(иначе, литьевой камень) – материал, соединивший в себе прочность и красоту натурального камня с доступной ценой (благодаря дешевым минеральным добавкам) и простотой изготовления. Возможность применения практически любого заполнителя (песка, гранитной и мраморной крошки, стекла и многих других) гарантирует разнообразие . А наличие полимерного связующего делает их долговечными, воздействию воды и перегреву.

Давайте расммотрим типовые технологические процессы изготовления полимербетонов, а также возможность его создания своими руками.

Что потребуется?

Для получения продукта требуются:

• Наполнитель достаточно крупной фракции (песок, щебень, крупно измельченное стекло).
• Заполнитель более тонкого помола, уменьшающий стоимость материала. Это порошок из графита, кварца или андезита.
• Связующее вещество — его понадобится порядка 5 процентов. В этом качестве используют одну из полимерных смол. Например, полиэфирную (ненасыщенную), карбамидоформальдегидную, фурановую, эпоксидную.
• Отвердители, пластификаторы, специальные модифицирующие добавки, красители.
• Смазка для разделения форм и гелькоут для наружного покрытия.

Способы производства

Процесс производства может происходить по периодической или непрерывной технологии.

• В первом случае емкости, используемые для изготовления материала, нужно после каждого законченного цикла отмывать. Зато сделать полимербетон возможно в самом обычном ведре или бетономешалке.
• Непрерывная технология применяется в основном на крупных производствах. При этом слаженно трудятся, организуя единую цепочку, специальные литьевые машины, дозаторы и автоматические смесители.

Следующее видео рассказывает об изготовлении и напылении облегченного полимербетона:

Процесс

Для изготовления литьевого камня понадобится форма, хорошо покрытая особой разделительной смазкой (иначе готовое изделие вынуть будет невозможно). Форма может быть выполнена из силикона, стеклопластика, металла или даже ДСП (бюджетный вариант).

1. На разделительную пасту наносится слой гелькоута нужного цвета.
2. Внутрь формы закладывается композиционная смесь, состоящая из вышеперечисленных ингредиентов, предварительно хорошо перемешанных в бетоносмесителе. На крупных производствах, где объемы весьма солидные, смесь закладывают в форму с помощью бетоноукладчика. Если изделия небольшие, а технологический процесс является периодическим, то это делается вручную.
3. Теперь необходимо, чтобы уложенная смесь подверглась воздействию вибрации (виброуплотнению). Время данной процедуры составляет примерно две минуты. На заводе для этого служит резонансная виброплощадка, на небольшом производстве – вибростол.

В условиях производства на заводе по изготовления полимербетона при необходимости осуществляют термообработку для более быстрого затвердевания деталей. В остальных случаях ждут естественного завершения этого процесса.

Про станки, формы и другое оборудование для производства изделий из полимербетона расскажем далее.

Необходимое оборудование

Особенности выбора и затраты

Тем, кто мечтает замахнуться на непрерывную технологию и солидные объемы, организовав крупное промышленное производство, потребуется специальное конвейерное оборудование. Которое будет включать в себя автоматы для дозировки, смешивания, литья, доводки, а также механизированный склад.

Обойдется всё это в кругленькую сумму, составляющую несколько миллионов долларов. Если ограничиться лишь фирменным оборудованием «под ключ», то расходы будут значительно меньше – от 30 до 50 тысяч долларов.

Но всё равно не всегда имеется возможность найти деньги на покупку, особенно в наше сложное время. Впрочем, можно обойтись еще меньшими затратами. Если приобретать все необходимые машины и прочие вещи по отдельности. А кое-что и самостоятельно смастерить. Далее – подробнее об этом варианте.

Перечень техники и приспособлений

Итак, вот перечень техники и приспособлений, без которых не обойтись:

• Вибростол – готовый будет стоить около 27 тысяч рублей. Если хотите сэкономить, сварите стол самостоятельно, используя двухмиллиметровые уголки из металла (60-ми). К столу привариваем вибратор промышленного типа – готово.
• Мешалка, которая соединит в однородную смесь все компоненты. Если приобретать вакуумный мощный прибор европейского качества, то придется выложить порядка 10 тысяч долларов. Но можно использовать и отечественную бетономешалку или строительный миксер. Выйдет гораздо дешевле – стоимость зависит от объема и мощности. Еще дешевле – сделать смеситель самому из железной бочки и электропривода с редуктором.
• Также понадобится компрессорная система с пистолетом. Без нее не получится ровно нанести гелькоут. Пистолет стоит от 50 до 100 долларов. Компрессоры можно взять автомобильные – двух штук от ЗИЛа будет достаточно. Их соединяют параллельно и крепят к установленным на крепкую раму металлическим площадкам.
• Формы из стеклопластика или силикона в широкой продаже пока не распространены. Их можно заказать под конкретные изделия (например, подоконники) в специализированной фирме. Или изготавливать формы самостоятельно, начав с более дешевого материала – ДСП с ламинацией.
• В обязательном порядке будет нужна вытяжка – на этапе литья производство отличается вредными испарениями. Соответственно, приобретем и индивидуальную защиту: перчатки, респираторы.
• Для отделочных работ понадобятся электрические инструменты: шлифовальная и полировочная машинки. А еще дрель, лобзик, болгарка, фрезер (по необходимости).

Про выбросы в атмосферу от производства полимербетона расскажем далее.

О еще одном способе изготовления полимербетона расскажет и этот видеосюжет:

Выбросы в атмосферу от такого производства

Как уже упоминалось чуть выше, во время литья выделение вредных составляющих присутствует.

• В частности, это стирол, который содержится в смолах, используемых в качестве связующего вещества. Как только мы открываем герметично закрытую емкость с такой смолой, начинается испарение ядовитого газа.
• Кроме того, крайне опасен и отвердитель (как правило, это метилэтилкетоновый пероксид). Впрочем, он не летуч и требует лишь защиты рук резиновыми перчатками.

Эти факты заставляют производителей полимербетона тщательно оборудовать литьевое помещение, делая его герметичным, устанавливая над столом мощную вытяжку, не забывая о собственной защите (респираторе). И если все эти меры соблюдены, а выходящий в вытяжку воздух очищается, то выбросов в атмосферу не будет (ведь помещение герметичное).

О том, как самому (своими руками) сделать эластичный полимербетон, читайте ниже.

Создание своими руками

А сейчас мы поговорим о том, как делать небольшие изделия из модного литьевого камня самостоятельно, затратив минимум средств. К примеру, это могут быть горшки для цветов, столешницы, подоконники (особенно популярные, так как они теплее мраморных или гранитных).

Выбор помещения и его обустройство

Для начала нужно подумать о помещении – понадобится метров 80 квадратных общей площади. Желательно где-то на отшибе подходящий домик присмотреть. И 12 квадратных метров сразу же надо будет отгородить для литьевого помещения, причем придется постараться максимально загерметизировать все щели. Чтобы стирол не утекал.

В центре этой комнаты мастерим стол на раме из железных уголков, покрыв его столешницей из ДСП. Выставляем его поверхность по уровню – это важно! Над столом устанавливаем вытяжку – металлический короб с электродвигателем.

Чтобы было светло, крепим сверху лампы дневного света. В соседнем помещении ставим такой же стол – для отделочных и прочих работ. Здесь же разместим инструмент и емкости для сушки мела и песка (металлические низкие короба).

Необходимое сырье

Необходимое сырье:

• Речной кварцевый песок (расфасован по 20 килограммов). Его надо высушить хорошо.
• Просеянный мел – его также сушим.
• Смола полиэфирная – в ведерках по 20 литров покупается.
• Отвердитель, гелькоут, разделительная паста.

Процесс изготовления

1. Понадобится чистое пластиковое ведро для размешивания, перфоратор на 450 ватт и строительный миксер (к нему приделаем перфоратор, приварив сверло для перфорирования — получим смеситель).
2. Форму мастерим из ламинированных древесных плит, делая ее разборной. Разделительную пасту удобно наносить кистью, растирая капроновым чулком.
3. Гелькоут разбавляем смолой (добавив ее 10 процентов) и наносим флейцевой кистью. Делаем это дважды. Следим, чтобы волоски с кисти не прилипли.
4. Смешав в чистом ведерке смолу с отвердителем, добавляем 15 процентов мела, а затем – порциями песок. Масса должна стать вязкой. Чтобы удалить пузырьки воздуха, время от времени постукиваем ведерком по полу.
5. После готовности заливаем раствор в форму. Теперь разгладим поверхность: два человека берутся руками за форму (непременно снабженную ручками) и, приподняв, постукивают ее о стол. Смесь оставляют (минут на 40) и выходят из литьевой комнаты.
6. После застывания до «резинового» состояния — можно это определить по очень горячей поверхности и особому звуку при постукивании — вынимаем изделие из формы (разобрав ее) и переворачиваем заливочной стороной вниз. Даем полностью затвердеть, затем шлифуют и полируют.

Меры безопасности: взвешивая смолу, а также работая с ней, с гелькоутом и с залитой в форму смесью, трудимся только в респираторе, под вытяжкой. Отвердитель добавляем шприцом, надев резиновые перчатки.

О том, как изготовить своими руками полимербетон с разводами, расскажет следующее видео:

Из полимербетона делают разные вещи - от фонтанов, подоконников и цветочных ваз до надгробных памятников. Производство требует знаний и инвестиций, но возможностей для реализации достаточно - магазины стройматериалов, мебельные фирмы, строительные организации.

Изготовление изделий из полимербетона является относительно новым видом бизнеса, основанным на использовании современных высокопрочных материалов, из которых, благодаря особой технологии литья, можно выполнить изделия самых разнообразных размеров и форм.

Области использования изделий из полимербетона:

• Строительство (подоконники, наличники, элементы лестничных маршей, балясины, скульптуры, фонтаны);
• Ритуальные услуги (памятники, надгробные плиты, скульптуры, кресты);
• Производство мебели (полимербетонные компоненты «под камень» часто используются в мебельном производстве);
• Предметы декора (цветочные вазы, статуэтки, кубки и пр.).

