| Компонент | Доля, % по массе | Назначение | Особенности |
|---|---|---|---|
| Эпоксидная смола ЭД-20/ЭД-16 | 8-12 | Связующее вещество | Массовая доля эпоксидных групп для ЭД-20: 20,0-22,5% по ГОСТ 10587-84. Вязкость при 20°С около 4000 мПа·с |
| Отвердитель ПЭПА | 0,8-1,2 (10% от смолы) | Катализатор полимеризации | Соотношение смола:отвердитель 10:1. Температура работы от +18°С |
| Отвердитель ТЭТА | 0,7-1,1 (9-11% от смолы) | Катализатор полимеризации | Прозрачный, соотношение 10:1. Требует соблюдения температурного режима |
| Отвердитель ЭТАЛ-45М | 4-6 (50% от смолы) | Катализатор холодного отверждения | Соотношение 2:1. Работает при температуре от -7 до +45°С. ТУ 2257-045-18826195-01 |
| Щебень гранитный/базальтовый | 45-55 | Крупный заполнитель | Фракции 10-20 мм и 20-40 мм по ГОСТ 8267-93. Влажность не более 1% |
| Песок кварцевый | 22-28 | Мелкий заполнитель | Размер зерна до 5 мм. Без пыли, ила и глины |
| Минеральная мука | 8-12 | Тонкодисперсный наполнитель | Кварцевая, андезитовая, баритовая мука. Частицы менее 0,15 мм |
| Показатель | Значение | Метод определения | Сравнение с цементным бетоном |
|---|---|---|---|
| Прочность на сжатие | 60-120 МПа | ГОСТ 10180-2012 | В 2-3 раза выше (цементный бетон: 20-50 МПа) |
| Прочность на изгиб | 12-40 МПа | ГОСТ 10180-2012 | В 6-10 раз выше (цементный бетон: 2-6 МПа) |
| Прочность на растяжение | 40-90 МПа | ГОСТ 10180-2012 | В 10-15 раз выше (цементный бетон: 2-4 МПа) |
| Ударная вязкость | 5-20 кДж/м² | По контрольным образцам | В 5-10 раз выше цементного бетона |
| Истираемость | 0,01-0,03 г/см² | Стандартные испытания | В 7-20 раз ниже (цементный: 0,2-0,5 г/см²) |
| Водопоглощение за 24 ч | 0,05-0,5% | ГОСТ 12730.3-2020 | В 10-20 раз ниже цементного бетона |
| Плотность | 1800-2200 кг/м³ | ГОСТ 12730.1-2020 | Сопоставима с тяжелым бетоном |
| Усадка | 0,05-0,1% | Линейные измерения | В 5-10 раз ниже цементного бетона |
| Среда | Концентрация | Стойкость | Коэффициент сохранения прочности |
|---|---|---|---|
| Серная кислота H₂SO₄ | 10-40% | Высокая | 0,85-0,95 (после 180 суток) |
| Соляная кислота HCl | 10-30% | Высокая | 0,88-0,96 (после 180 суток) |
| Азотная кислота HNO₃ | до 10% | Высокая | 0,80-0,90 (после 180 суток) |
| Гидроксид натрия NaOH | 10-40% | Высокая | 0,90-0,97 (после 180 суток) |
| Аммиак NH₃ | до 25% | Высокая | 0,92-0,98 (после 180 суток) |
| Нефтепродукты (бензин, масла) | 100% | Отличная | 0,95-1,00 (без изменений) |
| Растворители органические | 100% | Хорошая | 0,85-0,95 (зависит от типа) |
| Вода морская | соленость 35 г/л | Отличная | 0,98-1,00 (без изменений) |
| Солевые растворы | насыщенные | Отличная | 0,96-1,00 (без изменений) |
| Температура, °С | Время желатинизации | Время до отлипания | Полное отверждение | Особенности |
|---|---|---|---|---|
| +15 | 2,5-3 часа | 36-48 часов | 7-10 суток | Минимальная температура для отвердителя ПЭПА |
| +20 | 1,5-2 часа | 24-30 часов | 5-7 суток | Стандартная температура для большинства работ |
| +25 | 1-1,5 часа | 14-18 часов | 3-5 суток | Оптимальная температура для ускоренного отверждения |
| +30 | 0,7-1 час | 7-10 часов | 2-3 суток | Быстрое отверждение, требует оперативности укладки |
| от -7 до +10 (ЭТАЛ-45М) |
3-4 часа | 48-72 часа | 10-14 суток | Специальный отвердитель для низких температур |
Введение: области применения эпоксидных полимербетонов в промышленности
Полимербетоны на основе эпоксидных смол представляют собой современные композиционные материалы, в которых традиционное цементное вяжущее полностью заменено полимерным связующим. Данная группа материалов получила широкое распространение в производственных помещениях, где требуется повышенная стойкость к механическим воздействиям и агрессивным средам.
