Полимербетоны и покрытия на их основе

При армировании полимербетона стеклопластиковой или стальной арматурой повышаются его механические свойства. Из стеклополимербетона и стале-полимербетона изготавливают шпалы, коллекторные кольца, опоры контактной сети, различные элементы шахтной крепи. Широко используются на практике  несущие конструкции комбинированного типа, в растянутой зоне которых находится армополимербетон, а в сжатой зоне цементный железобетон.

Такое сочетание способно существенно повысить трещиностойкость в растянутой зоне, так как предельная растяжимость полимербетона в 10 раз больше чем у обычного бетона (цементного).Кроме этого полимербетоны обладают прочностью на растяжение в пять раз больше чем цементные бетоны. Для полимербетонов армированных стальной арматурой используют связующие вещества на основе фурфуролацетонового мономера, эпоксидного полимера и другие.

К недостаткам полимербетонов относят старение которое усиливается при действии попеременного нагревания и увлажнения,а также их большую ползучесть.Кроме этого при работе с полимерами и кислыми отвердителями следует соблюдать предельную осторожность так как они могут вызвать серьезные ожоги.

 

1. Полимербетонные полы

 

Полимербетонные покрытия не впитывают влагу, они беспыльные, кроме того, имеют хороший декоративный потенциал. А по таким параметрам, как стойкость к истиранию и противоударность, покрытия из полимербетона можно сравнить с гранитом.

Технология укладки полов из полимербетона достаточно проста. Их устанавливают на грунте или на перекрытиях между этажами. Нижний слой обычно выполняется в виде цементно-полимерной стяжки, а верхний является отделочным. Толщина одного слоя полимербетонного пола в среднем обычно составляет от 6 до 8 миллиметров. Если необходимо создать более толстый слой – в состав добавляют крупные фракции кварцевого песка.

Перед монтажом полимербетонного покрытия основание тщательно очищается и промывается водой, а также грунтуется водным раствором дисперсии ПВА. Укладка полимербетонной смеси выполняется полосами шириной от 2 до 2.5 метров, после чего поверхность разравнивается, уплотняется и заглаживается. Заглаживание производится и в местах стыков между полосами, что делает готовое покрытие бесшовным.

Свежеуложенные полы из полимербетона должны затвердевать в условиях средней влажности, для чего их периодически поливают водой (это делает покрытие более прочным). Поливать пол начинают через 2 дня после укладки, и повторяют эту процедуру один раз в сутки на протяжении 3-4 дней.

Полимербетонные полы используются обычно в магазинах, торговых залах, вестибюлях общественных зданий. Часто применяют их и при реконструкции бетонных полов в промышленных помещениях. Поверхность таких полов может быть глянцевой или матовой и обладает высокими гигиеническими свойствами. Из полимербетона также изготавливаются достаточно прочные декоративные напольные покрытия. Они состоят из трех компонентов: цемент, окрашенный кварцевый песок, а также полимерный пластификатор (полиуретановая смола, каучуковый латекс или эмульсия поливинилацетата).

К плюсам полимербетонных полов относят быстроту отвердения и отсутствие усадки, устойчивость к механическим нагрузкам, отсутствие пылеобразования и нетребовательность к уходу, экологическую чистоту, возможность применения в помещениях с высокой влажностью, богатую цветовую гамму, достаточно невысокую стоимость и длительные сроки эксплуатации.

Необходимо отметить, что эти плюсы не являются характерными только для полимерцементных покрытий: например, эпоксидным полам также свойственны все эти характеристики, исключая, разве что, стоимость покрытия. Но существуют решения, позволяющие значительно сэкономить при устройстве эпоксидного пола: например, использование нанотехнологичного состава «Сделай ПОЛ», позволяющего создать эпоксидное покрытие со всеми свойствами наливного пола всего за один слой нанесения (являющийся одновременно и грунтовочным, и финишным), что позволяет минимизировать расход полимерного материала без ущерба для качества покрытия.

К недостаткам полимербетонных полов относят высокие требования, предъявляемые к основанию (оно должно быть абсолютно ровным и без дефектов, а перепад высот не должен превышать 2 миллиметров), необходимость предварительного расчета нагрузки для определения толщины основания, а также тот факт, что качественно произвести монтаж такого покрытия могут только профессионалы.

 

2. Полимербетонные лотки

 

Полимербетонные лотки объединили в себе все преимущества, которыми обладают лотки из пластика и бетона. От первых они взяли небольшой вес, инертность к большинству химических агрессивных веществ, длительный срок эксплуатации. От конструкций из бетона полимербетонные лотки взяли высокую прочность и жесткость, способность выдерживать высокие нагрузки. При производстве используется крошка из натуральных природных материалов, таких как гранит, кварц, а также песок в качестве наполнителя. Связывается это все в единую структуру с помощью полиэфирной или эпоксидной смолы. После затвердевания и высыхания образуется материал, похожий на пластик, но равный по прочности бетону.