Что нужно для организации производства изделий из полимербетона?

Производственные помещения

Площадь помещения должна быть более 120 кв. м. и включать в себя следующие помещения (участки):

• Заливки форм и ламинирования. Помещение должно хорошо вентилироваться из-за вредных испарений.
• Шлифовки и распила полимербетона. Помещение должно хорошо вентилироваться из-за большого количества пыли.
• Резки и хранения стекломата.
• Склад химических реагентов. Помещение с двухъярусными стеллажами. Следует исключить контакт между реагентами в случае нарушения целостности тары.
• Бытовые помещения: санузел, помещение для отдыха, приема пищи, переодевания, принятия душа.
• Склад готовой продукции.

Оборудование и инструменты

• Воздушный компрессор с пневматическим пистолетом для задувки форм гелькоутом. Давление компрессора не менее 4 атм;
• Смеситель с вибростолом. Необходим для тщательного смешивания инертного наполнителя (песка) с химикатами. Смеситель ставится на вибростол, а полимерная масса перемешивается самостоятельно;
• Электроинструменты (циркулярная пила, полировочная машинка, орбитальная шлифовка, ручной фрезер, электролобзик, электродрель);
• Сопутствующий инвентарь (ведра, сушилки и пр.);
• Защитные костюмы, очки, маски, респираторы для персонала.

Материалы для производства

• Полиэфирная смола. Является связующим для других компонентов. Токсична. При работе обязательно использовать защитные средств. Поставка: металлическая бочка 220 кг;
• Гелькоут. Своего рода краситель для полимербетона. Инертен, особой предосторожности в обращении не требует. Тара: металлические ведра по 29 кг. Целесообразно покупать только черного и белого цветов;
• Ускоритель и отвердитель. Катализаторы химических реакций. Ускоритель – октоат кобальта, отвердитель – метилэтилкетоновый пероксид. Выпускаются в фасовке по 5 кг;
• Поливиниловый спирт. Разделитель, способствующий отделению деталей от форм;
• Стекломат. Материал для производства форм из стеклопластика, бывает различной плотности. Закупить следует 3 различных вида. Склейку формы выполняют из трех слоев. Предпочтительно приобретать в рулонах (отрезы мнутся и деформируются);
• Песок. Инертный заполнитель. Должен быть чистым и однородным. Также нужен мел или гипс марки Г5

Персонал

• Начальник цеха (технолог) 1 чел.;
• Задувщик – 1 чел.;
• Рабочие – 3 чел.

На начальном этапе достаточно четырех-пяти человек, хотя бы трое из которых окончили обучающие курсы. Самого способного и ответственного из рабочих следует определить задувщиком для нанесения гелевого покрытия на изделия специальным пистолетом. Это ответственная операция, от успеха которой прямо зависит качество конечной продукции. Общее руководство осуществляется начальником цеха, который является также технологом.

Реализация изделий из полимербетона

Способ реализации и методы работы с потребителем зависят от вида производимой продукции. Реализация изделий может осуществляться следующими способами:

• в крупных и средних магазинах стройматериалов;
• поставкой фирмам, занимающимся производством мебели;
• организациям, оказывающим ритуальные услуги;
• строительным организациям и частным предпринимателям, занимающимся отделочными работами и т. д.

Заинтересовать покупателя можно, например, уступив ему установку вашей продукции потребителю (обычно до 15% от ее стоимости).

→ Бетонная смесь

Технология производства изделий из полимербетона

В соответствии с разработанной и принятой классификацией по составу и способу приготовления П-бетоны подразделяют на три основные группы:
- полимерцементные бетоны (ПЦБ) – цементные бетоны с добавками полимеров;
- бетонополимеры (БП) – цементные бетоны, пропитанные мономерами или олигомерами;
- полимербетоны (ПБ) – бетоны на основе полимерных связующих. Полимерцементные бетоны (ПЦБ) представляют собой цементные
бетоны, при приготовлении которых в бетонную смесь добавляют 15 – 20 %, в пересчете на сухое вещество, полимерные добавки в виде водных дисперсий или эмульсий различных мономеров: винил ацетата, стирола, винилхло-рида и различные латексы С КС-30, С КС-50, СКЦ-65 и др.

Полимерцементные бетоны обладают высокой адгезией к старому бетону, повышенной прочностью в воздушно-сухих условиях, повышенной водонепроницаемостью и водостойкостью. Полимеррастворы не содержат в своем составе крупного щебня, а полимерные мастики содержат только минеральную муку.

Рациональными областями применения таких бетонов являются износостойкие покрытия полов при сухих условиях эксплуатации, реставрация бетонных конструкций, ремонт аэродромных покрытий, кладочные растворы и др. При производстве полов в полимерцементные бетоны и растворы допускается введение различных красителей.

