Бетонополімер - це матеріал, який виходить в результаті просочення полімерами звичайного бетону з подальшою полімеризацією смоли в бетоні.
Для просочення використовують такі полімерні смоли як поліефірні, епоксидні, поліпропілен, поліетилен, стирол, метилметакрилат і ін.
Основні операції при виробництві бетонополімера: сушка, вакуумирование, просочення бетону, полімеризація смоли в бетоні.
За структурою бетонополімер - капілярно-пористе тіло, пори якого заповнені полімером. Полімер пов'язує об'ємно всі складові бетону, і тому забезпечує бездефектну структуру матеріалу. Структура бетонополімера залежить як від структури вихідного бетону, так і від властивостей полімеру.
Бетонополімер має високу міцність на стиск і розтяг до 200 і 19 МПа відповідно. Найміцніші дрібнозернисті бетонополімери. Бетонополімер має хороше зчеплення з арматурою, володіє крихким руйнуванням.
Недоліком бетонополімера є його висока вартість, старіння у часі, невисока гранична температура застосування до + 150 ° С.
Це дуже стійкий матеріал в різних агресивних середовищах: магнезіальних, сульфатних, лужних, в розчинах кислот (крім HF), в конц. агресивних кислотах не стійкий (соляна, сірчана, азотна).
Просочення гіпсобетону, легкого бетону на пористих заповнювачах, ніздрюватого бетону підвищує міцність.
При відповідних техніко-економічних обґрунтуваннях цей матеріал може використовуватися для виготовлення конструкцій, які будуть працювати в агресивних або суворих кліматичних умовах.
Звичайні бетонні труби, що виготовляються методом радіального або пошарового формування, в результаті просочення можуть отримати високу водонепроникність і можуть бути віднесені до напірним трубах. Застосовують для виготовлення гідротехнічних виробів і т.д.
В якості в'яжучого використовують полімер без ПЦ.
Олігомер відрізняється від полімеру меншою молекулярною масою. З-3 - олігомер (n = 4-20).
(1) - можна зупинити розм'якшуються при нагріванні, при подальшому охолодженні тверднуть. Приклад: бітум, поліетилен, полівінілхлорид і ін.
(2) - при нагріванні тверднуть, воно прискорює твердіння. Зазвичай це рідини, самі по собі не тверднуть, містять в собі затвердітель. Приклад: епоксидна смола і ін.
Полімери в залежності від складу діляться на кілька груп.
Найбільш поширені в будівництві фенолформальдегідні смоли. Виходять шляхом полімеризації фенолу і формальдегіду з закріплювача (без нього реакція не піде). Зазвичай затвердітель - слабкі органічні кислоти. Реакція йде з великою усадкою і виділенням тепла, тому додають наповнювач у вигляді порошку, але не будь-який, тому що системі затверджувач-наповнювач може піти негативна реакція (крейда, наприклад, не можна).
Фенол та формальдегід - високотоксичні матеріали. Формальдегід прибрати не можна, а ось замість фенолу використовують сечовину.
Цей вид смоли використовують в меблевій промисловості як сполучна деревних волокон.
Марка полимерцемента близько 500.
Наступний вид полімерів - епоксидні смоли (одержувані з епоксиду).
Епоксидна смола - дуже в'язкий матеріал. В якості затверджувача найчастіше використовуються органічні аміни. Приклад - поліетиленполіамін (ПЕПА). З ним полімеризація йде при нагріванні, можна отримати в'яжучий марки 600 і вище, хороша міцність при вигині і розтягуванні, гарне протиударне дію.
Епоксидна смола добре сумісна з ПЦ, тому що затверджувач не реагує з рідкою фазою і можна додавати практично будь-які наповнювачі.
Водостійкість при додаванні ПЕПА не велика, але його можна замінити і водостійкість підвищиться.
Використовуються ці смоли для різних ремонтних робіт. Завдяки високій адгезії можна ремонтувати навіть бетонні поверхні і мостові.
Поліефірні смоли утворюються при взаємодії органічних кислот з органічними багатоатомних спиртами.
