Вся электронная библиотека >>>

 Бетоны, растворы и мастики >>

  

 Строительство. Растворы и бетоны

Полимерные и полимерцементные бетоны, растворы и мастики


Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

 

ГЛАВА  IV. ПОЛИМЕРНЫЕ БЕТОНЫ, РАСТВОРЫ И МАСТИКИ

 

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОЛИМЕРНЫХ БЕТОНАХ И РАСТВОРАХ

 

Полимербетоны (этим термином мы будем называть полимерные бетоны и растворы) представляют собой композиционные материалы, получаемые в результате твердения смесей, образованных полимерным связующим и заполнителем (мелким и крупным). Под полимерным связующим понимают композиции из жидковязких синтетических смол, модифицирующих, отверждающих и инициирующих добавок и тонкодисперсного наполнителя.

В полимербетонах в основном используют термореактивные смолы. В мастиках применяют как термореактивные смолы, так и термопласты в виде водных дисперсий (ПВА дисперсии, латексы СК и т. п.) и реже в виде растворов полимеров в органических растворителях (каучуковые мастики). В зависимости от вида полимерного связующего поли-мербетоны могут быть: фурановые, фурфурольные, полиэфирные, эпоксидные, фенолальдегидные, ацетоноформальдегидные и др.

Полимербетоны, содержащие арматуру, называются армополимер-бетонами. В зависимости от материала арматуры различают сталеполи-мербетон, стеклополимербетон и т. п. Арматура может быть в виде стержней и проволоки или отдельных волокон — дисперсная арматура. В качестве дисперсной арматуры используют отрезки тонкой проволоки, нити и волокна из стекла, горных пород и полимеров.

В армополимербетонах рационально раздельное армирование: бетона и связующего. Для армирования связующего используют короткие (1...2 мм) отрезки различных волокон. Такая микроарматура является как бы разновидностью микронаполнителей.

 

 

Полимерные растворы и бетоны как композиционные материалы рационально рассматривать на двух структурных уровнях: микроструктурном и макроструктурном. Микроструктурный уровень — структура связующего в полимербетонах (или структура полимерной мастики), макроструктурный уровень — структура, образуемая связующим и заполнителями.

Связующее полимербетонов — зто как бы микробетон, свойства которого зависят не только от свойств синтетической смолы, но и от дисперсности (характеризуемой удельной поверхностью), формы частиц, активности поверхности и других свойств наполнителя.

При изменении содержания наполнителя в связующем наблюдается существенное изменение прочности связующего ( 4, а). На первый взгляд может показаться, что наибольшей прочностью должна обладать чистая (без наполнителя) полимерная смола. В действительности максимальная прочность связующего наблюдается при довольно большом содержании наполнителя: 30...50% от объема связующего. При этом поверхность всех его частиц оказывается смоченной смолой, а между частицами наполнителя образуется сплошная полимерная структура (матрица) из затвердевшей смолы в виде пространственно развитой пленки (зона II). В этом случае на прочность образующейся композиции полимер — наполнитель большое влияние оказывают смачиваемость наполнителя смолой и адгезия затвердевшего полимера к поверхности наполнителя, т. е. поверхностные свойства наполнителя.

При дальнейшем увеличении содержания наполнителя непрерывность полимерной матрицы нарушается и прочность связующего убывает (зона III).

Повышенная прочность связующего при оптимальном наполнении по сравнению с чистой смолой или связующим с малым содержанием наполнителя (зона Г) объясняется двумя причинами. Во-первых, большинство смол при твердении проявляют усадку, вызывающую появление внутренних напряжений и микротрещинообразование в твердеющем полимере, что снижает его прочность. Во-вторых, в тонких слоях на границах полимер — наполнитель наблюдается упорядочение структуры образующегося полимера, сопровождающееся повышением его прочностных свойств.

Для каждого конкретного вида связующего и наполнителя существует своя оптимальная степень наполнения. Она зависит не только от природы смолы и наполнителя, но и в большой степени от дисперсности наполнителя, характеризующейся его удельной поверхностью S ( 4, б). Для одного и того же наполнителя с повышением его удельной поверхности оптимальное количество наполнителя уменьшается, а прочность связующего оптимального состава возрастает. Так, связующее на полиэфирной смоле, наполненной тонкомолотым кварцем с удельной поверхностью 2500 и 3100 см2/г, имело соответственно оптимальные степени наполнения (соотношение наполнитель : смола) 2,3 и 1,6, а прочность связующего 105 и 120 МПа.

Эти зависимости объясняются одновременным влиянием двух факторов. С одной стороны, для наполнителей с большей удельной поверхностью необходимо большее количество смолы для полного смачивания поверхности, но с другой — увеличение удельной поверхности способствует возрастанию доли более прочных контактных слоев полимера в общем объеме связующего.

Введение в состав связующего дисперсной арматуры повышает расход смолы на 10...15%, но при этом существенно повышаются физико-механические показатели связующего за счет армирующего эффекта наполнителя.

