Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафедра «Строительные конструкции»

Реферат

по дисциплине: «Технология полимерных строительных материалов»

на тему: «Технология производства полимербетонов»

Выполнил: ст.гр. БПС-14-01 Гайнанов Р.А.

Проверил: ассистент Хисматова Г.А.

Уфа, 2015



Содержание

• Введение
• 1. Общие сведения и классификация полимербетонов
• 1.1 Общие сведения о полимербетонах. Историческая справка
• 1.2 Классификация полимербетонов
• 2. Основные свойства полимербетонов
• 3. Технология производства полимербетонов
• 4. Рациональные области применения полимербетонов
• 4.1 Применение полимербетонов в жилищном и гражданском строительстве
• 4.2 Декоративные штукатурные полимеррастворы для отделки интерьеров
• 4.3 Полимербетон как звукоизоляционный материал
• 5. Заводы, производящие полимербетоны
• Заключение
• Библиографический список


Введение

Полимербетоны - высоконаполненные композиции, полученные на основе синтетических смол или мономеров и химически стойких наполнителей и заполнителей без участия минеральных вяжущих и воды.

Полимербетоны содержат в своем составе не менее трех фракций наполнителей и заполнителей. Наполнители представляют собой дисперсные порошки с размером частиц менее 0,15мм и удельной поверхностью, оптимальной для практических целей, в пределах 2500-5000см2/г. К заполнителям относится песок с крупностью зерен до 5мм и щебень /гравий/ с крупность зерен до 50мм. Если полимерная композиция не содержит в своем составе щебня, то она называется полимерраствором, композиция же содержащая только один мелкодисперсный наполнитель, называется полимерной мастикой. Поскольку полимеррастворы и полимер мастики представляют собой мелкозернистые полимербетоны, то в дальнейшем в тексте будет употребляться только лишь термин «полимербетон», но при этом нужно иметь в виду, что излагаемое по тексту относится в одинаковой мере и к полимеррастворам и полимермастикам.

При сравнительно небольшом расходе полимерного связующего на единицу массы полимербетоны обладают высокой прочностью, плотностью, химической стойкостью и многими другими положительными свойствами. Соответствующий выбор связующего, наполнителей и заполнителей позволяет получать полимербетоны с высокими диэлектрическими характеристиками или, наоборот, обладающие хорошей электропроводностью. Разработаны составы специальных полимербетонов с высокими защитными свойствами от различных излучений. При этом высокая степень наполнения позволяет резко снизить усадку, которая становится равной усадке цементных бетонов, и существенно повысить модуль упругости, что позволяет принимать такие бетоны в несущих и весьма ответственных конструкциях.

В отечественной и зарубежной практике полимербетоны применяются для изготовления труб, коллекторов, тюбингов, емкостей для хранения агрессивных жидкостей, травильных и электролизных ванн, при строительстве подводных сооружений, ремонте и восстановлении строительных конструкций. Новым и весьма эффективным является употребление полимербетонов /вместо металла/ для изготовления корпусов редукторов, центробежных насосов и тому подобных изделий.

Опыт эксплуатации полимербетонных конструкций подтверждает высокую экономическую эффективность использования их в различных отраслях промышленности и строительства.

Данный реферат очень актуален, так как наиболее прочными строительными материалами являются полимербетоны.

В данной работе мы исследовали основные свойства, технологии производства, области применения полимербетонов.



1. Общие сведения и классификация полимербетонов

1.1 Общие сведения о полимербетонах. Историческая справка

Полимербетоны - новые эффективные химически стойкие материалы, у которых степень наполнения минеральными наполнителями и заполнителями доходит до 90-95% по массе. Эти сравнительно новые материалы находятся вне конкуренции с другими наполненными полимерными композициями по расходу полимерного связующего, которые составляет 5-10% общей массы полимербетона, и естественно, что стоимость такого материала по сравнению с пластмассами существенно снижена.

При таком сравнительно небольшом расходе полимерного связующего, а единицу массы полимербетоны обладают высокой плотностью, прочностью, химической стойкостью и многими другими положительными свойствами. Соответствующий выбор связующего, наполнителей и заполнителей позволяет получать полимербетоны с высокими диэлектрическими характеристиками или, наоборот, обладающие хорошей электропроводностью, вакуумной плотностью или демпфирующими характеристиками. Разработаны составы специальных бетонов с высокими защитными свойствами от различных излучений. При этом высокая степень наполнения резко снижает усадку, которая становится равной усадке цементных бетонов, и существенно повышает модуль упругости, что позволяет применять такие бетоны в несущих и весьма ответственных строительных конструкциях, станко- и машиностроении для изготовления базовых деталей.

К числу серьезных недостатков полимербетонов относится их сравнительно низкая термостойкость(80-120°С). Однако уже получены силиконовые и другие связующие, используя которые можно получить полимербетоны термостойкостью до 600°С и выше.

Вначале полимербетоны применялись в основном в качестве декоративно-отделочных материалов и химически стойких строительных изделий и конструкций. В дальнейшем области применения полимербетонов непрерывно расширялись, в настоящее время их эффективно используют в самых разнообразных отраслях: в строительстве и электротехнической промышленности, радиоэлектронике и атомной энергетике, мелиоративном хозяйстве, станко- и машиностроении и др.

