Основы технологии полимерцементных бетонов и пластбетонов. Полимерный бетон Полимерно бетонные изделия

За редким исключением технология проведения строительных, реставрационных или ремонтных работ предусматривает использование бетонных растворов. Все эти материалы отличаются маркой, классом и некоторыми другими параметрами, например, влагостойкостью. И все имеют общее сходство – в качестве единственного вяжущего компонента в этих смесях используется цемент. Но современная промышленность наладила выпуск и других аналогичных стройматериалов, один из которых – полимерный бетон.

Его принципиальное отличие в том, что в привычную песчано-цементную смесь в качестве вяжущего средства добавляют специальные ингредиенты – смолы. Их постепенно вводят во время приготовления раствора. Бетоны на основе полимеров подходят для отделки поверхностей как внутри, так и снаружи зданий, заливки полов, ступеней лестниц.

Состав и наполнители

Для приготовления данных бетонов также используются наполнители и вяжущие средства. Учитывая особые качества полимеров, соотношение между компонентами может варьироваться в пределах от 5:1 до 12:1.

Как и у традиционных аналогов, в составе бетона полимерного присутствуют фракции разных размеров, причем в отличие от цементных марок, и тонкодисперсные. Учитывая, что данные материалы широко используются, в том числе, и для эксплуатации в условиях непосредственного контакта с агрессивными соединениями, в качестве наполнителей применяются вещества с повышенной стойкостью к химическим воздействиям (например, кварцит, базальт, туф).

Вяжущие компоненты:

• Наиболее дешевые – полимеры фурановые. Но и прочность, соответственно, невысокая.
• Более качественные бетоны, в состав которых входят полиэфиры (ненасыщенные).
• Самыми лучшими вариантами считаются материалы, содержащие смолы эпоксидные. Они сочетают в себе прочность, пластичность, износостойкость. Однако и цена их достаточно высокая.

Изготовление

На вопрос о том, как сделать бетон полимерный, однозначного ответа пока нет. Во всех источниках говорится об экспериментальном пути получения необходимого состава. Нужно добиться, чтобы при высыхании нанесенной смеси она образовывала эластичное упругое покрытие. Многое зависит и от места укладки, от того, какого результата необходимо добиться. Есть общая рекомендация, что от общей массы раствора полимерные добавки должны составлять примерно 1/5 часть.

Многое зависит и от того, какой класс бетона нужно получить. Поэтому придется варьировать процентным соотношением смол, отвердителей. Нужно учитывать и вид полимерного вяжущего, который решено использовать, так как у каждого свои специфические свойства. Отдельные источники указывают, что применение эпоксидных смол предполагает замену цемента на шлаки, золу и жидкое стекло. Во всем остальном (перемешивание) методика прежняя.

Отличительные особенности полимербетонов

• Высокая водонепроницаемость. Позволяет значительно упростить технологию производства работ на участках, где элементы конструкции сооружения подвергаются интенсивному воздействию жидкостей. Купив полимерный, или природный бетон, можно существенно сэкономить на гидроизоляции и сократить общее время работ.
• Устойчивость к агрессивным средам, низким температурам.
• Показатели механической прочности существенно превышают аналогичные характеристики бетонов на основе цементов: на изгиб – до 10, на сжатие – до 3 раз.
• Небольшой удельный вес, что значительно увеличивает спектр применения.
• Свойство эластичности позволяет использовать его на участках, подверженных динамическим нагрузкам. Может наноситься на плоскости с любой ориентацией: горизонтальной, вертикальной, наклонной.
• Отличная адгезия, причем независимо от материала основы.
• Сроки отвердевания меньше, чем у цементных.
• Возможность достижения идеальной ровности покрытия. Поверхности, отделанные полимерными бетонами, просты в уходе.

→ Бетонная смесь

Технология производства изделий из полимербетона

В соответствии с разработанной и принятой классификацией по составу и способу приготовления П-бетоны подразделяют на три основные группы:
- полимерцементные бетоны (ПЦБ) – цементные бетоны с добавками полимеров;
- бетонополимеры (БП) – цементные бетоны, пропитанные мономерами или олигомерами;
- полимербетоны (ПБ) – бетоны на основе полимерных связующих. Полимерцементные бетоны (ПЦБ) представляют собой цементные
бетоны, при приготовлении которых в бетонную смесь добавляют 15 – 20 %, в пересчете на сухое вещество, полимерные добавки в виде водных дисперсий или эмульсий различных мономеров: винил ацетата, стирола, винилхло-рида и различные латексы С КС-30, С КС-50, СКЦ-65 и др.

Полимерцементные бетоны обладают высокой адгезией к старому бетону, повышенной прочностью в воздушно-сухих условиях, повышенной водонепроницаемостью и водостойкостью. Полимеррастворы не содержат в своем составе крупного щебня, а полимерные мастики содержат только минеральную муку.

Рациональными областями применения таких бетонов являются износостойкие покрытия полов при сухих условиях эксплуатации, реставрация бетонных конструкций, ремонт аэродромных покрытий, кладочные растворы и др. При производстве полов в полимерцементные бетоны и растворы допускается введение различных красителей.

Бетонополимеры (БП) представляют собой цементные бетоны, поро-вое пространство которых полностью или частично заполнено отвержден-ным полимером. Заполнение порового пространства цементного бетона осуществляется путем пропитки его низковязкими полимеризующимися олигомерами, мономерами или расплавленной серой. В качестве пропитывающих олигомеров применяют полиэфирную смолу типа ГТН-1 (ГОСТ 27952), реже эпоксидную ЭД-20 (ГОСТ 10587), а также мономеры метилме-такрилат ММА (ГОСТ 20370) или стирол. В качестве отвердителей синтетических смол используются: для полиэфирной смолы ПН-1- гипериз ГП (ТУ 38-10293-75) и нафтенат кобальта НК (ТУ 6-05-1075-76); для эпоксидной ЭД-20 – полиэтиленполиамин ПЭПА (ТУ 6-02- 594-80Е); для металме-такрилата ММА – систему, состоящую из технического диметиланилина ДМА (ГОСТ 2168) и перекиси бензоила (ГОСТ 14888); для стирола (ГОСТ 10003) – органические перекиси и гидроперекиси, или азосоединения с ускорителями типа нафитенат кобалбита, диметиланилин. Стирол также самополимеризуется при повышенных температурах.

