ПОЛИМЕРБЕТОН (П-бетон)
31 июля, 2013 
admin Плотности
Морозостойкости
М2
М2,5
М3,5
-
-
-
D150, D200
D150, D200
D200, D250
Не нормируется
М5
-
В0,5
B0,75
B1,0
B1,5
B2,0
B2,5
D200, D250, D300
D250, D300, D350
D300, D350, D400
D350, D400, D450
D400, D450, D500
D500, D550, D600
D500, D550, D600
F25 – F35
F35 – F50
F35 – F50
F35 – F50
F35 – F70
F50 – F100
F50 – F100
Фактическая средняя плотность полистиролбетона не должна превышать требуемого значения, установленного в соответствии с ГОСТ 27005.
Прочность на растяжение при изгибе в зависимости от класса (марки) полистиролбетона по прочности на сжатие должна быть не ниже значений, приведенных в таблице.
Таблица.
|
Класс или марка по прочности на сжатие |
Предел прочности на растяжение при изгибе, МПа |
|
М2 М2,5 М3,5 В0,35 В0,5 В0,75 В1,0 В1,5 В2,0 В2,5 |
0,08 0,10 0,15 0,25 0,35 0,50 0,60 0,65 0,70 0,73 |
Коэффициент теплопроводности полистиролбетона в сухом состоянии при температуре 250С не должен превышать более чем на 10% значений, приведенных в таблице.
Теплотехнические показатели полистиролбетона, необходимые при расчете изделий и конструкций, принимаются по приложению Д.
Деформации усадки полистиролбетона, предназначенного для монолитных наружных стен, не должен превышать 1,0 мм/м.
Таблица.
|
Марка по средней плотности |
Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии, Вт/(м*0С) |
|
D150 D200 D250 D300 D350 D400 D450 D500 D550 D600 |
0,055 0,065 0,075 0,085 0,095 0,10 0,115 0,125 0,135 0,145 |
В зависимости от назначения и условий работы полистиролбетон в изделиях и конструкциях в соответствии с ГОСТ 25192 может иметь плотную, поризованную или крупнопористую структуру.
Характер структуры полистиролбетона указывается в стандартах или технических условиях на изделия и конструкции конкретных видов и проектной документации.
Полистиролбетон плотной или поризованной структуры с расходом цемента не менее 200 кг/м 3 обеспечивает при обычных условиях эксплуатации сохранность стальной арматуры от коррозии.
Состав полистиролбетона подбирают по ГОСТу 27006.
Бетонные смеси должны удовлетворять следующим требованиям:
Бетонные смеси должны соответствовать требованиям ГОСТ 7473 и настоящего стандарта.
Марку по удобоукладываемости (жесткость или подвижность) полистиролбетонных смесей плотной или поризованной структуры назначают в пределах Ж1-Ж3 и П1-П5 в зависимости от вида изделий, конструкции и технологии их формования.
Определение жесткости производят по методике, приведенной в приложении Е.
При приготовлении и применении полистиролбетонов крупнопористой структуры марку по удобоукладываемости не назначают.
Объем межзерновых пустот в уплотненных полистиролбетонных смесях плотной и поризованной структуры не должен превышать 3%.
Допускается в обоснованных случаях, предусмотренных в технических условиях или проектной документации на изделия и конструкции конкретных видов, приготавливать и применять полистиролбетон плотной структуры с объемом межзерновых пустот в уплотненной смеси более 3, но не более 6%.
Объем вовлеченного воздуха в полистиролбетонной смеси не нормируется.
Увеличение плотности полистиролбетонной смеси за счет частичной потери вовлеченного воздуха при выгрузке, транспортировании и укладке в формы (опалубку) не должно быть более 7%.
Приготовленная полистиролбетонная смесь не должна расслаиваться в процессе ее выгрузки, транспортирования и формования.
Показатель расслаиваемости, определяемый по методике, приведенной в приложении Ж, не должен превышать 25%.
При транспортировании полистиролбетонных смесей, готовых к употреблению (товарный бетон), должна быть обеспеченна сохраняемость их свойств (удобоукладываемость, плотность, расслаиваемость) в течение времени, согласованного с потребителем, но не менее 1,0 ч.
Материалы, применяемые для приготовления полистиролбетона, должны удовлетворять требованиям стандартов или технических условий на эти материалы и обеспечивать получение полистиролбетона с заданными техническими характеристиками.
