Навигация:
Главная → Все категории → Бетонная смесь

Технология производства изделий из полимербетона


Технология производства изделий из полимербетона

В соответствии с разработанной и принятой классификацией по составу и способу приготовления П—бетоны подразделяют на три основные группы:
— полимерцементные бетоны (ПЦБ) – цементные бетоны с добавками полимеров;
— бетонополимеры (БП) – цементные бетоны, пропитанные мономерами или олигомерами;
— полимербетоны (ПБ) – бетоны на основе полимерных связующих. Полимерцементные бетоны (ПЦБ) представляют собой цементные
бетоны, при приготовлении которых в бетонную смесь добавляют 15 – 20 %, в пересчете на сухое вещество, полимерные добавки в виде водных дисперсий или эмульсий различных мономеров: винил ацетата, стирола, винилхло-рида и различные латексы С КС-30, С КС-50, СКЦ-65 и др.

Полимерцементные бетоны обладают высокой адгезией к старому бетону, повышенной прочностью в воздушно-сухих условиях, повышенной водонепроницаемостью и водостойкостью. Полимеррастворы не содержат в своем составе крупного щебня, а полимерные мастики содержат только минеральную муку.

Рациональными областями применения таких бетонов являются износостойкие покрытия полов при сухих условиях эксплуатации, реставрация бетонных конструкций, ремонт аэродромных покрытий, кладочные растворы и др. При производстве полов в полимерцементные бетоны и растворы допускается введение различных красителей.

Бетонополимеры (БП) представляют собой цементные бетоны, поро-вое пространство которых полностью или частично заполнено отвержден-ным полимером. Заполнение порового пространства цементного бетона осуществляется путем пропитки его низковязкими полимеризующимися олигомерами, мономерами или расплавленной серой. В качестве пропитывающих олигомеров применяют полиэфирную смолу типа ГТН-1 (ГОСТ 27952), реже эпоксидную ЭД-20 (ГОСТ 10587), а также мономеры метилме-такрилат ММА (ГОСТ 20370) или стирол. В качестве отвердителей синтетических смол используются: для полиэфирной смолы ПН-1- гипериз ГП (ТУ 38-10293-75) и нафтенат кобальта НК (ТУ 6-05-1075-76); для эпоксидной ЭД-20 – полиэтиленполиамин ПЭПА (ТУ 6-02- 594-80Е); для металме-такрилата ММА – систему, состоящую из технического диметиланилина ДМА (ГОСТ 2168) и перекиси бензоила (ГОСТ 14888); для стирола (ГОСТ 10003) – органические перекиси и гидроперекиси, или азосоединения с ускорителями типа нафитенат кобалбита, диметиланилин. Стирол также самополимеризуется при повышенных температурах.

Изготовление БП изделий или конструкций включает следующие основные операции: бетонные и железобетонные изделия высушивают до 1% влажности, помещают в герметически плотный контейнер или автоклав, где их вакуумируют, затем в автоклав заливают мономер или олигомер, производится пропитка, после чего пропитывающий слой сливается. Полимеризацию мономера или олигомера в поровом пространстве бетона производят в этой же камере или автоклаве путем нагрева или — радиационным способом радиоактивным Со 60. При термокаталитическом способе отверждения в мономеры или олигомеры вводят отвердители и ускорители. В зависимости от требуемых условий изделие пропитывают полностью или только поверхностный слой на глубину 15-20 мм.

Время пропитки бетона определяется габаритными размерами изделия, глубиной пропитки, вязкостью мономера или олигомера. Время термокаталитической полимеризации при температуре 80-100 °С составляет от 4 до 6 часов.

Схема завода по производству бетонополимерных изделий показана на рис. 7.4.1.

Бетонные и железобетонные изделия, прошедшие сушку в камерах (12), подаются мостовым краном (1) в резервуар для пропитки (10) , в котором происходит вакуумирование изделий и последующая пропитка. Затем изделие поступает на полимеризацию в емкость (3), и далее заполиме-ризованные изделия поступают на площадки для выдерживания (14).

Мономеры и катализаторы хранятся в отдельных емкостях (7,9). Для избежания самопроизвольной полимеризации компонентов и пропиточных смесей их хранят в холодильниках (11).

