Состав полимербетона: состав, особенности, свойства, назначение, ГОСТ, характеристики

Полимербетон

Применение бетона, изготовленного из цемента, ограничено. Полимерное связующее, определяющее такие свойства изделий из полимербетона как, например, химостойкость и вибростойкость, позволяют применять полимербетон и конструкции из полимербетона там, где традиционный бетон будет разрушаться.

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. В целях снижения расхода связующего стоимости изделий, а также для регулирования их свойств в полимербетон вводят мелкодисперсный наполнитель с размером частиц менее 0,15 мм (баритовая, кварцевая, андезитовая мука и др.). В состав полимербетона могут входить также порообразователи, ПАВ, антипирены, красители и т.п.

Технология производства искусственного камня

При высокой степени наполнения (75 – 80 %) получаются недорогие изделия с высокими физико-механическими характеристиками. Наполнитель, такой как песок, придаёт изделиям долговечность, устойчивость к истирающим нагрузкам, но сильно повышает их массу. При производстве таких изделий необходимо выбирать смолу с пониженной вязкостью. Параметры производства должны быть такими, чтобы наполнитель был равномерно распределен по объему изделия, не осаждался вследствие разности плотностей наполнителя и смолы. Также необходима дегазация смеси для предотвращения образования полостей внутри изделия, которые могут привести к снижению прочности. Недостатком изделий из полимербетона является не эстетичный внешний вид, это делает невозможным использование этих изделий в качестве декоративных элементов при оформлении помещений и т.д.

Применение полимербетона:

• Облицовочные панели;

• Фундаменты под промышленное оборудование;

• Шумопоглощающие конструкции;

• Причальные кромки и волнорезы;

• Емкости для воды;

• Дренажные конструкции;

• Дорожные бордюры и ограждения;

• Железнодорожные шпалы;

• Лестницы;

• Реставрация и защита существующих бетонных конструкций;

• Емкости и резервуары для химически активных веществ;

Вернуться в раздел «Статьи»

Полимербетон своими руками: технология изготовления

Создать полимербетон своими руками гораздо дешевле, чем купить готовую продукцию. В последнее время общественности стала доступна технология создания качественного полимербетона своими руками, при этом сохраняя все положительные свойства материала. Полимербетон, что это такое? Полимербетон — это твердая основа или плита из смеси щебневых пород и смол, для сцепки которой используют специальные химические соединения. Из полимербетона изготовляют плиты для полов, кухонных поверхностей, материал применяют в кладке стен, а также для создания мемориальных стендов или памятников.

Состав для изготовления полимербетона

В состав полимербетона входят щебень или гравий, песок, молотый наполнитель, связывающие вещества, бетон. Выбор гравия или щебня в качестве твердого наполнителя зависит от того, какую фактуру необходимо получить. Щебень имеет однородный цвет, камни примерно одинакового размера. Гравий же имеет совсем другую структуру, камни имеют разнообразную окраску, цветовой оттенок и меньший размер по сравнению с щебнем.

Песок для изготовления полимербетона используют чистый, просеянный, желательно использовать кварцевый песок.

В качестве связывающего состав вещества используют ненасыщенную полиэфирную смолу, карбамидоформальдегидную, фурано-эпоксидную, фурфуролацетоновую смолы или эфир метиловый метакриловой кислоты. Вид связывающего вещества на внешний вид плиты не влияет, но по сцепке материалов лучше всего использовать доступные по цене смолы в пропорции с минеральной мукой из микрочастиц. Для того чтобы улучшить теплоизоляционные свойства плиты, в раствор добавляют древесную омыленную смолу. Для повышения качества изготавливаемых плит, для их высокой прочности, используют поверхностно-активные вещества, такие как антисептик, краситель, омыленная смола и др. Эти вещества образуют поры в полимербетоне, за счет чего обеспечивается хороший теплоизоляционный эффект внутри постройки.

Как изготовить полимербетон своими руками?

1. Необходимо подготовить все материалы для этого: твердую основу, песок, смолы, минеральную муку и инструменты. Формы для полимербетона, бетономешалку, мастерок, нож и другие предметы по необходимости.
2. Твердые материалы необходимо заранее хорошо промыть и высушить, не допуская влажности материалов более чем на 1-2%, это снижает качество изготавливаемого полимербетона.
3. Песок нужно очистить от посторонних частиц, просеяв через специальное строительное сито, если он влажный, его необходимо просушить. Твердые используемые материалы должны быть сухими.
4. Начинать процесс смешивания материалов необходимо в порядке возрастания их плотности. Самое тяжелое по своей плотности вещество — это цемент, поэтому он загружается в первую очередь. Затем добавляются песок и гравий или щебень. Все материалы хорошо перемешиваются в сухом виде, а потом добавляется вода и состав перемешивается.
5. Смолу необходимо привести в мягкое состояние, ее можно размягчить растворителем либо нагреть. В мягкую смолу добавляют необходимые поверхностно-активные вещества и после этого весь состав тщательно перемешивается.
6. Вяжущее вещество соединяется со смолой и смешивается с твердыми материалами. Состав тщательно перемешивается до получения однородной массы.

Полимербетон очень быстро застывает, после перемешивания необходимо в срочном порядке разложить массу по формам и очистить сосуд, в котором материалы смешивались.

Полимербетон своими руками готов, его технические характеристики настолько хороши, что блоки и плиты из полимербетона применяют для установки наружных стен, для внутренней отделки помещений, а также в декоре помещений и для создания мебели.

Бетонные блоки в строительстве и их функции

Монтаж стен из современных бетонных блоков достаточно удобный за счет габаритов блоков, к тому же, современные технологии создания плит и блоков существенно улучшают их качество и период эксплуатации. Если полимербетонные блоки используют для внутренних работ чаще, то в наружном строительстве производится кладка стен из керамзитобетонных блоков.

Имея бетонную поверхность стен в доме, необходимо знать о том, как правильно производить монтаж и установку технических элементов в стены: розетки, плинтус, карниз и др.

Правильный монтаж строительных элементов

Как забить гвоздь в бетонную стену? Для этого необходимы дюбеля и монтажный пистолет. На поверхности стены намечается точное местоположение гвоздей и врезается дюбель в стену с помощью монтажного пистолета. Для того чтобы произвести монтаж крупных конструкций к бетонной стене, используют дюбеля не менее 10 мм в диаметре, с углублением в поверхность стены не менее 100 мм. Если происходит монтаж легких конструкций, используют дюбеля диаметром 8 мм с углублением в стене не меньше чем на 30 мм. В процессе монтажа конструкций рекомендовано использовать строительный клей для смазки отверстий для дюбелей, чтобы обеспечить безопасную выдержку нагрузки.

Установка подрозетников в бетонную стену предполагает несение особой ответственности, ведь неправильная установка подрозетника приводит к его выпадению со стены вместе с проводкой. Для бетонных стен используются пластиковые подрозетники. По диаметру подрозетника с помощью перфоратора с победитовым сверлом и зубьями в стене высверливается отверстие, зачищается его поверхность. После этого подрозетник необходимо установить в стену, заранее обесточенные провода следует вытащить наружу через вырезанное внутри подрозетника отверстие. Если отверстия нет, его можно вырезать самостоятельно с помощью строительного ножа.

Как прикрепить плинтус к бетонной стене? Чтобы прикрепить плинтус к бетонной стене, понадобятся: сверло, дюбеля, саморезы. В предварительно намеченном месте на стене высверливается дырка при помощи сверла, через плинтус. Т. е, просверливается и стена, и плинтус одновременно. Насадку на сверло необходимо выбрать согласно дюбелям. Дюбеля в бетонную стену необходимо вводить на расстоянии примерно 40-60 см. Саморезом или гвоздем плинтус закрепляется к стене в дюбеля.

Заключение по теме

При соблюдении всех требований сделать полимербетон не составит труда. Главное — следовать инструкции и тогда проблем не возникнет

Полимербетон

Полимербетон — общепринятое название бетонов на цементной основе, состоящих из дисперсной фракции (песок, кварц, минеральные красители) с добавлением термоактивного связующего вещества, как правило, это эпоксидная смола, акрил.

Полимербетон за счет синтетических веществ приобретает дополнительные свойства, положительно сказывающиеся на качестве и сроке службы материала. Полимербетоны более прочны, чем бетон, на растяжение/сжатие, более влагонепроницаемы и устойчивы к воздействию влаги и мороза, не подвержены растрескиванию.

По фактуре застывшие изделия из полимербетона практически ничем не отличаются от бетонных изделий. Для придания декоративных свойств по желанию заказчика в состав могут быть добавлены минеральные красители, кварцевый песок (для придания сходства с натуральным камнем песчаником), щебень, если это предусмотрено в архитектурном проекте.

Состав полимербетона определяется на основании функций, которую будет выполнять та или иная деталь. Например, для опорных элементов полимербетон применяется редко, так как при большой доле дисперсной фракции уменьшается прочность бетона. Но для изготовления декоративных элементов полимербетоны в разных модификациях (искусственный камень, стеклофибробетон и т. д.), применяются повсеместно.

Если Ваша задача декорировать фасад, то при выборе материалов надо учитывать некоторые особенности. Изделия из полимербетона и бетона не рекомендуется использовать на большой высоте, так как уже давно существуют альтернативные легкие декоры (полиуретан, полистирол). Все виды декора из бетона с цементными составляющими относятся к тяжелым и средним видам декора, поэтому должна быть уверенность, что стены здания выдержат такую нагрузку. Из полимербетона можно изготовить достаточно крупные детали — мелкая деталировка, как в полиуретане и гипсе, невозможна.

Компания «Фасад-проект» выполнит работы по изготовлению декора из различных материалов, поэтому сможем рекомендовать на этапе обсуждения проекта, какие материалы и где лучше использовать.

Изделия из полимербетона: как сделать, преимущества

Развитие строительных технологий позволяет усовершенствовать строительные материалы. Изделия из полимербетона являются этому примером. В результате добавления специальных наполнителей к уже традиционному бетонному раствору произошло повышение эксплуатационных характеристик и декоративных свойств продукции. Это привело к увеличению спроса, конкуренции среди производителей, а также расширению области применения в строительстве.

Преимущества

Профессионалы области выделяют такие положительные характеристики продукции:

• Водонепроницаемость: быстрое парообразование не допустит возникновению трещин и разрушений.
• Устойчивость к изменениям температуры делает возможным применение в разных условиях, не беспокоясь о сохранности изделия.
• Механическое повреждение легко реставрируется.
• Полимербетон не поддается влиянию агрессивных химических веществ.
• Небольшой вес и прочность позволяют изготавливать разную продукцию.
• Многообразность цветовой гаммы, имитирование разных натуральных камней расширяет область применения.
• Продукцию можно повторно перерабатывать, а это снижает ее себестоимость.

Недостатки

Кроме положительных моментов в использовании полимерной продукции, есть и негативные:

• Открытый огонь и повышенная температура вызывают разрушение изделий.
• Производитель повышает цену, обусловив это денежными затратами на покупку специальных наполнителей. А это, в свою очередь, ставит перед выбором некоторых покупателей.

