Полимерцементный раствор что это
Полимерцементный раствор: сферы применения и изделия из него
В технологии современного строительства появился относительно молодой материал — полимербетон.
Благодаря своей универсальности и повышенным качественным характеристикам он уверено потеснил традиционные цементные смеси.
Весь секрет заключается в полимерном связующем в составе, который и определяет повышенные прочностные свойства полимербетонных изделий.
Интересной особенностью является возможность применения вторичных пластиков в производстве полимербетона, причем качество готового материала от этого не страдает.
В этой статье пойдет речь о сферах применения полимерцементного раствора и изделий из него.
Свойства и характеристики
Помимо традиционных компонентов цементной смеси в состав включена полимерная смола или небольшие кусочки пластика, которые выступают в качестве армирующих элементов.
Пластиковая фаза обволакивает все неорганические ингредиенты и прочно склеивает их воедино, усиливая в первую очередь прочность.
В материале отсутствуют микропустоты и дефекты, поэтому он выдерживает гораздо большие нагрузки. Более подробно с особенностями материала можно ознакомиться в этой статье.
Получить необходимые полимерные ингредиенты можно из отходов пластика. Технология их переработки достаточно простая и не затратная, а сырье можно попросту найти на свалке. Поэтому область применения полимербетона необходимо расширять, поскольку помимо полезных практических свойств решается и проблема экологии.
Полимербетонные полы
Покрытие из полимербетона используется там, где нагрузка на пол достаточно высокая. Причем не только механическая, но и химическая.
Входящий в состав полимер повышает стойкость к ударным нагрузкам, истиранию и образованию трещин.
Наливным полом оборудуют:
Сочетание свойств пластика и бетона придает покрытию полезные практические свойства. Причем толщина цементного слоя не ухудшает его эксплуатационные характеристики и может варьироваться от 7 до 50 мм. Если нужно, можно выровнять перепады по высоте до 200 мм без потери прочности основания.
Среди преимуществ полимербетонного пола выделяют следующее:
Связующим элементом полимерцементной стяжки для пола является полимерная смола. Используются разнообразные типы: эпоксидная, полиуретановая, акриловая и т.д. Из вторичного пластика можно получить стирольную смолу методом пиролиза.
Она хороша тем, что отверждается (полимеризуется) различными способами даже при простой термообработке.
Для повышения скорости реакции можно применять инициаторы, которые являются доступными и недорогими. Сырьем для производства стирольной смолы являются отходы из полистирола (одноразовая посуда, пенопласт, упаковка, формы для рассады и т.д.).
Гидроизоляция
В состав смеси, помимо цемента и полимера, входят органические добавки для улучшения эластичности и водоотталкивающих свойств.
Полимербетон для гидроизоляции должен быть формоустойчивым, прочным и легким в обращении, ведь толщина защитного покрытия может составлять всего несколько миллиметров.
Гидроизоляционный цемент выполняет несколько защитных функций:
Гидроизоляция, исходя из определения термина, применяется во время:
Гидроизоляционный слой не просто препятствует поглощению влаги, но и помогает бетонному основанию дышать.
Кроме того, технология нанесения гидроизоляции без швов помогает предотвратить скопление плесени и грибка.
Отделка стен и потолков
Полимерцемент может применяться и для внутренней отделки помещений, причем не только полов. Раствор на основе полимера для потолков обычно бывает белого цвета. В нем увеличено количество полимерной фазы для усиления адгезионных свойств, что существенно облегчает работу.
Состав получается довольно эластичный, что особенно важно для заполнения трещин и сглаживания неровностей.
На последующих этапах (нанесение финишной шпаклевки и покраска) не возникает проблем, поскольку полимербетон совместим со всеми типами строительных растворов и смесей.
То же самое касается и штукатурки стен. Более высокая адгезия смеси ускоряет схватывание со стеной. Поры, шишки и неровности на поверхности легко могут быть сглажены при использовании составов с полимерным связующим. Дальнейшая поклейка обоев, покраска или другие отделочные работы проводятся легче за счет хорошего совмещения слоев.
