Классификация полимербетонов
Поиск путей повышения прочности, плотности, химической стойкости и долговечности бетона и железобетона привели к созданию обширной группы полимербетонов с добавками полимеров или на основе полимеров, названия которых складывались произвольно и без должного обоснования. Например, цементные бетоны с добавками полимеров одни авторы называли полимерцементными, другие цементно-полимерными бетонами, подчеркивая, что полимерные добавки только улучшают свойства цементного вяжущего. Бесцементные бетоны на синтетическом связующем (полимербетоны) именовались щебеночными пластбетонами, пластобетонами, органоминеральными бетонами и т. п. Иногда полимербетонами называли полимеррастворы, мастики и другие подобные материалы. Такая произвольно сложившаяся терминология
вносила путаницу, а иногда и затрудняла понимание описываемых явлений.
По настоящей классификации специальные бетоны с добавками полимеров или на их основе (П-бетоны) делятся на следующие виды:
минералополимерные бетоны (МПБ) — бетоны с минеральными наполнителями, обработанными полимерами;
полимернаполненные бетоны (ПНБ) кроме минеральных наполнителей и заполнителей содержат полимерные наполнители;
модифицированные бетоны (МБ) — бетоны с малыми добавками полимеров;
фибробетоны (ФБ) — бетоны, армированные стальным, стеклопластиковым или полимерным волокном;
полимерцементные бетоны (ПЦБ) представляют собой цементные бетоны, в процессе приготовления которых в смесь добавляют кремнийорганические или водорастворимые олигомеры и полимеры, водные эмульсии типа поливинилацетатной, водорастворимые эпоксидные смолы и др.;
полимерсиликатные бетоны (ПСИБ) — кислотостойкие бетоны на основе жидкого стекла, в состав которых в процессе приготовления вводят полимерные добавки. Введение в состав таких бетонов фурилового спирта или некоторых других олигомеров делает полимерсиликатные бетоны практически непроницаемыми для растворов различных кислот;
бетонополимеры (БП) — цементные бетоны, которые после завершения процессов твердения и структурообразования подвергают сушке и пропитке различными мономерами или олигомерами с их последующей радиационной пли термокаталитической полимеризацией в норовой структуре бетона. Пропитка цементных бетонов мономерами или олигомерами обеспечивает возможность получения бетонополимеров, обладающих высокими плотностью и прочностью;
серные и полимерсерные бетоны (ПСБ) — высоконаполненные композиции на основе расплавленной серы с различными модифицирующими добавками и минеральных заполнителей и наполнителей без использования минеральных вяжущих и воды;
полимербетоны — высоконаполненные композиции, полученные на основе синтетических смол или мономеров и химически стойких наполнителей и заполнителей без участия минеральных вяжущих и воды.
К бетонополимерам с определенной натяжкой можно отнести и бетоны, пропитанные серой. Пропитка цементных бетонов расплавленной серой позволяет получать серные и полимерсерные бетоны с более низкими прочностными характеристиками, чем у бетонополимеров, но стоимость серы в 10 раз ниже стоимости мономеров, а процесс пропитки значительно проще.
Полимербетоны содержат в своем составе не менее трех фракций наполнителей и заполнителей: мелкодисперсные наполнители с размером частиц менее 0,15 мм, заполнители — песок с размером зерен до 5 мм и щебень с размером зерен до 50 мм. В отличие от полимербетонов полимеррастворы не содержат в своем составе щебня, мастики содержат только одну мелкодисперсную фракцию наполнителя.
Учитывая, что полимербетоны обладают более высокими положительными характеристиками по сравнению с другими видами П-бетонов и нашли наибольшее практическое применение в различных отраслях промышленности, этим материалам в дальнейшем и уделяется основное внимание.
Основные свойства полимербетонов определяются химической природой синтетической смолы, видом и содержанием мелкодисперсной фракции наполнителей. Крупные фракции заполнителей (песок и щебень), выполняя в основном роль скелета, влияют на основные физико-механические свойства в меньшей степени. Поэтому для неармированных материалов после слова «полимербетон» указывают сокращенное название полимерного связующего и вид мелкодисперсного наполнителя; для армированных материалов перед названием материала упоминают вид армирования, например полимербетон ФАМ на андезите, полимербетон ПИ на маршаллите, сталеполимербетон ФАМ на аглопорите и т. д.
Полимербетоны могут быть получены как на основе термореактивных, так и термопластичных полимеров. В то же время следует отметить, что полимербетоны, предназначенные для изготовления несущих строительных конструкций, изготовляют в основном на основе термореактивных смол, термопластичные же полимеры в большинстве случаев используются для полимербетонов, которые применяют в защитных облицовках и в виде декоративно-отделочных материалов.
Из большого разнообразия термореактивных и термопластичных смол эпоксидные и полиуретановые смолы еще дороги и дефицитны, поэтому полимербетоны на фурановых, фенольных, полиэфирных, карбамидных смолах и мономере ММА в настоящее время находят наибольшее распространение. Особенно перспективны для несущих конструкций легкие химически стойкие полимербетоны, на пористых заполнителях с плотностью = 1600... 1800 кг/ /м3 и прочностью на сжатие = 60...80 МПа. Все шире используются полимербетоны на фенольных и ацетоноформальдегидных смолах. Полимербетоны на фураново-эпоксидных компаундах типа ФАЭД применяются в гидротехнических сооружениях.
Весьма целесообразны сверхлегкие теплоизоляционные полимербетоны для ограждающих конструкций на основе карбамидных смол и полиизоцианатных композиций с использованием в качестве легких заполнителей перлита и пеностекла с плотностью р = 400...500 кг/м3 и прочностью на сжатие =5...6 МПа.
Удобоукладываемость полимербетона так же, как и цементных бетонов, определяется жесткостью смеси. Жесткость полимербетонных смесей зависит от вида и принятого количества синтетической смолы, от дисперсности наполнителя и соотношения между фракциями наполнителя и заполнителей. По жесткости полимербетонные смеси можно разделить на четыре основные группы. При этом меньшие значения количества смолы относятся к тяжелым бетонам, а большие — к легким на пористых заполнителях.