В различных странах для изготовления полимербетонов используют около 10 типов различных мономеров или олигомеров, которые в различных комбинациях, в том числе и модифицирующими добавками, позволяют получить более 30 разновидностей полимербетонов. Наиболее распространены полимербетоны на основе полиэфирных и эпоксидных смол, винилэфирных, мономере ММА, реже на фенольных смолах. В Советском Союзе кроме этих смол достаточно широко применяют полимербетоны на основе фурановых, фураноэпоксидных, карбамидных и фенолформальдегидных смол.

Химически стойкие полимербетоны на основе фурановых смол, армированные стальной стержневой арматурой, для несущих строительных конструкций (колонны подванных эстакад, фундаментные башмаки, балки, ригеля и др.) впервые были изготовлены в Советском Союзе.

Обследование полимербетонных колонн подванных эстакад цеха электролиза меди (1986 г.) показало, что после 17 лет эксплуатации никаких признаков разрушения не наблюдается. У железобетонных колонн, эксплуатируемых в аналогичных условиях, ежегодно восстанавливается защитное покрытие мастикой на основе эпоксидной смолы.

Основной недостаток этого бетоны - большое водопоглощение и, следовательно, низкая морозостойкость. [2, с.5-8]



1.2 Классификация полимербетонов

Поиски путей повышения прочности, плотности, химической стойкости и долговечности бетона и железобетоны привели к созданию обширной группы бетонов с добавками и на основе полимеров, которые получили название полимербетоны.

Основные возможности использования полимеров в бетоне сводятся к трем основным принципам: полная и частичная замена неорганических заполнителей органическими; полная или частичная замена органического вяжущего органическим; введение органического вяжущего в поровую структуру цементного камня или бетонов на их основе.

Замена неорганического заполнителя органическим применяется в общем случае с целью получить легкие бетоны, уменьшить их среднюю плотность и улучшить теплоизоляционные характеристики. Свойства бетона на органических заполнителях, например вспененном полистороле, практически не отличается от тех, которые можно получить на неорганических заполнителях, например вспененном стекле, керамзите, азерите и т.п.

Более сложная картина складывается при взаимодействии синтетических смол и цемента, используемого в качестве вяжущего, и в особенности при полном замещении неорганического вяжущего органическим. В этом случае образуются материалы нового типа с особыми, специфическими свойствами.[3, с.115]

В соответствии с разработанной общей классификацией специальные бетоны с добавками или на основе полимеров по составу и способу приготовления делятся на четыре основные категории: бетоны на основе полимерных связующих - полимербетоны (ПБ); цементные бетоны, модифицированные полимерами, - полимерцементные бетоны (ПЦБ); серные бетоны, модифицированные полимерами, - полимерсерные бетоны (ПСБ); цементные бетоны, пропитанные мономерами или олигомерами, - бетонополимеры (БП).

Под полимербетонами понимают композиционные составы, полученные на основе синтетических смол или мономеров и химически стойких наполнителей и заполнителей без участия минеральных вяжущих и воды. Полимербетоны содержат в своем составе не менее трех фракций наполнителей и заполнителей: мелкодисперсные наполнители с размером частиц менее 0,15 мм, заполнители - песок размером зерен до 5 мм и щебня с размером зерен до 50 мм. В отличии от полимербетоном полимеррастворы н содержат в своем составе щебня. Мастики содержат только одну мелкодисперсную фракцию наполнителя.

Полимерцементные бетоны - цементные бетоны, в процессе приготовления которых смесь добавляют кремнийорганические или водорастворимые полимеры, водные эмульсии типа поливинилацетатной, водорастворимые эпоксидные смолы в количестве от 2-3 до 18-20%.

Полимерсерные бетоны - бетоны на основе серного вяжущего, в процессе приготовления которого в расплавленную серу добавляют модифицирующие добавки типа дициклопентадиена, хлорпарафина в количестве от 1-2 до 12-15%.

Бетонополимеры - цементные бетоны, которые после завершения процессов твердения и структурообразования подвергают сушке и пропитке различными мономерами или олигомерами с их последующей радиационной или термокаталитической полимеризацией в поровой структуре бетона. Пропитка цементных бетонов мономерами ли олигомерами обеспечивает возможность получения бетонополимеров, обладающих высокой платностью и прочностными характеристиками.[2, с8-10]

Важнейший фактор, определяющий свойства полимербетонов, - вид полимерного связующего, а их совместимость и высокие адгезионные связи с бетонами на основе неорганических вяжущих определяется не только видом связующего, но и видом отверждающей системы. Например, полимербетоны на фурановых смолах, отверждаемых кислотными катализаторам, нельзя совмещать с цементными бетонами, так как в процессе отверждение кислый катализатор успевает разрушить сопрягаемую поверхность цементного бетона.



2. Основные свойства полимербетонов

Средняя плотность тяжелых полимербетонов - 2200...2400 кг/м³. Плотность легких полимербетонов может составлять 300... 250 кг/м³.

Прочность полимербетонов зависит в основном от вида полимерного компонента связующего: прочность эпоксидных и эпоксидно-фурановых бетонов наибольшая (прочность на сжатие 90…110 Мпа, прочность на растягивание при раскалывании 9...11 МПа), самые низкие показатели у бетонов на карбамидньгх связующих (прочность на сжатие 50... 60 МПа, прочность на растягивание при раскалывании 3...4 МПа). В целом прочностные показатели у полимербетонов выше, чем у цементных бетонов; причем для полимербетонов характерна меньшая разница между прочностью при сжатии и прочностью при растяжении, чем у цементных.

Модуль упругости отвержденного полимерного связующего, например полизпоксида, почти в 10 раз ниже, чем модуль упругости цементного камня, а модуль упругости полимербетонов, составляющий в зависимости от вида бетона (1...4) * 10⁴ МПа, почти такой же, как у тяжелого цементного бетона, -- (2,5...5) * 10⁴ МПа. Это объясняется тем, что большая часть полимербетона -- плотные минеральные наполнители и заполнители.

Свойством, ограничивающим области применения полимербетонов, является невысокая теплостойкость -- 80...150°С. При этом при повышении температуры эксплуатации полимербетона снижаются его прочность и модуль упругости.

Имея невысокую теплостойкость, полимербетоны, тем не менее, относятся к классу несгораемых материалов, так как содержание в них органического вещества мало по сравнению с долей неорганических компонентов.

Одно из главных достоинств полимербетонов -- высокая химическая стойкость. Плотные полимербетоны характеризуются высокой стойкостью почти ко всем видам химически агрессивных веществ; они хорошо противостоят действию кислот, окислителей и растворов солей, которые легко разрушают цементный бетон. Поэтому одна из главных областей применения полимерных бетонов и мастик -- защита строительных конструкций от агрессивных воздействий, устройство и футеровка емкостей и аппаратуры для химических предприятий.

Полимерные бетоны, растворы и мастичные составы характеризуются также высокой износостойкостью, превышающей износостойкость цементного бетона в 15...30 раз. Это свойство в сочетании с беспыль-ностью, гигиеничностью и высокой водо- и химической стойкостью предопределяет эффективность применения полимербетонов, растворов и мастик для устройства монолитных полов и изготовления штучных материалов для покрытий пола. [4]

Характеристики изделий из полимербетона (искусственного мрамора) в значительной степени зависят от типа используемой смолы и наполнителей. В обычных (или «тяжелых») полимербетонах в качестве минеральных наполнителей применяются щебень определенных фракций, дробленый из гранита, гравия, мрамора и др., кварцевый песок, известняк; в «легких» полимербетонах - керамзитовый щебень.

* Благодаря высокому удельному весу материал при ударе не «гудит» и не даром производит впечатление массивного, основательного и надежного натурального камня; для высотных облицовок рекомендуется использовать более тонкие панели.

* Постоянство, стабильность состава и свойств материала по всему объему.

* Высокие механические свойства (монолитность, твердость, прочность, стойкость к удару и изгибу, истиранию, грузоподъемность, отсутствие вздутий, расслоения, трещин), заметно превосходящие свойства природных материалов и цементных бетонов.

* Устойчивость к атмосферным воздействиям (ультрафиолетовое излучение, ветровая эрозия, многократные переходы через 0оС в обоих направлениях и др.) и тепловым ударам от -50 до +150оС; испытаниями подтверждена возможность многолетней эксплуатации изделий на основе полиэфирных смол в условиях российского климата; по данным независимых испытаний количество циклов морозостойкости - не менее 300.

* Стойкость к воздействию химически активных жидкостей (щелочей, кислот, органических растворителей, масел, красок, моющих веществ).

* Устойчивость к проникновению любых веществ, включая вредные, позволяет без больших затрат обеспечивать полный рециклинг, т.е. перерабатывать применяемые строительные и иные материалы и получать вторичные материалы).

* Классический (тяжелый) полимербетон практически водонепроницаем. Высокая плотность и предельно малое количество микротрещин и микропор вкупе с химической инертностью полимербетона делают этот материал негигроскопичным и влагостойким - он не пропускает и не впитывает воду, не набухает в ней, обладает высокой гидрофобностью. Все эти характеристики объясняют, в частности, прекрасную морозоустойчивость материала.

* Все посторонние загрязнения легко смываются с поверхности - сооружение, облицованное плитами из полимербетона, или изделия из него достаточно время от времени мыть для снятия атмосферных отложений.

* Полимербетон на ощупь воспринимается теплым, что обуславливается его существенно более низкой теплопроводностью в сравнении с натуральным камнем. Это же свойство объясняет, почему теплая вода в сосудах из полимербетона, существенно дольше остается теплой, чем в изготовленных из других материалов.

* Еще одним важным достоинством материала является его способность хорошо формоваться. При этом обеспечиваются минимальные допуски, а, следовательно, и высокая точность контуров формуемых или отливаемых изделий.

* Полимербетон характеризуется высокой способностью к гашению колебаний в широкой полосе частот промышленного, транспортного, бытового или иного происхождения.

* Произвольные размеры поверхностей: до 4 м в длину и 1,4 м в ширину; типовые толщины плоских изделий - 10, 20 и 30 мм. На заказ - любые.

* Простота механической обработки и монтажа (материалы достаточно легко пилить, фрезеровать, сверлить, нарезать резьбу упрочненным инструментом).

* Высокое качество «естественной» полировки (при необходимости) видимых поверхностей (глубина неровностей - около 25 мкм), определяемое качеством формы (стола); возникающие в процессе эксплуатации риски и неглубокие царапины легко заполировываются.

* Кромка любого профиля (при необходимости).

* Хорошая плоскостность (для плоских изделий) даже при больших размерах.

* Относительная простота заделки швов между смежными полимербетонными деталями; для этого используется композиция с составом, идентичным использованному при литье самих изделий, шпатели и шлифовальные инструменты; в фасадных самовентилирующихся навесных системах небольшие щели между панелями могут оставляться намеренно;

* Высокая пожаробезопасность. Изделия из полимербетона могут быть отнесены к трудновозгораемым, медленно распространяющим пламя по поверхности, огнеупорным и трудногорючим. По этим параметрам изделия из полимербетонов превосходят созданные по традиционной технологии из стеклопластика вследствие более высокой концентрации минеральных наполнителей в высоконаполненных литьевых камнях.[6]



3. Технология производства полимербетонов

Первый этап технологии полимербетонов -- подготовка сырьевых компонентов. Влажность наполнителей и заполнителей полимербетонов должна быть не более 0,5 ...1 %. Это объясняется тем, что прочность и другие свойства полимербетонов резко падают при использовании влажного заполнителя: тончайший слой воды на частицах заполнителя ухудшает твердение полимерного вяжущего и снижает его адгезию к ним. Поэтому заполнители и наполнители сушат в барабанных сушилках при температуре 80...110°С и обязательно охлаждают перед дозированием до нормальной температуры.

В качестве наполнителя используют тонкомолотый андезит (0,5 м²/г), а также различные, в том числе и кварцевые, наполнители, но с обязательной модификацией их поверхности.

Синтетические смолы и отвердители перед употреблением доводят до необходимой вязкости нагревом или введением растворителей. Например, бензосульфокислоту (БСК) нагревают до плавления (35...40°С) или растворяют в спирте или ацетоне.

Приготовление полимербетонных и мастичных смесей при малой потребности производится вручную или на лабораторных смесителях. При большой потребности в смеси используют быстроходные смесители; можно также использовать стандартные растворо- и бетоносмесители. Существует несколько способов приготовления полимербетонных смесей, различающихся порядком смешения компонентов. [3, с.34]

Наиболее эффективно раздельное получение смеси: сначала готовится связующее, а затем оно вводится в подготовленную смесь заполнителей. Связующее готовят в быстроходных смесителях или растворосмесителях. Готовую смесь сразу же загружают в бетоносмеситель, где уже находятся предварительно перемешанные и обработанные модифицирующие добавки (ПАВ или небольшим количеством связующего) заполнителя. Продолжительность перемешивания заполнителей со связующим 1,5...2 мин.

Введение части смолы (мономера) в бетоносмеситель с заполнителями имеет целью создание на поверхности заполнителей тонких пленок смолы. В этом случае при последующем введении связующего заполнитель уже не будет адсорбировать смолу из связующего и прочность контактных слоев связующего не снизится, как это имеет место при введении связующего в необработанный заполнитель.

Двухстадийное получение смеси имеет ряд преимуществ: сокращается общая длительность цикла перемешивания и уменьшается расход смолы (мономера); связующее получается более однородным по составу, и его можно подогреть или охладить в процессе приготовления с целью регулирования вязкости и жизнеспособности, а также провести вакуумирование для удаления вовлеченного воздуха и повышения прочности.

При выборе объема замеса необходимо помнить о малой жизнеспособности полимербетонных смесей и назначать его, исходя из возможности уложить смесь на место немедленно после перемешивания. В противном случае из-за большого количества теплоты, выделяющейся при взаимодействии смолы и отвердителя, может произойти быстрый саморазогрев смеси, ведущий к еще большему ускорению отверждения смолы и преждевременному схватыванию смеси.

Вследствие значительно более высокой вязкости и липкости полимербетонных смесей они требуют более интенсивных методов уплотнения (повышения частоты или амплитуды виброуплотнения, использования пригруза), чем цементно-бетонные смеси.

Чтобы беспрепятственно снимать опалубку или вынимать поли-мербетонные изделия из форм, используют смазочные составы. Так, при формовании изделий из полимербетона на ФАМ применяют смазку, состоящую из (% по массе): эмульсола ЭТ(А) -- 55...60; графитового порошка, сажи -- 35...40 и воды -- 5...10. Для эпоксидных полимербетонов эффективно смазывание щелочными водными растворами с наполнителями.

Полимербетоны и мастики могут твердеть при обычной температуре, но набор прочности в таких условиях иногда продолжается долго -- до 100...300 сут. Поэтому для быстрого получения материала с большой прочностью желательно прогревать полимербетон при температуре 80...100°С. Режим прогрева зависит от вида полимерного связующего. Отрицательно влияет на твердение полимербетона повышение влажности окружающей среды.

Твердение полимербетонов сопровождается усадкой вследствие уменьшения объема полимерного связующего при перегруппировке его молекулярной структуры (укрупнении молекул и образовании пространственных сетчатых связей). У чистых полимерных связующих усадка достигает больших значений: 1...2% -- для эпоксидных смол, 7...9% -- для полиэфирных. Снижают усадку введением наполнителей и заполнителей, т. е. уменьшением доли полимера в объеме поли-мербетона. Так, у полимербетонов на полиэфирных смолах усадка составляет 0,3...0,5%, у полимербетонов на мономере ФА -- 0,1 ...0,2, а у эпоксидных полимербетонов - 0,05...0,1 % (т. е. величины более низкие, чем у обычных бетонов).

Для снижения расхода полимера и повышения механических свойств полимербетона используют так называемую каркасную технологию, сущность которой заключается в раздельном формировании макро- и микроструктурных элементов полимербетона с последующим их объединением в единой структуре.

