состав и характеристики, виды, плюсы и минусы

Полимербетон – современная высокотехнологичная альтернатива бетону традиционного состава. Полимербетонная смесь вместо цемента содержит полимер – синтетическую смолу, представляющую собой вязкую жидкость. Полимербетоны отличаются прекрасной водонепроницаемостью, морозостойкостью (от 400 циклов замораживания/оттаивания), легко ремонтируются.

Состав смеси полимербетона

Особенностью этого материала является большое процентное содержание заполнителей и наполнителей – более 90%. Крупный заполнитель – базальтовый или гранитный щебень с зернами размером до 50 мм, мелкий – кварцевый песок, дробленый песчаник, размер зерна до 5 мм. Наполнители – дисперсные порошки с размером частиц менее 0,15 мм. Это могут быть порошки диабаза, андезита, графита, маршаллита. В составе полимерного бетона присутствуют дополнительные компоненты: пластификаторы, отвердитель, красящие пигменты.

Композиции без крупного заполнителя называют «полимеррастворами». Материалы, содержащие только мелкозернистые наполнители, называют «полимерными мастиками».

 

Для повышения тиксотропности (способности разжижаться при механическом воздействии и сгущаться в состоянии покоя) полимерных растворов и мастик в состав вводят сажу, аэросил, дисперсный ПВХ.

В качестве вяжущего при изготовлении полимербетона производители используют термопластичные или термореактивные смолы: эпоксидную, фурановую, ненасыщенную полиэфирную (самый экономичный вариант), фенолформальдегидную, карбамидоформальдегидную. Термопластичные полимеры размягчаются при повышении температуры и отвердевают при охлаждении, сохраняя основные рабочие характеристики. Термореактивные полимеры после твердения не могут перейти в пластичное состояние при нагреве.

Их твердение происходит с помощью отвердителей. Материалы на основе термореактивных полимеров применяются в строительстве для сооружения несущих конструкций. Полимербетоны с термопластичными смолами обычно используются для устройства защитно-декоративных отделочных слоев.

Характеристики полимербетонов

Даже небольшие добавки полимерного вяжущего обеспечивают материалу прекрасные эксплуатационные характеристики, такие как:

• высокая прочность;
• устойчивость к химически активным средам;
• высокая марка морозостойкости – F400 и выше.

Соответствующий подбор связующего и заполнителей позволяет получать материалы с требуемым уровнем электропроводности или способностью создавать защиту от излучений.

Для усиления полимербетонов используется стальная и полимеркомпозитная арматура, стеклянная и полимерная фибра, обеспечивающая объемное армирование.

Разновидности полимербетонов

Для каждой области применения разработаны оптимальные составы и технологии производства полимерного бетона.

• Тяжелый. Предназначен для сооружения объектов, запланированных для восприятия высоких нагрузок. Размер фракций крупного заполнителя – 20-40 мм.
• Конструкционный. Используется для возведения несущих конструкций или в качестве декоративного материала, имитирующего натуральный камень. Величина зерна крупного заполнителя – примерно 20 мм. Плотность материала – 1500-3000 кг/м³.
• Конструкционно-теплоизоляционный. Плотность – 0,5-1,5 т/м³. Сочетает хорошие прочностные и теплоизоляционные характеристики.
• Теплоизоляционный. Плотность – 0,3-0,5 т/м³. Максимальный размер крупного заполнителя – 10 мм. Этот материал используется для возведения внутренних перегородок и создания утеплительного слоя.
• Литьевой камень. Крупный заполнитель отсутствует, мелкий заполнитель – мелкофракционный песок с размером зерна до 0,15 мм. Применяется при устройстве наливных полов и в декоративных целях.

Области применения полимербетонов

Эти материалы обычно используются при сооружении объектов с особыми требованиями. Чаще всего они применяются:

• для изготовления коллекторов, труб, тюбингов, ванн, предназначенных для травления и электролиза, емкостей для хранения агрессивных веществ;
• при строительстве подводных сооружений или объектов, требующих защиты от излучения;
• при ремонте и реконструкции сооружений;
• для изготовления корпусов центробежных насосов и редукторов, в этом случае полимербетоны успешно заменяют металл.

Преимущества и недостатки

Преимущества использования полимерных бетонов, растворов и мастик:

• хорошая прочность;
• ударная стойкость и упругость, в несколько раз превышающие аналогичные характеристики традиционных бетонов;
• способность выдерживать негативные погодные факторы без потери рабочих свойств;
• эстетичный внешний вид, возможность выбрать подходящие цвет и фактуру;
• быстрое время твердения.

Основным недостатком является довольно высокая стоимость полимербетонных смесей, определяемая в основном ценой на полимерное вяжущее.

Опыт эксплуатации объектов из полимербетона и положительные отзывы строителей свидетельствуют о прекрасных эксплуатационных характеристиках этого материала.

Состав полимербетона

Развитие химии синтетических связующих и полимеров предопределило появление в строительном деле нового материала, известного, как полимербетон. И хотя первые патенты на его изготовление появились еще 80 лет назад, практическое применение новинка получила только в 60-х годах прошлого столетия. Как следует из названия, разработчикам удалось получить строительный материал на основе смол и полимеров, способный по составу и характеристикам полностью заменить современные цементные и шлакоцементные бетоны.

Что такое полимербетон

Нередко строительные термины способны сбить с толку неспециалиста или начинающего строителя, любителя строить своими руками. На бытовом уровне к полимербетонам относят все виды строительных материалов, в составе которых имеется цемент, вода и полимерная смола.

На самом деле технология строительных полимеров разделяет такие материалы на несколько групп:

• Полимербетоны — смесевая композиция, в состав которой входит минеральный балласт или наполнитель, полимерное связующее, отвердитель, стабилизатор и адгезив, без использования цемента и воды;
• Полимерцементный бетон – материал, получаемый добавкой в состав материнского цементного раствора или бетона водорастворимой полимерной композиции;
• Бетонополимерные материалы представляют собой отвержденный бетонный или цементный камень, подвергнутый дополнительной обработке жидкими или в виде паров полимерами, обычно в состав жидкости входит стирол с катализатором, полимеризующийся в толще минеральной матрицы бетона.

Свойства полимербетона зависят от состава используемого связующего, смолы, наполнителя и способа приготовления. Такие материалы успешно применяют не только в строительстве, но и в машиностроении, в химической промышленности и даже при производстве бытовых вещей и мебели. Технология использования различных минеральных наполнителей для удешевления производства отливок из синтетических смол начала применяться в 80-х годах прошлого века, и в начале XXI века практически 80-90% изделий из пластика изготавливается по технологии полимербетона, в составе которого есть смола и тонкоизмельченный порошок балласта.

Для получения строительных марок полимербетона используют составы на основе пяти основных разновидностей синтетических смол:

• Фенолформальдегидные и карбамидоформальдегидные полимеры;
• Эпоксидные матрицы, в том числе модифицированные фурановыми смолами;
• Метакрилатные и поливинилацетатные полимеры;
• Фурфуролацетоновая матрица, или сокращенно ФАМ;
• Полиэфирная и полимочевинная смола.

В состав фурфуролацетоновых смол входят летучие вещества с очень неприятным запахом, способные вызывать удушье и головную боль, которые являются выраженными канцерогенами. Поэтому их используют только для получения полимербетона, консервации стальных конструкций трубопроводов и систем коммуникаций. Для жилых помещений чаще всего используются полимербетоны, в состав которых входят полиэфирные смолы, эпоксидные и метакрилатные олигомеры.

В составе полимербетона содержание смолы относительно небольшое, от 10 до 15%. Остальное представляет собой минеральный наполнитель – крошка из мрамора, молотая зола, дробленые доломиты, кальциты, гранулированный вермикулит, клинкер и обычный портландцемент. Достаточно редко в составе полимербетона используется смола с органическим наполнителем на основе модифицированных древесных волокон в смеси с рубленым базальтовым волокном.

Зачем менять обычный цементный раствор на полимербетон

Современные марки бетона на основе цемента и песка хорошо работают в огромных массивах, там, где статическая нагрузка постоянна и нет ударов, вибраций или сложных изгибающих моментов или сил кручения. Во всех остальных случаях приходится вводить в состав специальные добавки, использовать армирование дорогостоящим металлом, делать многослойные конструкции или полностью заменять цементные бетоны металлом или полимербетонами. В отдельных вариантах технологически проще отлить часть строительной конструкции из полимербетона, чем использовать армированный железобетон. Например, при строительстве продуктопроводов.

Если сравнивать характеристики полимербетонов с обычным бетоном, можно назвать пять преимуществ использования полимеров:

• В 3-4 раза выше прочность на изгиб, кручение и знакопеременную динамическую нагрузку. Смола в составе полимербетона заставляет материал вести себя подобно металлу;
• Наличие в составе полимеров обеспечивает низкое водопоглощение и высокую морозостойкость полимербетонных конструкций;
• Полимербетоны определенных марок, имеющие в составе тонкодисперсные частицы, обладают низкой теплопроводностью, при необходимости их можно использовать без утеплителя даже при изготовлении полов и перекрытий цокольного этажа, подвальных помещений;
• Хорошая обрабатываемость резкой, сверлением, без риска накола или образования трещин;
• Эпоксидные смолы в составе полимербетонов делают их инертными к химически активным веществам, органическим растворителям, бензину, маслу, хлорированным углеводородам, горячей и морской воде. В кораблестроении из полимербетонов изготавливают облицовку, полы, пайолы, защитные панели и элементы палубы.

Например, при изготовлении трубопровода используют полимербетон с добавкой поливинилового спирта или жидкого стекла. Спирт в составе бетона улучшает смачиваемость цементных зерен, удаляет воздух из межзернового пространства и помогает процессу гидратации. После отливки трубопровода за счет интенсивного связывания воды внутренняя поверхность бетонной трубы быстро пересыхает и покрывается трещинами. Чтобы сделать ее прочной, твердой и износостойкой, бетон обрабатывают жидким раствором полистирола в стироле. В результате получается поверхность, не уступающая по характеристикам и стойкости чугуну.

Сегодня стоимость полимербетона еще достаточно высока, поэтому о полной замене цемента в составе материала речи не идет, но по мере разработки новых смол перспектива перехода на полимербетон становится все более реальной.

Особенности применения различных марок полимербетонов

Большинство людей удивится, узнав, какое количество бытовых предметов по своему составу являются полимербетоном. Например, из полиэфирной смолы и наполнителя из тонкоизмельченного природного камня – габро, базальта, мрамора, кальцита изготавливаются искусственные камни, скульптуры, элементы декора и облицовочной плитки для отделки под камень. Из недорогого по составу полимерного бетона отливают столешницы и подоконники под камень, стоимость аналогичного изделия из природного мрамора или гранита будет стоить в 2-3 раза дороже.

Из эпоксидных полимерных бетонов изготавливают элементы коммуникаций – трубы, баки, колодцы, водосборные лотки и даже целые коллекторы. С помощью литья из полимерцемента можно достаточно просто отремонтировать бетонные несущие конструкции, заделать стяжку и восстановить герметичность емкости. Полимербетоны, в составе которых включена эпоксидная смола, обладают исключительно высокой адгезией, поэтому их часто используют для восстановления дыр и стыков бетонных панелей в высотках.

Из метакрилата с наполнителем из молотого стеклянного порошка и мраморной пыли удается получить настолько высококачественную имитацию природного камня, что подобный материал позаимствовали и используют для работ профессиональные реставраторы. В состав можно ввести крупные гранулы мрамора или кальцита. На основе полимербетонов изготавливаются все полимерные штукатурки, шпаклевки, плиточные клеи, затирки, то есть практически все материалы для декоративной отделки домов.

Отдельно необходимо вспомнить о наливных полах. В этом случае вместо стеклянного наполнителя применяется измельченный в пыль кварцевый песок. Наиболее дорогие марки, в состав которых входит модифицированный метакрилат принудительного отверждения, после застывания дают идеально гладкую поверхность, по прочности превосходящую цементную стяжку.

Как сделать простейший полимербетон в домашних условиях

Для того чтобы приготовить полимербетон своими руками, потребуются два компонента, смола и наполнитель. Для простейшего варианта полимербетона можно использовать эпоксидный клей или смолу, отвердитель и наполнитель. Лучше всего в составе материала использовать цемент, промытый и высушенный речной песок или гранитную пыль, которой можно разжиться в любой мастерской по изготовлению памятников.

Смолу разбавляют ацетоном или спирт-ацетоновой смесью. Различные марки эпоксидной смолы требуют свою марку растворителя, поэтому для приготовления полимербетона необходимо подобрать разбавитель. В смолу добавляют отвердитель, размешивают и в состав добавляют разбавитель. Через 10 мин в клеевую массу можно добавлять небольшими порциями наполнитель. Еще через 3-10 мин перемешивания полимербетон будет готов к использованию.

Заключение

Аналогичным образом можно приготовить полимербетон на основе ПВА, акриловой смолы и песка, масляной краски и цементного наполнителя. Наконец, можно ввести в состав смесь для наливных полов, что позволит использовать материал для отливки деталей для отделки потолков и стен, колонн, лепнины, пилястров. В любом случае такой состав обойдется дешевле, а качество изделий будет не хуже, чем у покупных вариантов.

Отправить комментарий

Полимербетон — это… Что такое Полимербетон?

        пластбетон, Бетон, в котором вяжущее вещество — органический полимер; строительный и конструкционный материал, представляющий собой затвердевшую смесь высокомолекулярного вещества с минеральным заполнителем. В качестве вяжущего в П. обычно применяют фурановые, полиэфирные, эпоксидные, феноло-формальдегидные смолы; иногда используют кумароно-инденовые, поливиниловые смолы и некоторые др. полимеры. Заполнителями служат кварцевый песок, гранитный, базальтовый и др. виды щебня, измельченный песчаник и т.д. Технология П. не отличается существенно от приготовления обычных цементных бетонов; различие в их стоимости (П. значительно дороже) определяется главным образом стоимостью вяжущего. Наиболее распространены П. на основе фурановых смол. Как особую группу П. можно рассматривать асфальтовые или битумные бетоны, получаемые смешиванием расплавленного Асфальта или битумов с инертными минеральными заполнителями.          Цементный бетон с добавками полимерных материалов называется полимерцементным или цементно-полимерным бетоном. В нём полимер — лишь компонент, улучшающий его свойства. Полимеры в бетонную смесь вводят в виде водных дисперсий (латексов (См. Латексы), эмульсий) или растворов. Используют также водорастворимые мономеры, которые полимеризуются уже после введения в бетонную смесь. Содержание полимера в полимерцементном бетоне в зависимости от его назначения колеблется от 1—3 до 15—20% к массе цемента. Чаще всего применяют водные дисперсии поливинилацетата.

         По сравнению с цементными бетонами П. и полимерцементные бетоны обладают большей прочностью на растяжение, меньшей хрупкостью, лучшей деформируемостью. У них более высокие водонепроницаемость, морозостойкость, сопротивление истиранию, стойкость к действию агрессивных жидкостей и газов.

         Из П. и полимерцементных бетонов делают полы в промышленных зданиях, гаражах, больницах. Их применяют для получения высококачественных дорожных и аэродромных покрытий, ремонта поврежденных бетонных поверхностей, заделки трещин. Полимерцементные смеси и П. с мелким заполнителем используют как гидроизоляционные и защитные покрытия, отделочный и декоративно-облицовочный материалы, мастики. Из П. с лёгким заполнителем, например керамзитовым или перлитовым песком, получают теплоизоляционные плиты. П. используют также для изготовления неармированных тонкостенных изделий и моделей различных строительных конструкций. П. также находит применение в подземных конструкциях и сооружениях: при изготовлении элементов шахтной крепи, канализационных коллекторов и др.

         Лит.: Саталкин А. В., Солнцева В. А., Попова О. С., Цементно-полимерные бетоны, Л., 1971; Скупин Л., Полимерные растворы и пластбетоны, пер. с чеш., М., 1967; Соломатов В. И., Полимерцементные бетоны и пластбетоны, М., 1967; Черкинский Ю. С., Полимерцементный бетон, М., 1960.

         Л. А. Шиц.

состав, виды и технология изготовления

Инновационные технологии с каждым днем радуют нас все больше. Новые разработки коснулись также строительной отрасли. В частности, создание новых строительных материалов, среди которых широким спросом пользуется полимерный бетон. Он представляет собой смесь, состав которой состоит из различных полимерных веществ, а не из давно привычных для нас цемента или силиката. Данный материал имеет массу положительных свойств, благодаря которым он превосходит обычные строительные смеси.

Полимерный бетон: характеристики

Благодаря огромному количеству своих положительных свойств цементно-полимерная смесь оправданно заслуживает уважение среди строителей. Используя сей материал, любой специалист оценит его прочность и долговечность. Полимерный бетон не поддается влаге, не деформируется, прекрасно реагирует на перепады температур и непогоду. Быстро застывает, отлично сцепляется с любой поверхностью. У такого материала наблюдается высокая устойчивость к растяжению, хорошая воздухопроходимость. На него не действуют никакие химические реакции.

Но самое главное из всех свойств полимербетона – то, что он экологически чист, не загрязняет окружающую среду и никак не вредит человеческому здоровью. Полимерную смесь разрешено использовать даже при постройке общепитов, различных продуктовых торговых точек, а также других зданий пищевой промышленности.

Вернуться к оглавлению

Плюсы и минусы

Огромное количество положительных свойств превозносит цементно-полимерную строительную смесь над обычными бетонами. За счет быстрого застывания с полимерным бетоном уже через несколько дней можно производить первые работы, чего не скажешь про обычный материал. Бетон нового образца намного выносливее, прочнее. Для полного затвердения ему достаточно одной недели, а не месяца, как для обыкновенного цемента.

Среди положительных свойств полимерной смеси – безотходное производство. Раньше все сельскохозяйственные, а также строительные отходы попросту выбрасывались, или зарывались в землю, тем самым загрязняя нашу природу. Сейчас переработанный материал используют для изготовления полимербетона. Применение такой технологии не только решает проблему утилизации отходов, но и защищает от загрязнения окружающий мир.

У данного строительного материала, к сожалению, имеются и недостатки. Среди отрицательных свойств можно выделить вхождение в состав искусственных материалов. Второй негативный момент заключается в дорогой стоимости некоторых добавок, необходимых для приготовления полимерного бетона. За счет этого вырастает цена уже готового продукта.

Вернуться к оглавлению

Применение

Полимерный бетон благодаря наличию многих положительных свойств имеет довольно обширный круг применения. Его используют в ландшафтном дизайне, выкладывая дорожки и террасы. Подобной смесью отделывают стены, как с наружной, так и с внешней стороны, оформляют бордюры, лестницы, заборы, бассейны, цоколи. Такой материал запросто поддается ручной работе. Из него получаются разные формы, фигуры, элементы декора. Прелесть его еще в том, что он легко окрашивается после высыхания.

Применение подобной строительной смеси подходит для заливки полов. Полимербетонные полы послужат прекрасной защитой от влаги. Полимербетонные полы сохранят тепло в вашем доме.

Вернуться к оглавлению

Виды

Учитывая технические характеристики и состав, бетон нового поколения делят на:

• Полимерцементный. Данный вид бетона обладает прекрасной прочностью. Подобный материал используется при постройке аэродромов, отделке плит и кирпича.
• Пластобетон. Он проявляет свойство превосходной устойчивости к кислотно-щелочным реакциям и температурному дисбалансу.
• Бетонополимер. Эта строительная смесь отличается от других тем, что уже готовый, застывший блок пропитывается мономерами.

Данные вещества, заполняя собой отверстия и дефекты материала, обеспечивают ему долговечность и устойчивость к минусовой температуре.

Также в зависимости от типа строительных работ специалисты разделяют полимербетон на наполненный и каркасный молекулярный. Первый вид допускает в себе присутствие таких органических материалов, как кварцевый песок, щебень, гравий. Данные материалы осуществляют функцию заполнения пустот в бетоне. Во втором варианте бетон остается с незаполненными пустотами. А соединение между собою частичек бетона осуществляется полимерными веществам.

Вернуться к оглавлению

Состав полимербетона

В основе полимерных бетонов лежат полиэфирные смолы, выполняющие функцию вязки. К таким смолам относят:

• Поливиниловые;
• Метилметакрилатные;
• Эпоксидные;
• Полиуретановые и др.

Эпоксидные смолы практически не имеют запаха. Они обеспечивают в работе максимальную прочность материалу. Но при этом придают бетону хрупкость.

Метилметакрилатные, наоборот, резко пахнут. Но запах улетучивается после полимеризирования. Такого рода бетоны схватываются быстро. Но они  уязвимы перед химическим воздействием.

Зольная пыль предает материалу прочность.

Самыми оптимальными в работе считаются полиуретановые смолы. Кроме того, в смесь полиуретановых бетонов добавляют минеральные заполнители из песка или щебня, а также специальные пластификаторы и затвердители.

Немалою роль в полимерном бетоне играют зольная пыль, которая предает материалу прочность, а также шлак. Другим не менее важным ингредиентом является жидкое стекло. Применение его в составе полимербетона обеспечивает постройке защиту от сырости и влаги.

Вернуться к оглавлению

Особенности изготовления

Приготовление цементно-полимерного бетона – дело простое. Для этого нужно взять бетономешалку, залить специально предназначенную для полимеров воду, потом всыпать немножко цемента. Затем взять равные пропорции шлака и золы, смешать с содержимым бетоносмесителя. Полимерные добавки в бетон кладутся в последнюю очередь. Затем тщательно перемешивается. Приготовление закончилось.

Вернуться к оглавлению

Цементно-полимерный бетон своими руками

Технология изготовления настолько легкая, что это можно осуществить в домашних условиях своими руками. Такая идея отлично подойдет для тех, кто надумал сделать, например, полимербетонные полы. Изучив вполне несложную методику и имея все необходимые компоненты, с этим может справится даже начинающий строитель.

Но стоит отметить, что приготовление полимерного бетона не имеет конкретного рецепта с точными пропорциями. Достичь желаемого вы сможете только методом проб и ошибок. Смешивайте, экспериментируйте. У вас все получится.

что это такое и технология приготовления.

Новые технологии постоянно вносят коррективы в строительную отрасль, предлагая инновационные материалы. Не так давно группу бетонов пополнил современный полимербетон. Он стремительно обретает популярность в нашей стране, поскольку прочнее и долговечней традиционного бетона и отличается красивым внешним видом. Называют его еще искусственным или литьевым камнем. Помимо строительства применяют полимерный бетон для изготовления мебели, сантехнических приборов, отливают из него интересные ландшафтные скульптуры, устраивают фонтаны и искусственные водопады.

Особенности и виды

Полимербетон – это одна из новых разновидностей бетонной смеси, в которой вместо цемента связующим компонентом являются полимеры. Композитный материал получают смешивая вязкую текучую синтетическую смолу с минеральными заполнителями. Добавляют в смесь также пластификаторы, красители, отвердители. В зависимости от используемого типа заполнителя и его фракции, применяемого вида вяжущего и назначения материала, различают несколько типов специального полимерного бетона.