Применение наполнителей с очень высокой дисперсностью приводит к возрастанию пористости связующего за счет воздухововлекаю-щего действия наполнителя. Так, при увеличении удельной поверхности наполнителя с 0,1 до 10 мг/г пористость связующего возрастает в четыре раза; при этом изменяется и характер пористости - увеличивается средний размер пор. При определенной дисперсности наполнителя ослабление связующего из-за повышения пористости может свести на нет повышение его прочности за счет увеличения удельной поверхности наполнителя.

Повышенная пористость ухудшает стойкость полимербетонов к истиранию, что особенно важно при применении их для устройства покрытий пола. Дня повышения прочности и износостойкости смеси перед укладкой вакуумируют, что позволяет поднять прочность полимер-бетона на 20...25 %.

Применительно к мастикам наполнитель играет еще одну важную роль: он придает смеси тиксотропные свойства. Это значит, что в покое (например, после нанесения на поверхность) мастичная смесь имеет высокую вязкость и предельное напряжение сдвига и напоминает по свойствам твердое тело, а в процессе нанесения ее структура разрушается механическим воздействием инструмента и мастика разжижается.

При выборе материала для наполнителей большое значение имеет его химический и минеральный состав. Наполнитель должен хорошо противостоять действию тех агрессивных растворов, в контакте с которыми придется находиться полимербетону. Так как отвердителями многих полимерных продуктов являются кислоты (например, фура-новые смолы отверждаются бензосульфокислотой, серной кислотой и т. п.), то в таких связующих нельзя применять известняки, мел, доломиты и другие не стойкие к кислотам горные породы. Природа наполнителя заметно влияет на прочность связующего. Так, например, полимербетон на фурфуролацетоновом мономере с наполнителем из пирита или роговой обманки имеет прочность при сжатии 75...85 МПа (при разрушении бетона наблюдается раскалывание зерен наполнителя, а не отслоение их от полимера), а при наполнении базальтом, гранитом, лабрадоритом прочность составляет лишь 30...50 МПа.

В том случае, когде не требуется кислотостойкость, хорошие результаты дает наполнение эпоксидных и полиэфирных смол молотым доломитом,   мелом, тальком.  Эффективными  наполнителями  карбамидных смол являются полуводный гипс и фосфогипс, связывающие воду из смолы.

Дня получения связующих с высокими физико-механическими показателями целесообразно проводить физико-химическую модификацию поверхности наполнителей. Одна из задач модификации наполнителей — удаление тончайшей пленки воды, адсорбированной поверхностью частиц наполнителя. К образованию водной пленки на поверхности склонны все гидрофильные вещества. Водная пленка на поверхности частиц наполнителя затрудняет твердение смолы в пограничных слоях, т. е. ослабляет структуру твердеющего вяжущего в самых ответ-стенных местах.

Традиционный способ модификации наполнителей, используемый в технологии полимерных материалов, - обработка их ПАВ, которые, адсорбируясь на поверхности частиц, изменяют гидрофильно-гидрофобные свойства последних. Дня таких целей применяют катионоак-гивные и неионогенные ПАВ и кремнийорганические соединения. Поверхность наполнителя можно модифицировать также предварительной обработкой смолами или другими компонентами связующих, а также фторированием поверхности наполнителей. Модификация поверхности производится при совместном помоле наполнителя и модификатора, ультразвуковой обработке их смеси и другими методами, позволяющими активизировать поверхность наполнителя.

Для получения облегченных полимерных связующих выпускают специально изготовленные наполнители в виде полых микросфер со средней плотностью частиц 0,2...0,45 г/см3; прочность связующего с микросферами падает незначительно, но существенно понижается его теплопроводность.

 

К содержанию:  Полимерные и полимерцементные бетоны, растворы и мастики

 

Смотрите также:

 

Свойства бетона   Высокопрочный бетон  Как приготовить бетон и строительные растворы   Бетоны. Бетоносмесители. Бетононасосы. Опалубка  Растворы строительные   Смеси бетонные   Стройматериалы  Гидроизоляция

 

РАСТВОРЫ И БЕТОНЫ, МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПОЛИМЕРАМИ

ПРИНЦИПЫ ПОЛИМЕРНОЙ МОДИФИКАЦИИ ДЛЯ ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

7.2.1. Принципы латексной модификации

7.2.1.4. Физические и механические свойства

7.2.2. Модификация порошкообразными эмульсиями

7.3.1.2. Полимерные латексы

7.2.4. Модификация жидкими смолами

7.2.5. Модификация мономерами

7.3. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ СИСТЕМ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ ЛАТЕКСОМ

7.3.1.3. Заполнители

7.3.2. Подбор состава смеси

7.3.3. Перемешивание, укладка и выдержка

7.4. СВОЙСТВА МОДИФИЦИРОВАННЫХ ЛАТЕКСАМИ СИСТЕМ

7.4.1. Свойства незатвердевших растворов и бетонов.