В соответствии с этой технологией гранулы крупного заполнителя предварительно обрабатывают связующим (клеящим веществом) и укладывают в форму или опалубку. В результате твердения клеящего вещества образуется каркас будущего полимербетона в виде затвердевшего крупнопористого бетона. Расход клеящих веществ составляет 0,1...1,0% от массы заполнителя. В качестве клеящего вещества могут быть использованы различные органические (например, латексы СК, ПВА дисперсия и т. п.) и неорганические (жидкое стекло, цемент и т. п.) вяжущие. Пустоты в образовавшемся каркасе заполняются полимерным связующим оптимального состава. Для заполнения можно использовать метод вакуумирования или повышенного давления.

Каркасная технология позволяет снизить на 10.-15% расход полимерного связующего с обеспечением повышенных физико-механических свойств бетона. При формовании полимербетона на легких пористых и полых заполнителях каркасная технология исключает необходимость пригруза и интенсивного виброуплотнения смеси. [5]

полимербетон каркасный механический



4. Рациональные области применения полимербетонов

4.1 Применение полимербетонов в жилищном и гражданском строительстве

Используемые в жилищном и гражданском строительстве полимербетоны в первую очередь должны обладать высокими декоративными и эстетическими качествами, атмосферостойкостью, сопротивляемостью истиранию и в значительно меньшей степени высокой стойкостью к растворам кислот и другим агрессивным продуктам, характерным для промышленных предприятий.

Исходя из этого, предъявляются особые требования к заполнителям, мономерам и олигомерам. Так, фурановые смолы имеют чёрный цвет и возможность получения полимербетонов с яркой цветовой гаммой на этих смолах практически исключается. Применение базальта и других горных пород, имеющих чёрный цвет, в качестве наполнителей и заполнителей также затрудняет получение высококачественных декоративных полимербетонов. В некоторых случаях даже неправильно выбранная отверждающая система может снизить ожидаемый декоративный эффект.

При изготовлении декоративного полимерраствора или полимербетона, обладающего особыми свойствами, следует особое внимание уделять выбору заполнителей.

1. При изготовлении элементов из полимерного (искусственного) мрамора определяющими моментами являются не только уровень технических свойств материала, но (что самое существенное) и привлекательность внешнего вида. Принятая во многих случаях формула толщина стенки - для наиболее крупнозернистой фракции теряет свою обязательность, поскольку абсолютно невозможно использовать фракции с размером гранул около 6 мм для изготовления полимермрамора, даже если средняя толщина стенок может составить около 20 мм. Это происходит по следующим причинам:

при изготовлении полимермрамора раствор подвергается пигментации красителями; важно путём добавления красителей добиться создания равномерной фактуры мрамора, обладающей определённым эстетическим воздействием, причём отдельные фракции заполнителя не должны просматриваться; чем больше размер отдельных гранул заполнителя, тем выше опасность, что они будут выделяться на поверхности материала, особенно если выбранный для раствора основной цвет отличается от естественного цвета заполнителей; часто для искусственного мрамора выбирают светлые тона, однако, более доступны заполнители коричневых или серых тонов, вследствие чего проблема возникает довольно часто;

образование цветовой гаммы, подобной оттенкам мрамора, в составе раствора производится в процессе распределения массы в форме; поэтому важно приготовить полимерный раствор такой консистенции, которая позволит разлить раствор в форму достаточно равномерно с тем, чтобы красители могли хорошо смешаться с синтетической смолой и обеспечить хорошую укрывистость наполнителей;

для приготовления растворов полимермрамора могут использоваться заполнители с максимальной зернистостью фракций до 1 мм; ориентиром могут быть следующие показатели: 50% тонких фракций (0,5 - 0,7 или 0,5 - 1 мм), 50% тончайших фракций (менее 0,1 мм).

2. При необходимости получения так называемого «эффекта оникса», т.е. изготовления светопроницаемого или непрозрачного полимерного раствора, следует иметь в виду, что такие задачи невозможно выполнить при использовании песчаных наполнителей. Полимерооникс можно получить при использовании тонкозернистых наполнителей, обладающих показателями светопреломления близкими к показателям применяющихся смол. На практике обычно применяют гидроксид алюминия или стеклоагломераты (фритты). Оба материала имеют зернистость менее 0,1 мм, поэтому в подобных случаях используют наполнители с размерами зёрен 0-0,1 мм

3. Прочие виды полимерных растворов (например, имитации гранита) получают вследствие использования заполнителей различных тонов в сочетании с бесцветными смолами. Выбор заполнителя необходимо осуществлять исходя их требуемого внешнего вида поверхности изделия, а не на основе закономерностей, имеющих место у сыпучих материалов.

4. Принципиально важно учитывать то обстоятельство, что полимербетон или полимерный раствор ведут себя подобно камню при увеличении содержания заполнителей и, наоборот, более похожи на пластмассы при наличии значительных количеств вяжущих материалов в его составе. Такие свойства, как, например, высокая прочность при сжатии, устойчивость к деформации, требуют значительных количеств заполнителя; высокие прочность на изгиб и растяжение, ударная вязкость обеспечиваются за счёт высокого содержания вяжущего.

