§ 1. Полимербетоны и полимерцементные бетоны

Полимербетоны изготовляют преимущественно на основе термореактивных полимеров: полиэфирных, эпоксидных, фенолоформальдегидных, фурановых и др. Заполнители выбираются в зависимости от вида агрессивной среды. Для кислых сред изготовляют полимербетоны на кислотостойких заполнителях — кварцевом песке и щебне из кварцита, базальта или гранита. Используют также бой кислотоупорного кирпича, кокс, антрацит, графит.

В зависимости от назначения и объемной массы различают: 1) конструкционный тяжелый полимербетон объемной массой 1800 — 2500 кг/м3, в котором применяют плотные минеральные заполнители (кварцевый песок, гранитный щебень и т. п.); 2) конструкционно-теплоизоляционный легкий бетон объемной массой 900 — 1200 кг/м3 с минеральным пористым заполнителем (керамзитом и т. п.); теплоизоляционный особо легкий бетон объемной массой до 500 кг/м3, в котором применяют высокопористые заполнители (из пенопласта, пробки, древесины, вспученного перлита и т. п.).

Механические свойства полимербетона значительно повышаются при армировании его стальной и стеклопластиковой арматурой. Изготовляют изделия и готовые конструкции из стале- и стеклополимербетона — элементы шахтной крепи, опоры контактной сети, шпалы, коллекторные кольца и др. Разработаны комбинированные несущие конструкции, в сжатой зоне которых расположен цементный железобетон, а в растянутой — армополимербетон. При таком сочетании существенно повышается трещиностойкость растянутой зоны, поскольку предельная растяжимость полимербетона примерно в 10 раз, а прочность при растяжении в 5 раз выше, чем у цементного бетона.

Для сталеполимербетона применяют связующие вещества на основе фурфуролацетонового мономера, эпоксидного полимера и др.

Фурфурол — желтоватая маслянистая жидкость с характерным запахом, темнеющая на воздухе. По химическому составу фурфурол представляет простейший альдегид фуранового ряда (С5Н4О2). Его получают путем гидролиза (при 150 — 180°С) разбавленными кислотами природного сырья: отходов сельского хозяйства (лузги семян подсолнуха, соломы, кукурузных кочерыжек и т. п.) или древесины.

Высокой химической стойкостью обладает полимербетон, изготовляемый на основе фурфуролацетонового мономера (ФАМ) и кислого отвердителя — бензосульфокислоты (БСК).

Для уменьшения хрупкости полимербетона применяют волокнистые наполнители — асбест, стекловолокно и др. Полимербетоны отличаются от обычного цементного бетона не только химической стойкостью, но и высокими показателями прочности, в особенности при растяжении (7 — 20 МПа) и изгибе (16 — 40 МПа). Прочность при сжатии достигает 60 — 120 МПа. Прочность склеивания с сухой бетонной поверхностью при сдвиге — 3 — 5 МПа, сцепление со стальной арматурой — около 6 МПа.

Полимербетоны применяют с учетом их теплостойкости, составляющей 100 — 200°С в зависимости от вида связующего вещества. Отрицательным свойством полимербетонов является их большая ползучесть, а также старение, усиливающееся при действии попе-

ременного нагревания и увлажнения. Кроме того, необходимо соблюдение специальных правил охраны труда при работе с полимерами и кислыми отвердителями, могущими вызвать ожоги. В частности, необходима хорошая вентиляция, обеспечение рабочих защитными очками, резиновыми рукавицами, спецодеждой.

Полимерцементные бетоны и растворы содержат добавку синтетической смолы или каучука (от 0,2 до 5 — 12%). Добавки вводят в виде эмульсий или суспензий, что обеспечивает более равномерное распределение небольшого количества полимера в объеме материала. Обычно применяют водные дисперсии поливинилацетата, полистирола, поливинилхлорида, латексы, а также кремнийорганические соединения. В результате уменьшается водопоглощение и водопроницаемость, увеличивается прочность бетона на растяжение и изгиб (в 2 — 3 раза), при этом возрастает растяжимость.

Полимерцементные материалы применяют в виде красок, клеев, обмазок (например, для защиты арматуры); полимерцементные растворы и бетоны используются в виде защитных слоев резервуаров, труб, а также для устройства полов.