Полимербетон — строительный материал, объединяющий полимеры и традиционные бетоны, открывающий новые возможности в строительстве. В статье рассмотрим состав полимербетона, его характеристики и преимущества перед обычными цементными смесями. Понимание особенностей этого материала поможет профессиональным строителям и любителям, занимающимся ремонтом и строительством, сделать осознанный выбор в пользу полимербетона, который улучшает качество и долговечность конструкций.
Что такое полимербетон
Строительные термины могут запутать людей без специального образования и начинающих мастеров, занимающихся строительством самостоятельно. Полимербетоны — это строительные материалы, содержащие цемент, воду и полимерную смолу.
Технологии полимерных материалов делят их на несколько категорий:
- Полимербетоны — композитные материалы с минеральным наполнителем, полимерным связующим, отвердителем, стабилизатором и адгезивом, без цемента и воды;
- Полимерцементный бетон — материал, получаемый добавлением водорастворимой полимерной композиции в цементный раствор или бетон;
- Бетонополимерные материалы — затвердевший бетонный или цементный камень, обработанный жидкими или парообразными полимерами, обычно со стиролом и катализатором, что приводит к полимеризации в минеральной матрице бетона.
Свойства полимербетона зависят от типа связующего, смолы, наполнителя и метода приготовления. Эти материалы применяются не только в строительстве, но и в машиностроении, химической промышленности, а также в производстве бытовых предметов и мебели. Технология использования минеральных наполнителей для снижения стоимости отливок из синтетических смол начала развиваться в 80-х годах XX века, и к началу XXI века около 80-90% пластиковых изделий изготавливаются с использованием полимербетона, содержащего смолу и тонкоизмельченный порошок балласта.
Для получения строительных марок полимербетона применяются составы на основе пяти основных типов синтетических смол:
- Фенолформальдегидные и карбамидоформальдегидные полимеры;
- Эпоксидные матрицы, включая модифицированные фурановые смолы;
- Метакрилатные и поливинилацетатные полимеры;
- Фурфуролацетоновая матрица (ФАМ);
- Полиэфирные и полимочевинные смолы.
Фурфуролацетоновые смолы содержат летучие вещества с неприятным запахом, вызывающие головную боль и удушье, а также канцерогены. Их используют преимущественно для производства полимербетона и защиты стальных конструкций трубопроводов и коммуникационных систем. В жилых помещениях чаще применяются полимербетоны на основе полиэфирных смол, эпоксидных и метакрилатных олигомеров.
В полимербетоне содержание смолы составляет 10-15%. Остальная часть включает минеральный наполнитель, такой как мраморная крошка, молотая зола, дробленые доломиты, кальциты, гранулированный вермикулит, клинкер и обычный портландцемент. Редко используется смола с органическим наполнителем на основе модифицированных древесных волокон в сочетании с рубленым базальтовым волокном.
Эксперты отмечают, что полимербетон представляет собой инновационный строительный материал, который сочетает в себе лучшие характеристики традиционного бетона и полимеров. Основными компонентами полимербетона являются цемент, заполнители и полимерные добавки, которые обеспечивают высокую прочность и долговечность. По сравнению с обычным бетоном, полимербетон обладает улучшенной устойчивостью к воздействию влаги, химических веществ и температурных колебаний.
Специалисты подчеркивают, что благодаря своей легкости и высокой адгезии, полимербетон широко используется в строительстве и ремонте, особенно в условиях, где требуется высокая прочность и надежность. Кроме того, он позволяет создавать более тонкие и легкие конструкции, что значительно упрощает процесс монтажа. В целом, полимербетон становится все более популярным выбором для современных строительных проектов благодаря своим уникальным характеристикам и возможностям.
Зачем менять обычный цементный раствор на полимербетон
Современные марки бетона на основе цемента и песка хорошо работают в огромных массивах, там, где статическая нагрузка постоянна и нет ударов, вибраций или сложных изгибающих моментов или сил кручения. Во всех остальных случаях приходится вводить в состав специальные добавки, использовать армирование дорогостоящим металлом, делать многослойные конструкции или полностью заменять цементные бетоны металлом или полимербетонами. В отдельных вариантах технологически проще отлить часть строительной конструкции из полимербетона, чем использовать армированный железобетон. Например, при строительстве продуктопроводов.
