Отдел продаж

Телефоны: (3532) 25-27-22, 93-60-02, 93-50-02

E-mail: [email protected]

г.Оренбург, ул.Беляевская, д.50/1, стр.1

 

Разное

Состав полистиролбетона на 1 м3: состав и пропорции замеса на 1м3

Содержание

Полистиролбетон пропорции на 1м3

Полистиролбетон своими руками

Благодаря смеси пенополистирольных гранул и цемента, получается материал и высокими теплотехническими и прочностными характеристиками.

В данной статье, мы рассмотрим вопрос приготовления полистиролбетона своими руками в домашних условиях, приведем пропорции компонентов, входящих в состав, а так же расскажем о применении и свойствах данного материала.

Состав для производства полистиролбетона

В любом случае получается достаточно лёгкий и теплый материал, который по своим характеристикам не уступает газобетону или пенобетону.

Для производства полистиролбетона необходим цемент марки М400, гранулы пенополистирола, вода и различные воздухововлекающие и пластифицирующие добавки.

Отдельно необходимо рассказать о добавках нужных для приготовления. Одной из таких добавок является смола древесная омыленная или кратко СДО. Она необходима для создания внутри смеси воздушных пузырьков, а следовательно для улучшения теплозащитных свойств.

Если вы не смогли приобрести данный компонент, то можно обойтись без него, но в этом случает полистиролбетон получится более холодным.

Так же при производстве полистиролбетона своими руками необходимо добавлять в смесь пластификаторы для бетона, которые в наше время можно приобрести на строительных рынках.

В качестве пластификатора можно использовать всем известное моющее средство «Фейри» или подобные ему. Для этого на каждые 10 л воды добавляют 20 мл «Фейри».

Такая добавка позволяет гранулам пенополистирола лучше схватится с цементом и препятствует образованию трещин после застывания, т.е. делает его более пластичным.

Применение полистиролбетона

Мы привели наиболее популярные составы для приготовления полистиролбетона. Для того, чтобы определится какой состав наиболее подходит для конкретных целей, ниже приведена таблица, в которой описано применение полистиролбетона в зависимости от плотности.

Так для несущих стен двухэтажного дома, лучше применять полистиролбетон плотностью D500 с армированием, а для стен гаража или небольших построек с лёгкой крышей по деревянным лагам, вполне подойдёт полистиролбетон D400.

Если использовать данный материал в качестве теплоизоляции, то применяются марки D200 и D300.

Производство полистиролбетонных блоков

Для изготовления строительных блоков, необходима форма-опалубка. Такая опалубка может быть любого размера. Как правило ее габариты зависят от толщины стены и области применения.

В качестве опалубки можно использовать фанеру, дсп, осб и другие подобные материалы. Единственное перед заливкой смеси полистиролбетона в форму, внутреннюю часть нужно смазать отработанным маслом, для облегчения вынимания блока из формы

Стяжка пола с использованием полистиролбетона

Одним из несомненных преимуществ является относительная легкость материала. По этой причине многие строители стали использовать полистиролбетон для устройства полов и межэтажных перекрытий.

Для утепление пола и межэтажного перекрытия достаточно 5 см состава плотностью D200-D300. В этом случает пропадает необходимость в укладке паро- и гидроизоляционных пленок, которые обязательно нужны при утепление пола при помощи минераловатных утеплителей.

При заливке пола полистиролбетоном он выполняет сразу несколько функций – выравнивание, утепление и звукопоглощение.

Технология изготовления полистиролбетона своими руками

Для того, чтобы материал получился более однородный, нужно соблюдать порядок действий.

1.Засыпаем в бетономешалку полистирольные гранулы.

2.Заливаем около 10% воды с растворенным в ней пластификатором или тем же «Фейри».

3.Мешаем 30 секунд, для того чтобы все гранулы смочились.

4.Аккуратно засыпаем цемент в полном объеме.

5.Заливаем еще 85% воды с «Фейри».

6.Разбавляем в воде древесную омыленную смолу (СДО) и добавляем в бетономешалку.

7.Перемешиваем в течении 2-3 минут.

Смесь готова. Таким простым способом производится полистиролбетон.

После этого из полученной смеси можно изготавливать блоки или использовать в качестве стяжки для пола.

Свойства полистиролбетона

Полистиролбетон обладает рядом свойств, благодаря которым он составляет серьезную конкуренцию таким строительным материалам как кирпич, газобетон, пенобетон, газосиликат, керамзитобетон, шлакобетон.

  • При малой плотности и высокой теплозащите, полистиролбетон имеет высокую прочность на сжатие и растяжение, что позволяет применять его для строительства несущих стен.
  • Так как основным компонентом являются гранулы полистирола, то полистиролбетон обладает низким коэффициентом теплопроводности, что особенно важно при утепление стен и межэтажных перекрытий.
  • Это негорючий материал. Его огнестойкость достигает 90 минут.
  • Морозостойкость полистиролбетона колеблется от 25 до 100 циклов.
  • Обладает низким водопоглощением, что позволяет сохранять теплопроводность при намокании.
  • Имеет хорошую адгезию ко всем строительным материалам. Легко обрабатывается и штукатурится.
  • Более эластичный материал по сравнения с ячеистыми бетонами, поэтому выдерживает более высокие нагрузки.
  • Устойчив к плесени, гниению, воздействию микроорганизмов, не боится солнечных лучей.

Источник: stroim-svoi-dom.ru

Делаем полистиролбетон своими руками: технология изготовления и состав

В этой статье мы расскажем о том, как сделать полистиролбетон своими руками и о том, что собой представляет этот материал. В настоящее время наблюдается повсеместный отказ от традиционных стройматериалов в пользу принципиально новых технологий.

И это неудивительно, так как благодаря прогрессивным методикам строительства можно возводить здания и сооружения, которые будут прочными, лёгкими, долговечными и, что самое главное, их цена будет более доступной!

Блок полистиролбетона в разрезе

Характерным примером является полистиролбетон – материал, созданный благодаря новым технологиям и призванный прорастить и удешевить индивидуальное строительство.

Основные особенности

Опалубка под строительство монолитных стен

Легкие цементосодержащие растворы, с пенополистиролом в качестве заполнителя, применяются в течение последних 20 с лишним лет. Для строительной индустрии это небольшой срок, но его вполне достаточно для того чтобы определить, что материал в случае правильного применения прочен и долговечен.

За счет низкого уровня объемной плотности зерен вспененного полистирола можно изготавливать легкий бетон, объемная масса которого будет соответствовать требованиям той или иной области применения. Эксплуатационные и технические характеристики цементосодержащих растворов с добавлением полистирола определяются в соответствии с ГОСТ Р 51263-99.

Несмотря на то, что можно сделать качественный пол из полистиролбетона своими руками, этот материал зарекомендовал себя в качестве отличного решение для строительства стен и обустройства теплоизоляции. Анализ стоимости цементосодержащих растворов с различными наполнителями показывает, что цена полистиролбетона наиболее доступная.

Преимущества при полном отсутствии недостатков

На фото — легкий бетон, залитый в разборную опалубку

Среди отличительных качеств полистиролбетона можно отметить следующее:

  • экологическая безопасность за счёт отсутствия токсинов, как при производстве, так и при эксплуатации,
  • долговечность (свыше 100 лет),
  • паропроницаемость на уровне древесины, что делает этот материал отличным решением для строительства жилых помещений,
  • пожаробезопасность за счет долговременной устойчивости к воздействию открытого пламени,
  • гидрофобность, не уступающая большинству традиционных стройматериалов,
  • повышенная устойчивость к низким температурам,
  • низкий уровень теплопроводности (стены толщиной 30-50 см из полистиролбетона соответствуют кирпичной стене толщиной более 1 метра),
  • оптимальная степень звукоизоляции,
  • отсутствие усадки, что особенно актуально при строительстве стяжек пола.

Важно: Полистиролбетон отличает простота механической обработки. Конструкции, изготовленные с применением этого материала, можно сверлить, пилить, фрезеровать, крепить гвоздями и саморезами.

Технология изготовления

Несущие стены, отлитые из полистиролбетона

Инструкция производства легкого бетона с добавлением полистирола ничуть не сложнее изготовления других разновидностей цементосодержащих растворов. Справиться с такой задачей вы сможете самостоятельно непосредственно на строительном участке.

Раствор, который нам предстоит приготовить, представляет собой композиционный материал, то есть в его состав входит ряд различных компонентов, среди которых:

  • портландцемент,
  • кремнеземистые заполнители (зола-унос или/и кварцевый песок),
  • пористый заполнитель (вспененный полистирол),
  • модифицирующие заполнители (пластификаторы и ускорители схватывания).

Производство бетона с добавлением полистирола сводится к тщательному и равномерному перемешиванию перечисленных компонентов с определённым количеством воды.

Готовый раствор может быть использован двумя способами:

  • смесь может быть залита в специальные формы и таким образом будут получены стеновые блоки,
  • смесь может быть залита в разборную или несъемную опалубку непосредственно на строительном объекте.

Важно: Приготовление полистиролбетона не требует применения специализированного оборудования, достаточно будет использовать обычную мешалку с принудительным перемешиванием, цена которой невысока.

Готовим полистиролбетон

На фото наиболее сложное оборудование из того, что нам понадобится

Итак, мешалка приобретена или взята в аренду, осталось приступить к работе.

Последовательность загрузки ингредиентов в работающую мешалку следующая:

  • засыпаем дозированное по объему количество ПВГ (полистирол вспененный гранулированный) и химические добавки в соответствии с рецептурой,
  • затем добавляется вода,
  • через 2-3 минуты перемешивания засыпаем цемент, после чего перемешиваем еще 3 минуты.

Итого, приготовление раствора занимает около 5-6 минут. На выходе мы должны получить слитную поризованную однородную смесь.

Важно: Несмотря на то, что большинство свойств готового материала определяется содержанием полистирола, прочность зависит от воды. Добавление воды сверх меры наверняка приведёт к снижению прочностных качеств готового полистиролбетона. Недостаток воды также недопустим, так как приведет к повышенному трещинообразованию.

Состав полистиролбетона

На фото один из наиболее важных компонентов – гранулы полистирола

Пожалуй, самая важная часть статьи — это описание того, какие пропорции полистиролбетона своими руками можно применить и быть уверенным в высоком качестве полученного результата.

Пропорции (из расчета на 1м³), апробированные в реальных условиях, следующие:

  • D300: 160 кг цемента марки М300, 75 кг сеяного песка, 9 кг полистирола, 5 кг латекса, 95 л воды,
  • D400: 190 кг цемента марки М300, 110 кг сеяного песка, 10 кг полистирола, 4 кг латекса, 115 л воды,
  • D500: 215 кг цемента марки М300, 180 кг сеяного песка, 11 кг полистирола, 5 кг латекса, 130 л воды.

Важно: Прочность и долговечность конструкций, изготовленных с применением полистиролбетона можно существенно увеличить за счет добавления в смесь армирующих волокон, совместимых с портландцементом. Наличие армирующих волокон в затвердевшем материале минимизирует число микродеформаций, спровоцированных растягивающей усадкой и температурными колебаниями в процессе застывания смеси.

Итак, мы разобрались с тем, какой строительный материал можно считать оптимальным, как с точки зрения характеристик, так и с точки зрения приготовления в бытовых условиях. Более того, теперь вы знаете, как полистиролбетон своими руками изготовить и применить по назначению.

Источник: masterabetona.ru

Технология самостоятельного изготовления полистиролбетона

Полистиролбетон представляет собой разновидность легких (композитных) бетонов, руководством по техническим условиям эксплуатации является ГОСТ 51263-99. К преимуществам этого материала относят хорошие теплоизоляционные свойства, малую нагрузку на стены и фундамент, возрастание прочностных характеристик в процессе эксплуатации и возможность производства непосредственно на строительной площадке. Последнее позволяет самостоятельно создавать конструкции с любыми требуемыми габаритами.

Единственным недостатком является высокая стоимость, для снижения затрат рекомендуется сделать полистиролбетон своими руками, тем более, что приготовленный в домашних условиях раствор не уступает в качестве заводскому. Важно лишь отслеживать свойства используемого полистирола и вяжущего, и соблюдать пропорции, в зависимости от необходимой прочности.

Полистиролбетон выделяется из остальной группы легких бетонов. Как и у них, его плотность не превышает 1800 кг/м3, но он прочнее из-за значительной адгезии цемента и поверхности гранул полистирола. Тяжелые и крупные фракции щебня в таком бетоне отсутствуют, изготавливаемые из него блоки легко поднять самому, что очень актуально при строительстве частного дома. В зависимости от плотности, теплопроводность полистиролбетона в сухом состоянии варьируется в пределах 0,055–0,145 Вт/(м∙°C), паропроницаемость — от 0,135 до 0,068 мг/(м∙ч∙Па). Различают плотную, поризованную и крупнопоризованную структуру такого бетона, своими руками проще сделать первую разновидность (не требуются специальные бетоносмесители).

Морозостойкость уступает у тяжелых сортов (от 20 до 100 циклов), по этой причине блоки с добавлениями полистирола при равной прочности менее долговечны. У автоклавных марок этот показатель больше, приготовленный полистиролбетон в домашних условиях редко бывает выше F25. Но материал выигрывает в легкости и теплоизоляционных свойствах, он не подвержен влиянию УФ-лучей, биологическим воздействиям, обладает существенной адгезией и сохраняет свою малую теплопроводность при намокании. Устойчивость теплофизических параметров объясняется низкой сорбционной влажностью (4–8 %). Но в целом, полистиролбетон нуждается в защите от влаги, как из-за морозостойкости, так из-за угрозы вымывания частиц под атмосферными осадками.

Состав и соотношения компонентов

Для приготовления бетона используется цемент, вспененный полистирол, поверхностно активные добавки и вода. В зависимости от ожидаемой плотности, рекомендуемые пропорции на 1 м3 теплоизоляционного наполнителя составляют:

Нетрудно заметить, что соотношение В/Ц не превышает 0,5, чем больше требуемая плотность, тем существеннее доля вяжущего. Пропорции цемента регулируют марку прочности и теплоизоляционные свойства. Основная проблема заключается в необходимости его равномерного распределения и взаимодействия со всеми гранулами полистирола, поэтому ввод ПАД является обязательным, в отличие от других видов бетона. В целях экономии и уплотнения допускается добавление песка, но не более 15 % от общей массы цемента.

В роли легкого теплоизоляционного заполнителя выступает вспененный полистирол (гранулированный или полученный путем домашнего дробления). Размер фракций ограничен, согласно руководству 51263-99 он не должен превышать 20 мм (желательно придерживаться 2–4 мм). Оптимальными по форме считаются кубические гранулы, полистиролбетон на их основе будет самым прочным. В некоторых случаях в качестве заполнителя используются кусочки экструдированного пенополистирола, но такой бетон не соответствует строительным стандартам, его свойства еще не исследованы.

