Полимербетон

Полимербетон (resin concrete, Plastbeton, beton de resine) — это бетон на основе органического высокомолекулярного связующего (вяжущего). Как правило, в качестве связующего в полимербетоне используются термореактивные смолы:

 Иногда для изготовления полимербетона применяют термопласты, например, кумароно-инденовые смолы.

 Наполнителями (заполнителями) для полимербетона как правило служат гранитный или андезитовый щебень, кварцевый песок и др.

Размер частиц наполнителя составляет 0,1—40 мм, влажность — не более 5%.

 Соотношение в полимербетоне связующее : грубодисперсный наполнитель может изменяться в пределах от 1 : 3 до 1 : 20 (по массе). Если используют связующие, которые отверждаются кислыми отвердителями (например, мономер ФА), содержание карбонатов в наполнителях ограничивают (в пределах 0,5—1%), так как взаимодействие карбонатов с отвердителями обусловливает значительное газовыделение, приводящее к понижению плотности и прочности полимербетона. Содержание отвердителя полимебетоне составляет 2—30% от массы связующего.

Помимо грубодисперсных наполнителей, в композицию вводят 10—50% (от массы связующего) различных веществ, улучшающих технологические свойства, а также эксплуатационные показатели полимербетона.

Основные компоненты полимербетона:

  • полимерное связующее;
  • грубодисперсные наполнители;
  • отвердители;
  • тонкодисперсные наполнители (графит, сажа, фарфоровую муку, барит и др.), повышающие прочность, модуль упругости, а в некоторых случаях и химстойкость полимербетона;
  • пластификаторы (дибутилфталат, синтетические каучуки), способствующие повышению эластичности изделий из полимербетона;
  • растворители и разбавители (например, фурфурол в фурановые смолы, толуол или ацетон в эпоксидные смолы), повышающие пластичность композиции и облегчающие ее формование;
  • порообразователи и другие добавки.

Типичный состав композиции (в % по массе):

  • щебень — 52,
  • речной песок — 29,
  • молотый кварц — 7,
  • мономер ФА — 10,
  • бензолсульфокислота — 2.

При изготовлении полимербетона компоненты тщательно перемешивают в обычном лопастном или шнековом смесителе или в вибросмесителе (отвердитель загружают в последнюю очередь). Процесс пожароопасен. Изделия из полимербетона формуют методами свободного литья или виброформования. Композицию выдерживают в формах сначала 1 сут при 18 — 25 °С, а затем 10—30 ч при 80—120 °С до полного отверждения связующего. В тех случаях, когда композицию не подвергают термообработке, прочность изделий из полимербетона повышается в течение 1—3 мес после их изготовления.

Свойства полимербетона

Свойства полимербетона определяются типом и количеством связующего и наполнителя, а также степенью отверждения связующего.

  • Прочность полимербетона при сжатии: 50—120 Мн/м2;*
  • Прочность полимербетона при изгибе: 12—40 Мн/м2;
  • Прочность полимербетона при растяжении: 6—20 Мн/м2;

*1 Мн/м2 ≈10 кгс/см2),

  • Ударная вязкость полимербетона— в пределах 10—20 кдж/м2, (или кгс·см/см2.)
  • Ползучесть полимербетона зависит в основном от типа связующего, степени его отверждения, а также от условий нагружения. При длительном действии нагрузки, не превышающей 50% от разрушающей, деформация образцов полимербетона на основе мономера ФА прекращается через 240 сут нагружения. В интервале температур 20—70 °С образцы полимебетона на основе эпоксидных смол характеризуются незатухающей ползучестью.
  • Теплостойкость полимербетона на основе различных связующих следующая (в °С):
  • фурановые смолы — 150—200,
  • эпоксидные — 80—120,
  • полиэфирные — 70—100,
  • фенольные — 120—180.
  • Температурный коэффициент линейного расширения полимербетоне в 2—6 раз превышает этот показатель для стали и обычного бетона; при повышении температуры от —40 до 60 °С он изменяется от 20·10-6 °С-1 до 60·10-6°С-1.
  • Теплопроводность полимербетона на основе мономера ФА меньше, чем у гранита и стали, соответственно в 10 и 100 раз.
  • Полимербетоны обладают высокой стойкостью к действию химических реагентов (таблица 1).

Таблица 1: Химическая стойкость полимербетона и обычного бетона в различных средах (по 10-балльной шкале)

Вид полимербетона Кислоты Окислители Щелочи Соли Растворители Масла и нефте-продукты
Фурановый 10 2 9 10 8 8
Эпоксидный   9 3 8 10 6-7 9
Полиэфирный 8-9 6-7 3-4 8-10 4-5 7-9
Фенольный   9-10 3-4 5-7 10 7 8
На основе портландцемента 1 1 9 5 5-7 5-6
  • Водопоглощение плотного полимербетона составляет 0,2—1,5% (за 30 сут).
  • Полимербетон морозостоек: после 100 циклов замораживания и оттаивания масса фуранового полимербетона уменьшается на 0,1—0,2%, а его прочность снижается лишь на 5—8% (заметное снижение прочности наблюдается после 300 циклов).
  • Полимербетоны, особенно на основе полиэфирных и эпоксидных смол, обладают хорошей адгезией ко многим материалам; Для полимербетонов, содержащих связующие, отверждаемые кислотами, характерна низкая адгезия к портландцементному бетону. Для повышения адгезии такой бетон перед нанесением на него полимербетона кислотного отверждения покрывают кислотостойким материалом.
  • Прочность связи при испытании полимербетона на отрыв изменяется в пределах 2—10 Мн/м2 (20— 100 кгс/см2).

Полимербетон широко применяют для:

  • покрытия полов в производственных помещениях с агрессивными средами,
  • покрытия мостов и дорог, подвергающихся воздействию интенсивных нагрузок,
  • для декоративной отделки различных сооружений.
  • изготовления тюбингов, шахтной крепи, труб и т.д.

Армированный металлом полимербетон (сталеполимербетон) перспективен как высокопрочный материал, который может быть использован в конструкциях, контактирующих с агрессивными средами. Применение полимербетона в строительных конструкциях ограничивается в некоторых случаях его ползучестью при низких температуpax и горючестью.

О свойствах бетонов, изготовляемых на основе композиций неорганических вяжущих веществ и органических высокомолекулярных связующих, см. Полимерцемент.


 

Список литературы:
Химически стойкие мастики, замазки и бетоны на основе термореактивных смол, М., 1968;
Соломатов В. И., Полимер цементные бетоны и пластбетоны, М., 1967;
Синтетические смолы в строительстве, Киев, 1969;
Скупин Л.,Полимерные растворы и пластбетоны, пер. с чеш., М., 1967;
Сталеполимербетонные строительные конструкции, М., 1972.

Автор:
Источник: Энциклопедия полимеров, под редакцией Каргина В.А
Дата в источнике: 1972 год
Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter