Светопрозрачные дисперсно-армированные полимербетоны для ремонта и отделки помещений

В статье представлены светопрозрачные дисперсно-армированные полимербетоны (СДАП) для отделки интерьеров, общественных и жилых помещений, устройства полов, лестниц, облицовки стен торговых центров, рес-торанов, кафе, холлов и других мест общего пользования.

Стекломатериалы — наиболее распространенные и широко применяемые в строительной практике. Они имеют высокую механическую прочность. Предел прочности при сжатии оконного стекла составляет 900 МПа. Однако стекло работает на растяжение значительно хуже, чем на сжатие. Предел прочности при растяжении в 15–20 раз меньше, чем при сжатии.

Однако в стекломатериалах из-за их хрупкости могут появляться тонкие (волосяные) местные трещины, снижающие долговечность и механические свойства.

Одним из первых материалов (как альтернатива стеклу) является полиметилмет-акрилат (акрил), именуемый органическим стеклом. Это бесцветный материал, который выдерживает большой механический вес, а самое главное — легок в обработке и поддается горячему формованию.

Помимо монолитных листов акрила применять также стали листы структурированные, в поперечном сечении представляющие собой ряд каналов, наполненных воздухом и разделенных тонкими перегородками. В таком решении листы стали заметно легче, значительно улучшились и теплоизоляционные свойства воздушных каналов. Поперечные перегородки стали одновременно исполнять роль продольных ребер жесткости, позволив тем самым достичь высокой конструктивной прочности материала по отношению к его весу (и облегчить тем самым конструкцию несущих элементов). Еще одним достоинством акрила стал высокий уровень пропускания им ультрафиолетовых лучей, благодаря чему стало возможным даже загорать под естественными солнечными лучами в помещениях, закрытых прозрачной кровлей из структурированного акрила.

Но все же свойства акрила не во всем удовлетворяли проектировщиков, что заставляло продолжать поиски других полимерных материалов. В середине 70-х гг. был изобретен поликарбонат, который открыл новые возможности в применении полимерных материалов в строительстве.

Поликарбонат — это полимер, получаемый в результате прямой химической реакции дегидрооксиароматических и элипатических соединений. Заводы-изготовители полимерных материалов получают исходный материал готовым в виде прозрачных гранул. Поликарбонат представляет собой полимер, свойства и стабильность которого позволяют отнести его к пластическим материалам инженерного класса. Его физико-механические качества остаются неизменными в гораздо более широком, чем у акрила, диапазоне температур (от –5 0С до +120 0С), а ударная стойкость поликарбоната более чем в 100 раз выше, чем стекла, и почти в 10 раз больше, чем акрила.

В современном строительстве поликарбонат применяется в двух видах — в виде монолитных и структурированных листов различной толщины.

У поликарбоната, как и у каждого материала, есть и недостатки, на которые необходимо обращать внимание при использовании. Поликарбонат, как и любой пластический материал, подвержен температурному расширению в большей степени, чем материалы конструкций. Это свойство требует особого технического решения при проектировании, особенно в плоских покрытиях больших размеров. Возможны также механические повреждения поверхности листов, как у стекла, например. Для решения этой проблемы поверхность листов можно обрабатывать специальным покрытием либо сохранять защитное полиэтиленовое покрытие до окончания монтажа [2].

Поликарбонатные панели, очевидно, не являются универсальными заменителями стекла или стеклопакетов в любых конструкциях. Поэтому российские ученые поставили перед собой задачу — совместить свойства полимера и стекла. Так были разработаны светопрозрачные дисперсно-армированные полимербетоны (СДАП).

Дисперсное армирование синтетическими волокнами применяют для снижения усадки, повышения трещиностойкости и снижения хрупкости полимербетонов. Синтетические волокна существенно повышают сопротивление бетона ударным нагрузкам [3]. При быстром приложении нагрузки энергия, необходимая для разрушения дисперсно-армированного полимербетона после образования в нем трещин, должна затрачиваться на выдергивание волокон из полимербетонной матрицы. Когда время действия нагрузки чрезвычайно мало, необходимо за короткий промежуток произвести большую работу, чтобы обеспечить выдергивание большой массы весьма тонких и пластичных волокон из объема полимербетона. Поэтому сопротивление бетона, армированного синтетическими волокнами, воздействиям ударных нагрузок оказывается достаточно высоким.

Обеспечение совместной работы синтетических волокон с полимербетоном может быть достигнуто за счет их механического заанкерирования (зацепления). С этой точки зрения наибольший интерес представляют полимерные волокна «фибрин», имеющие гофрированную форму. Наилучшие результаты получены на полимербетонах с содержанием полимерного волокна «фибрин» 0,15 — 0,25 % по массе (0,4 — 0,65 % по объему) при длине волокон 12 мм. Волокно «фибрин» соответствует Британскому стандарту BS 5139, ISO 14001:1996.

Применение полимерных волокон в качестве армирующего материала приводит к уменьшению усадочных деформаций в полимербетонах, повышает трещиностойкость, морозостойкость, сопротивление усталости, истиранию, влиянию атмосферных воздействий [1].

В качестве связующих для полимербетонов использовали:
 -  натриевое жидкое стекло с ускорителем твердения (полимерным отвердителем);
 -  полимерное связующее на основе этанола и винилацетата;
 -  эпоксидную смолу ЭД 20 с отвердителем.
 
Расходы полимерных связующих варьировались в зависимости от вида смолы — в пределах 15 — 25 %.

В качестве заполнителей использовалась стеклянная крошка размером зерен до 5 мм. СДАП содержит 75 — 80 % стеклянной крошки двух фракций. С целью улучшения декоративных качеств СДАП в заполнитель вводили измельченное зеркальное стекло (5 — 10 %), покрытое с тыльной стороны защитным слоем различного цвета.

Введение в состав измельченного обычного и зеркального стекла, создающего эффект «внутреннего свечения» за счет зеркальных бликов, позволяет добиться широкой цветовой гаммы — от зеркального блеска и полублеска до матовой поверхности, в зависимости от способа обработки: полирование, шлифование или песко-дробеструйная обработка.
Физико-механические свойства СДАП приведены в таблице 1.

Показатель	Полимербетоны на связующем
	Жидкое стекло с полимерным отвердителем	На основе этанола и винилацетата	На эпоксидной смоле с отвердителем
Плотность, кг/куб. м	1 550 — 1 600	1 600 — 1 650	1 800 — 1 850
Прочность на сжатие, МПа	25 — 30	30 — 35	50 — 60
Прочность при растяжении, МПа	4 — 6	5 — 8	8 — 10
Линейная усадка при отверждении, %	0,30 — 0,35	0,25 — 0,27	0,10 — 0,15
Водопоглощение за 24 час., %	0,22 — 0,25	0,2 — 0,22	0,18 — 0,2
Светопропускание, %	65 — 68	61 — 63	64 — 65

В связи с высокой стойкостью на истирание СДАП подходят для обустройства подземных переходов, на входе и выходе из зданий и залов, в помещениях общественных зданий, складов и супермаркетов. На фото 1 представлены образцы полимербетонов (СДАП) на различных полимерных связующих.

Благодаря хорошим декоративным (светопрозрачность) и физико-механическим свойствам СДАП подходят для отделки интерьеров общественных и жилых помещений. Применение СДАП возможно и во внешней отделке зданий, что открывает новые возможности для архитекторов. Покрытие из СДАП представляет собой фактически сплошную стенку, монтируемую на фасад с помощью профильных направляющих.

По материалам издания "Стройпрофиль" №1 (47) 2006 Прудков Е. Н., Кузьмина С. В. Тульский государственный университет

Назад    Наверх страницы   Вперёд
Распечатать страницу