Бетонополимеры (БП) представляют собой цементные бетоны, поро-вое пространство которых полностью или частично заполнено отвержден-ным полимером. Заполнение порового пространства цементного бетона осуществляется путем пропитки его низковязкими полимеризующимися олигомерами, мономерами или расплавленной серой. В качестве пропитывающих олигомеров применяют полиэфирную смолу типа ГТН-1 (ГОСТ 27952), реже эпоксидную ЭД-20 (ГОСТ 10587), а также мономеры метилме-такрилат ММА (ГОСТ 20370) или стирол. В качестве отвердителей синтетических смол используются: для полиэфирной смолы ПН-1- гипериз ГП (ТУ 38-10293-75) и нафтенат кобальта НК (ТУ 6-05-1075-76); для эпоксидной ЭД-20 – полиэтиленполиамин ПЭПА (ТУ 6-02- 594-80Е); для металме-такрилата ММА – систему, состоящую из технического диметиланилина ДМА (ГОСТ 2168) и перекиси бензоила (ГОСТ 14888); для стирола (ГОСТ 10003) – органические перекиси и гидроперекиси, или азосоединения с ускорителями типа нафитенат кобалбита, диметиланилин. Стирол также самополимеризуется при повышенных температурах.

Изготовление БП изделий или конструкций включает следующие основные операции: бетонные и железобетонные изделия высушивают до 1% влажности, помещают в герметически плотный контейнер или автоклав, где их вакуумируют, затем в автоклав заливают мономер или олигомер, производится пропитка, после чего пропитывающий слой сливается. Полимеризацию мономера или олигомера в поровом пространстве бетона производят в этой же камере или автоклаве путем нагрева или - радиационным способом радиоактивным Со 60. При термокаталитическом способе отверждения в мономеры или олигомеры вводят отвердители и ускорители. В зависимости от требуемых условий изделие пропитывают полностью или только поверхностный слой на глубину 15-20 мм.

Время пропитки бетона определяется габаритными размерами изделия, глубиной пропитки, вязкостью мономера или олигомера. Время термокаталитической полимеризации при температуре 80-100 °С составляет от 4 до 6 часов.

Схема завода по производству бетонополимерных изделий показана на рис. 7.4.1.

Бетонные и железобетонные изделия, прошедшие сушку в камерах (12), подаются мостовым краном (1) в резервуар для пропитки (10) , в котором происходит вакуумирование изделий и последующая пропитка. Затем изделие поступает на полимеризацию в емкость (3), и далее заполиме-ризованные изделия поступают на площадки для выдерживания (14).

Мономеры и катализаторы хранятся в отдельных емкостях (7,9). Для избежания самопроизвольной полимеризации компонентов и пропиточных смесей их хранят в холодильниках (11).

БП обладают многими положительными свойствами: при прочности исходного бетона (40 МПа) после полной пропитки мономером ММА прочность повышается до 120-140 МПа, а при пропитке эпоксидными смолами до 180-200 МПа; водопоглощение за 24 часа составляет 0,02-0,03 %, а морозостойкость возрастает до 500 циклов и выше; значительно возрастает сопротивление истиранию и химическая стойкость к растворам минеральных солей, нефтепродуктам и минеральным удобрениям.

Рис. 7.4.1. Схема завода по производству бетонополимерных изделий: 1 – краны; 2 – резервуар для горячей воды; 3 – полимеризатор; 4 – вспомогательные помещения; 5 – вакуум-насос; 6 – система подачи пара низкого давления; 7 – емкости для катализатора; 8 – компенсационные резервуары; 9 – резервуары для хранения мономера; 10 – резервуар для пропитки; 11 – холодильники; 12 – сушильные камеры; 13 – пост контроля; 14 – площадки для выдерживания бетона

Рациональными областями применения БП являются: химически и износостойкие полы промышленных зданий и сельскохозяйственных помещений, напорные трубы; опоры линий электропередач; свайные фундаменты, используемые в суровых климатических условиях и засоленных почвах и др.

К основным недостаткам БП относятся: сложная технология их получения, требующая специального оборудования и, как следствие, их высокая стоимость. Поэтому БП должны применяться в строительной практике с учетом их специфических свойств и экономической целесообразности.

Полимербетоны (ПБ) представляют собой искусственные камневид-ные материалы, получаемые на основе синтетических смол, отвердителей, химически стойких заполнителей и наполнителей и других добавок без участия минеральных вяжущих и воды. Они предназначены для применения в несущих и ненесущих, монолитных и сборных химически стойких строительных конструкциях и изделиях в основном на промышленных предприятиях с наличием различных высокоагрессивных сред, изготовления крупногабаритных вакуумных камер, радиопрозрачных, радионепроницаемых и радиационностойких сооружений, для изготовления базовых деталей в станко- и машиностроительной промышленности и др.

Полимербетоны и армополимербетоны классифицируются по виду полимерного связующего, средней плотности, виду арматуры, химической стойкости и прочностным характеристикам.

Составы, наиболее распространенных в строительстве, полимербетонов и их основные свойства приведены в табл. 7.4.1. и 7.4.2.

Полимеррастворы не содержат щебня, только песок и минеральную муку.

Полимерные мастики наполнены одной мукой.

