Задать вопрос
+7-932-129-43-76
+7-932-129-48-92
Задать вопрос
Быстро и надежно

Бетонполимер

Полимеры – это новое веяние в строительстве. Они применяются примерно со второй половины XX века и пока не получили широкого распространения. Тем не менее, это очень перспективный класс материалов.

Полимеры используют при производстве:

  • Полимерцементных бетонов (ПЦБ)
    Это разновидность цементных бетонов, в состав которых входит до 30% полимерных добавок в виде порошков, водных суспензий или смол. От обычного бетона они отличаются превосходной прочностью на растяжение, водо-, морозо- и химической стойкостью.
    Подробнее об этом материале вы можете прочитать в статье Полимерцементный бетон.
  • Полимербетонов
    В таких бетонах цемент полностью заменен полимерной смолой: полиэфирной, полиуретановой, эпоксидной, карбамидной и так далее. В результате получается высокопрочный и долговечный материал, которому не страшны кислоты, щелочи, соли и масла.
    Узнать о нем больше вы можете в статье Полимерный бетон (полимербетон, пластобетон).
  • Бетонполимеров
    Это обычный цементобетон, который после затвердения и высыхания был пропитан полимером или мономером.

О последнем материале и пойдет речь в этой статье. Мы расскажем о том, какие вещества используют для пропитки бетона и что из себя представляет этот процесс. Также мы рассмотрим отличия бетонполимеров от обычного бетона и сферу их применения.

Виды полимерных пропиток для бетона

Обрабатывать бетон можно разными составами. От этого зависят, во-первых, свойства конечного продукта, а во-вторых – технология его получения.

В качестве пропиток применяются:

  • Собственно полимеры
    Это вещества, сложенные из так называемых макромолекул. Объяснить это можно так: представьте себе нитку, на которую нанизаны одинаковые бусины. А теперь представьте, что каждая бусина – это отдельная молекула, а нить – это связи между ними. Это и есть упрощенная модель того, как устроен полимер. Частный случай такой макромолекулы – это олигомер. Он состоит из конечного числа бусин-молекул: от 2 до 100. Тогда как полимерная цепочка может нарастать практически до бесконечности.
  • Мономеры
    Это вещество, состоящее из простых молекул. Если продолжать аналогию, то это россыпь бусин, которые еще не были нанизаны на нитку. Под воздействием катализаторов, нагрева или радиации они вступают в реакцию полимеризации и как бы слипаются друг с другом, образуя полимер. Так, например, этилен становится полиэтиленом, а стирол – полистиролом.

Вне зависимости от состава пропитки применяются в виде жидкостей. Но вещества на основе полимеров – это готовый состав. Ему остается только затвердеть. Поэтому они более востребованы у частных строителей.

Если бетон пропитали мономером, то его подвергают дополнительной обработке. Ее цель – «запустить» реакцию полимеризации. Такой способ обычно применяют только на заводах.

Примеры мономеров и полимеров, которыми чаще всего пропитывают бетон, приведены в таблице:

Мономеры Полимеры и олигомеры
Стирол

Метилметакрилат

Сера

Жидкое стекло (раствор силикатов натрия или калия)

Полиуретановые

Эпоксидные

Поливинилхлорид (ПВХ)

Акриловые

Полиэфирные

Фурановые

Для вашего удобства ниже мы разместили эту таблицу в виде картинки:

Примеры мономеров и полимеров, которыми чаще всего пропитывают бетон

Частные строители чаще всего имеют дело с составами на основе ПВХ, а также полиуретановых и эпоксидных смол.

Главное требование ко всем пропиткам – это удобная форма нанесения. Материал должен быть максимально жидким и легко проникать даже в мельчайшие поры бетона.

Добиться этого можно двумя путями:

  • Подогреть материал
  • Использовать растворитель

При этом нужно придерживаться инструкции к конкретному составу. Ведь у каждого полимера – своя температура плавления и свой растворитель.

Бетон — производство и доставка
Автобетононасосы — аренда
7 904 179–31–56
Валентин Юрьевич Швец
Директор «БетонСтрой»

В следующем разделе статьи мы подробнее рассмотрим этапы получения бетонполимера.

Технология производства бетонполимеров

Получать этот материал можно двумя путями:

  • Во-первых, в виде заводских изделий
  • Во-вторых – методом пропитки бетона на месте проведения работ

В обоих случаях технология в общем похожа, но имеет свои нюансы.

Она включает в себя такие стадии:

  1. Заливку бетона
  2. Сушку и вакуумирование
  3. Пропитку
  4. Полимеризацию

Давайте рассмотрим каждый этап подробнее.

Заливка бетона

Этот процесс ничем не отличается от стандартных работ по бетонированию.

Он состоит из следующих шагов:

  1. Приготовление бетонной смеси
  2. Заливка или укладка бетона в опалубку
  3. Уплотнение бетона вибрацией или трамбовкой
  4. Регулярное увлажнение бетона в течение 7-14 дней
  5. Выдержка бетона до полного набора прочности

От заливки бетона до пропитки проходит в среднем около 28 дней. Именно столько времени занимает процесс полной гидратации цемента. Но при производстве бетонных изделий на заводе выдерживать их в течение 28 дней слишком невыгодно.

В таком случае прибегают к разным способам тепловой обработки:

  • Пропариванию при нормальном давлении
  • Пропариванию в автоклаве
  • Контактному прогреву – посредством нагревательных элементов, закрепленных на опалубке
  • Прогреву электрическим током
  • Прогреву инфракрасными лучами

Они позволяют сократить время твердения бетона до пары суток.

А вот на самой стройке проще использовать быстротвердеющие виды цемента. Срок выдержки для них составляет от 3-4 дней до пары недель. Он зависит от конкретного состава, поэтому точную информацию нужно узнавать у поставщика. Но учитывайте, что такое вяжущее будет стоит дороже обычного цемента.

Сушка и вакуумирование бетона

Бетон по своей природе – пористый материал. Воздушные пустоты в его толще могут быть в виде достаточно крупных каналов, пузырьков воздуха или мельчайших капилляров. В нормальных условиях они часто заполнены капельками воды.

Перед пропиткой материала его нужно обезвожить. Влажность бетона не должна превышать 0,1-0,2% по его массе.

Для этого применяют разные способы сушки:

  • На воздухе или на солнце
  • Конвективную
  • Инфракрасную
  • Разогрев электрическим током
  • Микроволновую

На месте проведения работ обычно применяется первый способ. При этом материал несколько дней выдерживают в нормальных условиях, защищая от попадания воды. За это время влага из его пор испаряется. Способ этот работает только тогда, когда на улице или в помещении тепло и сухо. Но если речь о дорожном покрытии, фундаменте дома или других крупных конструкциях из бетона, то это единственный вариант. Кроме того, он не требует дополнительных затрат.

А вот для небольших изделий из бетона можно использовать более эффективные методы. Например, их можно выдерживать в сушильном шкафу или в обычной сухой бане.

Но нужно соблюдать температурный режим прогрева:

  • От 100°C до 150°C – все виды бетона
  • От 200°C до 400°C – жаростойкие виды бетона

Кроме того, поднимать температуру нужно постепенно – иначе бетон может растрескаться.

На заводах высушенный бетон подвергают вакуумированию при давлении от 6,7 до 1330 Па. Это позволяет «выгнать» остатки воды из материала. Весь процесс занимает от 10 до 60 минут – в зависимости от размеров изделия.

Пропитка бетона

Это основной этап получения бетонполимера. В заводских условиях для пропитки бетонных изделий часто применяются мономеры (стирол, метилметакрилат, сера и другие). Если же вы обрабатываете бетонный пол или другие конструкции из бетона, то рациональнее использовать полимер.

Пропитка может быть:

  • Поверхностной
    Это такой способ обработки, при котором полимер разливают по поверхности бетона или наносят на нее валиком в несколько слоев. При этом материал проникает в глубину бетона не более чем на 1-3 см. Этот метод более дешевый и менее трудозатратный. Пропитка защищает материал от воздействия воды и агрессивных веществ, делает его поверхность более упругой, эластичной и износостойкой.
  • Полной
    Такой метод пропитки используют в заводских условиях. Обезвоженное изделие из бетона погружают в ванну, наполненную мономером или полимером, и выдерживают в течение нескольких часов.
  • Внутренней
    Это особый метод обработки. Таким образом получают материал, который одновременно схож и с бетонполимером, и с полимерцементным бетоном. Для этого в состав бетонной смеси вносят порошок термопластичного – то есть плавящегося при нагревании – полимера (полистирола, ПВХ или другого). Затвердевший бетон прогревают, в результате чего полимер плавится и закупоривает поры материала изнутри. Результат такой же, как и при пропитке бетона снаружи.