В отличие от цементных бетонов, эпоксидные полимербетоны демонстрируют прочность на сжатие от шестидесяти до ста двадцати МПа, что в два-три раза превышает показатели традиционных материалов. Прочность на изгиб составляет двенадцать-сорок МПа, что в шесть-десять раз выше аналогичных характеристик цементных композиций. Такие свойства делают материал незаменимым при ремонте производственных полов в цехах химической промышленности, пищевых предприятий, машиностроительных заводов.
Основные области применения включают устройство полов в производственных помещениях с интенсивным движением погрузочной техники, ремонт бетонных оснований с глубокими повреждениями, создание химически стойких покрытий в лабораториях и производственных цехах, заполнение деформационных швов в мостовых сооружениях. Материал находит применение при изготовлении сборных конструкций, работающих в условиях воздействия кислот, щелочей и нефтепродуктов.
↑ Вернуться к оглавлениюКомпоненты полимербетонной смеси
Полимербетонная композиция состоит из трех основных групп компонентов: полимерного связующего, минеральных заполнителей и тонкодисперсных наполнителей. Правильное соотношение этих составляющих определяет конечные эксплуатационные характеристики материала.
Полимерное связующее, составляющее от восьми до двенадцати процентов по массе, включает эпоксидную смолу и отвердитель. Минеральные заполнители занимают наибольшую долю композиции — от семидесяти до восьмидесяти процентов. Сюда входят щебень гранитный или базальтовый фракций 10-20 миллиметров и 20-40 миллиметров, кварцевый песок с размером зерна до пяти миллиметров. Тонкодисперсные наполнители, такие как кварцевая, андезитовая или баритовая мука с частицами менее 0,15 миллиметра, составляют восемь-двенадцать процентов массы.
Влажность минеральных заполнителей не должна превышать один процент. Повышенная влажность щебня и песка приводит к снижению адгезии между полимерным связующим и минеральной частью, что негативно сказывается на прочности готового материала.
Эпоксидные смолы ЭД-20 и ЭД-16 как основа связующего
Эпоксидно-диановые смолы марок ЭД-20 и ЭД-16 являются основными связующими веществами для производства полимербетонов. Обозначение смолы указывает на массовую долю эпоксидных групп: для ЭД-20 этот показатель составляет 20,0-22,5 процента согласно ГОСТ 10587-84, для ЭД-16 — шестнадцать-восемнадцать процентов. Данный параметр регламентирован требованиями действующего стандарта.
Смола ЭД-20 представляет собой прозрачную вязкую жидкость желтоватого цвета без видимых механических включений. Вязкость при температуре двадцать градусов Цельсия составляет около четырех тысяч миллипаскаль-секунд. Плотность находится в диапазоне 1,16-1,25 килограмма на кубический метр. В отвержденном состоянии материал характеризуется прочностью на сжатие 100-200 МПа, на изгиб 80-140 МПа, на растяжение 40-90 МПа.