Для приготовления полимербетонов в качестве связующего наиболее часто применяют следующие синтетические смолы: фурфуролацетоновую ФА или ФАМ (ТУ 59-02-039.07-79); фурано-эпоксидную смолу ФАЭД (ТУ 59-02-039.13-78); ненасыщенную полиэфирную смолу ПН-1 (ГОСТ 27592) или ПН-63 (ОСТ 1438-78 с изм.); метилметакрилат (мономер) ММА (ГОСТ 20370); унифицированную карбамидную смолу КФ-Ж (ГОСТ 1431); в качестве отвердителей синтетических смол используются: для фурановых смол ФА или ФАМ-бензолсульфокислота БСК (ТУ 6-14-25-74); для фурано-эпоксидной смолы ФАЭД- полиэтиленполиамин ПЭПА (ТУ 6-02-594-80Е); для полиэфирных смол ПН-1 и ПН-63-гипериз ГП (ТУ 38-10293-75) и нафтенат кобальта НК (ТУ 6-05-1075-76); для металметакрилата ММА- систему, состоящую из технического диметиланилина ДМА (ГОСТ 2168) и перекиси бензоила (ГОСТ 14888, с изм.); для карбамидных смол КФ-Ж- солянокислый анилин (ГОСТ 5822).

В качестве крупных заполнителей применяют кислотостойкие щебень или гравий (ГОСТ 8267 и ГОСТ 10260). В качестве крупных пористых заполнителей применяют керамзит, шунгизит и аглопорит (ГОСТ 9759, 19345 и 11991). Кислотостойкость перечисленных заполнителей, определяемая по ГОСТ 473.1, должна быть не ниже 96%.

В качестве мелких заполнителей следует применять кварцевые пески (ГОСТ 8736). Допускается использование отсева при дроблении химически стойких горных пород с максимальной крупностью зерен 2-3 мм. Кислотостойкость мелких заполнителей, так же как и щебня, должна быть не ниже 96%, а содержание пылевидных, илистых или глиняных частиц, определяемых отмучиванием, не должно превышать 2%.

Для приготовления полимербетонов в качестве наполнителей следует применять андезитовую муку (СТУ 107-20-14-64), кварцевую муку, мар-шалит (ГОСТ 8736), графитовый порошок (ГОСТ 10274 с изм.), допускается применение молотого аглопорита. Удельная поверхность наполнителя должна быть в пределах 2300-3000 см2/г.

В качестве водосвязующей добавки при приготовлении полимербетонов на связующем КФ-Ж применяют гипсовое вяжущее (ГОСТ 125 с изм.) или фосфогипс, который является отходом производства фосфорной кислоты.

Наполнители и заполнители должны быть сухими с остаточной влажностью не более 1%. Не допускаются к применению наполнители, загрязненные карбонатами, основаниями и металлической пылью. Кислотостойкость наполнителей должна быть не ниже 96%.

При необходимости полимербетоны армируют стальной, алюминиевой или стеклопластиковои арматурой. Алюминиевую арматуру применяют в основном для полимербетонов на основе полиэфирных смол с предварительным натяжением.

Применяемые материалы должны обеспечивать заданные свойства полимербетонов и удовлетворять требованиям соотвествующих ГОСТов, ТУ и инструкций по приготовлению полимербетонов (СН 525-80).

Приготовление полимербетонной смеси включает следующие операции: промыв заполнителей, сушку наполнителей и заполнителей, фракционирование заполнителей, подготовку отвердителей и ускорителей, дозирование компонентов и их перемешивание. Сушка материалов осуществляется в сушильных барабанах, печах, термошкафах.

Температура наполнителей и заполнителей перед подачей в дозаторы должна быть в пределах 20-2 5 °С.

Смолы, отвердители,ускорители и пластификаторы перекачиваются со склада в емкости-накопители насосами.

Дозирование компонентов осуществляется весовыми дозаторами с точностью дозирования:
смолы, наполнители, отвердители +- 1%,
песок и щебень +-2%.
Перемешивание составляющих полимербетонных смесей производят в две стадии: приготовление мастики, приготовление полимербетонной смеси.
Приготовление мастики осуществляют в скоростном смесителе, со скоростью вращения рабочего органа 600-800 об/мин, время приготовления с учетом загрузки 2-2.5 мин.

Приготовление полимербетонных смесей производят в бетоносмесителях принудительного перемешивания при 15°С и выше.

Технологический процесс формования полимербетонных изделий состоит из следующих операций: чистки и смазки форм, установки арматурных элементов, укладки полимербетонной смеси и формования изделий.

Смазку металлических форм осуществляют специальными составами в % по массе: эмульсол -55…60; графитовый порошок – 35…40; вода -5… 10. Допускается также применение растворов битума в бензине, силиконовых смазок, раствора низкомолекулярного полиэтилена в толуоле.

Для укладки, разравнивания и заглаживания смеси используют бетоноукладчики. Уплотнение осуществляют на виброплощадках или с помощью навесных вибраторов. Уплотнение изделий из полимербетонов на пот ристых заполнителях осуществляют с пригрузом, обеспечивающим давление 0,005 МПа.