Для пропитки бетона (в первую очередь бетонных полов) на месте проведения работ используют уже готовые полимерные составы. В этом случае достаточно следовать инструкции, данной производителем. После нанесения поверхностная пропитка должна высохнуть. На это уходит в среднем от 12 до 48 часов.

А вот если речь о заводском изделии, которое обрабатывали мономером, то в технологии появляется еще один шаг. О нем – далее.

Полимеризация

Это последний этап производства заводского бетонполимера. На этом этапе мономеры – например, стирол, винилхлорид и метилметакрилат – переходят в соответствующие полимеры: полистирол, поливинилхлорид и полиметилметакрилат.

Существуют два способа полимеризации:

  • Термокаталитический
    Перед пропиткой в мономере растворяют вещество-катализатор. Чаще всего в этой роли используют различные перекиси и гидроперекиси. Затем пропитанное изделие из бетона прогревают контактным способом или инфракрасными лучами. Это наиболее распространенный способ полимеризации бетонполимеров.
  • Радиационный
    Этот способ, с одной стороны, проще описанного выше. Он проводится при нормальной температуре и без использования катализаторов. Преобразование материала протекает под воздействием радиации. Кроме того, сам полимер получается более качественным. С другой стороны, он требует соблюдения особых мер безопасности.

Теперь вы знаете, что из себя представляет бетонполимер и как его можно получить самостоятельно или на заводе. В продолжении статьи мы подробнее рассмотрим его отличия от обычного цементобетона.

Свойства бетонполимеров

Прежде чем мы приведем конкретные технические характеристики материала, давайте сначала разберемся, что же конкретно происходит при пропитке бетона полимером.

В бетонполимере одновременно существуют две структуры:

  • Цементная
    Ее формируют зерна крупного и мелкого заполнителя, скрепленные затвердевшим цементом. Это жесткий каркас, который принимает на себя и перераспределяет механические нагрузки. В зависимости от технологии производства бетона он может быть как практически монолитным, так и пористым.
  • Полимерная
    Полимер заполняет поры бетона и образует разветвленную систему каналов и капилляров. Он закупоривает все воздушные пустоты в материале, благодаря чему тот становится максимально водо- и газонепроницаемым. Кроме того, полимерные «нити» как бы прошивают бетонный камень, делая его устойчивым к нагрузкам и растрескиванию.

Если представить структуру схематично, она выглядит примерно так:

Иллюстрация структуры бетонполимера из учебника В. А. Полуэктова «Полимерцементные и полимерные бетоны, бетонополимеры» (2018)

Похожим образом работает и поверхностная пропитка бетона. Только в этом случае полимерные нити не пронизывают весь бетон насквозь, а укрепляют только его верхний слой на глубину нескольких сантиметров.

Полимерная пропитка влияет на целый ряд свойств бетона:

  • Прочность
    Это максимальная нагрузка, которую может выдержать материал. Для бетона определяют прочность при сжатии под прессом, при растяжении и изгибе. Последние два показателя, как правило, у обычного цементобетона довольно низкие.
  • Водопоглощение
    Это объем воды, который может вобрать в себя образец бетона. Эта характеристика зависит от структуры камня и от его пористости. Как правило, она не превышает 5%, но для некоторых видов материала (например, газо- и пенобетона) может достигать и 50%.
  • Морозостойкость
    Этот показатель напрямую связан с предыдущим. Вода, которая скапливается в порах бетона, при температуре ниже 0°C замерзает и расширяется. Давление льда на материал изнутри – это дополнительная нагрузка. Под ее воздействием бетон быстрее разрушается. Морозостойкость измеряют в циклах. Имеется в виду количество циклов заморозки-оттаивания, в течение которых материал сохраняет прочность и другие характеристики.
  • Химическая стойкость
    Обычный цементобетон чувствителен к воздействию химических реагентов. Он разрушается под воздействием кислот, щелочей, солей, масел и нефтепродуктов. Способность материала сопротивляться этому разрушению и называется химической стойкостью.
  • Прочность сцепления с арматурой
    Это очень важный показатель для армированного бетона. От силы сцепления между его составными частями зависит качество материала. Если она низкая, то арматура внутри бетонного камня может сдвигаться, а сам бетон – растрескиваться.

Больше узнать о том, какие еще показатели определяются для бетона, вы можете в статье Характеристики и свойства бетона.