Состав полимербетона

Использование антисептиков, красителей, антипиренов, поверхностно-активных веществ также необходимо в производстве, а их добавки должны соответствовать требованиям ГОСТ 24211.

Где используется?

Особенности технологии помогают использовать композитный бетон в таких ситуациях, где обычный бетонный состав не даст желаемого результата. В строительстве полимербетонные изделия занимают первое место при установке конструкций и монолитных изделий, например, отделочных плит, стеновых панелей. А также такой материал применяется для других целей:

• производства оконных изделий: наличников, подоконников, строительных плиток;
• изготовления полов, скульптур, фонтанов, ванны;
• как облицовочный материал для отделки лестницы, ступеней;
• в качестве фасадного декорирования.

Ступени из полимербетона красивы и долговечны. Такая лестница не боится погодных условий и времени, а по истираемости превосходит такой камень, как мрамор. Влагостойкость позволяет устанавливать умывальники, унитазы. Стильный вид жилищу придадут раковина и ванна из композитного бетона. В ритуальной службе используют его для изготовления памятников и надгробных плит, а также оградок, крестов и скульптур. Производители выгодно сотрудничают с работниками мебельной промышленности, ведь популярность изделий с элементами камня повышается. Таким примером являются столешницы из полимербетона.

Как сделать изделие?

Подготовка

Изготовление продукции из полимербетона возможно в домашней обстановке. После ознакомления процесса производства и изучения состава, подготавливаем компоненты для смешивания. При этом нужно:

• очистить наполнители от инородных веществ;
• просеять кварцевый песок, отделить примеси;
• высушить компоненты до влажности не больше 1%, так как это может сказаться на прочности изделия.

Делаем раствор

Производство изделий основано на строгом алгоритме, заключающийся в следующем:

1. Всыпать компоненты — щебень, песок, наполнитель в смеситель.
2. Перемешивать состав около 2 минут.
3. Долить воду и продолжить смешивание.
4. Ввести растворитель, чтобы размягчить связующее вещество.
5. Добавить пластификатор.
6. Перемешать, ввести отвердитель.
7. Размешивать раствор около 3 минут.

Отлив продукции

Перед началом процесса формирования изделия внутреннюю часть формы смазывают специальными веществами, которые не дадут прилипнуть изделию. Это может быть вазелин или машинное масло, а также парафин. Потом выливают раствор и выравнивают. Уплотнение смеси производят вибратором или на вибрационной площадке до образования жидкости на поверхности. Важно помнить, если отлив будет происходить порционно, то процесс уплотнения делают каждый раз. Извлекают изделие после 24 часов.

Полимербетоны и изделия из полимербетонов

Полимербетон – высокоэффективный искусственный материал, обладающий целым набором уникальных свойств, что дает возможность применять его в самых различных областях.

Полимербетон относится к большой группе полимерсодержащих бетонов. И хотя применение таких материалов в промышленных масштабах насчитывает несколько десятилетий, до сих пор даже среди профессиональных строителей существует некоторое терминологическое смешение понятий. Существуют вполне определенные критерии, по которым материалы называют так, а не иначе. Как и вообще в технике, здесь нельзя «просто» переставить корневые части в сложных словах. Например, бетонополимер и полимербетон – это совершенно разные материалы.

Полимеры в бетонах используют как совместно с основным вяжущим, так и вместо него. К первой подгруппе относятся композиты, в которых полимер вводится в состав либо непосредственно на стадии перемешивания (полимерцементные, полимергипсовые, полимерсиликатные, полимерсерные составы и т.д.), либо используется для пропитки уже затвердевшего бетона (бетонополимеры). Содержание полимера в полимерцементных составах, как правило, не превышает 15-20% от массы цемента, содержание полимера в бетонополимерах зависит от пористости бетона и технологии пропитки, но тоже невелико.

Полимербетон – это материал на все 100% на основе синтетического вяжущего (полимера). Минеральные вяжущие (тот же цемент), если и используются в полимербетонах, то только в качестве неосновного материала, т.е. в качестве наполнителя.

Состав полимерного бетона

По существу полимербетон занимает промежуточное положение между пластмассами и бетонами, и четкой границы здесь не существует. Если убрать из его состава крупные фракции, т.е. песок и щебень, то полимербетон превращается в обычную пластмассу, но, исходя из преимущественной сферы применения, называется при этом полимерной мастикой или полимерраствором. Традиционно к полимербетонам относят материалы на основе термореактивных смол. Например, асфальтобетон все же не считается полимербетоном, хотя по всем характеристикам он им является. Подобное можно сказать и по отношению к составам на основе других термопластов, полиэтилена, например. Основная причина – возможность использования материала в качестве конструкционного, т. е. замена традиционного бетона. Термопласты в силу своих свойств для этой роли пока не годятся. Хотя это положение со временем, скорее всего, будет меняться. И уже есть ряд перспективных работ и диссертаций с полимербетонами на основе пвх или полиэтилена.

Свойства полимерных бетонов

Нет, видимо, смысла говорить обо всех свойствах, поэтому остановимся только на некоторых:

• Исторически применение полимербетона было обусловлено теми преимуществами, которые имеют полимеры перед минеральными вяжущими. В первую очередь, это, конечно, химическая стойкость. В большинстве своем полимеры, использующиеся в строительстве, имеют почти универсальную химическую стойкость. В зависимости от конкретных условий почти всегда есть возможность подобрать полимерное связующее, инертное по отношению именно к данному типу агрессивной среды. Первое применение полимербетона было связано именно с этим. В СССР стоимость полимербетона была на порядок выше цементного бетона, тем не менее, на некоторых предприятиях он успешно заменял собой традиционные материалы. Например, на предприятиях цветной металлургии и химической промышленности ежегодный «профилактический» ремонт бетонных и стальных конструкций с остановкой целых цехов был обычным делом. Химстойкая футеровка только увеличивала межремонтный интервал на 1-2 года, но проблему в целом не решала. С использованием полимербетонных конструкций (ванн для гидролиза, колонн, плит перекрытия, балок и пр.) сроки ремонта вообще сдвинулись за горизонт: на некоторых предприятиях полимербетонные конструкции служат 30 лет и более безо всяких признаков разрушения.
• Конструкционные свойства материала подразумевают в первую очередь прочность. И с этим у полимербетона тоже все в порядке. Самый рядовой полимербетон имеет прочность при сжатии на уровне 50-60 МПа, полимербетон на современных вяжущих с правильно подобранным составом трудно изготовить с прочностью ниже 80-90 МПа, во многих случаях прочность полимербетона вообще ограничивается прочностью используемых заполнителей. Прочность на растяжение также намного выше, чем у цементного бетона.
• Стойкость к действию воды. Как известно, бетон по природе своей имеет вертикально направленную капиллярную пористость. Система этих сообщающихся пор образует сложную пористую структуру по всему объему – то, чего в полимербетоне получить не удастся при всем желании. Безусловно, и в полимербетоне есть вовлеченный воздух и недоуплотненные зоны (если не используются специальные технологии), но эти поры никак не соединены между собой, потому что процесс твердения полимера принципиально отличается от процесса твердения цемента. Как правило, водопоглощение полимербетона – это доли процентов, морозостойкость по этой причине чаще всего просто «назначается», потому что довести количество циклов замораживания-оттаивания до стандартного уровня разрушения просто не удается. Например, подобные испытания, проведенные в НИИЖБ, показали, что после 1000 циклов потеря прочности составила в пределах 3%, т.е. на уровне статистической погрешности. Абсолютная по сути непроницаемость полимербетона оказывается очень важна не только для гидроизоляции. Например, был успешный опыт по изготовлению из полимербетонных конструкций огромных — в несколько десятков метров — вакуумных камер.
• Тот факт, что полимеры – хорошие диэлектрики, не нуждается в дополнительных комментариях. Есть целый ряд производств и назначений, где без конструкционного диэлектрика обойтись очень сложно, и здесь у полимербетона также нет конкурентов, потому что больше нет таких материалов, сопоставимых с ним по комплексу показателей.

Область применения полимерного бетона

В целом химическая стойкость до сих пор является тем присущим по природе свойством полимербетона, по которому ему практически нет конкурентов. Это касается не только областей с очевидно агрессивной средой. Например, воздух крупных городов разрушает даже природный камень, поэтому использование облицовочных и (в меньшей степени) дорожных плит, бордюрных камней из полимербетона оказывается целесообразным не только с технической и эстетической стороны, но и с учетом долговечности. К подобным областям применения полимербетона можно отнести изготовление труб различного назначения, особенно подземных, конструктивных элементов подземных сооружений (коллекторов, туннелей и пр.) и даже сантехники. Полимербетон используется в таких случаях и в качестве замены традиционных материалов, и совместно с ними. Например, изготавливались металлические трубы с наружным слоем из легкого полимербетона, который выполнял двойную функцию: защита от коррозии и теплоизоляция.

Также одним из очень разработанных направлений специального назначения для полимербетона в развитых западных странах является станкостроение. Здесь полимербетон успешно конкурирует с чугуном, сталью, цементным бетоном, а также с природным камнем. Причина почти та же, что и в других случаях: полимерные композиты просто по природе своей обладают высоким уровнем поглощения вибраций. В современных прецизионных станках эта характеристика является почти определяющей. Из полимербетона при этом изготавливают не только станины, но и другие элементы станков. Количество станков с такими элементами уже в конце 80-ых годов исчислялось тысячами. Полимербетон используется как вместо, так и вместе с другими материалами. Например, полимерные демпфирующие покрытия на стальные конструкции известны достаточно давно, в настоящее время с использованием полимербетона это не просто покрытия – а полноценная часть конструкции.

Наконец, то, о чем трудно не сказать. Полимербетон, там, где это требуется, — просто красивый материал, способный удовлетворить практически любые эстетические вкусы. Он легко окрашивается, из-за своей химической инертности он сочетается с большинством минеральных красителей и материалов, используемых в таком качестве. Изготовление из полимербетона отделочных плит, полов, сантехники, различных декоративных элементов «под природный камень» самых различных цветов и оттенков уже давно ни для кого не является чем-то необычным.

Технология производства полимерных бетонов

Есть некоторые технологические особенности приготовления полимербетонной смеси по сравнению с обычным бетоном, но в целом полимербетон не ставит перед производителями каких-то особенно сложных задач. Серийное производство изделий из полимербетона подразумевает наличие тех же операций:

• дозирование полимербетонной смеси;
• смешивание полимербетонной смеси;
• укладка полимербетонной смеси.

Основное отличие – обязательное применение смесителей принудительного действия. Разумеется, как и использование любой химии, производство требует своей культуры работ и комплекса мер по безопасности и защите. И работа с этими материалами не так опасна, как может изначально казаться: химикаты, используемые при производстве полимербетона, относятся к 3-ей группе, т.е. на уровне цементной пыли. Например, метилметакрилат (ММА) — один из основных видов вяжущих в полимербетонах и основной компонент в производстве оргстекла – до сих пор используется при изготовлении пломб для зубов.

Виды полимербетонов по типу вяжущего материала

Трудно сказать, из каких полимерных материалов не делались попытки – в той или иной степени успешности – изготовить полимербетон. Но все же можно выделить три больших класса полимеров, имеющих львиную долю при производстве этого материала:

• Полиэфирные смолы;
• Эпоксидные смолы;
• Акриловые смолы.

