Производство полимербетона: технологии, свойства материала. Состав полимербетона

Производство полимербетона: свойства материала

Готовый материал

Наравне с бетонными смесями общестроительного предназначения, в практике строительства сооружений все шире используются специальные, приготовленные при помощи специальных технологий. К разряду таких относится модифицированный полимерами бетон. Полимербетон — это высоконаполненные композиции, изготовленные на базе синтетических смол и химически устойчивых заполнителей, без воды, а иногда и без минеральных вяжущих.

Производство его основано практически на любых синтетических вяжущих, наполнителях и заполнителях. Однако цена и дефицит некоторых синтетических смол определила сравнительно узкий круг полимерных компонентов.

Содержание статьи

Полимербетон: состав, характеристики

Основные эксплуатационные свойства зависят от химической природы синтетической смолы, содержания и вида мелкодисперсной фракции наполнителей.

Промышленная технология изготовления основана на применении смол следующих модификаций:

фурановых;
полиэфирных;
карбамидных.

Виды синтетических смол для производства материала: краткая характеристика

Фурановые смолы — это результат конденсации фурфурола с кетонами и фенолами. Этот вид, благодаря небольшой стоимости, значительно превосходит своих конкурентов.

Фурановый вид

В качестве связующего, в этой группе компонентов обычно выступает фурфуролацетоновый мономер. Жидкость с высокой температурой кипения не растворимая в воде, но растворимая в сложных эфирах и кетонах. Отвердение мономера ФА происходит при помощи сульфокислот, сульфохлоридов и др.
Основное требование Применение заполнителей, взаимодействующих с кислотами (известняк, доломит и др.), недопустимо.
Полиэфирные смолы Процесс отвердения их происходит за счет перекиси метилэтилкетона или гидроперекиси изопропилбензола и ускорителей реакции — активаторов. Более дешевой и распространенной является полиэфирмалеинатная разновидность.

Полиэфирная вид

Карбамиды — это продукты синтеза мочевины и формальдегида в водном растворе.

Карбамидный вид

Ферментами отверждения выступают органические и неорганические кислоты, а также: хлориды цинка и аммония, солянокислый анилин. Последний используют наиболее часто.
Значительное воздействие на качество материала оказывают дисперсные минеральные наполнители. Благодаря их разнообразным характеристикам открывается возможность регулирования свойств.
Так, добавление углеродсодержащих наполнителей значительно увеличивает их влаго- и морозостойкость.

Наполнители: кварцевая мука, андезит, взаимодействуя с полиэфирами, способствуют повышению прочности.

В этом видео Вы можете ознакомиться с технологией легкого полимербетона.<center><ins class="adsbygoogle" style="display:inline-block;width:580px;height:400px" data-ad-client="ca-pub-1812626643144578" data-ad-slot="8813674614"></ins> <script> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); </script></center>

Заполнители и наполнители

Производство изделий должно отвечать одному главному условию — необходимо строго соблюдать технологические пропорции, т.к. для любого вида синтетических смол существуют строго определенные степени наполнения, обеспечивающие максимальную прочность изделию. Минеральные наполнители выполняют роль отощающих добавок, значительно снижающих себестоимость материала.

минеральные добавки

Повышенное содержание заполнителей и наполнителей позволяет:

снизить расход полимерного связующего, цена которого значительно влияет на конечную стоимость;
ограничить температурные и усадочные деформации;
контролировать прочность, плотность, твердость и другие физико-механические свойства изделий.

Неизменным условием применения наполнителей и заполнителей, есть их химическая совместимость с катализаторами и отвердителями. Наполнителями выступают дисперсные порошки (полимерные или минеральные) с величиной частиц не более 0,15 мм.

Наиболее распространенные наполнители это:

порошок андезита;
порошок диабаза;
порошок маршаллита;
цемент;
графит.

Степень воздействия их на свойства напрямую зависит от их химической составляющей, формы частиц и дисперсности, состояния основания, процентного содержания и др.