Затверджувач - перекисні сполуки, вони нейтральні (перекис бензолу).
Ці смоли дуже широко використовуються при виробництві будконструкцій.
Марка - 600 і більше.
Акрилові полімери містять акрилову групу -С = С-. Полімеризація йде з розкриттям подвійного зв'язку без виділення води і завдяки цьому досягається висока марка.
Затверджувач - перекис бензолу. Акрилові полімери широко використовуються при виробництві сантехніки.
Полімер відрізняються від ПЦ швидким твердением, ударостойкостью, високою хім. стійкістю, а також стійкістю в сильних кислотах і високоагресивних середовищах, вище фіз-хутро властивості і зовнішній вигляд краще.
Полімер використовуються в агресивних середовищах там, де використовувати ПЦ можна, наприклад, на хімзаводах.
Полімерцменти і полімербетони дуже дорогі, тому в звичайних конструкціях використовувати їх не варто, а в кислотних середовищах це необхідно.
У 1986 році вперше була сформульована концепція бетонів висо-кого виконання або високоякісних бетонів (High Performance Concrete, HPC). У високоякісних бетонах як би підсумовуються свій-ства бетонів з окремими високими властивостями. За оцінками японських дослідників прогнозований термін служби таких бетонів -близько 500 років. Незважаючи на деякі відмінності в підходах різних шкіл, можна вважати, що основними критеріями високоякісних бетонів є:
- висока міцність, включаючи високу ранню міцність (R28 = 60. 120 МПа і вище, R1 не менше 25. 30 МПа);
- висока морозостійкість (F400 і вище);
низька проникність по відношенню до води і хімічних іонів (W12 і вище);
- високий опір стирання (не більше 0,4 г / см 2);
- низьке водопоглинання (менше 2,5% за масою);
- низька адсорбційна здатність;
- низький коефіцієнт дифузії;
- висока хімічна стійкість;
- високий модуль пружності;
- бактерицидність і фунгіцидність;
- регульовані показники деформативності (в тому числі з компен-саціей усадки у віці 14. 28 діб природного тверднення).
Технологія високоякісних бетонів грунтується на управ-ванні структуроутворення бетону на всіх етапах його виробництва. Для цього використовуються високоякісний портландцемент або композиційні в'яжучі, комплекси хімічних модифікаторів структури і властивостей бетонів, активні дисперсні мінеральні компоненти і напол нітелей, що розширюють добавки. При виробництві бетону використовується ін-інтенсивність технологія, що забезпечує точність дозування, ретельне перемішування і гомогенізацію суміші, її якісне ущільнення і твердіння. При необхідності використовується механо-хімічна активація суміші.
Декоративний бетон готують, використовуючи білі і кольорові цементи та спеціальні наповнювачі. Залежно від складу і призначення деко-ратівние бетони можна поділити на кольорові бетони та бетони, що імітують природні камені або самі по собі володіють особливо Вира-зітельно структурою. При необхідності поверхню бетону піддав-ють спеціальній обробці, щоб отримати її виразну декоратив-ву фактуру. Пластичність бетонної суміші дозволяє надавати бетонним виробам різну конфігурацію, формувати вироби з рельєфною по-поверхнею, виготовляти різні декоративні елементи будівель і со-оружений.
Для отримання кольорових бетонів застосовують білі, кольорові і раз-особисті мінеральні або органічні пігменти. Для освітлення білого цементу (при необхідності отримати особливо світлі бетони) в нього вводять двуоксид титану (1. 2% маси цементу). Пігменти, використовувані в колір-них бетонах, повинні мати високу світло-, атмосферо-і щелочестойкостью. Найбільш часто використовують мінеральні пігменти, які в біль-шинстве своїй є оксидами або солями різних металів. Ці пігменти вводять в кількості 1. 5% маси цементу в залежності від їх покриваності, щільності та інших властивостей. Пігменти дозволяють отримати широку гамму кольорів: від червоного (оксид заліза) і зеленого (оксид хро-ма) до фіолетового (оксид марганцю) і чорного (перекис марганцю). До бе-лим пігментів відноситься крейда або вапняк, до чорних - сажа, до желтим- охра, що представляє собою суміш білої глини (каоліну) з оксидом ж-леза. Застосовуючи змішані пігменти, можна отримати бетони різної рас-квітки.
Останнім часом з'явилися різні органічні пігменти і барвники (анілінові і ін.), Які дають інтенсивне фарбування бе-тону при введенні їх в кількості всього 0,1. 0,2% маси цементу і отли-зустрічаються високу світло і щелочестойкостью.
Для отримання достатньої щільності і хорошою колірної вислови-ності поверхні бетону в порівнянні зі звичайним бетоном неяк-до підвищують витрату цементу. При крупності заповнювача до 10 мм витрата цементу складає 450. 500 кг / м 3. Як кольорових бетонів широко використовують дрібнозернисті бетони. Оптимальними з точки зору напів-чення хороших декоративних якостей є склади 1: 2. 1: 3 при В / Цист, відповідні нормальної густоті цементного тесту.
Витрата води в кольорових бетонах визначають попередніми ис-вання і потім постійно контролюють, так як навіть невеликі від-лень у витраті води тягнуть за собою помітні зміни кольору бетону. Для формування виробів з кольорових бетонів використовують пластичні до статочно жирні бетонні суміші, які добре формуються і менш під-Верже розшарування. Для скорочення витрат води і цементу і вище-ня довговічності виробів використовують пластифікатори і суперпластіфі-катор, а також комплексні добавки на їх основі. Для підвищення довго-вічності матеріалу та боротьби з висолами, які можуть з'являтися на по-поверхні кольорових бетонів в період їх експлуатації в результаті складних фізико-хімічних процесів і впливу поперемінного зволоження і висихання, застосовують гідрофобізатори, тонкомолотиє добавки, спосіб-ціалу зв'язування гідрату оксиду кальцію, що виділяється при тверде-ванні цементу, або просочують кольорові бетони полімерами. Для отри-ня рівномірного забарвлення бетону використовують спеціальні добавки-вирів-нівателі (ОП-7 та ін.).
При формуванні виробів використовують глибинне вібрація, що забезпечує гарне заповнення форм навіть складної конфігурації і сприяє отриманню гладких лицьових поверхонь, так як при глибинному вібруванні зменшується воздухововлеченіе в бетонну суміш на кордоні бетону і форми. Для виготовлення виробів використовують також ударне формування і низькочастотну вібрацію. У ряді випадків у форми встановлюють спеціальні вкладиші з нержавіючої сталі, по-лімерних матеріалів, що забезпечують отримання рельєфу і високого ка-пра лицьовій поверхні виробу. При бетонуванні вироби з колір-них бетонів необхідно застосовувати спеціальні мастила, наприклад, на ос-нове парафіну або воску, які не забруднюють лицьову поверхню бе-тону.
Декоративні бетони можуть застосовуватися для самих різних будів-вельних конструкцій: огороджувальних конструкцій громадських і житлових будівель, декоративних плит для зовнішніх і внутрішніх стін будівель, для сходових маршів, елементів фасаду, в деталях малих архітектурних форм, для барельєфів і скульптур, для виробів спеціального призначення . Іноді деталі з декоративного бетону поєднують з іншими матеріалами: каменем, емальованому сталлю, пластиком.
При виготовленні виробів з використанням кольорових і декоратив-них бетонів часто застосовують шаруваті конструкції, в яких верхній лицьовий шар виконується з кольорового або декоративного бетону, а основ-ні несучі шари конструкції - зі звичайного бетону. Це дозволяє скор-тить витрата кольорових і декоративних бетонів при виготовленні огороджувальних-чих конструкцій будівель, облицювальних і тротуарних плит і ін.