Причем под последними в первую очередь подразумеваются составы на основе ММА. Предпочтения могут быть разными, от традиций до доступности, у каждого связующего своя история, свои достоинства и недостатки.

В конце 80-ых годов тогда еще западногерманскими специалистами была проведена комплексная оценка стоимости различных полимербетонов. Всего оценивалось девять показателей, которые включали в себя и технологию, и прочность, и экологию, и собственно цену. Если полиэфирные и эпоксидные составы по этому показателю оказались рядом (с некоторым преимуществом эпоксидных), то полимербетон на ММА превзошел их почти в полтора раза (точнее в 1,42). Конечно, не все так однозначно, и полиэфирные, и эпоксидные составы используются и будут использоваться, но на сегодняшний день ММА в большинстве случаев — явно более выигрышный вариант. Свойства ММА позволяют использовать его и совместно с другими полимерами (сополимерами), такое комплексное сочетание положительных свойств разных материалов часто дает возможность в значительной мере нивелировать их негативные качества.

Стоимость полимербетона

Практически единственный показатель, оказывающий определяющее значение в ограничении применения полимербетона это стоимость. Правда, необходимо сказать, что здесь очень сильное влияние оказывают консерватизм и инерционность мышления. Очевидно, что то, что было безусловно актуальным 20-30 лет назад, сейчас частично или полностью потеряло свою актуальность. Это справедливо и по отношению к полимербетону. Сейчас себестоимость полимербетона вполне сопоставима с хорошими цементными составами. Но есть технологии (каркасная технология, технология с полнораздельной укладкой компонентов), позволяющие снизить содержание полимера в полимербетоне до «неприличных» показателей, 2,5-4%. Понятие «искусственный камень» при этом становится уже не рекламным слоганом, а термином по существу сказанного.

Никто не покушается на то, чтобы строить из полимербетона башни и мосты (кто сказал, что это навсегда?), но во многих направлениях отношение к полимербетону, как к «дорогой игрушке», необходимо менять.

Менять просто потому, что это не так.

В качестве заключения

Полимербетон – все-таки сравнительно молодой материал. Но у молодости есть несомненное преимущество – у нее все впереди. Да и корректнее по отношению к полимербетону говорить не о молодости, а уже и о зрелости. История полимербетона – это всего чуть больше 50 лет. Настоящий пик интереса и в СССР, и на западе пришелся на 70-80 годы при примерно равном уровне научно-исследовательских разработок. По понятным причинам широкие перспективы использования этого материала у нас в стране так и остались в том далеком прошлом. Сейчас в России своего рода ренессанс. И опять же по понятным причинам у российских производителей есть уникальный шанс обратить самое пристальное внимание на успешное использование преимуществ полимербетона — нашего, российского полимербетона. Материала, вобравшего в себя исследовательские идеи и разработки не только из бетоноведения, но и химии, физики, машиностроения.

Материал на стыке нескольких наук – это всегда материал будущего.

Полимербетон — Справочник химика 21

    П-бетоны — общее название материалов на основе полимерцементных бетонов, полимербетонов и бетонополимеров. [c.431]

    При ремонтных работах для опалубки целесообразно использовать металлические листы. На внутреннюю поверхность листов наносится разделительный слой (жидкое стекло, раствор графита в эмульсоле, раствор битума в бензине). Твердение полимербетона в естественных условиях продолжается 28 суток. Распалубка может осуществляться через 3—4 ч. [c.198]

    Полимербетоны имеют адгезию к бетону, превышающую предел прочности бетона на разрыв. Они обладают также высокой стойкостью в агрессивных средах, в которых обычный бетон быстро разрушается. Кроме того, полимербетоны стойки против минеральных и органических кислот, масел, нефтепродуктов, органических растворителей. [c.197]

    Составляющие тяжелы А (р = 2200 кг/м») полимербетон ФАМ легкий (р — 1700 кг/м ) полимербетон ФАМ легкий (р == 1700 кг/м ) полимербетон ПН [c. 198]

    Для приготовления полимербетона щебень с песком и мукой перемешивается в растворомешалке 2—3 мин, затем после добавления смолы — еще 2—3 мин и, наконец, после добавления отвердителя — снова 2—3 мин. Смесь должна быть уложена в течение 30 мин после ее приготовления. [c.198]

    Такие реакции осуществляются легко и дают хорошие выходы продукта. Смесь образовавщихся ненасыщенных фурановых кетонов известна под названием мономера ФА. который применяется при производстве полимербетонов (см.с. 431). [c.359]

    Фурфурол используется в качестве растворителя при синтезе фурановых полимеров (см. с. 428) и других целей. Например, фурфурол вместе с мочевиной может служить в качестве связующего для полимербетонной смеси для повышения ее прочностных свойств-и водостойкости. [c.359]

    Для получения полимербетонов используют главным образом термореактивные полимеры. Разработаны полимербетоны на основе эпоксидных, ненасыщенных полиэфирных, фурановых, фенолоформальдегидных, карбамидных, поливинилацетатных и термопластичных кумароно-инденовых полимеров. Однако наиболее дешевыми и наименее дефицитными являются фурановые (фурфуролацетоновые) полимеры. Фурановый полимербетон на мономере ФА химически стоек и термостоек. Особенно он устойчив к истиранию — это качество характерно для бетонов на основе эпоксидных и фурановых полимеров. Эпоксидные полимербетоны обладают высокой адгезией к большинству сухих строительных материалов. [c.431]

    Применение в качестве жаростойких и атмосферостойких покрытий для производства стеклотекстолита большой прочности и теплостойкости пенопластов, выдерживающих температуру до 400 С производства полимерцементных растворов и полимербетонов гидрофобизации строительных материалов и изделий, пластификации бетонных смесей в качестве антивспенивателей для интенсификации помола клинкера и сырья для керамических изделий в качестве добавок к бе- гонным смесям (для увеличения морозостойкости, сцепления со старым бетоном и т. д.). [c.113]

    Строительные изделия и материалы на основе полимеров полимерцементы и полимербетоны, газонаполненные пластмассы и стеклопласты. Полимерные пленочные материалы, клеи, мастики и герметики. [c.172]

    Харчевников В. И. Стекловолокнистый полимербетон (Воронеж Изд-во ВГУ, 1976). [c.188]

    На основе лака УР-293 разработана однокомпонентная полиуретановая эмаль УР-49, обладающая комплексом ценных физико-химических свойств. Она может быть использована в качестве покрытия по полимербетонным и полимерцементным полам, а также для защиты трюмов морских судов, перевозящих минеральные удобрения. [c.74]

    ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛИМЕРБЕТОНОВ НА ОСНОВЕ КАРБАМИДО-ФОРМАЛЬДЕГИДНОЙ ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЫ [c.139]

    Полимербетоны — новые эффективные химически стойкие материалы, у которых степень наполнения минеральными наполнителями и заполнителями доходит до 90-95% по массе. Эти сравнительно новые материалы находятся вне конкуренции с другими наполненными полимерными композициями по расходу связующего, который составляет всего 5-10% общей массы полимербетона, и, естественно, стоимость такого материала по сравнению с пластмассами существенно снижена.  [c.139]

    Киреев В.В., Плеханова Н.С., Дьяченко Б.И, Рыбалко В.П. Исследование полимербетонов на основе карбамидо-формальдегидной полимерной матрицы 139 [c.166]

    Морозостойкость полимербетона также выше, чем обычного бетона па портландцементе. [c.355]

    Ванны из полимербетонов или полимерсиликатных бетонов, работающие в условиях воздействия кислых агрессивных сред при нормальной и повышенной температуре, изготавливаются [c.92]

    Хлоропреновые латексы (наириты Л) различных марок используются в промышленности заменителей кожи, при получении маканых изделий, клеев, при получении полимербетонов. Бута-диен-пипернленовые латексы (ДБП) различных марок — в производстве асботехнических изделий. [c.612]

    Особенно бысгро начинает развиваться органическая химия с 60-х годов прошлого столетия, когда А. М. Бутлеров создал теорию химического строения органических соединений, ставшей научной основой для дальнейшего развития исследований в этой области химии. Немаловажную роль сыграли в развитии химической науки развивающиеся буржуазные общественно-экономические отношения, и в первую очередь рост производительных сил. Однако в дореволюционной России химическая промышленность, как и химическая наука, не получили должного развития. Только победа Великой Октябрьской социалистической революции создала в нашей стране благоприятные условия для развития химической науки, и в частности органической химии. За годы советской власти родилась мощная химическая промышленность. Впервые была создана нефте-и газоперерабатывающая промышленность, началось производство пластических масс, искусственных волокон и каучуков. Стала развиваться химия красителей, лекарственных веществ, витаминов и моющих средств. Органические соединения начали применяться практически во всех отраслях промышленности лaкoкpa o нoй, фармацевтической, пищевой, топливной, кожевенной, текстильной и др. Без органической химии сейчас нельзя представить современное сельское хозяйство, машино- и самолетостроение, транспорт и электропромышленность. Незаменимое применение в строительной индустрии нашли пластмассы, полимерцементы и полимербетоны, клеи и герметики, кремнийорганические соединения, поверхностноактивные вещества и другие продукты. [c.7]

    Эпоксидные полимеры легко совмещаются с другими полимерами. Так, модификация эпоксидных полимеров с фенолоформальдегидными, фурановыми, кремнийорганическими и другими приводит к созданию новых, с заранее заданными свойствами антикоррозионных материалов, которые ио стоимости значительно ниже эпоксидных полимеров. Совмещение эпоксидных полимеров с дегтевыми материалами позволяет получать прочные и экономичные связующие для полимербетонов и мастик. Для гидроизоляции железобетонных сооружений и антикоррозионной защиты металлических конструкций применяют фураноэпоксидную композицию ФАЭД-8. Разработаны и негорючие или самозатухающие покрытия на основе фосфорорганических эпоксидных полимеров. Эпоксидные полимеры используются и для приготовления полимеррастворов и и полимербетонов, которые с успехом применяются в антикоррозионной технике.  [c.421]

    Дании дорожных и аэродромн >1х покрытий, для закрепления грунтов и в качестве связующих для строительных растворов и полимербетонов. [c.431]

    Полимербетоны применяют для устройства монолитных бесшовных полов, отделочных и защитных покрытий, ремонта и омоноли- [c.431]

    Применение в качестве связующего и пленкообразующего компонента в малярных ррасках по штукатурке и дереву для внутренней и внешней отделки для получения полимерцементов и полимербетонов с повышенной прочностью на удар, изгиб и растяжение для склеивания древесины, изготовления бесшовных полов, кирпичных блоков с повышенной прочностью швов для укрепления поверхностных слоев сырых керамических изделий, а также в качестве связки и пластификатора керамических пресс-порошков.  [c.110]

    Фурановые смолы применяют для изготовления композиций минерального наполнителя, мономера ФА и ионного отвердителя — сульфокислоты (1,5—2,0%). Пластбетон получается смешением этих компонентов. Введением в бетонную массу на основе минеральных вя-жуш,их фурфурилового спирта с солянокислым анилином или фур-фурамида получают полимербетоны. Из большого числа синтетических смол, выпускаемых отечественной промышленностью, фурановые смолы типа ФА или ФАМ обеспечивают наиболее высокую прочность и химическую стойкость полимербетонов на их основе. Эти смолы являются сравнительно дешевыми и недефицитными. [c.206]