Обязательным условием технологии является введение в состав ПАД, именно они отвечают за обволакивание гранул цементным раствором. В промышленных масштабах часто применяются СДО (смола древесная обмыленная), в частном строительстве — моющие средства или пластификаторы. Ориентировочные пропорции ПАД — 2 % от массы цемента, чем меньше доля вяжущего, тем больше требуется добавок. Перед вводом их в бетон следует ознакомиться с инструкцией, некоторые пластификаторы разбавляются заранее, другие достаточно просто залить в бетономешалку одновременно с водой.

Руководство по приготовлению

Важно соблюдать правильную последовательность подготовки компонентов, засыпки и перемешивания. Основные этапы пошаговой инструкции для приготовления полистиролбетона своими силами включают:

  • Подготовку компонентов и оборудования: емкости для ручного замеса или бетономешалки.
  • Разбавление в воде добавок (жидкого мыла, пластификаторов).
  • Засыпку вспененного полистирольного наполнителя, частичное смачивание, потом — заливку всей жидкости и перемешивание.
  • Добавление цемента, согласно выбранным пропорциям.
  • Перемешивание всех компонентов.
  • Заливку полистиролбетона в смазанную автомобильным маслом опалубку или в качестве стяжки.

Весь процесс приготовления бетона в бетономешалке занимает не более 5 минут, при ручном замесе полистирол, вода и цемент вводятся одновременно и перемешиваются лопатой (важно оставить пространство для всплывающего легкого наполнителя). Раствор отгребается с краев и закидывается в центр емкости. Если полистиролбетон используется для изготовления блоков для дома или построек, то его 2–3 дня держат в опалубке и только через 2 недели после заливки приступают к кладке. Размер изделий не ограничен, но существует риск повреждения крупных заготовок при вынимании из формы. Для соединения полистирольных блоков покупается специальный клей, цементный раствор подходит хуже из-за образования мостиков холода, толщину швов лучше сделать минимальной.

Советы и рекомендации

Положительный эффект при замесе в домашних условиях достигается лишь при максимальной однородности смеси и качественном полистироле. Поэтому в раствор желательно вводить сертифицированный наполнитель, только так полистиролбетон будет многофункциональным. В противном случае возможно снижение полезных свойств: влаго- и морозостойкости, прочности. При использовании материала для наружных теплоизоляционных работ обязательно предусматривается защита (покрытие толстым пластом штукатурки, термокраской). Для улучшения характеристик конструкций из этого бетона, рекомендуется:

1. Применять свежее вяжущее, при сомнении в качестве следует увеличить его расход.

2. Выбирать состав и соотношения компонентов в зависимости от назначения полистиролбе

Полистиролбетон своими руками: пропорции и рецептура

Структура полистиролбетона

Структура полистиролбетона

Состоящий из гранулированного полистирола, цемента и различных добавок, полистиролбетон является легким строительным материалом с высокими теплоизоляционными свойствами. Как и многие другие виды растворов, его можно изготавливать самостоятельно.

В этой статье рассказывается о том, как сделать полистиролбетон своими руками: пропорции, компоненты смеси, последовательность их введения в раствор. Кроме того, вы узнаете о том, где и как применяется этот материал, каковы его свойства и характеристики.

Содержание статьи

Что нужно для изготовления рабочего раствора

В состав смеси для полистиролбетона, помимо цемента входит гранулированный пенополистирол. Или шарики пенопласта. Он обладает очень высокими теплосберегающими способностями. Заменяя им песок в растворе, можно получить материал с хорошими теплоизоляционными характеристиками.

На увеличенном фрагменте фото, видна структура материала

На увеличенном фрагменте фото, видна структура материала

Они будут выше или ниже в зависимости от того, какие пропорции полистиролбетона будут выбраны. А выбор этот, в свою очередь, определяется областью применения готового раствора.

Об этом расскажем подробнее чуть ниже, а пока посмотрите, какова рецептура полистиролбетона, в каких соотношениях берутся все компоненты для его приготовления.

Плотность бетона (марка), кг/м3 D200 D300 D400 D500
 
Цемент марки М400

Цемент марки М400

160 кг 240 кг 330 кг 410 кг
Гранулированный полистирол

Гранулированный полистирол

1 м3 1 м3 1 м3 1 м3
Смола древесная омыленная

Смола древесная омыленная

0,8 л 0,65 л 0,6 л 0,45 л
Вода

Вода

100 л 120 л 150 л 170 л

Подробнее о каждом компоненте:

  • Если вместо М400 взять цемент более высокой марки, то в раствор можно добавлять песок в пропорции 2:1 (2 части цемента и 1 часть песка).
  • Пенополистирол можно купить в строительных магазинах, он продается в полиэтиленовых мешках объемом до 1 кубометра.

Наполнитель для теплого бетона

Наполнитель для теплого бетона

  • СДО – это специальная добавка, вовлекающая в смесь воздух, и образующая воздушные пузырьки, наличие которых повышает теплозащитные свойства материала.

Для справки. СДО не обязательно включать в рецепт полистиролбетона, но в этом случае он получится не таким теплым.

  • Пластификаторы. Они не включены в таблицу, так как их концентрация может быть разной в зависимости от производителя. Добавлять их следует в соответствии с  рекомендациями на упаковке.

Жидкий пластификатор Оптипласт

Жидкий пластификатор Оптипласт

Обратите внимание. Этот компонент успешно можно заменить моющим средством для посуды или жидким мылом. Они добавляются в воду из расчета: 20 мл на 10 литров.

Как делать

Теперь, когда состав полистиролбетона своими руками нам известен, давайте разберемся с технологией изготовления.

Перерасчет объемов

Описанная выше рецептура изготовления полистиролбетона, дана для больших объемов, а все компоненты «привязаны» к кубометру наполнителя. В условиях индивидуального производства, замесить такой объем за один раз невозможно.

К тому же, расход цемента указан в килограммах, а все остальные составляющие в объемных единицах. Нам для удобства нужно привести их все к одной единице измерения.

Как правило, замешивая пенополистиролбетон или любой другой раствор в бетономешалке или вручную, для дозирования компонентов используют ведра. Вот их и возьмем за единицу.

  • В 10-литровое ведро входит 12 кг цемента.
  • Допустим, нам нужно изготовить раствор полистиролбетона D300.
  • На кубометр наполнителя его нужно 240 кг или 20 порций (240 : 12 = 20).
  • Все остальные значения из этого столбика таблицы тоже делим на 20, чтобы узнать объем каждого на один замес.
  • 1000 л : 20 = 50 л или 5 ведер полистирола.
  • 120 л : 20 = 6 л воды.
  • 650 мл : 20 = 32,5 мл СДО.

Итак, у нас получилось, что на ведро цемента нужно 5 ведер наполнителя и чуть больше половины ведра воды. Аналогично можно посчитать объемный состав пенополистиролбетона любой другой марки.

Последовательность замешивания

Чтобы изготовленный своими руками материал получился прочным и однородным, должна соблюдаться инструкция по очередности добавления компонентов в раствор.

  • Сначала нужно засыпать в барабан бетономешалки весь объем полистирола.

Засыпаем гранулы и включаем агрегат

Засыпаем гранулы и включаем агрегат

  • Затем растворяем в воде пластификатор или моющее средство, и выливаем в бетономешалку примерно треть.

Вода с пластификатором

Вода с пластификатором

  • Ждем, когда все гранулы смочатся раствором. Это нужно для того, чтобы они хорошо сцепились с цементом.
  • Высыпаем во вращающийся барабан весь цемент, и выливаем оставшуюся воду.

Пенополистиролбетон: раствор почти готов

Пенополистиролбетон: раствор почти готов

  • Вливаем воздухововлекающую добавку, и перемешиваем смесь в течение 2-3 минут.

Последний шаг – добавление СДО

Последний шаг – добавление СДО

Совет. Оставьте немного воды от общего объема, чтобы растворить в ней смолу перед добавкой в раствор.

Такая технология позволяет получить качественный строительный раствор, который можно использовать для разных целей. Но есть и другой способ.

Можно купить готовый полистиролбетон в мешках и просто смешать его с водой. Он продается комплектами, каждый из которых предназначен для производства раствора определенной плотности.

Для примера в таблице указаны цена и объемы сухих компонентов для приготовления теплого бетона Д300

Для примера в таблице указаны цена и объемы сухих компонентов для приготовления теплого бетона Д300

Сухая смесь уже содержит в составе пластификаторы, а гранулы полистирола предварительно омылены, поэтому никакие добавки вам не понадобятся.

Свойства и назначение

В строительстве полистиролбетон используется в виде свежего раствора или блоков, а сфера применения зависит от его особых свойств.

Характеристики материала

Этот материал можно поставить в один ряд с пено- и газобетоном. Он тоже обладает небольшой плотностью и малым весом. А от обычного бетона на основе песка или щебня, отличается высокими теплозащитными свойствами.

Придает эти особенности материалу, именуемому полистиролбетон, состав смеси. Точнее — вид наполнителя. Ведь пенопласт считается одним из самых легких и эффективных утеплителей.

Перечислю и другие его свойства, чтобы было понятно, почему он так активно используется в разных областях строительства. Это:

  • Высокая прочность на растяжение и сжатие, что позволяет возводить из него несущие стены;
  • Негорючесть;
  • Низкое водопоглощение, позволяющее даже при намокании сохранять низкую теплопроводность;
  • Морозостойкость, доходящая до 100 циклов;
  • Отличная адгезия (сцепляемость) с другими строительными материалами;
  • Более высокая, чем у ячеистых бетонов, эластичность;
  • Легкость обработки и отделки;
  • Устойчивость к таким атмосферным и биологическим воздействиям, как осадки, солнечные лучи, грибки и плесень.

Область применения

Выше были даны сведения о плотности, которой может обладать полистиролбетон: технология + составы + рецептура. Этот параметр в основном и определяет область применения материала.

Таблица определения марки теплого бетона для использования в разных целях

Таблица определения марки теплого бетона для использования в разных целях

В зависимости от цели, используют раствор по-разному:

  • Для стяжки пола или устройства и утепления перекрытий – в жидком виде;
  • Для возведения стен из раствора делают блоки, заливая его в формы. Они могут быть любого размера;
  • Из полистиролбетона можно построить и монолитный дом, заливая раствор в опалубку с установленной в ней арматурой.

В отличие от цементно-песчаных смесей, бетон с легким наполнителем оказывает меньшую нагрузку на фундаменты и другие конструктивные элементы зданий. А при устройстве стяжек и перекрытий не требует применения парогидроизоляционных материалов, без которых не обойтись при утеплении пола минеральной ватой.

Все это удешевляет строительство, а дома получаются теплыми и прочными.

Калькулятор объема бетона

Заключение

Если вы не совсем представляли себе, что такое пенополистиролбетон – состав материала, его свойства и применение, то теперь, надеемся, этот вопрос для вас отчасти прояснился. Как видите, изготовить его можно прямо на своей стройплощадке из доступных компонентов. Но и это не обязательно, так как готовые блоки можно купить практически в любом специализированном магазине или у производителя.

Если же вы все же решите сделать все сами, видео в этой статье вам поможет.

Полистиролбетон своими руками: изготовление, состав, пропорции

Полистиролбетон является популярным строительным материалом, который отличается высокими теплоизоляционными и прочностными свойствами. Его применяют для различных целей, начиная от возведения стен и заканчивая утеплением напольного покрытия. За счет простой технологии изготовления полистиролбетона и минимальных затрат производство материала становится популярным направлением в частном бизнесе.

полистиролбетон своими руками

полистиролбетон своими руками

Изготовление раствора

Тема производства полистиролбетона своими руками возникает у многих застройщиков, особенно если необходимо создавать изделия для утепления и обустройства стен.

В составе раствора присутствует цементная смесь и гранулированный пенополистирол (шарики пенопласта). Они характеризуются высокими теплоизоляционными свойствами и обеспечивают высокую степень теплозащиты. Еще в состав добавляются пластификаторы, способствующие повышению прочности и надежности конечной продукции.

И самостоятельное изготовление полистиролбетона имеет массу плюсов, поскольку оно позволяет получить полезный опыт и снизить финансовые затраты на реализацию строительного проекта.

Свойства и назначение

Характеристики полистиролбетона учитывают его легкость и практичность. Такой композитный материал производится по простой технологии с минимальными финансовыми вложениями.

Характеристики

Полистиролбетон относится к группе композиционных стройматериалов, основанных на портландцементе или его разновидностях, кремнеземистом заполнителе, а также пористом компоненте.

структура полистиролбетона

структура полистиролбетона

Процесс изготовления предусматривает равномерное соединение исходного сырья, включая:

  1. Цементную смесь.
  2. Песок.
  3. Воду.
  4. Гранулированный полистирол.

Раствор помещается в подготовленные формы или опалубку на стройплощадке. Чтобы создать качественный материал, можно задействовать простые смесители.

К основным свойствам полистиролбетона следует отнести:

  1. Большой срок службы — больше 100 лет.
  2. Соответствие стандартам экологической безопасности.
  3. Высокая степень паропроницаемости.
  4. Устойчивость к воспламенениям.
  5. Высокие влаго- и морозостойкие свойства.
  6. Хорошие шумоизоляционные параметры.

технические характеристики полистиролбетона

технические характеристики полистиролбетона Список эксплуатационных характеристик выглядит следующим образом:

  1. Технологичность — за счет небольшого веса и правильной геометрии блоков, создавать на их основе стены и перекрытия достаточно просто и быстро.
  2. Теплоизоляционные свойства — стеновая конструкция толщиной 30 см может удерживать столько тепла, как кирпичная стена на 180 см. Показатели теплопроводности варьируются от 0,7 до 0,1 Вт/мС. Это способствует снижению затрат тепловой энергии в 5 раз.
  3. Паропроницаемость. За счет хорошего пропускания влаги и воздуха стены из полистиролбетона могут «дышать», что обеспечивает стабильную регуляцию влажности.
  4. Долговечность — по мере эксплуатации полистиролбетонные блоки приобретают дополнительную прочность. Заявленный срок службы превышает 100 лет.
  5. Температурный диапазон, при котором разрешается использование материала, варьируется в пределах -60…+70°C.
  6. Доступная стоимость — 1 кв. м стены из полистиролбетона обойдется намного дешевле, чем другой вариант.
  7. Теплоинертность — здания эффективно прогреваются, при этом их охлаждение занимает большой промежуток времени.
  8. Экологичность — поскольку для производства материала используется цемент, вода, древесная смола и безопасный полистирол, конечная продукция соответствует всем требованиям экологичности.
  9. Класс горючести — по показателям пожаробезопасности полистиролбетон относится к классу НГ1 (негорючий). Материалу не страшны влияния открытого огня, поскольку при воспламенениях поверхностные гранулы начинают испаряться.
  10. Вес — блоки размером 200х300х600 мм весят не больше 18 кг. Такая характеристика обеспечивает высокую скорость кладки и уменьшенный объем трудозатрат.
  11. Прочностные показатели — стена толщиной 30 см способна выдерживать распределенную нагрузку до 35 т на пог. м.
  12. Гидроизоляционные свойства — материал поглощает не больше 4% влаги, что в 4 раза меньше, чем кирпича или древесины. Вероятность образования грибков практически исключается.
  13. Шумоизоляция — 30 см стена способна поглощать больше 70дБ звука.