Монолитное строительство домов
Для изготовления монолитных блоков и фундаментального строительства полимербетон зарекомендовал себя с лучшей стороны, и за период использования не было выявлено каких-либо существенных недостатков.
Основное его преимущество заключается в введенной в состав смоле полимера либо термо-, либо химически отверждаемой.
Полимерная фаза придает повышенные физико-механические и прочностные характеристики. Так, например, прочность на разрыв становится выше примерно в 10 раз по сравнению с обычным цементом.
То есть ресурс службы дома из полимербетона выше. Варьируя соотношение полимерной смолы и наполнителей, можно изготавливать блоки для строительства в различных погодных условиях. Также можно регулировать нагрузку, которую должен выдержать материал.
Преимущества полимербетона для монолитного строительства таковы:
Помимо введения в состав бетона полимерного связующего, возможно добавление в матрицу бетона армирующих компонентов из пластмассы. Хорошо армируют систему и повышают прочность волокна из полиолефинов. На рынке можно встретить пластиковые добавки для фибробетона, которые изготовлены из чистых полимеров.
Но при существующем перенасыщении полигонов и свалок пластиковыми отходами армирующие компоненты можно изготовить и из них.
Причем свойства бетона при введении элементов из вторичного сырья ничем не будет отличаться от тех, в производстве которых использовался первичный пластик.
Ступени
Для изготовления и покрытия ступеней нужен материал с повышенной износостойкостью, в частности полимербетон, ведь обычные бетонные смеси слишком быстро истираются, края ступеней проседают и деформируются.
Выбирая определенный тип смолы, например, полиуретановый, можно получить стойкий материал, который будет амортизировать ударную нагрузку.
Для упрощения системы и некоторого удешевления допустимо смешение полиуретана с более дешевым компонентом (эпоксидной, резорциновой и т.д. смолой).
Для облегчения конструкции допустимо вводить мелкие частицы армирующего пластика. Он усилит изделия из полимербетона и повысит их износостойкость.
Декор садовых участков, водосточные лотки и прочие изделия
Множество декоративных элементов на приусадебном участке отливается из цементной смеси. При этом срок их службы не достаточно приемлемый. Перепады температур, ветер, дожди и агрессивная среда (удобрения и т.д.) негативно отражаются на свойствах бетона. Здесь на помощь садоводам также может прийти полимербетон.
Этот материал более выносливый и прочный, с ним гораздо легче работать, поскольку он достаточно эластичен при смешении. Даже самые мелкие элементы формы заполняются полимербетоном без проблем.
В состав могут быть дополнительно введены декоративные элементы и камни, глиттеры и пигменты для придания определенного эффекта. Искусным подбором гравия и красителя можно получить структуру, близкую к натуральным камням.
Полимербетон имеет преимущество в простоте работы с ним. Обработка натурального камня происходит более трудозатратно и, соответственно, дороже.
Из смеси полимера и цемента изготавливают бордюры, тротуарную плитку и водостоки — полимербетонные лотки и желоба.
Эти элементы из других материалов быстро изнашиваются и регулярно нуждаются в замене.
Введение смолы и армирующих наполнителей из пластика значительно упрочняют эти конструкции.
Кроме того, из полимербетона очень часто делают памятники. За счет свойств материала они имеют долгий срок службы, не разрушаясь от воздействия солнца, дождей, морозов и прочих климатических условий.
Видео по теме
Видео о том, как с помощью полимербетона укрепляют опоры ЛЭП, фундамент которых разрушается рекой:
Заключение
Полимербетон — это перспективный материал, который применяется во многих сферах. В его состав входят безопасные и нетоксичные компоненты, что делает материал безопасным и удобным в работе. Кроме того, изготовление полимербетона поможет решить проблему утилизации пластикового мусора.
§ 36. Полимерцементные растворы
Развитие химической промышленности и поиски новых эффективных строительных материалов привели в последнее время к широкому внедрению в строительную практику бетонов и растворов с полимерными добавками.