    Полимербетон состоит из минерального вяжущего — цемента, органического вяжущего — полимера и инертного заполнителя. В качестве полимерного вяжущего (связующего), применяются различные естественные и синтетические смолы (фенилформальдегидные, полиэфирные, поливиннлацетатные, фурфу-рольные, битумы, пеки и др.) и каучуки (натуральный, бутадненстирольный и др. ). [c.353]

    Свойства полимербетонов на разпичных смолах [c.354]

    Физико-механические свойства полимербетона определяются свойствами цемента и полимера, их соотношением, качеством и свойствами заиолнителя, степенью сцепления его с минеральным вяжущим и полимерным связующим, условиями затвердевания и пр. [c.355]

    Некоторые механические свойства поливиинлацетатного бетона при различном соотношении полимер-цемент и наличии песка нриведены в табл, 266. Для сравнения в таблице даны свойства мелкозернпстого бетона. В табл. 267 приведены свопства футеровочных коррозпоииостойких полимербетонов па различных смолах по данным Эванса [212]. [c.355]

    Этот институт разрабатывает проектную документацию на стадиях технического проекта, рабочих и технорабочих чертежей, участвует в составлении технических условий и технико-экономического обоснования на проектирование промыщленных площадок, проектирует различное оборудование, вентиляционные системы, а также элементы зданий и сооружений из химостойких неметаллических конструкционных материалов (стеклопластиков, полимербетонов, полимерсиликатов и т. п.) в тех случаях, когда их использование более целесообразно, [c.82]

    Одним из путей улучшения механических свойств и повышения физико-механической стойкости полимерных бетонов является введение в их состав углеродсодержащих наполнителей. В этой связи нами была исследована возможность использования шунги-товых пород (сланцев) в качестве наполнителей силикатополи-мербетонов и полимербетонов на фурфурол-ацетоновом мономере ФАМ. [c.89]

    При приготовлении бетонов на жидком стекле и силикат-полимербетонов перед загрузкой компонентов в бетоносмеситель рекомендуется смешать тонкомолотый наполнитель с кремнефтористым натрием. При получении готовой смеси андезитового порошка с кремнефтором необходимо сделать перерасчет количества кремнефтора с учетом данных паспорта завода-поставщика. Материалы загружаются в такой очередности щебень всех фракций и песок, смесь андезитовой муки с кремнефтористым натрием. Перемешивают материалы не менее 4—6 мин, затем добавляют жидкое стекло и вновь перемешивают 3—5 мин до получения однородной смеси. Бетоносмеситель должен быть тщательно очищен после каждого замеса. При приготовлении силикатполимербетона состава № 1 рекомендуется предварительно смешать жидкое стекло с фуриловым спиртом, а состава № 2 — приготовить полимерный компаунд на весь объем бетонирования, для чего дозируют 70 мае. ч. фурилового спирта и 30 мае. ч. смолы ФРР, сливают их в одну емкость и тщательно перемешивают. При использовании ингибитора коррозии для армированных конструкций [c.133]

Состав Wabocrete II для заполнения переходных зон деформационных швов рекомендован к применению в России

• Полимербетон прошел испытания в ведущих дорожных научно-исследовательских институтах

В феврале 2017 года ведущие российские научно-исследовательские институты после серии испытаний рекомендовали к применению в отечественном дорожном и мостостроительстве новую систему Wabocrete II для заполнения переходных зон деформационных дорожных швов. В ходе тестов состав, разработанный концерном BASF, ведущим мировым производителем строительной химии, продемонстрировал высокие показатели поглощения ударных нагрузок и сопротивляемости сдвиговым нагрузкам; устойчивость к воздействию ультрафиолета, антигололёдных реагентов и истирания; водонепроницаемость и стабильность эксплуатационных параметров в широком диапазоне температур.

Согласно экспертному заключению, полимербетон Wabocrete II создаёт надёжное и эластичное сопряжение дорожной одежды и деформационных швов, поглощает ударные нагрузки и передаёт их на основание полотна, обеспечивая плавный и бесшумный проезд транспорта. Решение обеспечивает повышение долговечности в напряжённых участках дорожного полотна и увеличивает срок эксплуатации швов до 10 лет. Благодаря способности состава быстро набирать характеристики, время открытия движения после формирования или ремонта швов сокращается в 1,5 раза: проезд по участку дороги можно открывать уже через два часа после укладки.

«До сегодняшнего дня деформационные швы — места сопряжения дорожных элементов — были «слабым местом» практически любой дороги. Сперва происходит образование колеи, затем резиновый компенсатор выходит из строя, расшатывается металлическая конструкция, после чего шов разрушается полностью. Проблема хорошо знакома не только специалистам, но и водителям: характерный удар при попадании колеса в разрушенный шов вызывает самые неприятные ощущения и наносит ущерб не только дороге, но и транспортному средству», — комментирует Алексей Ровенский, коммерческий директор строительного подразделения концерна BASF.

Как отмечает эксперт, на оживлённых магистралях такие удары превращаются в непрерывный громкий стук, нарушающий покой жителей окрестных районов днём и ночью. Всё это также вызвано быстрым износом элементов швов, но теперь проблему можно решить с помощью Wabocrete II.

На данный момент система уже прошла испытания не только в институтских лабораториях, но и на практике — в российских регионах с различными климатическими условиями. И во всех случаях было подтверждено соответствие системы заявленным эксплуатационным параметрам, а также её способность работать и сохранять свои свойства в широком диапазоне температур.

Например, новый состав был использован при выполнении работ по ремонту трассы А-147 «Джугба — Сочи» на границе с Республикой Абхазия и моста через реку Кудеспа. «В период эксплуатации с ноября 2016 года полимербетон полностью подтвердил заявленные производителем показатели. Мы планируем и в дальнейшем использовать этот состав при реализации проектных решений», — отметил начальник ФКУ Упрдор «Черноморье» Владимир Кужель.

По словам начальника управления ФКУ Упрдор «Алтай» Ярослава Долинского, материал подтверждает заявленные свойства при температурах от -40°С до +40°С, сохраняя при этом высокую ударную вязкость и эластичность. В частности, Wabocrete II использовался для устройства переходной зоны на деформационных швах на 202-410 км федеральной автодороги Р-256 «Чуйский тракт» Новосибирск — Барнаул — Горно-Алтайск, на границе с Монголией. Здесь швы исправно работают с 2013 года при интенсивности движения до 16.500 автомобилей в сутки и нагрузках до 80 т в одиночном порядке и до 30 т в общем потоке. Аналогичные результаты были получены и в процессе эксплуатации участка 54-930 км федеральной трассы М-5 «Урал», где Wabocrete II применялся для ремонта в 2015 году.

По мнению экспертов, состав оптимален для российских условий, отличающихся большой протяжённостью автодорог, сложной и разнообразной климатической обстановкой. Такое решение особенно актуально для трасс и мостов с серьёзной транспортной нагрузкой. Применение состава позволяет значительно упростить и ускорить дорожные работы и получить серьёзную экономию за счёт увеличения срока службы деформационных швов и сокращения трудозатрат.

Полимерцементный бетон: свойства и применение

🕑 Время прочтения: 1 минута

1. Латекс в условиях окружающей среды должен образовывать пленку, чтобы он надлежащим образом покрывал цемент и частицы заполнителя. Это помогает создать прочную связь между заполнителем и цементной матрицей.
2. Растущую микростойку необходимо перехватить образовавшейся полимерной сеткой.Это делается путем рассеивания энергии за счет образования микрофибриллы.

1. Поливиниловые эфиры
2. Полиэпоксидные смолы (винилиден-хлорид)
3. Сополимеры
4. Стирол Утадиен

1. Высокогерметичный

1. Накладки PCC обладают превосходными эксплуатационными характеристиками в течение длительного времени.
2. Смешивание PCC должно производиться в мобильной бетономешалке.
3. Обработка, размещение и отделка PCC должны быть завершены менее чем за 30 минут.
4. PCC требует от одного до двух дней отверждения во влажной среде с последующей сушкой на воздухе.
5. Стирол-бутадин PCC обладает отличной стойкостью к внешним воздействиям или средам, в которых присутствует влага.
6. Изменение цвета поверхности происходит, когда бетон подвергается воздействию УФ-излучения, за исключением акриловых полимеров.
7. Применяется для облицовки настилов мостов, перекрытий и ямочного ремонта любых бетонных поверхностей толщиной от 4 до 100 мм по бетонам.
8. Акриловые латексы используются для ремонта и заделки полов, а также в тех случаях, когда важно сохранение цвета.
9. Эти накладки создают высокопрочную износостойкую поверхность, очень устойчивую к атмосферным воздействиям.
10. PCC необходимо укладывать и отверждать при температуре от 7 до 30 °C.
11. Мобильные смесители непрерывного действия, оснащенные дополнительным резервуаром для хранения латекса, должны использоваться для больших объемов применения полимер-модифицированного бетона.
12. Время смешивания ограничено 3 минутами для небольших порций или для растворосмесителей.
13. PMC имеет тенденцию к растрескиванию при пластической усадке во время укладки, поэтому необходимы особые меры предосторожности, когда скорость испарения превышает 0,5 кг/м2/ч.
14. Модуль упругости, как правило, ниже по сравнению с обычным бетоном, поэтому его использование в элементах, нагруженных в осевом направлении, должно оцениваться соответствующим образом.
15. Поливинилацетатные смеси не должны подвергаться воздействию влаги.
16. Эпоксидные эмульсии дороже.

Рис.1: Покрытие из полимербетона для настила моста; Изображение предоставлено: The Aberdeen Group, Concrete Construction

2. Конструкция пола

Рис.: Сборные санитарные блоки PCC; Изображение предоставлено: Armorock

Может ли полимербетон заменить традиционный бетон?

Устранение необходимости использования портландцемента в бетоне

Хотя полимербетон стал широко известен только в 1970-х годах, впервые он был представлен в конце 50-х годов. Благодаря многолетней разработке полимеризованный мономер теперь может заменить портландцемент в качестве связующего вещества в бетоне.Полимерный бетон обладает многими превосходными свойствами по сравнению с традиционным бетоном с использованием портландцемента, включая высокую прочность на сжатие и ударную вязкость, быстрое отверждение, низкую проницаемость и устойчивость к химическим веществам и коррозионным агентам. Благодаря этим свойствам он нашел применение в очень специализированных областях по всему миру.

Что такое полимербетон?

Полимербетон представляет собой композиционный материал, полученный в результате полимеризации смеси мономер/заполнитель. Это соединение, в котором в качестве связующего используется синтетический органический полимер, и его получают путем смешивания полимерной смолы со смесью заполнителей.Полимерный бетон обычно получают путем уменьшения объема пустот в заполнителях, что снижает количество полимера, необходимого для связывания рассматриваемых заполнителей. Полимерные смолы, которые обычно используются для производства этого типа бетона, представляют собой метакрилат, эпоксидную смолу, фурановую смолу, полиэфирную смолу и винилэфирную смолу. Из-за более низкой стоимости, хороших механических свойств и доступности ненасыщенные полиэфирные смолы используются чаще всего. Выбор используемой смолы во многом зависит от области применения и таких факторов, как химическая стойкость и атмосферостойкость, желаемые свойства и стоимость.