Область применения

Перед тем как начать производить полистиролбетонные блоки своими руками, следует рассмотреть основные сферы их применения. Такие конструкции востребованы при обустройстве стяжки или внутренних перегородок, возведении стен и утеплении построек разного назначения.

Еще материал используется при производстве фасадных панелей или жидких растворов для заливки монолитных объектов.

Достоинства

К плюсам полистиролбетонных изделий относят такие пункты:

  1. Изделия из полистиролбетона не нуждаются в дополнительном утеплении пенопластом или минеральной ватой, поскольку они характеризуются высокими теплоизоляционными свойствами.
  2. Звуко- и теплоизоляция входят в список ключевых преимуществ, за счет которых люди выбирают полистиролбетон — теплопроводность материала достаточно низкая, поскольку при его укладке практически не появляются швы. Заявленная шумоизоляция равна 37 ДБ для стены с толщиной 100 мм. Соединение элементов требует использования специального клея.
  3. Обрабатывать материал достаточно легко и комфортно. При этом самостоятельное производство отличается низкой материалоемкостью и снижает потребность в растворе на 70%.
  4. Монтажные работы не требуют особых навыков и выполняются в короткие сроки. За счет небольшого веса и габаритов транспортировка, закрепление и другие действия с блоками упрощаются.
  5. Улучшенная устойчивость к негативным влияниям окружающей среды. Изделия не боятся воздействия влаги, отрицательных температур, плесени или грибка.
  6. Эксплуатационный срок материала может превышать 100 лет. Благодаря этому достоинству он пользуется большой популярностью и применяется в разных сферах человеческой деятельности.
  7. Конструкции на базе блоков полистиролбетона соответствуют современным стандартам экологической и санитарно-гигиенической безопасности.
  8. Обработка поверхностей изделий не требует особых усилий или навыков.

для чего нужен полистиролбетон

для чего нужен полистиролбетон

Недостатки

Однако кроме плюсов, пенополистиролбетон может иметь и важные недостатки. Среди них:

  1. Небольшая прочность крепления. Для монтажа дюбелей и анкерных крепежей понадобится использование бетонной смеси марки М150. Если упустить этот момент, элемент можно будет изъять руками. В продаже предлагаются специальные анкеры и дюбеля для полистиролбетона.
  2. Ухудшенная плотность. Подобная характеристика усложняет процесс монтажа окон и дверей, из-за чего материал может деформироваться, а фурнитура — просесть. При несоблюдении технологии монтажа по мере эксплуатации крепежные детали сильно расшатаются.
  3. Плохое сцепление элементов при незначительном содержании полистироловых гранул в составе.
  4. Необходимость проведения отделочных работ как снаружи, так и внутри постройки. Все поверхности из блоков нуждаются в дополнительном оштукатуривании, однако многие владельцы утверждают, что подобный материал плохо сцепляется со штукатуркой и приходится проводить обработку стен. Для наилучшего результата рекомендуется делать штукатурный слой на 1,5 см снаружи и 2 см внутри.
  5. Уязвимость к воздействию огня. Без надлежащей обработки блоки становятся хрупким материалом, который быстро воспламеняется.
  6. Недостаточная паропроницаемость. По этому показателю материал уступает газобетонным или пенобетонным блокам, из-за чего внутри постройки сохраняется микроклимат и влажность, а стены перестают «дышать». Для предотвращения негативных последствий необходимо обустроить функциональную вентиляционную систему.

полистиробетон где используется

полистиробетон где используется

Материалы для производства

Приготовление полистиролбетона предусматривает использование цементной смеси и гранулированного полистирола (его можно заменить пенопластом). Подобное сырье характеризуется высокими теплоизоляционными свойствами, способствующими надежной защите постройки от промерзания. Показатели морозостойкости зависят от плотности бетонной смеси и основных добавок.

Список необходимых компонентов для производства выглядит таким образом:

  1. Цементная смесь марки М400. Если использовать состав высшей марки, раствор нужно разбавить песком в пропорциях 2:1.
  2. Пенополистирол. Компонент продается в строительных гипермаркетах.
  3. СДО — специальная добавка, которая добавляет в смесь воздух и способствует появлению воздушных пузырьков, повышающих теплоизоляцию.
  4. Пластификаторы. Концентрация этих добавок в составе определяется особенностями смеси.

Оборудование

Для самостоятельного производства полистиролбетонных блоков необходимо подготовить специальное оборудование. Его тип определяется объемами продукции, которую нужно изготовить.

Так, применяются следующие варианты:

  1. Конвейерная линия. Характеризуется полной автоматизацией и практически не нуждается в привлечении человеческой силы. Готовые детали характеризуются правильной геометрией и высокими эксплуатационными свойствами.
  2. Стационарная линия. Относится к бюджетному оборудованию, но требует вмешательства работников.
  3. Компактные агрегаты. Разработаны для развития частного бизнеса. Их производительность достигает 30 м³ в сутки.

Наиболее бюджетным вариантом является набор из бетономешалки, исходного сырья и форм, куда будет помещаться размешанная консистенция.

При необходимости производить больше 25-30 м³ блоков в сутки понадобится покупка парогенератора, способствующего бесперебойной загрузке смеси.

полистиролбетон состав

полистиролбетон состав

Пропорции цемента

Пропорции на 1м3 для производства полистиролбетона выглядят следующим образом:

  1. 840 л вспененных и обработанных гранул.
  2. 200 кг цементной смеси.
  3. 100 л воды.

Конечный вес полистиролбетона зависит от используемых пропорций. В большинстве случаев принято применять такое соотношение массы и пропорций.

Как делать

Разобравшись, что такое пенополистиролбетон и как самостоятельно рассчитать его пропорции, можно переходить к производственным работам.

Перерасчет объемов

Указанная рецептура разработана для крупного производства, а количество компонентов основывается из расчета 1 м3. При индивидуальном изготовлении состава понадобится выполнить перерасчет объемов.

пропорции полистиролбетона

пропорции полистиролбетона

В большинстве случаев расход цементной смеси указывается в килограммах, а другие добавки — объемных единицах. Различные единицы измерения усложняют работу для неопытных новичков.

При ручном замешивании растворов или использовании бетономешалки для удобного дозирования компонентов используется ведро. 10-литровая емкость способна вмещать до 12 кг цемента.

Последовательность замешивания

Работы начинаются с помещения в барабан бетономешалки всего объема полистирола. Дальше в воду вводится пластификатор или любое моющее средство и выливается в устройство.

Дождавшись, пока гранулы пропитаются раствором, что обеспечит правильное сцепление, в барабан нужно высыпать весь цемент и воду. Дальше состав разбавляется воздухововлекающим компонентом и перемешивается в течение 2-3 минут.

Используя такую технологию, можно создать качественный и надежный раствор, который будет использоваться для широкого спектра задач. Однако можно приобрести мешки с готовым полистиролбетоном и просто смешать их с водой в правильных пропорциях. В продаже в магазинах Москвы можно найти комплекты материала, отличающиеся плотностью и эксплуатационными свойствами.

В составе сухой смеси уже содержатся пластификаторы, а гранулированный полистирол омыляется.

Рецептура изготовления полистиролбетона на основе СДО

Рецептура изготовления полистиролбетона на основе добавки СДО

Смола СДО и СНВ — альтернатива есть ! Аэро 200 расход 0,1-0,2 % от массы цемента 

1. Общие положения. 

1.1. Настоящие рекомендации разработаны для организации производства полистиролбетонной смеси. 

1.2. Рекомендации разработаны на основе сообщения результатов НИР и ОКР НИИЖБ и других организаций, а также практического опыта выпуска полистиролбетонной смеси различного назначения на предприятия строительной индустрии. 

1.3. Соблюдение рекомендаций обеспечивает приготовление полистироолбетонных смесей оптимального качества для получения теплоизоляционного полистиролбетона с достаточно широкой областью применения, соответственно, с широким диапазоном свойств — плотностью в сухом состоянии 200-500 кг/м3 при прочности на сжатие — 0,2-1,75 МПа. 

2. Исходные материалы. 

2.1. В качестве вяжущего для приготовления полистиролбетонной смеси используется шлакопортландцемент (предпочтительно) или портландцемент марки М400 (М300), отвечающие требованиям ГОСТ 10178. При необходимости увеличения прочности полистиролбетона, выше значений, приведенных в таблице 1, при сохранении марки М500. 

2.2. В качестве заполнителя используется гранулированный вспененный пенополистирол со следующими характеристиками, в зависимости от требований к полистирол бетону (таблица 1). 

Таблица 1
Характеристики пенополистирола в зависимости от требуемых показателей качества полистиролбетона

 

Требования 
по плотности, кг/м3

Требования 
по прочности, МПа

Насыпная плотность 
пенополистирола, кг/м3

фракция 
пенополистирола, мм

200

0,20-0,25

10-15

2,5-10

300

0,50-0,75

10-15

2,5-10

400

1,00-1,25

15-20

0-10

500

1,50-1,75

15-20

0-10

Примечание: При необходимости получения полистирол бетона D500 с прочностью 2,0-2,5 МПа следует применять пенополистирол с рН=25-30 кг/м3 фракции 0-5 мм. 

2.3. В качестве воздухововлекающей добавки используется смола древесная омыленная СДО, отвечающая требованиям ТУ 2453-013-10644738-00. 

2.4. Для повышения удобоукладываемости смеси, снижения эксплуатационной влажности и коэффциента теплопроводности полистиролбетона могут быть применены пластифицирующие и гидрофобизирующие добавки, отвечающие требованиям ГОСТ 24211. 

В целях снижения требуемого расхода портландцемента и величины коэффициента теплопроводности изготавливаемого на нем полистиролбетона часть цемента (до 50%) может быть заменена тонкомолотой (S= 2000-2500 см2 /г) добавкой доменного шлака Нижнетагильского металлургического комбината введение этой добавки, особенно эффективное в полистиролбетоне низкой плотности (D200, D300), будет, кроме того, способствовать улучшению гранулометрии (достижению ее непрерывности) смеси «цемент-граншлак-пенополистирольный гравий фр.2,5-10 мм» и, как следствие, повышению слитности структуры и удобоукладываемости бетонной смеси. 

2.5. Вода для приготовления полистиролбетонной смеси должна отвечать требованиям ГОСТ 23732. 

3. Составы полистиролбетонной смеси. 

3.1. Составы полистиролбетонной смеси должны назначаться расчетно-экспериментальным способом в соответствии с требованиями ГОСТ 27006-85 на основе опытных замесов с учетом характеристик имеющихся материалов и параметров технологического оборудования по приготовлению, укладке, уплотнения смеси, а также с учетом условий твердения бетона. 

3.2. Ориентировочные расходы материалов для приготовления полистиролбетонной смеси различных марок по плотности могут приниматься по табл.2. 

Таблица 2
Ориентировочные расходы материалов для приготовления полистиролбетонной смеси различных марок по плотности

Материалы

ед. изм

Расход на 1 м3
ПСБ D200

Расход на 1 м3
ПСБ D300

Расход на 1 м3
ПСБ D400

Расход на 1 м3
ПСБ D500

Портландцемент

кг

160

240

330

410

Пенополистирол, м3 

м3

1,0–1,1

1,0–1,1

1,0–1,1

1,0–1,1

Добавка СДО(50%), кг

кг

1,0

0,8

0,7

0,5

Вода,л

л

90-100

110-120

130-150

150-170 

Примечания: 1. Расходы воды даны, исходя из условия приготовления полистиролбетонной смеси с маркой по удобоукладываемости У-1. При приготовлении полистиролбетонной смеси с маркой по удобоукладываемости У-2 расходы воды должны быть увеличены на 10-15%. 

3.3 Расходы материалов при приготовлении полистиролбетонной смеси для полистиролбетона промежуточных марок по плотности (D250, D35150, D450) определяют способом интерполяции. 

4. Приготовление полистиролбетонной смеси. 

4.1. Полистиролбетонная смесь приготавливается в бетоносмесителе принудительного действия. Предпочтение отдается смесителям с горизонтальным валом (типа СМ-290). Объем смесителя определяется требуемой производительностью технологической линии. 

4.2. Дозирование материалов осуществляется следующим способом: 

4.2.1. Дозирование вяжущего (портландцемент, шлакопортландцемент) и тонкомолотой минеральной добавки осуществляется по массе в стандартных весовых дозаторах типа ДЦ-500Д или путем взвешивания на торговых весах. 

4.2.2. Гранулированный вспененный пенополистирол дозируется по объему в специальном бункере-дозаторе или с помощью оттарированных мерных емкостей. Желательно выполнять и взвешивание отдозированного по объему пенополистирола с целью контроля его насыпной плотности. 

4.2.3. Дозировка воды осуществляется по массе при помощи стандартного .весового дозатора ДЖ-200Д или по объему при помощи оттарированной мерной емкости. 

4.2.4. 10%-ный раствор добавки СДО (Р10= 1,017 г/м3) дозируется по объему при помощи оттарированной мерной емкости. Допускается дозировать раствор СДО по массе через весовой дозатор воды ДЖ-200Д Для повышения точности дозирования рекомендуется использовать добавку в виде 5%-ного раствора (Р5= 1,0085 г/м3). 

4.3. При поступлении СДО в бочках в жидком виде (40-50% концентрация), что наиболее желательно, добавку постепенно разводят до рабочей концентрации путем растворения при постоянно перемешивании (барботации) в воде с t = 20°±5°С. 

4.4. Загрузка компонентов полистиролбетонной смеси в работающий смеситель производится в следующей последовательности. 

Сначала в смеситель подается отдозированный по объему пенополистирольный гравий, затем он перемешивается в течение 30 сек. с 1/3 частью воды затворения. После этого в смеситель загружается отдозированный цемент и смесь перемешивается еще 10-20 сек. Далее заливается оставшаяся порция воды и рабочий раствор добавки СДО. Смесь перемешивается не менее 1 мин. до получения слитной поризованной однородной структуры. 

