Что такое полимербетон, его особенности, преимущества и недостатки

Классический бетон, используемый преимущественно в строительстве, уступает место новым материалам, обладающим повышенной прочностью, влагостойкостью, устойчивостью к перепадам температур и другими преимуществами. В их числе полимербетон, называемый также бетонополимер, литьевой камень или пластобетон. Благодаря включению в состав материала вяжущих компонентов искусственного происхождения, материал этот в разы превосходит бетон по всем характеристикам. Познакомимся с полимербетоном поближе.

Состав полимербетона

Чтобы разобраться, в чем преимущества полимербетона перед бетоном, достаточно сделать анализ его состава. В отличие от последнего, в составе бетонополимера преобладают различные заполнители, что существенно снижает стоимость материала. В качестве наполнителя используют различные компоненты, а помимо «классики» в виде щебенки и кварцевого песка это может быть даже древесная стружка. Наполнители могут быть твердыми (щебень, гранит, кварцевый песок, другие) и легкими (вспученный перлит, пемза и другие). Тяжелые заполнители используют при возведении тяжелых несущих конструкций, а легкий – для изготовления облицовки.

Для улучшения прочностных и других характеристик используют армирующие материалы. По сути, это волокна, имеющие разные размеры. Разделяется арматура на дисперсную (стекловолокно алюмоборосиликатные волокна) и волокнистую (стальная, стеклопластиковая арматура). Первая способствует снижению усадки и повышению прочности изделий, вторая уменьшает количества трещин в материале.

Для придания материалу прочности и пластичности используются эпоксидная, фурановая и другие смолы. Для улучшения внешнего восприятия и усиления прочностных характеристик добавляются в незначительном количестве отвердители, красители и другие вещества.

Разновидности полимербетона

Несмотря на то, что девять из десяти частей полимербетона – это заполнитель, классифицируется материал, все же, по составу полимерных добавок. Связующие вещества могут быть термореактивные и термопластичные. Из последних получают бетонополимер следующих видов:

• индекумароновый;
• метилметакрилатовый.

Термореактивные полимеры добавляют для получения карбамидного, фенольного, полиэфирного, фуранового фенолформальдегидного литьевого камня. В строительстве для изготовления нагруженных конструкций используют изделия, изготовленные на основе термореактивных смол. Что касается полимербетона на основе термопластичных связующих, то это лучшее решение для изготовления отделочных материалов, включая облицовку лестниц. Отдельно поговорим о каждом виде смол, их плюсах и минусах.

Фурановые смолы

Это самая дешевая разновидность вяжущего вещества, поэтому такие изделия имеют более выгодную цену. Яркими представителями этих смол являются ФА, ФАМ и 4ФА. Главной составляющей изделий являются некоторые натуральные кислоты и хлориды различных металлов.

Полиэфирные смолы

Это также распространенный тип смол, используемых при производстве литьевого камня. Они подразделяются на полиэфирмалеинаты и полиэфирмалеинаты. Для затвердения первых используют преимущественно гидроперекись изопропилбензола, метилэтилкетона и других инициаторов. Используют при производстве также раствор нафтената кобальта и другие ускорители. В качестве отвердителей для полиэфиракрилатов используют перекись метилэтилкетона и бензоила.

Фенолформальдегидные смолы

Этот вид смолы – продукт соединения фенолы и фенолформальдегида. Изделия, где в качестве связующего используется фенолформальдегидная смола, отличаются высокой стойкостью к химическим реагентам, большой прочностью и другими характеристиками, по которым они существенно превосходят конкурентов.

Карбамидные смолы

Это самый распространенный тип связующих элементов. Для придания твердости в изделиях на основе карбамидной смолы используют некоторые кислоты органического происхождения, а также неорганические кислоты и соли.

Сравнение полимербетона и бетона

Сравнение технических характеристик бетона и полимербетона показал, что по некоторым показателям последний в разы опережает именитого соперника. В первую очередь, исследования касались прочности обеих материалов, и оказалось, что литьевой камень примерно в пять раз прочней, что не может остаться незамеченным, так как долговечность такого материала намного выше. Помимо этого, полимербетон:

• имеет лучшие показатели по противостоянию сжатию и изгибу;
• меньше истирается, поэтому рекомендован для облицовки ступеней лестницы и других поверхностей, подверженных частым механическим нагрузкам (стойкость материала к износу в 10-15 раз выше, чем у бетона);
• высокая морозостойкость: полимербетон может выдерживать до 500 циклов замораживания-размораживания, а по этому показателю он приближается к фибробетону, изготовленному по инновационной технологии C3;
• химическая пассивность, а литьевой камень имеет высокую стойкость к азотной, серной кислоте, аммиаку и другим химическим веществам;
• идеальные декоративные свойства, чем пользуются дизайнеры.

