Полимербетон, Новости в строителството
Полимербетонът е каменоподобен изкуствен материал, който се получава на базата на химически устойчиви пълнители и агрегати, както и синтетични смоли без използване на вода и минерални свързващи вещества.
Полимербетонът се произвежда на базата на полиестер, епоксидна смола, фенолформалдехид, фуран и други полимери. Пълнителите се използват в зависимост от вида на агресивната среда. За киселинни среди се използват киселинноустойчиви агрегати - кварцов пясък и трошен камък от кварцит, базалт или гранит, както и киселинноустойчиви тухли, като графит.
По плътност те разграничават: 1). Строителен тежък полимербетон върху тежки плътни добавъчни материали. 2). Структурен и топлоизолационен лек бетон върху минерални порести агрегати (например експандирана глина). 3). Топлоизолационен свръхлек бетон върху силно порьозни добавъчни материали (пенопласт, корк, дърво, експандиран перлит и други).
Механичните свойства на полимербетона се повишават, когато се армира със стоманена или фибростъклена армировка. Елементи на минна опора, опори за контактна мрежа, траверси, колекторни пръстени са изработени от стоманен или стъклен полимербетон. Разработени са и се използват в практиката комбинирани носещи конструкции, в чиято компресирана зона е поставен циментов стоманобетон, а в опъната зона - стоманобетон. Тази комбинация значително повишава устойчивостта на пукнатини на опънатата зона, тъй като крайната якост на опън на полимербетона е около 10 пъти, а якостта на опън е 5 пъти по-висока от тази на циментовия бетон.
За стоманополимербетон се използват свързващи вещества на базата на фурфурол ацетон мономер, епоксиден полимер и др. Фурфуролът е жълтеникава мазна течност с характерна миризма, която потъмнява при излагане на въздух. Химичен съставфурфуролът е най-простият алдехид от фуранова серия C5H4O2. Получава се чрез хидролиза (при 150...180°C) с разредени киселини на естествени суровини: селскостопански отпадъци (люспи от слънчогледови семки, слама, царевични кочани и др.) или дървесина.
Полимербетонът, произведен на базата на фурфурол ацетон мономер (FAM) и киселинен втвърдител - бензосулфонова киселина (BSA), има висока химическа устойчивост. За увеличаване на якостта на полимербетона се въвеждат влакнести пълнители - азбест, фибростъкло. Полимербетонът се различава от циментовия бетон с висока химическа устойчивост и якост, особено при опън - 7 ... 20 MPa и огъване - 16 ... 40 MPa, а якостта на натиск достига 60 ... 120 MPa.
Отрицателните свойства на полимербетона са силно пълзене и стареене, което може значително да се увеличи под действието на редуващо се нагряване и овлажняване.
Полимербетони се използват в носещи и неносещи, сглобяеми и монолитни строителни продукти и конструкции, които са химически устойчиви във фабрики и промишлени предприятия, изложени на различни агресивни среди.Класификацията на полимербетон по видове втвърдители и полимерно свързващо вещество е дадена в таблица № 1, за яснота.
Таблица №1. Класификация на полимербетона
Класификация на полимербетона, основни видове
В зависимост от вида на полимерното свързващо вещество и пълнителя, полимербетонът може да има висока якост и плътност, както и химическа устойчивост на най-агресивните промишлени среди.В същото време, за ефективен полимербетон, потреблението на полимерно свързващо вещество може да достигне 5 ... 10% от общата маса. Силата на полимербетона силно зависи от специфичната повърхност на пълнителя и неговото обемно съдържание (виж фигурата).
Рисуване1. Зависимост на якостта на полимербетона от специфичната повърхност на смлян кварц:
Зависимостта на якостта на полимербетона от специфичната повърхност на смления кварц
1-якост на натиск на епоксидния композит;
2 същото, при огъване,
3- якост на натиск на полиестерния композит.
Фигура -2. Зависимост на якостта на полимербетона при натиск (1…4) и при огъване (5…6) от обемното съдържание на пълнителя -v:
Зависимостта на якостта на полимербетона при натиск от обемното съдържание на пълнителя
1,2-епоксиден композит, запълнен съответно със смлян кварц (S=230 m²/kg) и обикновен кварцов пясък;
3-полиестерен композит с пълнеж от смлян кварц (S=500 m²/kg);
4-фуранов композит с пълнеж от модифициран смлян кварц (S=300 m²/kg);
5-полиестерен композит с пълнеж от кварц (S=500 m²/kg);
6-епоксиден композит, запълнен със смлян кварц (S=230 m²/kg).
Високата степен на пълнене с минерални агрегати и пълнители (до 90 ... 95%) дава възможност за рязко увеличаване на модула на еластичност и значително намаляване на свиването.А това от своя страна позволява използването на полимербетон в особено критични носещи конструкции.Например, състави от тежък полимербетон с плътност 2200 ...
1. На базата на фенолформалдехидни смоли - 40 ... 60 MPA, карбамид - 50 ... 80 MPA,
2. Полиестер - 80 ... 120 МРа, фуран-епоксид - до 160 МРа.
Таблица №2. Физични и механични свойства на полимербетона
Физични и механични свойства на полимербетона
Обработваемостта на полимербетона зависи преди всичко от количеството и вида на използваната синтетична смола, от дисперсията на пълнителя и от съотношениетомежду фракциите на агрегата и пълнителя. Таблица № 3. Обработваемост на полимербетонни смеси
Обработваемост на полимербетонна смес
Обработваемостта на полимербетона е важно свойство и се определя от твърдостта на сместа.В зависимост от твърдостта полимербетонните смеси се разделят на четири основни групи, средните състави на които са дадени вТаблица № 3, за яснота.
Използването на полимербетон в строителството
Обширната практика при експлоатацията на полимербетонни конструкции, включително различни мощности на електролизни и ецващи вани, показа тяхната висока ефективност и надеждност в производствени условия, когато са изложени на силно агресивни среди.
В чужбина полимербетонът се използва за производство на тръби и контейнери за съхранение на течности, колектори, при възстановяване и ремонт на строителни конструкции, при изграждане на подводни конструкции и др.
Много ефективно и обещаващо е използването на полимербетон вместо метал, използван при производството на корпуси на центробежни помпи, скоростни кутии и други продукти.
Сред химически устойчивите стоманобетонни продукти специално място заемат контейнери, тръби и различно резервоарно оборудване.По този начин са разработени дренажни и водо-водни полимербетонни тръби на базата на карбамидни смоли със следния състав (% тегловни):
Фракция натрошен камък 5 ... 10 mm -47 ... 49; фракция пясък 0,15 ... 5 mm - 15 ... 17; пълнител 10 ... 12; фосфогипс -5…6, карбамидна смола UKS-13…16; втвърдител-солна киселина analine (SKA) -0,6 ... 0,8 Полимербетонните тръби имат вътрешен диаметър 900 mm, дължина 1200 mm и дебелина на стената 18 mm На възраст от 3 и 10 дни якостта на кубчетата на контролните проби е съответно 30 и 50 MPa.
При извършване на хидростатичнитестове, тръбите, които са били държани в продължение на 3 дни, се срутват при 0,5 ... 0,7 MPa, а на възраст от 5 дни при 1,1...1,2 MPa. Въз основа на полиизоцианат клас K е получен нов тип лек пенополимербетон, който може да се използва за топлоизолация на тръбопроводи за горещо топлоснабдяване.Такъв полимербетон с плътност 400 ... 500 kg / m³ и якост на натиск 3 ... 4,5 MPa в напречно сечение има променлива (интегрална) плътност, увеличена в периферните слоеве.
Таблица № 4. Икономическа ефективност от използването на конструкции от стоманобетон
Проведени тестове върху неутронен генератор на полимербетон върху полиестерни стърготини и циментов бетон от клас B 45 върху натрошен гранит (20% от теглото на химически свързан воден цимент) показаха, че за полимербетон коефициентът на затихване на дозата за неутрони с различни енергии е средно 40% по-висок.Дребнозърнест полимербетон с плътност 3230 kg / m³ на базата на полиестерна смола PN- 1 и баритен пясък ka фракция 5 mm превъзхожда циментовия бетон по защитни свойства отγ- радиация 1,5 пъти.
При армиране на полимербетон с фибростъкло или стоманена армировка се повишават неговите механични свойства.контактна мрежа, различни елементи на минната опора.На практика широко се използват носещи конструкции от комбиниран тип, в опънатата зона на които има стоманобетон, а в компресираната зона - циментов стоманобетон.
Тази комбинация може значително да повиши устойчивостта на пукнатини в зоната на опън, тъй като крайното удължение на полимербетона е 10 пъти по-голямо от това на обикновения бетон (циментов бетон).В допълнение, полимербетонът има якост на опън пет пъти по-голяма от циментовия бетон.За полимербетон, подсилен със стоманена армировка, се използват свързващи вещества на базата на фурфурол ацетон мономер, епоксиден полимер и други.
Полимербетонът се отличава с високи нива на такива важни свойства като якост на опън (7 ... 20 MPa), химическа устойчивост, якост на огъване (16 ... 40 MPa), якост на натиск (60 ... 120 MPa).
Недостатъците на полимербетона включват стареене, което се засилва от действието на редуващо се нагряване и овлажняване, както и високото им пълзене.Освен това, когато работите с полимери и киселинни втвърдители, трябва да се внимава, тъй като те могат да причинят сериозни изгаряния.
Фигура-3. Принципна схема на производствена линия за производство на листов полимербетон
1, 2 - барабани за сушене и охлаждане на пясък. 3-склад за пясък, 4,5-бункери за пясък и брашно, 6 и 7-цистерни за смола и втвърдител. 8-дозатори, 9-миксер и разпределителна уредба. 10 ролки, калибриращи сместа за дебелина. 11 и 14 - ролки за пресоване на сместа, 12, 13 и 15 - термокамери, 16 - секция за напречно рязане. Дължина на разкъсания разрезе 100 метра.
От голям интерес е опитът от експлоатацията на полуавтоматична линия на френската фирма "Perodo" (виж Фигура 3) за масово производство на листов полимербетон с дебелина 8 ... 25 mm, който има марката Berok.
Таблица номер 5. Технически характеристики на листов полимербетон "Berock"
Фирма Bondet разработи и произвежда довършителни плочи и стенни панели от полимербетон на базата на фенолни смоли и органични пълнители. Имат ниска средна плътност на компресия до 40 MPa.