Если сравнивать характеристики полимербетонов с обычным бетоном, можно назвать пять преимуществ использования полимеров:
- В 3-4 раза выше прочность на изгиб, кручение и знакопеременную динамическую нагрузку. Смола в составе полимербетона заставляет материал вести себя подобно металлу;
- Наличие в составе полимеров обеспечивает низкое водопоглощение и высокую морозостойкость полимербетонных конструкций;
- Полимербетоны определенных марок, имеющие в составе тонкодисперсные частицы, обладают низкой теплопроводностью, при необходимости их можно использовать без утеплителя даже при изготовлении полов и перекрытий цокольного этажа, подвальных помещений;
- Хорошая обрабатываемость резкой, сверлением, без риска накола или образования трещин;
- Эпоксидные смолы в составе полимербетонов делают их инертными к химически активным веществам, органическим растворителям, бензину, маслу, хлорированным углеводородам, горячей и морской воде. В кораблестроении из полимербетонов изготавливают облицовку, полы, пайолы, защитные панели и элементы палубы.
Например, при изготовлении трубопровода используют полимербетон с добавкой поливинилового спирта или жидкого стекла. Спирт в составе бетона улучшает смачиваемость цементных зерен, удаляет воздух из межзернового пространства и помогает процессу гидратации. После отливки трубопровода за счет интенсивного связывания воды внутренняя поверхность бетонной трубы быстро пересыхает и покрывается трещинами. Чтобы сделать ее прочной, твердой и износостойкой, бетон обрабатывают жидким раствором полистирола в стироле. В результате получается поверхность, не уступающая по характеристикам и стойкости чугуну.
Сегодня стоимость полимербетона еще достаточно высока, поэтому о полной замене цемента в составе материала речи не идет, но по мере разработки новых смол перспектива перехода на полимербетон становится все более реальной.
| Компонент | Функция в полимербетоне | Влияние на характеристики |
|---|---|---|
| Полимерное связующее (эпоксидные, полиэфирные, полиуретановые смолы) | Обеспечивает прочность, водонепроницаемость, морозостойкость | Повышает прочность на сжатие и изгиб, улучшает адгезию, снижает водопоглощение, увеличивает морозостойкость, влияет на время схватывания и твердения |
| Минеральный заполнитель (песок, щебень, гравий) | Придает объем, снижает стоимость, влияет на прочность | Влияет на прочность на сжатие, изгиб, модуль упругости, плотность, теплопроводность |
| Наполнитель (микрокремнезем, волокна) | Улучшает свойства, модифицирует характеристики | Повышает прочность, водонепроницаемость, морозостойкость, трещиностойкость, износостойкость |
| Пластификаторы | Улучшают удобоукладываемость | Повышают текучесть, снижают водопотребность, улучшают обрабатываемость |
| Отвердители | Инициируют процесс полимеризации | Влияют на время схватывания и твердения, прочность, тепловыделение при отверждении |
| Пигменты | Придают цвет | Не влияют на основные механические свойства, но улучшают внешний вид |
Интересные факты
Вот несколько интересных фактов о полимербетоне:
-
Состав и свойства: Полимербетон состоит из традиционных компонентов бетона (агрегаты, такие как песок и гравий) и полимерных связующих, таких как эпоксидные или полиуретановые смолы. Это сочетание придаёт материалу уникальные свойства, такие как высокая прочность на сжатие и растяжение, а также отличная стойкость к химическим воздействиям.
-
Устойчивость к воздействию окружающей среды: Полимербетон обладает высокой устойчивостью к влаге, ультрафиолетовому излучению и температурным колебаниям. Это делает его идеальным для использования в условиях, где традиционный бетон может быстро deteriorate, например, в морских и химических средах.