Крупный щебень

Крупным заполнителем ввыступает щебень, величина фракции которого выбирается исходя из условий эксплуатации, размеров и формы изделия. Щебень и песок выполняют функции скелета структуры изделия, и не оказывают влияния на качественные показатели эксплуатационных характеристик. Не допускается употребление щебня из осадочных пород.

Наиболее распространенные составы материала на основе фурфуролацетонового мономера приведены ниже в таблице:

Производство, состав

Особенности технологии промышленного производства

Оборудование для производства представлено в виде технологической схемы производства полимербетона на поточном конвейере одного из промышленных предприятий (см. фото) и состоит из следующих наименований:

склад сырья;
бункера для приема песка и щебня;
барабаны для сушки материалов;
дозаторы;
турбулентный бетоносмеситель;
виброплатформа;
камера термообработки;
формы;
склад.

Производственное оборудование

Выбор состава полимербетонов

Сначала опытным путем выбирают наиболее плотный состав заполнителей, затем рассчитывают объем микронаполнителя, который должен соответствовать количеству пустот, плюс 10% объема. Затем подсчитывают нужное количество смолы и отвердителя для приобретения заданной подвижности смеси. Расчет отвердителя производится с учетом вида смолы и условий твердения.

Подсказки: – избыточный объем смолы приводит к нежелательным последствиям: увеличение усадки, температурной деформации и ослаблению прочности.

Подготовка полимербетонной смеси

Итак, полимербетон: технология производства.

Подготовка состава для изготовления в условиях промышленного предприятия состоит из двух этапов:

Подготовка связующих путем перемешивания расчетных частей смолы, пластификатора, микронаполнителя и отвердителя в бетономешалке турбулентного типа в течении 30 с.
Смешивание готового связующего с мелким и крупным компонентами в растворосмесителях принудительного действия.

Раствор изготавливают путем одновременного перемешивания сухих компонентов (щебня и песка) с заранее подготовленным связующим, которое дозированно добавляют в непрерывно работающий бетоносмеситель. Длительность перемешивания сухого состава равна 1,50–2,00 мин. Время замешивания сухого состава связующих не должно превышать 2 мин.

Смеситель должен иметь специальные термодатчики и аварийную систему для подачи воды на случай аварии при нарушении технологии производства — для быстрой остановки реакции структурообразования полимера.

Формование и термообработка изделий из полимербетона

Готовую массу направляют в укладчик с передвижным бункером со специальным распределяющим устройством, которое равномерно заглаживает раствор согласно форме запроектированного изделия.

Уплотнение производится на резонансной виброплатформе с горизонтальными колебаниями.
Уплотнение и укладку раствора необходимо производить в закрытом цехе, оборудованном вентиляцией.
Длительность процесса виброуплотнения составляет 2 мин.
Термообработка готовых изделий проводится в режимах, обеспечивающих полное протекание стадий полимеризации смол, служащих связующими веществами.

В случае неправильного выбора режима термообработки или не соблюдения технологической схемы процесса, в готовых изделиях будут продолжаться процессы усадки и деформации, что значительно повлияет на качество материала.

Применение полимербетонов

Высокая прочность, повышенная сопротивляемость истиранию, положительные физико–химические свойства дают возможность их применения на самых ответственных участках гражданского и промышленного строительства.

Наиболее востребован этот материал при строительстве следующих сооружений:

ирригационных плотин и износостойких конструкций припортовых сооружений;
изготовление химически стойких покрытий промышленных зданий, сточных лотков и других ответственных сооружений с повышенными эксплуатационными свойствами;
химически стойких дренажных труб, шахтных стволов и коллекторов подземных коммуникаций;
сливных колодцев и различных резервуаров для агрессивных жидкостей;
контактных опор ЛЭП и других аналогичных конструкций с повышенным электрическим сопротивлением;
в гражданском строительстве: для изготовления внутренних и наружных элементов декора зданий и сооружений.

