Полимербетон (который также называют литьевым или искусственным камнем, полимерцементом, бетонополимером и пластбетоном) является альтернативным видом бетонной смеси, в которой вместо стандартного связующего вещества используется полимер (синтетическая смола). Благодаря этому компоненту и более дешевым минеральным заполнителям, состав отличается высокой влаго- и морозоустойчивостью, но при этом цена литьевого камня ниже. Рассмотрим подробнее: полимербетон – что это такое и действительно ли этот материал стоит использовать в строительстве, в качестве замены привычного бетона?

Чтобы ответить на этот вопрос, в первую очередь определим, какие компоненты включает в себя пластбетон.

Состав полимербетона

Львиную долю состава полимерцемента занимает заполнитель и добавляется он сразу двух видов:

• Молотый – тальк, графитовый порошок, андезитовая мука, молотый базальт, слюда и прочее сырье.
• Грубодисперсный – гравий, щебень, кварцевый песок.

Важно! При производстве литьевого камня нельзя использовать металлическую пыль, цементную известь и мел.

В качестве «скрепляющего» составляющего используется смола:

• фурано-эпоксидная (должна отвечать требованиям ТУ 59-02-039.13-78);
• фурфуролацетоновая (ФАМ), отвечающая стандартам ТУ 6-05-1618-73;
• карбамидоформальдегидная (соответствует нормам ГОСТ 14231-78);

Чтобы скрепить заполнитель часто используют полиэфирную смолу, так как она стоит дешевле других. Также допускается использование мономер метилметакрилата (сложного метилового эфира), отвечающего стандартам ГОСТ 16505.

Помимо этого в составе литьевого камня присутствуют отвердители, пластифицирующие добавки и красящие компоненты. Они также должны соответствовать требованиям, предъявляемым к химическим добавкам (ГОСТ 24211).

В зависимости от того или иного количества и типа компонентов можно получить полимербетон разного качества.

Разновидности полимербетона

В зависимости от того, какой заполнитель (а точнее его фракция) вы добавили в раствор литьевого камня, можно получить материал как для создания легких декоративных элементов, так и для сооружения более массивных конструкций.

Исходя из этого, различают следующие классы полимербетона:

1. Сверхтяжелый. Плотность такого бетона составляет от 2,5 до 4 т/м 3 . В качестве заполнителя для сверхтяжелого строительного материала используют компоненты размером не менее 2-4 см. Такой тип бетона используется для строительства конструкций, на которые оказывается большое давление (несущие конструкции, фундамент).
2. Тяжелый (плотностью от 1,8 до 2,5 т/м 3). Такой пластбетон конструкционного типа подходит для изготовления декоративных литьевых камней, имитирующих мрамор и прочие дорогостоящие камни. Размер заполнителя тяжелого полимербетона не должен превышать 2 см.
3. Легкий. Так как плотность такого материала составляет 0,5-1,8 т/м 3 , то его обычно относят к бетонам конструкционно-теплоизоляционного класса. Бетонополимер этого типа отличает высокими показателями сбережения тепла. Заполнитель для его приготовления используется такой же фракции, как и для тяжелого полимербетона, меняется только его количество.
4. Сверхлегкий. Плотность такого состава составляет от 0,3 до 0,5 т/м 3 , поэтому он используется для теплоизоляционных работ и при возведении внутренних перегородок. В качестве наполнителя чаще всего выступают различные стружки, перлиты, пробка и полистирол с фракцией не больше 1 см.

Полезно! Чаще всего полимербетон используют для изготовления: кухонных столешниц, раковин, подоконников, колонн, ступеней, памятников, каминов, фонтанов, полов, ваз и многого другого.

Также существует самый легкий искусственный камень, с заполнителем размером не более 0,15 мм. Такой материал нашел применение при производстве декоративных элементов.