Изготовление БП изделий или конструкций включает следующие основные операции: бетонные и железобетонные изделия высушивают до 1% влажности, помещают в герметически плотный контейнер или автоклав, где их вакуумируют, затем в автоклав заливают мономер или олигомер, производится пропитка, после чего пропитывающий слой сливается. Полимеризацию мономера или олигомера в поровом пространстве бетона производят в этой же камере или автоклаве путем нагрева или - радиационным способом радиоактивным Со 60. При термокаталитическом способе отверждения в мономеры или олигомеры вводят отвердители и ускорители. В зависимости от требуемых условий изделие пропитывают полностью или только поверхностный слой на глубину 15-20 мм.

Время пропитки бетона определяется габаритными размерами изделия, глубиной пропитки, вязкостью мономера или олигомера. Время термокаталитической полимеризации при температуре 80-100 °С составляет от 4 до 6 часов.

Схема завода по производству бетонополимерных изделий показана на рис. 7.4.1.

Бетонные и железобетонные изделия, прошедшие сушку в камерах (12), подаются мостовым краном (1) в резервуар для пропитки (10) , в котором происходит вакуумирование изделий и последующая пропитка. Затем изделие поступает на полимеризацию в емкость (3), и далее заполиме-ризованные изделия поступают на площадки для выдерживания (14).

Мономеры и катализаторы хранятся в отдельных емкостях (7,9). Для избежания самопроизвольной полимеризации компонентов и пропиточных смесей их хранят в холодильниках (11).

БП обладают многими положительными свойствами: при прочности исходного бетона (40 МПа) после полной пропитки мономером ММА прочность повышается до 120-140 МПа, а при пропитке эпоксидными смолами до 180-200 МПа; водопоглощение за 24 часа составляет 0,02-0,03 %, а морозостойкость возрастает до 500 циклов и выше; значительно возрастает сопротивление истиранию и химическая стойкость к растворам минеральных солей, нефтепродуктам и минеральным удобрениям.

Рис. 7.4.1. Схема завода по производству бетонополимерных изделий: 1 – краны; 2 – резервуар для горячей воды; 3 – полимеризатор; 4 – вспомогательные помещения; 5 – вакуум-насос; 6 – система подачи пара низкого давления; 7 – емкости для катализатора; 8 – компенсационные резервуары; 9 – резервуары для хранения мономера; 10 – резервуар для пропитки; 11 – холодильники; 12 – сушильные камеры; 13 – пост контроля; 14 – площадки для выдерживания бетона

Рациональными областями применения БП являются: химически и износостойкие полы промышленных зданий и сельскохозяйственных помещений, напорные трубы; опоры линий электропередач; свайные фундаменты, используемые в суровых климатических условиях и засоленных почвах и др.

К основным недостаткам БП относятся: сложная технология их получения, требующая специального оборудования и, как следствие, их высокая стоимость. Поэтому БП должны применяться в строительной практике с учетом их специфических свойств и экономической целесообразности.

Полимербетоны (ПБ) представляют собой искусственные камневид-ные материалы, получаемые на основе синтетических смол, отвердителей, химически стойких заполнителей и наполнителей и других добавок без участия минеральных вяжущих и воды. Они предназначены для применения в несущих и ненесущих, монолитных и сборных химически стойких строительных конструкциях и изделиях в основном на промышленных предприятиях с наличием различных высокоагрессивных сред, изготовления крупногабаритных вакуумных камер, радиопрозрачных, радионепроницаемых и радиационностойких сооружений, для изготовления базовых деталей в станко- и машиностроительной промышленности и др.

Полимербетоны и армополимербетоны классифицируются по виду полимерного связующего, средней плотности, виду арматуры, химической стойкости и прочностным характеристикам.

Составы, наиболее распространенных в строительстве, полимербетонов и их основные свойства приведены в табл. 7.4.1. и 7.4.2.

Полимеррастворы не содержат щебня, только песок и минеральную муку.

Полимерные мастики наполнены одной мукой.

Для приготовления полимербетонов в качестве связующего наиболее часто применяют следующие синтетические смолы: фурфуролацетоновую ФА или ФАМ (ТУ 59-02-039.07-79); фурано-эпоксидную смолу ФАЭД (ТУ 59-02-039.13-78); ненасыщенную полиэфирную смолу ПН-1 (ГОСТ 27592) или ПН-63 (ОСТ 1438-78 с изм.); метилметакрилат (мономер) ММА (ГОСТ 20370); унифицированную карбамидную смолу КФ-Ж (ГОСТ 1431); в качестве отвердителей синтетических смол используются: для фурановых смол ФА или ФАМ-бензолсульфокислота БСК (ТУ 6-14-25-74); для фурано-эпоксидной смолы ФАЭД- полиэтиленполиамин ПЭПА (ТУ 6-02-594-80Е); для полиэфирных смол ПН-1 и ПН-63-гипериз ГП (ТУ 38-10293-75) и нафтенат кобальта НК (ТУ 6-05-1075-76); для металметакрилата ММА- систему, состоящую из технического диметиланилина ДМА (ГОСТ 2168) и перекиси бензоила (ГОСТ 14888, с изм.); для карбамидных смол КФ-Ж- солянокислый анилин (ГОСТ 5822).

В качестве крупных заполнителей применяют кислотостойкие щебень или гравий (ГОСТ 8267 и ГОСТ 10260). В качестве крупных пористых заполнителей применяют керамзит, шунгизит и аглопорит (ГОСТ 9759, 19345 и 11991). Кислотостойкость перечисленных заполнителей, определяемая по ГОСТ 473.1, должна быть не ниже 96%.

