МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН
ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«НИЖНЕКАМСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ»
Специальность 27.02.04 Группа 420-з
Курсовой проект
Тема: «Технология производства полимербетонов»
Дипломант Гладких Т.А.
Руководитель Петрикова Т.И.
Зав. отделением Шкиндерова И.Н.
г. Нижнекамск, 2021
Содержание
Введение
1. Общие сведения и классификация полимербетонов
1.1 Общие сведения о полимербетонах. Историческая справка
1.2 Классификация полимербетонов
2. Основные свойства полимербетонов
3. Технология производства полимербетонов
4. Рациональные области применения полимербетонов
4.1 Применение полимербетонов в жилищном и гражданском строительстве
4.2 Декоративные штукатурные полимеррастворы для отделки интерьеров
4.3 Полимербетон как звукоизоляционный материал
5. Техника безопасности при производстве полимербетонов
Заключение
Список использованных источников
Введение
Полимербетоны - высоконаполненные композиции, полученные на основе синтетических смол или мономеров и химически стойких наполнителей, и заполнителей без участия минеральных вяжущих и воды.
Полимербетоны содержат в своем составе не менее трех фракций наполнителей и заполнителей. Наполнители представляют собой дисперсные порошки с размером частиц менее 0,15мм и удельной поверхностью, оптимальной для практических целей, в пределах 2500-5000см2/г. К заполнителям относится песок с крупностью зерен до 5мм и щебень /гравий/ с крупность зерен до 50мм. Если полимерная композиция не содержит в своем составе щебня, то она называется полимерраствором, композиция же, содержащая только один мелкодисперсный наполнитель, называется полимерной мастикой. Поскольку полимеррастворы и полимер мастики представляют собой мелкозернистые полимербетоны, то в дальнейшем в тексте будет употребляться только лишь термин «полимербетон», но при этом нужно иметь в виду, что излагаемое по тексту относится в одинаковой мере и к полимеррастворам и полимермастикам.
При сравнительно небольшом расходе полимерного связующего на единицу массы полимербетоны обладают высокой прочностью, плотностью, химической стойкостью и многими другими положительными свойствами. Соответствующий выбор связующего, наполнителей и заполнителей позволяет получать полимербетоны с высокими диэлектрическими характеристиками или, наоборот, обладающие хорошей электропроводностью. Разработаны составы специальных полимербетонов с высокими защитными свойствами от различных излучений. При этом высокая степень наполнения позволяет резко снизить усадку, которая становится равной усадке цементных бетонов, и существенно повысить модуль упругости, что позволяет принимать такие бетоны в несущих и весьма ответственных конструкциях.
В отечественной и зарубежной практике полимербетоны применяются для изготовления труб, коллекторов, тюбингов, емкостей для хранения агрессивных жидкостей, травильных и электролизных ванн, при строительстве подводных сооружений, ремонте и восстановлении строительных конструкций. Новым и весьма эффективным является употребление полимербетонов /вместо металла/ для изготовления корпусов редукторов, центробежных насосов и тому подобных изделий.
Опыт эксплуатации полимербетонных конструкций подтверждает высокую экономическую эффективность использования их в различных отраслях промышленности и строительства.
Данный реферат очень актуален, так как наиболее прочными строительными материалами являются полимербетоны.
В данной работе мы исследовали основные свойства, технологии производства, области применения полимербетонов.
1. Общие сведения и классификация полимербетонов
1.1 Общие сведения о полимербетонах. Историческая справка
Полимербетоны - новые эффективные химически стойкие материалы, у которых степень наполнения минеральными наполнителями и заполнителями доходит до 90-95% по массе. Эти сравнительно новые материалы находятся вне конкуренции с другими наполненными полимерными композициями по расходу полимерного связующего, которые составляет 5-10% общей массы полимербетона, и естественно, что стоимость такого материала по сравнению с пластмассами существенно снижена.
При таком сравнительно небольшом расходе полимерного связующего, а единицу массы полимербетоны обладают высокой плотностью, прочностью, химической стойкостью и многими другими положительными свойствами. Соответствующий выбор связующего, наполнителей и заполнителей позволяет получать полимербетоны с высокими диэлектрическими характеристиками или, наоборот, обладающие хорошей электропроводностью, вакуумной плотностью или демпфирующими характеристиками. Разработаны составы специальных бетонов с высокими защитными свойствами от различных излучений. При этом высокая степень наполнения резко снижает усадку, которая становится равной усадке цементных бетонов, и существенно повышает модуль упругости, что позволяет применять такие бетоны в несущих и весьма ответственных строительных конструкциях, станко- и машиностроении для изготовления базовых деталей.
К числу серьезных недостатков полимербетонов относится их сравнительно низкая термостойкость(80-120°С). Однако уже получены силиконовые и другие связующие, используя которые можно получить полимербетоны термостойкостью до 600°С и выше.
Вначале полимербетоны применялись в основном в качестве декоративно-отделочных материалов и химически стойких строительных изделий, и конструкций. В дальнейшем области применения полимербетонов непрерывно расширялись, в настоящее время их эффективно используют в самых разнообразных отраслях: в строительстве и электротехнической промышленности, радиоэлектронике и атомной энергетике, мелиоративном хозяйстве, станко- и машиностроении и др.
В различных странах для изготовления полимербетонов используют около 10 типов различных мономеров или олигомеров, которые в различных комбинациях, в том числе и модифицирующими добавками, позволяют получить более 30 разновидностей полимербетонов. Наиболее распространены полимербетоны на основе полиэфирных и эпоксидных смол, винилэфирных, мономере ММА, реже на фенольных смолах. В Советском Союзе кроме этих смол достаточно широко применяют полимербетоны на основе фурановых, фураноэпоксидных, карбамидных и фенолформальдегидных смол.
Химически стойкие полимербетоны на основе фурановых смол, армированные стальной стержневой арматурой, для несущих строительных конструкций (колонны подванных эстакад, фундаментные башмаки, балки, ригеля и др.) впервые были изготовлены в Советском Союзе.
Обследование полимербетонных колонн подванных эстакад цеха электролиза меди (1986 г.) показало, что после 17 лет эксплуатации никаких признаков разрушения не наблюдается. У железобетонных колонн, эксплуатируемых в аналогичных условиях, ежегодно восстанавливается защитное покрытие мастикой на основе эпоксидной смолы.
Основной недостаток этого бетоны - большое водопоглощение и, следовательно, низкая морозостойкость.
1.2 Классификация полимербетонов
Поиски путей повышения прочности, плотности, химической стойкости и долговечности бетона, и железобетоны привели к созданию обширной группы бетонов с добавками и на основе полимеров, которые получили название полимербетоны.
Основные возможности использования полимеров в бетоне сводятся к трем основным принципам: полная и частичная замена неорганических заполнителей органическими; полная или частичная замена органического вяжущего органическим; введение органического вяжущего в поровую структуру цементного камня или бетонов на их основе.
Замена неорганического заполнителя органическим применяется в общем случае с целью получить легкие бетоны, уменьшить их среднюю плотность и улучшить теплоизоляционные характеристики. Свойства бетона на органических заполнителях, например, вспененном полистороле, практически не отличается от тех, которые можно получить на неорганических заполнителях, например, вспененном стекле, керамзите, азерите и т.п. Более сложная картина складывается при взаимодействии синтетических смол и цемента, используемого в качестве вяжущего, и в особенности при полном замещении неорганического вяжущего органическим. В этом случае образуются материалы нового типа с особыми, специфическими свойствами.
В соответствии с разработанной общей классификацией специальные бетоны с добавками или на основе полимеров по составу и способу приготовления делятся на четыре основные категории: бетоны на основе полимерных связующих - полимербетоны (ПБ); цементные бетоны, модифицированные полимерами, - полимерцементные бетоны (ПЦБ); серные бетоны, модифицированные полимерами, - полимерсерные бетоны (ПСБ); цементные бетоны, пропитанные мономерами или олигомерами, - бетонополимеры (БП).
Под полимербетонами понимают композиционные составы, полученные на основе синтетических смол или мономеров и химически стойких наполнителей, и заполнителей без участия минеральных вяжущих и воды. Полимербетоны содержат в своем составе не менее трех фракций наполнителей и заполнителей: мелкодисперсные наполнители с размером частиц менее 0,15 мм, заполнители - песок размером зерен до 5 мм и щебня с размером зерен до 50 мм.