Как это используется?

От атомных электростанций, морских работ, промышленных резервуаров и линейных дренажных систем полимербетон используется в ряде различных приложений, включая системы хранения воды и электролиз цветных металлов. На протяжении многих лет рост транспортной и инфраструктурной деятельности был основным фактором увеличения спроса на полимербетон.
Благодаря упомянутым выше превосходным характеристикам и растущей во всем мире потребности в более жестком, прочном, долговечном и пластичном строительном материале популярность полимербетона растет. Не говоря уже о преимуществах использования полимербетона в плане его экологических преимуществ. Одним из факторов, сдерживающих широкое использование полимербетона, является его высокая стоимость, которая ограничивает его использование приложениями, требующими низкого энергопотребления и меньшей рабочей силы.

Где он используется?

В то время как Азиатско-Тихоокеанский регион лидирует на мировом рынке полимербетона, быстрое развитие строительной отрасли в Соединенных Штатах означает, что на США также приходится значительная доля рынка полимербетона.Рынок полимербетона в других странах мира, таких как Европа, Ближний Восток и Африка, расширяется гораздо медленнее.

Ожидается, что со временем использование полимербетона во всем мире будет расти. Необходимость замены существующего бетона по мере его старения, повышение осведомленности об использовании полимеров в бетоне, а также разработка новых и менее дорогих продуктов помогут расширить рынок полимербетона.

Источники:
Раман Беди, Ракеш Чандра и С. П. Сингх, «Механические свойства полимербетона», Journal of Composites, vol. 2013 г., ID статьи 948745, 12 страниц, 2013 г. doi:10.1155/2013/948745
Trans Market Research. «Рынок полимербетона к 2024 году продемонстрирует рекордный исследовательский рост». SBWire, SBWire, 7 ноября 2017 г., www.sbwire.com/press-releases/polymer-concrete-market-to-record-study-growth-by-2024-888575.htm.
Фото: All Proof Industries

Исследовательские статьи, журналы, авторы, подписчики, издатели

		Как крупный международный издатель академических и исследовательских журналов, Science Alert публикует и разрабатывает игры в партнерстве с самыми престижные научные общества и издательства.Наша цель заключается в проведении высококачественных исследований в максимально широком аудитория.
		Мы прилагаем все усилия, чтобы поддержать исследователей которые публикуются в наших журналах. Существует огромное количество информации здесь, чтобы помочь вам опубликоваться у нас, а также ценные услуги для авторов, которые уже публиковались у нас.
		2022 цены уже доступны. Ты может получить личную / институциональную подписку на перечисленные журналы непосредственно из Science Alert. В качестве альтернативы вы возможно, вы захотите связаться с предпочитаемым агентством по подписке. Пожалуйста, направляйте заказы, платежи и запросы в службу поддержки клиентов в службу поддержки клиентов журнала Science Alert.
		Science Alert гордится своим тесные и прозрачные отношения с обществом. В виде некоммерческий издатель, мы стремимся к самому широкому возможное распространение материалов, которые мы публикуем, и на предоставление услуг самого высокого качества нашим издательские партнеры.
		Здесь вы найдете ответы на наиболее часто задаваемые вопросы (FAQ), которые мы получили по электронной почте или через контактную веб-форму.В соответствии с характером вопросов мы разделили часто задаваемые вопросы на разные категории.
		Азиатский индекс научного цитирования (ASCI) обязуется предоставлять авторитетный, надежный и значимая информация путем охвата наиболее важных и влиятельные журналы для удовлетворения потребностей глобального научное сообщество. База данных ASCI также предоставляет ссылку до полнотекстовых статей до более чем 25 000 записей с ссылка на цитируемые источники.

Оптимизация полимербетона, используемого для изготовления оснований для прецизионных станков

Abstract

Благодаря превосходному коэффициенту демпфирования, высокой адгезии и быстротвердеющий полимербетон используется в производстве основ для широкого спектра прецизионных машин.Коэффициент теплового расширения для полимербетона является одним из основных параметров, который может влиять на уровень точности в прецизионных инструментальных станках. Прочность на изгиб является фундаментальной прочностью основания. В этом исследовании были исследованы шесть заполнителей (базальт, сподумен, летучая зола, речной гравий, песок и мел). Образцы полимербетона были приготовлены с различным составом заполнителей, содержащих одинаковую объемную долю смолы (заполнители 83 % и рафинированные 17 %). Испытание на изгиб в четырех точках применялось для измерения прочности на изгиб образцов полимербетона.Коэффициент теплового расширения полимербетона измеряли с помощью специального устройства. Предварительно оптимальным составом с наибольшей прочностью на изгиб и наименьшим коэффициентом теплового расширения был признан базальт, сподумен и летучая зола. Состав из базальта, песка и золы-уноса был вторым в рейтинге. Второй состав был предложен для дальнейшей оптимизации с точки зрения объемной доли смолы с учетом его способности адаптировать меньшее количество смолы. Различные образцы полимербетона были приготовлены с различными объемными долями смолы следующим образом; 17%, 15% и 13%.Было продемонстрировано, что объемная доля смолы оказывает значительное влияние на коэффициент теплового расширения и прочность на изгиб полимербетона. Окончательный оптимизированный состав состоял из базальта, песка и летучей золы (87% наполнителя и 13% смолы). Программа ANSYS 13 была использована для визуализации влияния составов полимербетона на тепловое расширение основания и его влияния на уровень точности инструментального станка.

Ключевые слова

A. Термореактивная смола

A.Полимерно-матричные композиты (ПМК)

B. Адгезия

C. Анализ методом конечных элементов (FEA)

Рекомендуемые статьиСсылка на статьи (0)

Copyright © 2012 Elsevier Ltd. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Почему полимерный раствор/бетон | Типы полимерного раствора/бетона

Полимерный бетон представляет собой комбинированный материал, в котором связующее полностью состоит из синтетических органических полимеров , также известных как бетон на искусственной смоле.

Полимерный бетон состоит из минерального наполнителя, например, заполнителя и полимерного вяжущего, которое может быть термопластичным, но чаще представляет собой термореактивный полимер.

Песок используется в качестве наполнителя, и его комбинация называется полимерным раствором. Другие наполнители включают гравий, известняк, щебень, мел, конденсированный микрокремнезем (кремнеземная пыль, кварцевая мука), гранит, кварц, глину, вспененное стекло и металлические наполнители . Как правило, в качестве наполнителя можно использовать любой сухой невпитывающий твердый материал.

Почему полимерный раствор?

Прежде всего следует понять, что полимеры в основном используются для модификации строительных растворов (портландцемент + вода + заполнитель песка) , а не для бетона (строительный раствор + более крупные заполнители, такие как гравий или камень) из-за относительной стоимости.

Основными исключениями являются полимер-модифицированный бетон для перекрытий настила мостов и ремонта дорог . В большинстве случаев применения модифицированного полимером цемента используется раствор толщиной не более одного или двух дюймов. Но давайте начнем с основ.

Также читайте: Что такое арматура | Зачем использовать армирование в бетоне | Типы стальных арматурных стержней

Различные типы полимерного раствора/бетона;

Существует несколько типов мономеров, и форполимеры используются для производства полимербетона. Наиболее часто используемые полимеры зависят от основных пяти типов форполимеров и мономеров.

1. Эпоксидная смола
2. Карбамид (карбамид формальдегид)
3. Акрил (метилметакрилат)
4. Полиэстер
5. Фуран (фурфуриловый спирт)

1.Эпоксидно-полимерный бетон;

Это связующее представляет собой термореактивный полимер; его можно отверждать различными отвердителями; наиболее частым содержанием являются полиамины. Использование полиаминовых отвердителей приводит к получению изделий из полимерных растворов с максимальной химической стойкостью. Другими отвердителями являются полиамиды и полисульфидный полимер . Изделия из эпоксидно-полимерного раствора, отвержденные полиамидами, обладают большей гибкостью, отличной термостойкостью и меньшей тенденцией к мелению при воздействии на открытом воздухе.Однако их стойкость к растворителям и химическим веществам ниже, чем у идентичных продуктов, отверждаемых полиаминами. Добавление полисульфидного полимера дает эпоксидно-полимерный раствор с большей гибкостью.

Из-за сравнительной дороговизны эпоксидные полимеры широко используются в качестве связующего в полимерных строительных растворах.

Физическая прочность изделий зависит от количества смолы и наполнителя, используемых в химическом составе изготавливаемого эпоксидного полимербетона.Например, образец , содержащий 15 % смолы и 200 % наполнителя, показал высокую прочность на сжатие и прочность на изгиб. Предел прочности при растяжении был максимальным при 20% смолы и 200% наполнителя. При этом механическая прочность модифицированного полимербетона в 4-5 раз выше, чем у ПКК.

Также читайте: Разница между раствором и бетоном | Что такое раствор и бетон | Типы раствора и бетона

2. Карбаминдовый полимерный бетон:

Эту смолу получают реакцией поликонденсации мочевины и формальдегида в водной или водно-спиртовой среде.Смолы на основе карбамида малотоксичны, предпочтительнее в производстве. Однако содержание полимерной матрицы в этих полимерных растворах высокое максимально до 30%, и их физико-механические характеристики низкие по сравнению с другими типами полимербетонов.

Эта смола содержит значительное количество древесной воды примерно от 30 до 40% , что приводит к большей усадке при отверждении композиции. Иногда это приводило к растрескиванию материалов.

3.Акриловый полимерный бетон:

В основном используемый акриловый полимер представляет собой полиметилметакрилат, который получают путем полимеризации метила, и он также известен как ММА. Полимерный бетон, изготовленный с использованием этого акрилового полимера в качестве связующего, представляет собой универсальный материал , который обладает отличной устойчивостью к атмосферным воздействиям, хорошими гидроизоляционными свойствами, хорошей химической стойкостью и относительно низкой усадкой при отверждении. Он имеет очень низкую склонность к водопоглощению. Акриловый полимерный бетон имеет очень высокую морозостойкость. Низкая температура воспламенения мономера ММА является недостатком, но представляет собой проблему безопасности. Полимербетон ММА можно легко наносить в любое время после отверждения грунтовки , что позволяет заблаговременно подготовить многие участки, делая укладку более эффективной.

Также читайте: Соотношение бетонной смеси | Что такое соотношение бетонной смеси | Типы бетонных смесей Соотношение

4. Полиэфирный полимерный бетон:

Полиэфирные смолы, такие как эпоксидные, представляют собой один из видов термореактивных смол, получаемых путем поликонденсации . Его вязкость низкая, а материалы на его основе обладают высокими механическими и электроизоляционными свойствами, высокой стойкостью к кислотам, маслам, бензину. Полиэфирные смолы токсичны, и при слабом перемешивании компонентов смеси высока вероятность расслоения и поэтапного отверждения состава .