7.4.1.2. Воздухововлечение

7.4.1.3. Водоудерживаюшая способность

7.4.1.4. Выделение цементного молока и расслоение

7.4.1.5. Особенности схватывания

7.4.2. Свойства затвердевшего раствора и бетона

7.4.2.2 Взаимоотношение между деформациями напряжения и модулями упругости и растяжимости

7.4.2.3 Усадка, ползучесть и термическое расширение модифицированного раствора и бетона

7.4.2.4 Водонепроницаемость и водостойкость

7.4.2.5 Сцепление и прочность сцепления 

7.4.2.6 Сопротивление удару

7.4.2.7 Сопротивление истиранию

7.4.2.8 Химическая стойкость

7.4.2.9 Влияние температуры, термическая стойкость и горючесть

7.4.2.10 Морозостойкость и устойчивость к атмосферным воздействиям

7.5. ПРОИЗВОДСТВО И СВОЙСТВА СИСТЕМ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ ПОРОШКООБРАЗНОЙ СУСПЕНЗИЕЙ

7.5.2 Свойства

7.6. ПРОИЗВОДСТВО И СВОЙСТВА СИСТЕМ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ ВОДОРАСТВОРИМЫМИ ПОЛИМЕРАМИ

7.6.2 Свойства

7.7. ПРОИЗВОДСТВО И СВОЙСТВА СИСТЕМ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ ЖИДКИМИ СМОЛАМИ

7.7.2 Системы, модифицированные эпоксидной смолой

7.7.3 Системы, модифицированные полиуретаном

7.7.4 Другие системы, модифицированные смолами

7.8. ПРОИЗВОДСТВО И СВОЙСТВА СИСТЕМ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ МОНОМЕРАМИ

7.9. ПРИМЕНЕНИЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ РАСТВОРОВ И БЕТОНОВ

 

КОМПОНЕНТЫ БЕТОНА И ТРЕБОВАНИЯ К НИМ (ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА, ЗАПОЛНИТЕЛИ, ДОБАВКИ И ПР.)

ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ И ШЛАКОПОРТЛАНДЦЕМЕНТ (ГОСТ 10178)

Быстротвердеющий портландцемент

Сверхбыстротвердеющие цементы (СБТЦ). ВНВ

ГИДРО-SI

Расширяющиеся цементы (РЦ)

Напрягающийся цемент

Портландцемент с пластифицирующими и гидрофобизирующими добавками

Тонкомолотый многокомпонентный цемент (ТМЦ)

ЭМАКО МАКФЛОУ

ГЛИНОЗЕМИСТЫЕ И ВЫСОКОГЛИНОЗЕМИСТЫЕ ЦЕМЕНТЫ (ГОСТ 969)

БЕЛЫЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТЫ (ГОСТ 965)

Супербелый датский портландцемент

Цветной портландцемент (ГОСТ 15825)

СУЛЬФАТОСТОЙКИЕ ЦЕМЕНТЫ (ГОСТ 22266)

Суперсульфатостойкие цементы

Сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками ССПЦ 400 Д20

ТАМПОНАЖНЫЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТЫ (ГОСТ 1581)

ЦЕМЕНТ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ (ГОСТ 25328)

Кислотоупорный кварцевый кремнефтористый цемент

ЗАПОЛНИТЕЛИ ДЛЯ БЕТОНА

Добавки в бетонные смеси

Минеральные порошки-заменители цемента (активные минеральные добавки и наполнители)

Суперпластификаторы

Методы выдерживания бетона на морозе

Биоциды

Комплексные добавки

Добавки в бетонные смеси. Добавки пластифицирующего действия

Регулирующие схватывание бетонных смесей и твердение бетонов

Регулирующие пористость бетонной смеси и бетона

Придающие бетону специальные свойства

Полифункционального действия

Комплексные добавки-модификаторы

Армирующая фибра

Добавки для бетона

 

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНЫХ БЕТОНОВ

1. МАТЕРИАЛЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОНА

 

МАТЕРИАЛЫ НА ПОЛИМЕРНОЙ ОСНОВЕ

Эпоксидно-сланцевый состав

Битумно-полимерные и полимерные герметики

Тиоколовые герметики

Герметики марок У-ЗОМ и УТ-31

Хлорсульфированный полиэтилен (ХСПЭ)

Мастика кровлелит

Мастики гидроизоляционные бутилкаучуковые

Мастика бутилкаучуковая холодная — МБК

Мастика герметизирующая нетвердеющая строительная

 

Цементные бетоны. Бетоны

Выбор материалов для бетона

Общие положения по расчету состава бетона

Литература

Добавки в бетон

 

Полимерные материалы

Мастики и растворы. Лакокрасочные материалы

Битумно-полимерная гидроизоляция