4.5. Общая продолжительность перемешивания всех компонентов смеси должна быть не менее 3 мин. В процессе перемешивания должен осуществляться визуальный контроль за слитностью и удобоукладываемостью полистиролбетонной смеси. 

4.6. После окончания приготовления смеси в начале каждой смены, а также при поступлении новых партий вяжущего, пенополистирольного гравия и СДО проводят отбор проб полистиролбетонной смеси для проверки ее плотности. 

Плотность по ГОСТ 10181.2 в двухлитровой мерной емкости. Она должна находиться в пределах, указанных в таблице 3. 

Таблица 3
Рекомендуемые значения плотности полистиролбетонной смеси, исходя из требований по плотности к полистирол бетону

Марка полистиролбетона по плотности

Плотность ПСБ смеси, кг/м3
при марке У–1 

Плотность ПСБ смеси, кг/м3
при марке У–2 

D200

250–290

260–300

D300

350–390

360–400

D400

470–510

480–520

D500

570–610

590–630

Примечание: Значения плотностей полистиролбетонной смеси при ее приготовлении для полистиролбетона промежуточных марок по плотности (D250, D350, D450) определяют способом интерполяции. 

4.7. Если плотность отобранной пробы полистирол бетонной смеси окажется выше приведенных в таблице 3 значений, проводят вторичную проверку плотности на вновь отобранной пробе и в случае подтверждения выявленного отклонения осуществляют коррекцию состава полистирольной смеси путем дополнительного введения 5-10% добавки СДО и (или) воды в соответствии с рекомендациями службы контроля. 

4.8. После коррекции состава смесь перемешивают дополнительно в течение 2 мин. и проводят вторичный контроль плотности. Такие операции повторяют при необходимости 2-3 раза, пока не будут достигнуты требуемые характеристики смеси по плотности. 

4.9. Если плотность отобранной пробы полистирол бетонной смеси после 2-кратной проверки окажется ниже приведенных в таблице 3 требований, проводят коррекцию состава смеси в следующем замесе путем уменьшения на 5-10% расхода добавки СДО и (или) воды до получения требуемых характеристик смеси по плотности. 

4.10. Далее в течение смены приготавливают смесь по откорректированной дозировке, осуществляя периодически (1-2 раза в смену) контроль плотности. Если в процессе корректировки последней в сторону уменьшения требуемая плотность смеси была получена после 2- или 3-кратного повторения замесов, то в следующих замесах дополнительные расходы СДО и (или) воды уменьшают, соответственно, в 1,5 и 2 раза. 

4.11. Приготовленную полистирол бетонную смесь с требуемой плотностью выгружают непосредственно в форму, установленную под смесителем, в бункер самоходного бетоноукладчика или в раздаточный бункер, снабженный секторным затвором. Из самоходного бетоноукладчика или раздаточного бункера смесь поступает в формы. 

При использовании бетонной смеси в монолитном варианте ее укладывают в опалубку наружных стен или на комплексные плиты покрытия как теплоизоляцию, или в пустоты кирпичной колодцевой кладки как утеплитель. Высота падения полистиролбетонной смеси при этом не должна превышать 1,5 м. 

4.12. Наиболее эффективным способом для транспортирования и укладки приготовленной полистиролбетонной смеси является использование героторного насоса, который позволяет перемещать смесь на расстояние до 30 м по горизонтали или на 10 м по вертикали без ее расслаивания. 

Для этой цели может быть использована установка КПТП-1600, состоящая из пеногенератора, смесителя с горизонтальным валом емкостью 200 л, приемного бункера (150 л) со шнеком для подачи смеси в героторный насос и героторного насоса для подачи и укладки смеси. 

При наличии смесителя для транспортирования и укладки смеси могут быть использованы только приемный бункер со шнеком и героторный насос этой установки. 

Перечень нормативных документов, на которые имеются ссылки в настоящих ТУГОСТ 7067-87 Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности, п.4.7
ГОСТ 7473-94 Смеси бетонные. Технические условия, п.3.7
ГОСТ 9758-86 Заполнители пористые неорганические для строительных работ. Методы испытаний, п.4.2
ГОСТ 10178-85 Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия, п.2.1 (приложение А)
ГОСТ 10180-90 Бетоны. Метод определения прочности по контрольным образцам, п.4.1 и п.4.6
ГОСТ 10181.0-81 Смеси бетонные. Общие требования к методам испытаний, п.4.1
ГОСТ 10181.2-81 Смеси бетонные. Методы определения плотности, п.4.5, п.4.6 (приложение А)
ГОСТ 12730.1-78 Бетоны. Методы определения плотности, п.4.6
ГОСТ 18105-86 Бетоны. Правила контроля прочности, п.3.1, п.4.6
ГОСТ 23732-79 Вода для бетонов и растворов. Технические условия, п.2.5. (приложение А)
ГОСТ 24211-90 Добавки для бетонов. Классификация, п.2.3 (приложение А), п.2.4 (приложение А)
ГОСТ 27005-86 Бетоны легкие и ячеистые.Правила контроля средней плотности
ГОСТ 27006-86 Бетоны.Правила подбора состава, п.3.1 (приложение А)
ГОСТ 30108-94 Материалы и изделия строительные. определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов, п.3.5.

Смола СДО и СНВ — альтернатива есть ! Аэро 200 расход 0,1-0,2 % от массы цемента 

расчет пропорций и состав раствора на 1 м3 пенополистиролбетона и полистиролбетона на песке, рецепт в домашних условиях

Бетон – одно из лучших изобретений человечества в сфере строительства за всю историю цивилизации, но у его классической разновидности есть один принципиальный недостаток: бетонные блоки весят слишком много. Неудивительно, что инженеры много работали над тем, чтобы сделать материал менее плотным, но при этом очень прочным. В результате было создано несколько модифицированных вариантов бетона, а одним из наиболее популярных среди них является полистиролбетон. Вопреки распространенному мнению, его, как и обыкновенный бетон, можно замешать своими руками прямо в домашних условиях.

Источник фото: https://beton57.ru/proizvodstvo-polistirolbetona/

Необходимые материалы

Как и положено любой другой бетонной смеси, полистиролбетон предполагает использование в первую очередь цемента, просеянного песка и пластификаторов. Вода также необходима, причем ее количество важно просчитать идеально точно. В принципе, если влаги будет много, вы это сразу заметите: слишком жидкая масса спровоцирует всплытие всей взвеси. Если же состав получился слишком густым, последствия обнаружатся позже – неуместно сгущенный полистиролбетон имеет повышенную склонность к растрескиванию. Кроме того, необходимо добавить и полистирол.

Этой комбинации ингредиентов уже достаточно, чтобы масса получилась универсальной и могла быть использована в различных условиях. Добавление каких-либо дополнительных компонентов не требуется – стандартного набора составляющих хватит для того, чтобы полистиролбетон мог быть использован для всех основных сфер, а именно: строительства зданий, установки перемычек и заливки пола.

При этом материал не содержит токсичных или любых других опасных для человека компонентов, является экологически чистым и безвредным для окружающей среды.

Инструменты и оборудование

Особенностью полистиролбетона является то, что его компоненты имеют различную плотность, а потому нуждаются в очень тщательном смешивании, иначе об однородности массы не может быть и речи. Тяжелая техника для замешивания полистиролбетона не требуется, хотя может использоваться при производстве стройматериала в промышленных масштабах. При этом вручную состав не вымешивают даже строители-любители – желательно обзавестись хотя бы самой простой бетономешалкой.

В условиях большого частного строительства, если полистиролбетона надо хотя бы 20 кубов, актуально использование отдельного электрогенератора. Он позволит подавать производимую массу на место укладки без перебоев, а ведь в сельской местности, где обычно занимаются любительским строительством, перебои с напряжением вполне вероятны.

Более того, согласно ГОСТу 33929-2016 качественная заливка материала возможна только с полноценным применением генератора.

Заливка возможна и с определенной дистанции, но для удобства выполнения масштабных работ гораздо удобнее обзавестись мобильной установкой для замешивания полистиролбетона. Другое дело, что ее покупка очень сильно бьет по карману владельца, а в процессе возведения одного объекта, пусть даже довольно крупного, окупиться она не успеет. Таким образом, подобное оборудование актуально для профессиональных строительных бригад, но вряд ли должно рассматриваться в качестве решения для индивидуального строительства.

Можно также уточнить, что на больших предприятиях, конечно, автоматизация процесса организована на порядок выше. Самые лучшие образцы современной техники – полностью автоматизированные конвейерные линии – позволяют выдавать свыше 100 м3 готового материала ежедневно, причем уже сформированного в блоки нужного размера и формы. Такое оборудование не могут позволить себе даже предприятия среднего размера, которые вместо этого обходятся сравнительно компактными и недорогими стационарными линиями.

Рецептура

В интернете можно встретить различные рекомендации относительно пропорций всех входящих в рецепт компонентов, но в каждом отдельном случае правильный состав будет разным. Удивляться этому не стоит: как и обычный бетон, полистирольная версия бывает разных марок, каждая из которых подходит для определенных задач. Именно с этим стоит разобраться в первую очередь.

Марки полистиролбетона по плотности обозначаются буквой D и трехзначным числом, которое указывает, сколько примерно килограммов веса приходится на 1 м3 застывшей массы. Менее плотные растворы, марка которых ниже D300, не годятся ни для стяжки пола, ни для возведения стен: они очень пористые и из-за этого хрупкие, неспособные выдерживать значительную нагрузку. Такие блоки, как правило, используют в качестве теплоизоляции.

Полистиролбетон в пределах D300–D400 называют теплоизоляционно-конструкционным: он и теплоизоляцию обеспечивает, и может быть использован для малоэтажного строительства, но только при условии, что не станет несущей опорой для тяжелых конструкций. Наконец, составы плотностью от 400 до 550 кг на 1 м3 называются конструкционно-теплоизоляционными. Они уже не годятся для полноценной теплоизоляции, но выдерживают более высокую нагрузку.

Тем не менее даже их нельзя использовать для многоэтажного строительства.

Теперь можно переходить непосредственно к пропорциям. В каждом случае за неизменную основу будем брать 1 кубометр гранулированного полистирола. Если брать для замешивания цемент марки М-400, то на куб полистирола для производства бетона D200 надо взять 160 кг цемента, для D300 – 240 кг, D400 – 330 кг, D500 – 410 кг.

Количество воды по мере роста потенциальной плотности тоже возрастает: брать надо, соответственно, 100, 120, 150 и 170 л. А также нередко добавляют смолу древесную омыленную (СДО), но ее надо совсем немного и тем меньше, чем выше плотность: соответственно, 0.8, 0.65, 0.6 и 0.45 л.

Использование цемента более низкой марки, чем М-400 крайне нежелательно. Если марка более высокая, можно немного сэкономить цемент, сделав массу частично на песке.

Профессионалы указывают, что использование высококачественных марок цемента позволяет треть его массы заменять песком.

Отдельного внимания заслуживает использование СДО, которая считается необязательной. Это вещество добавляют по той причине, что оно создает в толще бетона маленькие воздушные пузырьки, способствующие повышению теплоизоляционных свойств. При этом небольшая доля СДО в общей массе на плотность радикально не влияет, но если теплоизоляция вам совершенно ни к чему, можно сэкономить на производстве полистиролбетона, не добавляя в него этот компонент.

Необходимыми компонентами являются пластификаторы, но в пропорциях выше они рассмотрены не были. Так произошло потому, что каждый производитель предлагает продукцию с совершенно разными свойствами, поэтому разумно вчитываться в инструкции на таре, а не руководствоваться некой общей логикой. При этом в домашних условиях очень часто не применяют специальные пластификаторы, используя вместо них жидкое мыло либо средство для мытья посуды.

Хотя они тоже бывают разными, некая общая рекомендация существует: такой «пластификатор» добавляется в воду в количестве примерно 20 мл на ведро.

Как сделать?

Изготовление полистиролбетона своими руками не является особо сложной задачей, но важно выдержать процедуру приготовления, иначе материал окажется ненадежным, не сможет соответствовать лучшим ожиданиям или попросту будет приготовлен в недостаточном или чрезмерном количестве. Разберемся, как получить хороший пенополистиролбетон без очевидных ошибок.

Расчет объема

Хотя пропорции выше даны правильно, в домашних условиях ими пользуются мало: в них учтены слишком большие объемы, которые не только не используются в частном строительстве, но и сложно измерять. Для большего удобства мастера-любители используют перерасчет на ведра – это своеобразный общий знаменатель для килограммов цемента, литров воды и кубометров полистирола. Даже если нам нужен раствор на базе кубометра гранул, все равно такой объем в бытовую бетономешалку не поместится, а значит, лучше измерять ведрами.

Сначала нужно понять, сколько ведер цемента надо для замешивания массы. Как правило, стандартное 10-литровое ведро цемента весит примерно 12 кг. Согласно приведенным выше пропорциям, для приготовления полистиролбетона марки D300 надо 240 кг цемента или 20 ведер. Раз общую массу можно поделить на 20 «порций», определяем, сколько других материалов понадобится для одной такой «порции», деля рекомендованное в пропорциях количество на 20.

Кубометр полистирола – это объем, равняющийся 1000 л. Поделим его на 20 – получится, что на каждое ведро цемента надо 50 л гранул или 5 10-литровых ведер. По такой же логике вычисляем количество воды: суммарно ее надо было 120 л, при делении на 20 частей получается по 6 литров на порцию, отмерять их можно даже обыкновенными бутылками из-под различных напитков.

Сложнее всего с СДО: ее суммарно надо было всего 650 мл, а значит, для каждой порции – всего 32,5 мл. Конечно, небольшие отклонения допустимы, но помните, что снижение дозировки отрицательно сказывается на теплоизоляционных свойствах, а превышение делает материал менее прочным.

Эта же формула используется и для расчетов пропорций составляющих для изготовления полистиролбетона любых других марок: определяйте, сколько ведер цемента надо на 1 м3 гранул, а потом делите соответствующий объем других компонентов на число ведер.