В качестве мелких заполнителей следует применять кварцевые пески (ГОСТ 8736). Допускается использование отсева при дроблении химически стойких горных пород с максимальной крупностью зерен 2-3 мм. Кислотостойкость мелких заполнителей, так же как и щебня, должна быть не ниже 96%, а содержание пылевидных, илистых или глиняных частиц, определяемых отмучиванием, не должно превышать 2%.

Для приготовления полимербетонов в качестве наполнителей следует применять андезитовую муку (СТУ 107-20-14-64), кварцевую муку, мар-шалит (ГОСТ 8736), графитовый порошок (ГОСТ 10274 с изм.), допускается применение молотого аглопорита. Удельная поверхность наполнителя должна быть в пределах 2300-3000 см2/г.

В качестве водосвязующей добавки при приготовлении полимербетонов на связующем КФ-Ж применяют гипсовое вяжущее (ГОСТ 125 с изм.) или фосфогипс, который является отходом производства фосфорной кислоты.

Наполнители и заполнители должны быть сухими с остаточной влажностью не более 1%. Не допускаются к применению наполнители, загрязненные карбонатами, основаниями и металлической пылью. Кислотостойкость наполнителей должна быть не ниже 96%.

При необходимости полимербетоны армируют стальной, алюминиевой или стеклопластиковои арматурой. Алюминиевую арматуру применяют в основном для полимербетонов на основе полиэфирных смол с предварительным натяжением.

Применяемые материалы должны обеспечивать заданные свойства полимербетонов и удовлетворять требованиям соотвествующих ГОСТов, ТУ и инструкций по приготовлению полимербетонов (СН 525-80).

Приготовление полимербетонной смеси включает следующие операции: промыв заполнителей, сушку наполнителей и заполнителей, фракционирование заполнителей, подготовку отвердителей и ускорителей, дозирование компонентов и их перемешивание. Сушка материалов осуществляется в сушильных барабанах, печах, термошкафах.

Температура наполнителей и заполнителей перед подачей в дозаторы должна быть в пределах 20-2 5 °С.

Смолы, отвердители,ускорители и пластификаторы перекачиваются со склада в емкости-накопители насосами.

Дозирование компонентов осуществляется весовыми дозаторами с точностью дозирования:
смолы, наполнители, отвердители +- 1%,
песок и щебень +-2%.
Перемешивание составляющих полимербетонных смесей производят в две стадии: приготовление мастики, приготовление полимербетонной смеси.
Приготовление мастики осуществляют в скоростном смесителе, со скоростью вращения рабочего органа 600-800 об/мин, время приготовления с учетом загрузки 2-2.5 мин.

Приготовление полимербетонных смесей производят в бетоносмесителях принудительного перемешивания при 15°С и выше.

Технологический процесс формования полимербетонных изделий состоит из следующих операций: чистки и смазки форм, установки арматурных элементов, укладки полимербетонной смеси и формования изделий.

Смазку металлических форм осуществляют специальными составами в % по массе: эмульсол -55…60; графитовый порошок – 35…40; вода -5… 10. Допускается также применение растворов битума в бензине, силиконовых смазок, раствора низкомолекулярного полиэтилена в толуоле.

Для укладки, разравнивания и заглаживания смеси используют бетоноукладчики. Уплотнение осуществляют на виброплощадках или с помощью навесных вибраторов. Уплотнение изделий из полимербетонов на пот ристых заполнителях осуществляют с пригрузом, обеспечивающим давление 0,005 МПа.

Продолжительность вибрирования назначают в зависимости от жесткости смеси, но не менее 2 мин. Признаком хорошего уплотнения смеси служит выделение на поверхности изделия жидкой фазы. Более эффективно уплотнение полимербетонных смесей на низкочастотных виброплощадках с параметрами: амплитуда 2 – 4 мм и частота колебаний 250 – 300 в минуту.

Набор прочности полимербетонов в естественных условиях (при температуре не ниже 15°С и влажности 60 – 70%) происходит в течении 28 – 30 суток. С целью ускорения твердения конструкции из полимербетона подвергают сухому прогреву в течении 6 – 18 ч в камерах с паровыми регистрами или аэродинамических печах при температуре 80 – 100°С. При этом скорость подъема и снижения температуры должна быть не более 0,5 – 1°С в минуту.

Типовая технологическая схема заводского производства изделий из полимербетонов представлена на графике (рис. 7.4.2).

Рис. 7.4.2. Технологическая схема производства изделий из полимербетона на поточной линии. 1 – склад заполнителей; 2 – бункеры приема щебня и песка; 3 – сушильные барабаны; 4 – дозаторы; 5 – бетоносмеситель; 6 – виброплощадка; 7 – камеры термо-обработки; 8 – пост распалубки; 9 – склад готовой продукции

Приготовление полимербетонной смеси происходит в два этапа: на первом готовят связующее, смешивая смолу, микронаполнитель, пластификатор и отвердитель, на втором – перемешивают готовое связующее с крупным и мелким заполнителями в бетономешалках принудительного действия. Связующее приготовляют смешением отдозированных микронаполнителя, пластификатора, смолы и отвердителя в непрерывно работающем турбулентном смесителе. Время перемешивания загруженных компонентов не более 30 с.

Полимербетонную смесь готовят последовательным смешением сухих заполнителей (песка и щебня), затем в непрерывно работающий бетоносмеситель подают связующее. Время смешения заполнителей (сухой смеси) 1,5-2 мин; сухой смеси заполнителей со связующим – 2 мин; выгрузки полимербетонной смеси – 0,5 мин. Песок и щебень подаются в бетоносмеситель – дозаторами. Смеситель должен быть оборудован термодатчиками и аварийным устройством для подачи воды при внезапной аварии или при нарушении технологического процесса, когда необходимо остановить реакцию структурообразования полимера. 164

Полимербетонную смесь подают в бетоноукладчик подвесного типа с передвижным бункером и заглаживающим устройством, который равномерно распределяет полимербетонную смесь по форме изделия.