-
Экологические аспекты: Полимербетон может быть более экологически чистым вариантом по сравнению с обычным бетоном, так как его производство требует меньшего количества энергии и может включать переработанные материалы. Кроме того, полимерные компоненты могут быть выбраны так, чтобы минимизировать негативное воздействие на окружающую среду.
Особенности применения различных марок полимербетонов
Многие повседневные предметы изготавливаются из полимербетона. Искусственные камни, скульптуры, декоративные элементы и облицовочная плитка, имитирующие натуральный камень, создаются из полиэфирной смолы и наполнителей, таких как габро, базальт, мрамор и кальцит. Столешницы и подоконники из полимерного бетона стоят в 2-3 раза дешевле аналогов из мрамора или гранита.
Элементы коммуникаций, такие как трубы, баки, колодцы и водосборные лотки, производятся из эпоксидных полимерных бетонов. Литье из полимерцемента позволяет легко ремонтировать бетонные конструкции и герметизировать емкости. Полимербетоны с эпоксидной смолой обладают высокой адгезией, что делает их идеальными для устранения трещин в бетонных панелях многоэтажных зданий.
Метакрилат с молотым стеклянным порошком и мраморной пылью создает высококачественные имитации природного камня, востребованные у реставраторов. В состав можно добавлять крупные гранулы мрамора или кальцита. Полимербетоны служат основой для полимерных штукатурок, шпаклевок, плиточных клеев и затирок, необходимых для декоративной отделки зданий.
Также стоит отметить наливные полы. Вместо стеклянного наполнителя используется измельченный кварцевый песок. Дорогие марки с модифицированным метакрилатом образуют идеально гладкую поверхность, превосходящую по прочности цементные стяжки.
Как сделать простейший полимербетон в домашних условиях
Для того чтобы приготовить полимербетон своими руками, потребуются два компонента, смола и наполнитель. Для простейшего варианта полимербетона можно использовать эпоксидный клей или смолу, отвердитель и наполнитель. Лучше всего в составе материала использовать цемент, промытый и высушенный речной песок или гранитную пыль, которой можно разжиться в любой мастерской по изготовлению памятников.
Смолу разбавляют ацетоном или спирт-ацетоновой смесью. Различные марки эпоксидной смолы требуют свою марку растворителя, поэтому для приготовления полимербетона необходимо подобрать разбавитель. В смолу добавляют отвердитель, размешивают и в состав добавляют разбавитель. Через 10 мин в клеевую массу можно добавлять небольшими порциями наполнитель. Еще через 3-10 мин перемешивания полимербетон будет готов к использованию.
Заключение
Полимербетон можно изготовить из ПВА, акриловой смолы, песка и масляной краски с цементным наполнителем. Также можно добавить смесь для наливных полов, что позволит использовать материал для отделки потолков, стен, колонн, лепнины и пилястров. Такой состав будет экономичнее, а качество изделий не уступит покупным аналогам.
Сравнение полимербетона с другими строительными материалами
Полимербетон представляет собой уникальный строительный материал, который сочетает в себе свойства как традиционного бетона, так и полимеров. В сравнении с другими строительными материалами, такими как обычный бетон, кирпич, дерево и металл, полимербетон обладает рядом преимуществ и недостатков, которые делают его особенно привлекательным для определенных применений.
1. Полимербетон vs. Обычный бетон
Обычный бетон, состоящий из цемента, песка, щебня и воды, имеет высокую прочность на сжатие, но его прочность на растяжение значительно ниже. Полимербетон, в свою очередь, благодаря добавлению полимерных смол, обладает улучшенными механическими свойствами. Он демонстрирует высокую прочность как на сжатие, так и на растяжение, что делает его идеальным для конструкций, подверженных динамическим нагрузкам.
Кроме того, полимербетон менее подвержен воздействию влаги и химических веществ, что увеличивает его долговечность и устойчивость к коррозии. Однако, стоит отметить, что полимербетон может быть дороже в производстве и требует более тщательного контроля за процессом укладки.
2. Полимербетон vs. Кирпич
Кирпич является традиционным строительным материалом, который используется на протяжении веков. Он обладает хорошими теплоизоляционными свойствами и эстетической привлекательностью. Однако кирпич имеет ограниченные механические характеристики и может быть подвержен разрушению при воздействии влаги.