Свойства полимербетона

Если сравнивать бетонополимер с обычным бетоном, то стоит отметить тот факт, что по многим своим характеристикам состав с добавлением смол, обходит привычные смеси. Полимербетон обладает следующими свойствами:

• плотностью – 300-3000 кг/м 3 ;
• противостоянием на сжатие – от 50 до 110 МПа;
• противостоянием на изгиб – от 3 до 11 МПа;
• истиранием в пределах 0,02-0,03 г/см 2 ;
• температурным пределом – от 60 до 140 0 С;
• упругостью – от 10 000 до 40 000 МПа;
• коэффициентом теплопроводности – 0,05-0,85 Вт/м·К;
• объемом поглощения влаги – 0,05-0,5%;

Прочностные характеристики полимербетона в 3-6 раз превышают показатели обычного бетона. Тоже самое касается и прочности на растяжение, которая у бетонополимера почти в 10 раз выше.

Также стоит учесть химическую пассивность современного бетонного состава, которая определяется по ГОСТ 25246-82. Из этого нормативного документа следует, что при 200 0 С по Цельсию химическая стойкость компонентов бетонополимера к азотной кислоте будет не меньше 0,5%, а к соляной кислоте, аммиаку или раствору кальция не менее 0,8%.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что полимербетон в состав которого входят смолы обладает всеми необходимыми для строительства различных объектов качествами.

Преимущества и недостатки литьевого камня

Полимерцемент часто применяется при возведении конструкций, которые нельзя изготовить из обычного бетона, ввиду его хрупкости. Благодаря полимерному составу, сооружения будут менее подвержены деформациям или разрушениям.

Помимо этого полимербетон обладает следующими преимуществами:

• Благодаря высокой водонепроницаемости и устойчивости бетонополимера к перепадам температурных режимов, на поверхности готового изделия капли воды практически сразу испаряются, вследствие чего не происходит образования трещин и прочих дефектов.
• Поверхность полимерцемента остается гладкой на протяжении всего срока эксплуатации, благодаря чему изделия из полимербетона не пачкаются.
• Многообразие расцветок позволяет создавать из этого материала изделия, стилизованные под дорогостоящие натуральные породы (гранит, мрамор и прочие).
• Материал поддается переработке с возможностью повторного использования бетонополимера.
• Конструкции из этого легкого бетона не нуждаются в дополнительной обработке.

Если говорить о недостатках современного материала, то стоит выделить следующие минусы:

• Горючесть полимербетона.
• Высокую стоимость некоторых связующих компонентов (однако если вы используете в качестве заполнителя молотую муку, то затраты значительно сократятся).
• В продаже не всегда можно найти все необходимое для производства такого состава.

Говоря о производстве полимербетона, стоит рассмотреть возможные варианты изготовления такого бетона.

Способы производства литьевого камня

Процесс изготовления бетонополимера может быть непрерывным или периодическим.

Непрерывное производство

В этом случае мы говорим о крупном производстве, для которого потребуется приобрести соответствующее оборудование:

• Вибростол.
• Мешалку.
• Компрессорную систему с пистолетом.
• Силиконовые матрицы.
• Вытяжку.
• Шлифовальные и полировочные машины.

Чтобы приобрести все необходимое придется потратить порядка 250 000 рублей. Даже если учесть, что часть оборудования вы изготовите своими силами, самые дорогостоящие инструменты придется приобретать. Поэтому мы не будем останавливать на этом способе производства и рассмотрим более доступную технологию.

Изготовление полимерцемента в домашних условиях

Зная, что такое полимербетон, становится очевидно почему чаще всего для производства столешниц и декоративных элементов для загородного участка используется именно этот материал. К счастью для его «домашнего» производства вам не потребуется специализированного оборудования.

Чтобы изготовить полимерцемент своими руками:

1. Промойте и очистите заполнитель. После этого высушите его, пока влажность щебня или гравия не будет составлять 0,5-1%. Если использовать влажный заполнитель, то прочность готового изделия понизится.
2. Просейте песок и удалите из него примеси.
3. Засыпьте в бетономешалку сначала щебень, потом песок и заполнитель и перемешивайте компоненты на протяжении 2 минут.
4. Добавьте воду и снова все перемешайте.
5. Размягчите связующий компонент (смолу) с помощью растворителя или просто разогрев твердую массу.
6. Добавьте в смолу пластифицирующую добавку, стабилизаторы и прочие компоненты. Перемешайте их отдельно от заполнителя в течение 2 минут.
7. Добавьте отвердитель.
8. Перемешайте все составляющие не менее 3 минут пока не получите сметанообразную смесь.
9. Залейте полученную смесь в смазанную парафином матрицу или подготовленную опалубку. Старайтесь заливать сразу тот объем состава, который полностью заполнит форму. Полимербетон очень быстро схватывается, поэтому действовать нужно быстро.
10. Разравняйте поверхность и уплотните смесь на вибростоле.
11. Выждите сутки и вытащите готовое изделие из матрицы.