В настоящее время возникли и совсем новые проблемы, связанные с удалением отходов и их рекуперацией. Так, в промышленности по переработке природного строительного камня, например в области добычи природного мрамора, обработки гранита, отходы составляют значительные количества: это крупные и мелкие камни, песчаные и тонкомолотые наполнители, которые можно было бы без особых трудностей использовать для изготовления полимермрамора. Из отходов такого вида получен новый материал - «агломрамор», изготовляемый, в первую очередь, в странах, где достаточно высоки объёмы добычи природного строительного камня. Имеется в виду не столько поиск наиболее оптимальных заполнителей, сколько использование имеющихся заполнителей для изготовления материалов высокого качества для того, чтобы, с одной стороны, утилизировать отходы, а с другой - ещё и заработать на этом. Известно, что агломрамор, будучи более низкого качества по сравнению с полимермрамором и имея менее эстетический внешний вид, даёт столь высокие преимущества экономического характера, что его применение представляется весьма заманчивым.

Как и все прочие строительные материалы, полимербетон следует использовать там, где можно в полной мере применять хорошие свойства этого материала (высокую механическую прочность, химическую стойкость, водонепроницаемость, многообразие форм и др.), и наряду с этим в какой-то мере компенсировать их недостаток в сравнении с другими материалами на цементных вяжущих, а именно - относительно высокую стоимость.

Несмотря на то, что стоимость сырья для производства полимербетонных изделий в 8 раз выше, чем для изготовления изделий из цементобетона, впоследствии эта разница уменьшается в ходе производства готовых изделий - цены изделий их полимербетона в конечном счете лишь на 10 - 25% выше аналогичных цементобетонных.

Экономия на предприятии изготовителе возникает благодаря тому, что около 80% экономии материала достигается за счёт уменьшения габаритов изделий, что обусловлено высокой прочностью материала; существенно облегчаются перевозка изделий и погрузочно-разгрузочные работы, уменьшаются площади потребные под складирование.

Клиент считает для себя вполне приемлемым некоторое повышение стоимости материалов и изделий, поскольку это компенсирует и более высокое качество изделий, и возможность (для заказчика) сэкономить за счёт снижения затрат на перевозку изделий на строительные площадки; ускорение монтажа; высокая точность размеров и габаритов изделий; лёгкость манипулирования изделиями.

Полимербетон - прекрасная альтернатива природного камня в форме плит или панелей (т.е. для изготовления стеновых панелей, подоконников, лестничных ступеней, плиток для настила полов, досок столов и др.), а также керамике в области изготовления санитарной техники.



4.2 Декоративные штукатурные полимеррастворы для отделки интерьеров

Полимерные (штукатурные) растворы могут успешно применяться и при производстве отделочных работ в интерьере зданий. Полимербетон встречается в интерьере в самых различных ипостасях. Помимо прекрасных технических свойств материала, основной причиной его широкого использования при отделке интерьеров являются многообразные декоративные свойства полимербетона. Часто полимерный раствор используют для имитации мрамора и соответственно сравнивают его (как по стоимости, так и по качеству) с природным мрамором. Известно, что поставщики вынуждены содержать мрамор в больших объёмах на складах для того, чтобы суметь выполнить все предъявляемые к материалу требования. Природный мрамор обладает высокой хрупкостью, что отрицательным образом сказывается на возможности перевозки и обработки материала, а в конечном счёте и в ценообразовании. Кроме того, мрамор, вырезанный из блоков, имеется на рынке только в виде плит, причём размеры плит ограничены, - что сопряжено с отсутствием у материала такого свойства, как прочности на растяжение при изгибе. Как правило, отсутствуют плиты размером больше 2 м в длину и 0,5 м в ширину. Совсем не бывает изогнутых деталей (например, для сантехники).

При использовании в виде подоконника, крышки стола, лестничной ступени или плиты для покрытия пола материал испытывает, например, воздействие воды, вытекающей из цветочного горшка, пролитых напитков, грязной воды, моющих средств, нагрузок истиранием, атмосферное воздействие и т. д. Подобные воздействия оставляют, как правило, следы на поверхности материала. По указанным причинам поверхность мрамора пытаются защитить прозрачным слоем ненасыщенных полиэфиров.

Однако со всеми этими отрицательными свойствами мирятся, только бы применить мрамор - ведь мрамор с античных времён причисляется к наиболее благородным материалам, которым надлежит украшать достойный интерьер. Неудивительно поэтому, что сейчас стараются использовать все возможности, которые предоставляет так называемый искусственный - полимерный мрамор. Красота цветовых оттенков природного мрамора полностью сохраняется, а наряду с этим существенно улучшаются технические свойства материала.

Полимерный мрамор - специальный тип полимербетона. Используются практически те же вяжущие и наполнители, которые отличаются, однако, более мелким размером гранул. Эффект внешнего вида природного мрамора обеспечивается путём добавки пигментов требуемого вида. Мелкие размеры фракций наполнителя и связанное с этим увеличение содержания вяжущего придают полимерному мрамору ещё более высокую прочность на растяжение при изгибе, ударную вязкость и предел прочности при разрыве, чем у стандартного полимербетона.

За счёт выбора наиболее приемлемого сырья (причём следует особое внимание обратить на светостойкость применяемых пигментов) и применения эффективных смесителей и дозаторов обеспечиваются беспористые поверхности растворов, равномерная пигментация и внутренняя структура, исключающая возникновение трещин, коробление и расслоение, иными словами, обеспечивается высокое качество материала.