Полимербетоны – это большая группа материалов, состав и характеристики которых отличаются. Состав этот рассчитывается в зависимости от сферы применения полимербетонных изделий. Стоит отметить, что сфера их применения очень широкая.

Где на практике применяется полимербетон

Главным потребителем бетонополимера является строительная отрасль, где он нашел широкое применение. Благодаря своей прочности и доступности, полимерный бетон незаменим для изготовления железнодорожных шпал, вынужденных выдерживать серьезные весовые нагрузки. Он также используется при возведении колонн, плит перекрытия, всевозможных стоек, решеток и облицовочных материалов. Как мы уже говорили, используется он и для облицовки бетонных лестниц на улице и в помещении. Уличные конструкции из бетонополимера не боятся атмосферных осадков, поэтому служат долго.

Производство полимербетонных труб

Одним из направлений использования бетонполимера является изготовление полимербетонных труб. Сегодня этот материал используется для изготовления методом центрифугирования высокопрочных (50 МПа и выше) труб d=600-1200 мм. Они используются в оросительных системах, потому что не боятся агрессивных сред.

Изоляция трубопроводов

Отечественные ученые изобрели уникальный вид вспененного полимербетона, который хорошо проявил себя при изоляции труб отопления и горячего водоснабжения. Это позволило отказаться от антикоррозионного покрытия стальных труб и наружной гидроизоляции.

Благодаря высокой прочности изделий из монолитного полимербетона (в 2-2,5 раза выше, чем у бетона), они широко используются для производства стоек и перемычек в шахтах. Благодаря их использованию существенно снизилась аварийность, а люди находятся в большей безопасности.

Особенности производства полимербетона

Несмотря на разнообразие полимербетонов, технология производства изделий из них схожая. В первую очередь производится разделение на фракции, промывка и сушка наполнителя. После этого производится замешивание смеси, из которой в последствии формуются необходимые изделия. Обязательное условие – тепловая обработка, после чего каждое изделие или конструкция подвергаются тщательной проверке. Приготовление смесей происходит при температуре не ниже 15 градусов, для смешивания используют бетономешалки принудительного действия, при этом сами связующие вещества готовят отдельно в турбулентных смесителях, отличающихся высокой скоростью.

Смеси уплотняются при помощи виброплощадок на 250-300 об/мин с амплитудой 2-4 мм на протяжении двух минут и более (в зависимости от технологии). Прочность изделия набирают в естественных условиях 28-30 дней, при этом температура не должна быть ниже 15 градусов, а влажность воздуха должна лежать в пределах 60-70%. Для ускорения процесса могут использоваться аэродинамические печи или камеры с паровыми регистраторами (температура +80°С). При этом важно скорость подъема и снижения температуры – во избежание появления трещин.

А что говорят иностранцы?

На самом деле, не только российские производители изготавливают изделия из полимербетона. Полуавтоматическая линия по производству облицовочных материалов на основе литьевого камня работает во французской компании «Перодо». В японской компании «Mechan resin concrete industrise» изготавливают полимербетонные колодцы для кабельных каналов, другие японские производители выпускают надежные полимербетонные трубы, армированные стекловолокном. Не остались в стороне и немцы из компании «Graletbeton», освоившие производство стеновых блоков, панелей и других изделий на основе мелкозернистого бетонополимера.

Особого внимания заслуживает в этом направлении деятельность американских фирм, также освоивших выпуск продукции из полимербетона. В компании «Amoco techet», в частности, выпускают трубы d=300-3000 мм и толщиной стен 10 мм. Их используют в напорных магистралях, включая очистные сооружения, работающие с вредными средами. В компании «Bondait» наладили производство прочных отделочных плит и стеновых панелей, где в качестве наполнителя используют натуральные продукты – шелуха риса, древесные опилки и другие. В одной из лабораторий США разработаны термостойкие полимербетонные трубы для использования в геотермальных установках.