На этом производство полимербетона можно считать завешенным.

→ 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).

Полимербетон – композиционный материал, имеющий в составе сыпучий инертный наполнитель и полимерный связующий материал. В производстве полимербетона применяются различные наполнители. Наиболее распространенными наполнителями, использующимися в производстве данного материала, являются кварц, известняк, песчаник, доломит в виде гравия, песка или пудры. Также используются измельченный сланец, тальк, слюда. В качестве связующего материала в полимербетонах обычно применяют фурановые, полиэфирные, эпоксидные, феноло-формальдегидные смолы. В отличие от цементного бетона полимербетон обладает большей прочностью на растяжение, меньшей хрупкостью, лучшей деформируемостью. Также он обладает такими свойствами как водонепроницаемость, морозостойкость, сопротивление истиранию, стойкость к действию агрессивных веществ. Кроме того, полимербетон более легок, чем цементный бетон, из него можно изготавливать изделия любой формы. Средний срок службы изделий из полимербетона составляет 30 лет.

В настоящее время полимербетон широко применяется во многих отраслях промышленности. Из него изготавливают облицовочные панели, фундаменты под промышленное оборудование, емкости для воды, дренажные конструкции, дорожные бордюры и ограждения, емкости и резервуары для химически активных веществ, также полимербетон используется при реставрации бетонных конструкций. Полимербетон широко используется в сооружении различных подземных коммуникаций, срок их эксплуатации составляет порядка 50 лет. Желоба из полимербетона имеют гладкую поверхность, обеспечивающую хорошую пропускную способность и самоочищаемость. Также следует отметить, что полимербетон является высокоэкологичным материалом, он отлично подходит для создания систем водоотвода в городской черте или частном секторе.

Бетонополимеры. Для получения бетонополимеров обычные бетоны пропитывают жидкими мономерами, например стиролом или метилметакрилатом. Для полной пропитки тяжелого цементного бетона требуется 2-5% мономера - выбор пропитки для бетона например на КИЕВСКОМ ЛАКОКРАСОЧНОМ ЗАВОДЕ. Для освобождения пор и капилляров бетона от воды и воздуха производят его сушку и вакуумирование. Более экономичное расходование мономеров достигается при поверхностной пропитке конструкций. Решающей технологической стадией получения бетонополимеров является полимеризация мономера непосредственно в порах бетона. С этой целью после пропитки бетона мономерами с добавками инициаторов полимеризации изделия нагревают до 70-120°С или подвергают радиационной обработке при нормальной температуре. Образуемая в бетоне полимерная сетка оказывает упрочняющее и армирующее действие, вызывает обжатие минеральной части материала, улучшает сцепление цементного камня с заполнителем. Бетонополимеры характеризуются более высокой прочностью при сжатии и изгибе, чем исходные бетоны, газонепроницаемостью, износостойкостью в агрессивных средах. Каждый процент полимера повышает прочность бетона на 10-20 МПа, т. е. примерно так же, как в обычном бетоне увеличение расхода цемента на 100 кг. Пропитка бетонов мономерами с последующей полимеризацией позволяет получать бетонополимеры марок Ml300-М2000 с прочностью на растяжение до 18 МПа, т. е. в 3-10 раз выше по сравнению с исходными показателями. Из бетонополимеров эффективно получение высокопрочных, износостойких, химически стойких и других изделий, обладающих особыми свойствами. Накоплен положительный опыт производства бетонополимерных неарми-рованных или малоармированных тонкостенных напорных труб. Пропитанные бетоны целесообразно применять для строительства водозаборных сооружений, насосных станций, градирен и других сооружений, где необходимы плотные и особо плотные бетоны.