1. Тяжелый полимербетон, в его составе содержится заполнитель крупной фракции (2 — 4 см). Он используется для изготовления конструкций, подвергающихся высоким нагрузкам.
2. Теплоизоляционный. В качестве заполнителя применяют мелкие частицы (до 1 см) высокопористых материалов. Употребляется для теплоизоляции, подходит для возведения внутренних перегородок.
3. Конструкционный высокой плотности. Размер частиц заполнителя в смеси не превышает 2 см. Используется в строительстве. В эту группу входит также литьевой камень, имитирующий натуральные виды гранита, мрамора, оникса.
4. Конструкционно-теплоизоляционный. Показатель плотности данного типа полимербетона варьируется в диапазоне 0,5 – 1,5 т/м3. Фракция крошки заполнителя не более 2 см. Материал обладает хорошими показателями теплосбережения. Сфера применения: устройство фундаментных и стеновых конструкций.

Технология приготовления полимербетона

Для получения полимербетона в качестве скрепляющего вещества применяются полимеры, находящиеся до фазы затвердения в жидком состоянии (термопластичный или термореактивный тип материала). Наиболее распространенным продуктом считаются фурановые, эпоксидные, полиэфирные, фенолформальдегидные и карбамидоформальдегидные синтетические смолы.

ГОСТом в составе полимербетона в отличие от обычного бетона допускается использование заполнителя не только в виде крупных и мелких фракций, но и тонкодисперсных компонентов. Конкретный размер частиц заполнителя выбирают исходя из назначения полимерного бетона и выдвигаемых к нему требований. Для тяжелого бетона заполнителем служат крупные фракции щебня: 10-20 мм и 20 – 40 мм, для более легкого вида бетонной смеси – пористый керамзитовый гравий и аглопоритовый щебень.

В рецепте полимербетона в качестве мелкозернистого заполнителя присутствует кварцевый песок. В роли порошковых наполнителей применяют андезитовую или кварцевую муку, графитовый порошок и маршалит. В составе полимерного бетона обязательно присутствуют модифицированные добавки: пластификаторы, стабилизаторы, отвердители и красители. По отношению к каждому из видов материала действуют определенные стандарты.

Как приготовить полимерный бетон самостоятельно

Первым делом следует заготовить исходные материалы: щебень нужных фракций, кварцевый песок величиной зерен не более 5 мм, молотый наполнитель, например, минеральную муку, связующую смолу.

Примерный состав по массе в процентном отношении имеет такие значения: щебень — 51%, кварцевый песок — 26%, минеральная мука — 11%, синтетическая полимерная смола — 10%, остальное — модифицированные добавки.

Приготовление полимербетона своими руками включает ряд последовательных операций. Для этого нужно:

• Очистить от грязи и промыть крупные заполнители.
• Просеять песок и отделить находящиеся в нем примеси.
• Просушить промытые заполнители, обеспечив нужный показатель влажности. Рекомендуется использовать только сухой компонент влажностью не выше 0,5% — 1%. Несоблюдение этого параметра существенно снизит прочность конечного продукта.
• Загрузить заполнители в смеситель, четко соблюдая такой порядок: сначала засыпать щебень, затем песок, в последнюю очередь наполнитель.
• Перемешать загруженные компоненты.
• Подготовить связующее вещество. В зависимости от используемого синтетического материала его размягчают с помощью нагрева или разводят растворителем, доведя до нужной консистенции.
• К размягченному полимеру добавить модифицирующие вещества и перемешать.
• Ввести связующее в подготовленную смесь заполнителей.
• Перемешать связующую смолу с заполнителем (1 – 2 минуты).
• Добавить отвердитель и вновь перемешать в течение 3-х минут.

Надо иметь в виду, что приготовленная смесь быстро схватывается, поэтому ее необходимо тут же использовать, заливая в опалубку или приготовленные формы.

Среди разновидностей полимербетонов, производство которых ведется в заводских условиях, выпускаются варианты в виде сухих смесей. В качестве заполнителя для них требуется фракция, не превышающая 1 см, разводят смесь водой. Данный вид материала подходит для заделки трещин, ремонта бетонных конструкций, заливки фундаментов и обустройства наливных полов.

Сфера применения полимербетона в строительстве

В первую очередь полимербетон является строительным материалом. Изделия из полимербетона отличаются высокой прочностью, водонепроницаемостью, морозостойкостью, устойчивостью к агрессивным средам, многообразием расцветок. Материал может тонко воспроизводить рисунок натурального гранита, мрамора, или малахита. Этот фактор играет важную роль в использовании полимербетона для изготовления колонн, подоконников, элементов каминов, балясин, ступеней и перил для лестниц, декоративной лепнины, облицовочных плит.

Широко используется в строительстве технология бесшовных наливных полов из полимербетона. По составу различают несколько типов таких покрытий, подходящих для помещений разного назначения. В промышленных цехах часто используют смеси на основе эпоксидных смол. Самым легким и эластичным является полиуретановый пол, его обустраивают в магазинах, торговых центрах, офисных помещениях, на балконах и лоджиях в жилых квартирах.   

Полимербетоны – замечательная альтернатива конструкциям из обычного бетона и отделочным материалам из природного камня.

Что такое полимербетон?

Полимербетон — это тип бетона, в котором полимерное связующее вещество является частичной или полной заменой обычного цемента. Полимеры, используемые в полимербетоне, обычно представляют собой термореактивные смолы, добавляемые во время смешивания или наносимые различными способами на поверхность отвержденного бетона. Агрегатный компонент этих бетонных смесей также должен быть высокого качества без остаточной пыли, влаги или загрязняющих веществ, которые могут отрицательно повлиять на связь агрегат / полимер. Преимущества полимербетона включают высокую степень термостойкости и механической прочности, а также улучшенную стойкость к химическому воздействию и проникновению воды. К недостаткам продукта относятся токсичность, горючесть и летучесть полимеров и катализаторов.

Обычные бетонные смеси представляют собой комбинацию вяжущего вяжущего, мелкого и крупного заполнителя и различных других химических добавок, когда это необходимо. Когда в смесь входит вода, цементирующий компонент подвергается процессу, известному как гидратация, которая заставляет его связываться с заполнителями и формировать твердый и прочный материал. Вяжущие вяжущие в обычных бетонных смесях обычно представляют собой портландцемент или зольную пыль. Мелкие заполнители в стандартных смесях, как правило, представляют собой различные сорта песка, причем крупными заполнителями являются гравий или дробленый гранит и известняк. Обычные химические добавки к обычным бетонным смесям включают пластифицирующие агенты, пигменты, ингибиторы коррозии и ускорители процессов или замедлители.

Смеси, которые производят полимербетон, аналогичны обычным типам, за исключением использования термореактивных смол в качестве дополнительных компонентов или замен цемента или летучей золы. Агрегаты в этих полимерных бетонах также должны быть более высокого качества, чем те, которые используются в обычных смесях, поскольку любые следы пыли, влаги или других загрязнений могут препятствовать связыванию между полимером и заполнителями. Использование полимера в качестве связующего в полимербетоне придает отвержденному продукту ряд уникальных полезных характеристик. К ним относятся улучшенная структурная прочность, улучшенная стойкость к проникновению воды, хорошая химическая стойкость и отличная термостойкость

Полимеры также можно использовать для обработки отвержденного бетона, в результате чего получается продукт, известный как пропитанный полимером бетон. В этом процессе бетонные поверхности подвергаются воздействию вакуумного давления или ультразвуковой вибрационной пропитки такими смолами, как метилметакрилат (ММА). После того, как смолы проникли на бетонную поверхность, процесс полимеризации заканчивается термическим или микроволновым воздействием. Этот метод производит бетон, который демонстрирует такие же улучшения в прочности и прочности, как и предварительно смешанные версии. Хотя использование полимеров при производстве бетонных изделий весьма выгодно, следует подходить с осторожностью, поскольку полимеры и катализаторы могут быть горючими, летучими и токсичными.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

ЧТО ТАКОЕ ПОЛИМЕРБЕТОН? — СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ

Share

Pin

Tweet

Send

Share

Send

Полимербетон не похож на традиционный бетон, хотя в нем используются одни и те же типы материалов. Он также используется для строительных проектов таким же образом, но полимерные составы придают бетону несколько характеристик, которые делают его более безопасным или более долговечным, чем обычный бетон. Полимербетон имеет тенденцию быть более дорогим, чем традиционный вариант, и измеряется более конкретно с точки зрения плотности и усадки.

кредит: Hemera Technologies / AbleStock.com / Getty Images

Определение

Полимербетон — это смесь заполнителей, в которой для отверждения и отверждения используется эпоксидное связующее. Часто используется сложный полиэфир, виниловый эфир или обычная эпоксидная смесь, но полимерный бетон может быть сделан из многих видов полимерных смол, которые позволяют бетону заливаться или растекаться, а затем затвердевать. Отверждается путем химической реакции с полимерным материалом. Как и традиционный бетон, он также имеет воду, песок и гравий или щебень в качестве основных ингредиентов.

Выгоды

Полимербетон предлагает различные преимущества в зависимости от смолы, используемой для его изготовления. Акриловые связующие вещества схватываются очень быстро и обладают устойчивостью к атмосферным воздействиям, а эпоксидные смолы создают очень прочный материал, который при усадке очень мало дает усадку. Фурановые смолы могут выдерживать высокие температуры, а полимочевинные смолы могут заменить фенольные или формальдегидные во многих строительных проектах.

Соображения

Полимербетон необходимо смешивать очень точно и очень тщательно. Его нельзя смешивать заранее и просто продолжать вращать, чтобы избежать отверждения — химическая реакция произойдет несмотря ни на что. Кроме того, химические вещества, которые использует этот тип бетона, могут быть очень опасными, и все рядом должны носить маски и защиту кожи.

Пользы

Полимербетон используется для многих видов специализированных строительных проектов. Как и другие виды бетона, его можно использовать для соединения двух разных компонентов или для создания конструкции или основания. Материал используется в электрическом или промышленном строительстве, где бетон должен прослужить долго и быть устойчивым ко многим видам коррозии.

Полимерный раствор

Полимерный раствор представляет собой более гладкий тип полимербетона, изготовленный только из связующего и мелкого заполнителя, такого как песок. Он используется в основном для соединения объектов, как обычный раствор, но не имеет такой же склонности к износу в суровых климатических условиях. Это может также использоваться, чтобы покрыть объекты для защиты.

Share

Pin

Tweet

Send

Share

Send

Смотреть видео: Технология легкого полимербетона, искусственный камень (August 2021).

Может ли полимерный бетон заменить традиционный бетон?

Устранение необходимости в портландцементе в бетоне

Хотя полимербетон стал широко известен только в 1970-х годах, он был впервые представлен в конце 50-х годов. Благодаря многолетнему развитию полимеризованный мономер теперь может заменить портландцемент в качестве связующего в бетоне. Полимербетон обладает многими превосходными свойствами по сравнению с традиционным бетоном с использованием портландцемента, включая высокую прочность на сжатие и удар, быстрое отверждение, низкую проницаемость и устойчивость к химическим и коррозионным агентам.Благодаря этим свойствам он нашел применение в очень специализированных областях по всему миру.

Что такое полимербетон?

Полимербетон — это композитный материал, полученный в результате полимеризации смеси мономера и заполнителя. Это соединение, в котором в качестве связующего используется синтетический органический полимер, которое получают путем смешивания полимерной смолы со смесью заполнителей. Полимербетон обычно получают путем уменьшения объема пустот в заполнителях, что снижает количество полимера, необходимого для связывания рассматриваемых заполнителей.Полимерные смолы, которые обычно используются для производства этого типа бетона, — это метакрилат, эпоксидная смола, фурановые смолы, полиэфирная смола и винилэфирная смола. Из-за их более низкой стоимости, хороших механических свойств и доступности, ненасыщенные полиэфирные смолы являются наиболее часто используемыми. Выбор смолы для использования во многом зависит от области применения и таких факторов, как химическая и атмосферостойкость, желаемые свойства и стоимость.

Как это используется?