В настоящее время плиты из полимерного мрамора изготовляют стандартных размеров: длинна 3500 и ширина до 600 мм при толщине 20 мм. Такие плиты можно резать до нужных размеров, что позволяет предприятиям-поставщикам немедленно выполнять требования заказчиков на поставку, например, подоконников. При резании совершенно отсутствует опасность выкрошивания или выламывания материала. Поверхность кромки надреза ровная и гладкая, применяемая техника позволяет резать материал таким образом, чтобы кромка надреза полностью соответствовала кромке цельной плиты. Заказчики, не желающие складировать большое количество материала, могут получить готовые изделия , отлитые по заданным габаритам. В подобных случаях заказчику можно вовсе отказаться от резания материала, но сроки поставки соответственно увеличиваются.

Прочность на растяжение при изгибе (25 Н/ммІ) позволяет производить транспортирование плит размером 3500х600 мм (толщиной 20 мм) поднятием с двух сторон, не опасаясь при этом излома элемента. Полимербетонная панель длиной 3500 мм, имитирующая мрамор, может переноситься по лестничному маршу до места установки, не подвергаясь каким-либо повреждениям. Отделочнику следует усвоить возможность обработки полимербетонных изделий резанием, сверление, а также монтажа их на растворах или клеях.

Домохозяйки особенно высоко оценят материал, поверхность которого может выполняться как блестящей, так и матовой, уход за которой лёгок и даже приятен. При попадании на поверхность полимербетонных изделий грязи панели просо отмываются водой, никакой дополнительной обработки (например, с применением ядовитого фторосиликата) не требуется.

Полимербетонные плиты используются также при изготовлении лестничных ступеней, при этом поверхность их слегка матовоблесящая и профилированная. Испытания на истирание, проведённые при посредстве диска Беме по стандарту ФРГ ДИН 52108, показали истираемость около 5 смі на 50 смІ испытательной поверхности после 440 оборотов диска, иными словами, параметры, существенно превышающие соответствующие механические свойства природного мрамора.

Новый тип полимерного мрамора - полимерный оникс-материал, обладающий определённой прозрачностью и такой же красивой поверхностью, как и мрамор, но дополнительно к этому обладает более глубинным воздействием. Для обеспечения эффекта просвечиваемости материала наполнитель должен иметь коэффициент преломления света, аналогичный показателю вяжущего. В настоящее время на рынке имеется большой выбор самих разнообразных наполнителей, наиболее часто применяется гидроксид алюминия. Это порошок получают промышленным способом разнообразных типов и различного качества. Чем чище (белее) должен быть материал, тем выше затраты на его изготовление и соответственно цены на него. Впрочем, зачастую требуется не столь высокая степень очистки материала - до бежевого или коричневатого оттенка. Заказчик считает подобное качество порошка вполне приемлемым для себя, поскольку применение материалов коричневатых оттенков в жилых зданиях сообщает им некоторое ощущение теплоты, и это охотно используют архитекторы.

Сравнивая полимерный мрамор с полимерным ониксом, следует учитывать то обстоятельство, что материал имитирующий оникс, производят аналогичными способами, но стоит он несколько дороже. Это вызвано, с одной стороны, что сами наполнители дороже, а с другой тем, что больше доля дорогого вяжущего в растворе.

Широкое использование полимерного мрамора и оникса началось в связи с выходом на рынок форм для изготовления ванн, раковин, унитазов, душевых поддонов, биде и т.д., при помощи которых удалось наладить серийное производство санитарной техники.

При производстве санитарной техники решающее значение приобретает одно из важнейших свойств полимерного мрамора: его воднепроницаемость, стойкость к жирным пятнам, химическая стойкость, прочность на истирание, возможность очищать и промывать изделия, пожаробезопасность.

Помимо применения при изготовлении санитарной техники, полимерный мрамор или оникс широко используется в кухнях - он идёт на облицовку стен и изготовление досок столов. Основные причины столь широкого применения материала в указанных целях - возможность обеспечения многообразия форм, цветов и стойкость к воздействию используемых в быту агрессивных кислот, а так же желание иметь в хозяйстве не пластик, а красивый «камень».

Многообразие возможных форм и атмосферостойкость - основание для широкого применения материала для изготовления статуй, декоративных ваз и других малых архитектурных форм. В одной форме можно неоднократно изготовлять многие элементы, хорошо имитирующие природные каменные материалы, при этом их не приходится всякий раз вырубать из камня. Таким образом, обеспечивается экономия трудозатрат и денежных средств, выполняются возрастающие требования по охране окружающей среды - ведь применение этих материалов позволяет менее интенсивно использовать природный камень.

4.3 Полимербетон как звукоизоляционный материал

Полимербетон известен как хороший звукоизоляционный материал. Это его свойство используют, например, для изготовления шумозащитных стен-экранов для монтажа на шоссе и других магистралях (в особенности на мостах и путепроводах, так как в данных случаях масса стен ограниченна).

При производстве звукоизоляционных устройств к материалу предъявляются следующие нормативные требования: достаточная прочность, в частности, при интенсивной ветровой нагрузке; стойкость к воздействию влаги, выхлопных газов, моющих средств (детергентов), машинных масел, оттаивателей (антифризов), а так же к воздействию света; масса ограничивается до уровня 40 кг/мІ. Полимербетон отвечает всем указанным требованиям.