Приготовление полимербетонной смеси в домашних условиях

Полимербетон: «литьевой камень»

Полимербетон в обиходе еще называют «литьевым камнем» за его способность, при помощи специальных добавок, имитировать структуру природного камня (мрамор, гранит). Изготовление его в домашних условиях несколько отличается от серийного производства, но не настолько сложно, чтобы не попытаться.

Все необходимые компоненты можно легко приобрести в торговой сети вашего города. Все работы по изготовлению необходимо выполнять в просторном хорошо проветриваемом помещении.

Инструкция для отливки своими руками:

Крупный заполнитель (щебень) очищаем от органических включений и промываем водой.
Песок просеиваем через мелкое сито.
Просушиваем щебень до минимальной влажности (0,8–1,0%).
Загружаем в бетоносмеситель щебень, просеянный песок и наполнитель.
Непрерывно перемешиваем сухую смесь (2 мин), затем добавляем воду и мешаем еще 2 минуты.
Синтетическую смолу при помощи нагрева или растворителя доводим до нужной консистенции и добавляем пластификатор, стабилизатор и др. (набор компонентов зависит от вида изделия, которое нужно получить на выходе).
Готовую смолу добавляем к смеси заполнителей (бетоносмеситель непрерывно вращается) и перемешиваем в течении 2 мин.
Добавляем отвердитель. Ждем 3–5 мин и разливаем готовую полимербетонную смесь в формы.

Не забываем очистить мешалку от остатков раствора. Изделие, которое залито в форму будет готово через сутки.

Искусственный мрамор

Как видим: технология изготовления доступна для широкого использования и при определенных навыках может приносить значительную пользу и моральное удовлетворение.

beton-house.com

состав, виды, плюсы и минусы, технология изготовления

Дата: 13 марта 2017

Коментариев: 0

Полимерный бетон

В процессе развития строительных технологий появляются новые материалы и бетонные смеси, для приготовления которых используются специальные наполнители. Это позволяет создать прочные композитные материалы, обладающее высокими эксплуатационными характеристиками, декоративными свойствами. Полимербетон — один из таких составов, завоевывает популярность на рынке строительного сырья.

Материал, наряду с традиционными составляющими — песком и щебнем, включает в качестве вяжущего вещества полимерные смолы на эпоксидной, фурановой, полиэфирной основе. Полимерный бетон востребован в строительной отрасли, используется для создания скульптур, изготовления оригинальной мебели, а также в ритуальной сфере.

Введение в состав нового материала синтетических вяжущих компонентов и отвердителей придало ему повышенную стойкость к влаге, морозам и раздражающим химическим факторам

Полимербетон (литьевой камень, полимерцемент, бетонополимер, пластобетон, пластбетон) был изобретен в Америке как более прочная и долговечная альтернатива обыкновенному бетону

Бетон полимерный обладает рядом серьезных преимуществ, связанных с улучшенными по сравнению с обычным бетоном механическими характеристиками, устойчивостью к агрессивным средам, легкостью, расширенной цветовой палитрой, позволяющей имитировать натуральный камень. Потребители композита убедились, что это надежный состав, имеющий широкую сферу применения. Рассмотрим материал детально, вникнем в технологию, оценим достоинства и недостатки, изучим рецептуру.

Достоинства материала

Композитный бетон, благодаря особенностям рецептуры, обладает рядом положительных характеристик. Он применяются в различных ситуациях, где использование традиционного бетона не обеспечит желаемого результата.