На атомных электростанциях, морских сооружениях, промышленных резервуарах и линейных дренажных системах полимербетон используется в различных областях, включая системы хранения воды и электролиз цветных металлов.На протяжении многих лет рост транспортной и инфраструктурной деятельности был основным фактором увеличения спроса на полимербетон.
Благодаря превосходным характеристикам, упомянутым выше, и возрастающей во всем мире потребности в более жестких, прочных, долговечных и воздуховодных строительных материалах популярность полимербетона растет. Не говоря уже о преимуществах использования полимербетона с точки зрения его экологической пользы. Одна вещь, сдерживающая широкое использование полимербетона, — это его высокая стоимость, которая ограничивает его использование в областях, требующих низкого энергопотребления и меньшего количества рабочей силы.

Где это используется?

В то время как Азиатско-Тихоокеанский регион является лидером на рынке полимербетона во всем мире, быстрое расширение строительной индустрии в Соединенных Штатах означает, что на США также приходится значительная доля рынка полимербетона. Рынок полимербетона в других странах мира, таких как Европа, Ближний Восток и Африка, расширяется гораздо медленнее.

Ожидается, что со временем использование полимербетона во всем мире будет расти.Необходимость замены существующего бетона по мере его старения, повышение осведомленности об использовании полимеров в бетоне, а также разработка новых и менее дорогих продуктов помогут вывести рынок полимербетона на более крупный масштаб.

Источники:
Раман Беди, Ракеш Чандра и С. П. Сингх, «Механические свойства полимербетона», Journal of Composites, vol. 2013 г., идентификатор статьи 948745, 12 страниц, 2013 г. doi: 10.1155 / 2013/948745
Trans Market Research. «Согласно исследованиям, рынок полимербетона вырастет к 2024 году.SBWire, SBWire, 7 ноября 2017 г., www.sbwire.com/press-releases/polymer-concrete-market-to-record-study-growth-by-2024-888575.htm.
Фото: All Proof Industries

Механические свойства полимербетона

Полимербетон был введен в производство в конце 1950-х годов и стал хорошо известен в 1970-х годах благодаря его использованию в ремонте, тонких перекрытиях и перекрытиях, а также в сборных железобетонных изделиях. Благодаря своим свойствам, таким как высокая прочность на сжатие, быстрое отверждение, высокая удельная прочность и устойчивость к химическим воздействиям, полимербетон нашел применение в очень специализированных областях.Одновременно эти материалы использовались в машиностроении, где использовались свойства гашения вибрации полимербетона. Этот обзор посвящен усилиям различных исследователей по выбору ингредиентов, параметров обработки, условий отверждения и их влиянию на механические свойства получаемого материала.

1. Введение

Полимербетон — это композитный материал, который образуется в результате полимеризации смеси мономера и заполнителя.Полимеризованный мономер действует как связующее для заполнителей, и полученный композит называется «Бетон». Разработки в области полимербетона относятся к концу 1950-х годов, когда эти материалы были разработаны в качестве замены цементного бетона в некоторых конкретных областях применения. Сообщалось о раннем использовании полимербетона для облицовки зданий и так далее. Позже, благодаря быстрому отверждению, отличной адгезии к цементному бетону и стальной арматуре, высокой прочности и долговечности, он широко использовался в качестве ремонтного материала [1].Сборный полимерный бетон использовался для производства различных продуктов, таких как резервуары для кислоты, люки, водостоки, разделительные барьеры на автомагистралях и т. Д.

Свойства полимербетона сильно различаются в зависимости от условий приготовления. Для данного типа полимербетона свойства зависят от содержания вяжущего, гранулометрического состава, природы и содержания микронаполнителя, условий отверждения и так далее [2]. Наиболее часто используемые смолы для полимербетона — ненасыщенные полиэфирные смолы, метилметакрилат, эпоксидные смолы, фурановые смолы, полиуретановые смолы и карбамидоформальдегидные смолы [3].Как правило, в полимербетоне более 75–80% объема занимают заполнители и наполнители. Агрегаты обычно рассматриваются как инертные материалы, диспергированные по всей полимерной матрице. Обычно агрегаты добавляют в двух размерных группах, то есть крупные агрегаты, содержащие материал размером более 5 мм, и мелкие агрегаты, имеющие размер менее 5 мм. Классификация заполнителей в случае полимербетона до настоящего времени не стандартизирована и широко варьируется от системы к системе. В дополнение к крупным и мелким заполнителям, в систему полимербетона также иногда добавляют микронаполнители, главным образом с целью заполнения микропустот.Подобно обычному бетону, полимербетон также может быть усилен различными видами волокон для улучшения его механических свойств. В литературе сообщалось об использовании стальных, стеклянных, полипропиленовых и нейлоновых волокон.

Важность исследований полимербетонных материалов была признана еще в 1971 году, когда был учрежден Комитет 548 ACI — Полимеры в бетоне. Комитет отвечал за создание большой базы данных по свойствам полимербетона.Комитет также выпустил новейшие отчеты и руководства пользователя по полимербетону. RILEM (Международный союз испытательных и исследовательских лабораторий материалов и конструкций) с созданием Технического комитета TC-105-CPC (Бетонные полимерные композиты) и TC-113-CPT (Методы испытаний бетонных полимерных композитов) сыграл важную роль в разработке различных методы испытаний этих материалов. Японское общество материаловедения (JSMS) также внесло свой вклад в разработку полимербетонных материалов с помощью Комитета по синтетическим смолам для бетона.Общество материаловедения Японии также опубликовало рекомендации по проектированию конструкций из полиэфирного бетона, а также руководство по проектированию смесей. Среди стран, использующих полимербетонные композиты, работа по стандартизации различных методов испытаний и применений была проведена в основном в Японии, США, Великобритании, Германии и бывшем Советском Союзе.

Благодаря своим превосходным свойствам, таким как быстрое отверждение, высокая прочность на сжатие, высокая удельная жесткость и прочность, устойчивость к химическим веществам и коррозии, способность образовывать сложные формы, отличные свойства гашения вибрации и т. Д., Полимербетонные материалы также широко используются для приложений, отличных от тех, для которых они были изначально разработаны.Сообщалось об использовании полимербетона в системах электроизоляции [4, 5], а также в станках с конца 70-х годов, когда они использовались для замены традиционных материалов, таких как чугун, для изготовления оснований станков [6–14]. За последние несколько десятилетий было проведено множество исследований для разработки перспективных применений полимербетона, то есть его использования в конструкциях станков [15–22]. Однако, прежде чем можно будет полностью использовать потенциал этих материалов в качестве альтернативного материала, должна быть доступна методология оценки долгосрочных свойств.

2. Факторы, влияющие на свойства полимербетона

Полимербетон получают путем смешивания полимерной смолы с заполнителем. Иногда также используются микронаполнители для заполнения пустот, содержащихся в смеси заполнителей.

Полимерные смолы, которые обычно используются в полимерном бетоне, включают метакрилат, полиэфирную смолу, эпоксидную смолу, винилэфирную смолу и фурановые смолы. Ненасыщенные полиэфирные смолы являются наиболее часто используемыми системами смол для полимербетона из-за их низкой стоимости, доступности и хороших механических свойств [23].Фурановые смолы также широко используются в европейских странах. ММА имеет ограниченное применение из-за его повышенной воспламеняемости и неприятного запаха; тем не менее, он получил некоторое внимание из-за его хорошей обрабатываемости и отверждаемости при низких температурах [3]. Выбор конкретного типа смолы зависит от таких факторов, как стоимость, желаемые свойства и требуемая химическая / атмосферостойкость. Эпоксидные смолы предпочтительнее полиэфирных из-за их лучших механических свойств, а также большей долговечности в суровых условиях окружающей среды, но более высокая стоимость является сдерживающим фактором в их повсеместном признании.Сравнительное исследование свойств эпоксидного и полимербетона показывает, что традиционно эпоксидный бетон имеет лучшие свойства, чем полиэфирный бетон, но свойства полиэфирного бетона могут быть улучшены до того же уровня путем добавления микронаполнителей и силановых связующих веществ [24].

Дозировка смолы, указанная различными авторами, в основном находится в диапазоне от 10 до 20% от веса полимербетона. Ранние исследования бетона на основе полиэфирной смолы с учетом содержания смолы в качестве переменной показали, что прочность полимербетона на сжатие зависит от содержания смолы [25].И прочность на сжатие, и прочность на изгиб увеличиваются с увеличением содержания полимера. После достижения пика они либо уменьшаются, либо остаются неизменными при дальнейшем увеличении содержания смолы. Наименьшее содержание полимера, при котором свойства максимальны, будет представлять оптимальное содержание смолы для исследуемой системы. Наблюдается, что как прочность на изгиб, так и прочность на сжатие достигают максимального значения между 14 и 16% содержания смолы по массе. Дальнейшие исследования в этой области также дали аналогичные результаты.В литературе сообщается об изменении прочности полимербетона на сжатие для различных типов смол и их дозировок [26]. Было замечено, что самая высокая прочность была получена для всех типов смол при дозировке смолы 12%. Для двух типов эпоксидных смол прочность снизилась при увеличении содержания смолы до 15%, тогда как для полиэфирной смолы она почти не изменилась. Оптимальное содержание смолы для конкретной системы полимербетона также зависит от природы заполнителя, используемого в системе.При использовании мелкого заполнителя рекомендуется более высокая дозировка смолы из-за большой площади поверхности этих материалов [27–29].

Исследователи использовали различные типы заполнителей, большинство из которых основано на выборе местных материалов для снижения стоимости. Речной песок [30, 31], формовочный песок [27, 32, 33], щебень [34, 35], кварц, гранит [36–38] и гравий — вот некоторые из материалов, описанных различными авторами.

Сообщается о большом количестве исследований, посвященных влиянию армирования полимербетона добавлением различных типов волокон.Стальные волокна, стекловолокна, углеродные волокна и полиэфирные волокна добавляются в полимербетон в различных количествах для улучшения его свойств. В большинстве исследований сообщается о добавлении стекловолокна в диапазоне от 0 до 6% от веса полимербетона. Сообщалось, что добавление стекловолокна улучшает поведение полимербетона после пика. Прочность и ударная вязкость полимербетона также увеличиваются с добавлением волокон. Немногочисленные исследования обработки стекловолокна силаном перед их использованием в полимерном бетоне сообщают об улучшении механических свойств до 25% [39].В таблице 1 приведены подробные сведения о различных типах армирования и их влиянии на свойства полимербетона, о которых сообщают различные исследователи.

