Минеральные наполнители и заполнители

Наполнители – это дисперсные порошки с размером частиц менее 0,15 мм, которые вводят в состав полимербетонов с целью придания им особых свойств. Основная цель, которая преследуется введением наполнителей в состав полимербетонов, является снижение усадки и повышение трещиностойкости. Степень влияния минераль­ных наполнителей на свойства полимерных композиций зависит от их химического состава, формы частиц и процентного содержания. В качестве наполнителей для полимербетонов ис­пользуют тонкомолотые порошки андезита, диабаза, графита, кварца и др. Заполнители представляют собой зерна крупностью от 0,25 до 5 мм - называются песок и зерна, крупностью от 5 до 50 мм — называют щебень или гравий. Гравием называют заполнитель крупностью от 5 до 50 мм, у которого зерна имеют преимуще­ственно окатанную, круглую форму. Щебнем называют размером от 5 до 50 мм и имеет преимущественно неправильную форму.

Заполнитель в полимербетонах выполняет роль скелета, который создает структуру полимербетона и придает ему определенные физико-механические свойства. Заполнители делят на тяжелый и легкий. Тяжелый заполнитель применяют для полимербетонов, которые исполь­зуют в несущих элементах. К таким заполнителям относят кварцевый песок, андезит, базальт, шунгит, гранит, известняк. Легкий заполнитель применяют в полимербетонах, которые исполь­зуются в качестве тепло-, звукоизолирующих элементов. К ним относят вспученный перлит и вермикулит, аглопорит, шунгезит, туфы, пемзы.

Армирующие материалы

Армирующие материалы представляют собой волокна различной длины и диаметра, и служат для улучшения физико-механических характеристик полимербетона.

Арматура в полимербетонах подразделяется на дисперсную и волокнистую. Целью введения дисперсной арматуры в состав полимербетонов является снижение усадки, повышение прочностных характеристик. Для таких бетонов характерна изотропия свойств, нагрузка вос­принимается связующим и скелетом заполнителей. В качестве дисперсной арматуры применя­ется армирование стекловолокном или алюмоборосиликатными волокнами.

Полимербетоны на основе волокнистой арматуры характеризуются анизотропией свойств, нагрузку воспринимает армирующая структура. В качестве такой арматуры в полимер­бетонах на основе фурановых смол используют стальную арматуру в виде высокопрочной арма­турной проволоки. В других полимербетонах может использоваться стеклопластиковая армату­ра.

Стеклопластиковая арматура — пучок продольно ориентированного стекловолокна, объединенный в стержень полимерным связующим и поперечной обмоткой.

Стеклопластиковая арматура обладает высокой коррозионной стойкостью, низким модулем упругости и является хорошим диэлектриком. Стеклопластиковая арматура использу­ется для изготовления предварительно напряженных полимербетонных конструкций. Предвари­тельное обжатие полимербетона способствует предотвращению усадочных трещин в конструк­ции и повышает трещиностойкость конструкции при ее эксплуатации.

Основы технологии производства полимербетонов.

Конструкции на основе полимербетонов и армополимербетонов производят в сле­дующей последовательности: промывка, сушка и фракционирование заполнителей, подготовка наполнителей, приготовление полимербетонной смеси, формование изделий и конструкций, тепловая обработка изделий, контроль качества.

Полимербетонные смеси, состоящие из связующего и заполнителей, приготовляют при нормальных температурах (не ниже 15°С) в бетоносмесителях принудительного действия, при этом связующее из синтетической смолы, отвердителя и наполнителя готовят в специаль­ных высокоскоростных (турбулентных) смесителях.

Для сокращения времени укладки полимербетона металлические формы предвари­тельно чистят, смазывают и устанавливают вблизи смесителя. Затем полимербетонную смесь с помощью лотков непосредственно из смесителя подают в формы.

При изготовлении конструкции на основе полимербетонов, армированных волокни­стой арматурой необходимо следить за правильностью установки арматуры в формы, как это установлено проектом.

Уплотнение полимербетонной смеси производят на виброплощадках. Продолжи­тельность виброуплотнения назначают в зависимости от жесткости смеси, но не менее 2 минут. Для уплотнения применяют низкочастотные виброплощадки 250-300 об/мин с амплитудой 2-4 мм.

Набор прочности может происходить в естественных условиях при температуре не ниже 15°С и влажности 60-70% в течение 28-30 суток. Ускорить процесс отверждения конст­рукции можно путем подогрева изделий в течение 6-18 часов в аэродинамических печах или камерах с паровыми регистрами при температуре 80°С. С целью предотвращения появления трещин в процессе тепловой обработки скорость подъема и снижения температуры ограничи­вают до 0,2-0,5°С/мин.

Высокое качество изделий достигается при строгом соблюдении правильности технологии на всех переделах, начиная с подбора составляющих, правильности их дозирования, режимов перемешивания, формования и твердения.

Изделия должны быть изготовлены в строгом соответствии с требованиями Инст­рукции по технологии приготовления полимербетонов и правил по технике безопасности.

Применение полимербетонов в строительстве

Отечественный опыт

Первая опытная партия строительных конструкций на основе полимербетонов была выпущена 1959 году. В настоящее время отечественная промышленность выпускает широкую номенклатуру изделий на основе полимербетонов. Одним из направлений применения поли­мербетонов является изготовление полимербетонных труб.

1. На основе полимербетона методом центрифугирования изготовляют трубы внутренним диаметром от 600 до 1200 мм. На основе такой технологии удается получать трубы с прочностью 50 МПа и выше. По сравнению с железобетонными трубами, которые по такой же технологии изготавливают марки 30-40 МПа. Такие трубы предназначены для строительства оросительных систем. Могут применяться в агрессивных средах с рН среды от 3 до 10, водоводах с напором до 0,2 МПа (малонапорные трубы) при глубине заложения до 5 м.

2. В НИИЖБе разработан новый вид вспененного полимербетона для изоляции трубопроводов горячего теплоснабжения. Такой полимербетон имеет среднюю плотность 400-500 кг/м³ и прочностью при сжатии 3-4,5 МПа, имеет в поперечном сечении переменную плот­ность, увеличенную в периферийных слоях, что позволило отказаться от антикоррозионного покрытия стальных труб и нанесения гидроизоляции на наружную поверхность теплоизоляционного слоя.

3. Другой областью применения полимербетонов является производство стоек, креплений, перемычек в шахтах. У таких изделий при изготовлении их непосредственно на месте строительства из монолитного полимербетона получили прочность при сжатии в 2-2,5 раза больше, чем из цементного бетона.