5. Фурановый полимерный бетон:

Этот полимер основан на фурфуриловом спирте, полученном из сельскохозяйственных отходов , таких как рисовая шелуха, сахарный тростник, багасса, кукурузные початки, овсяная шелуха .Обычно он перекрестно связан с фурфуриловым спиртом, фурфуральдегидом или формальдегидом для получения термореактивных полимеров, обладающих высокой устойчивостью к большинству водных кислых или основных растворов и сильным растворителям, таким как кетоны, ароматические соединения и хлорированные соединения . Важным моментом в этом является способность храниться в течение длительного времени, примерно до 5 лет, даже при очень низких температурах.

Также читайте: Что такое сливовый бетон | Приложение | Микс-дизайн | Методология

В основном используемый метод улучшения полимерных растворов;

1.Отверждение цемента:

Широко распространенный цементный отвердитель используется для модифицирования полимерного раствора . Прочность цемента/бетона зависит от правильного отверждения, химической реакции, известной как гидратация между водой и цементом, которая заставляет кристаллы расти и обволакивать компоненты смеси. На начальных стадиях отверждения (около пяти-семи дней) необходимо достаточное количество воды для поддержания процесса гидратации, иначе бетон не затвердеет должным образом .

Здесь полимеры конденсируют скорость испарения воды.Позволил кристаллической структуре продолжать расти и укрепляться на этих критических ранних стадиях отверждения. Уменьшение испарения воды особенно важно при небольших объемах работ, когда площадь рассеиваемой поверхности больше по сравнению с объемом раствора.

2. Улучшение работоспособности.

заметно улучшает характеристики нанесения, делая раствор немного более водянистым, поэтому он легко обрабатывается и наносится. Есть некоторые полимеры, которые также продлевают период гидратации, что может увеличить время работы, жизненно важное свойство в жарких погодных условиях. Такого рода уловки используют подрядчики, чтобы меньше расходовать воды на технологичность. Полимер также действует как поглотитель воды, что в конечном итоге приводит к получению более прочного раствора с меньшим количеством пустот или слабых мест.

Также прочитайте:  Что такое покрытие в бетоне | Прозрачное покрытие в балках, плите, колонне, фундаменте

3. Модифицированная адгезия.

Полимерные модификаторы действуют как клей, облегчая нанесение модифицированного раствора на различные поверхности, такие как кирпичная кладка, бетон, кирпич, стекло, дерево, пенополиуретан, жесткий полистирол и металлы. Адгезия является жизненно важным свойством, особенно в тонкостенных покрытиях, таких как штукатурка, напыляемые покрытия и подложки, а также в приложениях с сильной вибрацией и в местах с интенсивным движением.

В некоторых особых случаях, например, у отвержденных модифицированных полимером строительных растворов обычно повышена прочность на изгиб, сопротивление удару и истиранию, прочность на растяжение, водостойкость и химическая стойкость по сравнению с немодифицированными растворами — кроме того, полимер в растворе помогает контролировать распространение микротрещин, что улучшает в значительной степени прочность миномета.

Также прочитайте:  Что такое покрытие в бетоне | Прозрачное покрытие в балках, плите, колонне, фундаменте

Где это применимо?

Совокупность всех характеристик, таких как улучшенная удобоукладываемость, эффективность отверждения, адгезия, позволяет использовать полимер-модифицированный раствор во многих областях, которые в противном случае были бы затруднены или невозможны. Одна вещь, которую обычно используют в большинстве этих применений, — это тонкий слой раствора. Обычно он может оставаться толщиной менее 1 или 2 (дюймов) или не превышать ее.Все они требуют одного или нескольких химических и механических свойств, упомянутых ранее.

Ремонтные растворы:

Затирки для ремонта трещин и расслаивания бетонных конструкций forex. Подъездные пути, тротуары и стены, Адгезия, сопротивление истиранию, прочность на растяжение и изгиб . Свежий раствор не будет идеально стыковаться со старой бетонной частью конструкции без модификации полимером.

Затирки и клеи:

Керамика, мрамор, камень — Настенная и напольная плитка и т.д. Адгезия, прочность на изгиб и водо-/химическая стойкость . Это стандартное применение для растворов, модифицированных полимерами.

 Используется для гидроизоляции:

В основном применяется в области септических резервуаров, подвалов, резервуаров для хранения наливной воды и бетонных стен, палуб кораблей, крыш. Водонепроницаемость для всей химической стойкости, другие свойства зависят от применения материала.

 Полы и тротуары:

Может использоваться в растворе или там, где тяжелые бетонные промышленные/коммерческие полы покрывают составы.Вот несколько примеров: лестницы, гаражи, склады, фабрики, больницы, железнодорожные платформы, взлетно-посадочные полосы аэропортов, лестницы, гаражи и т. д. Изменяются свойств сопротивления истиранию, химической стойкости, прочности на растяжение и водостойкости, прочности на изгиб и внешней долговечности.

Нравится этот пост? Поделитесь этим с вашими друзьями!

Предлагаемое чтение —

Материалоудаляемые отходы механообработки в качестве наполнителя полимербетона (технологическая стружка в качестве наполнителя полимербетона)

Номенклатура

г

диаметр поперечного сечения

фкт

прочность на растяжение при раскалывании

л

длина контактной линии образца

сЭ

стандартное отклонение среднего значения модуля Юнга

пфк

стандартное отклонение среднего значения прочности на разрыв при раскалывании

ПФС

стандартное отклонение среднего значения прочности на сжатие

sfr

стандартное отклонение среднего значения прочности на растяжение

х¯Е

среднее значение модуля Юнга

x¯fct

среднее значение прочности на отрыв

х¯fc

среднее значение прочности на сжатие

x¯fr

среднее значение прочности на растяжение

1 Введение

За последние десять лет развитие исследований полимербетонов подтолкнуло к их широкому использованию. ПК – полимербетон (минеральный литейный), представляет собой гетерогенный материал, состоящий из наполнителя в виде природных зерен различных заполнителей и связующего в виде полимерной смолы совместно с отвердителем [1,2,3]. ,4,5,6]. Полимербетон используется для производства различных изделий, таких как сборные санитарно-технические устройства, коррозионно-стойкие конструкции, емкости для кислоты, колодцы, водостоки, дорожные ограждения, ремонтные материалы, железнодорожные шпалы или детали машин, т. е. направляющие, столы, станки. инструментальные станины [7,8,9,10].Полимербетон обладает очень хорошими динамическими свойствами; однако механические свойства характеризуются низкими значениями параметров. В таблице 1 представлено сравнение механических и динамических свойств традиционных конструкционных материалов, таких как сталь и чугун, с полимербетоном [3,6,11,12].

Таблица 1

Сравнение механических и динамических свойств стали, чугуна и полимербетона

Параметры	Блок	Сталь	Чугун	Полимербетон
Прочность на сжатие	МПа	250 ÷ 1200	350 ÷ 650	∼100
Прочность на растяжение	МПа	300 ÷ 800	200 ÷ 1 200	∼10
Прочность на изгиб	МПа	400 ÷ 1600	150 ÷ ​​400	25 ÷ 40
Модуль Юнга	ГПа	210	80 ÷ 140	15 ÷ 40
Плотность	кг/м 3	7 850	7 150 ÷ ​​7 250	2 100 ÷ 2 400
Логарифмическое уменьшение демпфирования	—	0. 002	0,003	0,02 ÷ 0,03

Уже в 1990-х годах изучалось влияние количества ингредиентов на механические свойства минеральных отливок. Ким и др. проведены исследования влияния количества наполнителя и связующего на механические и теплофизические свойства минерального литья. В своих исследованиях они использовали камни разных размеров, песок и смолу [13]. Lokuge и Aravinthan исследовали влияние летучей золы (FA) и различных типов смол, входящих в состав минерального литья, на его механические свойства.Для испытаний использовались три типа смол: полиэфирная, виниловая и эпоксидная. Из проведенных исследований удалось сделать вывод, что значение прочности на сжатие для всех трех видов смол составляет от 90 до 100 МПа. Величина предела прочности была достигнута на уровне 15 МПа для минеральной отливки, изготовленной с использованием виниловой смолы [14]. Кроме того, Голевски исследовал влияние FA на механические свойства, межфазные микротрещины и снижение энергозатрат при производстве цемента [15,16,17]. На основании полученных результатов испытаний [15] установлено, что использование добавки 20 % ФА вызывает благоприятные изменения микроструктуры зрелого бетона. В этом композите среднее значение ширины микротрещин было ниже более чем на 40 % по сравнению с результатом, полученным для эталонного бетона. Напротив, бетон, содержащий 30 % добавки FA, имел больше микротрещин в области межфазной переходной зоны более чем на 60 % по сравнению с материалом без добавки. Во всех проанализированных композитах также наблюдалось увеличение ширины микротрещин почти на 70 % до более чем 110 % в случае возникновения динамических нагрузок [15].На основании полученных результатов испытаний [16] установлено, что бетоны на четвертичных вяжущих, содержащих нанодобавки, имеют очень благоприятные механические параметры. Четырехкомпонентный бетон, содержащий 80 % OPC, 5 % FA, 10 % SF и 5 % nS, показал наилучшие результаты по показателям хорошей прочности на сжатие и прочности на растяжение при раскалывании, тогда как наихудшими механическими показателями характеризовался бетон с большим содержанием FA. добавки в бетонную смесь, т. е. 15%. Более того, результаты прочности на сжатие и прочности на растяжение при раскалывании качественно сходятся.Кроме того, снижение количества ФОС в составе бетонной смеси в четвертичных бетонах дает экологические преимущества, связанные с уменьшением расхода сырья, необходимого для сжигания клинкера, электроэнергии и тепловой энергии при производстве цемента [16]. Использование некоторых минеральных добавок в качестве заменителей цемента, например, кремнистых ЖК, положительно влияет на снижение энергоемкости производства цемента. С другой стороны, такие мероприятия могут иметь негативные последствия из-за снижения прочностных показателей композитов на ранних стадиях отверждения [17].

Последние тенденции в исследованиях минерального литья показывают попытки легирования состава другими конструкционными материалами для улучшения их механических свойств. Сарибийк, Пискин и Сарибийк изучали влияние добавления 10, 20, 30, 40 и 47% стеклянного порошка на прочность на изгиб и прочность на сжатие минеральной отливки. Наибольший прирост прочностных показателей получен для образца с добавкой 30 % стеклянного порошка [18]. Булут и Шахин исследовали влияние пластиковых электронных отходов на механические свойства полимербетона.Испытания проводились на образцах, содержащих 5, 15 и 25 % отходов. Наибольшие значения прочности на сжатие, изгиб и растяжение при раскалывании были получены для образцов с 5 % пластиковых отходов (ПЭТФ) [19]. Кайя и Кар исследовали механические свойства полимербетона с добавкой отходов пенополистирола. Образцы изготавливались с 20, 40, 60 и 80% примесью пенополистирола. Испытания показали, что наилучшие механические свойства по прочности на сжатие, а также на растяжение получены у образцов, содержащих 20 % добавки пенополистирола [20].Барбута и Харья исследовали влияние добавления целлюлозных волокон на механические свойства минерального литья. Как в случае прочности на сжатие, так и в случае прочности на раскалывание получены более низкие значения прочностных показателей, чем в случае чисто минеральной отливки [21]. Byung-Wan, Seung-Kook и Jong-Chil попытались создать материал из ПЭТ и переработанного бетона. Созданы композиции, содержащие до 100% отходов компонентов. Оказалось, что в случае полной замены природных компонентов отходами или вторсырьем значения показателей механических свойств снижались по сравнению с минеральным составом.Значение прочности на сжатие уменьшилось на 40%. Значение прочности на отрыв при раскалывании уменьшилось на 12 %, а значение прочности на изгиб – на 21 % [22].