 

 

 

 

 

 Преимущества полимербетонных  лотков

 

 Полимербетонные лотки  используют для создания систем  водоотвода, надежно защищающих  фундамент здания от повышенной  влажности. К преимуществам элементов, выполненных из полимербетона  можно отнести:

- высокая пропускная способность;

- Около десяти типоразмеров;

- способность каналов к самоочищению;

- высокая скорость прохода воды;

- небольшой вес позволяет производить монтаж одному рабочему без привлечения специальной техники или вспомогательных средств.

 Большим плюсом полимербетонных  лотков является отличное соотношение  между ценой и качеством этих  конструкций. Они существенно дешевле  полимерных лотков, а эксплуатационные  характеристики выше, чем у бетонных  конструкций.

 

 Сферы применения полимербетонных  лотков

 

 Использовать дренажные  системы из полимербетона можно  при обустройстве территории  частных домов, магазинов и торговых  центров, спортивных объектов и  развлекательных комплексов. При  соблюдении инструкций по установке  полимерных лотков срок их  службы может превышать 30 лет, при  этом они не требуют серьезных  затрат на ремонт.

 

3. Полимербетон как звукоизоляционный материал

 

   Полимербетон известен  как хороший звукоизоляционный  материал. Это его свойство используют, например, для изготовления шумозащитных стен-экранов для монтажа на шоссе и других магистралях (в особенности на мостах и путепроводах, так как  в данных случаях масса стен ограниченна).

   При производстве  звукоизоляционных устройств к  материалу предъявляются следующие  нормативные требования: достаточная  прочность, в частности, при интенсивной  ветровой нагрузке; стойкость к  воздействию влаги, выхлопных газов, моющих средств (детергентов), машинных  масел, оттаивателей (антифризов), а так же к воздействию света; масса ограничивается до уровня 40 кг/м². Полимербетон отвечает всем указанным требованиям.

   Следует отметить, что для приготовления полимербетона  можно наряду с обычными (минеральными) наполнителями использовать и  другие материалы. В настоящее  время наблюдается тенденция  повторного применения материалов, считавшихся отходами, например, для  настилания полов промышленных  предприятий, колёс мусорных контейнеров,  резервуаров, при их изготовлении  наполнителем служит отработанная  резина (старые автопокрышки) в смеси  с полиуретановой смолой. Такой  продукт, строго говоря, нельзя именовать  полимербетоном, однако, это аналогичный  материал.

   Другим наполнителем  является стекло. Размалыванием  стеклобоя можно приготовить тонкозернистый инертный порошок, который в связи с синтетической смолой как с наполнителем, даёт комбинированный стеклополимер, пригодный для изготовления самых разнообразных изделий. Применение стекла-утиля может, с одной стороны, очистить землю от большого числа валок, а с другой -  сэкономить дорогостоящие природные материалы. Проведённые исследования дали ошеломляющий результаты. Прочность на уровне около  100 Н/мм² (на сжатие) и прочность на экстремальное сжатие  до 300 Н/мм · м представляется вполне приемлемым показателем при толщине стенки до 25 мм. Эти показатели втрое превышают те же параметры аналогичных цементобетонных труб. Никаких опасений не добавили и исследования химической стойкости и непроницаемости.

 

 

3. Запатентованные покрытия

1 – Полимербетон для  защиты от радиации. Авторы: Смирнов В.А.; Королев Е.В.; Прошин А.П. Изобретение относится к строительным материалам, изготовленным на основе эпоксидной смолы, и может быть использовано для защиты строительных конструкций от воздействия ионизирующих излучений. Для изготовления полимербетона были использованы следующие материалы: диановая эпоксидная смола ЭД-16 (ГОСТ 10587-76), полиэтиленполиамин (ТУ 6-02-594-80), минеральный наполнитель с удельной поверхностью 200 м2/кг, кремнийорганический лак КО-922 (ГОСТ 16508-70) и металлическая дробь со средним диаметром частиц 3-4 мм.

Использование в качестве связующего высоковязкой эпоксидной смолы ЭД-16 позволяет уменьшить склонность бетонной смеси к расслаиванию.

Введение в полимербетон металлической дроби, имеющей среднюю плотность 7000-11000 кг/м3, позволяет значительно увеличить среднюю плотность и коэффициент ослабления гамма-излучения. 
Использование в качестве минерального наполнителя отхода промышленности, имеющего среднюю плотность 5100 кг/м3, позволяет дополнительно повысить среднюю плотность материала, а введение модифицирующей добавки позволяет увеличить предел прочности при сжатии.

Технология приготовления полимербетона следующая. В разогретую до 50oС эпоксидную смолу вводят модифицирующую добавку и отдозированный минеральный наполнитель, после чего смесь перемешивают в течение 5 мин. Затем вводят заполнитель и отвердитель и производят дополнительное перемешивание компонентов в течение 1-2 мин. Общее время приготовления полимербетона составляет 6-7 мин [7].

