Бетонополимеры повышенной прочности и влагостойкости с фуллеренами

betonopolimery-povyshennoy-prochnosti-i-vlagostoykosti-s-fullerenami-8 Материалы с уникальными свойствами

Бетонополимер является композиционным материалом, изготовленным путем полной замены гидратных вяжущих из обычного цементного бетона на полимерные вяжущие или жидкие смолы, и представляет собой разновидность бетонополимерного композита. Для его упрочнения большинство жидких смол (термореактивные, метакриловые и модифицированные смолы) полимеризуются при комнатной или окружающей температуре. Фаза вяжущего бетонополимера состоит только из полимеров и не содержит гидратов цемента.

Агрегаты тесно связаны между собой полимерными вяжущими. Преимущества и недостатки высокомолекулярных веществ передаются непосредственно полимерному бетону.

betonopolimery-povyshennoy-prochnosti-i-vlagostoykosti-s-fullerenami-4

Соответственно, по сравнению с обычным цементным бетоном его свойства, такие как прочность, адгезия, водонепроницаемость, химическая стойкость, морозостойкость и абразивная стойкость, в значительной степени улучшаются за счет замены полимеров.

Способы улучшения характеристик бетонополимеров

Полимерный бетон изначально разрабатывался как альтернативный материал в области гражданского строительства, но с течением времени, благодаря своим превосходным свойствам, нашел свое место в качестве материала-заменителя в машиностроении.

betonopolimery-povyshennoy-prochnosti-i-vlagostoykosti-s-fullerenami-1

Ученые отмечают, что свойства полимербетона зависят от различных параметров, таких как тип и количество используемой смолы, тип и соотношение смеси заполнителей, содержание влаги в заполнителе, характер и содержание армирующих волокон, наличие микронаполнителей, условия отверждения, использование связующих веществ и т.д.

Сейчас бетонополимеры применяются во многих отраслях. Полимерные бетонные смеси все чаще используются в качестве бетоноукладочных материалов, герметичных покрытий на мостовых палубах, цементного раствора для укладки плитки,а также широкого спектра декоративных тонких отделочных покрытий.

betonopolimery-povyshennoy-prochnosti-i-vlagostoykosti-s-fullerenami-3

С бетоном обычно используются только пять полимеров: акриловые, стирол-акриловые, винилацетат-этилен, поливинилацетат и стирол-бутадиеновая смола. В жидком виде они состоят из двух частей, жидкой и порошковой, для смешивания. В сухом виде они представляют собой фасованные материалы, которые смешиваются для конкретных применений.

Поскольку связь между полимерными вяжущими и заполнителями очень прочна, его прочностные свойства зависят от характеристик заполнителей. Термопластичные смолы, как правило, сохраняют свои практические свойства при температурах ниже точки стеклования и теряют их при температурах, превышающих эту точку, начиная термически разлагаться при более высоких температурах.

Практический температурный диапазон термопластичных смол может быть улучшен за счет добавления подходящих сшивающих мономеров или сомономеров с более высокими точками стеклования. Термореактивные смолы обычно не имеют точки стеклования и сохраняют свои механические свойства до температуры термического разложения.

betonopolimery-povyshennoy-prochnosti-i-vlagostoykosti-s-fullerenami-7

Такие существенные недостатки бетонополимера можно значительно улучшить, контролируя необходимое содержание полимерного вяжущего по объему до минимума.

Новый метод повышения прочности и влагостойкости бетонополимеров

Как в жидком, так и в сухом виде, каждый полимер имеет свои сильные и слабые стороны. В последние годы ученые обнаружили удивительную вещь: углерод фуллерен в сочетании с бетонополимерами улучшает их свойства и продлевает срок эксплуатации.

Существует много причин добавлять фуллерен в полимеры и бетонные смеси. Он улучшает адгезию к старой поверхности, прочность на изгиб, разрыв и на замерзание/оттаивание.

betonopolimery-povyshennoy-prochnosti-i-vlagostoykosti-s-fullerenami-9

Наносоединение также уменьшает проницаемость, проникновение хлоридов, солей и углекислого газа. Чудо-элемент повышает износостойкость и применяется в очень тонких сечениях. Кроме того, фуллерен противостоит ультрафиолетовому излучению.

Полимерный бетон был разработан в конце 1950-х годов и стал хорошо известен в 1970-х годах благодаря его использованию в ремонте, тонким накладкам и полам, а также сборным деталям.

betonopolimery-povyshennoy-prochnosti-i-vlagostoykosti-s-fullerenami-2

Благодаря своим свойствам, таким как высокая прочность на сжатие, быстрое отверждение, высокая удельная прочность и устойчивость к химическим воздействиям, он нашел применение в узкоспециализированных областях.

Одновременно эти материалы применялись в машиностроении и там, где были использованы свойства гашения вибраций полимерного бетона. Фуллерен начали добавлять в бетонополимеры относительно недавно. До этого о его удивительных свойствах ничего не было известно. Сегодня ученые уже заявляют о его универсальных способностях и необходимости внедрения во все виды промышленности.

Являясь природным антиоксидантом, фуллерен защищает поверхность бетонополимера от негативного воздействия окружающей среды.

betonopolimery-povyshennoy-prochnosti-i-vlagostoykosti-s-fullerenami-6

Наноэлемент создает своего рода защитный барьер, который препятствует накоплению излишней влаги, разрушению и образованию микротрещин. Снижает влияние резких перепадов температуры и активности солнечной энергии.

Благодаря своим превосходным свойствам, таким как быстрое затвердевание, высокая прочность на сжатие, высокая удельная жесткость и устойчивость к химикатам и коррозии, способность формировать сложные формы, отличные свойства демпфирования вибраций и т.д., полимербетонные материалы с фуллеренами также прекрасно ведут себя и при использовании в других сферах, кроме тех, для которых они были изначально разработаны.

Добавление фуллеренов улучшает работоспособность свежей полимерной бетонной смеси, в результате чего получаются продукты с отличной шероховатостью поверхности.

betonopolimery-povyshennoy-prochnosti-i-vlagostoykosti-s-fullerenami-5

Исследования показали, что малый размер сферических частиц способствует лучшему уплотнению заполнителей, что заметно снижает пористость и препятствует проникновению агрессивных веществ, тем самым значительно повышая химическую стойкость полимерных бетонов.

Фуллерен имеет большое значение для оптимизации и улучшения физических и механических показателей бетонополимеров. А это значит, что композиционный материал с новыми характеристиками, полученными благодаря фуллерену, получает возможность расширять сферу своего применения.

Оцените статью
Добавить комментарий

error: Alert: Content is protected! Внимание! Контент защищен!