БП обладают многими положительными свойствами: при прочности исходного бетона (40 МПа) после полной пропитки мономером ММА прочность повышается до 120—140 МПа, а при пропитке эпоксидными смолами до 180—200 МПа; водопоглощение за 24 часа составляет 0,02—0,03 %, а морозостойкость возрастает до 500 циклов и выше; значительно возрастает сопротивление истиранию и химическая стойкость к растворам минеральных солей, нефтепродуктам и минеральным удобрениям.

Рис. 7.4.1. Схема завода по производству бетонополимерных изделий: 1 – краны; 2 – резервуар для горячей воды; 3 – полимеризатор; 4 – вспомогательные помещения; 5 – вакуум-насос; 6 – система подачи пара низкого давления; 7 – емкости для катализатора; 8 – компенсационные резервуары; 9 – резервуары для хранения мономера; 10 – резервуар для пропитки; 11 – холодильники; 12 – сушильные камеры; 13 – пост контроля; 14 – площадки для выдерживания бетона

Рациональными областями применения БП являются: химически и износостойкие полы промышленных зданий и сельскохозяйственных помещений, напорные трубы; опоры линий электропередач; свайные фундаменты, используемые в суровых климатических условиях и засоленных почвах и др.

К основным недостаткам БП относятся: сложная технология их получения, требующая специального оборудования и, как следствие, их высокая стоимость. Поэтому БП должны применяться в строительной практике с учетом их специфических свойств и экономической целесообразности.

Полимербетоны (ПБ) представляют собой искусственные камневид-ные материалы, получаемые на основе синтетических смол, отвердителей, химически стойких заполнителей и наполнителей и других добавок без участия минеральных вяжущих и воды. Они предназначены для применения в несущих и ненесущих, монолитных и сборных химически стойких строительных конструкциях и изделиях в основном на промышленных предприятиях с наличием различных высокоагрессивных сред, изготовления крупногабаритных вакуумных камер, радиопрозрачных, радионепроницаемых и радиационностойких сооружений, для изготовления базовых деталей в станко- и машиностроительной промышленности и др.

Полимербетоны и армополимербетоны классифицируются по виду полимерного связующего, средней плотности, виду арматуры, химической стойкости и прочностным характеристикам.

Составы, наиболее распространенных в строительстве, полимербетонов и их основные свойства приведены в табл. 7.4.1. и 7.4.2.

Полимеррастворы не содержат щебня, только песок и минеральную муку.

Полимерные мастики наполнены одной мукой.

Для приготовления полимербетонов в качестве связующего наиболее часто применяют следующие синтетические смолы: фурфуролацетоновую ФА или ФАМ (ТУ 59-02-039.07-79); фурано-эпоксидную смолу ФАЭД (ТУ 59-02-039.13-78); ненасыщенную полиэфирную смолу ПН-1 (ГОСТ 27592) или ПН-63 (ОСТ 1438-78 с изм.); метилметакрилат (мономер) ММА (ГОСТ 20370); унифицированную карбамидную смолу КФ-Ж (ГОСТ 1431); в качестве отвердителей синтетических смол используются: для фурановых смол ФА или ФАМ—бензолсульфокислота БСК (ТУ 6-14-25-74); для фурано-эпоксидной смолы ФАЭД— полиэтиленполиамин ПЭПА (ТУ 6-02-594-80Е); для полиэфирных смол ПН-1 и ПН-63-гипериз ГП (ТУ 38-10293-75) и нафтенат кобальта НК (ТУ 6-05-1075-76); для металметакрилата ММА- систему, состоящую из технического диметиланилина ДМА (ГОСТ 2168) и перекиси бензоила (ГОСТ 14888, с изм.); для карбамидных смол КФ-Ж- солянокислый анилин (ГОСТ 5822).

В качестве крупных заполнителей применяют кислотостойкие щебень или гравий (ГОСТ 8267 и ГОСТ 10260). В качестве крупных пористых заполнителей применяют керамзит, шунгизит и аглопорит (ГОСТ 9759, 19345 и 11991). Кислотостойкость перечисленных заполнителей, определяемая по ГОСТ 473.1, должна быть не ниже 96%.