Следует отметить, что для приготовления полимербетона можно наряду с обычными (минеральными) наполнителями использовать и другие материалы. В настоящее время наблюдается тенденция повторного применения материалов, считавшихся отходами, например, для настилания полов промышленных предприятий, колёс мусорных контейнеров, резервуаров, при их изготовлении наполнителем служит отработанная резина (старые автопокрышки) в смеси с полиуретановой смолой. Такой продукт, строго говоря, нельзя именовать полимербетоном, однако, это аналогичный материал.

Другим наполнителем является стекло. Размалыванием стеклобоя можно приготовить тонкозернистый инертный порошок, который в связи с синтетической смолой как с наполнителем, даёт комбинированный стеклополимер, пригодный для изготовления самых разнообразных изделий. Применение стекла-утиля может, с одной стороны, очистить землю от большого числа валок, а с другой - сэкономить дорогостоящие природные материалы. Проведённые исследования дали ошеломляющий результаты. Прочность на уровне около 100 Н/ммІ (на сжатие) и прочность на экстремальное сжатие до 300 Н/мм · м представляется вполне приемлемым показателем при толщине стенки до 25 мм. Эти показатели втрое превышают те же параметры аналогичных цементобетонных труб. Никаких опасений не добавили и исследования химической стойкости и непроницаемости.[2, с.230-237]



5. Заводы, производящие полимербетоны

Заводы, производящие полимербетоны в Башкирии:

1. ООО «Завод бетонные изделия открытого акционерного общества Башнефтезаводстрой».

2. ОАО «Железобетонный завод крупнопанельного домостроения»

3. ООО «Совместное российско-французское предприятие Стронег-асси - дочернее общество открытого акционерного общества Стронег»

Заводы, производящие полимербетоны в России:

1. ООО «ХимСнаб Композит»

2. ООО «Сити-Строй» и другие.



Заключение

Полимербетоны нашли широкое распространение в строительной индустрии и других отраслях промышленности. К настоящему времени накоплено большое количество данных по изучению их структуры и свойств. Тем не менее, наблюдается недостаточная изученность универсальных закономерностей, с помощью которых можно производить оценку оптимальных рецептур и свойств вновь проектируемых композитов. Поэтому установление таких закономерностей является весьма актуальной задачей.

Полимербетоны представляют собой разновидность строительных полимерных композитных материалов. В современном представлении полимерные композиты это достаточно сложная иерархическая система, формирующаяся в результате физико-химических взаимодействий между ее структурными компонентами.

Главным признаком композитов является их способность образовывать специфические структуры, ответственные за приобретение композитом не аддитивных, иногда уникальных свойств. К таким структурам могут быть отнесены, прежде всего, фрактальные, кластерные и решеточные структуры, анализу которых в современном строительном материаловедении уделяется все больше внимания. Причем такой анализ целесообразно производить, используя подходы синергетики - научной дисциплины, занимающейся изучением различных самоорганизующихся упорядоченных временных и пространственных структур в сложных неравновесных системах различной природы. Свойства полимербетонов на уровне микроструктуры определяются явлениями, протекающими в контакте жидкой и твердой фаз, т.е. зависят от количества наполнителя, его дисперсности, физико-химической активности.

Для композитов не существует универсального оптимального содержания наполнителя. В зависимости от условий применения полимербетонов эта величина может принимать различные значения. Обычно оптимальным считается такое содержание наполнителя, которое обеспечивает наивысшие эксплуатационные показатели полимербетонов. В этой связи эффективным является использование наполнителей с прерывистой гранулометрией. Изучение влияния заполнителей и их роли в структурообразовании полимербетонов выделяется в отдельное направление в полиструктурной теории строительных композитов. [1, с.3]



Библиографический список

1. Автореферат. Прогнозирование механических свойств полимербетонов [ Электронный ресурс ] / Бабин Л.О., 2000. Режим доступа: http://tekhnosfera.com/prognozirovanie-mehanicheskih-svoystv-polimerbetonov

2. Михайлов К.В., Потуроев В.В., Крайс Р. Полимербетоны и конструкции на их основе/Под ред. В.В.Потуроева. - М.: Стройиздат, 1989. - 304с.

3. Потуроев В.В. Технология полимербетонов (физико-химические основы). - М.: Стройиздат, 1977. - 240с.

4. Полимерные и полимерцементные бетоны, растворы и мастики [Электронный ресурс ] / Попов К.Н.,

ПОЛИМЕРНЫЕ И ПОЛИМЕРЦЕМЕНТНЫЕ БЕТОНЫ, РАСТВОРЫ И МАСТИКИ; ред. Бурмистров Г.Н., 1987. Режим доступа: http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-96-polimerbeton/51.htm

5. Полимерные и полимерцементные бетоны, растворы и мастики [Электронный ресурс ] / Попов К.Н.,

ПОЛИМЕРНЫЕ И ПОЛИМЕРЦЕМЕНТНЫЕ БЕТОНЫ, РАСТВОРЫ И МАСТИКИ; ред. Бурмистров Г.Н., 1987. Режим доступа: http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-96-polimerbeton/50.htm

6. Полимербетон. Применение и основные свойства [ Электронный ресурс ] / Художкова И.Р., Основные свойства полимербетонов; ред. Шагиева Л.Н., 1985. Режим доступа: http://sekretgipsa.com/polimer/25-polimerbeton-i-primenenie-polimerbetona-sostavy-polimerbetona.html

Размещено на Allbest.ru

...