Уплотняют полимербетонную смесь на резонансной виброплощадке с горизонтально направленными колебаниями. Амплитуда колебаний 0,4 -0,9 мм по горизонтали, 0,2-0,4 мм по вертикали, частота 2600 кол/мин. Время виброуплотнения 2 мин.

Укладку и виброуплотнение смеси производят в закрытом помещении, оборудованном приточно-вытяжной вентиляцией. Одновременно с формованием полимербетонных конструкций формуют контрольные образцы размером 100X100X100 мм для определения прочности полимербетона на сжатие. На каждое изделие из полимербетона объемом 1,5 – 2,4 м3 изготовляют три контрольных образца.

Термообработка полимербетонных изделий. Для получения изделий с заданными свойствами в более короткие сроки их направляют с помощью напольного конвейера в камеру термообработки. Термообработку изделий проводят в печи аэродинамического нагрева, типа ПАП, обеспечивающей равномерное распределение температуры по всему объему.

После тепловой обработки готовые изделия автоматически перемещаются конвейером в технологический пролет, извлекаются из формы и направляются на склад готовой продукции. Освободившуюся форму очищают от посторонних предметов и остатков полимербетона и готовят к формованию очередного изделия.

Контроль качества следует производить, начиная с проверки качества всех составляющих, правильной дозировки, режимов перемешивания, уплотнения и термообработки.

Основными показателями качества приготавливаемого полимербетона являются температура саморазогрева после формования, скорость нарастания твердости бетона, его прочностные характеристики, включая и однородность через 20 – 30 мин. После вибрационного уплотнения полимербе-тонная смесь начинает разогреваться до температуры 35 – 40°С, а в массивных конструкциях – до 60 – 80°С. Недостаточный разогрев полимербетона свидетельствует о неудовлетворительном качестве смолы, отвердителя или высокой влажности наполнителей и заполнителей.

Для определения контрольных прочностных показателей полимербе-тонов испытывают образцы в соответствии с ГОСТ 10180 и инструкцией СН 525 – 80.

При производстве работ по изготовлению изделий и конструкций из полимербетона необходимо соблюдать правила, предусмотренные главой СНиП по технике безопасности в строительстве, санитарные правила организации технологических процессов, утвержденные Главным санитарно-эпидемиологическим управлением Министерства здравоохранения и требования Инструкции по технологии изготовления полимербетонов (СР 52580).

Полимербетон (который также называют литьевым или искусственным камнем, полимерцементом, бетонополимером и пластбетоном) является альтернативным видом бетонной смеси, в которой вместо стандартного связующего вещества используется полимер (синтетическая смола). Благодаря этому компоненту и более дешевым минеральным заполнителям, состав отличается высокой влаго- и морозоустойчивостью, но при этом цена литьевого камня ниже. Рассмотрим подробнее: полимербетон – что это такое и действительно ли этот материал стоит использовать в строительстве, в качестве замены привычного бетона?

Чтобы ответить на этот вопрос, в первую очередь определим, какие компоненты включает в себя пластбетон.

Состав полимербетона

Львиную долю состава полимерцемента занимает заполнитель и добавляется он сразу двух видов:

• Молотый – тальк, графитовый порошок, андезитовая мука, молотый базальт, слюда и прочее сырье.
• Грубодисперсный – гравий, щебень, кварцевый песок.

Важно! При производстве литьевого камня нельзя использовать металлическую пыль, цементную известь и мел.

В качестве «скрепляющего» составляющего используется смола:

• фурано-эпоксидная (должна отвечать требованиям ТУ 59-02-039.13-78);
• фурфуролацетоновая (ФАМ), отвечающая стандартам ТУ 6-05-1618-73;
• карбамидоформальдегидная (соответствует нормам ГОСТ 14231-78);

Чтобы скрепить заполнитель часто используют полиэфирную смолу, так как она стоит дешевле других. Также допускается использование мономер метилметакрилата (сложного метилового эфира), отвечающего стандартам ГОСТ 16505.

Помимо этого в составе литьевого камня присутствуют отвердители, пластифицирующие добавки и красящие компоненты. Они также должны соответствовать требованиям, предъявляемым к химическим добавкам (ГОСТ 24211).

В зависимости от того или иного количества и типа компонентов можно получить полимербетон разного качества.

Разновидности полимербетона

В зависимости от того, какой заполнитель (а точнее его фракция) вы добавили в раствор литьевого камня, можно получить материал как для создания легких декоративных элементов, так и для сооружения более массивных конструкций.

Исходя из этого, различают следующие классы полимербетона:

1. Сверхтяжелый. Плотность такого бетона составляет от 2,5 до 4 т/м 3 . В качестве заполнителя для сверхтяжелого строительного материала используют компоненты размером не менее 2-4 см. Такой тип бетона используется для строительства конструкций, на которые оказывается большое давление (несущие конструкции, фундамент).
2. Тяжелый (плотностью от 1,8 до 2,5 т/м 3). Такой пластбетон конструкционного типа подходит для изготовления декоративных литьевых камней, имитирующих мрамор и прочие дорогостоящие камни. Размер заполнителя тяжелого полимербетона не должен превышать 2 см.
3. Легкий. Так как плотность такого материала составляет 0,5-1,8 т/м 3 , то его обычно относят к бетонам конструкционно-теплоизоляционного класса. Бетонополимер этого типа отличает высокими показателями сбережения тепла. Заполнитель для его приготовления используется такой же фракции, как и для тяжелого полимербетона, меняется только его количество.
4. Сверхлегкий. Плотность такого состава составляет от 0,3 до 0,5 т/м 3 , поэтому он используется для теплоизоляционных работ и при возведении внутренних перегородок. В качестве наполнителя чаще всего выступают различные стружки, перлиты, пробка и полистирол с фракцией не больше 1 см.

Полезно! Чаще всего полимербетон используют для изготовления: кухонных столешниц, раковин, подоконников, колонн, ступеней, памятников, каминов, фонтанов, полов, ваз и многого другого.