В качестве заполнителя для полистиролбетона следует применять полистирол вспененный гранулированный (ПВГ), представляющий продукт одно - или многоступенчатого вспенивания суспензионного вспенивающегося полистирола (ОСТ 301-05-202-92Е), удовлетворяющий требованиям настоящего стандарта.
Допускается при изготовлении полистиролбетонов класса по прочности В1,0 и менее при условии соблюдения требований по экологической и противопожарной безопасности в соответствии с 4.1-4.4 применение пенополистирольного заполнителя, получаемого дроблением отходов пенополистирольных плит (ГОСТ 15588).
В зависимости от качества сырья (марки полистирола по ОСТ 301-05-202-92Е) и режима вспенивания пенополистирольный заполнитель (ПВГ) может иметь марку по насыпной плотности 10, 15, 20, 25, 30 с фактическими значениями насыпной плотности, указанными в таблице.
Таблица.
|
Марка ПВГ по насыпной плотности |
Насыпная плотность ПВГ кг/м3 |
|
10 15 20 25 30 |
Менее 10 От 11 до 15 От 16 до 20 От 21 до 25 От 26 до 30 |
По размерам зерен ПВГ подразделяют на крупный и мелкий. Фракционный состав крупного и мелкого ПВГ должен соответствовать требованиям, указанным в таблице.
Таблица.
|
Размер фракции, мм |
Содержание, % по объему в ПВГ. |
|
|
Крупном |
Мелком |
|
|
10 – 20 5 –10 2,5 – 5 0 – 2,5 |
5 – 20 70 – 30 20 – 50 0 - 5 |
0 – 5 30 – 50 40 –60 5 - 10 |
Наличие в ПВГ зерен крупностью более 20 мм не допускается.
Влажность ПВГ не должна превышать 15% по массе.
Содержание остаточного мономера (стирола) в заполнителе не должно превышать 0,002% по массе. Допускается применение ПВГ с большим содержанием остаточного мономера при условии обеспечения экологической безопасности полистиролбетона и изготовленных из него изделий в соответствии с требованиями 4.3.
Выбор крупности пенополистирольного заполнителя и его марки по насыпной плотности производят исходя из требований, предъявляемых к полистиролбетону по плотности и прочности в соответствии с утвержденным технологическим регламентом.
В качестве вяжущего следует применять портландцементы или шлакопортландцемент, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 10178.
Применяемые для приготовления химические добавки (воздухововлекающие, пластифицирующие, регулирующие твердение) должны удовлетворять требованиям ГОСТ 24211.
Добавки-детоксиканты, применяемые при приготовлении полистиролбетона в случаях, предусмотренных 4.3 настоящего стандарта, должны соответствовать требованиям нормативной документации, утвержденной в установленном порядке.
Вода для затворения полистиролбетонной смеси и приготовлении растворов химических добавок должна соответствовать ГОСТ 23732.
Полимербетон (П-бетон) – это бетон, при приготовлении которого в качестве вяжущего используются полимерные смолы или они входят в состав вяжущего в значительных количествах и существенно влияют на свойство материала. Заполнителями служат обычно песок и щебень. Для экономии дорогостоящих смол в состав материала можно вводить тонкомолотые наполнители. П-бетоны подразделяются на полимерцементные бетоны (вяжущее цемент + водо-растворимая полимерная добавка), полимер силикатные бетоны (вяжущее жидкое стекло + фуриловый спирт или диизоцианаты), бетонополимеры (бетоны, пропитанные полимерами) и собственно полимербетоны.
В свою очередь полимербетоны бывают: на термореактивных смолах (карбамидных, фенольных, полиэфирных, фурановых, полиуретановых, эпоксидных) и термопластичных смолах (инден-кумароновых метилметакрилате). Кроме того, П-бетоны делятся на сверхтяжелые, тяжелые, легкие и сверхлегкие.
Мочевиноформальдегидные (карбамидные) смолы типа «КМ» (крепитель м) и «УКС» (универсальная карбамидная смола), МФ-17, М-60, М-19-62, и другие стойкие в кислотах, но не достаточно стойкие в щелочах. Их получают в результате реакции поликонденсации мочевины и формальдегида в водной или водно-спиртовой среде. Отвердителями являются щавелевая, лимонная, уксусная, серная, соляная, фосфорная кислоты, хлористые: аммоний и цинк, лучше соляно-кислый анимит, который хорошо растворяется в воде и смоле «УКС».