Продолжительность вибрирования назначают в зависимости от жесткости смеси, но не менее 2 мин. Признаком хорошего уплотнения смеси служит выделение на поверхности изделия жидкой фазы. Более эффективно уплотнение полимербетонных смесей на низкочастотных виброплощадках с параметрами: амплитуда 2 – 4 мм и частота колебаний 250 – 300 в минуту.

Набор прочности полимербетонов в естественных условиях (при температуре не ниже 15°С и влажности 60 – 70%) происходит в течении 28 – 30 суток. С целью ускорения твердения конструкции из полимербетона подвергают сухому прогреву в течении 6 – 18 ч в камерах с паровыми регистрами или аэродинамических печах при температуре 80 – 100°С. При этом скорость подъема и снижения температуры должна быть не более 0,5 – 1°С в минуту.

Типовая технологическая схема заводского производства изделий из полимербетонов представлена на графике (рис. 7.4.2).

Рис. 7.4.2. Технологическая схема производства изделий из полимербетона на поточной линии. 1 – склад заполнителей; 2 – бункеры приема щебня и песка; 3 – сушильные барабаны; 4 – дозаторы; 5 – бетоносмеситель; 6 – виброплощадка; 7 – камеры термо-обработки; 8 – пост распалубки; 9 – склад готовой продукции

Приготовление полимербетонной смеси происходит в два этапа: на первом готовят связующее, смешивая смолу, микронаполнитель, пластификатор и отвердитель, на втором – перемешивают готовое связующее с крупным и мелким заполнителями в бетономешалках принудительного действия. Связующее приготовляют смешением отдозированных микронаполнителя, пластификатора, смолы и отвердителя в непрерывно работающем турбулентном смесителе. Время перемешивания загруженных компонентов не более 30 с.

Полимербетонную смесь готовят последовательным смешением сухих заполнителей (песка и щебня), затем в непрерывно работающий бетоносмеситель подают связующее. Время смешения заполнителей (сухой смеси) 1,5-2 мин; сухой смеси заполнителей со связующим – 2 мин; выгрузки полимербетонной смеси – 0,5 мин. Песок и щебень подаются в бетоносмеситель – дозаторами. Смеситель должен быть оборудован термодатчиками и аварийным устройством для подачи воды при внезапной аварии или при нарушении технологического процесса, когда необходимо остановить реакцию структурообразования полимера. 164

Полимербетонную смесь подают в бетоноукладчик подвесного типа с передвижным бункером и заглаживающим устройством, который равномерно распределяет полимербетонную смесь по форме изделия.

Уплотняют полимербетонную смесь на резонансной виброплощадке с горизонтально направленными колебаниями. Амплитуда колебаний 0,4 -0,9 мм по горизонтали, 0,2-0,4 мм по вертикали, частота 2600 кол/мин. Время виброуплотнения 2 мин.

Укладку и виброуплотнение смеси производят в закрытом помещении, оборудованном приточно-вытяжной вентиляцией. Одновременно с формованием полимербетонных конструкций формуют контрольные образцы размером 100X100X100 мм для определения прочности полимербетона на сжатие. На каждое изделие из полимербетона объемом 1,5 – 2,4 м3 изготовляют три контрольных образца.

Термообработка полимербетонных изделий. Для получения изделий с заданными свойствами в более короткие сроки их направляют с помощью напольного конвейера в камеру термообработки. Термообработку изделий проводят в печи аэродинамического нагрева, типа ПАП, обеспечивающей равномерное распределение температуры по всему объему.

После тепловой обработки готовые изделия автоматически перемещаются конвейером в технологический пролет, извлекаются из формы и направляются на склад готовой продукции. Освободившуюся форму очищают от посторонних предметов и остатков полимербетона и готовят к формованию очередного изделия.

Контроль качества следует производить, начиная с проверки качества всех составляющих, правильной дозировки, режимов перемешивания, уплотнения и термообработки.

Основными показателями качества приготавливаемого полимербетона являются температура саморазогрева после формования, скорость нарастания твердости бетона, его прочностные характеристики, включая и однородность через 20 – 30 мин. После вибрационного уплотнения полимербе-тонная смесь начинает разогреваться до температуры 35 – 40°С, а в массивных конструкциях – до 60 – 80°С. Недостаточный разогрев полимербетона свидетельствует о неудовлетворительном качестве смолы, отвердителя или высокой влажности наполнителей и заполнителей.

Для определения контрольных прочностных показателей полимербе-тонов испытывают образцы в соответствии с ГОСТ 10180 и инструкцией СН 525 – 80.

При производстве работ по изготовлению изделий и конструкций из полимербетона необходимо соблюдать правила, предусмотренные главой СНиП по технике безопасности в строительстве, санитарные правила организации технологических процессов, утвержденные Главным санитарно-эпидемиологическим управлением Министерства здравоохранения и требования Инструкции по технологии изготовления полимербетонов (СР 52580).