Также существует самый легкий искусственный камень, с заполнителем размером не более 0,15 мм. Такой материал нашел применение при производстве декоративных элементов.

Свойства полимербетона

Если сравнивать бетонополимер с обычным бетоном, то стоит отметить тот факт, что по многим своим характеристикам состав с добавлением смол, обходит привычные смеси. Полимербетон обладает следующими свойствами:

• плотностью – 300-3000 кг/м 3 ;
• противостоянием на сжатие – от 50 до 110 МПа;
• противостоянием на изгиб – от 3 до 11 МПа;
• истиранием в пределах 0,02-0,03 г/см 2 ;
• температурным пределом – от 60 до 140 0 С;
• упругостью – от 10 000 до 40 000 МПа;
• коэффициентом теплопроводности – 0,05-0,85 Вт/м·К;
• объемом поглощения влаги – 0,05-0,5%;

Прочностные характеристики полимербетона в 3-6 раз превышают показатели обычного бетона. Тоже самое касается и прочности на растяжение, которая у бетонополимера почти в 10 раз выше.

Также стоит учесть химическую пассивность современного бетонного состава, которая определяется по ГОСТ 25246-82. Из этого нормативного документа следует, что при 200 0 С по Цельсию химическая стойкость компонентов бетонополимера к азотной кислоте будет не меньше 0,5%, а к соляной кислоте, аммиаку или раствору кальция не менее 0,8%.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что полимербетон в состав которого входят смолы обладает всеми необходимыми для строительства различных объектов качествами.

Преимущества и недостатки литьевого камня

Полимерцемент часто применяется при возведении конструкций, которые нельзя изготовить из обычного бетона, ввиду его хрупкости. Благодаря полимерному составу, сооружения будут менее подвержены деформациям или разрушениям.

Помимо этого полимербетон обладает следующими преимуществами:

• Благодаря высокой водонепроницаемости и устойчивости бетонополимера к перепадам температурных режимов, на поверхности готового изделия капли воды практически сразу испаряются, вследствие чего не происходит образования трещин и прочих дефектов.
• Поверхность полимерцемента остается гладкой на протяжении всего срока эксплуатации, благодаря чему изделия из полимербетона не пачкаются.
• Многообразие расцветок позволяет создавать из этого материала изделия, стилизованные под дорогостоящие натуральные породы (гранит, мрамор и прочие).
• Материал поддается переработке с возможностью повторного использования бетонополимера.
• Конструкции из этого легкого бетона не нуждаются в дополнительной обработке.

Если говорить о недостатках современного материала, то стоит выделить следующие минусы:

• Горючесть полимербетона.
• Высокую стоимость некоторых связующих компонентов (однако если вы используете в качестве заполнителя молотую муку, то затраты значительно сократятся).
• В продаже не всегда можно найти все необходимое для производства такого состава.

Говоря о производстве полимербетона, стоит рассмотреть возможные варианты изготовления такого бетона.

Способы производства литьевого камня

Процесс изготовления бетонополимера может быть непрерывным или периодическим.

Непрерывное производство

В этом случае мы говорим о крупном производстве, для которого потребуется приобрести соответствующее оборудование:

• Вибростол.
• Мешалку.
• Компрессорную систему с пистолетом.
• Силиконовые матрицы.
• Вытяжку.
• Шлифовальные и полировочные машины.

Чтобы приобрести все необходимое придется потратить порядка 250 000 рублей. Даже если учесть, что часть оборудования вы изготовите своими силами, самые дорогостоящие инструменты придется приобретать. Поэтому мы не будем останавливать на этом способе производства и рассмотрим более доступную технологию.

Изготовление полимерцемента в домашних условиях

Зная, что такое полимербетон, становится очевидно почему чаще всего для производства столешниц и декоративных элементов для загородного участка используется именно этот материал. К счастью для его «домашнего» производства вам не потребуется специализированного оборудования.

Чтобы изготовить полимерцемент своими руками:

1. Промойте и очистите заполнитель. После этого высушите его, пока влажность щебня или гравия не будет составлять 0,5-1%. Если использовать влажный заполнитель, то прочность готового изделия понизится.
2. Просейте песок и удалите из него примеси.
3. Засыпьте в бетономешалку сначала щебень, потом песок и заполнитель и перемешивайте компоненты на протяжении 2 минут.
4. Добавьте воду и снова все перемешайте.
5. Размягчите связующий компонент (смолу) с помощью растворителя или просто разогрев твердую массу.
6. Добавьте в смолу пластифицирующую добавку, стабилизаторы и прочие компоненты. Перемешайте их отдельно от заполнителя в течение 2 минут.
7. Добавьте отвердитель.
8. Перемешайте все составляющие не менее 3 минут пока не получите сметанообразную смесь.
9. Залейте полученную смесь в смазанную парафином матрицу или подготовленную опалубку. Старайтесь заливать сразу тот объем состава, который полностью заполнит форму. Полимербетон очень быстро схватывается, поэтому действовать нужно быстро.
10. Разравняйте поверхность и уплотните смесь на вибростоле.
11. Выждите сутки и вытащите готовое изделие из матрицы.

На этом производство полимербетона можно считать завешенным.

Post Views: 23

(иначе, литьевой камень) – материал, соединивший в себе прочность и красоту натурального камня с доступной ценой (благодаря дешевым минеральным добавкам) и простотой изготовления. Возможность применения практически любого заполнителя (песка, гранитной и мраморной крошки, стекла и многих других) гарантирует разнообразие . А наличие полимерного связующего делает их долговечными, воздействию воды и перегреву.

Давайте расммотрим типовые технологические процессы изготовления полимербетонов, а также возможность его создания своими руками.

Что потребуется?