К другим смолам, рекомендуемым для приготовления полимербетонов относятся:
- фурфуролацетоновая смола ФАМ или ФА (ТУ 6-05-1618-73);
- ненасыщенная полиэфирная смола ПН-1 (МРТУ 6-05-1082-76) или ПН-63 (ОСТ 6-05-431-78);
- карбамидоформальдегидная КФ-Ж (ГОСТ 14231-78);
- фурано-эпоксидная смола ФАЭД-20 (ТУ-59-02-039.13-78);
- эфир метиловый метакриловой кислоты (мономер метилметакрилат) ММА (ГОСТ 16505).
В качестве отвердителей синтетических смол используются:
- для фурфуролацетоновых смол ФАМ и ФА – бензолсульфокислота БСК (ТУ 6.1425);
- для полиэфирных смол ПН-1 и ПН-63 – гидроперекись изопропил бензола ГП (ТУ 38-10293-75);
- для карбамидоформальдегидной КФ-Ж – солянокислый анилин СКА (ГОСТ 5822);
- для фурано-эпоксидной смолы ФАЭД-20 – полиэтиленполиамин ПЭПА (ТУ 6-02-594-70);
- для метилметакрилата ММА – система, состоящая из технического диметиланилина ДМА (ГОСТ 2168) и перекиси бензоила ПБ (ГОСТ 14888).
В качестве ускорителя твердения полиэфирных смол используется нефтенат кобальта НК (МРТУ 6-05-1075-76).
В качестве пластифицирующих добавок следует применять:
- катапин (ТУ 6-01-1026-75);
- алкамон ОС-2 (ГОСТ 10106);
- меламино-формальдегидную смолу К-421-02 (ТУ 6-10-1022-78);
- сульфированные нафталин формальдегидные соединения – пластификатор С-3 (ТУ 6-14-10-205-78).
Полимербетоны очень плотные и стойкие в различных агрессивных средах материалы. Наибольшей прочностью и универсальной стойкостью обладают полимербетоны на эпоксидных смолах к эпоксидным смолам относятся ЭД-5, ЭД-6, ЭД-16, ЭД-20, ЭД-22 и компаунды с каучуками, фурановыми (фурано-эпоксидная смола ФАЭД-20) и другими смолами. Для пластификации композиции в качестве пластификатор применяют диметилфталат, дибудилфталат и другие, которые вводятся в количестве 15-20% от массы смолы. Катализаторами твердения являются третичные амины, хлористая сурьма, фтористые соединения и другие. Для холодного отверждения применяют полиэтиленполиамин, гексаметилендиамин или жидкие полиамиды.
Фурановые смолы (ФА, ФАМ, 2-ФА и другие) получают конденсацией фурфурола и фурфурилового спирта с фенолами и кетонами. Они являются наиболее дешевыми. Наибольшее распространение в строительстве нашел мономер ФА, получаемый при взаимодействии фурфурола и ацетона в щелочной среде.
Исходными продуктами для получения фурфуролкарбамидных смол служат фурфурол, мочевина и наполнители из кислостойких пород. В качестве катализатора применяют хлорное железо, а ускорителя твердения – анилин.
В качестве крупного заполнителя для тяжелых полимербетонов может применяться щебень из естественного камня или щебень из гравия. Щебень и щебень, дробленный из гравия, должны отвечать требованиям ГОСТ 8267, ГОСТ 8268, ГОСТ 10260-74.
Применение щебня из осадочных горных пород не допускается.
В качестве крупных пористых заполнителей для полимербетонов следует применять керамзитовый гравий, шунгизитовый гравий и алгопоритовый щебень, соответствующие требованиям ГОСТ 9759, ГОСТ 19345, ГОСТ 11991.
Для приготовления тяжелых полимербетонов высокой плотности следует применять щебень следующих фракций:
- при наибольшем диаметре, равном 20 мм., следует применять щебень одной фракции 10-20 мм.;
- при наибольшем диаметре равном 40 мм., следует применять щебень из двух фракций 10-20 и 20-40 мм.
В качестве крупного заполнителя для тяжелых полимербетонов может применяться щебень из естественного камня или щебень из гравия. Щебень и щебень, дробленный из гравия, должны отвечать требованиям ГОСТ 8267, ГОСТ 8268, ГОСТ 10260-74.