В энергетическом строительстве бетонополимеры перспективны для кавитационностойких конструкций, тонкостенных несущих оболочек повышенной прочности и трещиностойкости, плит для облицовки каналов, быстротоков и других гидротехнических сооружений. В атомной энергетике при строительстве хранилищ-накопителей радиоактивных отходов рекомендуется применять пропитанный полимерами бетон, обладающий повышенной непроницаемостью к излучениям. Хорошие электроизоляционные свойства позволяют использовать бетонополимерные материалы при строительстве линий электропередачи.

Гипсовые вяжущие материалы, воздушные вяжущие материалы, получаемые на основе полуводного сульфата кальция либо безводного сульфата кальция (ангидритовые вяжущие). По условиям термической обработки, а также по скорости схватывания и твердения гипсовые вяжущие материалы делятся на 2 …

Материалы, предназначенные для предохранения конструкций и инженерных сооружений от действия воды, называют гидроизоляционными. В зависимости от применяемого вяжущего гидроизоляционные мате-риалы подразделяют на битумные, дегтевые и полимерные. По способу нанесения их …

Комплексные добавки, получаемые при объединении активных минеральных компонентов и органических модификаторов, называют органоминеральными добавками (ОМД). Использование органоминеральных добавок в бетонах произвело революцию в строительном производстве. Бетоны, в состав которых могут …

О том как организовать цех по производству изделий из полимербетона рассказывает успешный практик, самостоятельно создавший с нуля это прибыльное дело.

 

Полимербетон или, как еще его называют «литьевой камень» - материал достаточно новый в современном строительстве. Представляет собой композиционную смесь из полиэфирной смолы, гелькоута и различных инертных наполнителей (кварцевый песок, каменная крошка и т.д.).

Название «литьевой» указывает на то, что технология предусматривает изготовление продукции методом отливки. А это, по сравнению с производством из натурального камня, дает ряд преимуществ:

1. более низкая себестоимость продукции;
2. наряду с тем, что, обладая свойствами камня: устойчивость к влаге, перепаду температур, агрессивным химическим средам, то есть прочностью и долговечностью, имеет уникальную возможность восстановления поврежденных участков (лечение);
3. технология литья позволяет воплотить самые смелые ваши идеи по выбору геометрических форм и пропорций;
4. разнообразие внешнего вида - от строгого монотона до завораживающей имитации натурального камня (гранит, малахит, мрамор и т.д.), делает его применение воистину безграничным.

Производство полимербетона не предполагает больших вложений и значительных производственных площадей, дорогостоящего оборудования и штата квалифицированного персонала. Сфера применения изделий из литьевого камня чрезвычайно разнообразна. Великолепные балясины, поручни на разные виды лестниц, колонны, крышки на парапеты устанавливаются снаружи и внутри зданий. Статуи и фонтаны гармонично вписываются в любой ландшафт.

автор в окружении форм и готовых изделий (вазы и балясины)

Рассмотрим ряд организационных вопросов бизнеса на производстве продукции из полимербетона.

Производственное помещение

Подойдёт любое отдельно стоящее здание, площадью 120 квадратных метров в промышленном районе, так как при производстве изделий из литьевого камня используются химические вещества, выделяющие при полимеризации вредные испарения. Распланируем помещение. Нам необходимо:

• Задувочная комната, оборудованная локальной вытяжкой. В ней будет осуществляться ламинирование, заливка жидкого раствора в формы;
• Секция для проведения работ, связанных с большой эмиссией пыли: при использовании ручного электроинструмента, шлифовке, обрезке. Необходимо наличие вытяжки;
• Небольшой участок (7 м.кв.) для хранения и раскроя стекломата;
• Склад со стеллажами для хранения химических компонентов;
• Общее помещение для слесарных и столярных работ;
• Комната для персонала;
• Склад для готовой продукции.

Необходимое оборудование для литья из полимербетона

Из основного оборудования нам понадобится:

• воздушный компрессор с пистолетом для задувки гелькоутом,
• смеситель,
• вибростол,
• ручной электроинструмент (болгарка, полировочная машина, орбитальная шлифовальная машина, электролобзик, электродрель, ручной фрезер).

Также необходимы столы, изготовленные из металлического уголка (50 мм), стеклопластиковые литьевые формы и установки для вытяжки.

Из инвентаря понадобится напольные и настольные весы, слесарный и столярный инструмент, ведра пластиковые. Приспособление для сушки песка и мела.

