Бетон с полимерной пропиткой состоит из полимеров или эпоксидных смол, которые используются для придания бетону определенных специальных свойств. Обсуждаются различные области применения полимеров в бетоне и их свойства.
Полимеры используются в бетоне по следующим причинам:
- Полимеры повышают прочность и долговечность затвердевшего бетона.
- Повышается химическая стойкость и непроницаемость затвердевшего бетона
- Свойства текучести свежего бетона могут быть изменены в соответствии с требуемыми характеристиками
- Улучшаются характеристики сцепления между старым и новым бетоном.
Некоторые из полимеров, которые используются повсеместно, следующие:
Применение различных полимеров в бетоне
Различные способы введения полимера в бетон (затвердевший бетон) сильно варьируются в зависимости от коммерческой цели. Полимеры могут применяться в бетоне различными способами. К ним относятся:
Бетон с полимерной пропиткой
В случае полимерного пропитанного бетона преполимеры или жидкие мономеры низкой вязкости частично или полностью пропитывают систему пор затвердевшей цементной композитной структуры. После этой процедуры вся обработанная структура подвергается полимеризации.
Обычная процедура отверждения затвердевшего бетона приводит к набору значительного количества свободной воды в его пустотах. Эти заполненные водой пустоты составляют значительную часть общего объема компонента. Он составляет от 5% в случае плотного бетона до 15% в случае бетона с пустотами.
В случае бетона с полимерной пропиткой именно эти пустоты (водонаполненные поры) должны быть заполнены выбранным полимером. Следовательно, основным фактором, влияющим на загрузку мономера, является содержание влаги в затвердевшем бетоне и воздушные пустоты в бетоне.
Процедура производства бетона с полимерной пропиткой
Операции, участвующие в процессе пропитки для получения пропитанного полимерами бетона, следующие:
1. Изготавливается хорошо проработанный цементный бетон. Они должны пройти достаточное влажностное твердение и набрать оптимальную прочность.
2. Влажность удаляется путем сушки бетона. Сушка осуществляется путем нагрева структурного элемента до температуры поверхности порядка 120-150 градусов Цельсия. Для сушки небольших образцов можно использовать воздушную печь.
Если элемент имеет большую поверхность, можно использовать толстое одеяло, скажем, толщиной 10 мм, чтобы предотвратить любой тепловой градиент. Другой сложный способ применения – использование инфракрасных нагревателей.
Для полного удаления влаги из бетона требуется от 6 до 8 часов нагрева.
3. После полного удаления влаги поверхность бетона охлаждается до безопасного уровня. Температура может достигать 35 градусов Цельсия. Такая температура позволит избежать воспламенения.
4. Теперь бетон поступает в вакуумный отсос, где удаляется весь воздух внутри бетонной конструкции. Количество пропитываемого мономера определяет время и степень применения вакуума.
5. Бетон после достаточного удаления воздуха погружается в раствор мономера. Он вымачивается в течение длительного времени, пока не будет достигнута желаемая глубина проникновения мономера.
Время выдержки зависит от вязкости мономера, подготовки образца и основных характеристик бетона.
Чтобы сократить время, необходимое для достижения желаемого проникновения, предпочтительно использовать внешнее давление, например, воздух или азот. Это способствует быстрому проникновению.
6. После вышеуказанной процедуры поверхность покрывается пластиковой пленкой. Это помогает предотвратить испарение мономера.
7. Проводится термокаталитический метод полимеризации. Данный метод предполагает проведение полимеризации путем нагревания катализируемого мономера до необходимого уровня температуры. Эта температура варьируется от 60 до 150 градусов Цельсия. Выбранный диапазон температур зависит от типа мономера.
Нагрев может осуществляться под водой или путем впрыска пара низкого давления, или с помощью инфракрасных нагревателей, или в воздушной печи. Нагрев разлагает катализатор и, следовательно, инициирует реакцию полимеризации.
После проникновения мономера в бетон полимеризация может быть инициирована с помощью ионизирующего излучения, например, гамма-лучей. Полимеры, когда они полностью полимеризованы или когда они сшиты, действуют как твердые вещества, которые занимают пустоты, в которые они пропитаны.
