XVI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2024

Введение

В строительной отрасли постоянно ведется поиск новых материалов и технологий, материалы должны соответствовать высоким стандартам качества, эффективности и экологичности. Плимербетон является современным материалом, который состоит из полимерной смолы, наполнителей и отвердителя. Для полимербетона характерна прочность, долговечность, устойчивость к воздействию химических и механических факторов, теплопроводность. Полимербетоны используются в различных областях строительства, включая здания, дороги, мосты, тоннели, из полимербетона создают декоративные элементы, предметы интерьера. Они также являются экологически чистым материалом, не выделяющим вредных веществ в окружающую среду. Полииербетон обладает рядом преимуществ перед традиционными бетонными смесями. Высокая цена полимербетона является недостатком, что по сей день ограничивает его применение. Цель данной статьи - изучить и описать понятие "полимербетон", его классификацию, особенности применения, роль в современном строительстве и возможность замены им традиционных строительных материалов.

Классификация полимербетонов по В. В. Патураеву

В. В. Патураев предложил единую систему классификации полимербетонов, которая позволяет разделить их на различные виды. Универсальный подход, предложенный автором, помогает понять особенности и найти применение каждой группы для конкретных проектов.

Минералополимерные бетоны (МПБ) - это материалы, в которых минеральные наполнители обрабатываются полимерами. Для этих материалов характерна повышенная прочность и устойчивость к различным воздействиям, что похволяет использовать их для строительства дорожных покрытий, аэродромов и других объектов, где требуется нагрузка и долговечность.

Полимернаполненные бетоны (ПНБ) - это бетоны, включают минеральные, и полимерные наполнители, что улучшает их прочность и устойчивость к износу. Они нашли применение для строительства полов, пандусов и других объектов, с требуемой высокой износостойкостью.\

Модифицированные бетоны (МБ) - это бетоны, в которых добавлены полимеры для улучшения их характеристик, таких как прочность и устойчивость к воздействию окружающей среды. МБ часто используются для строительства зданий и инфраструктуры.

Фибробетоны (ФБ) - это бетоны, армированные стальным, стеклопластиковым или полимерным волокном. При улучшенных прочности и деформационные характеристик, фибробетоны применяются в строительстве тонкостенных конструкций, например, перегородки.

Полимерцементные бетоны (ПЦБ) - это бетоны, которые содержат кремнийорганические или водорастворимые олигомеры и полимеры, вместе с цементом. Что позволяет улучшить влагоустойчивость и устойчивость к химическим веществам. Используются при строительстве конструкций, которые должны быть устойчивыми к воде и кислотам.

Полимерселикатные бетоны (ПСИБ) - это бетоны, состоящие из жидкого стекла и полимерных добавок, устойчивы к кислотам. Применяются на химических заводах и в лабораториях где необходима защита от химических веществ.

Бетонополимеры (БП) - материалы, которые состоят из цемента и мономеров или олигомеров, подвергающиеся сушке и пропитке, далее происходит полимеризация. Для бетонополимеров характерна высокая плотность и прочность. Их применяют в строительстве объектов, где требуется повышенная прочность и долговечность.

ПСБ - смеси, состоящие из расплавленной серы, добавок и наполнителей, которые не содержат полимеров. За счет большой плотности иприменяются при строительстве сооружений, которым необходима химическая устойчивость и способность выдерживать высокие температуры.

Данная классификация, предложенная автором, позволяет систематизировать различные виды полимербетонов и использовать их в различных отраслях строительства с учетом требований и особенностей каждого проекта.

Связующие для полимербетонов

Полимерные связующие - это химические соединения, которые могут изменять свое состояние из жидкого в твердое под воздействием различных факторов, например, отвердителей и температуры. Обладают хорошей способностью прилипать к другим материалам как в жидком, так и в твердом состоянии. В исходном состоянии они могут быть высокомолекулярными, олигомерами или мономерами, но в процессе отвердевания превращаются в высокомолекулярные полимерные соединения.

Каучуковый бетон, известный как каутон, может быть использован в различных областях в зависимости от типа полимера, используемого в качестве связующего, наполнителя и заполнителя. Среди популярных искусственных смол имеет наименьшую стоимость, используется для защиты химического оборудования и для создания декоративных элементов. Для каутона характерна высокой устойчивость к влаге и кислотной среде, обладает термореактивными свойствами.