Технология предполагает обязательное наличие средств индивидуальной защиты - специальные респираторы и защитные комбинезоны.

Оборудование, которое можно сделать самостоятельно

Сэкономить средства можно самостоятельно изготовив некоторые виды оборудования. Приведу конкретные примеры как можно самостоятельно сделать некоторые устройства.

Вибростол сварить из 60-го металлического уголка и листового металла, толщиной 2мм. К сваренной конструкции подвешивается промышленный вибратор. Стоимость готового вибростола с вибратором составляет около 27000 рублей.

Также целесообразно изготовить смеситель для раствора , емкость которого делается из разрезанной железной бочки, приводом к ней являются электродвигатель с редуктором. Если не хотите заморачиваться, то изучите тут растворосмесители чтобы прицениться.

Одним из важнейших элементов оборудования является компрессорная установка . Она создает нужный напор воздуха при задувке гелькоутом. На сваренную из 50-того уголка металлическую раму устанавливаются две площадки, выполненные из металла (толщина 2-3 мм), на которые крепятся два компрессора с автомобиля ЗИЛ (131, 157 модели), включенные параллельно. Дополнят установку три вагонных ресивера, соединенные между собой.

Автор статьи на фоне самодельного компрессора в своем цеху

Такой агрегат позволит значительно сэкономить средства и обеспечит необходимый напор воздуха для гелевого пистолета - 4 атмосферы.

Самостоятельно можно изготовить установки для вытяжки.

Сырье и материалы

При работе нам понадобятся следующие материалы:

• Полиэфирная смола (литьевая и формовочная). Выгоднее приобретать смолу у поставщика оптом. Мелкий опт начинается от одной бочки - 220 кг;
• Гелькоут - основные цвета (черный и белый). Также лучше приобретать фирменными ведрами (20 кг). Для получения разных оттенков в основные цвета добавляются цветные пасты, которые покупаются отдельно. При литье изделий, имитирующих натуральный камень, используется прозрачный гелькоут;
• Отвердитель - МЭКп (метилэтилкетоновый пероксид) - катализатор реакции полимеризации. Приобретается из расчета 3% от смол и гелькоутов. Покупаем в расфасовке 5 кг. Если смола не предускоренная, а это все наши отечественные смолы, то нужно еще и ускоритель октоат кобальта;
• Разделительные составы . Они необходимы для того, чтобы отливка легко выходила из стеклопластиковой формы. Бывают жидкими (поливиниловый спирт) и пастообразными (банка 425г);
• Стекломат . Используется для производства стеклопластиковых форм. Нам понадобится три вида стекломата: самый тонкий - (100 г/м.кв.), средний - (300 г/м.кв.) и самый толстый - (600 г/м.кв.). Желательно приобретать рулонами, поскольку отрезки быстро мнутся, что создает неудобство при раскрое;
• Песок - речной кварцевый без посторонних включений. Продается упаковками по 25кг в строительных магазинах или россыпью на оптовых базах;
• Мел или гипс Г5 . При покупке обращать внимание на однородность материала.

Персонал

На первых порах достаточно четверых рабочих, закончившие курсы обучения, которые регулярно устраиваются поставщиками компонентов. Из них назначается бригадир .

Необходимо выбрать задувщика - рабочего, который будет наносить гелевое покрытие специальным пистолетом. Это очень ответственная операция в технологическом процессе и от ее успеха напрямую зависит конечный результат. Общее руководство осуществляет начальник цеха . В идеале, неплохо иметь технолога, но найти его чрезвычайно сложно. Поэтому функции технолога возлагаются на начальника цеха. От его квалификации и профессионализма во многом зависит успех производства.

Ассортимент изделий из полимербетона

Чтобы приобрести мастерство, необходимое для качественного изготовления сложных и дорогих вещей (порталы каминов, балясины ), нужно наработать некоторые навыки и приобрести опыт обращения с этим непростым материалом.

Начнем с изготовления сравнительно простых , но стабильно пользующихся спросом изделий:

• подоконники,
• отливы,
• столешницы на барные стойки, для дачных уличных столов и кухонных гарнитуров,
• крышки на столбы и уличные парапеты.

Впоследствии, можем перейти к изготовлению более сложных изделий, формы для которых состоят из нескольких сегментов:

• вазы,
• балясины,
• поручни с вертикальной заливкой,
• памятники с лепными украшениями.

Процесс производства

Рассмотрим непосредственно процесс производства изделий из полимербетона.

Для того, чтобы начать производить подоконники и столешницы, нужно изготовить стеклопластиковые формы нужного размера .

Внешиний вид подоконника из полимербетона

Процесс создания формы для подоконника:

1. Для начала изготавливаем модель будущего подоконника из ламинированного ДСП - скругляем электролобзиком углы, делаем нужную калевку (торцевая конфигурация), обрабатывая края ручным фрезером.
2. Покрываем обработанный срез двухкомпонентной автомобильной шпаклевкой с последующей вышлифовкой до получения идеально гладкой поверхности.
3. Наносим несколько слоев разделительной пасты и, после ее окончательной полимеризации, покрываем модель гелькоутом из специального пистолета.
4. После отверждения, покрываем последовательно стекломатом, начиная от тонкого слоя к толстому, пропитывая каждый слой смолой, с добавленным катализатором.
5. После того, как завершились все химические процессы, через 24 часа, форма снимается с модели, шлифуется до блеска и натирается разделительной пастой.
6. Готовую форму покрываем гелькоутом нужного цвета и оставляем полимеризовываться.

Тем временем готовим основную смесь . Она состоит из полиэфирной литьевой смолы, в которую добавлен катализатор - отвердитель, сухого просеянного кварцевого песка и сухого однородного мела в нужных пропорциях. Инструкцию по применению смолы должен предоставить поставщик химических материалов.

Изгототовление подоконника из полимербетона по шагам из созданной формы (см. пример №1)

Засыпаем компоненты в смеситель и размешиваем до получения вязкой однородной массы.

1. Заливаем подготовленную форму полученной смесью и устанавливаем на вибростол , включая его на несколько секунд. Залитая смесь должна быть «заподлицо» с краями формы, в противном случае, отлитая деталь будет иметь неравномерную толщину.
2. Определяем полную полимеризацию изделия по следующим признакам: разогрев изделия до 60-70-ти градусов, усадка от краев формы на 2-3 мм, отверждение. Форму с полимеризованным подоконником переворачиваем на ровную поверхность и снимаем ее с изделия. Подоконник готов.
3. Для того чтобы вновь отлитый подоконник приобрел товарный вид, нужно его отшлифовать и отполировать . Эта операция производится электрической орбитальной шлифовальной машинкой, меняя насадки от четырехсотой до тысяча двухсотой. После этой операции производится полировка специальными пастами.

С одной формы за рабочую смену при условии, что в помещении оптимальная температура (18-23 град), процесс полимеризации контролируется, рабочие выполняют все процессы строго по технологии, можно получить три отливки. В основном, производительность цеха определяется наличием ассортимента литьевых форм и бесперебойной поставкой расходных материалов.

На примере изготовления подоконника, мы рассмотрели процесс отливки изделий из простой плоскостной формы. При отливке объемных изделий используются сложные формы, состоящие из трех и более сегментов, которые крепятся между собой болтами. К таким относятся вазы, балясины, элементы декора.

Формы балясин и ваз

При работе с разъемными литьевыми формами особое внимание нужно уделить местам соединения сегментов. От точности подгонки частей сборки зависит внешний вид готовой продукции (отсутствие ярко выраженных соединительных швов).

Поставщики сырья.

Основными поставщиками компонентов для производства изделий из полимербетона являются: фирма Neste Chemicals (Финляндия) и фирма Reichhold. По этим ключевым словам, используя интернет, можно отыскать компании, которые занимаются поставкой и реализацией данной продукции в вашем регионе.

Для каждого вида продукции существуют свои характерные особенности реализации.

• Например, производя подоконники, необходимо сотрудничество с фирмами по производству и установке окон. Целесообразно уступить операцию по установке отливов и подоконников фирме, занимающейся окнами. Стоимость этой услуги варьируется от 10% до 15% от стоимости изделия.
• Столешницы на кухонные гарнитуры продаются вместе с корпусной мебелью, поэтому стоит наладить деловые связи с ее производителями, также уступив им услугу по установке.
• Порталы каминов продаются вместе с электрокаминами.
• Полимербетон широко применяется в производстве памятников. В этом случае, необходимо сотрудничать с фирмами по оказанию ритуальных услуг.