2 – Полимербетонная изоляция. Авторы: Плугин А.И., Азизов А.М., Асланов И.М., Курицын А.Г. () Изобретение относится к технологии защиты магистральных трубопроводных коммуникаций, подземных и наземных металлических и железобетонных конструкций от теплопотерь, тепловоздействия со стороны, и может быть использовано в качестве антикоррозионного покрытия.

В настоящее время известны принципиальные направления технических решений в этой области, наиболее представительным и наиболее близким из которых является полимербетонная изоляция, содержащая вяжущее на основе полимера и минеральный наполнитель (пат. РФ N 2005731, C 08 C 18/08, 1992).

Обладая определенными преимуществами перед другими аналогами, в частности незначительным объемным весом и требуемой теплоизоляционной способностью, эта полимербетонная изоляция обладает очевидными и существенными недостатками, которые заключаются в выбранном наборе компонентов, включающем полиизоционат, диэтиленгликоль, диметилкетон, триэтаноламин, которые представляют собой сложные и дорогостоящие мономеры и полимеры, каждый из которых обладает своей реакционной способностью и совместить их в едином сбалансированном реакционном процессе представляется довольно технологически сложным процессом ввиду того, что начальное время реакции полимеризации у каждого указанного компонента различное, - это приводит к образованию нереакционноспособных объемов и каверн, не приводящих к образованию желаемых монолитных поверхностей на контакте с защищаемым материалом, то же - на свободной наружной поверхности, к получению неравномерной внутренней структуры изоляции, что приводит к несоответствию расчетным характеристикам изоляции и вызывает увеличение толщины слоя изоляции и - габаритов конструкции.

Технический результат данного изобретения заключается в повышении теплозащитных свойств изоляции, снижении теплопотерь от защищаемой конструкции при упрощении композиции и процесса приготовления, формования и нанесения на защищаемые поверхности независимо от рода защищаемого материала; в управлении процессом отверждения наносимой и нанесенной изоляции при безусадочности ее в линейном и объемном отношениях и повышении антикоррозионных свойств за счет образования на контакте с защищаемым материалом и на поверхности изоляции гидрофобной и аэрозольногидронепроницаемой пленки.

Указанный технических результат в изобретении достигается за счет того, что полимербетонная изоляция, содержащая вянущее на основе полимера и минеральный наполнитель, в качестве вяжущего содержит циклолинейный силоксановый блок-сополимер с отвердителем в виде оловоорганического компонента [8].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Таким образом, полимербетон - это бесцементный бетон на основе полимерного связующего (вяжущего). В качестве связующего используют преим. термореактивные смолы, напр. фурановые, ненасыщенные полиэфирные, карбамид-ные, эпоксидные, кумарон-инденовые с соответствующими отвердителями, реже термопластичные.

Заполнители (грубодисперсные наполнители) в полимербетоне-щебень размером до 50 мм и песок с размером зерен до 5 мм. В целях снижения расхода связующего и стоимости изделий, а также для регулирования их св-в в полимербетон вводят мелкодисперсный наполнитель с размером частиц менее 0,15 мм (баритовая, кварцевая, андезитовая мука и др.). В состав полимербетона могут входить также пластификаторы, р-рители и разбавители, порообразователи, ПАВ, антипирены, красители и т.п.

Примерный состав полимербетона (% по массе): щебень гранитный 51, песок кварцевый 26, кварцевая мука 11, фурфурол-ацетоно-вый мономер-ФАМ (продукт конденсации в щелочной среде эквимолярных кол-в фурфурола и ацетона, состоящий гл. обр. из монофурфурилиденацетона и его димера) 10, бензолсульфокислота 2.

Различают сверхтяжелый (3,5-4 т/м3), тяжелый (2,2-2,4 т/м3), легкий (1,6-1,8 т/м3) и сверхлегкий (0,4-0,5 т/м3) полимербетон В наименовании полимербетона указывают сокращенное назв. связующего и вид мелкодисперсного наполнителя, а для армированного полимербетона (армополимербетона)-и вид арматуры, напр. полимербетон ФАМ на кварце, сталеполимер-бетон ФАМ на андезите (арматура-сталь).

При изготовлении полимербетона компоненты тщательно перемешивают в бетоносмесителях. Заполнители рекомендуется предварительно отмыть от орг. и минер. загрязнений, высушить до влажности не более 0,5-1,0% по массе и разделить на фракции по размерам. Компоненты загружают в след. порядке: щебень, песок, наполнитель (перемешивание 1-2 мин), смола (перемешивание 3 мин), отвердитель (перемешивание 3 мин). Более высокая степень однородности смеси, сокращение расхода связующего и общей продолжительности перемешивания достигаются, когда отдельно в скоростном смесителе готовят смесь связующего с наполнителем (т. наз. мастику), к-рую затем перемешивают в бетоносмесителе с предварительно подготовл. смесью заполнителей.