Бетонополимеры

_{Бетонополимеры} 

_{Бетонополимер – это  материал, получаемый в  результате пропитки традиционного  бетона полимерами с  последующей их  полимеризацией.}

_{Бетонополимеры  получают путем пропитки бетонов полимерами эпоксидная и полиэфирная  смолы (полиэтилен, полипропилен,  поливинилхлорид, полиметилметакрилат, стирол  и др.) и  сополимерами, из которых  наибольшее распространение получили составы на основе мономеров акрилового и мет акрилового  ряда.  На прочность бетонополимера влияют структура и прочность  исходного бетона, вид, состав и свойства  пропиточного состава,  режимы сушки, вакуумирования,  пропитки  материала и полимеризации мономеров.}

_{В  заводских условиях наиболее целесообразна  искусственная  сушка  бетона  до влажности 0,1…0,2% по массе при  температуре 105…150^оС (конвективная, радиационная, высокочастотная, электрическая, комбинированная). Неполная сушка исходного бетона снижает прочность бетонополимера.}

_{С целью  наиболее полной пропитки  бетона после сушки его  вакуумируют при  остаточном давлении в вакуум-камере 6,67…1333 Па в течение до одного  часа. Режим вакуумирования устанавливается опытным путем для каждого  вида бетона. Чем  больше при вакуумирования  из  бетона удаляется влаги, воздуха, пара,  тем плотнее будет его пропитка  и  больше прочности.}

_{Важнейшей операцией  является пропитка бетона мономерами. Пропитка материала  с мелкими капиллярами  происходит главным  образом под  действием  капиллярных  сил. Пропитку бетона с  крупными порами  капиллярами. Лучше  вести под давлением  до}        

_{1 МПа. Чем больше пористость исходного бетона и большей степени из него удалены воздух,  пар и влага, тем полнее его насыщение мономерами  и выше прочность бетонополимера. Влияют на  этот  процесс свойства  мономера (вязкость, поверхностное натяжение, краевой угол смачивания), его температура и характер пористости.}

_{Для полной пропитки тяжелого плотного  бетона  необходимо мономера 2…6% по массе, для пропитки легкого бетона на пористых заполнителей – до 30…68%, ячеистого  бетона -  до 102…117% (табл.          ).}

_{Завершающей операцией является полимеризация мономера в  бетоне (термокаталитическая  и радиационная). Наиболее широко в  производстве бетонополимеров  применяется первый способ.}

_{Возможно  при необходимости  поверхностная пропитка бетона, а также  пропитка отдельных  участков конструкций с целью уплотнения и упрочнения бетона,  повышение плотности защитного слоя арматуры и ее сохранности.}

_{По  структуре бетонополимер  представляет собой  капиляро – пористое тело, в котором  поры и капиляры заполнены  затвердевшим полимером, имеющем хорошее сцепление с твердой фазой и объемно армирующим силикатную основу.  Его структура зависит от структуры исходного бетона, свойств полимера и режима обработки. Поры бетонополимера  замкнутые  по форме близки к сферической. В порах  с размером 200…600 мкм. наблюдается не заполненная центральная шаровидная зона. Полимер заполняет все поры, трещины и неровности на поверхности заполнителя, проникая в цементный камень и заполнитель, что значительно повышает их сцепление между собой, прочность материала на растяжении и  изгибе,  поскольку прочность на растяжение затвердевшего полимера намного  больше такового бетона (для полиметилметакрилата до 80, а полистирола до 60 МПа (табл.          ). По этой  же причине величина  сцепления бетонополимера с арматурой возрастает в несколько раз (табл.         ).}

_{Полимер как бы заклеивает дефекты  структуры  бетона и связывает  различные его  участки, повышая  плотность и прочность  материала. Бетонополимер  на  метилметакрилате характеризуется  малым числом макропор. Число макропор также меньше, как у бетона. В контактной зоне “полимер – цементный камень” не наблюдается усадочных трещин. Таким образом создается плотная, монолитная с меньшим количеством дефектов структура материала,  которая определяет характер его  разрушения под нагрузкой. Бетонополимер разрушается  почти мгновенно с громким треском и разлетом удлиненных осколков. Характер разрушения хрупкий. Так как обработанный полимером раствор оказывается  прочнее крупного заполнителя, то  разрушение происходит по раствору и заполнителю.}

_{Прочность бетонополимера на сжатие зависит в основном от прочности исходного  бетона, вида и свойств  мономера, режимов  сушки, вакуумирования, степени пропитки и  полимеризации. Чем выше прочность  исходного бетона, тем меньше степень его  упрочнения  (табл.            ).}

_{В значительной степени  прочность бетонополимера зависит  от содержания полимера в паровом  пространстве бетона.  Чем выше степень  пропитки бетона, тем  больше прочность  бетонополимера. С увеличением  количества цементного камня в исходном бетоне степень упрочнения его повышается. В высоко прочном бетонополимере крупный заполнитель является слабым звеном. А поэтому более высокую  прочность имеют мелкозернистые Бетонополимеры (до 200 МПа) (табл.        ).}

  _{При  охлаждении  нагретых до +150^оС образцов до +20^оС их прочность полностью восстанавливается. А при охлаждении  нагретых  до +200^оС с образцов  до  +20^оС  их прочность становится меньше первоначальной на 10%. Для получения бетонополимера, который мог бы сохранять свои свойства при температуре +200^оС и выше, необходимо применять  специальные термостойкие композиции.}

_{Прочность на растяжение бетонополимера повышается по сравнению  с исходным бетоном  в 3…16 раз и с  увеличением количества мономера  в бетоне (до 19 МПа) (табл.             )}

_{Таблица:}

_{Влияние  начальной прочности  бетона на прочность  бетонополимера.}

_{Введение  в бетон золы  и других аналогичных  добавок мало отражается  на прочности бетонополимера, что позволяет  экономить до  50% цемента.}

_{В исходный бетон с  целью существенного  ускорения  твердения  можно вводить  до 5% CaCl2, что не опасно для арматуры после пропитки бетона полимером, так как последний хорошо защищает  сталь от коррозии.}

_{Модуль  упругости  бетонополимера  на 30…60% выше,  чем  у исходного бетона. Предельные деформации бетонополимера в 2 раза, а трещиностойкость  в 2…5 раз выше, чем  у исходного бетона. Ползучесть и усадка  бетонополимера в несколько раз   меньше чему бетона.  Средняя плотность бетонополимера больше, чем у бетона на привес мономера  - на 3…10% для тяжелых бетонов и на 10…70% - для легких на пористых заполнителях.}

_{Водопоглащение  бетонополимера оптимального состава в 5…6 раз  меньше  чем у  традиционного бетона (примерно до 1%), а коэффициент  размягчения  близок к единице. В связи  с этим морозостойкость  бетонополимера возрастает в несколько раз и может достигать 5000  циклов замораживания и оттаивания (табл.          ). Однако это зависит от вида полимера.}

_{Бетонополимер  оптимального состава  стоек в сульфатных, магнезиальных,  щелочных и солевых  средах, а так  же в разбавленных  кислотах, за исключением фтористо-водородной. Но концентрированные кислоты (серная,  соляная, азотная) разрушают его (табл.             ).}  

_{Пропитка  полимером  легкого  бетона  на пористых  заполнителях,  ячеистого  и гипсобетона  значительно улучшает их  свойства, в частности,  повышает их плотность, прочность и снижает водоплоглощение (табл.              ).}

_{Таблица:}

_{Данные  о прочности  легких  бетонов и бетонополимеров.}

_{Таблица:}

_{Улучшение свойств различных  бетонов  после  пропитки  полимерами.} 

_{Таблица:}

_{Свойства  бетонов и бетонополимеров.}