Полимербетон, в отличие от кирпича, не требует дополнительных теплоизоляционных материалов и обладает высокой прочностью. Он также может быть использован для создания различных форм и текстур, что позволяет значительно расширить архитектурные возможности. Тем не менее, полимербетон не всегда может обеспечить ту же степень теплоизоляции, что и кирпич, что следует учитывать при выборе материала для строительства.
3. Полимербетон vs. Дерево
Дерево является легким и экологически чистым материалом, который обладает хорошими теплоизоляционными свойствами. Однако оно подвержено гниению, воздействию насекомых и требует регулярного ухода. Полимербетон не имеет этих недостатков, так как он устойчив к влаге и не подвержен биологическому разрушению.
Тем не менее, полимербетон не может обеспечить ту же степень теплоизоляции и эстетической привлекательности, что и дерево. В то же время, полимербетон может быть использован в тех местах, где дерево не подходит, например, в условиях высокой влажности или в агрессивных химических средах.
4. Полимербетон vs. Металл
Металлические конструкции обладают высокой прочностью и долговечностью, но они могут корродировать и требуют защиты от коррозии. Полимербетон, в свою очередь, не подвержен коррозии и может использоваться в условиях, где металл неэффективен. Однако полимербетон имеет меньшую прочность на сжатие по сравнению с некоторыми металлами, такими как сталь.
В заключение, выбор между полимербетоном и другими строительными материалами зависит от конкретных требований проекта, включая механические нагрузки, условия эксплуатации, эстетические предпочтения и бюджет. Полимербетон, благодаря своим уникальным свойствам, может стать оптимальным решением для многих современных строительных задач.
Вопрос-ответ
Из чего состоит полимербетон?
Полимербетон состоит из трёх основных компонентов: минерального заполнителя, полимерного связующего и добавок. В качестве заполнителя используются материалы с высокой прочностью, такие как кварцевый песок, гранитная крошка или базальт, обеспечивающие основу для структуры материала.
В чем разница между полимербетоном и бетоном?
В отличие от традиционных бетонных конструкций полимербетон не требует нанесения покрытия или сварки ПВХ-защищённых швов. Его также можно использовать в качестве связующего слоя износа для асфальтовых покрытий, обеспечивая повышенную долговечность и прочность бетонного основания, а также в скейт-парках, поскольку он обладает очень гладкой поверхностью.
В чем отличие полимербетона от традиционного бетона?
Главное отличие полимерного бетона от обычного материала — в вяжущем веществе. Если в традиционном бетонном растворе его роль выполняет цемент, то в полимербетоне он частично или полностью заменяется полимерами. Обычно используются полиэфирные смолы, но в некоторых случаях применяются и эпоксидные.
Как правильно сделать полимербетон?
Полимербетон изготавливается следующим образом: со связующим (полиэфирной смолой) смешивается песок, известняк, тальк, измельченные отходы производства композиционных материалов, например, стеклопластиков и т. д. Грубодисперсные наполнители в полимербетоне — щебень размером до 50 мм и песок с размером зерен до 5 мм.
Советы
СОВЕТ №1
Изучите состав полимербетона перед его использованием. Он может включать различные полимеры, добавки и заполнители, которые влияют на его характеристики. Понимание этих компонентов поможет вам выбрать наиболее подходящий материал для вашего проекта.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на механические свойства полимербетона, такие как прочность на сжатие и растяжение. Эти характеристики могут значительно варьироваться в зависимости от пропорций компонентов, поэтому важно проводить тестирование перед применением.
СОВЕТ №3
Учитывайте условия эксплуатации полимербетона. Он может быть чувствителен к температурным колебаниям и воздействию химических веществ, поэтому выбирайте состав, который соответствует специфике вашего проекта и окружающей среде.
СОВЕТ №4
Не забывайте о технологии укладки полимербетона. Правильная подготовка основания и соблюдение рекомендаций по смешиванию и нанесению материала играют ключевую роль в достижении долговечности и надежности конечного продукта.