Технические параметры эпоксидных смол
Смолы ЭД-20 и ЭД-16 обладают малой усадкой при отверждении, что критически важно для производственных полов. Усадка эпоксидных полимербетонов не превышает 0,05-0,1 процента, в то время как у цементных бетонов этот показатель достигает 0,5-1,0 процента. Водопоглощение отвержденного материала составляет менее 0,5 процента за двадцать четыре часа, что обеспечивает высокую водонепроницаемость покрытий.
Температурный диапазон эксплуатации изделий из эпоксидных смол находится в пределах от минус сорока до плюс ста двадцати градусов Цельсия. При длительном воздействии температур свыше восьмидесяти градусов возможно постепенное снижение механических характеристик. Смолы устойчивы к воздействию большинства кислот, щелочей, масел и растворителей, что делает их оптимальным выбором для химически агрессивных сред.
↑ Вернуться к оглавлениюОтвердители: характеристики ПЭПА, ТЭТА и ЭТАЛ-45М
Выбор отвердителя определяет температурные условия работы, скорость полимеризации и конечные свойства полимербетона. Для эпоксидных смол применяются отвердители холодного отверждения, работающие при температурах от минус семи до плюс сорока пяти градусов Цельсия.
Полиэтиленполиамин — ПЭПА
Полиэтиленполиамин представляет собой жидкость светло-желтого или темно-бурого цвета с резким запахом аммиака. Вязкость составляет около девятисот миллипаскаль-секунд. Для отверждения ста граммов смолы ЭД-20 требуется десять-пятнадцать граммов ПЭПА, оптимальное соотношение — десять к одному по массе. Температура работы составляет от плюс восемнадцати градусов Цельсия.
При температуре ниже четырнадцати градусов на поверхности может образовываться липкий слой карбамата, что требует дополнительной механической обработки. Отвердитель характеризуется высокой экзотермичностью — температура реакции с ЭД-20 превышает двести градусов Цельсия, что ограничивает объем единовременного замеса.
Триэтилентетрамин — ТЭТА
Триэтилентетрамин является прозрачной бесцветной жидкостью с резким запахом. Для отверждения ста граммов смолы требуется девять-одиннадцать граммов ТЭТА. Прозрачность отвердителя позволяет получать бесцветные композиции, что важно для декоративных применений. Рабочая температура составляет двадцать-двадцать пять градусов с последующим прогревом до восьмидесяти градусов в течение пяти часов для полного отверждения.
При строгом соблюдении технологии ТЭТА обеспечивает более высокую прочность и химическую чистоту материала по сравнению с ПЭПА. Однако требования к температурному режиму более жесткие — при отклонении от рекомендованных параметров поверхность остается липкой.
Отвердитель ЭТАЛ-45М
ЭТАЛ-45М представляет собой современный аминный отвердитель от светло- до темно-коричневого цвета, производимый по ТУ 2257-045-18826195-01. Соотношение с эпоксидной смолой составляет два к одному, то есть на сто граммов ЭД-20 требуется пятьдесят граммов отвердителя. Ключевое преимущество — возможность работы при температуре от минус семи до плюс сорока пяти градусов Цельсия в условиях любой влажности.
Температура экзотермической реакции с ЭД-20 составляет около шестидесяти градусов, что позволяет производить заливку большими объемами без риска закипания. Жизнеспособность смеси в три раза больше, чем с ПЭПА, при одинаковом времени полного отверждения. Отвердитель нетоксичен, не вызывает аллергических реакций и не имеет неприятного запаха, что улучшает условия труда.
При работе с отвердителями необходимо использовать средства индивидуальной защиты: резиновые перчатки, защитные очки, респиратор. Помещение должно оборудоваться приточно-вытяжной вентиляцией. Запрещается смешивать большие объемы смолы с отвердителем ПЭПА без специального оборудования во избежание вскипания композиции.
Заполнители и наполнители: требования к качеству
Качество минеральной части композиции напрямую влияет на конечные свойства полимербетона. Заполнители должны соответствовать требованиям ГОСТ 8267-93 по прочности, морозостойкости и содержанию вредных примесей.