Для получения продукта требуются:

• Наполнитель достаточно крупной фракции (песок, щебень, крупно измельченное стекло).
• Заполнитель более тонкого помола, уменьшающий стоимость материала. Это порошок из графита, кварца или андезита.
• Связующее вещество — его понадобится порядка 5 процентов. В этом качестве используют одну из полимерных смол. Например, полиэфирную (ненасыщенную), карбамидоформальдегидную, фурановую, эпоксидную.
• Отвердители, пластификаторы, специальные модифицирующие добавки, красители.
• Смазка для разделения форм и гелькоут для наружного покрытия.

Способы производства

Процесс производства может происходить по периодической или непрерывной технологии.

• В первом случае емкости, используемые для изготовления материала, нужно после каждого законченного цикла отмывать. Зато сделать полимербетон возможно в самом обычном ведре или бетономешалке.
• Непрерывная технология применяется в основном на крупных производствах. При этом слаженно трудятся, организуя единую цепочку, специальные литьевые машины, дозаторы и автоматические смесители.

Следующее видео рассказывает об изготовлении и напылении облегченного полимербетона:

Процесс

Для изготовления литьевого камня понадобится форма, хорошо покрытая особой разделительной смазкой (иначе готовое изделие вынуть будет невозможно). Форма может быть выполнена из силикона, стеклопластика, металла или даже ДСП (бюджетный вариант).

1. На разделительную пасту наносится слой гелькоута нужного цвета.
2. Внутрь формы закладывается композиционная смесь, состоящая из вышеперечисленных ингредиентов, предварительно хорошо перемешанных в бетоносмесителе. На крупных производствах, где объемы весьма солидные, смесь закладывают в форму с помощью бетоноукладчика. Если изделия небольшие, а технологический процесс является периодическим, то это делается вручную.
3. Теперь необходимо, чтобы уложенная смесь подверглась воздействию вибрации (виброуплотнению). Время данной процедуры составляет примерно две минуты. На заводе для этого служит резонансная виброплощадка, на небольшом производстве – вибростол.

В условиях производства на заводе по изготовления полимербетона при необходимости осуществляют термообработку для более быстрого затвердевания деталей. В остальных случаях ждут естественного завершения этого процесса.

Про станки, формы и другое оборудование для производства изделий из полимербетона расскажем далее.

Необходимое оборудование

Особенности выбора и затраты

Тем, кто мечтает замахнуться на непрерывную технологию и солидные объемы, организовав крупное промышленное производство, потребуется специальное конвейерное оборудование. Которое будет включать в себя автоматы для дозировки, смешивания, литья, доводки, а также механизированный склад.

Обойдется всё это в кругленькую сумму, составляющую несколько миллионов долларов. Если ограничиться лишь фирменным оборудованием «под ключ», то расходы будут значительно меньше – от 30 до 50 тысяч долларов.

Но всё равно не всегда имеется возможность найти деньги на покупку, особенно в наше сложное время. Впрочем, можно обойтись еще меньшими затратами. Если приобретать все необходимые машины и прочие вещи по отдельности. А кое-что и самостоятельно смастерить. Далее – подробнее об этом варианте.

Перечень техники и приспособлений

Итак, вот перечень техники и приспособлений, без которых не обойтись:

• Вибростол – готовый будет стоить около 27 тысяч рублей. Если хотите сэкономить, сварите стол самостоятельно, используя двухмиллиметровые уголки из металла (60-ми). К столу привариваем вибратор промышленного типа – готово.
• Мешалка, которая соединит в однородную смесь все компоненты. Если приобретать вакуумный мощный прибор европейского качества, то придется выложить порядка 10 тысяч долларов. Но можно использовать и отечественную бетономешалку или строительный миксер. Выйдет гораздо дешевле – стоимость зависит от объема и мощности. Еще дешевле – сделать смеситель самому из железной бочки и электропривода с редуктором.
• Также понадобится компрессорная система с пистолетом. Без нее не получится ровно нанести гелькоут. Пистолет стоит от 50 до 100 долларов. Компрессоры можно взять автомобильные – двух штук от ЗИЛа будет достаточно. Их соединяют параллельно и крепят к установленным на крепкую раму металлическим площадкам.
• Формы из стеклопластика или силикона в широкой продаже пока не распространены. Их можно заказать под конкретные изделия (например, подоконники) в специализированной фирме. Или изготавливать формы самостоятельно, начав с более дешевого материала – ДСП с ламинацией.
• В обязательном порядке будет нужна вытяжка – на этапе литья производство отличается вредными испарениями. Соответственно, приобретем и индивидуальную защиту: перчатки, респираторы.
• Для отделочных работ понадобятся электрические инструменты: шлифовальная и полировочная машинки. А еще дрель, лобзик, болгарка, фрезер (по необходимости).

Про выбросы в атмосферу от производства полимербетона расскажем далее.

О еще одном способе изготовления полимербетона расскажет и этот видеосюжет:

Выбросы в атмосферу от такого производства

Как уже упоминалось чуть выше, во время литья выделение вредных составляющих присутствует.

• В частности, это стирол, который содержится в смолах, используемых в качестве связующего вещества. Как только мы открываем герметично закрытую емкость с такой смолой, начинается испарение ядовитого газа.
• Кроме того, крайне опасен и отвердитель (как правило, это метилэтилкетоновый пероксид). Впрочем, он не летуч и требует лишь защиты рук резиновыми перчатками.

Эти факты заставляют производителей полимербетона тщательно оборудовать литьевое помещение, делая его герметичным, устанавливая над столом мощную вытяжку, не забывая о собственной защите (респираторе). И если все эти меры соблюдены, а выходящий в вытяжку воздух очищается, то выбросов в атмосферу не будет (ведь помещение герметичное).

О том, как самому (своими руками) сделать эластичный полимербетон, читайте ниже.

Создание своими руками

А сейчас мы поговорим о том, как делать небольшие изделия из модного литьевого камня самостоятельно, затратив минимум средств. К примеру, это могут быть горшки для цветов, столешницы, подоконники (особенно популярные, так как они теплее мраморных или гранитных).

