ПОЛИМЕРБЕТОНЫ И ПОЛИМЕРРАСТВОРЫ
Под полимербетонами подразумевают конгломераты, получаемые на основе синтетических смол, отвердителей и с применением в них химически стойких и совместимых со смолами наполнителей и заполнителей. Они предназначены для изготовления несущих и ненесущих, монолитных и сборных, всегда химически стойких строительных конструкций и изделий, а также для устройства полов, фундаментов, сливных лотков и др. Полимербетоны классифицируют по виду полимерного связующего вещества, средней плотности, химической стойкости, прочностным характеристикам. Целесообразно, по предложению В.В. Патуроева, разделять полимербетоны на две группы — термореактивные и термопластичные (рис. 11.11). Первая группа подразделяется на карбамидно-фенольные, полиэфирные, фурановые, полиуретановые и эпоксидные, вторая группа — на инденкумароновые и метилметакрилатные. По средней плотности каждый полимербетон из первой группы может быть сверхтяжелым при 3500—4000 кг/м3, тяжелым — 2200—2400 кг/м3, легким — 1600—1900 кг/м3 и сверхлегким — 400—500 кг/м3; каждый из второй группы — тяжелым и легким. Реально используют фурфуролацетоновую ФА или ФАМ, фурано-эпоксидную ФАЭД-20, насыщенную полиэфирную ПН-1 или ПН-63, унифицированную карбамидную КФ-Ж смолы, метилметакрилат ММ А (мономер) и др. Отвердителями могут быть: при использовании ФА или ФАМ — бензолсульфокислота БСК; ФАЭД-20 — полиэтиленполиамид ПЭПА; ПН-1 и ПН-63 — гидроперекись изопропилбензола ГЦ и ускоритель — нафтенат кобальта НК; КФ-Ж — соляно-кислый анилин; для мономера метилметакрилата (ММА) — система, в которую входят диметиланилин БМА и перекись бензоила. Содержание оли-гомер-полимерного компонента составляет от 10 до 200 кг на 1м3 бетона.
Рис. 11.11. Классификация полимербетонов (по В.В. Патуроеву): 1 — карбамидные; 2 — фенольные; 3 — полиэфирные; 4 — фурановые; 5 — полиуретановые; 6 — эпоксидные; 7 — инденкумароновые; 8 — метилметакрилатные; 9 — сверхтяжелые γ=3,5—4; 10 — тяжелые γ =2,2—2,4; 11 — легкие γ =1,6—1,9; 12 — сверхлегкие γ =0,4—0,5; 13 — тяжелые γ =2,2—2,4; 14 — легкие γ = 1,6—1,8 (средняя плотность γ, г/см3)
плотности каждый полимербетон из первой группы может быть сверхтяжелым при 3500—4000 кг/м3, тяжелым — 2200—2400 кг/м3, легким — 1600—1900 кг/м3 и сверхлегким — 400—500 кг/м3; каждый из второй группы — тяжелым и легким. Реально используют фурфу-ролацетоновую ФА или ФАМ, фурано-эпоксидную ФАЭД-20, насыщенную полиэфирную ПН-1 или ПН-63, унифицированную кар-бамидную КФ-Ж смолы, метилметакрилат ММ А (мономер) и др. Отвердителями могут быть: при использовании ФА или ФАМ — бензолсульфокислота БСК; ФАЭД-20 — полиэтиленполиамид ПЭПА; ПН-1 и ПН-63 — гидроперекись изопропилбензола ГЦ и ускоритель — нафтенат кобальта НК; КФ-Ж — соляно-кислый анилин; для мономера метилметакрилата (ММА) — система, в которую входят диметиланилин БМА и перекись бензоила. Содержание оли-гомер-полимерного компонента составляет от 10 до 200 кг на 1м3 бетона.
Наполнителями размеров частиц менее 0,15 мм служат кварцевая, андезитовая и диоритовая мука, маршаллит, графитовый порошок и др. Их удельная поверхность должна быть не ниже 2500—3000 см2/г. Помол нередко совмещается с активацией поверхности путем введения добавок (модификаторов), хотя при длительном хранении обработанного порошка возможна потеря приобретенной активности за счет адсорбции реагентов из внешней среды. Среди наполнителей и своеобразных заполнителей могут быть и искусственные — стеклохолст, стекловолокно и др.
Связующее вещество и наполнитель образуют при их объединении наполненный полимер, составляющий матричную часть полимербетона. Заполняющую часть в нем формирует крупный и мелкий (песчаный) зернистый материал. В качестве крупного заполнителя используют кислотостойкие щебень или гравий, керамзит, аглопорит, шунгизит. Размеры зерен щебня должны быть до 50 мм, песка — до 5 мм, размеры частиц наполнителя — менее 0,15 мм.