Крупный заполнитель
В качестве крупного заполнителя применяется щебень из гранита, базальта или других плотных горных пород. Наиболее эффективно сочетание двух фракций: десять-двадцать миллиметров и двадцать-сорок миллиметров в соотношении один к одному. Такое распределение обеспечивает плотную упаковку частиц и минимизирует расход связующего.
Щебень должен быть промыт от глинистых и пылевидных частиц, высушен до влажности не более одного процента. Прочность щебня на сжатие должна составлять не менее восьмидесяти-ста МПа. Морозостойкость — не ниже пятидесяти циклов замораживания-оттаивания. Содержание зерен слабых пород не должно превышать пяти процентов по массе.
Мелкий заполнитель
Кварцевый песок с размером зерна от 0,25 до пяти миллиметров составляет мелкий заполнитель. Песок не должен содержать пыли, ила, глины и органических примесей. Перед использованием материал промывают проточной водой, просеивают через сито и высушивают до остаточной влажности 0,5-1,0 процента.
Модуль крупности песка рекомендуется в диапазоне 1,5-2,5, что соответствует мелкому и среднему песку. Содержание зерен крупнее пяти миллиметров не должно превышать десяти процентов. Наличие пылевидных и глинистых частиц ограничивается тремя процентами по массе.
Тонкодисперсные наполнители
Минеральная мука с частицами менее 0,15 миллиметра выполняет несколько функций: снижает расход дорогостоящего связующего, уменьшает усадку композиции, повышает теплостойкость и модуль упругости. Применяются кварцевая, андезитовая, баритовая мука, графитовый порошок.
При использовании отвердителей кислого типа содержание карбонатов в наполнителе ограничивается 0,5-1,0 процентами, так как взаимодействие карбонатов с отвердителем приводит к газовыделению и понижению плотности. Удельная поверхность наполнителя должна составлять не менее трех тысяч квадратных сантиметров на грамм.
↑ Вернуться к оглавлениюПрочностные характеристики и механические свойства
Полимербетоны на эпоксидных смолах демонстрируют значительное превосходство над цементными бетонами по всем видам прочности. Это связано с высокой адгезией полимерного связующего к минеральным заполнителям и отсутствием капиллярной пористости.
Прочность на сжатие
Прочность на сжатие эпоксидных полимербетонов находится в диапазоне от шестидесяти до ста двадцати МПа в зависимости от состава и степени отверждения связующего. Для сравнения: тяжелые цементные бетоны показывают прочность двадцать-пятьдесят МПа. Испытания проводятся на кубических образцах размером 150×150×150 миллиметров согласно ГОСТ 10180-2012 после полного набора прочности.
Высокая прочность на сжатие позволяет применять полимербетонные полы в помещениях с интенсивным движением погрузочной техники и складированием тяжелых материалов. Материал выдерживает точечные нагрузки от опор стеллажей без образования вмятин и сколов.
Прочность на изгиб и растяжение
Прочность на изгиб составляет двенадцать-сорок МПа, что в шесть-десять раз превышает аналогичный показатель цементных бетонов. Это критически важно для полов, испытывающих переменные нагрузки от движения техники. Прочность на растяжение достигает сорока-девяноста МПа, что обеспечивает высокую трещиностойкость покрытий.
Ударная вязкость полимербетонов находится в пределах пяти-двадцати килоджоулей на квадратный метр, что в пять-десять раз выше, чем у цементных композиций. Это свойство обеспечивает устойчивость к ударным воздействиям при падении инструмента и деталей.
Истираемость и водопоглощение
Истираемость эпоксидных полимербетонов составляет 0,01-0,03 грамма на квадратный сантиметр, что в семь-двадцать раз ниже показателей цементных полов. Это обеспечивает долговечность покрытий в условиях абразивного воздействия. Водопоглощение за двадцать четыре часа не превышает 0,05-0,5 процента, что гарантирует высокую водонепроницаемость и морозостойкость.