Первый этап технологии полимербетонов -- подготовка сырьевых компонентов. Влажность наполнителей и заполнителей полимербетонов должна быть не более 0,5 ...1 %. Это объясняется тем, что прочность и другие свойства полимербетонов резко падают при использовании влажного заполнителя: тончайший слой воды на частицах заполнителя ухудшает твердение полимерного вяжущего и снижает его адгезию к ним. Поэтому заполнители и наполнители сушат в барабанных сушилках при температуре 80...110°С и обязательно охлаждают перед дозированием до нормальной температуры.

В качестве наполнителя используют тонкомолотый андезит (0,5 м 2 /г), а также различные, в том числе и кварцевые, наполнители, но с обязательной модификацией их поверхности.

Синтетические смолы и отвердители перед употреблением доводят до необходимой вязкости нагревом или введением растворителей. Например, бензосульфокислоту (БСК) нагревают до плавления (35...40°С) или растворяют в спирте или ацетоне.

Приготовление полимербетонных и мастичных смесей при малой потребности производится вручную или на лабораторных смесителях. При большой потребности в смеси используют быстроходные смесители; можно также использовать стандартные растворо- и бетоносмесители. Существует несколько способов приготовления полимербетонных смесей, различающихся порядком смешения компонентов.

Наиболее эффективно раздельное получение смеси: сначала готовится связующее, а затем оно вводится в подготовленную смесь заполнителей. Связующее готовят в быстроходных смесителях или растворосмесителях. Готовую смесь сразу же загружают в бетоносмеситель, где уже находятся предварительно перемешанные и обработанные модифицирующие добавки (ПАВ или небольшим количеством связующего) заполнителя. Продолжительность перемешивания заполнителей со связующим 1,5...2 мин.

Введение части смолы (мономера) в бетоносмеситель с заполнителями имеет целью создание на поверхности заполнителей тонких пленок смолы. В этом случае при последующем введении связующего заполнитель уже не будет адсорбировать смолу из связующего и прочность контактных слоев связующего не снизится, как это имеет место при введении связующего в необработанный заполнитель.

Двухстадийное получение смеси имеет ряд преимуществ: сокращается общая длительность цикла перемешивания и уменьшается расход смолы (мономера); связующее получается более однородным по составу, и его можно подогреть или охладить в процессе приготовления с целью регулирования вязкости и жизнеспособности, а также провести вакуумирование для удаления вовлеченного воздуха и повышения прочности.

При выборе объема замеса необходимо помнить о малой жизнеспособности полимербетонных смесей и назначать его, исходя из возможности уложить смесь на место немедленно после перемешивания. В противном случае из-за большого количества теплоты, выделяющейся при взаимодействии смолы и отвердителя, может произойти быстрый саморазогрев смеси, ведущий к еще большему ускорению отверждения смолы и преждевременному схватыванию смеси.

Вследствие значительно более высокой вязкости и липкости полимербетонных смесей они требуют более интенсивных методов уплотнения (повышения частоты или амплитуды виброуплотнения, использования пригруза), чем цементно-бетонные смеси.

Чтобы беспрепятственно снимать опалубку или вынимать поли-мербетонные изделия из форм, используют смазочные составы. Так, при формовании изделий из полимербетона на ФАМ применяют смазку, состоящую из (% по массе): эмульсола ЭТ(А) -- 55...60; графитового порошка, сажи -- 35...40 и воды -- 5...10. Для эпоксидных полимербетонов эффективно смазывание щелочными водными растворами с наполнителями.

Полимербетоны и мастики могут твердеть при обычной температуре, но набор прочности в таких условиях иногда продолжается долго -- до 100...300 сут. Поэтому для быстрого получения материала с большой прочностью желательно прогревать полимербетон при температуре 80...100°С. Режим прогрева зависит от вида полимерного связующего. Отрицательно влияет на твердение полимербетона повышение влажности окружающей среды.

Твердение полимербетонов сопровождается усадкой вследствие уменьшения объема полимерного связующего при перегруппировке его молекулярной структуры (укрупнении молекул и образовании пространственных сетчатых связей). У чистых полимерных связующих усадка достигает больших значений: 1...2% -- для эпоксидных смол, 7...9% -- для полиэфирных. Снижают усадку введением наполнителей и заполнителей, т. е. уменьшением доли полимера в объеме поли-мербетона. Так, у полимербетонов на полиэфирных смолах усадка составляет 0,3...0,5%, у полимербетонов на мономере ФА -- 0,1 ...0,2, а у эпоксидных полимербетонов - 0,05...0,1 % (т. е. величины более низкие, чем у обычных бетонов).

Для снижения расхода полимера и повышения механических свойств полимербетона используют так называемую каркасную технологию, сущность которой заключается в раздельном формировании макро- и микроструктурных элементов полимербетона с последующим их объединением в единой структуре.

В соответствии с этой технологией гранулы крупного заполнителя предварительно обрабатывают связующим (клеящим веществом) и укладывают в форму или опалубку. В результате твердения клеящего вещества образуется каркас будущего полимербетона в виде затвердевшего крупнопористого бетона. Расход клеящих веществ составляет 0,1...1,0% от массы заполнителя. В качестве клеящего вещества могут быть использованы различные органические (например, латексы СК, ПВА дисперсия и т. п.) и неорганические (жидкое стекло, цемент и т. п.) вяжущие. Пустоты в образовавшемся каркасе заполняются полимерным связующим оптимального состава. Для заполнения можно использовать метод вакуумирования или повышенного давления.