Автор Смола Агрегат Добавление волокон Оценка свойств Краткие выводы Broniewski et al. [55] Эпоксидная смола Песок Стальные волокна 0.Диаметр 24 мм и длина 15 мм, добавлено от 0 до 3,5% по весу Прочность на изгиб, ползучесть Добавление 3,5% стальных волокон увеличивает прочность на изгиб на 40%. Valore and Naus [56] Полиэстер, винилэфир, эпоксидная смола — Нейлон, стекло, арамид, стальные волокна длиной от 12,7 до 38,1 мм Прочность на сжатие, модуль Юнга, раскол прочность на разрыв и плотность (i) Прочность на сжатие увеличивается в зависимости от плотности. (ii) Прочность на изгиб связана с прочностью на сжатие (inPsi) как psi. (iii) Добавление волокна увеличивает прочность на изгиб и пластичность. (iv) Более длинные волокна лучше влияют на прочность на сжатие. Брокенбро [57] Метакрилат (i) Стальные волокна диаметром 0,4 мм, 1–3% (ii) Стекловолокно длиной 12,7 мм, 1–3% Прочность на сжатие, прочность на изгиб и прочность на разрыв при разделении (i) Добавление стальных волокон увеличивает прочность на сжатие, тогда как добавление стекловолокон снижает прочность на сжатие. (ii) Прочность полимербетона на изгиб увеличивается при добавлении как стальных, так и стеклянных волокон. Vipulanandan et al. [39] (i) Эпоксидная смола (ii) Полиэстер Оттавский песок, абразивно-струйный песок Стекловолокно, 0–4% Прочность на сжатие, прочность на изгиб и разделенная прочность на растяжение (i) Максимум Прочность на сжатие и изгиб сообщается при содержании смолы 14%. (ii) Добавление стекловолокна увеличивает прочность на изгиб и сжатие. (iii) Обработка силаном увеличивает прочность на изгиб на 25%. Випуланандан и Мебаркиа [58] Полиэстер Пескоструйный песок Стекловолокно, 0–6% Прочность на изгиб (i) Прочность на изгиб увеличивается с увеличением содержания смолы. (ii) Сообщается, что добавление стекловолокна увеличивает прочность и ударную вязкость полимербетона. (iii) Обработка заполнителя и волокон силаном также повысила прочность на изгиб. Мебаркиа и Випуланандан [59] Полиэстер Пескоструйный песок Стекловолокно длиной 13 мм, 0–6% Прочность на сжатие (i) Для 18% смолы и 4 % содержания стекловолокна, увеличение прочности на сжатие на 33% по сравнению с неармированным полимерным бетоном. (ii) Повышение деформации разрушения и вязкости при добавлении волокон. Rebeiz [31] Полиэстер Гравий, высушенный песок Стальные волокна диаметром 0,5 мм и длиной 30 мм, 0–2% по весу Прочность на сжатие (i) Сообщалось об оптимальной смеси, содержащей 10% смолы, 45% гравия, 32% высушенного песка и 13% летучей золы. (ii) Полимербетон достигает примерно 80% 28-дневной прочности за один день. (iii) Добавление стальной фибры сверх 1,3% увеличивает прочность образцов на сжатие с 80 до 100 МПа. (iv) Стальные волокна также увеличивают пластичность полимербетона, что приводит к лучшему поведению после пика. Сетт и Випуланандан [60] Полиэстер Абразивный песок Стекловолокно и углеродные волокна, 0–6% по массе Прочность на сжатие, предел прочности на разрыв и коэффициент демпфирования ( i) Прочность на сжатие и деформация разрушения увеличиваются на 40% при добавлении 6% стекловолокна. (ii) Углеродные волокна не оказывают существенного влияния на сжимающие свойства. (iii) Далее было замечено, что коэффициент демпфирования полимербетона увеличивается с добавлением стекловолокна и углеродных волокон. Ларедо Дос Рейс [32] Эпоксидная смола Литейный песок Стекловолокно и углеродные волокна, 0–2% по весу Прочность на сжатие (i) Добавление волокон увеличивает прочность на сжатие на 27–45% для стекла волокна и увеличение на 36–55% для углеродных волокон. (ii) Пластичность полимербетона улучшена за счет добавления волокон. Jo et al. [43] Полиэстер Мелкий гравий и кремнистый речной песок Частицы нано-MMT Прочность на изгиб, разделенная прочность на растяжение (i) Полимербетонная смесь была получена с использованием 11% содержания смолы, 45% грубых заполнителей, 35 % мелких заполнителей и 11% CaCO 3 . (ii) Было обнаружено, что прочность на изгиб и разделенная прочность на растяжение увеличиваются с добавлением наночастиц. Сюй и Ю [61] Полиэстер Гранит Волокна из нержавеющей стали с медным покрытием, соотношение 70 Прочность на сжатие (i) Добавление стальных волокон улучшает свойства полимера конкретный. (ii) Прочность на сжатие полимербетона, армированного стальной фиброй, выше, чем у простого полимербетона. Bai et al.[38] Эпоксидная смола Гранит Стекловолокно длиной 5–25 мм с добавлением от 1 до 5% по весу Демпфирование (i) Гранитная смесь является наиболее важным параметром, контролирующим демпфирование. (ii) Наивысшее демпфирование сообщается для смеси, содержащей 16% эпоксидной смолы, 5% стекловолокна и гранитной смеси с высокой долей мелкозернистого заполнителя.

В полимербетонную смесь также часто добавляют микронаполнитель, чтобы уменьшить содержание пустот в смеси заполнителей и тем самым повысить прочность полимербетона.Микронаполнитель представляет собой мелкодисперсный порошок с размером частиц менее 80 мкм. В литературе сообщалось об использовании карбоната кальция, летучей золы и микрокремнезема. Летучая зола является продуктом сжигания угля на электростанциях и используется в качестве наполнителя из-за ее легкой доступности и потому, что ее использование в полимербетоне, как сообщается, обеспечивает лучшие механические свойства, а также пониженное водопоглощение [37]. Добавление летучей золы также улучшает удобоукладываемость свежей полимербетонной смеси, в результате чего получаются продукты с превосходной отделкой поверхности [40].Исследования показали, что небольшой размер сферических частиц также способствует лучшей упаковке материалов заполнителя, что снижает пористость и препятствует проникновению агрессивных агентов, тем самым значительно улучшая химическую стойкость полимербетона [23]. Ряд исследователей сообщили о добавлении летучей золы, которое не только приводит к улучшению обрабатываемости полимербетонной смеси, но также оказывает значительное влияние на механические свойства. Сообщается о повышении прочности на сжатие до 30% при добавлении 15% летучей золы в полимербетон [41].Также сообщается, что добавление летучей золы улучшает рабочие характеристики по сравнению с добавлением микрокремнезема в качестве наполнителя [42]. Большинство исследователей предложили сушку агрегатов перед смешиванием со смолой с помощью нагрева. Сообщалось, что содержание воды в заполнителе оказывает заметное влияние на прочность полимербетона, и поэтому содержание воды должно быть ограничено до 0,1% [30]. Позже различные исследователи рекомендовали, чтобы влажность заполнителя не превышала 0.От 1% до 0,5% для улучшения механических свойств [41, 43–45].

Исследователи сообщили о различных режимах отверждения, таких как отверждение при комнатной температуре, отверждение при высокой температуре, отверждение в воде и т. Д. Исследования времени отверждения полимербетона показали, что он достигает примерно 70–75% своей прочности после отверждения в течение одного дня при комнатной температуре [31, 45, 46], тогда как обычный портландцементный бетон обычно достигает около 20% своей прочности. дневная сила за один день. Прирост прочности на раннем этапе важен для сборных железобетонных изделий, поскольку он позволяет конструкциям на раннем этапе противостоять более высоким напряжениям из-за операций по снятию формы, погрузочно-разгрузочных работах, транспортировке и монтажу.Замечено, что прочность на сжатие полимербетона почти становится постоянной после сухого отверждения в течение 7 дней [47].

Влияние сортировки заполнителя на свойства полимербетона известно давно. Крупный и мелкий заполнитель следует дозировать таким образом, чтобы смесь заполнителей имела минимальное содержание пустот и максимальную насыпную плотность. Это сводит к минимуму количество связующего, необходимого для обеспечения надлежащего связывания всех частиц заполнителя. Обычно содержание связующего составляет от 5% до 15% от общей массы, но если смесь заполнителей хороша, может потребоваться даже до 20% связующего.В литературе сообщается об очень небольшом количестве исследований, касающихся дозирования смеси заполнителя в полимербетон. В более ранних исследованиях в этом отношении сообщалось, что полимербетон, полученный с сортировкой заполнителей в соответствии с кривой Фуллера, имел самую высокую прочность [30, 48]. Кроме того, сообщалось, что использование заполнителя с сортировкой по зазору привело к минимальному содержанию пустот. В литературе также было предложено эмпирическое соотношение, которое можно использовать для определения пропорций крупных и мелких агрегатов с наименьшим содержанием пустот [49].Более поздние исследования предлагают оптимальный состав смеси заполнителя для минимизации пустотного содержимого на основе подхода к планированию экспериментов [50]. Предложенный состав смеси был снова основан на использовании заполнителей с градуированными зазорами.

Поскольку по соображениям стоимости содержание связующего, используемого в полимербетонных материалах, довольно низкое, адгезия заполнителей происходит через тонкий слой смолы вокруг заполнителей. Следовательно, желательна большая площадь контакта, что требует надлежащего заполнения зазоров более мелкими агрегатами или частицами микронаполнителя.Использование силанового связующего агента (который усиливает адгезию между смолой и заполнителями) улучшает адгезию и, следовательно, предельную прочность полимербетона. Адгезия на границе раздела при отсутствии какой-либо химической связи может быть достаточно хорошей, даже если это происходит из-за вторичных сил между двумя фазами. Использование силановых связующих агентов, которые могут обеспечивать химическую связь между двумя фазами, значительно улучшает межфазную адгезию и, следовательно, улучшает механические свойства этих материалов.В литературе сообщалось о нескольких исследованиях использования различных типов силановых связующих агентов. Сравнивались различные методы применения силановых добавок, такие как метод интегральной смеси и метод обработки поверхности [24, 51, 52]. Сообщалось, что при использовании интегрального смешанного метода добавления силана 1% силана от веса смолы дает оптимальные результаты [53, 54]. Прочность на сжатие и изгиб полимербетона, содержащего силановые связующие, на 15-20% выше, чем у обычного полимербетона [53].

2.1. Определение механических свойств полимербетона

С начала 1970-х годов было опубликовано множество исследований по определению механических свойств полимербетона. Таблица 2 суммирует усилия различных авторов и основные выводы, сделанные на основе этих исследований.