В настоящее время промышленные отходы в виде стружки механической обработки перерабатываются путем переплавки на металлургических заводах. Авторы решили использовать эту крошку для получения композиции полимербетона и предпринять попытку улучшить механические свойства такой композиции, что откроет новое направление в производстве полимербетонов.

2 Материалы и методы

Экспериментальное исследование было разделено на две части. В первой части проводились испытания на растяжение и определялся модуль Юнга. Для этого изготовили ряд образцов длиной l = 200 мм, захватного сечения диаметром d = Ø32 мм, а также калибровочного сечения диаметром d = Ø28 мм с расчетной длиной l ₀ = 100 мм. Во второй части эксперимента была изготовлена ​​серия цилиндрических образцов с размерами: диаметр d = Ø40 мм и высота h = 60 мм для испытаний на прочность при сжатии, а также для испытаний на растяжение при раскалывании.В качестве дополнительного наполнителя использовалась стружка механической обработки отходов шести видов: стальная мелкая стружка (SFC), стальная средняя стружка (SMC), стальная толстая стружка (STC), алюминиевая мелкая стружка (AFC), алюминиевая средняя стружка (AMC), и мелкая титановая стружка. Этот наполнитель является чрезвычайно дешевым ингредиентом, так как его можно купить по цене металлолома. Кроме того, этот наполнитель легко доступен. В каждом городе есть производственные предприятия, побочными продуктами (отходами) которых является стружка от механической обработки. На рис. 1 показан вид микросхем, использованных для тестирования.

Рисунок 1

Вид стружки, использованной во время исследования (a) мелкая титановая стружка (TFC), (b) мелкая алюминиевая стружка (AFC), (c) алюминиевая средняя стружка (AMC), (d) стальная мелкая стружка (SFC), (e) стальная средняя стружка (SMC), (f) стальная толстая стружка (STC).

В таблице 2 приведены процентные соотношения массы отдельных образцов. Массовые пропорции были выбраны таким образом, чтобы можно было смешать всю композицию и чтобы при формировании образца не возникало значительного размера пор.Более высокие проценты наполнителя стружки привели к трудностям при правильной подготовке образцов.

Стол 2

Список процентных долей отдельных образцов

	Без чипсов [WC] (%)	Титановая мелкая стружка [TFC] (%)	Мелкая алюминиевая стружка [AFC] (%)	Алюминиевая стружка среднего размера [AMC] (%)	Мелкая стальная стружка [SFC] (%)	Стальная средняя стружка [SMC] (%)	Стальная толстая стружка [STC] (%)
Отвердитель	2.2	2,2	2,2	2,2	2,2	2,2	2,2
Эпоксидная смола	8,2	8,2	8,2	8,2	8,2	8. 2	8,2
Минеральный наполнитель	89,6	87,8	86,9	86,9	85.1	85.1	85.1
Наполнитель стружки	0	1.8	2,7	2,7	4,5	4,5	4,5

Базовым материалом для образцов служил Epument 140/5 A1  – полимербетонный материал производства RAMPF. Производитель поставляет все комплектующие для самостоятельного изготовления минеральной отливки. В набор входят три компонента: эпоксидная смола, отвердитель и смесь заполнителей. Производитель также прилагает инструкции по приготовлению состава и соотношению компонентов смеси: 2,2 (эпоксидная смола):0,6 (отвердитель):27,2 (заполнители) соответственно [23]. Подготовка образца началась со смешивания нужного количества эпоксидной смолы и отвердителя. После этого был добавлен наполнитель стружки и тщательно перемешан. Затем добавляли минеральный наполнитель и снова тщательно перемешивали для равномерного распределения ингредиентов по всей смеси. Образцы, залитые в форму, затвердели в течение 24 ч, что позволило получить 80–90 % заданной твердости.После этого их вынимали из формы и выдерживали еще 14 дней до достижения полной твердости. Исследования проводились для пяти образцов каждого состава по каждому показателю механических свойств.

На рис. 2 представлены виды образцов, установленных в измерительной аппаратуре во время испытаний на растяжение, сжатие, а также на растяжение при раскалывании в соответствии с польскими нормами PN-EN 12390-3 и PN-EN 12390-6.

Рисунок 2

Виды образцов, установленных в измерительном устройстве (а) для прочности на растяжение, (б) для прочности на сжатие, (в) для прочности на растяжение при расщеплении.

Исследования проводились на испытательной машине INSTRON 4485, расположенной на кафедре сопротивления материалов машиностроительного факультета Лодзинского политехнического университета. Испытания на растяжение проводились со скоростью 2 мм/мин с использованием экстензометра для определения модуля Юнга исследуемого материала. В других испытаниях (сжатие и расщепление) скорость нагружения также была установлена ​​равной 2 мм/мин, а используемый тензодатчик имел диапазон 300 кН. В случае прочности на сжатие нижняя опора имела форму сферической чаши, чтобы выровнять образец по отношению к нагрузке.В случае расщепляющей прочности образцы располагали на плоских поверхностях.

В ходе каждого из испытаний производилась запись увеличения значения усилия в зависимости от растяжения образца (при растяжении) или поперечного перемещения (при сжатии и раскалывании), на основании чего можно было проанализировать влияние добавления механической стружки на механические свойства минерального литья. Каждый из тестов повторялся пять раз. Кроме того, разрушенные образцы были проанализированы под микроскопом для определения механизма растрескивания как в отношении прочности на сжатие, так и в отношении прочности на растяжение при раскалывании.После проведенных исследований были сформулированы выводы об использовании промышленных отходов в виде стружки механической обработки в отношении механических свойств минерального литья.

3 Результаты и обсуждение

В первой части исследования были проведены испытания на растяжение для определения модуля Юнга и предела прочности при растяжении. Результаты представлены в таблице 3 и на рисунках 3–5. Из-за высокой неоднородности материала полученные результаты характеризуются большим разбросом.

Таблица 3

Результаты для прочности на растяжение и модуля Юнга

	x¯fr (МПа)	sfr (МПа)	х¯Е (ГПа)	сЭ (ГПа)
Унитаз	17. 93	2,57	33,95	8,47
ТФК ​​	15,81	1,95	25.40	5,33
АФК	17,92	1,96	35.94	16.31
АМС	18,66	2,69	31,92	4,97
SFC	17,88	1,71	26,73	6,78
SMC	17.85	0,77	24,81	4,56
СТЦ	18,59	0,91	43,70	22. 03

Рисунок 3

Результаты испытания на растяжение.

Рисунок 4

Результаты для модуля Юнга.

Рисунок 5

Пример серии испытаний на растяжение.

Сравнивая средние значения предела прочности при растяжении, можно заметить, что добавление тонкой титановой стружки (TFC) снизило его значение примерно на 12%. В остальных случаях добавки не влияли на изменение предела прочности (различия менее 5%).

Сравнивая средние значения модуля Юнга, можно заметить, что добавление SFC, SMC и TFC уменьшало модуль Юнга примерно на 20–25 %, а STC повышало его значение относительно композита без добавления стружки (WC ) на 28%.Добавление алюминиевой стружки не оказало существенного влияния на модуль Юнга (разницы около 6%).

На рис. 5 показаны примерные курсы для каждого из образцов во время испытаний на растяжение.

Во второй части исследования были проведены испытания на сжатие для определения значения прочности на сжатие и прочности на растяжение при раскалывании. Для определения значения прочности на сжатие использовалась формула (1) в соответствии с польским стандартом PN-EN 1992-1-1.

(1) fc=Fπ⋅d22

где:

ф _c  – прочность на сжатие [МПа]

F  – максимальная сила [Н]

d  – диаметр поперечного сечения [мм].

Для определения значений прочности на разрыв при раскалывании использовалась формула (2) в соответствии с польским стандартом PN-EN 12390-6.

(2) fct=2⋅Fπ⋅L⋅d

где:

ф _ct  – предел прочности при растяжении [МПа]

F  – максимальная сила [Н]

L  – длина контактной линии образца [мм]

d  – диаметр поперечного сечения [мм].

Результаты представлены в таблице 4 и на рисунках 6–9.

Стол 4

Результаты для прочности на сжатие и прочности на растяжение при раскалывании

	х¯fc (МПа)	ПФС (МПа)	x¯fct (МПа)	пфк (МПа)
Унитаз	119. 00	2,17	17.10	1,59
ТФК ​​	109,76	1,74	12,75	0,64
АФК	117,35	0,78	12.65	0,08
АМС	110,87	2,45	15.05	1,91
SFC	108.10	4,95	11.08	2,12
SMC	106. 10	3,45	14,45	3,32
СТЦ	112,50	3,66	11,85	0,49

Рисунок 6

Результаты по прочности на сжатие.

Рисунок 7

Пример серии испытаний на прочность при сжатии.

Рисунок 8

Результаты для прочности на разрыв при раскалывании.

Рисунок 9

Пример курсов для определения прочности на растяжение при раскалывании.

Прочность на сжатие испытуемого материала определяли на основе испытаний на сжатие. Все образцы с добавлением стружки показали более низкую прочность на сжатие по сравнению с материалом без стружки (WC). Эти различия не превышали 15%. Наименьшая разница наблюдалась в образцах с добавкой АФК – разница около 1. 5%. Наибольшая разница наблюдалась в образцах с добавкой СМК – менее 11%. На рис. 7 представлены примеры курсов для каждого из образцов во время испытаний на сжатие.

Анализируя примеры курсов испытаний на прочность на сжатие, можно также заметить, что добавление большинства типов стружек привело к тому, что испытанные образцы стали более гибкими. Они имели большее значение укорочения, чем образцы, приготовленные из WC. В случае AFC укорочение образца увеличилось более чем на 100 % по сравнению с образцом без сколов (WC).

Прочность на растяжение при раскалывании также определялась на основе испытаний на сжатие. Все образцы с добавлением стружки показали более низкое значение прочности на разрыв при раскалывании по сравнению с WC. Наименьшие различия наблюдались для образцов с добавкой АМЦ – разница около 12%, а СМК – 13%. Наибольшая разница имела место для образцов с добавкой STC – 31%, а также SFC – более 35% разницы. При сравнении значений прочности на растяжение, полученных при обычных испытаниях на растяжение (рис. 3), со значениями, полученными при испытаниях на растяжение при раскалывании, можно наблюдать существенные различия.Наименьшее расхождение результатов получено для образцов WC. Разница составила около 4,5%. Наибольшее расхождение результатов получено для образцов с добавкой СТК, где разница составила более 36 %. Эти несоответствия могут быть результатом направленного расположения стружки в образце. Для условного и раскалывающего растяжения ПТК в образцах располагали параллельно высоте образца (в осевом направлении). При испытаниях на раскалывающую прочность образцы нагружены в аппарате в поперечном направлении (радиально), что существенно повлияло на полученные результаты.На рис. 9 представлены ходы образцов во время испытания на растяжение при раскалывании.