8. Затем бетонной конструкции дают остыть.
Вся процедура с 1 по 8 может быть выполнена только на заводе сборного железобетона. Для пропитки бетона обычно используются такие мономеры, как акрилат, стирол, винилхлорид и др. Другим широко используемым мономером является метилметакрилат (ММА).
Свойства бетона с полимерной пропиткой
1. Полимерный бетон приобретает кубиковую прочность на сжатие более 100 Н/мм2. Эта прочность не зависит от прочности обычного бетона.
2. Прочность на изгиб бетона с полимерной пропиткой обычно составляет около 15 Н/мм2. Это немного выше, чем самая высокая прочность обычного бетона, изготовленного из обычных ингредиентов.
3. Модуль упругости находится в диапазоне от 30 до 60 Н/мм2. Это значение аналогично значению, получаемому из высокопрочного бетона (т.е. около 45 Н/мм2).
4. Бетон с полимерной пропиткой имеет меньшие проблемы с ползучестью и усадкой из-за меньшего количества пор.
5. Бетон с полимерной пропиткой обладает высокой устойчивостью к воздействию кислот, сульфатов и хлоридов по сравнению с PCC.
Применение бетона с полимерной пропиткой
Ниже описаны области применения бетона с полимерной пропиткой в различных областях строительства:
1. Поверхностная пропитка настилов мостов: Мостовые настилы подвергаются пропитке, чтобы избежать проникновения влаги, химических веществ, а также хлорид-ионов.
Настилы мостов, построенных в зонах с высоким уровнем воздействия соленой воды и влаги, могут быть защищены этим методом.
2. Ремонт конструкций: Поврежденные конструкции могут быть улучшены методом полимерной пропитки. Срок службы конструкций, которые не могут быть восстановлены, может быть увеличен с помощью этого метода.
Таким образом, этот метод помогает как в восстановлении, так и в сохранении каменных памятников.
3. Подводное и морское применение: Способность полимерной пропитки улучшать структурные свойства, устойчивость к водопоглощению и непроницаемость бетонной конструкции. Это позволяет широко использовать их в подводном строительстве и для морских сооружений.
Конструкции, построенные на опреснительных установках и сооружениях на морском дне, используют этот метод строительства бетона. Было замечено, что частичная пропитка бетонных свай в морской воде снижает коррозию стальной арматуры в 24 раза.
4. Применение в ирригационных сооружениях: Использование традиционных методов при ремонте и восстановлении плотин и других важных гидротехнических сооружений оказывается неэффективным и несовершенным.
Впоследствии оказывается, что они приводят к большим потерям в выгодах, получаемых от ирригации, выработки электроэнергии, борьбы с наводнениями и т.д. Но метод пропитки работает лучше всего.
Бетон с сильно поврежденного участка удаляется, латается и высушивается. В дальнейшем этот участок обрабатывается полимерной пропиткой.
5. Конструктивные элементы: Бетон с полимерной пропиткой имеет большой потенциал в качестве конструкционного материала. PIC также демонстрирует значительные улучшения по сравнению с обычным бетоном.
Внутренние трещины и пустоты являются основным фактором, вызывающим все проблемы в обычных бетонных конструкциях. Поскольку полимерная пропитка устраняет первопричину, ее лучше всего использовать в конструкциях.
Читать далее:
Модифицированный полимерами бетон – виды, свойства и применение в строительстве
Геополимерный бетон – экологически чистый строительный материал
- 8 Свойства полимерных материалов для использования в строительстве.
- Модифицированный полимерами бетон – виды, свойства и применение в строительстве.
- Обследование подводных бетонных конструкций – методы, виды и назначение.
- Градация битума – различные методы градации битума.
- Модифицированный полимерами раствор – типы, свойства и применение.
- Ремонт и восстановление бетонных конструкций при разрушениях и дефектах бетона.
- Методы и процедуры ремонта подводных бетонных конструкций.