Эпоксидная смола является наиболее распространенным связующим для полимеров и используется для укрепления бетонной смеси. Эпоксидная смола проникает в структуру бетона, обеспечивая высокую водонепроницаемость. Используетсяпри строительстве лестниц и полов. Эпоксидный бетон также является термореактивным.

Полиэфирная смола - тип связующего материала, похожа на эпоксидную смолу по своим свойствам, но обладает большей прочностью. Полиэфирный бетон имеет высокую водонепроницаемость, используется как альтернатива эпоксидному бетону. более чувствителен к высоким температурам, термореактивен.

Фурановая смола отличается от обычного бетона, имеет более высокую прочность, не пропускает жидкости и газы. Она также обладает высокой термостойкостью (150-200 °C), устойчивостью к износу, кислотам, щелочам и растворителям,также может использоваться как диэлектрик,реагирует на тепло.

Фенольная смола, также известная как фенолформальдегидная смола, обладает наивысшей прочностью и устойчива к химическому и коррозионному воздействию. Используется для ремонта старых бетонных объектов, в которых существуют трещины и неровности, термореактивна.

Карбамидная смола, или мочевиноформальдегидная смола, обладает высокими теплоизоляционными свойствами и добавляется в смесь для придания твердости, термореактивна Для производства используются кислоты органического и неорганического происхождения, а также соли. Данная смола была разработана в Советском Союзе.

Ацетонформальдегидная смола используется в виде защитного покрытия. Ацетонформальдегидный бетон гидрофобен и устойчив к агрессивным средам. также термореактивен.

Виниловая смола является одной из самых дорогих смол и используется в качестве вяжущего материала. Как и другие полимерные бетоны, виниловый бетон также гидрофобен и устойчив к агрессивным средам, термореактивным.

Полимерная сера - это наиболее эластичный и экологичный строительный материал. усадка при затвердевании является недостатком его применения. Бетон на основе серного вяжущего производится дешевле, чем портландцементный бетон, при минусовой температуре и под водой он сохраняет свои свойства. Полимерная сера термопластична.

Метилметакрилат и смесь на его основе имеет повышенную проникающую способность благодаря своей высокой вязкости, термопластичен.. Бетон на основе метилметакрилата очень эффективен в ремонте объектов.

Инден-кумароновая смола используется в качестве разбавителя для смесей на каучуковой основе и обладает повышенной клейкостью, термопластичена Используется при ремонте старых сооружений и как диэлектрик.

Заполнители для полимербетонов

Для создания полимербетонов можно использовать те же горные породы, что и для получения дисперсных наполнителей. Однако, для кислотостойких полимербетонов и бетонов на кислотных отвердителях карбонатные пески и щебень не подходят. В отличие от тонкодисперсных наполнителей, минеральный состав заполнителей не оказывает существенного влияния на свойства полимербетонов из-за их меньшей удельной поверхности. Интересным является применение полых стеклянных или пластмассовых сфер диаметром до 12...15 мм и средней плотностью 500..700 кг/м³ в качестве заполнителя. Данные заполнители обладают более устойчивыми физико-механическими свойствами и необходимой гранулометрией. Оптимальное соотношение между заполнителем и связующим выбирается экспериментальным путем. Важно использовать заполнитель, который обеспечивает наименьшую пустотностью в смеси. В зависимости вида заполнителя существует свое оптимальное соотношение между количеством связующего и заполнителей. Важное значение имеет фракция, именно она определяет цели применения:для декоративных изделий, строительства, теплоизоляции, сооружения полов, подоконников, облицовочной плитки. В зависимости от фракций заполнителя различают:

Тяжелый полимербетон - включает в себя заполнитель с фракцией самого крупного размера (от 2 до 4 сантиметров). Используется для строительных работ, где нагрузки очень высоки.

Полимербетон конструкционного типа имет высокую плотность - от 1,5 до 3 тонн на кубический метр. Также применяются для строительства. Фракция заполнителя – не более 2 сантиметров. В данную категорию можно включить декоративный литьевой камень, который имитирует натуральные дорогие камни (мрамор, например).

Полимербетон конструкционно-теплоизоляционного типа имеет такой же размер крошек заполнителя, а плотность его колеблется от 0,5 до 1,5 тонны на кубический метр. Используется для фундамента и несущих стен, для него характерно свойства сбережения тепла.

Полимербетон теплоизоляционного типа фракция пористого заполнителя которого, (стружки, перлита, пробки, полистирола) – не более 1 сантиметра, а плотность его – от 0,3 до 0,5 тонны на кубический метр. Используется для возведения внутренних перегородок и для теплоизоляции.