Охотно идут на сотрудничество дизайнеры и архитекторы, используя в своих проектах элементы декора, выполненного из литьевого камня.

Автор статьи в процессе создания памятника Высоцкому и годы с пустя рядом с ним.

Несмотря на большой возможный ассортимент изделий из полимербетона (от подоконников и до памятников), следует определиться с направлением деятельности вашего цеха. При узкой специализации можно подобрать оптимальный набор оборудования и литьевых форм, отточить до совершенства процесс изготовления. Например, если вы специализируетесь на лестницах, вам понадобятся поручни, ступени, балясины, тумбы и, возможно, декоративные элементы. Если ваш «конек» плоскостные отливки, то вам понадобятся подоконники, отливы, столешницы, крышки на парапеты. Выбор за вами.

Бетонные конструкции считаются прочными и надёжными, поэтому ни одно капитальное строительство без них не обходится. Но такая поверхность хоть и в меньшей степени, но всё равно подвержена разрушительному воздействию внешних факторов.

Поэтому американские разработчики взялись за изготовление материала на базе бетонной смеси, но с улучшенными эксплуатационными характеристиками. В итоге получился полимербетон, который отличается долговечностью, повышенной устойчивостью к влажной среде, морозам и химическим соединениям.

Состав и свойства полимербетона

Полимербетон представляет собой новый вид бетонной смеси, изготовленной на основе популярных смол:

Фенолформальдегидной;

Эпоксидной;

Карбамидоформальдегидной;

Фурановой.

Именно они заменяют силикат или цемент, которые применяются в обычных растворах. Из общего количества полимерам отводится всего одна десятая часть, но этого оказывается вполне достаточно для создания прочного соединения всех компонентов. Другие девять частей могут представлять разный материал:

Минеральная мука;

Щебень, гравий;

Кварцевая стружка;

Древесные опилки;

Графитовый порошок;

Вспученный перлит и др.

Кроме того, в состав включены отвердители, пигменты для придания смеси цвета и пластификаторы. Их доля в общей массе самая маленькая, но её хватает на то, чтобы придать рабочему раствору плотности, адгезии и красивого оттенка.

Выносливость к температурным перепадам;

Не вступает в реакцию с химическими веществами;

Читайте также: Монолитный поликарбонат: характеристики, область применения, плюсы и минусы

Быстрый процесс застывания;

Образует ровную и гладкую поверхность;

Презентабельный внешний вид, возможность применения смесей разных оттенков и цветовых решений.

Свободно приобрести полимербетон пока не так просто в разных регионах, да и цена за кубический метр существенно отличается от привычного всем бетона. Эти факторы и относятся к недостаткам.

Виды полимербетона

Компоненты, которые используются для изготовления, определяют вид полимербетона. В производственном процессе важны следующие факторы:

Фракция наполнителя;

Тип минералов;

Пластификаторы.

Полученный продукт должен соответствовать эксплуатационным характеристикам.

Тяжёлый полимербетон изготавливается из минералов крупной фракции 2-4 см, отличается высокой устойчивостью к нагрузкам. Поэтому его чаще используют в строительных работах для создания чернового пола, колонн, лестниц и других конструктивных элементов с несущим функционалом.

Конструкционный полимербетон применяют чаще в строительстве. Фракция наполнителя не превышает 2 см. Смесь отличается высокой плотностью 1,5-3 т/м3. Этот вид ещё называют литой камень из-за схожести с натуральной породой (гранитом, мрамором).

Конструкционно-теплоизоляционная смесь имеет меньшую плотность 0,5-1,5 т/м3, хотя для производства применяется фракция не менее 2 см. Материал подходит для литья стен и фундаментов.

Теплоизоляционный вид содержит в составе наполнитель, имеющий фракцию не более 1 см. Плотность материала невысокая – 0,3-0,5 т/м3, но этого вполне достаточно для создания прочных перегородок, перил, подоконников и столешниц. Основным назначением литого камня является теплоизоляционный слой, поэтому чаще его используют для возведения перегородок, настилания пола под систему отопления.