Полимербетон: состав, виды, плюсы и минусы, технология изготовления

Почему чугун?

Чугунная промышленность развита давно и во многих странах. Конкуренция уже давно снизила оптовые и розничные цены до неснижаемого минимума, поэтому чугун относительно дешев. А чугун был фактически самым доступным решением для производства станков до появления полимербетона.

Исторически чугун был выбран для станков не просто так среди всех доступных материалов. Он показал себя значительно лучше медных и железных сплавов по виброустойчивости и жесткости. По этим характеристикам альтернативой был только натуральный камень, но его хрупкость, сложность обработки и соединения деталей не позволяли развивать это направление. В 19 веке в Европе появилась литая сталь, но и тогда, и сейчас сорта стали, подходящие для станин машин, стоили дороже чугуна.

Поэтому все технологические линии, связанные с производством чугуна, отрабатывались веками, исследовались и разрабатывались все доступные виды этого сплава. Чугун стал королем кроватей — не из-за каких-то лучших качеств, а из-за удачного совпадения двух характеристик: цены и способности гасить (подавлять вибрации механизмов машины) при нужном объеме и весе.

По сравнению с минеральными литыми станинами чугун более известен. Но есть одно «но». Впервые полимеры были синтезированы в 19 веке, разработка наполнителей для полимерных композиционных материалов началась в 20 веке, патент на синтегран (синтетический гранит) опубликован в 1998 году. Развитие технологии минерального литья продолжается ежедневно, и это нельзя не учитывать.

Что такое полимербетон

Это новая группа бетонов, где цемент полностью или частично заменен полимером. В настоящее время, как сообщает нам Википедия, изготовлено несколько модификаций полимербетона:

•  на основе полиэфирной смолы, но без воды и цемента; или с наличием полимеров и цемента, но без воды;
•  камень на основе полиэстера или искусственный;
•  полимербетон;
•  пластичный бетон;
•  бетонный полимер.

Каждый из этих материалов имеет свою технологию приготовления, уникальный состав, но все они получаются с помощью полимеров. Которое либо полностью заменило традиционное вяжущее, либо входит в его состав, либо используется для пропитки уже затвердевшего бетона.

Благодаря им удалось сделать бетон водонепроницаемым, стойким к истиранию и химическим веществам, легким и в то же время прочным.

Технические характеристики строительного материала

Для них характерны основные показатели, указанные в маркировке – это:

• прочность: на сжатие 50 ÷ 110 МПа, на изгиб 3 ÷ 11 МПа;
• подвижность (или работоспособность): P1 ÷ P4;
• плотность: 300 ÷ 3000 кг/м3;
• морозостойкость: выдерживает 300 ÷ 500 циклов заморозки;
• водопоглощение: 0,05÷0,5% в сутки.

Есть дополнительные функции, см таблицу ниже.

Из чего делают полимербетон

В его состав входят связующее, наполнители, технические добавки. Вместо цементного вяжущего здесь используются различные смолы: полиэфирные, эпоксидные, полиакрилатные, фурановые, эпоксидно-фурановые и др.

Это вязкие жидкости, водные дисперсии, порошки или гранулы. Для полимерцементных бетонов берут водные дисперсии или водорастворимые порошки и гранулы. Для полимербетона — вязкие жидкости. Заполнители остаются прежними: песок, гравий, щебень.

Для сокращения времени твердения смеси вводят отвердитель, а для улучшения других свойств — добавки: пластификаторы и стабилизаторы. Все показатели зависят от того, на каком связующем он изготовлен. Так самый прочный бетон получается на эпоксидной смоле.

Соотношение между компонентами варьируется и влияет на подвижность:

1. Крупный заполнитель: гравий, щебень 51 — 60% от общего объема.
2. Мелкий заполнитель: песок — 23 — 28%.
3. Минеральная мука: 6 — 12%.
4. Полимерная смола: 5 — 15%.

Читайте также: Пиролиз: что это, определение понятия, методы и их использование

Виды полимербетона

Изменяя сочетание связующего, наполнителя и добавок, достигается другой внешний вид:

1. Связующее — полиэфирная смола (без воды и цемента), либо полиэфирная смола + цемент, но без воды.
2. На полиэфирной основе (искусственный камень) — 85% мраморной крошки, 15% полиэфирной смолы. Это легкий, влагостойкий (W=0,2%), морозостойкий материал (сохраняет качества от -50 до +60 С).
3. Полимерцементные бетоны изготавливают из цемента и совместимого с ним полимера (олигомера), взятых в количестве 5-15% от массы цемента. Это могут быть водорастворимые фенолформальдегиды, поливинилацетаты. Он совместим с большинством строительных материалов, не впитывает влагу, устойчив к истиранию и ударам.
4. Пластичный бетон представляет собой смесь термореактивного полимерного вяжущего (жидкий олигомер, отвердитель, мелкоизмельченный минеральный наполнитель) с наполнителем. Преимуществом такого бетона является химическая стойкость, он не пригоден к кислотно-щелочному воздействию. Минус – подверженность деформации, поэтому его нельзя использовать там, где возможна высокая нагрузка. Кроме того, он имеет низкую термостойкость и высокую цену.
5. Полимербетон – это уже затвердевший бетон, пропитанный мономерами или жидкими олигомерами, заполняющими внутренние дефекты. После нагревания они твердеют, увеличивая свою прочность и водостойкость.