Замешивание

Замешивать полистиролбетон надо, соблюдая определенный порядок действий, иначе получившаяся масса не будет однородной, а значит, блоки из нее не будут прочными и долговечными. Последовательность шагов предполагается следующая:

  • в бетономешалку высыпают все полистирольные хлопья и сразу же включают вращение барабана;
  • пластификатор или моющее средство, которое его заменяет, растворяют в воде, однако выливают в барабан не всю жидкость, а только ее треть;
  • в сравнительно небольшом количестве влаги и пластификатора гранулы полистирола должны отмокать на протяжении некоторого времени – к следующему шагу переходим только после того, как каждая гранула наверняка промокла;
  • после этого можно засыпать в бетономешалку весь объем цемента, а сразу за ним влить всю оставшуюся воду;
  • если СДО входит в состав вашего рецепта, она вливается самой последней, но ее надо предварительно растворить в небольшом объеме воды;
  • после добавления СДО остается вымешивать всю массу на протяжении 2 или 3 минут.

На самом деле процесс домашнего разведения полистиролбетона может оказаться и более простым, если вы купите его в сухом виде и просто добавите воды. На упаковке будет написано, какая марка стройматериала должна получиться на выходе, а также должно быть указано, сколько именно жидкости надо для получения ожидаемого результата.

В составе такой сухой массы уже есть все необходимое, включая СДО и пластификаторы, поэтому ничего, кроме воды, добавлять не нужно.

Инструкцию по изготовлению полистиролбетона своими руками смотрите в видео ниже.

Полистиролбетон своими руками: как сделать, состав, пропорции

Полистиролбетон объединил в себе отличную теплоизоляцию и прочность. Сфера его применения очень широка: от возведения стен до утепления перекрытий и пола. Этот материал активно используется в промышленном и частном строительстве. Блоки из гранул полистирола и бетона имеют легкий вес, а процесс изготовления практически не отличается от приготовления других строительных смесей. Имея в запасе необходимое количество материалов можно своими руками сделать блоки и построить из них любое здание.

Содержание статьи

Особенности и свойства материала


Полистиролбетон – это легкий вид бетона. Его плотность не более 1800 кг/м3, но он прочнее других разновидностей этой группы материалов. В состав смеси для приготовления блоков входят:

  • Гранулы полистирола. Всем привычнее видеть этот материал спрессованным в листы пенопласта. Для приготовления полистиролбетона используются шарики диаметром до 8 мм. Они придают готовым блокам отличные теплоизоляционные свойства и обеспечивают легкий вес изделий.
  • Цемент. Для блоков используется смесь марки М400 и выше. Она создает прочный каркас изделия и надежно связывает гранулы полистирола.
  • Песок. Не обязательный компонент. Выступает в качестве наполнителя. Его количество не должно превышать 15% от общей массы смеси.
  • Синтетические волокна. Этот компонент добавлять так же не обязательно, но его присутствие в составе снизит вероятность мелких трещин и деформаций в результате перепадов температур и усадки блоков.
  • Пластификаторы. Подойдут поверхностно-активные вещества (ПАВ), такие, как моющее средство для посуды или недорогой шампунь, в промышленном производстве используется обмыленная древесная смола. Эти добавки необходимы для равномерного распределения гранул внутри смеси, без них полистирол будет всплывать на поверхность.

Гранулы полистирола в небольшом количестве почти не влияют на прочностные характеристики бетона, но значительно улучшают теплоизоляцию. Шарики на 80% состоят из воздуха и лишь на 20% из самого материала, размер ячеек внутри гранул менее 1 мм.

Технические характеристики материала зависят от плотности блоков, то есть соотношения пропорций бетонной смести и полистирола. По структуре выделяют три разновидности:

  1. Плотную;
  2. Поризованную;
  3. Крупнопоризованную.

Без использования специальных установок для смешивания компонентов можно приготовить только первую. Готовые блоки имеют низкую теплопроводность и паропроницаемость. Материал плохо впитывает влагу, тем не менее, нуждается в защите в виде слоя штукатурки или облицовочного кирпича. Это обусловлено ограниченным циклом замерзания и оттаивания, некоторые виды блоков приобретают трещины уже через 20 циклов. Кроме этого атмосферные осадки могут вымывать гранулы, расположенные близко к поверхности, в результате в полистиролбетоне образуются пустоты.

Преимущества


Основное преимущество полистиролбетона перед другими подобными строительными материалами в том, что при малой плотности и легком весе он обладает самыми низкими показателями теплопроводности. Ему присущи и другие особенности, которые выгодно отличают этот материал:

  • Экологически чист и безопасен;
  • Не поддается горению;
  • Может быть изготовлен прямо на месте стройки;
  • Блокам легко придается любая форма, для резки может быть использована пила;
  • Благодаря небольшому весу отсутствует необходимость в использовании спецтехники;
  • Без последствий выдерживает температуру от -55 до 70 градусов;
  • Универсален в использовании;
  • Срок службы строения из полистеролбетона при правильном приготовлении смеси и качественной защите от атмосферных явлений – 100 лет.

Готовые блоки – дорогостоящий материал, но если закупить все компоненты и приготовить изделия самостоятельно, то затраты существенно снизятся. Поэтому возможность все работы произвести своими руками, так же можно считать одним из достоинств материала.

Недостатки


Идеального строительного материала не существует. При всех весомых преимуществах полистиролбетон все же имеет некоторые недостатки:

  • Блоки не горят, но под воздействием высоких температур гранулы плавятся, в результате образуются пустоты, которые снижают качество теплоизоляции;
  • Полистиролбетон не пропускает пар, поэтому в строении необходимо будет предусмотреть установку хорошей вентиляции;
  • Гранулы, расположенные близко к поверхности стенок, могут вымываться и отваливаться, чтобы этого избежать, готовую стену необходимо защитить штукатуркой, шпаклевкой или другой облицовкой.

Недостатки можно нивелировать, если подойти к процессу строительства внимательно. Многих смущает высокая стоимость материала, но если учесть, что нет необходимости в дополнительном утеплении, а также то, что срок эксплуатации блоков большой, то вложение вполне выгодное.

Сфера применения


Полистиролбетон практически универсальный материал для частного строительства. Он может быть использован на всех стадиях возведения здания и отлично справится со своими задачами:

  • Для возведения несущих стен. Нужно приготовить растров плотностью 600 – 800 кг на 1 м3. Лучше использовать цемент марки М500.
  • Для утепления пола и межэтажных перекрытий. Плотность раствора 350-600 кг на 1 м3. Подойдет цемент марки М400 и выше.
  • Для внутренних перегородок. Состав такой же, как и для утепления.

Для строительства стен и перегородок потребуется изготовить блоки. Для утепления нужно использовать жидкий раствор в качестве стяжки. Иногда материал применяют для утепления стен, тогда необходимо соорудить опалубку и залить в нее смесь. В данном случае важно предусмотреть армирование, чтобы слой полистиролбетона не рассыпался.

Прежде чем готовить смесь необходимо определить какое качество в конкретном случае важнее – теплоизоляция или прочность, и подобрать нужное соотношение основных компонентов.

Приготовление полистиролбетона своими руками


Блоки из этого материала разделяют по маркам. В зависимости от назначения смеси меняется соотношение компонентов и соответственно марка. Для утепления достаточно изготовить раствор марки D 200-300, для возведения стен – D 350-450, для несущих конструкций – D 500.

Пропорции для приготовления утеплителя (D 200-300):

  • Цемент – 160 кг;
  • Гранулы полистирола – 30 кг;
  • Вода – 100 л;
  • Пластификатор – 1 кг.

Пропорции для изготовления блоков (D 350-450):

  • Цемент – Цемент – 190 кг;
  • Гранулы полистирола – 10 кг;
  • Песок – 110 кг;
  • Пластификатор – 10 кг;
  • Вода – 115 л.

Пропорции для несущих конструкций (D 500):

  • Цемент – 215 кг;
  • Полистирол – 11 кг;
  • Песок – 180 кг;
  • Пластификатор – 5 кг;
  • Вода – 130 л.

Количество воды можно корректировать, если смесь получилась сухой или жидкой. Правильный состав должен быть однородной густой консистенции, не крошится и не рваться, но и не растекаться слишком сильно.

Подготовка


Смешивать компоненты можно вручную. Для этого потребуется большая емкость, типа ванны и лопата. При этом состав нужно сгребать с краев и забрасывать в центр.

Быстрее и легче работа пойдет, если в распоряжении имеется бетономешалка. Но пригодна исключительно модель принудительного действия, в гравитационной – гранулы полистирола всегда будут находиться на поверхности и однородной смеси получить не удастся.

Если смесь будет использована для стяжки или утепления, необходимо подготовить опалубку с армированием. Для изготовления строительных блоков нужны деревянные или металлические формы. Предварительно их смазывают машинным маслом, чтобы готовые изделия легко отделялись. Формы могут быть любого размера, но чем они больше, тем выше вероятность того, что блок сломается при извлечении.

Следует предусмотреть место для окончательной просушки готовых блоков. Оно должно быть защищено от осадков и прямого солнечного света, хорошо проветриваться.

Этапы работ


Самое главное в приготовлении смеси – соблюдение пропорций и последовательности загрузки компонентов в емкость. От этого зависит насколько качественным получится материал.

Этапы приготовления в бетономешалке:

  1. В емкость вылить воду и разбавить в ней пластификаторы.
  2. Высыпать гранулы и перемешивать в течение несколько минут, чтобы они набрали воду и равномерно распределились в толще воды.
  3. Добавить цемент, если нужно – песок и армирующие волокна. Перемешать до однородного состояния.

Вся работа займет не более 5-10 минут, после чего можно использовать смесь по назначению. Процесс приготовления полистиролбетонных блоков в бетономешалке представлен на видео.

При ручном замесе все составляющие загружают одновременно.

Готовый состав выливают в опалубку или формы. Извлекать блоки из форм можно через 2-3 дня. После этого их нужно досушить еще в течение 2 недель, этот срок может изменяться в зависимости от температуры и влажности окружающего воздуха.

Рекомендации по работе с блоками из полистиролбетона


Материал имеет недостатки. Чтобы свести их к минимуму, специалисты используют проверенные на собственном опыте правила:

  • Для изготовления блоков используйте только качественный, сертифицированный полистирол в гранулах. Народные умельцы уже испробовали добавлять вместо них кусочки экструдированного полистирола, но технические характеристики подобного материала еще не изучены.
  • Отмеряйте пропорции как можно точнее, и обязательно добавляйте пластификаторы.
  • При кладке блоков используйте специальный клей, а не цементный раствор.
  • Каждый третий ряд кладки армируйте металлическими прутьями.
  • Хорошо просушите блоки после извлечения их из форм. Длительность сушки зависит от размера блоков, температуры и влажности воздуха и варьируется от 1 недели до месяца.
  • Наружную сторону стены из полистиролбетона покройте слоем штукатурки или обложите кирпичом.

Полистиролбетон отлично подходит для частного строительства. Он пригоден как для жилых, так и для нежилых сооружений. Производить блоки можно самостоятельно, прямо на месте стройки. С ними легко работать – их вес намного меньше, чем кирпича и обычного бетона, за счет этого отпадает необходимость в привлечении специальной техники и дополнительной рабочей силы.

Похожие статьи

Рекомендации по приготовлению полистиролбетонной смеси

  1. Общие положения.

Настоящие рекомендации разработаны для организации выпуска полистиролбетонной смеси.

Рекомендации разработаны на основе обобщения результатов НИР и ОКР НИИЖБ и других организаций, а также практического опыта выпуска полистиролбетонной смеси различного назначения на предприятиях строительной индустрии.

Соблюдение рекомендаций обеспечивает приготовление полистиролбетонных смесей оптимального качества для получения теплоизоляционного полистиролбетона с достаточно широкой областью применения (см.стр.2) и, соответственно, с широким диапазоном свойств – плотностью в сухом состоянии 200-500 кг/м3 при прочности на сжатие – 0,2-1,75 МПа.

 

  1. Исходные материалы.

В качестве вяжущего для приготовления полистиролбетонной смеси используется шлакопортландцемент (предпочтительно) или портландцемент марки М 400 (М 300), отвечающие требованиям ГОСТ 10178. При необходимости увеличения прочности полистиролбетона, выше значений, приведенных в табл.1, при сохранении марки по плотности рекомендуется применять портландцемент марки М 500.

В качестве заполнителя используется гранулированный вспененный пенополистирол со следующими характеристиками, в зависимости от требований к полистиролбетону (табл.1).

Таблица 1
Характеристики пенополистирола в зависимости
от требуемых показателей качества полистиролбетона

Требования к полистиролбетону

Характеристики пенополистирола

по плотности
кг/м3

по прочности
МПа

насыпная плотность, кг/м3

фракция,
мм

200

0,20-0,25

10-15

2,5-10

300

0,50-0,75

10-15

2,5-10

400

1,00-1,25

15-20

0-10

500

1,50-1,75

15-20

0-10

Примечание: При необходимости получения полистиролбетона D 500 с прочностью 2,0-2,5 Мпа следует применять пенополистирол с рн = 25-30 кг/м3 фракции 0-5 мм.

В качестве воздухововлекающей добавки используется смола древесная омыленная СДО, отвечающая требованиям ТУ 13-0281078-02-93, а также другие воздухововлекающие добавки, отвечающие требованиям ГОСТ 21211.

Для повышения удобоукладываемости смеси, снижения эксплуатационной влажности и коэффициента теплопроводности полистиролбетона могут быть применены пластифицирующие и гидрофобизирующие добавки, отвечающие требованиям ГОСТ 24211. В целях снижения требуемого расхода портландцемента и величины коэффициента теплопроводности изготавливаемого на нем полистиролбетона часть цемента (до 50%) может быть заменена тонкомолотой (S = 2000-2500 см2/г) добавкой доменного гранулированного шлака Нижне-Тагильского металлургического комбината. Введение этой добавки, особенно эффективное в полистиролбетоне низкой плотности (D 200, D 300) будет, кроме того, способствовать улучшению гранулометрии (достижению ее непрерывности) смеси «цемент – граншлак — пенополистирольный графит фр. 2,5-10 мм» и, как следствие, — повышению слитности структуры и удобоукладываемости бетонной смеси.

Вода для приготовления полистиролбетонной смеси должна отвечать требованиям ГОСТ 23732.

  1. Составы полистиролбетонной смеси.

Составы полистиролбетонной смеси должны назначаться расчетно-экспериментальным способом в соответствии с требованиями ГОСТ 27006-85 на основе опытных замесов с учетом характеристик имеющихся материалов и параметров технологического оборудования по приготовлению, укладке, уплотнению смеси, а также с учетом твердения бетона.

Ориентировочные расходы материалов для приготовления полистиролбетонной смеси различных марок могут приниматься по табл. 2.