Каркасная технология позволяет снизить на 10.-15% расход полимерного связующего с обеспечением повышенных физико-механических свойств бетона. При формовании полимербетона на легких пористых и полых заполнителях каркасная технология исключает необходимость пригруза и интенсивного виброуплотнения смеси.

полимербетон каркасный механический

Самую высокую производительность обеспечивают поточные технологические линии, которые могут быть укомплектованы по разным принципам. Наиболее распространенным является следующий:

Подготовка инертных материалов на месте (сушка, фракционирование, смешение);
-Применение инертных готовых материалов;
-Смеситель порционный с вакуумированием (без вакуумирования) или смеситель непрерывного действия с одновременным вакуумированием смеси;
-Формование изделия с последующей его виброобработкой (без виброобработки), вакуумированием и прессованием;
- Передвижение формованных изделий по конвейру или на мобильных тележках;
- Расформовка изделий автоматически или механически. Ниже рассматривается технологическая линия, где подготовка инертных материалов (фракционирование, предварительное смешивание) производится на месте.

В отделении подготовки инертных материалов сухие минеральные наполнители в контейнерах (1) и элеватором (2) подаются на фракционирование (3). По наклонным желобам (4) нужные фракции направляются в бункера (5). Элеваторами (6) и (7) бункера заполняются порошковым минеральным наполнителем. Все бункера оснащены дозаторами непрерывного действия (8), которые, в соответствии с программой, автоматически дозируют нужное количество требуемых фракций наполнителей. По непрерывно движущемуся транспортеру (9) отдозированные фракции подаются в приемный бункер элеватора (10), а затем загружаются в непрерывно действующий смеситель (11). Хорошо перемешанную смесь через расходный бункер (12) по наклонному транспортеру (13) подают в расходный бункер наполнителей (14) смесителя.

Работа отделения подготовки инертных материалов регулируется автоматически по показаниям верхнего и нижнего уровнемеров. Отделение приготовления полимербетона и формования изделий полностью автоматизировано. В качестве смесителя применяют смесительно-разливочный агрегат полимербетонной смеси. Производительность смесителей 6 кг/мин-200 кг/мин., исходя из типа выпускаемой продукции. В соответствии с программой, установленной на пульте управления, наполнители, смолу, подогретую до температуры 50°С, ускоритель, отвердитель, контрастные краски и очистительную жидкость дозируют из раздельных хранилищ по индивидуальным трубопроводам в смеситель (15), где их перемешивают в течение 0,7с. Готовая масса до выхода из смесителя вакуумируется и немедленно вытекает из смесителя в заранее подготовленные формы.

Окрашенные массы получают смешение красителя со смолой или наполнителем либо подачей жидкого красителя в смеситель, для чего в машину встраивают дополнительный узел. Для достижения особых эффектов на лицевой поверхности готовых изделий, например для получения мраморовидной поверхности, краситель подают в практически уже готовую массу в конце процесса смешения. Для получения поверхности «под мрамор» контрастную краску подают в шнековый смеситель сжатым воздухом: точный импульс впрыскиваний регулируют с помощью потенциометра на пульте управления; одновременно регулируют продолжительность пауз между отдельными впрысками. Этим достигается воспроизводство поступающего количества красителей, равномерная окраска на длительное время,
репродуцирование рисунка.

Поскольку все компоненты отделены друг от друга и взаимно не смешиваются до поступления в смеситель, в очистке нуждается только шнек смесителя. При включении системы очистки в шнек поступает небольшое количество очистительной жидкости (0,1-0,3 л); очистка шнека длится несколько секунд. Смесительно-разливочный агрегат оснащен автоматическим контролем дозировки компонентов и очистки. После наполнения полимербетоном форма передвигается по конвейеру (16) на вибростол (17), где массу уплотняют в течение короткого времени. Далее форму подают к месту расформовки (19), где из нее извлекают отвержденное изделие. После этого проверяют чистоту формы и при необходимости очищают. Дальше по конвейеру форма поступает снова на заливку. Время движения форм по замкнутому технологическому циклу составляет 30-60 мин. в зависимости от времени отверждения применяемого состава.

Отвержденные изделия поступают по конвейеру (18) на склад, здесь их снимают укладчики (20) и укладывают на стеллажи (21), где они выдерживаются не менее 3 (трех) суток при температуре 21°С.

На поточной технологической линии изготавливаются:

Строительно-отделочные материалы: плиты для полов, панели для стен, ступеньки, подоконники и т.д.;
- Сантехника: умывальники, унитазы, биде, душевые поддоны, ванны;
- Мебельная промышленность: кухонные мойки, рабочие поверхности для кухонных шкафов, столешницы и т.д.
- Технические изделия: лотки, трубы, емкости для агрессивных материалов, изоляторы, шпалы для железной дороги, канализационные люки и т.д. Выбор типа технологической линии и оборудования для ее комплектации зависит от поставленной производителем задачи.

Композитный мир