Бетонополимеры

К бетонополимерам относят бетоны, пропитанные полимерными составами или мономерами с последующей полимеризацией. Бетонополимеры входят в группу «П-бетонов», объединяющую различные разновидности бетонов, в которых используются полимеры как в качестве добавок, так и основных компонентов. Бетонополимеры разделяют в зависимости от вида пропитывающего материала: мономеров (стирола, метил-метакрилата и др.), вязких органических материалов (битумов, парафина и др.).
К бетонополимерам по технологии и ряду свойств близки бетоны, пропитанные серой и жидким стеклом. Бетонополимеры получают путем пропитки предварительно высушенного бетона. Наиболее распространен конвективный способ сушки бетона в струе нагретого воздуха, при котором влага испаряется в результате разности парциальных давлений водяных паров у поверхности бетона и в среде теплоносителя. Такой способ сушки сопряжен с напряжениями, связанными с температурными и влажностными градиентами, и возможностью появления трещин.
Возможно применение радиационной контактной и высоко- частотной сушки бетона. Для более полного удаления влаги из предварительно высушенных изделий их подвергают ва-куумированию в специальных контейнерах. Монолитный бетон вакуумируют с помощью вакуум-щитов. Остаточное давление при вакуумировании, как правило, не превышает 0,13 МПа и зависит от типа вакуум-насосов. Пропитка бетона мономерами возможна при вакуумировании, при повышенном или нормальном давлении. В последнем случае необходимая продолжительность пропитки длится несколько часов, в то время как избыточное давление 0,1-1 МПа позволяет сократить ее до 1 - 2 ч.

При пропитке бетона изменяется его структура, в первую очередь радикально уменьшается открытая капиллярная пористость, уплотняется контактная зона цементного камня с заполнителями. В результате уменьшается водопоглоще-ние и существенно возрастают прочность, улучшаются другие физико-механические свойства. При этом бетоны более низкой прочности характеризуются более высоким коэффициентом упрочнения (К упр).
Пористость плотного бетона колеблется в пределах 6-20%, объем пор диаметром более 1 мкм может достигать 2-3%. Снижение пористости бетона на 10% повышает прочность бетона примерно в 2 раза.
Особенности пористой структуры материала обусловливают выбор пропитывающих составов и режимы обработки. Менее вязкие составы могут проникнуть в более тонкие поры и капилляры, однако с их помощью трудно обеспечить омоноличивание крупных пор и дефектов.

Применение внешнего давления при пропитке бетона целесообразно при использовании составов с повышенной вязкостью для бетонов с крупными порами и микротрещинами.
Пропитку обычно осуществляют погружением изделий в среду мономера. Наряду с полной может применяться поверхностная пропитка на определенную глубину.
Завершающей операцией получения бетонополимерных изделий является полимеризация мономера в порах бетона. Наибольшее распространение для пропитки бетона получили мономеры акрилового и винилового рядов - стирол и метилметакрилат, которые превращаются в полимеры под действием тепла и света и добавок-инициаторов.
При производстве бетонополимерных материалов широко используют термокаталитический способ полимеризации. В качестве инициаторов используют соединения, которые при нагревании распадаются и образуют свободные радикалы (перекиси водорода, бензоила и др.). Последние, обладая большой реакционной способностью, способствуют разрыву двойной связи молекул мономера и образованию макромолекул полимера. Температура полимеризации составляет обычно 70-90°С, длительность термообработки пропитанного бетона 1-5ч. Процессы полимеризации легко инициируются энергией ради-ацинного излучения. Радиационную полимеризацию обычно проводят при нормальной температуре, а в качестве источника излучения используют кобальт Со60.
Полимеры, образующиеся в порах бетона, создают трехмерную сетку, армирующую силикатную основу. Они заполняют также неровности, поры и трещины на поверхности заполнителя, изменяя структуру контактной зоны цементного камня с заполнителем. Свойства бетонополимера в значительной мере зависят от особенностей его структуры. Различают (по Ю. М. Баженову) блокированную, строчную и сетчатую структуры этого материала. Блокированная структура характерна при заполнении пор и капилляров бетона относительно слабопрочными полимерами - петролатумом, битумом и др. При этом уменьшается проницаемость бетона, повышается его стойкость к коррозии однако практически не увеличивается прочность.
При строчной структуре поры и капилляры бетона заполняются отдельными участками (строчками). При такой структуре прочность бетона повышается на 30 - 50%. Имеет место также уменьшение проницаемости и улучшение других свойств, которое зависит от количества мономера в бетоне.
Сетчатая структура бетонополимера обеспечивается при полном заполнении бетона прочным полимером. При этом возможно получение особо плотного материала, прочность увеличивается в несколько раз, существенно повышается долговечность.
В бетонополимерах крупный заполнитель может быть более слабым компонентом, чем модифицированный полимером цементный камень, поэтому более высокую прочность (до 150-200 МПа) имеют пропитанные мелкозернистые бетоны.
На прочность бетонополимера существенное влияние оказывают состав и свойства пропитывающей жидкости.
При повышении температуры до 200°С прочность бетонополимера значительно снижается и достигает прочности исходного бетона, однако при охлаждении до комнатной температуры она в основном, восстанавливается.
Ползучесть и усадка бетонополимера в несколько раз меньше чем исходного бетона. Водопоглощение при полной пропитке уменьшается в 5-6 раз и достигает менее 1% по массе. Пропитка бетона практически полностью исключает разрушающее воздействие на структуру бетона давления льда и гидравлического давления воды, что приводит к соответствующему повышению стойкости материала в условиях попеременного замораживания и оттаивания. Пропитанный полимерами бетон не обнаруживает признаков разрушения в сульфатных, магнезиальных, солевых и щелочных средах, имеет значительно более высокую кислотостой кость.
Заполнение пор бетона полимерами приводит к радикальному улучшению износостойкости при истирающих воздействиях, кавитационной стойкости, сопротивления динамическим нагрузкам. Пропитка бетона полимеризующимися составами может быть эффективной как для тяжелых, так легких и ячеистых, силикатных и гипсовых бетонов.
Бетонополимеры - перспективные материалы для получения высокопрочных и высокодолговечных изделий и конструкций -труб, колонн, плит водосбросов, элементов мостов, тоннелей, деталей градирен, судов, морских сооружений.

Авторы: Л. И. Дворкин, О. Л. Дворкин

• С помощью тендерной системы «М350» каждая строительная фирма способна заказать пескобетон в Химках самовывозом в объеме от 10 кубометров.
• В тендерной системе «М350» расценки за бетона образуется в ходе конкуренции между бетонными заводами Ногинского района и окрестностей.
• Как решить проблему недопоставки бетона, покупая его у завода-производителя?