Автор Смола Использованный заполнитель и микронаполнитель Переменные Оцененные свойства Краткие выводы Прочность на сжатие, прочность на изгиб и т. Д. вперед Окада и др.[35] Полиэстер Щебень, речной песок и карбонат кальция Содержание смолы 10–15%; содержание наполнителя 10–15%; температура испытания, от 5 до 60 ° Прочность на сжатие, предел прочности на разрыв Прочность на сжатие и предел прочности на разрыв снижаются с температурой. Кобаяши и Ито [34] Полиэстер Щебень, мелкий песок Обработка силаном, содержание смолы, от 9 до 13% Прочность на сжатие, усталость при сжатии (i) Содержание смолы невелико влияние на прочность на сжатие. (ii) Повышение температуры наблюдалось в диапазоне частот 200–400 Гц. (iii) Добавление 1% силанового агента увеличивает нагрузку, выдерживающую 2 миллиона циклов, с 59% до 64% ​​от предела прочности. Mani et al. [24] Эпоксидная смола, полиэстер Дробленый кварцит, кремнистый песок и карбонат кальция Тип смолы, обработка силаном и добавление микронаполнителя Прочность на сжатие, прочность на изгиб и разделенная прочность на растяжение (i) Эпоксидный бетон имеет намного превосходящие свойства, чем у полиэфирного бетона. (ii) Прочность на сжатие увеличивается на 30% для полиэфирного бетона и на 36% для эпоксидного бетона за счет включения силанового связующего агента. (iii) Прочность полиэфирного бетона на сжатие и изгиб значительно улучшается при введении микронаполнителя. Випуланандан и Дхармараджан [25] Полиэстер Оттавский песок Температура, скорость деформации, содержание пустот, метод подготовки и содержание смолы Прочность на сжатие, прочность на изгиб (i) Максимальный модуль упругости при изгибе и сжатии наблюдается между 14 и 16 мас.% Смолы. (ii) Было обнаружено, что скорость деформации имеет очень ограниченное влияние на поведение при изгибе. (iii) Формование прессованием дает лучшие результаты, чем формование вибрацией. Vipulanandan et al. [39] Эпоксидная смола, полиэстер Оттавский песок, абразивный песок Содержание смолы, обработка силаном, уплотнение и содержание стекловолокна Прочность на сжатие, прочность на изгиб и разделенная прочность на растяжение (i) Максимальное сопротивление сжатию и изгибу Прочность была указана при содержании смолы 14%. (ii) Добавление стекловолокна увеличивает прочность на изгиб и сжатие. (iii) Обработка силаном увеличивает прочность на изгиб на 25%. Випуланандан и Пол [62] (i) Эпоксидная смола, (ii) полиэстер Песок Оттава, песок для струйной очистки Температура, скорость деформации, тип заполнителя и условия отверждения Прочность на сжатие, разделенная прочность на растяжение ( i) Прочность на сжатие увеличивается с увеличением температуры отверждения. (ii) Максимальная прочность была получена при однодневном отверждении при комнатной температуре с последующим однодневным отверждением при 80 ° C. (iii) Использование заполнителя с зазором привело к наивысшей прочности на сжатие. Випуланандан и Пол [63] Полиэстер Оттавский песок Условия отверждения, обработка силаном и скорость нагружения Соотношение прочности на сжатие, прочности на растяжение и напряжения-деформации (i) Максимальная прочность на сжатие была получена для смолы содержание 15%. (ii) однодневное отверждение при комнатной температуре с последующим однодневным отверждением при 80 ° C увеличило прочность на сжатие примерно на 50% по сравнению с 2-дневным отверждением при комнатной температуре. (iii) Прочность на сжатие и модуль увеличиваются с увеличением скорости деформации. (iv) Обработка заполнителя силаном увеличивает прочность на сжатие примерно на 14%. Варугезе и Чатурведи [37] Полиэстер Гранитный заполнитель в соответствии с сеткой ASTM № 5–50, речной песок и летучая зола Содержание летучей золы и речного песка варьировалось в полном диапазоне от 0 до 100% от мелкого помола. заполнитель для изучения замены речного песка летучей золой Прочность на изгиб (i) Мелкозернистые заполнители в сочетании с летучей золой и речным песком демонстрируют синергизм в прочностных характеристиках и сопротивлении водопоглощению до уровня 75% по массе летающий пепел. (ii) При более высоком уровне летучей золы свойства ухудшаются, поскольку смесь становится непригодной для использования из-за того, что чистая летучая зола из-за большой площади поверхности не смешивается эффективно со связующим на основе смолы. Максимов и др. [36] Полиэстер 58% гранитного щебня, 21,8% песка и 10,4% карбоната кальция Прочность на сжатие, прочность на изгиб Сообщается о прочности на сжатие в диапазоне 90–108 МПа. Абдель-Фаттах и ​​Эль-Хавари [26] Эпоксидная смола, полиэстер 56% крупного заполнителя и 36% мелкого заполнителя Содержание смолы Прочность на сжатие, прочность на изгиб (i) Максимальная прочность на сжатие была достигнута при 12% содержание смол для всех типов смол. (ii) Самый высокий модуль разрыва был также получен при содержании смолы 12%, что почти в 3 раза больше, чем у цементобетона. Феррейра [27] Полиэстер Чистый песок, формовочный песок и CaCO 3 Содержание смолы, содержание микронаполнителя, метод смешивания и тип песка Испытания на трехточечный изгиб образцов размером мм (i) Наилучшие результаты были получены при содержании смолы 20%. (ii) Чистый песок дает лучшие свойства при низком содержании смолы, поскольку формовочный песок имеет высокую удельную поверхность. Ribeiro et al. [29] Эпоксидная смола, полиэстер Чистый песок, формовочный песок и CaCO 3 Содержание смолы, содержание микронаполнителя, тип песка и цикл отверждения (7 дней при 23 ° C и 3 часа при 80 ° C ) Испытания на трехточечный изгиб образцов диаметром (i) Цикл отверждения продолжительностью 3 часа при 80 ° C дает почти те же результаты, что и отверждение в течение 7 дней при 23 ° C. (ii) Эпоксидная смола дает лучшие свойства с формовочным песком в качестве заполнителя, тогда как полиэфир дает лучшие свойства с чистым песком из-за большей способности эпоксидной смолы смачивать заполнители. Rebeiz et al. [41] Полиэстер Мелкий гравий в виде крупного заполнителя и песок в качестве мелкого заполнителя, зола-унос Содержание летучей золы Прочность на сжатие (i) Замена 15% по весу песка летучей золой приводит к увеличению на 30% по прочности на сжатие. (ii) Однако следует проявлять осторожность при использовании относительно высокой загрузки летучей золы, потому что большая площадь поверхности материала сделает смесь слишком липкой и, следовательно, непригодной для использования. Bǎrbuţǎ and Lepǎdatu [64] Epoxy Речной гравий размером 0–4 мм и размером 4–8 мм, микрокремнезем (SUF) Содержание смолы, содержание микронаполнителя Прочность на сжатие, прочность на изгиб и разделенная прочность на растяжение (i) Прочность на сжатие варьируется от 43.От 4 до 65,3 МПа, а прочность на изгиб — от 12,29 до 17,5 МПа. (ii) Содержание смолы 15,6% было признано подходящим почти для всех свойств полимербетона. Haidar et al. [65] Эпоксидная смола Гравий 2–4 мм, отношение гравия к песку 0,25, используемое для оптимальной плотности упаковки Содержание смолы, условия отверждения Прочность на сжатие, прочность на изгиб (i) Максимальная прочность на сжатие и изгиб Прочность указана для содержания смолы 13%. (ii) Максимальная прочность на сжатие и изгиб была получена после 3 дней отверждения. Пропорции смеси Ohama [30] Полиэстер Андезит, речной песок и карбонат кальция Состав смеси основан на максимальной объемной плотности, условиях отверждения и содержании воды в заполнителях Прочность на сжатие (i) Предлагается следующая оптимальная пропорция смеси: 11.25% смолы, 11,25% карбоната кальция, 29,1% андезита (5–20 мм), 9,6% песка (1,2–5 мм), 38,8% песка (<1,2 мм). (ii) Прочность на сжатие становится постоянной после 7 дней отверждения при 20 ° C. (iii) прочность снижается с увеличением содержания воды в заполнителе; максимальное содержание воды должно быть ограничено до 0,1%. Kim et al. [66] Эпоксидная смола Песок> сетка № 6 и галька <ячейка № 6 Степень уплотнения, размер агрегатов и состав смеси Коэффициент демпфирования, модуль упругости и прочность на сжатие Сообщалось, что оптимальная смесь содержит 50% гальки, 42.5% песка и 7,5% смолы. Rebeiz [31] Полиэфирная смола из отходов ПЭТ Мелкий гравий, речной песок и летучая зола Время отверждения Прочность на сжатие, прочность на изгиб (i) Авторы предложили оптимизированную смесь на основе их исследование как содержащее 10% смолы, 45% мелкого гравия, 32% песка и 13% летучей золы. (ii) Полимербетон достигает 80% своей прочности после однодневного отверждения по сравнению с семидневным периодом отверждения. Демпфирование Сух и Ли [67] Полиэфирная смола Песок и гравий Состав смеси Демпфирование (i) Полимербетонный слой имел большие коэффициенты демпфирования широкий частотный диапазон. (ii) Факторы демпфирования, обнаруженные экспериментально, были выше, чем для стальной конструкции и чугуна. Кортес и Кастильо [18] Эпоксидная смола Базальт, кварцит, размер до 10 мм Частота испытаний Демпфирование по сравнению с демпфированием чугуна (i) Коэффициент демпфирующих потерь полимербетона на 65% выше чем у чугуна. (ii) Полимербетон сохраняет свои демпфирующие свойства в большом диапазоне частот. Bignozzi et al. [15] Полиэстер Кремнеземистый песок, карбонат кальция Использование переработанных наполнителей, то есть порошковой резины, резины для шин и т. Д. Демпфирование, модуль потерь (i) Добавление порошковой резины, резины для покрышек и т. д. увеличивает затухание в широком диапазоне температур. (ii) Полимербетон, содержащий органические наполнители, может использоваться для изготовления основ станков. Орак [19] Полиэстер Кварц, 0,5–8 мм Состав смеси Коэффициент демпфирования (i) Демпфирование полиэфирного бетона в четыре-семь раз выше, чем у чугуна. (ii) На характеристики демпфирования не сильно повлиял состав смеси.

2.2. Исследования усталостных характеристик полимербетона (PC)

В литературе очень мало исследований по усталостному поведению полимербетона.Предел усталостной прочности в два миллиона циклов был заявлен как уровень напряжения 59%, что очень похоже на уровень цементного бетона [68]. Исследование по оценке влияния частоты испытаний пришло к выводу, что частота испытаний должна приниматься в качестве параметра для усталостных испытаний полимербетона. Усталостное поведение полимербетона описано на основе соотношений — . Эти отношения основаны на основных функциях степенного закона. Исследование показало, что эмпирические уравнения, используемые для прогнозирования усталостных характеристик простого бетона, хорошо подходят и для полимербетона [69].Уравнение (1), описанное для цементного бетона, было применено к данным по усталости полимербетона [70]: где — вероятность выживания, — уровень напряжения, — количество циклов до отказа, а, и — экспериментальные константы.

Вероятность разрушения была включена в соотношения для полимербетона, чтобы учесть стохастический характер усталости [71].

3. Обсуждение

Полимербетон изначально разрабатывался как альтернативный материал в области гражданского строительства, но с течением времени, благодаря своим превосходным свойствам, он нашел применение в качестве заменяющего материала в машиностроении.Быстрое отверждение, высокая прочность на сжатие, высокая удельная жесткость и прочность, устойчивость к химическим веществам и коррозии, способность принимать сложные формы и отличные свойства демпфирования вибрации в основном обусловливают его использование в этих приложениях. Было замечено, что свойства полимербетона зависят от различных параметров, таких как тип и количество используемой смолы / полимера, тип и пропорция заполнителя, влажность заполнителя, природа и содержание армирующих волокон, добавление микронаполнителей, условия отверждения, использование силановых связующих агентов и так далее.

Эпоксидные смолы обладают лучшими механическими свойствами и долговечностью, чем полиэфирные, винилэфирные, фурановые и метакрилатные смолы, но этим материалам присуща высокая стоимость. Свойства полиэфирного бетона также могут быть улучшены до уровня эпоксидного бетона путем добавления микронаполнителей и силановых связующих веществ. Дозировка смолы, сообщаемая различными авторами, в основном находится в диапазоне от 10 до 20% от веса полимербетона. При использовании мелкого заполнителя рекомендуется более высокая дозировка смолы из-за большой площади поверхности этих материалов.Исследования по поиску оптимальной дозировки смолы для максимизации механических свойств дали разные результаты в зависимости от конкретного типа используемой смолы и заполнителя. Наблюдается, что первоначально прочность увеличивается с увеличением дозировки смолы, но после достижения пика она либо уменьшается, либо остается неизменной при дальнейшем увеличении содержания смолы. Большинство исследователей сообщили о максимальной прочности при дозировке смолы в диапазоне 12–16% от веса полимербетона.

Добавление в полимербетон различных типов волокон, таких как стекловолокно, стальное волокно и углеродное волокно, улучшает его механические свойства, такие как ударная вязкость, прочность на сжатие, прочность на изгиб и усталостная прочность. Обычный диапазон добавления фибры в полимербетон составляет до 6% от веса полимербетона. Было замечено, что обработка волокон силаном перед добавлением в полимербетон дополнительно улучшает его механические свойства. Сообщалось, что добавление микронаполнителей, таких как зола-унос, микрокремнезем, карбонат кальция и т. Д., В полимербетон не только улучшает механические свойства, но также улучшает удобоукладываемость смеси.Сообщается о повышении прочности на сжатие до 30% при добавлении 15% летучей золы в полимербетон.

