Применение полимеров в бетонах и растворах

Цементные бетоны - главнейший строительный материал -не лишены недостатков. В частности, пористость бетона делает его недостаточно морозо- и коррозионностойким, а также проницаемым для жидкостей. Цементные бетоны быстро разрушаются под действием кислот.

В некоторых случаях бетон нельзя применять из-за его хрупкости и невысокой износостойкости; кроме того, свежий бетон плохо сцепляется с поверхностью старого бетона. Подобных недостатков не имеют бетоны, в которых минеральное вяжущее частично или полностью заменено полимерами.Эта группа включает бетоны, в которые вводится значительное количество полимеров, создающих в структуре материала полимерную фазу и существенно влияющих на его строение и свойства. В мировой практике для таких бетонов начали употреблять термин «П-бетоны». Их можно подразделить на четыре группы: цементно-полимерные бетоны, полимербетоны и полимеррастворы, бетонополимеры и бетоны, содержащие полимерные материалы (заполнители, дисперсную арматуру или микронаполнители).

Цементно-полимерные бетоны - это цементные бетоны с добавками различных высокомолекулярных органических соединений в виде водных дисперсий полимеров (продуктов эмульсионной полимеризации различных полимеров: винилаце-тата, винилхлорида, латексов и др.) или водорастворимых коллоидов (поливинилового и фурилового спиртов, эпоксидных водорастворимых смол, полиамидных и мочевиноформальдегидных смол). Добавки вводят в бетонную смесь при ее приготовлении.

Цементно-полимерные бетоны характеризуются наличием двух активных составляющих - минерального вяжущего и органического связующего. Вяжущее вещество с водой образует цементный камень, склеивающий частицы заполнителя в монолит.

Полимер по мере удаления воды из бетона образует на поверхности пор и капилляров, зерен цемента и заполнителей тонкую пленку, которая обладает хорошей адгезией и способствует повышению сцепления между заполнителем и цементным камнем, улучшает монолитность бетона и работу материала под нагрузкой. В результате цементно-полимерный бетон приобретает повышенную по сравнению с обычным бетоном прочность при растяжении и изгибе, более высокую непроницаемость, морозостойкость и адгезию к основанию. В то же время такой бетон имеет повышенную деформативность и иногда проявляет снижение прочности при водном хранении.

Наиболее распространенными добавками полимеров в цементные бетоны являются поливинилацетатная эмульсия (ПВАЭ) и латексы (в количестве 5...25 % от массы цемента в расчете на сухое вещество), а также водорастворимые смолы (0,5...2 % от массы цемента).

Применяют цементно-полимерные бетоны для покрытия полов промышленных предприятий, взлетных полос аэродромов, устройства резервуаров для воды и нефтепродуктов, для наружной отделки по бетонным и кирпичным поверхностям.

Попимербетоны и полимеррастворы - это материалы, полученные в результате затвердевания рационально подобранной смеси полимерного связующего, наполнителей и заполнителей.

В качестве связующего для полимербетонов наиболее часто применяют термореактивные смолы: эпоксидные, фурановые и полиэфирные. Для улучшения свойств смесей и затвердевания композиции вводят пластификаторы (дибутилфталат, касторовое и минеральное масло), растворители (бензин, ацетон и др.), от-вердители (зависит от вида смолы) и модификаторы. Отвердевание полимерного связующего осуществляется при обычной температуре, а в некоторых случаях - с сухим подогревом.

Наполнители (тонкодисперсные порошки: андезитовая мука, цемент, мел, алюминиевая пудра, молотый кварцевый песок) уменьшают расход полимера и изменяют свойства материала в нужном направлении (повышают механическую прочность, -уменьшают усадку, придают теплостойкость и т. д.).

В качестве заполнителей применяют обычные кварцевый песок и щебень фракции 5...20 мм в высушенном состоянии.

Свойства полимербетонов зависят от вида смолы, состава бетона, технологии получения. Наибольшей прочностью при сжатии (до 100 МПа) обладают полимербетоны на основе эпоксидной смолы. Для них характерна также низкая пористость (1...2 %), высокая химическая стойкость, стойкость к истиранию, высокая клеящая способность. Наряду с этим полимербетоны характеризуются повышенной деформативностью и невысокой термостойкостью.

Полимербетоны находят применение для изготовления коррозионностойких конструкций химических производств, устройства полов на промышленных предприятиях, ремонта каменных и бетонных конструкций.

Бетонополимеры - это композиционные материалы, полученные пропиткой обычного тяжелого бетона полимерами с последующим отвердеванием в порах. Готовые бетонные или железобетонные изделия или конструкции подвергают специальной обработке, которая включает сушку изделий, ваку-умирование, пропитку специальным составом и полимеризацию, если для пропитки используются мономеры. В результате обработки либо достигают увеличения долговечности и непроницаемости бетона, если его пропитывают вязкими составами без их последующей полимеризации и упрочнения, например битумами, петролатумом, либо получают новые материалы, по свойствам значительно превосходящие бетон, если его пропитывают мономером с последующей его полимеризацией в теле бетона.

Сушка бетона в течение 6...20 ч необходима для удаления воды из пор и капилляров материала. Вакуумирование обеспечивает более глубокую очистку пор и капилляров, а также удаляет из бетона воздух; является желательной, но не всегда обязательной операцией.

Если необходимо только закрыть доступ воде и агрессивным жидкостям и газам, то используют петролатум, разбавленные смолы, расплавленные битумы или серу. Пропитку ведут в ваннах в течение 6... 15 ч, а затем охлаждение - 3...8 ч. Глубина пропитки составляет 1...3 см. Для более значительного изменения структуры и свойств бетона используют жидкие мономеры (ме-тилметакрилат или стирол), полимеры (эпоксидные и полиэфирные смолы) и различные композиции на их основе. Нагретые изделия помещают в автоклав, вакуумируют 1...2 ч, затем подают пропиточный состав и вакуум заменяют на избыточное давление 0,8..Л,2 МПа. Глубина пропитки жидкими мономерами составляет 10...20 см и более.

Пропитка бетона мономером с его последующей полимеризацией в теле бетона приводит к резкому увеличению прочности и улучшению других свойств бетона. Прочность бетонополимера на сжатие по сравнению с исходным контрольным бетоном повышается в 2... 10 раз, вместо бетона М200...М500 получают бетонополимер марок М800...М2000. Прочность сцепления бетона с арматурой возрастает с 1...2 МПа для исходного бетона до 10... 18 МПа, морозостойкость - с 200 до 5000 циклов.

Специальную обработку бетона полимером целесообразно проводить для повышения долговечности изделий, работающих в агрессивных условиях, а также для получения изделий с особыми свойствами (износостойких, электроизоляционных, газонепроницаемых и др.).

Существенные недостатки бетонополимера - значительное усложнение технологии бетона, увеличение стоимости изделия и необходимость тщательного соблюдения техники безопасности.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: