Betonul polimeric ( ciment polimeric, beton plast , beton polimer ) este denumirea generală pentru un grup de noi tipuri de beton create pentru a elimina sau reduce deficiențele betonului de ciment, în care liantul mineral (ciment, silicat) este înlocuit parțial sau complet. prin polimeri , de obicei rășini poliesterice, mai rar epoxidice. De asemenea, sintagma: „beton polimeric”, este un sinonim pentru conceptul de beton arhitectural. Termenul de „ beton arhitectural ” a fost format în mediul profesional al arhitecților pentru a se referi la un material de construcție din care pot fi create obiecte arhitecturale complete.
Materialele polimerice termorigide utilizate în construcții ca lianți sunt de obicei lichide vâscoase, nu tocmai corect numite „rășini”. În tehnologia chimică, acești produse de polimerizare parțială (cu o greutate moleculară în intervalul 100 ... 1000), având o structură liniară a moleculelor și capabile de extindere suplimentară, se numesc oligomeri. Lianții oligomerici termoindurenți includ, de exemplu, rășini epoxidice și poliesterice, uleiuri de uscare, cauciucuri amestecate cu agenți de vulcanizare etc.
În funcție de starea agregată (fizică), lianții polimerici pot fi:
Același polimer, în funcție de metoda de sinteză, poate avea o stare fizică diferită. Deci, polistirenul poate fi sub formă de granule, pulbere cu granulație fină, o soluție în solvenți organici și o dispersie apoasă.
Pentru a obține materiale polimer-ciment, dispersiile apoase de polimeri și produse polimerice sub formă de pulbere solubile în apă sunt cele mai convenabile; pentru betoane polimerice și soluții polimerice - oligomeri și monomeri lichid-vâscoși, mai rar, în acest scop se folosesc dispersii apoase de polimeri.
În comparație cu betoanele de ciment, betoanele polimerice și polimerice au rezistență la tracțiune mai mare , fragilitate mai mică , deformabilitate mai bună . Au rezistență mai mare la apă, rezistență la îngheț , rezistență la abraziune, rezistență la lichide și gaze agresive.
Se știe că umplerea rășinilor cu materiale de umplutură dispersate de peste 5% le reduce drastic proprietățile de rezistență (în funcție de gradul de umplere). Plastocimenturile nu sunt niciodată folosite ca compozite pentru piesele sub sarcină. De asemenea, prețul plastocimenturilor este mult mai mare decât al amestecurilor convenționale de ciment anorganic, ceea ce determină specializarea lor îngustă.
Betonul polimeric este numit și „piatră artificială” datorită rezistenței și asemănării sale. Betonul polimeric este utilizat pentru etanșarea rezervoarelor, chit, grund, la fabricarea pardoselilor autonivelante, pentru nivelarea neregulilor și defectelor produselor metalice, în producția de mobilier și ca material de construcție.
Producătorii de mașini-unelte foarte dinamice folosesc betonul polimeric ca material pentru paturile de mașini, cadre, portaluri de mașini etc., acesta are o valoare de amortizare logaritmică de 10 ori mai mare decât fonta. Unicitatea de amortizare și rigiditatea acestui material, greutatea redusă (de 3-5 ori comparativ cu oțelul) îl fac avansat pe piața de inginerie. [unu]
Mortarul și betonul fabricate din ciment Portland sunt cunoscute în întreaga lume ca material de construcție de 160 de ani sau mai mult. Totuși, mortarul de ciment și betonul au unele dezavantaje, cum ar fi întărirea întârziată, rezistența scăzută la încovoiere, fisurarea la uscare mare și rezistența chimică scăzută. Polimerii au fost încercați să depășească aceste neajunsuri. Una dintre aceste domenii este crearea de mortar modificat cu polimeri (ciment polimeric) sau beton. Pentru a face acest lucru, se folosește modificarea mortarului de ciment obișnuit sau a betonului cu aditivi polimerici precum latexuri, emulsii pulbere, polimeri solubili în apă, rășini lichide și monomeri. Mortarul și betonul modificat cu polimeri au o structură monolitică în care matricea polimerică organică și matricea de gel de ciment sunt omogenizate. Proprietățile mortarului și betonului modificat cu polimeri sunt determinate de o astfel de matrice de îmbinare. În sistemele modificate cu latex, emulsii de pulbere și polimeri solubili în apă, drenarea apei din aceste sisteme în timpul hidratării cimentului are ca rezultat formarea unei pelicule sau membrane. In sistemele modificate cu rasini lichide si monomeri, adaugarea de apa stimuleaza hidratarea cimentului si polimerizarea rasinilor lichide sau monomerilor.
Primul brevet pentru utilizarea cimentului polimeric a fost eliberat către Cresson în 1923. Acesta se referă la un material de acoperire cu latexuri de cauciuc natural, în timp ce cimentul patentat a fost folosit ca bază. Primul brevet pentru un astfel de sistem polimeric modificat cu latex a fost publicat de Lefebvre în 1924. El pare a fi primul cercetător care a intenționat să creeze mortare și betoane modificate cu latex folosind latexuri de cauciuc natural prin amestecarea compoziției. Acest brevet este important din punct de vedere istoric. O idee similară a fost brevetată de Kirpatrick în 1925. În anii 1920 și 1930, mortarul și betonul modificat cu polimeri au fost dezvoltate folosind latexuri de cauciuc natural.
Pe de altă parte, în 1932 a fost eliberat un brevet lui Bond, care a propus pentru prima dată utilizarea latexurilor de cauciuc sintetic pentru sistemele modificate cu polimeri. În 1933, un brevet a fost eliberat lui Rodwell, care a fost primul care a folosit latexuri de rășini sintetice, inclusiv acetat de polivinil, pentru sistemele modificate. Cu alte cuvinte, anii 1930 au marcat un punct de cotitură în utilizarea latexurilor ca modificatori de ciment (de la latexuri de cauciuc natural la latexuri de cauciuc sintetic sau rășini).
În anii 1940, au fost publicate unele brevete pentru sistemele modificate cu polimeri cu latexuri sintetice, cum ar fi latexurile de cauciuc policloropren (neopren) și latexurile de eter poliacrilic. Pentru utilizare practică, au fost dezvoltate mortare și betoane modificate cu acetat de polivinil. De la sfârșitul anilor 1940, mortarele și betonurile modificate cu polimeri au fost folosite pentru acoperirea punților de nave, punților de poduri, pavajelor, podelelor și, de asemenea, ca acoperiri anticoroziune. În Marea Britanie, Griffiths și Stevens au efectuat cercetări privind utilizarea sistemelor modificate cu cauciuc natural. În același timp, utilizarea cauciucurilor sintetice în sistemele modificate cu polimeri a stârnit un mare interes. În 1953, Geist și colaboratorii au publicat un studiu detaliat al soluțiilor modificate cu acetat de polivinil și au făcut o serie de sugestii valoroase pentru dezvoltarea sistemelor modificate cu polimeri.
În anii 1960, cauciucul stiren-butadien, eterul poliacrilic și clorură de vinil idenclorură de polivinil au fost folosite pentru a modifica mortarele și betoanele. De atunci, lucrările practice de cercetare și dezvoltare a mortarelor și betoanelor modificate au făcut progrese semnificative în diferite țări, în special în SUA, URSS, Germania, Japonia și Marea Britanie. În consecință, au apărut un număr semnificativ de publicații, inclusiv brevete, cărți, articole și rapoarte. Principalele și cele mai importante dintre aceste studii sunt enumerate mai jos.
Recent, latexurile polimerice, cum ar fi cauciucul stiren-butadienă, eterul poliacrilic, clorură de poliviniliden, clorură de polivinil, acetat de polietilenă vinil și acetat de polivinil au devenit utilizate pe scară largă în întreaga lume. În Japonia, a fost publicat JIS (Japanese Industrial Standards), care include mai multe standarde de calitate și metode de testare pentru modificatori de ciment și mortare de tip latex:
În 1971, Diku, Steinberg și colab. au investigat o serie de alte sisteme. Donnelly și Duff au patentat sisteme pe bază de epoxidici în 1965 și, respectiv, 1973. În 1959, sistemul de prepolimer de uretan a fost brevetat.
Metilceluloza, foarte populară ca polimer solubil în apă, este folosită ca modificator de ciment, iar de la începutul anilor 1960 a fost utilizată pe scară largă și în producția de mortare adezive modificate pentru plăci ceramice. În acest caz, conținutul de polimer este de 1% sau mai puțin din cimentul utilizat. Shi-Bazaki a arătat că polimerii precum hidroxietil celuloza și alcoolul polivinilic sunt eficienți ca polimeri solubili în apă pentru modificarea soluțiilor. În 1974, Ramesi și Razl au publicat o revizuire cuprinzătoare a sistemelor modificate cu polimeri.
Acest capitol este dedicat tehnologiei de producție, proprietăților și aplicării diferitelor mortare și betoane modificate. [2]
Unele tipuri de produse din beton polimeric: