Международный конгресс по полимербетонам
В мае 1975 г. английская ассоциация цемента и бетона совместно с Институтом пластмасс, британской федерацией пластмасс, американским институтом бетона и РИЛЕМ провели в Лондоне первый Международный конгресс по полимербетонам В работе конгресса приняли участие более 275 научных работников и специалистов, в том числе около 50 профессоров из 31 страны.
На конгрессе было заслушано 54 генеральных доклада, около 60 участников конгресса выступили с дискуссией.
Бетонополимеры. Известно, что систематические исследования технологии изготовления бетонополимеров, их физико-механических свойств и рациональных областей применения начались несколько позже, чем полимерцементных бетонов и полимербетонов. Если полимербетоны и полимерцементные бетоны во всевозрастающих масштабах применяются во многих странах в самых разнообразных областях строительства, то бетонополимеры изучены недостаточно, нет простой и доступной технологии изготовления бетонополимерных конструкций, не выявлены экономически оправданные области их применения. Поэтому наибольшее число докладов и дискуссий на конгрессе было посвящено этой проблеме.
Ведущее место в мире по изучению и практическому применению бетопополимерных изделий и конструкций занимают Япония и США. Обзор докладов показал, что в большинстве стран при разработке заводской технологии отказались от радиационного способа отверждения мономеров в поровой структуре бетона и отрабатывают технологический процесс, состоящий из сушки зрелого бетона, насыщения его мономером и полимеризации мономера внутри бетона термокаталитическим способом в горячей воде.
Номенклатура выпускаемых в Японии изделий из бетонополимеров включает преднапряженные балки, строительные панели, водопроводные трубы, панели перекрытий с внутренними нагревателями, высокопрочные сваи, фундаменты под оборудование в агрессивных средах и др. Предполагается применение бетонополимеров для морских сооружений.
В докладе д-ра Е. Охама (Япония) приводится проект завода по производству бетонополимеров, пропитанных стиролом термокаталитичеоким способом отверждения, позволяющим получать разнообразные изделия.
Технологический процесс изготовления бетонополимеров включает следующие операции: бетонные изделия с помощью крана подают в сушильную камеру емкостью до 50 т. После сушки продолжительностью до 24 ч при t = 150°С изделия охлаждают в течение 5 ч в холодильной камере и переносят в пропиточные камеры. После вакуумиравания бетона в камеры подается мономер под давлением от 1 до 10 кгс/ /см2. Общий цикл вакуумирования и пропитка длится около 1 ч. Затем элементы помещают в камеру полимеризации с горячей водой (~90°С). Расчетная себестоимость изделий и конструкций составляет примерно 500 дол./м3.
В США исследуют применение бетонов о л нм еров в строительстве для канализационных труб, подземных опор, сборных элементов облицовки туннелей, преднапряженных плит перекрытий мостов и др.
В докладе Л. Е. Кукаса (США) приводятся основные положения технологии изготовления и использования бетонополимеров. В течение нескольких лет в США ведется наблюдение за опытными участками бетонополимерных труб, уложенных в местах с большим содержанием сульфатов в грунтовых водах и с агрессивными средами на промышленном предприятии. Максимальный размер труб диаметр 1 м, длина 2 м и толщина стенки 10 см. Ведутся наблюдения за поведением в различных условиях 36 подземных опор длиной 2,4 м и определяется их экономическая целесообразность по сравнению с деревянными. Установлено, что сферы для морских сооружений из бетонополиме ров выдерживают давление на 40% больше по сравнению с непропитанным бетоном. Максимальная глубина погружения таких сфер составляет 1220 м Интересным опытом явилось бы строительство барж из преднапряженного бетонополимера для перевозки сжиженных газов.
В докладе А. М. Кука (Австралия) рассматривается возможность использования частичной пропитки бетонов как один из способов упрощения технологии изготовления бетонополимерных несущих конструкций. Приводится методика расчета для частично пропитанных бетонных колонн, работающих на сжатие при центральном приложении нагрузки, при сочетании осевой нагрузки с изгибом и для изгибаемых элементов, а также данные по прочности на растяжение и сжатие при раскалывании цилиндров. Разработана рассчетная математическая модель поведения под нагрузкой частично пропитанных метилметакрилатом сжатых и изгибаемых бетонных элементов, основанная на совместной работе пропитанной части бетона, расположенной по периметру сечения и обычного бетона, находящегося внутри обоймы пропитанного бетона. При этом в расчет вводятся бетоны с модулями упругости Е1 и Е2 через объединенный модуль упругости бетона Ес.