Высокие прочностные характеристики позволяют уменьшить толщину ремонтного слоя полимербетона до двадцати-тридцати миллиметров по сравнению с восьмьюдесятью-ста миллиметрами для цементных составов. Это снижает нагрузку на перекрытия и сокращает сроки производства работ.
Химическая стойкость к кислотам, щелочам и нефтепродуктам
Эпоксидные полимербетоны обладают высокой химической стойкостью, что является одним из главных преимуществ перед цементными материалами. Это свойство обусловлено отсутствием в составе гидратных соединений кальция, которые подвержены разрушению в кислых и щелочных средах.
Стойкость к кислотам
Полимербетоны устойчивы к воздействию серной кислоты концентрацией десять-сорок процентов, соляной кислоты до тридцати процентов, азотной кислоты до десяти процентов. После выдержки образцов в течение ста восьмидесяти суток в растворах кислот коэффициент сохранения прочности составляет 0,80-0,96, то есть потеря прочности не превышает пяти-двадцати процентов.
С увеличением концентрации кислоты в пределах неокисляемости полимербетонов их стойкость, как правило, повышается. Это объясняется тем, что с ростом концентрации уменьшается количество воды в растворе и соответственно снижается эффект адсорбционного понижения прочности. Наиболее агрессивна серная кислота, менее агрессивна соляная кислота.
Стойкость к щелочам
Эпоксидные полимербетоны демонстрируют отличную стойкость к гидроксиду натрия концентрацией десять-сорок процентов и аммиаку до двадцати пяти процентов. Коэффициент сохранения прочности после ста восьмидесяти суток выдержки составляет 0,90-0,98. Щелочные среды практически не оказывают разрушающего воздействия на полимерную матрицу.
Это свойство особенно важно для пищевой промышленности, где применяются щелочные моющие растворы, и для химических производств с использованием каустической соды. Полимербетонные полы сохраняют целостность и прочность в течение десятилетий эксплуатации.
Стойкость к нефтепродуктам и растворителям
Нефтепродукты — бензин, дизельное топливо, масла — не оказывают разрушающего воздействия на эпоксидные полимербетоны. Коэффициент сохранения прочности после длительного контакта составляет 0,95-1,00, то есть изменения свойств практически не происходит. Это делает материал оптимальным выбором для полов в гаражах, автосервисах, нефтебазах.
Органические растворители оказывают различное воздействие в зависимости от типа. Ароматические углеводороды могут вызывать набухание полимерной матрицы, снижая прочность на десять-пятнадцать процентов. Алифатические спирты и кетоны менее агрессивны. При проектировании покрытий необходимо учитывать конкретные условия эксплуатации.
↑ Вернуться к оглавлениюПроцесс отверждения и температурные режимы
Отверждение эпоксидных полимербетонов происходит в результате химической реакции между эпоксидной смолой и отвердителем. Скорость и полнота процесса зависят от температуры окружающей среды, влажности воздуха и типа применяемого отвердителя.
Стадии отверждения
Процесс отверждения проходит три основные стадии: желатинизация, отлипание и полное отверждение. Время желатинизации характеризует период жизнеспособности смеси, в течение которого возможна ее укладка и уплотнение. Для смолы ЭД-20 с отвердителем ПЭПА при температуре двадцать градусов это время составляет полтора-два часа.
Стадия отлипания наступает, когда поверхность перестает быть липкой и по ней можно ходить. При двадцати градусах это происходит через двадцать четыре-тридцать часов. Полное отверждение с набором максимальной прочности достигается через пять-семь суток при той же температуре. Для ускорения процесса применяют термообработку при температуре семьдесят-восемьдесят градусов в течение четырех-пяти часов.
Влияние температуры на скорость отверждения
Каждое повышение температуры на десять градусов Цельсия приводит к ускорению реакции приблизительно в два раза. При температуре пятнадцать градусов время до отлипания увеличивается до тридцати шести-сорока восьми часов, а полное отверждение занимает семь-десять суток. При тридцати градусах время до отлипания сокращается до семи-десяти часов, полное отверждение происходит за двое-трое суток.