В качестве мелких заполнителей следует применять кварцевые пески (ГОСТ 8736). Допускается использование отсева при дроблении химически стойких горных пород с максимальной крупностью зерен 2—3 мм. Кислотостойкость мелких заполнителей, так же как и щебня, должна быть не ниже 96%, а содержание пылевидных, илистых или глиняных частиц, определяемых отмучиванием, не должно превышать 2%.

Для приготовления полимербетонов в качестве наполнителей следует применять андезитовую муку (СТУ 107-20-14-64), кварцевую муку, мар-шалит (ГОСТ 8736), графитовый порошок (ГОСТ 10274 с изм.), допускается применение молотого аглопорита. Удельная поверхность наполнителя должна быть в пределах 2300-3000 см2/г.

В качестве водосвязующей добавки при приготовлении полимербетонов на связующем КФ—Ж применяют гипсовое вяжущее (ГОСТ 125 с изм.) или фосфогипс, который является отходом производства фосфорной кислоты.

Наполнители и заполнители должны быть сухими с остаточной влажностью не более 1%. Не допускаются к применению наполнители, загрязненные карбонатами, основаниями и металлической пылью. Кислотостойкость наполнителей должна быть не ниже 96%.

При необходимости полимербетоны армируют стальной, алюминиевой или стеклопластиковои арматурой. Алюминиевую арматуру применяют в основном для полимербетонов на основе полиэфирных смол с предварительным натяжением.

Применяемые материалы должны обеспечивать заданные свойства полимербетонов и удовлетворять требованиям соотвествующих ГОСТов, ТУ и инструкций по приготовлению полимербетонов (СН 525-80).

Приготовление полимербетонной смеси включает следующие операции: промыв заполнителей, сушку наполнителей и заполнителей, фракционирование заполнителей, подготовку отвердителей и ускорителей, дозирование компонентов и их перемешивание. Сушка материалов осуществляется в сушильных барабанах, печах, термошкафах.

Температура наполнителей и заполнителей перед подачей в дозаторы должна быть в пределах 20-2 5 °С.

Смолы, отвердители,ускорители и пластификаторы перекачиваются со склада в емкости-накопители насосами.

Дозирование компонентов осуществляется весовыми дозаторами с точностью дозирования:
смолы, наполнители, отвердители +- 1%,
песок и щебень +-2%.
Перемешивание составляющих полимербетонных смесей производят в две стадии: приготовление мастики, приготовление полимербетонной смеси.
Приготовление мастики осуществляют в скоростном смесителе, со скоростью вращения рабочего органа 600-800 об/мин, время приготовления с учетом загрузки 2-2.5 мин.

Приготовление полимербетонных смесей производят в бетоносмесителях принудительного перемешивания при 15°С и выше.

Технологический процесс формования полимербетонных изделий состоит из следующих операций: чистки и смазки форм, установки арматурных элементов, укладки полимербетонной смеси и формования изделий.

Смазку металлических форм осуществляют специальными составами в % по массе : эмульсол -55…60; графитовый порошок – 35…40; вода -5… 10. Допускается также применение растворов битума в бензине, силиконовых смазок, раствора низкомолекулярного полиэтилена в толуоле.

Для укладки, разравнивания и заглаживания смеси используют бетоноукладчики. Уплотнение осуществляют на виброплощадках или с помощью навесных вибраторов. Уплотнение изделий из полимербетонов на пот ристых заполнителях осуществляют с пригрузом, обеспечивающим давление 0,005 МПа.

Продолжительность вибрирования назначают в зависимости от жесткости смеси, но не менее 2 мин. Признаком хорошего уплотнения смеси служит выделение на поверхности изделия жидкой фазы. Более эффективно уплотнение полимербетонных смесей на низкочастотных виброплощадках с параметрами: амплитуда 2 – 4 мм и частота колебаний 250 – 300 в минуту.

Набор прочности полимербетонов в естественных условиях (при температуре не ниже 15°С и влажности 60 – 70%) происходит в течении 28 – 30 суток. С целью ускорения твердения конструкции из полимербетона подвергают сухому прогреву в течении 6 – 18 ч в камерах с паровыми регистрами или аэродинамических печах при температуре 80 – 100°С. При этом скорость подъема и снижения температуры должна быть не более 0,5 – 1°С в минуту.