Полимербетоны. В качестве связующего полимербетонов наиболее распростраиены эпоксидные смолы (Франция, США), полиэфирные смолы (Япония, ФРГ. Италия), акриловые мономеры (США, ФРГ). Во многих капиталистических странах, в первую очередь в Японии и ФРГ, полимербетоны выпускаются многими фирмами в больших объемах. Широко используют полиэфирные смолы и метил-метакрилат для изготовления цветных плит для пола и других строительных конструкций из полимербетонов, обладающих хорошим внешним видом. В большинстве случаев такие конструкции используют при строительстве жилых и административных зданий и сооружений.
Наибольший интерес представляет доклад П. Коб лишек а (ФРГ), в котором отмечается, что эпоксидные смолы дороги и имеют большую вязкость. Полиэфирные смолы также имеют сравнительно высокую вязкость и не достаточно щелочестойкости. По мнению автора, в качестве связующего полимербетонов следует применять метилметакрилат вязкостью от 2 до 150 с. п.. обладающий высокой химической стойкостью. Полимербетоны на ММ А имеют: прочность на сжатие 1200—1400 кгс/ /см2, на растяжение при изгибе 300— 350 кгс/см2, усадку от 0,05 до0,1%.При отсутствии цемента на него не действуют растворы практически всех кислот, щелочей, растворы солей и другие агрессивные продукты. К недостаткам этого бетона относится легковоспламеняемость мономера в процессе приготовления. Автор отмечает, что ему удалось решить эту проблему в соответствии с требованиями безопасности.
В ФРГ разработано специальное оборудование для промышленного производства таких бетонов, выявлены рациональные области их применения и конструктивной разработки изделий из полимербетонов. Некоторые фирмы серийно выпускают на заводах опорные плиты, бордюрные камни, плиты для облицовки фасадов, желоба, лотки, сантехнические изделия, лестничные марши, ступеньки и другие изделия (см. рисунок).
Интересные доклады по результатам исследований физико-механических свойств полимербетонов в зависимости от изменения температуры от 20 до 10(ГС и испытаний на огнестойкость образцов и фрагментов конструкций из полимербетонов на полиэфирных смолах были сделаны специалистами из Японии. Отмечено, что добавки Sb203 существенно повышают огнестойкость таких бетонов. Многие фирмы выпускают трубы, коллекторные кольца, сегментные облицовки для тоннелей, каналы для телефонных кабелей, смотровые колодцы, различные панели, декоративные плитки и другие изделия.
По объему производства изделий и конструкций из полимербетона Япония выходит на одно из первых мест в мире.
Следует отметить, что в Советском Союзе наиболее распространены полимербетоны на фурановых смолах, хотя в последнее время интенсивно изучают и полимербетоны на полиэфирных, карбамиуиных, фенольных и акриловых смолах.
Полимерцементные бетоны. Наибольший интерес вызвал доклад Б. Девиса (ФРГ), в котором приведены новые данные о применении меламинофор- мальдегидных полимеров в бетоне. Показано. что небольшое количество добавок меламиноформальдегидной смолы в процессе приготовления бетона снижает расход воды на 25—30%. При этом получена бетонная смесь с хорошей удобоукладываемостыо. прочность на сжатие в возрасте 28 сут увеличилась с 392 до 446 кгс/см2 при 1.5% и до 536 кгс/см2 при 3%-ной добавке меламиноформальдегидной смолы. Таким образом, с введением меламиноформальдегидных смол получают более плотные и прочные полимерцементные бетоны, имеющие хорошую удобоукладыва- емость в процессе формовании при значительном уменьшении ВЩ.
Результаты Международного конгресса свидетельствуют о том, что всестороннему исследованию, определению рациональных областей применения и промышленному внедрению «П-бетонов» уделяется большое внимание. Следует отметить, что в области исследований и использования бетонополимеров значительные успехи имеют Япония и США. В области полимербетонов Советский Союз занимает одно из ведущих мест в мире.
Зарубежные фирмы в большинстве случаев серийно выпускают полимербе- тонные изделия и конструкции для жилищного или административного строительства, уделяя основное внимание декоративной отделке и внешнему виду. В Советском Союзе усилия специалистов направлены на внедрение химических свойств несущих конструкций для промышленных предприятий. В этом случае наиболее полно и комплексно используются как высокие физико-механические свойства, так и химическая стойкость полимербетонов.
Материалы конгресса представляют большой интерес для специалистов, занимающихся изучением и внедрением этих конструкций на основе прогрессивных полимерных материалов.