Главное преимущество композита:

Повышенная устойчивость к проникновению влаги внутрь композитного массива. Водные капли быстро испаряются с поверхности материала, не успеваю насытить его разрушающей влагой.
Стойкость к значительным температурным перепадам, позволяющая полимерному бетону сохранять целостность, независимо от продолжительности и количества циклов замораживания.
Этот материал являет собой один из новых видов бетонных смесей, где вместо силиката либо цемента (используемых во время приготовления обычного бетона) применяется полимер
Устойчивость материала к агрессивным веществам, химическим реагентам, позволяющая применять полимербетон в различных областях без защиты поверхности с помощью специальных покрытий.
Возможность восстановления поврежденных механическим путем участков композитного массива с использованием реставрационной смеси.
Повышенные прочностные характеристики при относительно небольшой массе композита, позволяющие производить различную продукцию, с расширенными эксплуатационными свойствами.
Отсутствие шероховатости на идеально гладкой, абсолютно не скользкой поверхности материала. Такое свойство позволяет искусственному камню длительное время оставаться чистым, а, при необходимости, различные загрязнения несложно удаляются с поверхности материала.
Расширенная цветовая гамма полимерного бетона, имитирующего природный мрамор, малахит, гранит. Созданный искусственный камень сложно отличить от настоящего, что позволяет обеспечить широкую сферу применения композита.
Возможность вторичной переработки, использования при изготовлении технологических отходов, что значительно снижает себестоимость продукции, выпускаемой в условиях безотходной технологии.

Красивый внешний вид, разнообразие оттенков и фактур

Плюсы:прочность, небольшой вес, ударная стойкость, упругость в разы выше, чем у обычного бетона

Слабые стороны

Наряду с положительными моментами у полимерного бетона имеются недостатки:

восприимчивость к воздействию открытого огня и повышенной температуры, вызывающая разрушение материала;
повышенная, если сравнивать с бетоном, цена, что обусловлено затратами на приобретение специальных смол.

Компоненты полимерного бетона

Желая приготовить полимербетон в бытовых условиях, изучите состав композита. Для приготовления полимерного бетона используйте следующие ингредиенты:

Связующее вещество, в качестве которого используются карбамидоформальдегидные, полиэфирные, эпоксидные и фурфуролацетоновые смолы.
Крупнофракционный щебеночный наполнитель. Размер щебеночной фракции, необходимой для формирования композита, может составлять до 4 сантиметров, однако щебень размером 1-2 см должен составлять основную часть состава.
Просеянный и очищенный кварцевый песок. Крупность кварцевых частиц не должна превышать 5 мм, наличие глинистых включений, пыли не допускаются.
Для полистиролбетона (где в качестве заполнителя берут полистирол) имеются свои стандарты
Измельченный порошок графита крупностью не более 0,15 мм, кварцевая мучка, применяемые в качестве молотого наполнителя, сокращающего потребность в дорогостоящих смолах.
Строительный гипс, применяемый при наличии в рецептуре композита карбамидоформальдегидной смолы.
Поверхностно-активные вещества, добавки с антисептическими свойствами и ингредиенты, увеличивающие объем массива, повышающие теплоизоляционные свойства готового композита.

Классификация

Полимербетон в зависимости от концентрации наполнителя, доля которого в общем объеме составляет до 80%, делятся на классы:

особо тяжелый, кубический метр, которого весит от 2500 до 4000 кг;
тяжёлый, плотностью составляющей 1800-2500 кг/м3;
легкий с удельным весом 500-1800 кг/м3;
облегчённый, масса кубометра не превышает 500 килограмм.

Сфера использования

Полимерный бетон применяется в различных областях, является основой для изготовления различных видов изделий:

Столешниц, получивших широкое распространение, применяемых на кухне в качестве модного аксессуара. Изделия отличаются практичностью, гигиеничностью, высоким ресурсом эксплуатации, гармонируют с помещением. При визуальном восприятии изделие из композита сложно отличить от естественного минерала. Стойкость к механическому воздействию у композита выше, чем у природного камня.

Это и подоконники, и фасадная лепнина, и красивые и прочные столешницы для кухни

Используют литьевой камень достаточно широко

Покрытий полов, отличающихся простотой мытья и ускоренной установкой. Покрытия характеризуются пластичностью, устойчивостью к воздействию ударных нагрузок и низкими затратами, связанными с монтажом. Длительный ресурс эксплуатации позволяет при толщине слоя до 2 мм эксплуатировать материал в течение 10 лет.
Элементов декорирования, используемых в фасадных конструкциях. Полимербетон проблематично отличить от натурального гранита или мрамора, который он успешно имитирует. Благодаря незначительному весу полимерных изделий, отсутствует необходимость возводить усиленное основание, дополнительно укреплять конструкцию. Материал невосприимчив к воздействию температуры и влажности, легко устанавливается, долговечен, имеет оригинальную фактуру.
Памятников и ограждающих конструкций, применяемых для ритуальных целей. Устойчивостью полимерного массива к воздействию погодных факторов с сохранением целостности, обеспечило популярность композитного бетона, применяемого для ритуальных целей. Идеальная гладкость и блестящая поверхность продукции позволяют изделиям сохранять внешний вид, находясь в природных условиях.

По многим характеристикам полимербетон далеко обходит обычный бетон

Из полимербетона делают полы и лестницы, тротуарную и облицовочную плитку, строительные конструкции, водоотводные лотки, скульптуры и памятники, фонтаны

Кроме того, технология позволяет использовать бетон полимерный для изготовления:

подоконников;
перильных ограждений;
поручней;
балясин;
лепных изделий декоративного назначения;
лестничных маршей;
опорных колонн;
элементов каминов;
моек.

Этапы изготовления

Технология приготовления полимерного бетона и изготовления продукции предусматривает следующие этапы:

Подготовку ингредиентов.
Смешивание.
Формовку.

Остановимся на особенностях каждой стадии.

Для получения конкретных изделий компоненты перемешивают, закладывают в формы и дают застыть

В процессе изготовления материала самой главное – оптимальный подбор компонентов, соответствующий назначенной цели

Как подготовить ингредиенты?

Ознакомившись с составом композита, подготовьте составляющие для осуществления замеса:

очистите от инородных включений, промойте гравий, являющийся заполнителем;
просейте кварцевый песок;
высушите фракцию, обеспечив концентрацию влаги до 1%.

Приготовление смеси

Готовьте полимерный состав по следующему алгоритму:

Поместите в миксер щебень, кварцевый песок и заполнитель, соблюдая предложенную последовательность.
Смешайте компоненты на протяжении 2 минут, добавьте воду, произведите повторное смешивание.
Размягчите связующее, используя растворитель.
Введите в смолу пластификатор, перемешайте.
Размещайте с заполнителем связующее вещество, введите отвердитель.
Тщательно перемешайте на протяжении 3 минут.

Состав готов, следует сразу начинать заливку, так как материал быстро твердеет.

Заливка

Производите работы, соблюдая последовательность:

нанесите на поверхность формы смазочное масло или технический вазелин, исключающие прилипание;
заполните композитом емкость, выровняйте поверхность;
уплотните раствор на вибрационной площадке;
извлеките готовое изделие через 24 часа.

Итоги

Ознакомившись с технологией, можно самостоятельно изготовить полимербетон. Консультация профессиональных строителей позволит избежать ошибок. Удачи!

pobetony.ru

Полимербетон: технология производства

Раствор и готовое изделие

Это слово, скорее, обозначает не конкретное вещество, а методы создания композитных или изменения свойств существующих материалов с помощью различных полимеров. Из-за высокой цены натурального камня, в основном мрамора, в небольших мастерских стали изготавливать полимербетон своими руками.

В состав включали цемент и твердые элементы, обычно мраморную крошку или гравий. Изделия получались твердые и прочные, как бетон, отсюда и название. В случаях применения материала под нагрузкой или в промышленных целях требуется соблюдать требования ГОСТ 10180 и СН 525-80.

Содержание статьи

Классификация и методы производства

По своему составу, подразделяется на классы и виды:

Виды полимербетонов

Технические характеристики зависят от ингредиентов

Полимербетонные технологии позволяют производить продукцию трех основных типов.