В останні роки активно впроваджуються в будівництво мелкозерніс-ті піщані бетони. Раніше їх застосування стримувалося деякими осо-бенностями структури і властивостей. Застосування як заповнювач толь-ко піску викликало значне збільшення питомої поверхні заповнювача і його пустотности. Для отримання равноподвіжніх бетонних сме-сей злитої структури в порівнянні з бетоном на крупному заповнювачі потрібно на 15. 25% збільшувати витрати води і цементу. Своєю чер-гу в подальшому це призводило до збільшення усадки бетону. Є окремі норми-Вова жорсткі вимоги по обмеженню витрати цементу в бетоні стримували застосування дрібнозернистих бетонів в будівництві, хоча в ряд регіонів (Заполяр'ї, рр. Бухара, Ташкент і ін.) З огляду на специфічні-кі умови будівництва дрібнозернисті бетони з успіхом викорис-лись для зведення різних споруд і будівель.
Дрібнозернистість структури матеріалу має ряд переваг, серед яких можна назвати наступні:
- можливість створення тонкодисперсної однорідної високоякісні-кої структури без великих включень великих зерен іншої будови;
- підвищена ефективність модифікації матеріалу хімічними і мінеральними добавками;
- висока тиксотропия і здатність до трансформації бетонної суміші;
- висока технологічність - можливість формування конструк-цій і виробів методом лиття, екструзії, пресування, штампування, набризкування і іншими;
- легка транспортується, в тому числі по трубопроводах;
- можливість широкого застосування сухих сумішей з гарантією висо-кого якості;
- можливість отримання матеріалів з різними комплексами властивостей;
- можливість отримати нові архітектурно-конструкційні ре-шення: тонкостінні і шаруваті конструкції, вироби змінної щільності, гібридні конструкції і т.д .;
- можливість широкого застосування місцевих матеріалів і, як пра-вило, більш низька собівартість в порівнянні з класичним грубозернистим бетоном.
Найбільший техно-економічний ефект досягається при застосований-нии дрібнозернистих бетонів для виготовлення тонкостінних залізобетон-них конструкцій. Арміруя цей бетон сталевими сітками, отримують армо-цемент - високоміцний матеріал для тонкостінних конструкцій. Вводячи в дрібнозернистий бетон фібру - дисперсні волокна, отримують фибробетон, що володіє підвищеною міцністю при розтягуванні. Застосовуючи композиційні в'яжучі речовини і комплекси спеціальних добавок - модиф-катор структури і властивостей, отримують композиційні многокомпонентен-ні дрібнозернисті бетони. Залежно від вибору в'яжучого і добавок отримують різні спеціальні бетони: ізоляційні, декоративні, електро-тропроводящіе або електроізоляційні і інші.
Властивості дрібнозернистого бетону визначаються тими ж факторами, що і звичайного бетону. Однак дрібнозернистий цементно-піщаний бетон має деякі особливості, обумовлені його структурою, для якої характерні велика однорідність і дрібнозернистість, високе утримуючи-ня цементного каменю, відсутність жорсткого кам'яного скелета, підвищений-ні пористість і питома поверхня твердої фази.
У мелкозернистом бетоні зерна піску мають малі розміри і вага, що знижує їх вплив на ущільнення бетонної суміші, хоча з іншого боку, малі розміри зерен піску сприяють їх взаємному переме-щення і полегшують переміщення шарів бетону між собою, транспортують-вання і розподіл цементно піщаної суміші в формі.
Підвищена питома поверхню піску підсилює дію по-поверхневих сил, що ускладнюють ущільнення суміші і сприяють в від-ділових випадках агрегації частинок твердої фази.
Все це вимагає особливої уваги до ущільнення бетону і застосований-ня прийомів, що підвищують тиксотропію бетонної суміші, або використан-ня більш інтенсивних і ефективних прийомів зовнішнього впливу на бетонну суміш при його ущільненні.
Дрібнозернистий бетон має підвищену міцність при вигині. водонепроникністю і морозостійкістю. Тому його можна використовувати для дорожніх покриттів в районах, де немає хорошого щебеню, для труб і гідротехнічних споруд. Оскільки в дрібнозернистому бе-тоні відсутня крупний щебінь, для визначення його міцності раціонально використовувати зразки менших розмірів ніж для звичайного бетону: куби 3x3x3 см, 5x5x5 см, 7x7x7 см і ба-лочки 4x4x16 см (як при випробуванні цементу).