Типовая технологическая схема заводского производства изделий из полимербетонов представлена на графике (рис. 7.4.2).

Рис. 7.4.2. Технологическая схема производства изделий из полимербетона на поточной линии. 1 – склад заполнителей; 2 – бункеры приема щебня и песка; 3 – сушильные барабаны; 4 – дозаторы; 5 – бетоносмеситель; 6 – виброплощадка; 7 – камеры термо-обработки; 8 – пост распалубки; 9 – склад готовой продукции

Приготовление полимербетонной смеси происходит в два этапа: на первом готовят связующее, смешивая смолу, микронаполнитель, пластификатор и отвердитель, на втором – перемешивают готовое связующее с крупным и мелким заполнителями в бетономешалках принудительного действия. Связующее приготовляют смешением отдозированных микронаполнителя, пластификатора, смолы и отвердителя в непрерывно работающем турбулентном смесителе. Время перемешивания загруженных компонентов не более 30 с.

Полимербетонную смесь готовят последовательным смешением сухих заполнителей (песка и щебня), затем в непрерывно работающий бетоносмеситель подают связующее. Время смешения заполнителей (сухой смеси) 1,5-2 мин; сухой смеси заполнителей со связующим – 2 мин; выгрузки полимербетонной смеси – 0,5 мин. Песок и щебень подаются в бетоносмеситель – дозаторами. Смеситель должен быть оборудован термодатчиками и аварийным устройством для подачи воды при внезапной аварии или при нарушении технологического процесса, когда необходимо остановить реакцию структурообразования полимера. 164

Полимербетонную смесь подают в бетоноукладчик подвесного типа с передвижным бункером и заглаживающим устройством, который равномерно распределяет полимербетонную смесь по форме изделия.

Уплотняют полимербетонную смесь на резонансной виброплощадке с горизонтально направленными колебаниями. Амплитуда колебаний 0,4 -0,9 мм по горизонтали, 0,2-0,4 мм по вертикали, частота 2600 кол/мин. Время виброуплотнения 2 мин.

Укладку и виброуплотнение смеси производят в закрытом помещении, оборудованном приточно-вытяжной вентиляцией. Одновременно с формованием полимербетонных конструкций формуют контрольные образцы размером 100X100X100 мм для определения прочности полимербетона на сжатие. На каждое изделие из полимербетона объемом 1,5 – 2,4 м3 изготовляют три контрольных образца.

Термообработка полимербетонных изделий. Для получения изделий с заданными свойствами в более короткие сроки их направляют с помощью напольного конвейера в камеру термообработки. Термообработку изделий проводят в печи аэродинамического нагрева, типа ПАП, обеспечивающей равномерное распределение температуры по всему объему.

После тепловой обработки готовые изделия автоматически перемещаются конвейером в технологический пролет, извлекаются из формы и направляются на склад готовой продукции. Освободившуюся форму очищают от посторонних предметов и остатков полимербетона и готовят к формованию очередного изделия.

Контроль качества следует производить, начиная с проверки качества всех составляющих, правильной дозировки, режимов перемешивания, уплотнения и термообработки.

Основными показателями качества приготавливаемого полимербетона являются температура саморазогрева после формования, скорость нарастания твердости бетона, его прочностные характеристики, включая и однородность через 20 – 30 мин. После вибрационного уплотнения полимербе-тонная смесь начинает разогреваться до температуры 35 – 40°С, а в массивных конструкциях – до 60 – 80°С. Недостаточный разогрев полимербетона свидетельствует о неудовлетворительном качестве смолы, отвердителя или высокой влажности наполнителей и заполнителей.

Для определения контрольных прочностных показателей полимербе-тонов испытывают образцы в соответствии с ГОСТ 10180 и инструкцией СН 525 – 80.

При производстве работ по изготовлению изделий и конструкций из полимербетона необходимо соблюдать правила, предусмотренные главой СНиП по технике безопасности в строительстве, санитарные правила организации технологических процессов, утвержденные Главным санитарно-эпидемиологическим управлением Министерства здравоохранения и требования Инструкции по технологии изготовления полимербетонов (СР 52580).



Похожие статьи:
Контроль прочности бетона

Навигация:
Главная → Все категории → Бетонная смесь

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум