Карбамидофурфурольный полимербетон
Благодаря высоким механическим и диэлектрическим свойствам и химической стойкости полимербетоны широко применяют в строительстве и других отраслях народного хозяйства.
Связующими для полимербетонов служат низковязкие смолы резольного типа — фурановые, карбамидные, фенолформальдегидные, полиэфирные- эпоксидные. Преимущественно применяют фурфуролацетоновые и мочевиноформальдегидные смолы. Производство этих смол требует значительных затрат труда и ресурсов. Стоимость полимербетонов определяется природой и расходом связующих, поэтому достаточно высока.
Можно получить полимербетоны из исходных продуктов, минуя промежуточную стадию приготовления смол, т. е. совмещая процессы смолообразования и приготовления полимербетонной смеси. Таким способом нами получен полимербетон на мочевинофурфурольном связующем.
Реакции конденсации мочевины и фурфурола и последующего образования полимера совмещаются и происходят одновременно в присутствии окиси и катализаторов, например хлорного железа. Реакция высокоэкзотермична, но протекает спокойно в среде дисперсных каменных материалов, какими являются наполнители. Механизм смолообразования изучен с помощью рентгеноструктурного и спектрального анализа. Установлено связывание мочевины и фурфурола (уменьшение полосы поглощения в области 1670 см-1, характерный для альдегидной группы, исчезновение полосы поглощения 3300—3400 см-1, соответствующей валентным колебаниям iNH2 — группы мочевины).
Полнота отверждения конечного продукта по данным экстракции составляет 98%, т. е. вытяжка не превышает количественного содержания катализатора. Наиболее высокие показатели прочности полимера получены -при использовании карбамидного .порошка дисперсностью 800 см2/г.
Оптимальный по прочности состав карбамидофурфурольного полимербетона (в % по массе): фурфурол—6—8; мочевина—2—3; железо—1,5—2; щебень гранитный —45—50; песок кварцевый — 24—28; микронаполнитель — 15—20.
Разработанная технология приготовления изделий включает следующие операции:
приготовление связующего последовательным совмещением микронаполнителя, хлорного железа, мочевины и скоростным перемешиванием в течение 1— 1,5 мин;
подача связующего в бетономешалку принудительного действия с предварительно загруженным в нее песком и щебнем и перемешивание в течение 3— 4 мин;
формование изделий и виброуплотнение полимербетонной смеси в формах;
выдержка при 20°С в течение 4—8 ч и распалубка;
термообработка изделий путем прогрева их в воздушной .среде при температуре 60—80°С в течение 8—10 ч или термохимическая обработка в активных жидкостях.
Карбамидофурфурольный полимербетон не уступает, а по некоторым показателям превосходит фурфуролацетоновый полимербетон. Прочность при сжатии на 15—20% выше. При снижении количества фурфурола до 4,6% по массе прочность его сохраняется на уровне 600 кгс/см2. Активирование микронаполнителя путем совместного измельчения с мочевиной или фурфуролом повышает прочность такого бетона на 17—25%. Свойства карбамидофурфурольного полимербетона приведены в таблице.
Длительное выдерживание полимербетона в воде привело к снижению прочности па 12—18%- Морозостойкость составила более 500 циклов.
Стоимость карбамидофурфурольног: полимербетона составляет 40—70 р: за 1 м3, т. е. в 2—3 раза ниже по сравнению с фурфуролацетоновым полимербетоном. Низкая стоимость и доступность этого материала обеспечивают его быстрое внедрение. Карбамидофурфурольный полимербетон эффективно используют для .изготовления тонкостенных труб, плит покрытий цехов с агрессивными средами, чековых сооружений и др. По данным Главрисосовхозстроя, экономическая эффективность применения полимербетонных оголовков по сравнению с металлическими составляет 5,9—6,7 р. на каждый оголовок.