Для справки: Мономеры – это небольшие исходные единицы, из которых состоят полимеры и олигомеры.

Олигомер – получен полимеризацией нескольких мономеров.

Полимер представляет собой гигантскую молекулу, и для ее создания требуется большое количество мономеров.

По подвижности они делятся на (см таблицу ниже)

По плотности, а она зависит от вида заполнителя, они делятся на:

• тяжелые – 2000 – 2500 кг/м3 – по щебню, гравию, песку – подходят для несущих конструкций;
• сверхтяжелые — свыше 2500 кг/м3 — специальные виды заполнителей (магнетит, чугун) для радиационной защиты;
• легкие — 800-2000кг/м3, на пористых заполнителях (керамзит, перлит), применяются там, где не большие нагрузки;
• сверхлегкий — менее 800 кг/м3, на основе легких заполнителей с дополнительным пенопластом для снижения теплопроводности — для тепло- и звукоизоляции.

Несмотря на повышенную прочность, в особо ответственных случаях ее усиливают арматурой. По наличию армирования его делят на:

• неармированный – полимербетон без армирования. Используется в производстве хозяйственно-санитарных изделий: раковин, унитазов, столешниц;
• сталеполимерный бетон — на стальной арматуре. Из него изготавливают основания станков, шпалы, детали несущих конструкций;
• стеклополимерный бетон – в его состав входит стекловолоконная арматура. Обладает низкой тепло- и электропроводностью. Он идет на производство конструкций, подвергающихся воздействию электрического тока.

Плюсы и минусы материала

В качестве плюсов можно отметить следующее. Они пластичны, прочны, водонепроницаемы, морозостойки, менее ломки при затвердевании. Они легкие, хорошо поглощают и отклоняют шум. Могут использоваться в агрессивных средах, устойчивы к износу, имеют длительный срок службы.

Материал восприимчив к цветным пигментам, может имитировать натуральный поделочный и строительный камень, например мрамор, гранит, малахит.

Свойства, которые необходимо учитывать при работе со смесью: быстро затвердевает – время работы 20 минут. Вы должны приготовить его непосредственно перед заливкой и использовать как можно скорее. Но это же качество позволяет быстро восстанавливать дефекты и повреждения полимербетонного покрытия жидкой смесью для реставрации.

Минусов не так много

Главный недостаток – горючесть. Кроме того, при сгорании он выделяет вещества, вредные для здоровья человека. Некоторые виды обладают низкой термостойкостью, то есть начинают размягчаться при нагревании.

Он до сих пор не получил широкого распространения из-за высокой стоимости его полимеров. Для удешевления объекта используются комбинации цемента и полимербетона. Его можно перерабатывать, что также снижает затраты.

Где используется полимербетон

Полимербетон имеет завидные свойства, а значит – широкие возможности для использования. Он уже используется при строительстве промышленных объектов. Для несущих конструкций, фундаментов, полов, лестниц, крыш. Ремонт старых бетонных конструкций.

Трещины и сколы заделываются, поверх изношенного напольного покрытия заливается новый слой. Благоустройство прилегающей территории. Тротуарная и облицовочная плитка, фонтаны и бассейны из нее красиво выглядят и надежны в эксплуатации.

Декоративное оформление домов, детских площадок, дач. Из них делают заборы, лепные украшения для фасадов, садовые скульптуры, вазы для цветов. Производство кухонной мебели и сантехнического оборудования.

Столы, ванны, унитазы, раковины из этого материала долговечны, им не страшны чистящие средства. Производство оборудования для химических лабораторий. Благодаря химической стойкости из него изготавливают емкости для работы с кислотами и щелочами, гальванические и травильные ванны и полы.

Строительство инженерных коммуникаций. Подземные воды, газопроводы, нефтепроводы, канализация, дренажная система. Опоры для линий электропередач. Строительство и ремонт взлетно-посадочных полос, дорожного полотна и мостов.

Где нельзя использовать

При использовании учитывать диапазон рабочих температур: при +80°С размягчается, при -50°С становится хрупким.

Бетонные качества на основе термопластичных смол нельзя использовать для покрытия дорожного покрытия – в жару он размягчается и течет.

Где применяется конкретная марка полимербетона и как с ним работать, указано в инструкции по применению.

Для справки! Полимербетон не применяется в гражданском строительстве из-за дороговизны и горючести – по пожарной безопасности он относится к 3 классу опасности.

Сколько стоит полимербетон

Рынок достаточно широкий. Востребованы как изделия из него, так и сам материал. В России производством и продажей занимаются заводы в Белгороде, Москве, Химках, Московской области, Санкт-Петербурге, Екатеринбурге.

Каждый бренд имеет свое предназначение и свою цену. Примеры цен приведены в таблице.

Как правило, они указывают примерные цены на своих сайтах, их необходимо уточнять при заказе онлайн. Зато могут бесплатно рассчитать расход материала и дать совет по телефону, какой лучше выбрать.

Полимербетон выпускается в виде сухих смесей, расфасованных в бумажные мешки, и жидких, в пластиковых ведрах, готовых к употреблению. На упаковке указывается вид материала, его назначение, вес, расход, срок годности. С уважением, БЕТОН — инф.