В отличие от обычных растворов, в которые полимерные добавки (ССБ, ГКЖ94 и др.) вносятся микродозами. (0,05—0,20% массы цемента) и не меняют в значительной степени химические процессы твердения и структуру цементного камня и раствора, полимерная составляющая полимерцементных растворов относительно велика (до 20% массы цемента) и выполняет роль вяжущего материала в дополнение к неорганическим вяжущим материалам. Такая добавка изменяет структуру и свойства искусственного камня. В растворах для отделочных работ наиболее распространены поливинилацетатная дисперсия (ПВА), синтетический латекс, гидрофобизирующая жидкость ГКЖ94 (ГОСТ 10834— 76) и др.
Полимерцементные растворы по сравнению с обычным обладают мелкопористой структурой и меньшей водопроницаемостью (кроме растворов с поливинилацетатной дисперсией), повышенной прочностью на растяжение и на изгиб, при оптимальном размере полимерной добавки меньшей усадкой, повышенной адгезией, более низким модулем упругости, а также рядом специфических свойств, в зависимости от вида полимера. Большинство полимерных добавок (эмульсии, латексы) обладают воздухововлекающей способностью. Поэтому при перемешивании, особенно механическом, объем воздуха в полимерцементной смеси увеличивается и пористость их становится на 5—30% больше, чем у обычных цементных растворов.
Полимерные добавки способствуют более равномерному распределению пор в объеме раствора и резкому уменьшению размеров пор. Если в обычном цементном растворе встречаются поры размером более 1 мм и наибольшее количество пор имеет размеры от 0,2 до 0,5 мм, то в полимерцементном растворе размер пор. не превышает 0,5 мм и размер 90—95% пор меньше 0,2 мм. Изменение структуры полимерцементного раствора связывают с особенностями образования полимерцементного камня. Считают, что гидратация цемента в полимерцементных растворах не играет решающей роли в упрочении камня. На упрочение структуры сильно влияет сам полимер, который, благодаря высоким адгезионным свойствам, связывает минеральный заполнитель и цементные новообразования в единый конгломерат, а значительная часть цемента служит микронаполнителем.
Кроме того, испаряющаяся вода, продвигаясь по капиллярам, увлекает за собой частицы полимера которые, осаждаясь постепенно на стенках капилляров, перекрывают последние, образуя полимерные линзы. Мелкопористая структура полимерцементного камня с замкнутыми порами снижает водопроницаемость и повышает морозостойкость. Наименьшей водопроницаемостью и повышенной морозостойкостью обладают полимерцементные растворы с добавкой латекса и ГКЖ94,,
Усадка полимерцементных растворов зависит от соотношения количества полимера и цемента (П/Ц). При I увеличении количества полимера усадка уменьшается и при П/Ц=0,1 достигает наименьших размеров. При дальнейшем увеличении количества полимера она резко возрастает и при П/Ц>0,2 уже превышает усадка обычного цементного раствора.
Повышенная адгезия (клеящая способность) полимерцементных растворов объясняется тем, что сцепление раствора с облицовываемой поверхностью или облицовкой обеспечивается не только сцеплением цементного камня, а главным образом сцеплением полимера, адгезия которого значительно превышает адгезию цементного камня. Адгезионные свойства полимерцементных растворов с добавкой ПВА возрастают пропорционально увеличению количества полимера. Увеличение количества песка в поливинилацетатцементном растворе снижает клеящую способность раствора.
Для полимерцементных растворов с добавкой бутадиенстирольного латекса максимальная клеящая способность достигает при П/Ц=0,1. 0,15. Дальнейшее увеличение количества латекса приводит к уменьшению клеящей способности. На числовое значение адгезии поливинилстиролцементных растворов влияет и вид цемента: для глиноземистого цемента оно выше, чем для портландцемента. Некоторое повышение адгезии к бетонным поверхностям поливинилстиролцементного раствора достигается при предварительном смачивании бетонной поверхности. Повышенные адгезионные свойства полимерцементных связующих проявляются только при твердении в воздушносухих условиях. При твердении в воде адгезия не увеличивается даже при высоком содержании полимера.
Высокая адгезия полимера сказывается не только на величине сил сцепления с другими материалами, но она изменяет упругие свойства полимерцементного раствора. Прослойки полимера, связывая составляющие раствора, повышают сопротивляемость раствора растягивающим усилиям, а так как при изгибе разрушение образцов и цементного раствора происходит в растянутой зоне, то повышается и прочность на изгиб.
