того, что можно изготовить из этого материала, неограничен, а область применения, можно сказать, всеохватна. Если ему требуется придать декоративные свойства, то полимербетон наполняют мраморной либо гранитной крошкой. Крупнейшим потребителем такого полимерного материала остается строительная индустрия. Надежность и технологическая эффективность полимербетона уже доказали свое право называться одним из лучших стройматериалов. 

Полимерный мрамор – специальный тип полимербетона. Используются практически те же вяжущие и наполнители, которые отличаются, однако, более мелким размером гранул. Эффект внешнего вида природного мрамора обеспечивается путём добавки пигментов требуемого вида. Мелкие размеры фракций наполнителя и связанное с этим увеличение содержания вяжущего придают полимерному мрамору ещё более высокую прочность на растяжение при изгибе, ударную вязкость и предел прочности при разрыве, чем у стандартного полимербетона.  За счёт выбора наиболее приемлемого  сырья (причём следует особое внимание обратить на светостойкость применяемых пигментов) и применения эффективных смесителей и дозаторов обеспечиваются беспористые поверхности растворов, равномерная пигментация и внутренняя структура, исключающая возникновение трещин, коробление и расслоение, иными словами, обеспечивается высокое качество материала.