Критически важно избегать перепадов температуры в период отверждения. Резкое охлаждение может привести к образованию внутренних напряжений и микротрещин. Помещение должно поддерживаться при постоянной температуре не ниже восемнадцати градусов для отвердителей ПЭПА и ТЭТА, и не ниже минус семи градусов для ЭТАЛ-45М.
Работа при низких температурах
Применение отвердителя ЭТАЛ-45М позволяет производить работы при температурах от минус семи до плюс десяти градусов Цельсия. В этом диапазоне время желатинизации составляет три-четыре часа, до отлипания — сорок восемь-семьдесят два часа, полное отверждение — десять-четырнадцать суток. Это расширяет сезон проведения ремонтных работ и позволяет работать в неотапливаемых помещениях.
Влажность воздуха не должна превышать пятьдесят пять процентов. Повышенная влажность может привести к образованию карбамата на поверхности при использовании аминных отвердителей. Не рекомендуется проводить работы во время дождя или сразу после него без применения специальных отвердителей типа ЭТАЛ-45М.
Технология приготовления и укладки полимербетона
Технологический процесс устройства полимербетонных покрытий включает подготовку компонентов, приготовление смеси, укладку, уплотнение и уход за твердеющим материалом. Соблюдение технологических требований обеспечивает получение покрытия с заданными характеристиками.
Подготовка компонентов
Минеральные заполнители промывают проточной водой для удаления глинистых и пылевидных частиц. Щебень очищают от загрязнений и посторонних включений. Песок просеивают через сито с ячейками пять миллиметров для удаления крупных включений. Промытые материалы высушивают до влажности не более одного процента для щебня и 0,5-1,0 процента для песка.
Эпоксидную смолу и отвердитель выдерживают при комнатной температуре не менее двенадцати часов перед использованием. Если смола загустела при хранении, ее подогревают на водяной бане до температуры сорок-пятьдесят градусов. Перегрев выше шестидесяти градусов не допускается из-за начала процесса полимеризации.
Приготовление смеси
Компоненты загружают в смеситель принудительного действия в строгой последовательности: сначала щебень, затем песок, затем минеральную муку. Сухие компоненты перемешивают в течение одной-двух минут до однородного состояния. Отдельно готовят связующее, смешивая эпоксидную смолу с отвердителем в требуемом соотношении.
Связующее вводят в смеситель к сухим компонентам и перемешивают в течение трех-четырех минут до равномерного распределения. Готовая смесь должна иметь влажный блестящий вид без сухих участков и комков. Объем замеса рассчитывают исходя из времени жизнеспособности и скорости укладки.
Укладка и уплотнение
Основание под полимербетон должно быть прочным, с прочностью на сжатие не менее двадцати пяти МПа и на отрыв не менее полутора МПа. Поверхность очищают от пыли, грязи, масляных пятен механическим или химическим способом. Рыхлые участки удаляют фрезерованием или дробеструйной обработкой.
Смесь укладывают полосами или картами в зависимости от площади покрытия. Уплотнение производят виброрейками или виброплощадками до появления цементного молока на поверхности. При толщине слоя более пятидесяти миллиметров укладку ведут в два приема с интервалом два-три часа. Поверхность заглаживают металлическими гладилками.
Уход за покрытием
В период отверждения покрытие защищают от попадания воды, пыли и механических повреждений. Температура в помещении должна поддерживаться не ниже восемнадцати градусов при использовании ПЭПА и ТЭТА. Проветривание помещения начинают после стадии отлипания. Хождение по покрытию допускается через двадцать четыре часа при температуре двадцать пять градусов.
Полная эксплуатационная нагрузка возможна после набора не менее семидесяти процентов проектной прочности, что соответствует трем-пяти суткам при температуре двадцать-двадцать пять градусов. Для ускорения ввода в эксплуатацию применяют термообработку при температуре семьдесят-восемьдесят градусов в течение четырех-пяти часов.
↑ Вернуться к оглавлению