Таблица 2
Ориентировочные расходы материалов
для приготовления полистиролбетонной смеси
различных марок по плотности

Материалы

Ед. измерения

Расход на 1 м3 полистиролбетона марки по плотности

D 200

D 300

D 400

D 500

Портландцемент (шлакопортландцемент)

кг

160

240

330

410

Пенополистирол

м3

1,0-1,1

1,0-1,1

1,0-1,1

1,0-1,1

Добавка воздухововлекающая СДО (сухое в-во)

кг

0,70-0,80

0,55-0,65

0,50-0,60

0,35-0,45

Вода

л

90-100

110-120

130-150

150-170

Примечания: 1. Расходы воды даны, исходя из условия приготовления полистиролбетонной смеси с маркой по удобоукладываемости У-1. При приготовлении полистиролбетонной смеси с маркой по удобоукладываемости У-2 расходы воды должны быть увеличены на 10-15%.
2. Расходы материалов при приготовлении полистиролбетонной смеси для полистиролбетона промежуточных марок по плотности (D 250, D 350, D 450) определяют способом интерполяции.

  1. Приготовление полистиролбетонной смеси.

полистиролбетонная смесь приготавливается в бетоносмесителе принудительного действия. Предпочтение отдается смесителям с горизонтальным валом (типа СМ-290).  Объем смесителя определяется требуемой производительностью технологической линии.

Дозирование материалов осуществляется следующим способом:

Дозирование вяжущего (портландцемент, шлакопортландцемент) и тонкомолотой минеральной добавки осуществляется по массе в стандартных весовых дозаторах типа ДЦ-500Д или путем взвешивания на торговых весах.

Гранулированный вспененный пенополистирол дозируется по объему в специальном бункере-дозаторе или с помощью оттарированных мерных емкостей. Желательно выполнять и взвешивание отдозированного по объему пенополистирола с целью контроля его насыпной плотности.

Дозировка воды осуществляется по массе при помощи стандартного весового дозатора ДЖ-200Д или по объему при помощи оттарированной мерной емкости.

10%-ный раствор добавки СДО (р10 = 1,017 г/м3) дозируется по объему при помощи оттарированной мерной емкости. Допускается дозировать раствор СДО по массе через весовой дозатор воды ДЖ-200Д. Для повышения точности дозирования рекомендуется использовать добавку в виде 5%-ного раствора (р5 = 1,0085 г/м3). Добавку СДО, поступающую на завод-изготовитель полистиролбетонной смеси в твердом виде в бумажных мешках, разбивают механически на мелкие куски размером не более 20 мм и растворяют до рабочей концентрации в горячей воде с t = 80-900С при постоянном перемешивании или барботации.

Рабочую концентрацию добавки СДО рекомендуется принимать в соответствии с п.4.2. Допускается использовать рабочий раствор СДО без контроля его плотности денсиметрами. При этом 1 кг товарного продукта СДО растворяют в 9 л горячей воды для получения раствора 10%-ной концентрации.
При поступлении СДО в бочках в жидком виде (40-50% концентрация), что наиболее желательно, добавку разводят до рабочей концентрации путем растворения при постоянном перемешивании (барботации) в воде t = 200-250С.

Загрузка компонентов полистиролбетонной смеси в работающий смеситель производится в следующей последовательности.

Сначала в смеситель подается отдозированный по объему пенополистирольный гравий, затем он перемешивается в течение 30с с 1/3 частью воды затворения. После этого в смеситель загружается отдозированный цемент и смесь перемешивается еще 10-20с. Далее заливается оставшаяся порция воды и рабочий раствор добавки СДО. Смесь перемешивается не менее 1 мин. до получения слитной поризованной однородной структуры.

Общая продолжительность перемешивания всех компонентов смеси должна быть не менее 3 мин. в процессе перемешивания должен осуществляться визуальный контроль за слитностью и удобоукладываемостью полистиролбетонной смеси.

После окончания приготовления смеси в начале каждой смены, а также при поступлении новых партий вяжущего, пенополистирольного гравия и СДО проводят отбор проб полистиролбетонной смеси для проверки ее плотности.

Плотность проверяют по ГОСТ 10181.2 в двухлитровой мерной емкости. Она должна находиться в пределах, указанных в табл. 3.
Таблица 3
Рекомендуемые значения плотности полистиролбетонной
смеси, исходя из требований по плотности к полистиролбетону

Марка полистиролбетона
по плотности

Плотность полистиролбетонной смеси, кг/м3,
при марке удобоукладываемости

У-1

У-2

D 200

250-290

260-300

D 300

350-390

360-400

D 400

470-510

480-520

D 500

570-610

590-630

Примечание: Значения плотностей полистиролбетонной смеси при ее приготовлении для полистиролбетона промежуточных марок по плотности (D 250, D 350, D 450) определяют способом интерполяции.

Если плотность отработанной пробы полистиролбетонной смеси окажется выше приведенных в табл. 3 значений, проводят вторичную проверку плотности на вновь отработанной пробе и в случае подтверждения выявленного отклонения осуществляют коррекцию состава полистирольной смеси путем дополнительного введения 5-10% добавки СДО и (или) воды в соответствии с рекомендациями службы контроля.

После коррекции состава смесь перемешивают дополнительно в течение 2 мин. и проводят вторичный контроль плотности. Такие операции повторяют при необходимости 2-3 раза, пока не будут достигнуты требуемые характеристики смеси по плотности.

Если плотность отработанной пробы полистиролбетонной смеси после 2-кратной проверки окажется ниже приведенных в табл. 3 требований, проводят коррекцию состава смеси в следующем замесе путем уменьшения на 5-10% расхода добавки СДО и (или) воды до получения требуемых характеристик смеси по плотности.

 Далее в течение смены приготавливают смесь по откорректированной дозировке, осуществляя периодически (1-2 раза в смену) контроль плотности. Если в процессе корректировки последней в сторону уменьшения требуемая плотность смеси была получена после 2- или 3-кратного повторения замесов, то в следующих замесах дополнительные расходы СДО и (или) воды уменьшают, соответственно, в 1,5 и 2 раза.

 Приготовленную полистиролбетонную смесь с требуемой плотностью выгружают непосредственно в форму, установленную под смесителем, в бункер самоходного бетоноукладчика или в раздаточный бункер, снабженный секторным затвором. Из самоходного бетоноукладчика или из раздаточного бункера смесь поступает в формы.

При использовании бетонной смеси в монолитном варианте ее укладывают в опалубку наружных стен или на комплексные плиты покрытия как теплоизоляцию, или в пустоты кирпичной колодцевой кладки как утеплитель. Высота падения полистиролбетонной смеси при этом не должна превышать 1,5 м.

Наиболее эффективным способом для транспортировки и укладки приготовленной полистиролбетонной смеси является использования героторного насоса, который позволяет перемещать смесь на расстояние до 30 м по горизонтали или на 10 м по вертикали без ее расслаивания.

Для этой цели может быть использована установка типа МПТС, состоящая из, смесителя с горизонтальным валом емкостью 500 л, приемного бункера (550 л) со шнеком для подачи смеси в героторный насос и героторного насоса для подачи и укладки смеси.
При наличии смесителя для транспортирования и укладки смеси могут быть использованы только приемный бункер со шнеком и героторный насос этой установки.

ПЕРЕЧЕНЬ
нормативных документов, на которые имеются ссылки
в настоящих ТУ
ГОСТ 7076-87 Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности, п.4.7.
ГОСТ 7473-94 Смеси бетонные. Технические условия, п.3.7.
ГОСТ 9758-86 Заполнители пористые неорганические для строительных работ. Методы испытаний, п.4.2.
ГОСТ 10178-85 Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия, п.2.1. (приложение А).
ГОСТ 10180-90 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам, п.4.1., п.4.6.
ГОСТ 10181.0-81 Смеси бетонные. Общие требования к методам испытаний, п.4.1.
ГОСТ 10181.2-81 Смеси бетонные. Методы определения плотности, п.4.5., п.4.6 (приложение А).
ГОСТ 12730.1-78 Бетоны. Метод определения плотности, п.4.6.
ГОСТ 18105-86 Бетоны. Правила контроля прочности, п.3.1., п.4.1., п.4.6.
ГОСТ 23732-79 Вода для бетонов и растворов. Технические условия, п.2.5 (приложение А).
ГОСТ 24211-90 Добавки для бетонов. Классификация, п.2.3 (приложение А), п.2.4 (приложение А).
ГОСТ 27005-86 Бетоны легкие и ячеистые. Правила контроля средней плотности.
ГОСТ 27006-86 Бетоны. Правила подбора состава, п.3.1 (приложение А).

ГОСТ 30108-94 Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов, п.3.5.

Кирпичей из ячеистого бетона с заполнителем из переработанного пенополистирола

Кирпич из ячеистого бетона был получен путем использования легкого раствора с заполнителем из переработанного пенополистирола вместо песчаных материалов. После определения свойств блока (впитывание, прочность на сжатие и растягивающие напряжения) было обнаружено, что этот кирпич соответствует требованиям стандартов кладки, используемых в Мексике. Полученный материал легче товарного, что позволяет быстро его обрабатывать, контролировать качество и транспортировать.Он менее проницаем, что помогает предотвратить образование влаги, сохраняя свою прочность за счет большей адгезии, чем у сухого полистирола. Он был более гибким, что делало его менее уязвимым к растрескиванию стен из-за смещения грунта. Кроме того, он экономичен, поскольку в нем используется материал, пригодный для вторичной переработки, и он обладает свойствами, предотвращающими порчу, увеличивая срок его службы. Мы рекомендуем использовать полностью сухой EP в сухой среде, чтобы получить лучшие свойства кирпича.

1.Введение

Легкий строительный раствор может быть получен разными способами и в основном зависит от воздушного фактора, то есть уменьшение плотности материала заключается во включении воздуха в его структуру, что может быть сделано путем замены крупного заполнителя (песка) на воздух. Таким образом, включение воздуха в структуру материала способствует образованию пузырьков (пустого пространства) внутри бетона или раствора. Поэтому при высыхании из воздушных отверстий образуется легкий материал. Этот тип бетона известен как Ячеистый бетон .Было предложено определять легкий бетон как бетон, сделанный с легким заполнителем или без заполнителя, который позволяет получить вес меньше, чем у обычного бетона 2400 кг / м 3 [1].

Что касается использования полистирола в бетонах, в литературе упоминается использование шариков из пенополистирола (EP) в качестве легкого заполнителя как в бетонах, так и в растворах, содержащих микрокремнезем в качестве дополнительного вяжущего материала. Было обнаружено, что полученные в результате бетоны имели плотность от 1500 до 2000 кг / м 3 с соответствующей прочностью от 10 до 21 МПа [2].Другое исследование охватывает использование шариков из пенополистирола (EPS) и невспененного полистирола (UEPS) в качестве легкого заполнителя в бетонах, которые содержат летучую золу в качестве дополнительного вяжущего материала. Легкий бетон с широким диапазоном плотности бетона (1000–1900 кг / м 3 ) изучались в основном на прочность на сжатие, прочность на разрыв, перенос влаги и поглощение. Результаты показывают, что при сопоставимых размерах заполнителя и плотности бетона бетон с заполнителем UEPS показал на 70% более высокую прочность на сжатие, чем заполнитель EPS [3].

Мелкодисперсный микрокремнезем значительно улучшил сцепление между EP-валиками и цементным тестом и увеличил прочность на сжатие EP-бетона. Исследование показало, что пенополистирол с плотностью 800–1800 кг / м 3 и прочностью на сжатие 10–25 МПа может быть получен путем частичной замены крупного и мелкого заполнителя шариками пенополистирола. Кроме того, добавление стальной фибры значительно улучшило усадку при высыхании [4].

Другое исследование показывает сравнение механических свойств EP-бетонов, содержащих летучую золу, с литературными результатами для бетонов, содержащих только обычный портландцемент в качестве вяжущего [5].В исследовании предлагается разработать класс бетона с заполнителем из полистирола структурного качества с широким диапазоном плотности бетона от 1400 до 2100 кг / м 3 путем частичной замены крупного заполнителя полистирольным заполнителем в контрольном бетоне [6].

Латекс бутадиен-стирольного каучука в качестве полимерной добавки применялся в легком пенополистироле (EP) бетоне. Было исследовано влияние условий твердения и соотношения полимер-цемент на прочность при сжатии и изгибе полимерцементных EP-бетонов [7].Затвердевший бетон, содержащий гранулы из химически обработанного пенополистирола, показал, что на прочность, жесткость и химическую стойкость бетона из полистирольного заполнителя постоянной плотности влияет соотношение воды и цемента [8].

В первой части этого исследования, основанного на определении и характеристиках легкого бетона, был проведен поиск рециклируемого материала с низкой плотностью, который можно было бы переработать с использованием дешевого экологически безопасного метода рециркуляции. Этим материалом был пенополистирол (EP).Из этого материала был получен строительный раствор, в котором крупные агрегаты были полностью заменены частицами с низкой плотностью. Таким образом, кирпичи состоят из переработанного пенополистирола в качестве заполнителя и коммерческого портландцемента в качестве связующего. В отличие от большинства работ, опубликованных в литературе, в этом растворе не используются пуццоланы, добавки или дополнительные заполнители. В этом предыдущем исследовании этот материал имел хорошую адгезию с гидратированным цементом, а лучшие механические свойства ячеистого бетона были получены при соотношении вода / цемент 0.4 и 600 мкг пенополистирола [9].

На втором этапе, в основе этого исследования и с определенной технологией, конкретным технологическим применением раствора из вторичного материала было изготовление ячеистого кирпича. Они должны быть конкурентоспособными по цене, качеству, механическим и физическим свойствам по сравнению с существующими на рынке. Кроме того, в ячеистых кирпичах должен использоваться экологически чистый материал, пригодный для вторичной переработки.

2. Методы и методы

Действия, перечисленные ниже, позволили изготовить и провести механическую и физическую оценку кирпичей из ячеистого бетона; (i) получение и измельчение EP; (ii) применение водоцементного отношения 0.4; (iii) изготовление ячеистого бетона; (iv) изготовление кирпичей с использованием стальных форм толщиной? См; (v) снятие формы и определение сухого веса кирпичей; (vi) испытания на абсорбцию, сжатие и растяжение; Стандарт ASTM C67-03a включает три испытания [10]; (vii) отчет о результатах; (viii) сравнение результатов с заявленными значениями некоторых коммерческих кирпичей в Мексике. Прочность на сжатие легкого бетона из пенополистирола (EPS) значительно увеличивается с уменьшением размера валика ЭПС [11, 12].Кроме того, другое исследование включает в себя три размера частиц полистирола (1, 2,5 и 6,3 мкм) в бетоне и делает вывод, что размер 1 мкм имеет большее сопротивление сжатию [12]. Затем, поскольку целью проекта было повторное использование перерабатываемого материала, такого как пенополистирол, размер частиц зависел от устойчивого и дешевого процесса измельчения. Фактически, достигнутые размеры (2–4 мм) были очень близки к тем, о которых сообщалось как о большей прочности на сжатие [12].