В отличии от полимербетона полимеррастворы н содержат в своем составе щебня. Мастики содержат только одну мелкодисперсную фракцию наполнителя. Полимерцементные бетоны - цементные бетоны, в процессе приготовления которых смесь добавляют кремнийорганические или водорастворимые полимеры, водные эмульсии типа поливинилацетатной, водорастворимые эпоксидные смолы в количестве от 2-3 до 18-20%.
Полимерсерные бетоны - бетоны на основе серного вяжущего, в процессе приготовления которого в расплавленную серу добавляют модифицирующие добавки типа дициклопентадиена, хлорпарафина в количестве от 1-2 до 12-15%.
Бетонополимеры - цементные бетоны, которые после завершения процессов твердения и структурообразования подвергают сушке и пропитке различными мономерами или олигомерами с их последующей радиационной или термокаталитической полимеризацией в поровой структуре бетона. Пропитка цементных бетонов мономерами ли олигомерами обеспечивает возможность получения бетонополимеров, обладающих высокой платностью и прочностными характеристиками.
Важнейший фактор, определяющий свойства полимербетонов, - вид полимерного связующего, а их совместимость и высокие адгезионные связи с бетонами на основе неорганических вяжущих определяется не только видом связующего, но и видом отверждающей системы. Например, полимербетоны на фурановых смолах, отверждаемых кислотными катализаторам, нельзя совмещать с цементными бетонами, так как в процессе отверждение кислый катализатор успевает разрушить сопрягаемую поверхность цементного бетона.
2. Основные свойства полимербетонов
Средняя плотность тяжелых полимербетонов - 2200...2400 кг/м3. Плотность легких полимербетонов может составлять 300... 250 кг/м3.
Прочность полимербетонов зависит в основном от вида полимерного компонента связующего: прочность эпоксидных и эпоксидно-фурановых бетонов наибольшая (прочность на сжатие 90…110 Мпа, прочность на растягивание при раскалывании 9...11 МПа), самые низкие показатели у бетонов на карбамидньгх связующих (прочность на сжатие 50... 60 МПа, прочность на растягивание при раскалывании 3...4 МПа). В целом прочностные показатели у полимербетонов выше, чем у цементных бетонов; причем для полимербетонов характерна меньшая разница между прочностью при сжатии и прочностью при растяжении, чем у цементных.
Модуль упругости отвержденного полимерного связующего, например, полизпоксида, почти в 10 раз ниже, чем модуль упругости цементного камня, а модуль упругости полимербетонов, составляющий в зависимости от вида бетона (1...4) * 104 МПа, почти такой же, как у тяжелого цементного бетона, (2,5...5) * 104 МПа. Это объясняется тем, что большая часть полимербетона плотные минеральные наполнители и заполнители.
Свойством, ограничивающим области применения полимербетонов, является невысокая теплостойкость 80...150°С. При этом при повышении температуры эксплуатации полимербетона снижаются его прочность и модуль упругости.
Имея невысокую теплостойкость, полимербетоны, тем не менее, относятся к классу несгораемых материалов, так как содержание в них органического вещества мало по сравнению с долей неорганических компонентов.
Одно из главных достоинств полимербетонов -- высокая химическая стойкость. Плотные полимербетоны характеризуются высокой стойкостью почти ко всем видам химически агрессивных веществ; они хорошо противостоят действию кислот, окислителей и растворов солей, которые легко разрушают цементный бетон. Поэтому одна из главных областей применения полимерных бетонов и мастик защита строительных конструкций от агрессивных воздействий, устройство и футеровка емкостей и аппаратуры для химических предприятий.
Полимерные бетоны, растворы и мастичные составы характеризуются также высокой износостойкостью, превышающей износостойкость цементного бетона в 15...30 раз. Это свойство в сочетании с беспыльностью, гигиеничностью и высокой водо- и химической стойкостью предопределяет эффективность применения полимербетонов, растворов и мастик для устройства монолитных полов, и изготовления штучных материалов для покрытий пола.