Кроме того, полимерные вяжущие материалы, обладая большей упругостью, чем неорганические, увеличивают упругие свойства полимерцементного раствора, уменьшая его модуль упругости. Так, при П/Ц = 0,1 для получения одинаковых Деформаций к полимерцементному раствору надо приложить силу, в дватри раза меньшую, чем к цементному.
Отсюда следует, что при равном значении деформации усадки скалывающие напряжения в зоне контакта полимерцементного раствора с другим материалом (отделываемая поверхность, облицовка) будут в дватри
раза меньше, чем у обычного цементного раствора. Второе важное следствие уменьшения модуля упругости и повышенной деформативной способности полимерцементных растворов — повышение их прочности при ударных нагрузках.
Перечисленные выше свойства полимерцементных растворов (уменьшенная усадка, повышенные адгезия и упругость и меньший модуль упругости) обеспечивают резкое повышение прочности крепления облицовочных материалов. Если для цементнопесчаных растворов прочность сцепления с керамическими плитками достигает максимума в 7—9суточном возрасте, после чего уменьшается к 28суточному возрасту в 5—6 раз, то для полимерцементных растворов характерно достижение максимума на 9—10е сутки и отсутствие ее снижения в дальнейшем. Прочность крепления плитки полимерцементным раствором в 28суточном возрасте почти в 20 раз больше прочности крепления цементнопесчаным раствором.
Это свойство полимерцементных растворов обусловило их широкое применение в качестве прослойки при облицовке поверхностей. Наиболее часто используют для этой цели растворы с добавкой поливинилацетатной дисперсии и латекса СКС65. Для крепления внутренней облицовки рекомендуется следующий состав поливинилцементного раствора (в частях по массе):
Портландцемент марки 400—500. 1
Поливинилацетатная дисперсия. 0,2—0,4
Хлористый кальций. 0,01
Воду добавляют в количестве, необходимом для получения растворной смеси требуемой консистенции, т. е. подвижности, соответствующей погружению стандартного конуса на 5—6 см. При подборе количества воды затворения следует помнить, что добавка ПВА повышает подвижность смеси и поэтому В/Ц берется несколько меньше, чем для обычных цементных растворов.
Добавка хлористого кальция вводится в качестве стабилизатора для того, чтобы предупредить коагуляцию (слипание) полимерной дисперсии. Одноупаковочная поливинилацетатная дисперсия достаточно устойчива и ее можно применять без стабилизатора.
Для крепления плиток в помещениях со значительной влажностью при эксплуатации и креплении наружной облицовки рекомендуется состав бутадиенстиролцементного раствора (в частях по массе):
Портландцемент марки 400—500. 1
Состав стабилизатора может быть следующий (в частях по массе): казеин кислотный — 1; 25%кый водный раствор аммиака — 1; вода — 4. Состав готовят, растворяя казеин в смеси водного аммиака и воды при температуре 70—80° С.
В отличие от растворов с ПВА применение стабилизатора в растворах с латексом обязательно. Количество добавки стабилизатора уточняют в лаборатории, так как его излишек снижает прочность раствора. Количество воды затворения подбирают опытным путем, чтобы растворная смесь имела подвижность, соответствующую погружению стандартного конуса на 5—6 см. Ввиду того, что бутадиенстирольные латексы, стабилизированные казеинатом аммония, вызывают загустение смеси, В/Ц должно быть несколько больше, чем для обычных цементных растворов.
Для устройства покрытий полов применяют полимерцементные растворы на портландцементе. Исследования показали, что добавка полимера значительно повышает сопротивление истиранию. Обычно для этой цели применяют дисперсию ПВА и бутадиенстирольный латекс СКС65. Особенно эффективна добавка латекса, которая при П/Ц=0,20 снижает истираемость в 4,5 раза. Несколько меньше влияние дисперсии ПВА, которая при таком же П/Ц снижает истираемость примерно в 3 раза. Дальнейшее увеличение добавки полимера практически мало меняет истираемость и приводит к удорожанию покрытия. Оба полимера незначительно изменяют цвет раствора, что позволяет применять их не только в цветных песчаноцементных растворах, но и в террацевых, строго соблюдая дозировку всех составляющих. Оптимальный размер добавки находится в пределах П/Ц=0,15. 0,20.
Не следует применять эту добавку в растворах для иолов, подвергающихся действию масла, так как оно резко снижает достигаемый эффект, а также при влажных условиях эксплуатации. Бензин и вода не влияют существенно на истираемость покрытий с добавкой обоих полимеров.
Благодаря высоким эксплуатационным качествам полимерцементные растворы применяют и в штукатурных работах. Штукатурки из латексноцементных составов имеют непылящую поверхность покрытия, обладают высокой стойкостью в коррозионных средах.
Для лучшего сцепления поливинилцементных растворов с бетонными поверхностями рекомендуется предварительная огрунтовка последних 10—7%ным раствором дисперсии ПВА.
В последнее время в отделочных работах широко используется гипсополимерцементное вяжущее вещество (ГПЦВ). Оно представляет собой композицию водной дисперсии полимера (стабилизованного бутадиенстирольного латекса СКС65 или дисперсии ПВА) и гипсоцементнопуццоланового вяжущего вещества. Применяют его для наружной и внутренней штукатурки, но наибольший эффект достигается при использовании в декоративных растворах для отделки фасадов; используют также при устройстве выравнивающего слоя под рулонные покрытия и для крепления керамической и стеклянной плитки.
Наибольшая прочность составов на ГПЦВ достигается при соотношении гипса и портландцемента 1,5: 1. Большое значение имеют вид и количество добавляемого полимера. Добавка каждого из указанных полимеров повышает механическую прочность растворов более чем в 2 раза. Наилучшие результаты достигаются при П/Ц = 0,20. 0,25 для дисперсии ПВА и П/Ц=0,10. 0,15 для латекса СКС65.
Добавка дисперсии ПВА увеличивает морозостойкость растворов в 6—7 раз, а СКС65 — в 8—9 раз. Полимерная добавка увеличивает подвижность растворной смеси и позволяет применять растворы состава от 1 :3 до 1 : 5 без снижения прочности.
Водовяжущее отношение находится в пределах от 0,6 и несколько выше для строительных растворов до 0,9 для составов, наносимых кистью или удочкой.
Для отделки фасадов рекомендован следующий состав раствора на вяжущем веществе ГПЦВ (в частях по массе):
Портландцемент белый марки 300 и выше. 35—38
Высокоактивная минеральная добавка (белая сажа). 2—4
Стеарат кальция. 0—2
Наполнитель (кварцевый песок)…………………………….. 0—300
Водная дисперсия полимера
(в пересчете на сухое вещество). ………………………… 15
Вода. до требуемой консистенции
Входящая в состав добавка стеарата кальция служит стабилизатором полимера и повышает цветоустойчивость покрытия.
Готовить составы целесообразнее всего в заводских условиях. В этом случае на заводе приготовляют смесь сухих компонентов (составляющих ГПЦВ, пигментов, гидрофобной добавки) и отдельно раствор водного дисперсного полимера с включением необходимых добавок. На объекте составы приготовляют, тщательно перемешивая сухую смесь с водной дисперсией полимера. Для того чтобы задержать начало схватывания смеси, в нее при перемешивании дополнительно вводят 2%ный клеевой замедлитель или фосфат натрия. Такой состав при нормальной температуре годен к употреблению в течение 4—6 ч.
Производство полимербетона своими руками и в промышленных условиях: состав, пропорции и советы
Использование бетона является обязательным при любом строительстве (промышленном, дачном, частном).
Без этого материала не обойтись при облагораживании садовых участков, утеплении конструкций и т.д.
На помощь строителям пришел новый класс материалов – полимерный фибробетон.
Изготовить его можно самостоятельно, используя при этом отходы пластика, которые в буквальном смысле лежат под ногами. Несложная технология изготовления полимербетона позволяет осуществить этот процесс своими руками.
В этой статье пойдет речь о производстве полимербетона на основе вторичных полимеров.
Преимущества полимерного бетона
Армировать бетон строители научились достаточно давно. Еще в начале прошлого столетия был запатентован способ упрочнения бетона металлом.