Применение щебня из осадочных горных пород не допускается.
В качестве крупных пористых заполнителей для полимербетонов следует применять керамзитовый гравий, шунгизитовый гравий и алгопоритовый щебень, соответствующие требованиям ГОСТ 9759, ГОСТ 19345, ГОСТ 11991.
Для приготовления тяжелых полимербетонов высокой плотности следует применять щебень следующих фракций:
- при наибольшем диаметре, равном 20 мм., следует применять щебень одной фракции 10-20 мм.;
- при наибольшем диаметре равном 40 мм., следует применять щебень из двух фракций 10-20 и 20-40 мм.
Состав полимербетона подбирают опытным путем. В соответствии рекомендациями Ю. М. Баженова, вначале, экспериментальным путем подбирают наиболее плотную смесь заполнителей и наполнителя и лигнимальной пустотностью, а затем определяют расход смолы и отвердителя. При этом количество смолы устанавливают таким, которое обеспечивает получение заданной подвижности бетонной смеси. Обычно расход смолы превышает объем пустот микронаполнителя на 10-20%.
Лучше состав полимербетона устанавливать с применением метода математического планирования эксперимента, варьируя содержание песка, наполнителя, смолы и отвердителя.
После выполнения эксперимента, обработки полученных результатов на ЭВМ и получения зависимостей свойств полимербетона от вышеуказанных факторов, можно рассчитывать оптимальный состав материала с требуемыми характеристиками (табл. ).
На основе карбамидных и других смол и легких заполнителей (перлита, бисипора ячеистого стекла и других) можно получать особо легкие полимербетоны с средней плотностью от 70 до 500 кг/м3 и с прочностью до 5 МПа.
Таблица.
Характеристики полимербетонов.
|
Наименование показателей |
Вяжущие |
|||||||
|
ФАМ |
ФА |
ФАЭД |
ПН |
ЭД-6 |
||||
|
Тяжелый бетон |
Легкий бетон |
Тяжелый бетон |
Тяжелый бетон |
Легкий бетон |
Тяжелый бетон |
Легкий бетон |
Тяжелый бетон |
|
|
Средняя плотность, Кг/м3 |
2200 2400 |
1500 1900 |
2300 |
2200 2400 |
1500 1800 |
2200 2400 |
1500 1800 |
2400 |
|
Кратковременная прочность, МПА На сжатие На растяжение |
70-90 5-8 |
30-65 3-5,5 |
50 5 |
90-110 9-11 |
50-85 3-9 |
80-100 7-9 |
50-85 2-8 |
100 9 |
|
Модуль упругости, МПА Е.10-3 |
20-32 |
13-20 |
11,7 |
32-38 |
12-18 |
28-36 |
12-18 |
¾ |
|
Линейная усадка, % |
0,1 |
0,1-0,85 |
0,5 |
0,05-0,08 |
0,06-0,1 |
0,02-0,25 |
0,2-0,25 |
0,2 |
|
Коэффициент термического расширения, a*106, оС-1 |
12-15 |
11-13 |
30 |
10-14 |
10-14 |
14-20 |
14-18 |
30 |
|
Объемное электрическое сопротивление, 10-8 Ом. см. |
3,8 |
5,8 |
10 |
¾ |
¾ |
10 |
¾ |
10 |
|
Морозостойкость, не менее |
F300 |
F300 |
F300 |
F500 |
F300 |
F300 |
F300 |
¾ |
|
Стойкость к нагреву, оС |
120-140 |
120-140 |
180 |
120 |
120 |
80 |
80 |
120 |
|
Водопоглащение, % |
0,05-0,3 |
0,1-0,4 |
1 |
0,01 |
0,2-0,5 |
0,05-0,1 |
0,05-0,3 |
0,02 |
Твердение отформованных изделий должно происходить при температуре не менее 15оС и нормальной влажности окружающего воздуха в течении 28 суток, для изделий из полимербетонов ММА – в течение 3+1 сут.
Для ускорения процесса твердения изделия из полимербетонов должны подвергаться термообработке, которую следует проводить в камерах сухого прогрева. Сухой прогрев должен осуществляться электронагревателями, паровыми регистрами.
Длительность выдержки в формах полимербетонных изделий до распалубки и последующей термообработки должна быть при температуре окружающей среды:
17+2оС………………12 ч.
22+2оС………………8 ч.
Более 25оС…………..4 ч.
