Рациональные области применения полимербетонов

Общие сведения о полимербетонах
    
Полимербетоны – композиционные материалы, получаемые в результате смешивания и последующего отвердения смеси из полимерного связующего с минеральными заполнителями.

    Исследования возможностей повышения прочности, химической стойкости и долговечности бетона и железобетона привели к созданию обширной группы бетонов на основе полимеров,  получивших общее название полимербетоны.

Полимербетоны можно разделить на четыре группы:

полимербетоны – бетоны на основе полимерных связующих (без участия воды);

полимерцементные бетоны – цементные бетоны, модифицированные полимерами;

полимерсерные бетоны – серные бетоны модифицированные полимерами;

бетонополимеры – цементные бетоны, модифицированные мономерами или олигомерами.

 

    Полимербетоны сравнительно новый материал, успешно конкурирующий с другими наполненными полимерными композициями по расходу полимерного связующего  (не превышающее 5 - 10 % от массы) и естественно, что стоимость изделия из него существенно ниже стоимости изделий из пластмасс. Полимербетоны могут быть изготовлены практически на любом синтетическом связующем и на любом виде минерального наполнителя и заполнителя. Критерием выбора того или иного материала служит стоимость, а также требования, которые предъявляются к полимербетонам по плотности, деформационной прочности, химической стойкости и ряду других характеристик. В производстве полимербетона применяется сравнительно небольшой набор полимерных связующих. Однако, если учесть различные комбинации между мономерами и олигомерами и возможность модифицирования полимерных связующих добавками, количество применяемых в настоящее время композиций возрастает до нескольких десятков. Наибольшее распространение в качестве связующего различных полимербетонов получили фурановые, фураново-эпоксидные, полиэфирные, эпоксидные, фенолформальдегидные, ацетонформальдегидные, карбамидные, акриловые смолы, мономеры винилового ряда. Наполнителями и заполнителями служат: песок, щебень, андезит, маршалит, аглопорит и др.

    В зависимости от состава полимербетоны обладают широким диапазоном плотностей (от 300 до 3000 кг/м³ и выше), большой прочностью (от 5 – 6 до 120 – 160 МПа и выше), химической стойкостью и многими другими положительными свойствами. Широкий выбор связующего, наполнителей и заполнителей, возможность армирования, позволяют получать полимербетоны разнообразных форм с различными физическими и химическими характеристиками  для применения в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве и быту, в качестве теплоизоляционных, ограждающих или декоративно-отделочных изделий, так и высоко нагруженных несущих конструкций.

    Достаточно чётко определились основные, наиболее характерные области применения полимербетонов: санитарно-техническое оборудование, производство декоративно-отделочных, теплоизоляционных, химически стойких материалов, а также элементов конструкций и деталей для станкостроения, машиностроения и электротехнической промышленности.

    В зависимости от области применения к полимербетонам предъявляются специфические требовании. Например, декоративно-отделочные материалы (плиты, подоконные доски, лестничные марши и т. д.) должны обладать высокими декоративными свойствами по внешнему виду, а по твёрдости и износостойкости не должны уступать природным горным породам (мрамор, оникс, высококачественные граниты и др.). Эти требования относятся и к полимербетонам, используемым для производства санитарно-технического оборудования (раковины, унитазы, ванны и др.).

    Требования предъявляемые к полимербетонным изделиям достаточно разнообразны, для теплоизоляционных полимербетонов основной показатель - плотность и теплопроводность, на предприятиях с воздействием агрессивных сред важнейшей характеристикой является их химическая стойкость. К полимербетонам, применяемым в электротехнической промышленности – особые требования к электротехническим показателям, они должны иметь высокую электропроводность, теплостойкость, биостойкость, хорошо противостоять излучениям.

    Благодаря своим высоким прочностным характеристикам, большой сопротивляемости напряжению при изгибе, прочности на растяжение, полимербетон можно использовать без какой бы то ни было арматуры. Тем не менее, имеются области применения, когда полимербетон армируется, чтобы обеспечить повышение прочностных характеристик или повышенную надёжность (запас прочности).

    Принципиально полимербетоны можно армировать таким же образом, как и бетон на цементном вяжущем. Наиболее часто для армирования используются сталь или стекловолокно. Прочие волокна, например, углеволокно из-за высокой стоимости применяют только в отдельных случаях.