Исследователи использовали различные типы заполнителей, большинство из которых основывались на выборе местных материалов для снижения стоимости. Сообщалось об использовании речного песка, формовочного песка, щебня, кварца, гранита и гравия. На сегодняшний день для полимербетона нет стандартных пропорций смеси и критериев сортировки заполнителя, поэтому в литературе сообщается о ряде оптимизированных пропорций смеси.Эти смеси основаны на различных критериях оптимизации, таких как кривая Фуллера, максимальная насыпная плотность и минимальное содержание пустот, и были разработаны для различных типов местно доступных заполнителей. Почти все исследования согласны с тем, что использование заполнителя с градуированными зазорами приводит к лучшим механическим свойствам. В литературе приводится несколько эмпирических соотношений для определения соотношения крупных и мелких агрегатов для получения наименьшего пустотного содержимого, но их применение в различных других типах агрегатов еще предстоит оценить.Рекомендуется использовать смесь заполнителей, имеющую максимальную объемную плотность и наименьшее количество пустот, а также оптимальное содержание полимера для достижения максимальной прочности. Содержание влаги в заполнителе отрицательно сказывается на механических свойствах полимербетона, поэтому рекомендуется, чтобы содержание влаги в заполнителе не превышало 0,5%.

Условия отверждения играют важную роль в конечных свойствах полимербетона. Для использования в полевых условиях и простоты эксплуатации желательно и выгодно отверждение при комнатной температуре.Быстрое отверждение — одно из самых больших преимуществ систем полимербетона: результаты показывают увеличение прочности почти на 70% после однодневного отверждения при комнатной температуре. С другой стороны, обычный портландцементный бетон обычно достигает около 20% своей 28-дневной прочности за один день. Это раннее повышение прочности очень полезно при производстве сборных железобетонных изделий. Хотя наблюдается ускорение набора прочности при отверждении при повышенных температурах, почти повсеместно считается, что 7-дневное отверждение при комнатной температуре является оптимальным периодом для полимербетона.

В дополнение к вышеуказанным параметрам адгезия на границе раздела вяжущее / заполнитель также влияет на свойства полимербетона. Адгезия на границе раздела при отсутствии какой-либо химической связи может быть достаточно хорошей, даже если это происходит из-за вторичных сил между двумя фазами. Силановые связующие агенты, обеспечивая химическое связывание между двумя фазами, значительно улучшают межфазную адгезию и, следовательно, улучшают механические свойства этих материалов. На основании исследований, доступных на сегодняшний день, можно сделать вывод, что комплексный смешанный метод добавления силанового агента в полимербетонную смесь прост в реализации и обеспечивает лучшие механические свойства.Прочность на сжатие и изгиб полимербетона, содержащего силановые связующие, на 15-20% выше, чем у обычного полимербетона.

Полимерный бетон демонстрирует более высокую прочность на сжатие и изгиб по сравнению с портландцементным бетоном. Различные авторы сообщают о прочности на сжатие от 70 до 120 МПа. Обсуждение в предыдущих параграфах устанавливает определяющие параметры для механических свойств любой конкретной системы полимербетона и, таким образом, объясняет большой разброс в описанных свойствах.

Изучение усталостного поведения любого материала имеет огромное значение, если его нужно использовать для конструкций, деталей станков и т.д., в которых преобладает циклическое нагружение. К сожалению, усталостное поведение полимербетона не было изучено в значительной степени, и было проведено несколько исследований в этом контексте, и то же самое сообщается в этой статье.

Исследования по характеристике механических свойств полимербетона были проведены рядом исследователей, и было получено достаточно данных о влиянии различных параметров, таких как тип и содержание смолы, армирующие волокна, микронаполнители, условия отверждения, тип заполнителя и классификация, и силановые связующие агенты на свойствах полимербетона.На основе критического обзора доступной литературы по полимербетону можно сделать следующие выводы: (1) Сравнительные исследования эпоксидных и полиэфирных смол показывают, что эпоксидный полимербетон имеет гораздо лучшие механические свойства и долговечность. (2) Различные типы заполнителей. Исследователи использовали материалы, большинство из которых были основаны на выборе местных доступных материалов для снижения стоимости. (3) Дозировка смолы, указанная различными авторами, в основном находится в диапазоне от 10 до 20% от веса полимербетона.При использовании мелкозернистого заполнителя рекомендуется более высокая дозировка смолы. (4) Сообщалось, что добавление стекловолокна улучшает поведение полимербетона после пика. Прочность и ударная вязкость полимербетона также увеличиваются с добавлением волокон. (5) Критерий отверждения в течение семи дней при комнатной температуре нашел широкое применение исследователями в их исследовательской работе и получил почти всеобщее признание. (6) Повышение прочности на сжатие до Сообщается о 30% добавлении 15% летучей золы (микронаполнителя) в полимербетон.(7) Рекомендовано, чтобы содержание влаги в заполнителе не превышало 0,5% для улучшения механических свойств. (8) Рекомендуется использовать смесь заполнителя с максимальной объемной плотностью и наименьшим содержанием пустот наряду с оптимальным содержанием полимера. для достижения максимальной прочности. (9) Использование силановых связующих веществ дополнительно улучшает механические свойства полимербетона.

Хорошо известно, что полимербетон демонстрирует гораздо лучшие механические свойства и долговечность, чем обычный портландцементный бетон.Полимербетон зарекомендовал себя как многообещающий материал благодаря своим лучшим механическим свойствам и долговечности. В интересах производителей полимербетона / исследователей, если этот материал будет отнесен к категории и будет продвигаться как полимерный композит.

Что такое полимербетон и виды полимербетона

Полимербетон

Полимерный бетон — это особый тип бетона, в котором в качестве связующего используется полимер вместо известкового цемента.В определенных обстоятельствах полимер используется в дополнение к портландцементу для изготовления полимерцементного бетона (PCC) или бетона, модифицированного полимером (PMC).

Типы полимербетона

Существует три типа полимерного бетона, как указано ниже.

1. Бетон с полимерной пропиткой (PIC)
2. Полимерцементный бетон (PCC)
3. Полимерный бетон (PC)

Давайте подробно обсудим все типы полимерного бетона.

1.Бетон, пропитанный полимером (ПОС):

Бетон с полимерной пропиткой

изготавливается из портландцемента путем пропитки мономером и последующей полимеризации в полевых условиях. Сначала цементный бетон заливается и отверждается, а обычно затвердевает, а затем бетонный продукт затвердевает и сушится, воздух из его пустот удаляется под частичным вакуумом, а мономер с низкой вязкостью диффундирует в порах бетона. После этого бетон окончательно подвергается полимеризации с помощью лучевой или термической терапии.Этот бетон используется в сборных плитах для настилов мостов, морских сооружений, дорог, бордюров, зданий пищевой промышленности и т. Д.

2. Полимерцементный бетон (PCC):

Этот бетон получают путем добавления амальгамата полимера или мономера в портландцементный бетон. Ингредиент включает цемент, заполнители и мономер, смешанный с водой, и мономер полимеризуется после помещения бетона в формы. Полимерцементный бетон можно использовать в морских работах.

3. Полимербетон (ПК):

В этом типе бетона полимер или мономер используются в качестве связующего вместо цемента. Мономер смешивается с заполнителями, после чего полимеризуется после размещения бетона на месте. Однако при смешивании заполнителей с мономером необходим нагрев. Этот бетон является хорошим диэлектрическим материалом и может использоваться для строительства ирригационных сооружений.

Полимерцементный бетон

: свойства и применение

🕑 Время считывания: 1 минута

Полимерцементный бетон — это композитный бетон, состоящий из синтетического полимера в связующем материале.Полимербетон имеет преимущества более высоких свойств, низких энергозатрат и низких затрат на рабочую силу. Его также называют полимерным портландцементным бетоном (PPCC) или бетоном, модифицированным латексом (LMC). Состав, свойства и области применения полимерцементного бетона описаны ниже.

Состав полимерцементного бетона (ПКК) В портландцемент вводится форполимер (мономер) диспергированного полимера для получения ОКК. Эта комбинация создает полимерную сетку на месте в процессе отверждения бетона.Использование типичных виниловых мономеров может мешать процессу гидратации или ухудшаться. Таким образом, использование форполимеров оказывается более эффективным, поскольку они выполняют требуемую функцию. Чтобы улучшить механические свойства ОКК, эти форполимеры можно добавлять в более высоких пропорциях. Поскольку это свойство бетона основано на добавлении полимера, при добавлении латекса необходимо соблюдать особую осторожность и внимание. Используемая эмульсия увеличивает смазывающие свойства смеси. Следовательно, для удобоукладываемости смеси требуется только меньшее количество воды.

Требования к полимерам, используемым в PCC

1. Латекс в условиях окружающей среды должен иметь способность образовывать пленку, чтобы он должным образом покрыл цемент и частицы заполнителя. Это помогает создать прочную связь между заполнителем и цементной матрицей.
2. Растущий микростенд должен быть перехвачен образованной полимерной сеткой. Это достигается за счет рассеивания энергии за счет образования микроволокон.

Полимерный латекс, используемый в PCC

1. Поли (сложные виниловые эфиры)
2. Полиэпоксиды (винилиден — хлорид)
3. Сополимеры
4. Стирол Утадиен

Свойства полимерцементного бетона

1.Сильно непроницаемый Полимерная фаза в бетоне поможет уменьшить пористость и микротрещины, которые образуются в цементной матрице. Он действует как дополнительный связующий материал, отличный от используемого портландцемента.

2. Высокая прочность Плотный и водонепроницаемый бетон получается при использовании PCC. Это предотвращает химические атаки, проникновение воды и, следовательно, исключает возможность коррозии. Также предотвращаются внутренние микротрещины в цементной матрице. Это увеличивает срок службы конструкции.

3. Устойчивость к погодным условиям Конструкция PCC непроницаема, поэтому они меньше подвержены влиянию погодных условий.

Соображения при строительстве полимерно-цементного бетона

1. Накладки PCC имеют отличную долговечность.
2. Смешивание PCC должно производиться в мобильной бетономешалке.
3. Обработка, установка и окончательная обработка PCC должны быть завершены менее чем за 30 мин.
4. PCC требует от одного до двух дней влажного отверждения с последующей сушкой на воздухе.
5. Бутадино-стирольный PCC обладает превосходной стойкостью к внешним воздействиям или средам с присутствием влаги.
6. Изменение цвета поверхности происходит при воздействии ультрафиолетового излучения на бетон, за исключением акриловых полимеров.
7. Применяется для покрытия настилов мостов, перекрытий, ямочного ремонта любых бетонных поверхностей толщиной от 4 до 100 мм для бетонов.
8. Акриловые латексы используются для ремонта полов и ямочного ремонта, а также в тех случаях, когда важно сохранить цвет.
9. Эти накладки создают высокопрочную износостойкую поверхность, которая очень устойчива к атмосферным воздействиям.
10. PCC необходимо укладывать и отверждать при температуре от 7 до 30 ° C.
11. Мобильные миксеры непрерывного действия, оснащенные дополнительным резервуаром для хранения латекса, должны использоваться для больших применений полимерцементного бетона.
12. Время смешивания ограничено до 3 минут для небольших партий или для смесителей раствора.
13. PMC имеет тенденцию к растрескиванию из-за пластической усадки во время размещения, и необходимы особые меры предосторожности, когда скорость испарения превышает 0.5 кг / м2 / ч.
14. Модуль упругости обычно ниже по сравнению с обычным бетоном, и поэтому его использование в элементах с осевой нагрузкой должно оцениваться соответствующим образом.
15. Смеси поливинилацетата не должны подвергаться воздействию влаги.
16. Эпоксидные эмульсии дороже.

Применение полимерцементного бетона

1. Покрытие настила моста Использование PCC помогает создать очень непроницаемую и водонепроницаемую поверхность, которая предотвратит проникновение влаги и хлоридов, что позволит избежать коррозии арматуры, отслаивания и микротрещин.