Сравнительные характеристики обычного бетона и бетонполимера приведены в таблице ниже:

Показатель Обычный бетон Бетонполимер
Прочность при сжатии, МПа 30-50 100-200
Прочность при изгибе, МПа 5-6 14-28
Прочность при растяжении, МПа 2-3 6-19
Водопоглощение, % по массе 3-5 1
Морозостойкость, циклы 200 5000
Стойкость в растворах сульфатов и кислотах Низкая Выоская
Прочность сцепления с арматурой, МПа 1-2 10-18

Для вашего удобства ниже мы разместили эту таблицу в виде картинки:

Сравнительные характеристики обычного бетона и бетонполимера

Обратите внимание: эти цифры носят усредненный и ориентировочный характер. В реальности свойства каждого конкретного бетонполимера могут отличаться в ту или иную сторону.

Они зависят от следующих факторов:

  • Характеристик исходного бетона
    Чем прочнее был исходный материал, тем качественнее будет и бетонполимер на его основе.
  • Содержания полимера
    Чем лучше вы пропитали бетон, тем заметнее будет эффект от такой обработки.
  • Влажности бетона при обработке
    Если материал плохо высушить перед пропиткой, то остатки воды в нем не дадут полимеру как следует схватиться с цементным камнем.

Итак, мы рассмотрели основные особенности и свойства бетонполимера. Как вы могли убедиться, он имеет действительно высокие показатели. В заключительном разделе статьи мы поговорим о том, где может использоваться такой вид бетона.

Сфера применения бетонполимеров

При всех своих качествах бетонполимеры пока не нашли широкого распространения в строительстве. Основная причина тому – их высокая стоимость.

Тем не менее, это очень перспективный материал. Кроме того, он долговечнее и надежнее обычного цементобетона.

Бетонполимеры могут применяться в:

  • Гражданском и промышленном строительстве
    Основная область использования материала в наши дни – это обустройство полов в ТЦ, офисных зданиях, больницах, общественных заведениях и на предприятиях. Покрытия из бетонполимера не боятся высоких нагрузок и агрессивных реагентов, не пылят и не стираются, их легко мыть. Кроме того, пропитка полимером хорошо сказывается на характеристиках несущих конструкций: фундаментов, столбов, свай, стен, лестниц и так далее.
  • Декоре и благоустройстве территории
    Изделия из бетонполимера можно использовать как замену природному камню при изготовлении оград, фонтанов, вазонов, балясин, скульптур и других декоративных элементов. По стоимости они могут обходиться даже дешевле мрамора и гранита.
  • Дорожном строительстве
    Строительство бетонных дорог в России развито плохо. Но если эта область будет развиваться в будущем, то спрос на бетонполимеры гарантированно вырастет. Ведь покрытия из них хорошо переносят даже очень высокие нагрузки, не боятся морозов, противогололедных реагентов и разливов моторного масла. А еще они не пылят и не истираются под воздействием шипованных шин. Это отличный вариант для загруженных автомагистралей, скоростных дорог и аэродромов.
  • Инженерии
    За счет своей высокой водонепроницаемости бетонполимер идеально подходит для возведения гидротехнических сооружений: дамб, плотин, каналов, ГЭС и других. Он не боится ни пресной, ни даже морской воды. А поскольку материал обладает диэлектрическими свойствами – то есть не пропускает ток – он подходит для применения в энергетическом строительстве. Из бетонполимера можно делать заземлители, траверсы, электронагревательные элементы и другие элементы электротехнических сооружений.
  • Производстве железобетонных изделий (ЖБИ)
    Полная или частичная пропитка ЖБИ полимерами позволяет увеличить их прочность и долговечность. Это особенно актуально для конструкций, которые эксплуатируются в агрессивных средах: например, при частых перепадах температур, в контакте с солями, щелочами или кислотами, в условиях Крайнего Севера.

Давайте подведем итогу всему сказанному выше.

Бетонполимер – это цементобетон, который после затвердения пропитали полимером. Такая обработка придает материалу целый ряд отличных свойств: он становится более прочным и эластичным, не боится воды и многократных циклов заморозки-оттаивания, не разрушается под воздействием агрессивных химических реагентов.

Бетонполимер пока не получил широкого распространения из-за своей дороговизны. Но по своим свойствам он отлично подходит для возведения конструкций, которые эксплуатируются под большими нагрузками и в химически агрессивных средах.