Бетонные полимеры

Сокращенное название этого вида — БП. Этот класс представляет собой готовые изделия из тяжелых бетонов, пропитанные расплавленной серой, полиэфирными или эпоксидными смолами и соответствующими отвердителями.

В зависимости от использованных добавок изменяются различные качества начального бетона

Прочность на сжатие и изгиб повышается в 3-5 раз.
Водопоглощение может быть снижено до 0,02% от сухой массы за 24 часа.
Уровень морозостойкости поднимается выше 500 циклов.
Возрастает устойчивость к механическим повреждениям.
Снижается восприимчивость к химически активным веществам.

Метод производства бетонополимеров предусматривает применение специального оборудования.

Камера для полимеризации на ЖБК

В сушильных установках, из железобетона полностью удаляется влага.
Изделие помещается в вакуумную камеру, где на него наносится смола для полимербетона.
После окончания пропитки, излишки полимера удаляют и проводят обработку отвердителями.
Процесс застывания ускоряют с помощью радиационного излучения или помещают БП в автоклав.

Цена таких работ очень высока, изготавливается БП только для специальных условий.

Полимерцементные бетоны

В специальной терминологии имеют название ПЦБ. Основой являются сухие цементные составы. В процессе приготовления вводятся полимерные добавки в количестве до 20% от начального объема основного вещества.

Различия обычного цементного раствора и с добавлением полимера

Значительно повышается адгезия раствора к различным типам поверхностей.
Увеличивается прочность застывшей массы.
Может быть полностью исключена возможность проникновения влаги.
Цементное изделие может приобрести гибкую структуру.

В этом случае, смола для полимербетона состоит из водных эмульсий или дисперсий. Самый простой ПЦБ своими руками — смесь обычного кладочного раствора с жидким стеклом.

Полимербетоны

Сказать, что такое полимербетоны, или ПБ, сложнее всего. Коротко — застывшая масса полимеров, имитирующая натуральный камень. Ее твердость и прочность равны бетону. Полимербетонная смесь имеет очень широкий спектр компонентов, но не может включать в себя минеральные вяжущие вещества.

Некоторые виды смол

Различные отвердители и модификаторы, в зависимости от основного состава и желаемых свойств конечного продукта.
Щебень, керамзит или гравий для заполнения основного объема.
В качестве мелкого наполнителя и декоративного элемента, применяется крошка и песок горных пород, чаще мрамора.

Самые мелкие наполнители

Красители и дизайнерские вставки.
Допускается армирование стальными, алюминиевыми и синтетическими материалами.

Простая технология производства полимербетона своими руками, позволяет изготавливать разные изделия в домашних условиях.

Смешивают ингредиенты.
Жидкий раствор разливают по формам.
Проводят уплотнение на вибростоле, можно использовать стиральную машину в режиме «отжим».
Сушат изделие и вынимают из формы.

Элементарная технология

Таким образом, бетонополимеры и полимербетоны — диаметрально противоположные вещества. Полимерцементные бетоны занимают среднее положение.

Внимание! При самостоятельном изготовлении, требуется неукоснительно соблюдать технику безопасности по работе с химическими препаратами. Помещение должно иметь принудительную вентиляцию. Следует исключить возможность доступа детей к местам проведения работ и хранения материалов.

Минусы «искусственного камня»

Основные недостатки полимербетона связаны с необходимостью тщательного подбора реагентов:

Вещество может быть горючим.
Большое количество синтетических компонентов.
Часто полимербетонная смесь имеет короткий срок жизни. Требуется распределить сделанный замес по формам в кратчайший срок.
Уплотнение массы требует повышенной скорости вибрирования стола.
В зависимости от состава, процесс отвердения может иметь длительный срок. Для ускорения требуется подогрев смеси.

В зависимости от компонентов, полимербетонные технологии могут иметь высокую цену конечного продукта.

Видео в этой статье подробно рассказывает о свойствах «нового бетона»