Выбор помещения и его обустройство

Для начала нужно подумать о помещении – понадобится метров 80 квадратных общей площади. Желательно где-то на отшибе подходящий домик присмотреть. И 12 квадратных метров сразу же надо будет отгородить для литьевого помещения, причем придется постараться максимально загерметизировать все щели. Чтобы стирол не утекал.

В центре этой комнаты мастерим стол на раме из железных уголков, покрыв его столешницей из ДСП. Выставляем его поверхность по уровню – это важно! Над столом устанавливаем вытяжку – металлический короб с электродвигателем.

Чтобы было светло, крепим сверху лампы дневного света. В соседнем помещении ставим такой же стол – для отделочных и прочих работ. Здесь же разместим инструмент и емкости для сушки мела и песка (металлические низкие короба).

Необходимое сырье

Необходимое сырье:

• Речной кварцевый песок (расфасован по 20 килограммов). Его надо высушить хорошо.
• Просеянный мел – его также сушим.
• Смола полиэфирная – в ведерках по 20 литров покупается.
• Отвердитель, гелькоут, разделительная паста.

Процесс изготовления

1. Понадобится чистое пластиковое ведро для размешивания, перфоратор на 450 ватт и строительный миксер (к нему приделаем перфоратор, приварив сверло для перфорирования — получим смеситель).
2. Форму мастерим из ламинированных древесных плит, делая ее разборной. Разделительную пасту удобно наносить кистью, растирая капроновым чулком.
3. Гелькоут разбавляем смолой (добавив ее 10 процентов) и наносим флейцевой кистью. Делаем это дважды. Следим, чтобы волоски с кисти не прилипли.
4. Смешав в чистом ведерке смолу с отвердителем, добавляем 15 процентов мела, а затем – порциями песок. Масса должна стать вязкой. Чтобы удалить пузырьки воздуха, время от времени постукиваем ведерком по полу.
5. После готовности заливаем раствор в форму. Теперь разгладим поверхность: два человека берутся руками за форму (непременно снабженную ручками) и, приподняв, постукивают ее о стол. Смесь оставляют (минут на 40) и выходят из литьевой комнаты.
6. После застывания до «резинового» состояния — можно это определить по очень горячей поверхности и особому звуку при постукивании — вынимаем изделие из формы (разобрав ее) и переворачиваем заливочной стороной вниз. Даем полностью затвердеть, затем шлифуют и полируют.

Меры безопасности: взвешивая смолу, а также работая с ней, с гелькоутом и с залитой в форму смесью, трудимся только в респираторе, под вытяжкой. Отвердитель добавляем шприцом, надев резиновые перчатки.

О том, как изготовить своими руками полимербетон с разводами, расскажет следующее видео:

Что это за материал? Чем он отличается от привычных бетонных смесей с точки зрения состава и потребительских свойств? Можно ли приготовить полимербетон своими руками? Где и как его используют? Попробуем найти ответы.

Что это такое

Определение

Давайте выясним, что такое полимербетон? Ключевое отличие интересующего нас материала от обычного бетона — в том, что в качестве связующего вместо портландцемента используются синтетические смолы. Как правило, термореактивные; реже — термопластичные.

Справка: термореактивным называется полимер, в котором при нагреве происходят необратимые химические изменения, приводящие к изменению его прочностных или иных свойств.
Проще говоря, после разового нагрева пластик больше не плавится при достижении той же температуры.
Термопластичные полимеры, напротив, совершают фазовый переход при каждом нагреве.

Не стоит путать нашего героя с другим материалом — полимерцементным бетоном. В нашем случае полимеры используются в качестве единственного связующего. Полимерцементный бетон — это обычный бетон на основе портландцемента, модифицированный синтетическими добавками для придания ему каких-либо специфических свойств (повышенной эластичности, износостойкости, водонепроницаемости и т.д.).

Ключевые свойства

Что замена цемента на полимеры дает с точки зрения потребительских качеств?

• Повышенную прочность на растяжение . Бетоны на цементной основе обладают отменной прочностью на сжатие, а вот изгибающие или растягивающие нагрузки воспринимаются арматурным каркасом.
• Пониженную хрупкость . Материал куда более стоек к ударным нагрузкам.
• Эластичность . Там, где бетонный монолит лопнет, полимербетонный лишь незначительно деформируется.
• Водонепроницаемость . Портландцемент при сушке дает значительную усадку, что обеспечивает пористую структуру бетона. В отличие от него, полимеры после окончательного набора прочности уменьшается в объеме крайне незначительно; причем усадка приводит не к поризации, а к небольшому уменьшению линейных размеров готового изделия.

Уточним: для улучшения теплоизоляционных качеств и уменьшения веса в ряде случаев при производстве полимербетонных изделий практикуется использование пористых заполнителей.
В этом качестве используются керамзитовый и перлитовый песок.
Однако поры заполнителя не выходят на поверхность, а раз так — водонепроницаемость не страдает.

• Морозостойкость . Собственно, это свойство прямо вытекает из предыдущего пункта: нет пор — нет и кристаллизации воды в них, разрывающей материал при заморозке.

• Повышенную износостойкость . Полимерное связующее банально прочнее цементного камня на разрыв; оторвать от него частицу наполнителя куда сложнее.
• Химическую стойкость . И она обусловлена свойствами полимеров: большая часть смол инертна к действию агрессивных газов и жидкостей.

Применение

Давайте изучим основные области применения полимербетона.

Производство

Нормативные документы

Обсуждаемый нами материал считается относительно новым и имеющим заграничное происхождение; однако изучение нормативных документов, по которым он производится, приведет к неожиданному открытию. Инструкция по производству полимербетонов и изделий из них за номером СН 525-80 была принята в 1981 году и остается актуальной по сей день.

Давайте изучим основные тезисы документа. Для всех изделий из полимербетона нормальным температурным режимом считается диапазон от -40 до +80 градусов по шкале Цельсия.