Распалубленные полимербетонные изделия должны подвергаться термообработке по следующим режимам:
- для полимербетонов ФАМ (ФА), ПН, КФ-Ж: подъем температуры до 80+2оС – 2 ч., выдержка при температуре 80+2оС – 16 ч., спуск температуры до 20оС – 4 ч.
- для полимербетонов ФАЭД: подъем температуры до 120+5оС – 3 ч., выдержка при температуре 120+5оС – 14 ч., спуск температуры до 20оС – 6 ч.
Термообработку полимербетонных изделий объемом не менее 0,2 м3 допускается производить в формах по следующим режимам:
- для полимербетонов ФАМ (ФА), ПН, КФ-Ж: выдержка при 20оС – 1,5ч., подъем температуры до 80+2оС – 1ч., выдержка при температуре 80+2оС – 16ч., спуск температуры до 20оС – 4ч.
- для полимербетонов ФАЭД: выдержка при 20оС – 1,5ч., подъем температуры до 120+5оС – 2ч., выдержка при температуре 120+5оС – 14ч., спуск температуры до 20оС – 6ч.
Изделия из полимербетона ММА запрещается подвергать термообработке.
- для полимербетонов ФАМ (ФА), ПН, КФ-Ж: выдержка при 20оС – 1,5ч., подъем температуры до 80+2оС – 1ч., выдержка при температуре 80+2оС – 16ч., спуск температуры до 20оС – 4ч.
- для полимербетонов ФАЭД: выдержка при 20оС – 1,5ч., подъем температуры до 120+5оС – 2ч., выдержка при температуре 120+5оС – 14ч., спуск температуры до 20оС – 6ч.
Изделия из полимербетона ММА запрещается подвергать термообработке.
При соответствующем технико-экономическом обосновании полимербетоны целесообразно применять для изготовления конструкций, работающих в условиях сильно агрессивных сред (химические предприятия) (химически стойкие полы, лотки, сточные каналы, травильные ванны, сливные колодцы, химически стойкие трубы и т. д.) или находящихся под воздействием электрических токов (траверсы ЛЭП, контактных опор и подобных конструкций с высоким электро - сопротивлением).
Возможно изготовление из полимербетонов износостойких покрытий плотин, шахтных стволов, кольцевых коллекторов подземных сооружений, емкостей для хранения агрессивных жидкостей и других аналогичных сооружений.
Длительные испытания показывают, что предел длительной прочности мелкозернистых полимербетонов на основе смолы ФА составляет 0,45, на основе ФАМ – 0,5, а ФАМ-д-0,6.
Полистиролбетон – это легкий бетон на цементном связующем и полистирольном заполнителе. (ГОСТ Р 51263-90) со следующими характеристиками.
Требования к полистиролбетону установлены в соответствии с ГОСТ 25192, ГОСТ 25820 и СТ СЭВ 1406.
Прочность полистирол бетона в проектном возрасте характеризуют классами по прочности на сжатие В0,5; В0,75; В1; В1,5; В2; В2,5.
Прочность полистиролбетона, изделия из которого запроектированы без учета требований СТ СЭВ 1406, характеризуется марками по прочности на сжатие: М2; М2,5; М3,5; М5.
Соотношение между классами полистиролбетона и марками при нормативном коэффициенте вариации 18 % приведено в приложении В.
По показателям средней плотности устанавливают следующие марки полистиролбетона в сухом состоянии: D150, D200, D250, D300, D350, D400, D500, D550, D600.
Для полистиролбетона, применяемого в изделиях и конструкциях, подвергающихся в процессе эксплуатации попеременному замораживанию и оттаиванию, назначают следующие марки по морозостойкости: F25; F35; F50; F75; F100.
Назначение марок полистиролбетона по морозостойкости проводят по нормам строительного проектирования в зависимости от класса зданий, режима эксплуатации и расчетных температур наружного воздуха в районах строительства.
Классы и марки полистиролбетона в изделиях и конструкциях конкретных видов назначают по стандартам или техническим условиям на эти изделия и конструкции, по нормам строительного проектирования с учетом требований таблицы.
Нормативные и расчетные сопротивления полистиролбетона, необходимые при расчете и проектировании изделий и конструкций, принимаются по приложению Г.
Таблица.
|
Марка по прочности |
Класс по прочности на сжатие |
 Опубликовано в Бетонополимеры |