Литьевой камень, как заполнитель используют мелкий песок (с фракцией до 0,15 миллиметра), применяется для производства элементов декора и полов.

Применение полимербетонов.

Полимербетоны - бетоны, в которых вяжущими являются различные полимерные смолы, а в качестве заполнителя, неорганические материалы - песок и щебень.В производстве полимербетонов используют фурановые, эпоксидные, полиэфирные смолы и др.При использовании фурановых и формальдегидных смол применяют заполнители, стойкие в кислой среде (использование известняков, доломитов, цементов и др. недопустимо). Для эпоксидных и полиэфирных смол, любые заполнители. Отверждение полимерного вяжущего проходит при обычной температуре или с подогревом. Полимербетон отличается надежностью, стойкость к действию неблагоприятных факторов, легко переносит температурные перепады, воздействие агрессивных химических веществ и воды. В случае повреждений изделия из полимербетона легко ремонтировать. Использование бетонополимеров позволяет получать новые материалы с уникальными свойствами. Такие материалы, используют для изготовления балконных плит, деталей лестниц, полов, , кровельных плит и подоконников, часто бетонополимеры заменяют естественные каменные породы. В промышленности бетонополимеры для заливки полов и фундаментов под агрегаты и станины тяжелых машин. Из полимербетона изготавливают бордюрный камень и тротуарные плиты, трубы для промышленных стоков, его используют для ремонта дорожных покрытий и мостов.

Заключение

Полимербетоны широко используются в строительстве и других отраслях промышленности. Накоплено много данных о их структуре и свойствах. Однако, не хватает изученности общих закономерностей, которые позволили бы оценить оптимальные рецептуры и свойства новых композитов. Поэтому установление таких закономерностей является очень важной задачей. Для полимербетонов не существует определенного оптимального содержания наполнителя, так как оно зависит от условий применения. Обычно считается, что оптимальное содержание наполнителя обеспечивает наилучшие эксплуатационные характеристики полимербетонов. Поэтому эффективным является использование наполнителей с различными размерами частиц. Исследование влияния наполнителей и их роли в формировании структуры полимербетонов является важным направлением в теории полиструктурных строительных композитов. Основным характеристическим признаком композитов является их способность формировать уникальные структуры, которые отвечают за получение композитом необычных свойств, не являющихся суммой свойств компонентов.

Литература

1. Бабаевский П. Г. Формирование структуры отверждающейся композиции / П. Г. Бабаевский, С. В. Бухаров. – М. : Моск. гос. авиац. технол. ун-т им. К. Э. Циолковского, 1993. – 100 с.

2. Баженов Ю.М., Комар А.Г. Технология бетонных и железобетонных конструкций. М.: Высш. шк., 1990.

3. Патуроев В.В., Михайлов К.В. Полимербетоны и конструкции на их основе.- М.: Стройиздат, 1989.- 304 с.

4. Бобрышев А. Н. Полимерные композиционные материалы : учеб. посо- бие / А. Н. Бобрышев, В. Т. Ерофеев, В. Н. Козомазов. – М. : АСВ, 2013. – 480 c.

5. Новиков В.У. Полимерные материалы для строительства.- М: Высш. шк.,1995.- 448 с.

6. Формирование структуры композиционных материалов и их свойства / Б. В. Гусев, В. И. Кондращенко, Б. П. Маслов, А. С. Файвусович // – М. : Науч. мир, 2006. – 566 с

7. Баженов, Ю.М. Технология бетона: учебник // Москва: Изд-во АСВ, –2003.– с.500.

8. СерковБ.Б.доктортехническихнаук.Пожарнаяопасностьполимерныхматериалов,снижениегорючестиинормированиеихпожаробезопасного применения в строительстве. Москва, 2001г,с.271.

9. Сулименко Л.М. Технология минеральных вяжущих материалов и изделий на их основе.- М: Высш. шк., 2000.- 303 с.

10. Бондарь К.Я. и др. Полимерные строительные материалы / К.Я. Бондарь, Б.Л.Ершов, М.Г. Соломенко; под ред. А.Г. Зайцева М.: Стройиздат, 1974.-268 с.

11. Новиков В.У. Полимерные материалы для строительства.- М: Высш. шк.,1995.- 448 с.

12. Рамачандран Добавки в бетон. Справочное пособие. Перевод с английского Т.И. Розенберг и С.А. Болдырева. - Москва: Стройиздат, 1988. 286 с.

Код для цитирования: Скопировать