В первую очередь был проведен поиск отходов ЭП.Эти остатки EP были от предметов, полученных в основном от упаковки компьютеров. После того, как материал был собран, его измельчали ​​с водой в кухонном блендере, потому что без воды измельчение было невозможным. Полученный размер частиц составил 2–4 мкм. Затем избыток воды удаляли, и ЭП сушили в естественных условиях без использования печей.

В соответствии с предыдущими исследованиями, ячеистый бетон был получен путем смешивания 600 мкг полистирола и водоцементного отношения 0,4. В качестве цемента использовался CPC (композитный портландцемент).

Следует отметить, что одним из важных факторов, повлиявших на это исследование, была высокая влажность окружающей среды в месте, где проводилось это исследование (Росарио, Аргентина). Этот факт привел к получению жидкого композита, который позволил легко заполнять стальные формы.

Были испытаны два типа образцов, помеченных буквами A и B, с размерами? Мм. Тип А имел водоцементное соотношение 0,4, вес 0,600 кг EP в полувлажном состоянии и возраст 28 дней.Тип B имел такое же водоцементное соотношение, но вес полусухого EP составлял 0,520 кг. Возраст тестирования B составлял всего 14 дней из-за окончания проекта.

Из-за влажности окружающей среды, когда мы сушим влажный полистирол (полученный материал для процесса фрезерования) в течение 7 дней, мы получили вес 600 мкг для кирпичей A и B. Сразу же мы обрабатываем кирпичи A (с 600 мкг) на первом этапе проекта. Затем, когда через 28 дней был использован оставшийся полистирол, мы заметили, что вес уменьшился.Поэтому оставшийся материал был разделен и использован в пяти кирпичах B. Итак, кирпичи B содержали 520 мкг полистирола. Поэтому кирпичи А были изготовлены из «полувлажного» полистирола, а кирпичи B — из «полусухого» полистирола. Мы не получили полностью сухой вес EP из-за условий локальной влажности окружающей среды.

Уровни влажности окружающей среды для «полувлажного» и «полусухого» полистирола были одинаковыми; разница заключалась во времени экспозиции в этих условиях. Влажность окружающей среды в месте проведения эксперимента составляла 62–95% [14] (Росарио, Аргентина; август 2012 г.).Полистирол, названный «полувлажным», выдерживался 7 дней в этой среде и 28 дней в «полусухой».

Через 27 дней для кирпичей A и 13 дней для кирпича B кирпичи прошли испытание на абсорбцию (для этого экспериментального испытания требуется 24 ч [10] насыщения кирпичей для его оценки). Таким образом, результаты испытаний на абсорбцию были получены через 28 дней для кирпичей A и через 14 дней для кирпичей B с испытаниями на сжатие и растяжение.

Теоретически, при хранении во влажной среде около 90% его прочности составляет гаи

.

Дизайн и изготовление наночастиц сшитого полистирола для армирования эластомером

Частицы сшитого полистирола (ПС) в латексной форме были синтезированы методом свободнорадикальной эмульсионной полимеризации. Эластомерные композиты с наполнителем из нано-ПС были приготовлены энергосберегающим методом компаундирования латекса. Результаты показали, что частицы ПК принимают сферическую форму размером 40–60 нм с узким распределением по размерам, а температура стеклования наночастиц ПК увеличивается с увеличением плотности сшивки.Результаты анализа механических свойств показали, что при заполнении стирол-бутадиенового каучука (SBR), нитрил-бутадиенового каучука (NBR) и натурального каучука (NR) сшитые наночастицы PS проявляют превосходные армирующие свойства во всех трех случаях. матрицы, и лучшие в матрице SBR. Было обнаружено, что по сравнению с композитами, наполненными углеродной сажей, другим отличительным преимуществом композитов из эластомера, наполненного сшитыми частицами PS, является небольшая плотность, которая может помочь сэкономить огромное количество энергии при использовании в конечных продуктах.

1. Введение

Наиболее широко применяемые эластомерные материалы из-за слабости модуля и прочности обычно требуют какого-либо армирования перед вводом в эксплуатацию. В данном случае большие части резиновых изделий на самом деле представляют собой композиты, состоящие из эластомерной матрицы и каких-то наполнителей, а также некоторых других отвердителей. Наполнитель, особенно армирующий, играет важную роль в определении характеристик наполненных резиновых смесей [1–9].

В резиновой промышленности уже разработаны многие виды армирующих добавок; обычно используются технический углерод и кремнезем. Эти обычные наполнители обычно представляют собой твердые порошки. Хотя они очень эффективны для армирования, они также имеют некоторые недостатки. В результате сильного взаимодействия наполнитель-наполнитель и слабого взаимодействия наполнитель-каучук, требуется большая энергия и усилия, чтобы смешать порошковые наполнители с высоковязкой эластомерной матрицей в механическом смесителе.Что еще хуже, из-за плохой совместимости с резиновой матрицей наполнители имеют тенденцию к агрегированию, образуя прочную сеть наполнителей, которая может нанести вред дисперсии наполнителей, а также эксплуатационным характеристикам композитов.

Для дальнейшего улучшения характеристик наполненных эластомерных композитов мы разработали концепцию идеальных наполнителей для армирования эластомеров [6, 10]. Чтобы быть таким идеальным наполнителем , он должен обладать некоторыми отличительными особенностями: (1) размер в наномасштабе, чтобы обеспечить превосходное усиление эластомерной матрицы; (2) сферическая форма, помогающая снизить технологическую вязкость наполненной резины; (3) легкий доступ к мелкой дисперсии в резиновой матрице, сдерживающей агрегацию наполнителя и ослабляющей сетку наполнителя; (4) некоторая химическая активность на поверхности, обеспечивающая определенное химическое взаимодействие между наполнителем и матрицей; (5) более низкая плотность, снижающая динамическую движущую энергию наполненных эластомерных композитов; (6) более низкая цена.Однако обычные наполнители, такие как технический углерод и диоксид кремния, не обладают всеми этими характеристиками.

По нашему мнению, полимерные наполнители могут открыть дверь для разработки некоторых новых усилителей эластомеров. В отличие от натуральных наполнителей, которые приобрели определенную структуру и свойства поверхности, полимерные наполнители могут быть разработаны и синтезированы по замыслу дизайнера. Мы можем не только контролировать структуру наполнителей, но также вносить некоторые необходимые изменения в наполнители для регулирования взаимодействия наполнителя с резиной.

В нескольких публикациях сообщалось о некоторых работах в Академии каучуков с использованием некоторых полимерных наполнителей, обычно твердых частиц эмульсии, таких как наночастицы полистирола, в качестве модельных наполнителей для исследований механизмов армирования эластомеров [11–14]. Резиновая промышленность также начала проявлять интерес к разработке новых усиливающих эластомеров агентов из полимерных наполнителей. Zheng et al. [15] из Goodyear Tire & Rubber Company синтезировали некоторые модельные волосатые наночастицы из сшитых полистирольных ядер и полибутадиеновых щеток, а Wang et al.[16] из Bridgestone Americas приготовили различные наночастицы ядро-оболочка различной формы и размера. Они оба считали, что полимерные наполнители могут стать новыми усилителями эластомеров. Но конечные продукты полимерных наполнителей в их работе также находились в порошкообразном состоянии, и, насколько нам известно, агрегаты частиц наполнителя неизбежно возникли бы в результате гибкой резиноподобной полибутадиеновой оболочки, которую они у обоих были порошковые продукты.При приготовлении смеси резиновых смесей им потребовалось много дополнительных усилий и энергии, чтобы снова диспергировать эти полимерные наполнители в высоковязкой резиновой матрице.

Наша работа была проведена в попытке предоставить коммерчески жизнеспособный метод приготовления идеальных наполнителей для армирования эластомеров. Учитывая, что большинство используемых типов резины имеют латексные формы, мы намеревались приготовить своего рода полимерные наполнители в форме латекса для усиления эластомерных матриц. В этой работе стирол был выбран в качестве мономера из-за легкого доступа и его совместимости с обычно используемыми эластомерными матрицами, такими как стирол-бутадиеновый каучук (SBR) и нитрил-бутадиеновый каучук (NBR).Дивинилбензол (DVB) был введен в полимеризационную систему в качестве сшивающего агента для дальнейшего повышения температуры стеклования () и жесткости полимерных частиц в случае возможных применений в горячей среде. Эмульсионная радикальная полимеризация была использована как метод синтеза для получения таких полимерных наполнителей, образованных латексом.

В нашей работе композиты с наполнителем из сшитого полистирола (ПС) из эластомеров были приготовлены энергосберегающим методом компаундирования латекса (LCM).LCM [17–19] является водно-опосредованным методом компаундирования, который значительно снижает вязкость как системы наполнителя, так и системы объемной матрицы, тем самым экономя огромное количество энергии и приводя к лучшему диспергированию наполнителей.

Также была разработана мягкая оболочка (например, полиизопрен) поверх частиц, состоящая из некоторого количества полимера, совместимого с эластомерной матрицей, помогающего регулировать взаимодействия наполнитель-резина. Работа, охватывающая эту часть, будет обсуждаться в другой статье. В данной работе мы сосредоточились на самих частицах ПК.Влияние плотности сшивки на свойства сшитых частиц полистирола и усиление сферических наночастиц полистирола на эластомерных матрицах было исследовано соответственно.

2. Эксперимент
2.1. Материалы

Стирол

(St) был приобретен у Fuchen Chemical Agent Co., Ltd (Тяньцзинь). Дивинилбензол (DVB) поставляла компания Jinke Fine Chemical Agent (Tianjin) Co., Ltd., а гидрокарбонат натрия (NaHCO 3 ) поставляла Shanghai Linfeng Chemical Agent Co., Ltd., Китай. Персульфат аммония (APS) был приобретен у Beijing Chemical Agent Co., Ltd., Китай. Полиоксиэтиленоктилфенольный эфир (эмульгатор OP-10) был поставлен компанией Vason Chemical Agent Co., Ltd (Тяньцзинь). Додецилсульфонат натрия (SDS) был коммерческим продуктом Beijing Yili Fine Chemical Co., Ltd. Безводный хлорид кальция (CaCl 2 ) был продуктом Beijing Beihua Fine Chemicals Co., Ltd. Стирол-бутадиеновый каучук (производственная торговая марка SBR -1502) и его латекс были поставлены компанией Jilin petrochemical Co.Китай. Латекс нитрил-бутадиенового каучука (торговая марка LHN-212) с содержанием акрилонитрила 26 мас.% Был продуктом Lanzhou petrochemical Co., Китай. Натуральный латекс закуплен на Пекинском заводе латексных изделий (Китай). Все остальные реагенты для резиновых смесей являются товарными продуктами.

2.2. Синтез сшитого полистирола

В четырехгорлую колбу, оснащенную мешалкой, обратным холодильником, капельной воронкой и термометром, сначала загружали соответствующий эмульгатор SDS / OP-10 и деионизированную воду.Включите мешалку на соответствующей скорости на некоторое время, пока не будет получена равномерно перемешанная смесь. Затем в партию загружали определенное количество мономеров стирола и ДВБ в заданном соотношении. После еще 30-минутного эмульгирования партию нагревали до. Когда температура стабилизировалась, инициировали полимеризацию, добавляя водный раствор APS. Добавляли водный раствор NaHCO 3 , чтобы довести значение pH латекса до 7. Температуру партии поддерживали в течение всего процесса полимеризации.Оставшиеся мономеры добавляли каплями через 30 минут после инициирования. Через несколько часов реакция эмульсионной полимеризации завершилась. И был получен латекс сшитого полистирола.

2.3. Приготовление композитов с наполнителем

Композиты из эластомеров с наполнителем из ПС были приготовлены методом LCM. Латекс сшитого полистирола и латекс каучука смешивали в заданном соотношении с помощью механической мешалки в течение определенного периода времени. После этого равномерную смесь выливали в водный раствор CaCl 2 при перемешивании для коагуляции.Маточную смесь промывали несколько раз перед сушкой в ​​воздушном сушильном шкафу в течение 24 часов. Все ингредиенты лечебных средств (см. Таблицы 1 и 2) добавляли в двухвалковую мельницу. Затем маточную смесь вулканизировали при определенной температуре (для SBR, для NBR и для NR) в течение периода времени под давлением 15 МПа.


Ингредиенты Загрузка (phra)

SBR или NR 100
PS вариант

ZnO 3.0
Стеариновая кислота (SA) 1.0
Accelerator Db 0.5
Accelerator DMc 0.5
Accelerator TTd 0.2
Antioxidant 4010NAe
Сера 2,0 ​​

частей на 100 частей резины по массе; бДифенилгуанидин; c2,2-дибензотиазолдисульфид; d-тетраметилтиурам дисульфид; е𝑁-изопропил-𝑁-фенил-п-фенилендиамин.

85


85



Ингредиенты Нагрузка (phr)

NBR 100
PS 30
ZnO 5,0
Стеариновая кислота (SA) 1,0
Ускоритель DM 1,0
Антиоксидант 4010NA 2.0
Сера 1,5

2.4. Методы характеризации

Размер частиц и их распределение по размерам измеряли анализатором частиц Zetasizer Nano ZS (UK Malvern Instruments Ltd.) с помощью метода динамического светорассеяния (DLS). Изображения SEM и TEM были получены с помощью сканирующего электронного микроскопа S-4700 (Japan Hitachi Co. Ltd.) и просвечивающего электронного микроскопа H-800 (Japan Hatachi Co.Ltd.) соответственно. Испытания DSC проводили с помощью дифференциального сканирующего калориметра DSC-2C (US Perkin-elmer Co. Ltd.) в потоке газа N 2 со скоростью нагрева 1 / мин. Испытания на растяжение были проведены с образцами в форме собачьей кости на машине для испытаний на растяжение типа Instron при скорости 500 мм / мин в соответствии с ASTM D412. Измерение динамической механической реологии проводили с помощью реометра RPA 2000 (Alpha Technologies, США). Твердость вулканизатов по Шору А измеряли в соответствии с ASTM D2240, используя твердомер XY-1 типа A (No.4 Химический машиностроительный завод компании Shanghai Chemical Equipment Co. Ltd., Шанхай, Китай), а также три различных пятна образца (толщиной более 6 мм) были измерены для получения среднего значения.

3. Результаты и обсуждение
3.1. Размер и морфология

При полунепрерывной операции подачи в голодном состоянии частицы сшитого полистирола были приготовлены в системе эмульсионной полимеризации. Продукты анализировали с помощью анализатора частиц Zetasizer Nano ZS и ПЭМ. Результаты показали, что сшитый полистирол имел сферическую форму размером 40–60 нм с узким распределением, как показано на рисунке 1.

