// //
Дом arrow Научная литература arrow arrow Бетонополимеры
Бетонополимеры

Бетонополимеры

 

Бетонополимер – это  материал, получаемый в  результате пропитки традиционного  бетона полимерами с  последующей их  полимеризацией.

Бетонополимеры получают путем пропитки бетонов полимерами эпоксидная и полиэфирная смолы (полиэтилен, полипропилен,  поливинилхлорид, полиметилметакрилат, стирол  и др.) и  сополимерами, из которых  наибольшее распространение получили составы на основе мономеров акрилового и мет акрилового  ряда.  На прочность бетонополимера влияют структура и прочность  исходного бетона, вид, состав и свойства  пропиточного состава,  режимы сушки, вакуумирования,  пропитки  материала и полимеризации мономеров.

В  заводских условиях наиболее целесообразна искусственная  сушка  бетона  до влажности 0,1…0,2% по массе при  температуре 105…150оС (конвективная, радиационная, высокочастотная, электрическая, комбинированная). Неполная сушка исходного бетона снижает прочность бетонополимера.

С целью  наиболее полной пропитки  бетона после сушки его  вакуумируют при остаточном давлении в вакуум-камере 6,67…1333 Па в течение до одного  часа. Режим вакуумирования устанавливается опытным путем для каждого  вида бетона. Чем  больше при вакуумирования  из  бетона удаляется влаги, воздуха, пара,  тем плотнее будет его пропитка  и  больше прочности.

Важнейшей операцией  является пропитка бетона мономерами. Пропитка материала с мелкими капиллярами происходит главным образом под  действием  капиллярных  сил. Пропитку бетона с крупными порами  капиллярами. Лучше  вести под давлением до        

1 МПа. Чем  больше пористость исходного бетона и большей степени  из него удалены воздух,  пар и  влага, тем полнее его насыщение мономерами  и выше прочность  бетонополимера. Влияют на  этот  процесс свойства  мономера (вязкость, поверхностное натяжение, краевой угол смачивания), его температура и характер пористости.

Для полной пропитки тяжелого плотного  бетона  необходимо мономера 2…6% по массе, для пропитки легкого бетона на пористых заполнителей – до 30…68%, ячеистого бетона -  до 102…117% (табл.          ).

Завершающей операцией является полимеризация мономера в  бетоне (термокаталитическая и радиационная). Наиболее широко в  производстве бетонополимеров применяется первый способ.

Возможно при необходимости поверхностная пропитка бетона, а также пропитка отдельных  участков конструкций с целью уплотнения и упрочнения бетона,  повышение плотности защитного слоя арматуры и ее сохранности.

По структуре бетонополимер представляет собой капиляро – пористое тело, в котором поры и капиляры заполнены затвердевшим полимером, имеющем хорошее сцепление с твердой фазой и объемно армирующим силикатную основу.  Его структура зависит от структуры исходного бетона, свойств полимера и режима обработки. Поры бетонополимера  замкнутые  по форме близки к сферической. В порах  с размером 200…600 мкм. наблюдается не заполненная центральная шаровидная зона. Полимер заполняет все поры, трещины и неровности на поверхности заполнителя, проникая в цементный камень и заполнитель, что  значительно повышает их сцепление между собой, прочность материала на растяжении и  изгибе,  поскольку прочность на растяжение затвердевшего полимера намного  больше такового бетона (для полиметилметакрилата до 80, а полистирола до 60 МПа (табл.          ). По этой  же причине величина  сцепления бетонополимера с арматурой возрастает в несколько раз (табл.         ).

Полимер как бы заклеивает дефекты  структуры  бетона и связывает различные его участки, повышая плотность и прочность материала. Бетонополимер на  метилметакрилате характеризуется малым числом макропор. Число макропор также меньше, как у бетона. В контактной зоне “полимер – цементный камень” не наблюдается  усадочных трещин. Таким образом  создается плотная, монолитная с меньшим количеством дефектов структура материала,  которая определяет характер его  разрушения под нагрузкой. Бетонополимер разрушается  почти мгновенно с громким треском и разлетом удлиненных осколков. Характер разрушения хрупкий. Так как обработанный полимером раствор оказывается  прочнее крупного заполнителя, то  разрушение происходит по раствору и заполнителю.

Прочность бетонополимера на сжатие зависит в основном от прочности исходного бетона, вида и свойств мономера, режимов сушки, вакуумирования, степени пропитки и  полимеризации. Чем выше прочность исходного бетона, тем меньше степень его  упрочнения  (табл.            ).

В значительной степени прочность бетонополимера зависит  от содержания полимера в паровом пространстве бетона.  Чем выше степень пропитки бетона, тем больше прочность бетонополимера. С увеличением  количества цементного камня в исходном бетоне степень упрочнения его повышается. В высоко прочном бетонополимере крупный заполнитель является слабым звеном. А поэтому более высокую  прочность имеют мелкозернистые Бетонополимеры (до 200 МПа) (табл.        ).