Анализируя примеры испытаний на растяжение при расщеплении, можно также заметить, что добавление АМС, а также STC привело к тому, что испытанные образцы стали более гибкими. Они имели большее значение укорочения, чем образцы, приготовленные из WC.

Кроме того, проведен анализ механизма растрескивания образцов с добавкой наполнителя стружки. Прорывы образцов, разрушенных в ходе испытаний, представлены на рисунке 10.

Рисунок 10

Пример разрушения образца после испытания.

При осмотре поврежденных образцов можно заметить, что гладкая поверхность скола способствует распространению трещин, возникающих внутри образца и приводящих к его разрушению. На рис. 10 показано, как стружка отделяется от окружающего вяжущего с минеральным наполнителем во время испытаний на сжатие. Исходя из этого, механизм растрескивания образца из минерального литья, в котором часть наполнителя заменена стружкой от механической обработки, выглядит следующим образом.Зарождение трещин происходит внутри зерен минерального заполнителя, а затем они переносятся через вяжущее на поверхность стружки. Когда трещины достигают поверхности стружки, добавка для стружки начинает отделяться от окружающего связующего, и образец разрушается.

Кроме того, была измерена ширина трещин в ITZ между чипами и керамической матрицей. Один и тот же механизм трещины (разделение материала по сколу) наблюдался для всех составов с добавкой стружки.Однако в зависимости от типа стружки ширина трещин была разной. Для образцов с ТК ширина трещин колебалась от 0,215 до 0,609 мм. Для образцов АФК наблюдалась наименьшая ширина трещины – от 0,069 до 0,183 мм. Наибольшая ширина трещины наблюдалась у образцов АМК и составляла от 0,321 до 1,145 мм. Для образцов SFC ширина трещины составляла от 0,123 до 0,302 мм. Для СМК-образцов ширина трещин составляла от 0,261 до 0,544 мм. Однако для образцов СТК ширина трещины была от 0.289 до 0,751 мм. Наименьшая ширина трещины в ITZ для образца AFC подтверждается испытаниями значений прочности на сжатие, для которых образец AFC получил самые высокие значения из всех легированных образцов.

4 Резюме

В статье представлены результаты исследования влияния добавки стружки механической обработки на механические свойства полимербетона. В качестве дополнительного наполнителя использовали стружку механической обработки промышленных отходов шести видов: SFC, SMC, STC, AFC, AMC и TFC.В ходе исследований было проанализировано влияние добавки стружки на основные параметры механических свойств: предел прочности при растяжении, предел прочности при сжатии, предел прочности при раскалывании и модуль Юнга. Были сделаны следующие выводы:

1. (1)

   Добавление наполнителя стружки не оказало существенного влияния на прочность полимербетона на растяжение. Для TFC это значение уменьшилось примерно на 12%, а для AMC и STC увеличилось на 4 и 3.5% соответственно.

2. (2)

   В случае модуля Юнга наблюдалось увеличение значения параметра для образцов с добавками алюминиевой мелкой стружки (АФК) и МТК на 6 и 29% соответственно, а для остальных образцов уменьшение значения параметра на было замечено до 25%.

3. (3)

   В ходе испытаний на прочность при сжатии для всех испытуемых образцов наблюдалось снижение значения параметра.Наименьшая разница зафиксирована для образцов с АЧХ, которая составила менее 1,5 %. Однако для образцов с добавкой СМК наблюдается наибольшее падение значения параметра, достигающее 11 %.

4. (4)

   В случае испытаний на разрыв при раскалывании все образцы характеризовались снижением значения параметра. Наименьшее значение снижения получено для образцов с добавкой АМС – 12%.Наибольшее падение значения было получено для SFC – более 35%.

Возможно применение механической стружки в составе полимербетона. Этот наполнитель является чрезвычайно дешевым ингредиентом, так как его можно купить по цене металлолома. Кроме того, этот наполнитель легко доступен. В каждом городе есть производственные предприятия, побочными продуктами (отходами) которых является стружка от механической обработки. Однако общий вывод из проведенных исследований заключается в том, что возможно использование заменителей минерального наполнителя, в виде промышленных отходов механической обработки, но это может вызвать снижение прочностных показателей механических свойств полимербетона.

Кроме того, сформулирован механизм растрескивания образца из минерального литья, в котором часть наполнителя заменена стружкой, образующейся при механической обработке. Зарождение трещин происходит внутри зерен минерального заполнителя, а затем они переносятся через вяжущее на поверхность стружки. Когда трещины достигают поверхности стружки, добавка для стружки начинает отделяться от окружающего связующего, и образец разрушается.

Каталожные номера

[1] Ferdous W, Manalo A, Wong H, Abousnina R, AlAjarmeh O, Zhuge Y, et al.Оптимальный дизайн эпоксидно-полимерного бетона на основе механических свойств и аспектов долговечности. Constr Build Mater. 2020;232:117229.Поиск в Google Scholar

[2] Хамид А., Хамза М. Характеристики полимербетона, полученного из отходов строительных материалов. Энергия 2019;157:43–50.Поиск в Google Scholar

[3] Erbe T, Król J, Theska R. Минеральное литье как материал для машинных станин точных машин. Двадцать третье ежегодное собрание Американского общества точного машиностроения и Двенадцатая ICPE, октябрь 2008 г.Портленд, ОрегонПоиск в Google Scholar

[4] Гурген С., Софуоглу М.А. Затухание вибрации многослойных конструкций, заполненных жидкостью, загущающей сдвиг. Compos Part B. 2020; 186:107831.Поиск в Google Scholar

[5] Гурген С., Софуоглу М.А. Умные полимерные интегрированные пробковые композиты для улучшенных свойств демпфирования вибрации. Композитная структура. 2020;258:113200.Поиск в Google Scholar

[6] Вртаноски Г., Дуковски В. Проектирование корпуса главного шпинделя из полимербетона для токарного станка с ЧПУ. 13-я Международная научная конференция по достижениям в машиностроении и материаловедении, Гливице-Висла; 2005. с. 695–8. Поиск в Google Scholar

[7] Ниаки М.Р., Ферейдон А., Ахангари М.Г. Механические свойства эпоксидно-базальтполимерного бетона: экспериментально-аналитическое исследование. Структура Concr. 2017;19(5):1–8.Поиск в Google Scholar

[8] Ferdous W, Manalo A, Aravinthan T, Van Erp G. Свойства эпоксидно-полимерной бетонной матрицы: влияние соотношения смолы и наполнителя и определение оптимальной смеси для композитных железнодорожных шпал.Constr Build Mater. 2016;124:287–300.Поиск в Google Scholar

[9] Рахман М., Мансур М.А., Ли Л.К., Лум Дж.К. Разработка демпфирующей тележки из пропитанного полимером бетона для линейных направляющих станков. Int J Mach Tools Manuf. 2001;41:431–41.Поиск в Google Scholar

[10] Сон-Кюм Ч., Хён-Джун К., Сын-Хван Ч. Применение полимерных композитов в компонентах настольных станков для повышения жесткости и снижения веса. Композитная структура. 2011;93:492–501.Поиск в Google Scholar

[11] Honczarenko J. Obrabiarki sterowane numerycznie. Варшава: Wydawnictwa Naukowo – Techniczne; 2008.Поиск в Google Scholar

[12] Kosmol J. Projektowanie hybrydowych korpusów obrabiarek. Механик 2016. 2016;8(9):904–13.Поиск в Google Scholar

[13] Ким Х.С., Пак К.Ю., Ли Д.Г. Исследование бетона на основе эпоксидной смолы для станины сверхточного станка. J Mater Process Technol. 1995; 48: 649–55. Поиск в Google Scholar

[14] Локуге В., Аравинтан Т.Влияние летучей золы на поведение полимербетона с различными типами смол. Матер Дес. 2013; 51:175–81.Поиск в Google Scholar

[15] Голевский Г.Л. Положительное влияние добавки золы-уноса на уменьшение размеров микротрещин в ВТЗ бетонных композитов при динамическом нагружении. Энергии. 2021;14:668.Поиск в Google Scholar

[16] Голевский Г.Л. Экономия электроэнергии, связанная с использованием золы-уноса и нанодобавок в составе цемента. Энергии. 2020;13:2184.Поиск в Google Scholar

[17] Голевский Г.Л. Улучшение прочностных показателей цементной матрицы с добавкой кремнистой золы-уноса с использованием нанометрических затравок C–S–H. Энергии. 2020;13:6734.Поиск в Google Scholar

[18] Сарибийк М., Пискин А., Сарибийк А. Влияние использования порошка отработанного стекла на свойства полимербетона. Constr Build Mater. 2013;47:840–4.Поиск в Google Scholar

[19] Булут Х.А., Шахин Р.Исследование механических свойств полимербетона, содержащего электронные пластиковые отходы. Композитная структура. 2017;178:50–62.Поиск в Google Scholar

[20] Кая А., Кар Ф. Свойства бетона, содержащего отходы пенополистирола и природную смолу. Constr Build Mater. 2016;105:572–8.Поиск в Google Scholar

[21] Барбута М., Харья М. Свойства полимербетона, армированного фиброй. Bulletinul Institutului Politehnic Din Iasi. т LIV (LVIII), ф. 2008; 3:13–21.Поиск в Google Scholar

[22] Byung-Wan J, Seung-Kook P, Jong-Chil P. Механические свойства полимербетона, изготовленного из переработанного ПЭТФ и заполнителей переработанного бетона. Constr Build Mater. 2008;22:2281–91.Поиск в Google Scholar

[23] https://www.rampf-group.com/fileadmin/rampf-gruppe.de/media/machine_systems/downloads/Mineral-casting-EPUMENT-EN.pdf Доступ: 26.03.2020Поиск в Google Scholar

%PDF-1.5 % 70 0 объект > эндообъект 67 0 объект >поток 2011-01-28T10:59:06Z2004-07-02T16:49:52-04:002011-01-28T10:59:06Zuuid:19bc9d5c-c57c-4a26-a887-5d14a2246ae4uuid:204ea97c-59a9a8-6821-e8-9847-9847 pdfAdobe Acrobat 9.0 Плагин захвата бумаги конечный поток эндообъект 22 0 объект > эндообъект 66 0 объект > эндообъект 23 0 объект > эндообъект 24 0 объект > эндообъект 25 0 объект > эндообъект 72 0 объект >/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>> эндообъект 1 0 объект >/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>> эндообъект 4 0 объект >/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>> эндообъект 7 0 объект >/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>> эндообъект 10 0 объект >/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>> эндообъект 13 0 объект >/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>> эндообъект 16 0 объект >/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>> эндообъект 19 0 объект >/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>> эндообъект 122 0 объект >поток HWnG|WzI_ $gcQVXPМ5]H%yR\sx\Xʹ!7qay˷K>z~tvuJjv7Hڑ o3## #Z}/$Q`ֻsfqeŤF/u'[frB;\Ek3=’Z’ С?.