Наноразмерные частицы необходимы для усиления эластомерной матрицы [20–23]. Обладая высокой удельной поверхностью, они обеспечивают достаточную межфазную поверхность для взаимодействий наполнитель-каучук и делают возможной ориентацию сегментов молекулярной цепи эластомера в процессе растяжения [24]. Молекулы эластомера прилипают к частицам наполнителя из-за взаимодействий наполнитель-резина; при растяжении молекулы эластомера могут скользить по поверхности частиц наполнителя; после этого цепи снова прилипли к частицам наполнителя.При дальнейшем растяжении процесс прерывистого скольжения происходил по кругу, приводя к ориентации сегментов молекулярной цепи эластомера. Между соседними частицами наполнителя ориентированные сегменты одинаковой длины стали одновременно нести внешнюю силу. В результате внутренние детали оказались выше модуля упругости образца, показанного как деформационное упрочнение на кривой напряжение-деформация.

3.2. Влияние плотности сшивки.

Частицы

PS с различной плотностью сшивки были приготовлены путем варьирования расхода DVB при 0% масс., 10% масс., 20% масс. И 30% масс. От загрузки стирола.С увеличением потребления DVB плотность сшивки частиц стала выше. В результате подвижность молекул полистирола уменьшилась; температура стеклования сшитого полистирола повысилась; и частицы достигли более высокого модуля. Все вышеперечисленные результаты могут сделать частицы сшитого полистирола более пригодными для работы в условиях высоких температур.

Как видно на рисунке 2, температура стеклования частиц PS увеличивается с потреблением DVB.Хотя теоретически доступ к более высоким частицам PS был возможен при еще более высоком потреблении DVB, 20 вес.% Было бы лучшим выбором, если принять во внимание влияние на стабильность эмульсионной системы.

В наших экспериментах при фильтрации латекса ПС, полученного после эмульсионной полимеризации, мы обнаружили, что доля геля в латексе ПС увеличивалась с увеличением расхода ДВБ. Это могло быть связано с образованием поперечных связей между частицами латекса.Как известно, DVB имеет две функциональные группы винила, что делает его сшивающим агентом при полимеризации. Он связывает не только молекулы в латексной частице при диффузии в латексные частицы, но и сами частицы латекса, когда они инициируются снаружи свободными радикалами. При более высоком потреблении DVB вероятность того, что сшивающий агент инициирован за пределами латексных частиц, увеличивается, и в результате больше латексных частиц соединяется вместе. Впоследствии оказалось, что соединенные частицы латекса являются причиной потери стабильности системы эмульсионной полимеризации.

3.3. Армирование эластомерных матриц
3.3.1. С наполнителями из полистирола с различной плотностью сшивания.

Композиты, наполненные наполнителями из полистирола с различной плотностью сшивки, были приготовлены для исследования влияния плотности сшивания на характеристики армирования частиц полистирола. Композиты SBR с наполнителем из полистирола вулканизировали с помощью низкотемпературной системы отверждения пероксида бензила (ВРО) при температуре, чтобы предотвратить возможное повреждение морфологии частиц полистирола при высокой температуре, как в системе отверждения серой.

В таблице 3 показано, что наблюдались значительные улучшения механических свойств нанокомпозитов SBR с наполнителем из полистирола по сравнению с таковыми из чистого SBR. При более высоком потреблении DVB прочность композитов на растяжение улучшилась, в то время как твердость, остаточное схватывание и прочность на разрыв композитов немного изменились. Следует особо отметить, что напряжение при удлинении на 300% значительно уменьшилось при более высоком потреблении DVB. Но результаты выборки с 30% -ным потреблением DVB не соответствовали закону, как другие образцы.К сожалению, нам не удалось найти этому подходящего объяснения.


Образцы Напряжение при удлинении 300% / МПа Предел прочности при растяжении / МПа Относительное удлинение при разрыве /% Остаточная осажденность /% Твердость по Шору A / ∘ Прочность на разрыв / кН / м

Чистый SBR 1,4 1,5 327 0 46 7

PS / SBR DVB 0% 3.3 9,3 535 20 70 20
DVB 10% 2,3 12,5 607 16 70 21
DVB 20% 2,2 15,9 630 14 66 18
DVB 30% 2,5 13,6 593 10 65 20

Обратите внимание, что загрузка наполнителя PS составляла 20 частей на 100 частей; сшитый наполнитель из ПС был приготовлен с расходом ДВБ 0 мас.%, 10 мас.%, 20 мас.% и 30 мас.% от загрузки стирола.Композиты были отверждены 4 phr перекиси бензила (BPO) при 95 ° C в течение 120 минут.

Эти изменения привели к увеличению плотности сшивки. При более высоком потреблении ДВБ увеличивалась плотность сшивки наполнителей ПС, и, таким образом, подвижность молекул снижалась, что затрудняло диффузию на границах раздела между наполнителями и матрицей. В результате взаимодействие между матрицей SBR и наполнителями PS ослаблялось; напряжение при заданном удлинении уменьшилось.

Это относительно слабое взаимодействие наполнителя и каучука может также объяснить, почему в настоящее время напряжение при заданном удлинении резиновых композитов с наполнителем из сшитого полистирола не соответствует таковым для резины с наполнителем из технического углерода при той же нагрузке. Приготовление такого типа полимерного наполнителя со структурой ядро-оболочка было решением для дальнейшего улучшения свойств. Оболочка из некоторого полимера, хорошо совместимого с эластомерной матрицей, такого как полиизопрен, будет работать для улучшения взаимодействия между резиновой матрицей и полимерными наполнителями, чтобы улучшить механические свойства наполненных резиновых композитов.О работе над этой частью мы расскажем в другой статье.

3.3.2. С наполнителями из полистирола при различных нагрузках

Частицы сшитого полистирола, полученные с расходом 20 мас.% ДВБ, были выбраны из-за лучших характеристик температуры стеклования, процесса эмульсионной полимеризации и свойств композитов с наполнителем из SBR. Были протестированы механические свойства композитов SBR с наполнителем из сшитого ПС с содержанием наполнителя 0, 10, 20, 30, 40 и 50 частей на 100 частей соответственно.

Как показано в Таблице 4, напряжение при удлинении на 300% увеличивалось с загрузкой наполнителя, но оно все еще было относительно низким по сравнению с таковым для образцов с углеродной сажей при той же нагрузке. Прочность на растяжение заметно улучшилась сначала с увеличением загрузки наполнителя, а затем осталась на уровне с загрузкой 30 phr и выше; твердость, остаточное схватывание и прочность на разрыв увеличивались с загрузкой наполнителя. Более высокая загрузка наполнителей из полистирола привела к более сильной сети наполнителя, как показано на Рисунке 3, где эффект Пейна [25] стал более значительным при увеличении нагрузки наполнителя.А из-за более прочной сетки наполнителя при более высокой нагрузке твердость образцов увеличилась в цифрах.


Образцы Напряжение при удлинении на 300% / МПа Предел прочности при растяжении / МПа Относительное удлинение при разрыве /% Остаточная осадка /% Твердость по Шору A / ∘ Прочность на разрыв / кН / м

Чистый SBR 1.4 1,5 327 0 46 7
PS (10) / SBR 1,9 10,7 581 10 58 16
PS ( 20) / SBR 2,2 14,5 623 16 65 22
PS (30) / SBR 2,3 17,6 652 18 72 28
ПС (40) / SBR 2.4 18,0 649 24 77 31
PS (50) / SBR 2,6 17,7 644 26 82 36

Обратите внимание, что все образцы были отверждены 4 phr перекиси бензила (BPO) при 95 ° C в течение 120 минут.

Отличительным преимуществом полимерных наполнителей, наполненных эластомерными композитами, был небольшой вес, который мог способствовать экономии огромного количества энергии при превращении в изделия.Поэтому были протестированы плотности образцов с различной загрузкой наполнителя. Результаты приведены в таблице 5. Сравнение плотности SBR, наполненного PS, и SBR, наполненного углеродной сажей, было проведено с одинаковой загрузкой 30 phr (см. Рисунок 4), что снова выявило преимущество композитов SBR, наполненных PS по весу. Плотность композитов SBR с наполнителем из PS с загрузкой 50 phr не превышала 1.000 г / см 3 , что доказывает, что композиты SBR с наполнителем PS превосходили по весу композиты, наполненные этими обычными наполнителями.


Образцы Плотность / (г / см 3 )

Чистый SBR 0,958
PS (10) / SBR 0,978
PS (20) / SBR 0,985
PS (30) / SBR 0,993
PS (40) / SBR 0,996
PS (50) / SBR 0.998

3.3.3. В нескольких эластомерных матрицах

Было исследовано усиление сшитых частиц полистирола эластомерными матрицами из стирол-бутадиенового каучука (SBR), нитрил-бутадиенового каучука (NBR) и натурального каучука (NR) с загрузкой наполнителя 30 phr. . Пока частицы полистирола были сшиты, для приготовления отвержденных эластомерных композитов с наполнителем из полистирола применялась система высокотемпературной вулканизации из серы с попыткой способствовать диффузии молекул, тем самым усиливая взаимодействия наполнитель-каучук за счет нагрева.

Как показано на Рисунке 5 и Таблице 6, механические свойства значительно улучшились. Предел прочности на разрыв композитов NR с наполнителем из ПС снизился. Мы предположили, что причина может заключаться в том, что на кристаллизацию NR, вызванную деформацией, повлияло введение частиц PS. За исключением того, что по сравнению с тремя чистыми эластомерными матрицами композиты, наполненные сшитыми частицами PS, демонстрировали значительное увеличение напряжения при с учетом удлинения, прочности на разрыв и прочности на разрыв.Более того, улучшение в композите SBR с наполнителем из PS было очень заметным благодаря хорошей совместимости частиц PS с матрицей SBR.


Образцы Твердость по Шору A Напряжение при удлинении 100% / МПа Напряжение при удлинении 300% / МПа Предел прочности при растяжении / МПа Относительное удлинение при разрыве /% Постоянная усадка /% Прочность на разрыв / кН / м

Чистый SBR 48 1.1 1,5 2,0 ​​ 461 4 11
PS (30) / SBR 81 2,7 4,8 12,9 601 36 39

Чистый NBR 55 1,2 2,2 3,5 438 0 16
PS (30) / NBR 80 2,7 7.6 9,3 345 12 33

Чистый NR 35 0,7 1,6 28,3 801 16 30
PS (30) / NR 75 1,9 3,9 19,7 650 56 76

Обратите внимание, что загрузка наполнителя составляла 30 частей на 100 частей, все образцы были отверждены с серой.

Как мы упоминали ранее, наночастицы обеспечивают гораздо большую поверхность раздела для процессов прерывистого скольжения молекул эластомера по сравнению с обычными микрочастицами. Ориентированные кластеры молекул эластомера, вызванные процессами прерывистого скольжения, были наиболее важной причиной улучшенных армирующих характеристик эластомерных композитов. Это также может объяснить, почему наполненные композиты имели более высокое процентное удлинение, чем чистая матрица.В отвержденном чистом эластомере поперечные связи случайным образом распределены в молекулах; длина цепи между двумя сшивающими связями варьировалась друг от друга. Из-за химической связи молекулы не могли скользить по сшивающим связям; таким образом, ориентированных кластеров молекул эластомера не было. В наполненных композитах, помимо химических поперечных связей, физическая адгезия между частицами наполнителя и эластомерной матрицей функционирует как дополнительные физические поперечные связи.Молекулы эластомера могли легко отслаиваться и отскакивать от поверхности наполнителя, и это делало возможным процесс прерывистого скольжения, что приводило к улучшенной прочности и более высокому процентному удлинению.

По сравнению с результатами, полученными для композитов SBR с наполнителем из полистирола, отвержденных с помощью BPO, композиты из SBR с наполнителем из полистирола, отвержденного серой, показали более сильное взаимодействие наполнитель-резина, а именно более высокое напряжение при заданном удлинении и твердости, как показано на рисунке 6. Но в композитах SBR с наполнителем из полистирола, отвержденных с помощью BPO, предел прочности на разрыв был выше, и на кривой зависимости напряжения от деформации наблюдалось деформационное упрочнение при большой деформации.

Различные морфологии эластомерных матриц SBR, NBR и NR с наполнителем из полистирола на поверхности излома при растяжении показаны на рисунке 7. В SBR и NBR наблюдалось тонкое распределение частиц полистирола в матрицах, в то время как в НР наблюдалась сильная агрегация частиц ПК. Кроме того, чрезмерное воздействие пучков электронов высокой энергии во время более длительного исследования поверхности образца вызвало некоторое растрескивание в матрице эластомера, как показано на рисунке 7 (c).

Различие в распределении частиц полистирола привело к различным характеристикам механических свойств наполненных композитов. Кроме того, частицы полистирола в матрице SBR имели более шероховатую поверхность после разрушения по сравнению с таковыми в матрице NBR, как видно из рисунков 7 (a) и 7 (b), которые раскрывают разницу во взаимодействии наполнителя и каучука в этих двух композиты, что частицы ПК имели лучшую совместимость и более сильное взаимодействие с матрицей SBR.

4. Заключение

Сшитый полистирол получали путем свободнорадикальной эмульсионной полимеризации; частицы ПК имели сферическую форму размером 40–60 нм с узким распределением. Сшитые частицы PS продемонстрировали превосходное усиление полярной и неполярной эластомерной матрицы, такой как SBR, NBR и NR. Но прочность на разрыв нанокомпозитов NR с наполнителем из ПС несколько ухудшилась. С увеличением загрузки наполнителя механические свойства композитов значительно улучшились.В частности, в матрице SBR частицы сшитого полистирола обладают хорошей совместимостью и сильным взаимодействием с резиновой матрицей, что приводит к резкому улучшению механических свойств.

С увеличением плотности сшивки сферические частицы сшитого ПС получили более высокую температуру стеклования и, следовательно, возможность применения в горячей среде, но меньшую стабильность в системе радикальной полимеризации эмульсии. В компаундах взаимодействие наполнителя и каучука в композитах SBR с наполнителем из ПС ослабляется с увеличением плотности сшивки; однако в системе высокотемпературной вулканизации серы взаимодействие наполнителя и каучука улучшилось после нагрева.

Отличительным преимуществом полимерных наполнителей является то, что композиты с наполнителем из сшитых частиц ПС из эластомера превосходят композиты, наполненные обычными наполнителями, по весу и плотности.

Благодарность

Эта работа была поддержана Национальным научным фондом выдающихся молодых ученых (50725310), Китай. Мы хотели бы выразить им нашу признательность.

.