 При  охлаждении нагретых до +150оС образцов до +20оС их прочность полностью восстанавливается. А при охлаждении  нагретых  до +200оС с образцов  до  +20оС  их прочность становится меньше первоначальной на 10%. Для получения бетонополимера, который мог бы сохранять свои свойства при температуре +200оС и выше, необходимо применять  специальные термостойкие композиции.

Прочность на растяжение бетонополимера повышается по сравнению с исходным бетоном в 3…16 раз и с увеличением количества мономера  в бетоне (до 19 МПа) (табл.             )


Таблица:

Влияние  начальной прочности  бетона на прочность бетонополимера.

 

Прочность бетона до пропитки, МПа

 

 

 

Содержание полимера в бетоне, %

 

 

 

Прочность бетонополимера, МПа

 

 

 

 

Коэффициент упрочнения.

 

 

40

5

110

2,75

30

5,5

4

4

20

6

130

6,5

 

 

Введение в бетон золы  и других аналогичных добавок мало отражается  на прочности бетонополимера, что позволяет экономить до  50% цемента.

В исходный бетон с целью существенного  ускорения  твердения  можно вводить  до 5% CaCl2, что не опасно для арматуры после пропитки бетона полимером, так как  последний хорошо защищает  сталь от коррозии.

Модуль упругости  бетонополимера  на 30…60% выше,  чем у исходного бетона. Предельные деформации бетонополимера в 2 раза, а трещиностойкость  в 2…5 раз выше, чем  у исходного бетона. Ползучесть и усадка  бетонополимера в несколько раз   меньше чему бетона.  Средняя плотность бетонополимера больше, чем у бетона на привес мономера  - на 3…10% для тяжелых бетонов и на 10…70% - для легких на пористых заполнителях.

Водопоглащение бетонополимера оптимального состава в 5…6 раз меньше  чем у традиционного бетона (примерно до 1%), а коэффициент размягчения  близок к единице. В связи с этим морозостойкость бетонополимера возрастает в несколько раз и может достигать  5000  циклов замораживания и оттаивания (табл.          ). Однако это зависит от вида полимера.

Бетонополимер  оптимального состава  стоек в сульфатных, магнезиальных,  щелочных и солевых  средах, а так  же в разбавленных  кислотах, за исключением фтористо-водородной. Но концентрированные кислоты (серная,  соляная, азотная) разрушают его  (табл.             ).  

Пропитка полимером  легкого бетона  на пористых  заполнителях,  ячеистого и гипсобетона значительно улучшает их  свойства, в частности,  повышает их плотность, прочность  и снижает водоплоглощение (табл.              ).


Таблица:

Данные о прочности  легких  бетонов и бетонополимеров.

 

Средняя плотность  бетона, кг/м3

 

 

 

Прочность исходного бетона, МПа

 

 

 

Привес полимера, %

 

 

Прочность  бетонополимера, МПа.

 

керамзитобетон

 

15

12

5

4

3

 

19

25

43

58

68

 

90

73

63

50

33

1400

1200

1000

850

750

Газобетон

 

 

6

2,4

1,1

 

 

83

102

117

 

 

72

41

15

 

700

500

300

 

Гипсобетон

Бетона  на ГЦПВ

 

22

30

 

40

-

 

91

140


Таблица:

Улучшение свойств различных бетонов  после пропитки  полимерами.

 

 

 

Виды бетонов

Прочность  на  сжатие МПа.

 

 

До обработки

 

После обработки

Обычный  бетон

10…40

80…150

Высокопрочный  бетон

50…70

150…200

Керамзитобетон

3…15

30…90

Газобетон

1…8

15…90

Гипсобетон

15…22

80…92

Гипсоцементобетон

30

140

Силикатный бетон

30…50

100…200

 

Таблица:

Свойства бетонов и бетонополимеров.

 

 

Показатель

 

Исходный  бетон

 

бетонополимер

Предел прочности, МПа

 

 

30…50

2…3

5…6

 

 

100…200

6…19

14…28

При сжатии

При растяжении

При  изгибе

Модуль упругости,  МПа

(2,5…3,5)*104

(3,5…5)*104

Прочность сцепления с арматурой, МПа

1…2

10…18

Относительные деформации  усадки

50*10-5

5*10-5

Относительные деформации ползучести

(40…60)*10-5

(6…8)*10-5

Водопоглощение,  %

3…5

1

Электрическое  сопротивление, Ом

105

1014

Морозостойкость

F200

F5000

Коррозионная  стойкость

Недостаточная

Высокая

 

При  соответствии  технико – экономическом  обосновании и с учетом приведенных характеристик бетонополимер в первую очередь можно использовать  для изготовления конструкций,  работающих в  агрессивных  или суровых климатических  условиях.

 

 

Контакты

115419, г. Москва, ул. Шаболовка, д. 34, стр. 3.



Просьба заранее предупредить о приезде, т.к. специалисты распределены по объектам




info@masterbetonov.ru




ООО «Стройсервис» работает на рынке строительного производства c 1992 года.
Основной ценностью для нашей компании являются клиенты, поскольку единственный реальный актив компании — это люди, удовлетворенные нашей работой, которые еще раз захотят воспользоваться нашими услугами. Мы стремимся сделать своих клиентов своими партнерами.