Полимербетон

Полимербетоном называют бетоны, в которых вяжущими служат различные полимерные смолы, а заполнителями - неорганические материалы (песок, гравий, щебень). Для экономии смолы и улучшения свойств полимербетонов в них иногда вводят тонко меленые наполнители. Для ускорения твердения применяют отвердители, пластификаторы и другие специальные добавки.

Чаще всего для полимербетонов используют термореактивные смолы: фурановых, эпоксидные, полиэфирные. Отверждение полимерного вяжущего происходит при обычной температуре, а в некоторых случаях - с подогревом.

Фурановые смолы относят к группе соединений, в молекулярной структуре которых гетероциклический радикал ("фуранов кольцо"). Эти смолы обычно получают конденсацией фурфурола и фурфуролового спирта с фенолами и кетонами. Такие смолы являются дешевыми полимерными вяжущими. В строительстве наиболее распространен мономер ФА - результат взаимодействия фурфурола и ацетона в щелочной среде. Отверждение мономера ФА происходит при введении катализаторов (сульфокислот) - чаще это бензосульфокислота или контакт Петрова (доза 20 ... 30% от массы ФА).

Эпоксидные смолы - полимерные вещества пространственного строения, имеющие епоксигрупу. Для полимербетонов наиболее пригодны жидкие эпоксидные смолы ЭД-5 и ЭД-6. Они затвердевают благодаря действию катализатора ионного типа.
Для холодного отверждения применяют, например, политетилен-полиамин (10 ... 12% от массы смолы), гексаметилендиамин (15 ... 20%), а в последнее время вещества - полиамиды, тиокола, полиэфиры. Как пластификатор вводят дибутилфталат (15 ... 20% от массы смолы). Пластификаторами, которые являются одновременно отвердителями, служат низкомолекулярные полиамиды и тиокола.

Полиэфирные смолы получают путем поликонденсации двух основных кислот (малеиновой, фтальовоита др.)., И многоатомных спиртов. Для полимербетонов обычно используют ненасыщенные полиэфирные смолы: полиэфирмалеинаты ПН-1 и ПН-3, поли-фирокрилаты МГФ-9, ТМФ-11, которые затвердевают при обычной температуре с помощью специальных катализаторов (перекись бензоила, циклогексанона, метилетилкатону и др.)..

Для полимербетонов на фурановых и формальдегидных смолах применяют заполнители, которые устойчивы в кислой среде, поскольку для полимеризации используют кислые отвердители. Поэтому известняки, доломиты и другие породы, имеющие щелочную реакцию, использовать как заполнители нельзя.

Для полимербетонов на полиэфирных и эпоксидных смолах можно применять заполнители без таких ограничений.
Наибольшую прочность имеют бетоны на эпоксидной смоле, в частности при растяжении прочность достигает 12 МПа. Для этих бетонов характерны также химическая стойкость, водостойкость, устойчивость к истираемости, высокая клеящая способность. Однако стоимость бетонов на эпоксидных смолах очень высока. Поэтому в строительстве пока наиболее распространены полимербетоны на фурановых смолах.

Расход смолы полимербетона зависит от свойств заполнителя. Чем больше пустотность заполнителя, выше содержание мелких фракций, тем больше расход смолы и отвердителя. Поэтому большое значение имеет правильный подбор состава минеральной составляющей полимербетона. В некоторых случаях расход смолы можно уменьшить за счет использования тонко молотых наполнителей (графита, андезит и др.)., Что также позволяет снизить усадку, ползучесть и температурные деформации.
Определение состава (рецептуры) полимербетона производят методом абсолютных объемов. Сначала экспериментально определяют самую плотную смесь заполнителей, затем количество микро наполнителя (различных молотых горных пород), которая должна быть равна объему пустот в заполнителях с избытком около 10%. После этого определяют расход смолы и отвердителя. Конечно, расход смолы равен объему пустот в микро наполнитель плюс дополнительное количество (10 ... 20%) от этого объема.

Наиболее целесообразно применять полимербетоны в тех конструкциях, где полно используется высокая их противокоррозионная устойчивость.