При оптимальных структурах полимербетон следует общим закономерностям ИСК. На него распространяются общее (при реак-топластах) и обобщенное.(при термопластах) уравнения прочности. При их использовании сначала определяют расчетную прочность наполненного полимера оптимальной структуры R* при П*/н с учетом параметров действующей технологии. Технология включает промывку (при необходимости), сушку, фракционирование заполнителей с последующим подбором плотной смеси и оптимизацией структуры бетона, приготовление равномерно перемешанной полимербетонной смеси. Последнюю обычно приготовляют в бетоносмесителях принудительного действия при температуре не ниже 15°С в зависимости от вида связующего и с учетом усадки. Сравнительно небольшая усадка (0,4—0,7%) наблюдается при отверждении полимербетона на основе эпоксидных смол. Применение полиэфирных смол сопровождается увеличением усадки до 2—3%. Выбор вида смолы зависит и от эксплуатационных условий; фенолоформальдегидную смолу применяют при повышенной влажности, эпоксидную — при повышенной агрессивности среды и больших статических и истирающих силовых воздействиях, полиэфирную — при наличии динамических (ударных) нагрузок, при контакте с нефтепродуктами, спиртами.
Уложенный слой полимербетонной смеси уплотняют вибрацией — виброрейкой или глубинным вибратором, возможно — катком. Поверхность пола дополнительно заглаживают. Для ускорения отверждения полимербетоны при необходимости подвергают сухому прогреву при температуре 80°С. Важно учитывать возможность нагревания за счет экзотермических реакций и досрочного отверждения.
От обычного полимербетона отличают полимеррастворы, в которых отсутствует крупнозернистый заполнитель, а матричная часть равномерно и тонкослойно размещается на мелких зернах песка, формируя после уплотнения и отверждения плотный и прочный монолит.
Для использования полимербетонов и полимеррастворов в несущих конструкциях их армируютстальной, стеклопластиковой или стекловолокнистои арматурой. Наиболее изучен сталеполимербетон на основе фурфуролацетонового мономера ФАМ.
На рис. 11.12 показана технологическая схема заводского производства химически стойких сталеполимербетонных строительных конструкций, которые были использованы при строительстве гидрометаллургических цехов[48]. Менее изучен полимербетон со стержневой стеклопластиковой арматурой, но полагают, что требуется ее предварительное напряжение, которое, однако, может под влиянием релаксации снижаться или вовсе снимается. Обстоятельному изучению (В.И. Харчевников) подвергся полимерраствор с содержанием 53% кварцевого песка, 16% андезитового наполнителя и 2—8% по массе стекловолокнистой арматуры 7алюмоборитного состава. С учетом действия закона створа при оптимальных структурах была разработана ускоренная методика подбора оптимального состава стекловолокнистого полимербетона на основе ФАМ и полиэфирных смол с использованием соответственно в качестве отвердите-ля — бензолсульфокислоты (3%),инициатора — гидроперекиси изопропилбензола (1,5%) и ускорителя — нафтената кобальта (2,0%).
Рис. 11.12. Схема заводского изготовления химически стойких сталеполимерных строительных конструкций
Рекомендованные показатели качества стекловолокнистых по-лимербетонов на основе ФАМ при ориентированном армировании и хаотическом различаются. В первом случае предел прочности при растяжении равен 65 МПа, при сжатии — 64 МПа, «чистом изгибе» — 81 МПа, скалывании (сдвиге) — 7 МПа, во втором — соответственно 5; 82; 11; 9. Средняя плотность в первом случае равна 1,71, во втором— 1,60 г/см3; теплопроводность — 0,7 Вт/(м∙К); линейная усадка — 0,5%.
В целом следует отметить, что полимербетоны и полимеррастворы на основе синтетических смол могут быть высокого качества по прочностным показателям, воздухо- и водонепроницаемости, химической и радиостойкости и др. Но эти ИСК имеют и недостатки: сравнительно низкую теплостойкость (100—180°С) и высокие усадочные деформации. Однако эти недостатки не имеют большого значения при массовом производстве декоративно-отделочных плиток и некоторых других изделий.
В последние годы НИИЖБом предложены сухие гидротехнические смеси проникающего действия. В частности, следует отметить ряд гермитексных составов (марок): быстротвердеющие — ликвидируют протечки, водоостанавливающие — высушивают стены, противогрибковые — подавляют грибковые образования, универсальные для строительных и ремонтных работ.
Полимербетоны, названные искусственным мрамором, представляют собой высоконаполненную полиэфирную смолу (18—21% смолы и 78—81% наполнителя). В качестве наполнителя обычно применяют кварцевый песок или другой неактивный минеральный компонент. Изделия изготовляют методом заливки в формы с очень малыми усадками; применяют как плитку для пола, облицовки стен, в качестве высокодекоративных изделий, элементов фасадов и крыш, подоконников, оконных рам и др. Этот материал обладает высокими механическими и физико-химическими свойствами — высокой сопротивляемостью воздействию агрессивных сред и истираемости.
Дата добавления: 2015-09-18; просмотров: 1495;