Рис.1: Покрытие из полимербетона для настила моста; Изображение предоставлено: The Aberdeen Group, Concrete Construction

2. Устройство перекрытий Повышенная химическая стойкость, высокие физико-механические свойства делают его лучшим выбором для строительства промышленных полов. Они также используются при строительстве тротуаров, где территория подвержена интенсивному движению.

3. Сборные конструкции Для производства сборного железобетона требуется хорошая обрабатываемость и характеристики термоотверждения.Могут быть получены блоки PCC с меньшим водоцементным соотношением.

Рис .: Сборные санитарные блоки PCC; Изображение предоставлено: Armorock

4. Используется в качестве заплаток PCC можно использовать для ямочного ремонта и ремонта обычного портландцементного бетона. Это увеличивает прочность и срок службы существующей конструкции. PCC необходимо наносить только после удаления старого материала.

Полимербетон — типы, преимущества и недостатки

Что такое полимербетон?

Полимерный бетон — это новый бетон, произведенный из бетона OPC, отвержденного и пропитанного жидким или парообразным химическим соединением (метилметакрилатный мономер) и полимеризованного гамма-излучением или химически инициированными подразумевает, т.е.е с использованием термокаталитического метода (добавление 3% перекиси бензоила) к мономеру в качестве катализатора.

Пропитке способствует сушка бетона при экстремальных температурах за счет откачивания и поглощения мономера при ограниченном давлении. В этой статье рассматриваются 3 различных типа полимербетона.

Преимущества:

1. Обладает высокой ударопрочностью и высокой прочностью на сжатие.

2. Этот бетон отличается высокой прочностью.

3. Полимербетон обладает высокой устойчивостью к замерзанию и оттаиванию.

4. Высокая стойкость к химическому воздействию и истиранию.

5. Проницаемость ниже, чем у обычного бетона.

Типы полимерного бетона:

1. Бетон, пропитанный полимером (PIC):

Этот бетон производится из портландцемента путем пропитки мономером и последующей полимеризации на месте.

Сначала цементный бетон заливается и затвердевает, а затем бетонный продукт затвердевает и сушится, воздух из его пустот удаляется под частичным вакуумом, а мономер с низкой вязкостью диффундирует через поры бетона.

Затем бетон подвергается окончательной полимеризации с помощью лучевой или тепловой терапии. Этот бетон используется в сборных плитах для настилов мостов, морских сооружений, дорог, бордюров, зданий пищевой промышленности и т. Д.

2. Полимерноцементный бетон (PCC):

Этот бетон получают путем интеграции эмульсии полимера или мономера. в портландцементном бетоне. Ингредиент, состоящий из цемента, заполнителей и мономера, смешивается с водой, и мономер полимеризуется после помещения бетона в формы.Этот бетон можно использовать в морских работах.

Преимущества:

i) Улучшенная обрабатываемость, прочность и адгезия.

ii) Химическая стойкость, ударопрочность и стойкость к истиранию.

iii) Повышенная проницаемость и пониженная абсорбция.

3. Полимерный бетон (ПК):

В этом типе полимер или мономер используется в качестве связующего вместо цемента. Мономер смешивается с заполнителями, а затем полимеризуется после размещения бетона.

Однако при смешивании заполнителей с мономером требуется нагрев. Этот бетон является хорошим диэлектрическим материалом и может использоваться для строительства ирригационных сооружений.

Применение:

Полимербетон широко используется на

• атомных электростанциях.
• Бордюрные камни.
• Сборный конструктивный элемент.
• Сборные плиты для настилов мостов.
• Дороги.
• Морской завод.
• Предварительно напряженный бетон.
• Ирригационные работы.
• Канализационные работы.
• Гидроизоляция зданий.
• Здания пищевой промышленности и т. Д.

Также читайте —

Сохранить

Сохранить

Присоединяйтесь к нашей странице Facebook, странице Linkedin и каналу Telegram для получения дополнительных обновлений.

Что такое полимеры в бетоне | Журнал Concrete Construction

Бетон, модифицированный полимерами, широко используется во многих областях. Вы должны знать, какие полимеры вы используете, и их сильные и слабые стороны. Правильный выбор может определить успех или неудачу установки и связанные с этим обязательства.

Сегодня латексно-полимерные бетонные смеси все чаще используются в качестве материалов для ямочного ремонта бетона, непроницаемых покрытий над мостовыми настилами, затирки для укладки плитки, добавок для штукатурки, штукатурки и EIFS, а также широкого спектра декоративных тонких покрытий.

Только пять полимеров обычно используются с бетоном: акрил, стирол-акрил, винилацетат-этилен (VAE), поливинилацетат (PVA) и стирол-бутадиеновая смола (SBR). В жидкой форме они состоят из двух частей: жидкости и порошка, которые необходимо смешать. В сухом виде они представляют собой предварительно упакованные материалы, смешанные для конкретных целей. Будь то жидкая или сухая форма, каждый полимер имеет сильные и слабые стороны и рекомендуемые области применения.

Есть много причин для добавления полимеров в смеси для перекрытия бетона.Полимеры улучшают адгезию к старой поверхности, прочность на изгиб, прочность на разрыв и устойчивость к замораживанию / оттаиванию. Они также уменьшают проницаемость, проникновение хлоридов, солей и углекислого газа. Они повышают стойкость к истиранию и могут применяться в очень тонких сечениях.

Ни один полимер не подходит для достижения этих характеристик наилучшим образом; у каждого есть свои сильные и слабые стороны. Кроме того, некоторые полимеры лучше сопротивляются ультрафиолетовому излучению (УФ), более эффективно пропускают водяной пар и не реэмульгируются при повторном увлажнении.

Многие характеристики портландцемента остаются неизменными при добавлении полимеров.

Существует множество различных составов мономеров, и каждый производитель комбинирует их для создания полимеров с определенными характеристиками.

Акриловые полимеры обладают лучшими показателями пропускания водяного пара (воздухопроницаемостью) среди всех полимеров.

Стиролакрил очень похож на акрил по своим характеристикам, отличается повышенной водостойкостью и меньшей устойчивостью к ультрафиолетовому излучению.

Винилацетат этилен (VAE) может быть упакован как во влажном, так и в сухом виде и является наиболее часто используемым полимером для расфасованной продукции.

Смола на основе сополимера стирола и бутадиена (SBR) имеет лучшую адгезию из всех упомянутых полимеров, лучшую водостойкость и лучшую стойкость к истиранию. Он также является наиболее экономичным для толстых покрытий, но полимеры SBR имеют плохую устойчивость к УФ-излучению.

Поливинилацетат (ПВС) является наименее дорогим и наиболее повторно смачиваемым материалом из группы.Он подвергается гидролизу во влажных щелочных средах, вызывая разрушение полимера.

Наилучшая адгезия к плите основания достигается при первом нанесении связующего.

Большинство отказов при установке связаны с склейкой — плохой подготовкой плиты основания. Международный институт ремонта бетона опубликовал книгу под названием Руководство по подготовке поверхности, , в которой есть отличные рекомендации по подготовке для каждого типа установки заплаток и накладок.

Есть ряд других потенциальных проблем.

Даже если эксперты расходятся во мнениях относительно свойств полимеров и того, как они действуют в бетоне, вы должны знать их сильные и слабые стороны и тщательно выбирать для своего проекта, чтобы избежать дорогостоящих неудач.

Типы, свойства, достоинства и недостатки

Полимербетон, полученный путем смешивания цемента, заполнителей, воды и мономера, пластмассовые смеси заливаются в формы, отверждаются, сушатся и полимеризуются, полимербетон полимеризуется при комнатной температуре или при повышенных температурах. температуры.

Здесь мы узнаем о полимербетоне, типах полимербетона, свойствах полимербетона и многом другом.

Введение в полимербетон:

Полимерный бетон — это универсальный, прочный композитный материал, получаемый путем смешивания различных минеральных наполнителей со связующим на основе синтетической или натуральной смолы, он также известен как полимерный бетон.

Полимеризация может быть достигнута за счет усиленной термокаталитической реакции, реакции промотора катализатора, излучения и т. Д.

Прочность, полученная с этим бетоном, может составлять 140 МПа с коротким периодом отверждения, его свойства зависят от типа и количества полимеров, используемых в бетоне.

Полимеры, используемые в полимерном бетоне, перечислены ниже:

Полиэфир-стирол: Это синтетический каучук в растворах полимеров и сополимеров.

Винилиденхлорид: Это стандартные термины для замещенного этилена и сополимеров, таких как полиэфир, полиэтилен, полистирол.

Эпокси — стирол: Синтетические полимеры, которые представляют собой конденсат эпихлоргидрина и подходящего полигидроксиматериала, который обычно используется в качестве полигидрокси / материала, представляет собой бисфенол-A.

Акрил: Это полимеры и сополимеры сложных эфиров акриловой и метакриловой кислоты.

Типы полимербетона:

Бетон, пропитанный полимером (PIC):

Этот бетон является одним из широко используемых полимерных композитов.

Это обычный бетон, который сушат в печи путем диэлектрического нагрева в открытой камере и удаляют с помощью вакуума.

Мономер с низкой вязкостью диффундирует через открытую ячейку и полимеризуется под действием излучения с применением тепла или химического инициирования.

Бетон, модифицированный латексом (LMC):

Бетон, модифицированный латексом, или полимерный цемент получают путем смешивания цемента, заполнителей, воды и мономера.

Такие пластмассовые смеси разливают в формы, вулканизируют, сушат и полимеризуют.

Мономеры, которые используются в PCC, включают полиэфирный стайлинг, эпоксидный стирол, фураны и винилиденхлорид.

Полимерный бетон (PC):

Этот бетон связан с полимерным связующим вместо портландцемента, как традиционный бетон.

Основным методом производства этого бетона является уменьшение общей массы до нуля, а также уменьшение количества полимеров, необходимых для связывания заполнителей.

Это достигается путем тщательной сортировки и перемешивания заполнителей для получения максимальной плотности и минимального пустотного объема.

Свойства полимербетона:

Прочность:

Полимербетон имеет лучшую прочность на растяжение, сжатие, изгиб и прекрасную стойкость к истиранию, чем цементобетон.

Хорошая адгезия:

Этот бетон имеет отличную адгезию на большинстве поверхностей, а также увеличивает адгезию на старых поверхностях.

Быстрая обработка:

Этот бетон достигает 70% прочности после однодневного выдерживания при комнатной температуре, тогда как стандартный бетон достигает 20% прочности за 28 дней.

Долговечность:

Этот бетон обеспечивает долгосрочную прочность, низкую проницаемость и водостойкость.

Он очень менее проницаем для воды и агрессивных химических материалов.

Легкий:

Производит легкий бетон.

Преимущества полимербетона:

1. Полимербетон можно наносить в очень тонких сечениях.
2. Уменьшает проникновение углекислого газа, защищает бетон от карбонизации, следовательно, потери щелочности.
3. Этот бетон обладает исключительной устойчивостью к коррозии и химическому воздействию.
4. Полимерные связующие очень быстро схватываются и устойчивы к атмосферным воздействиям, поэтому полезны для ремонта существующих конструкций.
5. Уменьшает усадку.

Недостатки полимербетона:

1. Полимербетон дороже обычного бетона.
2. При замешивании полимербетона требуется высокая квалификация и точность работы.
3. Двухкомпонентные материалы могут иметь неподходящее соотношение, поэтому требуется правильное смешивание.
4. Химикаты, используемые в полимерном бетоне, могут быть опасными, поэтому необходимо использовать маски и перчатки для защиты кожи.

Применение полимербетона:

• Используется в анкерных болтах.
• Также используется при строительстве электрических опор.
• Применяется при гидроизоляции конструкции.
• Они также используются при очистке сточных вод и очистных работах.
• Имеет несколько промышленных применений.
• Они также используются в изделиях из железа.
• Также используется в опреснительных установках.
• Применяется в морских работах.
• Используются в сборном элементе конструкции.