Уточним: если верхняя граница обусловлена возможностью применения термопластичных смол, размягчающихся при нагреве, то нижняя — повышенной хрупкостью полимеров при замораживании.
В отсутствие ударных и вообще механических нагрузок нижний предел эксплуатационной температуры может быть безболезненно увеличен до актуального в самых суровых климатических зонах.

Связующее

В состав полимербетона, согласно тексту документа, могут входить следующие полимеры:

Заполнитель

В качестве основного заполнителя используется щебень скальных пород. Применение осадочных пород (известняка, ракушечника и т.д.) не допускается: его невысокая прочность на сжатие существенно ухудшит эксплуатационные качества продукта.

Размер фракции щебня определяется, как ни забавно это звучит, его же максимальным диаметром:

1. Если наибольший размер не превышает 20 мм, используется одна фракция — 10-20 миллиметров.
2. В тех случаях, когда наибольший размер достигает 40 мм, рекомендуется применять две фракции: 10-20 и 20-40 миллиметров. Мелкая щебенка будет способствовать более плотному заполнению и, соответственно, повысит итоговую прочность материала.

Обратите внимание: для пористых заполнителей (уже упоминавшихся керамзита и перлита) допустим максимальный размер 20 мм; используются две фракции: 5-10 и 10-20 миллиметров.
При этом, процентный состав заполнителя делится между крупной и мелкой фракциями в отношении 60:40 процентов по массе.

Помимо крупного, используется мелкий (так называемый зерновой) заполнитель. Обычно в этой роли выступает кварцевый песок — природный или дробленый. Требования к нему в основном сводятся к отсутствию примесей — пыли, ила и глины, которые способны ухудшит сцепление между заполнителем и связующим.

Наполнитель

Кроме минерального заполнителя, в состав продукта входит молотый наполнитель — минеральная мука. Стандарт предусматривает несколько вариантов.

Допускается использование перемолотых щебня и кварцевого песка. Для материала, который готовится на основе карбамидоформальдегидных смол, дополнительно используется водно-связующая добавка — строительный гипс (ГОСТ 125-70).

Пример состава

В качестве образца мы проанализируем состав тяжелого полимербетона на базе фурано-эпоксидного связующего ФАЭД. Источником информации нам послужит все тот же документ СН 525 -80.

Любопытно: БСК выполняет сразу две функции.
Она служит катализатором полимеризации (отвердителем) и обеспечивает дегидратацию (обезвоживание) сырья.

БСК — эффективный и безопасный отвердитель с дополнительной функциональностью.

Технология

Как выглядит технология полимербетона (точнее, его изготовления) в промышленных условиях?

1. Заполнители тщательно промываются от всевозможных загрязнений. Как мы помним, они могут негативно сказаться на итоговой прочности продукта.
2. Следующий этап — сушка. Влажность заполнителя не должна превышать 1 процента; рекомендуется придерживаться массового содержания воды до 0,5%.
3. Разделенные на фракции компоненты загружаются в смеситель.
   Последовательность загрузки и промежуточных операций строго регламентирована:
   1. Загружается щебень.
   2. Добавляется песок.
   3. Добавляется наполнитель.
   4. Смесь перемешивается в течение 1-2 минут.
   5. Добавляется связующее.
   6. Смесь перемешивается 3 минуты.
   7. Добавляется отвердитель.
   8. Перемешивание в течение 3 минут — и материал готов к заливке.
4. На внутреннюю поверхность формы наносится разделительный слой, который помешает полимербетону слипнуться с ней. В этой роли обычно используются парафин, машинное масло или технический вазелин.
5. Форма заливается максимально равномерно и по возможности без полостей.
6. Последний этап — уплотнение смеси на вибростоле или с помощью навесного вибратора. Оптимальная амплитуда — 2-3 миллиметра, частота — 3000 колебаний в минуту (50 Гц). Если смесь замешивается и выкладывается в несколько приемов, ее уплотнение повторяется после каждой выкладки.
   Сигнал к прекращению на поверхности жидкой фракции материала (обычно для этого достаточно 2-3 минут).

Форма может быть снята с готового изделия через сутки. Набор прочности при комнатной температуре занимает от 20 до 60 суток. Он, впрочем, может быть ускорен нагревом до 60-80 градусов; температура поднимается и опускается со скоростью 0,5С в минуту во избежание роста внутренних напряжений.

Как видите, каких-то особых сложностей технология производства не предполагает; при наличии связующего, отвердителя, бетономешалки и вибростола изготовить полимербетон в домашних условиях вполне реально.

Нюанс: очищать бетономешалку от остатков смеси придется исключительно быстро.
После добавки отвердителя схватывание занимает не более часа.

Обработка

Чем и как обрабатываются полимербетонные изделия? Можно ли их шлифовать и клеить?

Чем резать и сверлить этот материал?

• Для склеивания используются мастики и клеи на основе все тех же синтетических смол. Мастики, помимо собственно связующего, содержат каменную муку.

На фото — полиуретановый клей белорусского производства с креативным названием.

• Для шлифовки подходит обычная наждачная бумага. Для полировки используется войлочный круг; глянец можно навести с использованием пасты ГОИ (полировальная паста разработки Государственного Оптического Института).

• Сверлить материал в принципе можно обычными победитовыми сверлами по бетону; однако алмазное бурение отверстий в бетоне с полимерным связующим дает куда лучший результат. Края отверстия остаются идеально ровными, без сколов. Для отверстий большого диаметра (например, под смеситель в полимербетонной рабочей поверхности для кухни) используется алмазная коронка.
• Идеальный инструмент для резки — опять-таки алмазная пила. Она предпочтительна и для конструкций, внешний вид которых не столь важен (резка железобетона алмазными кругами позволяет сделать края реза идеально ровными и не менять круг при прохождении армирования);в случае той же столешницы неаккуратный рез безнадежно испортит ее внешний вид.

Алмазная пила — идеальный инструмент для резки материала.

При обработке материала в общем случае стоит избегать его сильного нагрева. Температура свыше 120 — 150 градусов противопоказана термопластичному связующему.

Заключение