    В строительстве особенно ценятся эстетичные, декоративно-отделочные природные материалы: мрамор, гранит, оникс и другие ценные горные породы. Здесь, как нельзя, кстати, пришёлся полимербетон с его технологической возможностью формировать изделия в готовых формах, а для получения цвета и фактуры в полимербетонный раствор на мелко дисперсионных заполнителях (молотые мрамор или стекло) вводят красители. Полимерный мрамор сохраняет красоту цветовых оттенков природного мрамора, в то же время имеет более высокие эксплуатационные характеристики.

    Широко используются полимербетоны и при строительстве гидротехнических сооружений, к которым предъявляются очень жёсткие требования по эксплуатации в условиях постоянного воздействия воды и особые требования к водостойкости, морозостойкости, прочности и долговечности. Особенно хорошо зарекомендовали себя противокавитационные покрытия на основе полимербетонов, водосбросных колодцев на десятках гидроэлектростанций по всему миру.

 

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 плимермрамора. 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.

 

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/мм²) 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 см³ на 50 см² 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.

 

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/м². 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/мм² (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.

последние комментарии

  • Гостевая книга
    • Добрый день! Лично исследовали пеноизол отлитый в алюминиевые сендвич панели советских времен в начале ...

      Подробнее...

       
    • Доброго времени суток!очень полезная информация ,осталось не понятным только срок службы материала ...

      Подробнее...

       
    • Хотел бы поблагодарить сотрудников этой компании за вдумчивый и профессиональны й подход к своей ...

      Подробнее...

Статьи

  • Плюсы и минусы пеноизола
    Пеноизол, он же карбамидный пенопласт, получают путём вспенивания и последующей полимеризации карбамидной смолы.
  • Назначение и виды утеплителей
    Вы вольны не утеплять дом только в одном случае, если построен он из утеплителя.
  • Теплоизоляция
    "Мужчина должен посадить дерево, построить дом и вырастить сына» утверждает народная мудрость. Построить не просто дом, а современный дом – задача достаточно непростая."
  • Преимущества пеноизола
    Энергоэффективность Шумоизоляция Не горючесть Не токсичность Дышит
  • Утепление наружных стен
    Утепление наружных стен Решили снизить затраты на отопление, составляющие 3/4 всех расходов по обслуживанию дома - значит пора провести работы по утеплению здания и замене окон. Это особенно актуально для старых холодных домов, коттеджей и тех зданий, фасад которых никогда не утеплялся.
  • Мостики холода.
    Мостики холода. Утепление кровли. Теплоизоляция подвальных помещений.
  • Пеноизол в вопросах и ответах
    Пеноизол в вопросах и ответах · Сколько тепла теряет дом через стены, окна и двери? Как бороться с этими потерями?
  • Энергоэффективный дом
    Энергоэффективный дом. Сложно коррелировать между собой уровни энергопотребления Европы, отапливаемой Гольфстримом, с Российскими Сибирью и Заполярьем, обогреваемыми зимой только северным сиянием.
  • Вся правда о формальдегиде
     Пеноизол, дешёвый утеплитель, одинаково подходит как для утепления стен и потолков строящегося дома так и для повышения энергоэффекивности старинных сооружений.
  • Свойства и характеристики пеноизола
  • Шум - враг коварный и незримый
    Вредного много нам в уши идёт. Лукреций Кар (I век до н. э.) Долгое время человек жалуется на недомогание. Симптомы – головная боль, головокружение, тошнота, чрезмерная раздражительность. Врач в затруднении – результаты обследования говорят об отсутствии явных отклонений в организме. В чём же дело? И, пожалуй, лишь жалоба на временное снижение слуха помогает установить: у пациента шумовая болезнь – результат постоянной работы в шумных условиях…
  • Утепление пеноизолом
    Заливка пеноизола под давлением в полости кирпичных стен. В этом случае проводились работы по восстановлению деградировавшей теплоизоляции коттеджа.
  • Производство без шума
    Шум – невидимое но от этого не менее вредное загрязнение окружающей среды.
  • Новые технологии утепления домов
    Старые дома, как правило, имеют небольшой слой теплоизоляции или не имеют его вообще. Это влечет за собой большие счета за отопление зимой и кондиционирование летом. При этом общее состояние здания и небольшой износ позволяют эксплуатировать его ещё многие десятилетия. Выход из ситуации один, подобрать приемлемый вариант эффективной теплоизоляции дома.
  • Испытания и сертификаты