Использование же в качестве усиливающих агентов полимеров появилось относительно недавно.
Пластик имеет ряд преимуществ, которые способны потеснить традиционные армирующие материалы: металл и стекло. Полимер более технологичен, он удобен и безопасен в обращении.
Многие строители отрицательно отзываются о пластике, поскольку он может комковаться при смешивании. Сейчас есть множество добавок, которые помогут решить эту проблему.
Полимер более легкий, чем металл или стекло. Поэтому он даже способен несколько облегчить конструкцию. Пластмассовые армирующие частицы устойчивы к коррозии и атмосферному воздействию. Можно добиться такого соотношения ширины и длины волокна, которое позволит упрочнить бетон в несколько раз по сравнению со стандартным образцом.
Рецептура и состав
Содержание армирующего наполнителя никак не отражается на основной рецептуре бетона.
Вот примерное соотношение компонентов, рекомендуемое для приготовления смеси:
Требования к армирующим пластикам
В качестве усиливающего компонента рекомендуется использовать полиолефиновые марки (полиэтилен, полипропилен). Они удачно сочетают в себе прочность и гибкость, что позволяет не ломаться при воздействии нагрузки.
Полиолефины отличаются морозостойкостью, которая позволит армирующей добавке противостоять атмосферному воздействию и даже проводить работы при отрицательных температурах.
Пластик наиболее проявляет свои усиливающие свойства тогда, когда соблюдается большое соотношение длины и ширины кусков.
Поэтому качественный и правильный упрочняющий материал можно получить экструзией и резкой на рубильном станке соответствующего полимера.
Эта технология более затратная и трудоемкая, но полученный таким способом армирующий пластик может использоваться даже в промышленном строительстве.
Если не стоит задача получить бетонную смесь для фундаментальной застройки, то можно использовать дробленый на мелкую фракцию пластик.
Для равномерного распределения полимера по матрице лучше предварительно обработать его замасливателем.
Это силиконовые составы, например, гидрофобизатор или грунтовка на основе силана. Они тонким слоем покрывают дробленку, предотвращая комкование.
Технология изготовления раствора
Очень важен порядок загрузки компонентов:
Необходимое оборудование
Процесс можно разделить на два ключевых этапа, исходя из которых можно определиться с основными единицами оборудования:
Области применения
Армированный бетон может применяться там, где необходима высокая прочность и долговечность.
Тонкие волокна, равномерно распределенные по всем направлениям, усиливают конструкции. Поэтому из армированного бетона можно изготавливать блоки для монолитного строительства.
Полимерные частицы позволяют повысить прочность бетона на растяжение, повысив тем самым его марку.
Поскольку сейчас технологии строительства изменились, то использование тяжелых блоков, армированных стальными прутьями, более невозможно. На смену им приходят такие же прочные, но гораздо более легкие полимербетоны.
Кроме того, введенный в состав цемента пластик может повысить теплоизоляционные свойства бетонной плиты.
Полимерцемент не дает сильную усадку, что важно при отливке сборных конструкций, когда есть риск получить детали разного размера. Помимо изготовления строительных блоков, полимербетон можно использовать для заливки фундаментов, тротуарной плитки, несъемной опалубки и т.д.
Есть интересные идеи изготовления садовых скульптур, скамеек, фонтанов и вазонов. Из полимербетона такие конструкции получаются более прочными.
Видео по теме
В данном видео показано изготовление красивого искусственного мрамора из полимербетона с разводами:
Вывод
Полимербетон – более современный материал, в отличие от традиционных цементных составов. Помимо своих полезных характеристик, он уникален тем, что может послужить отличным способом использования вторичного пластика.
Количество отходов на нашей планете колоссальное, а использование их в бетоне – отличная идея утилизации.
Возрастающие темпы строительства и, соответственно, нарастающие объемы потребления полимербетона могут наладить использование пластиковых отходов в строительных технологиях не только в кустарных, но и промышленных масштабах.
Зная, как смешивать компоненты и обладая соответствующим оборудованием, вполне возможно изготовить полимерцементный раствор в домашних условиях.