![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Модификация строительных материалов полимерами
Одним из эффективных направлений улучшения свойств традиционных материалов - бетона, дерева, естественного камня, битума и пр. считается обработка их полимерами. Модификацию строительных материалов полимерами осуществляют следующими приемами: введением полимеров в бетонную или растворную смесь при перемешивании; пропиткой полимерами готовых изделий; нанесением полимерных покрытий на поверхности; введением полимерных волокон и заполнителей. Материалы, модифицированные полимерами, характеризуются повышением прочности при всех видах механического загружения, но особенно при растяжении; улучшением деформативных характеристик, выражающихся в уменьшении жесткости, несколько большей предельной деформативности; повышенным сопротивлением динамическим воздействиям благодаря проявлению свойств высокой эластичности полимеров; повышением химической стойкости, водостойкости и водонепроницаемости; уменьшением истираемости; повышением адгезии, т.е. способности сцепляться с другим материалом и служить в качестве клеящего состава. С этой же целью в древности в известковые растворы добавляли творог, сыр, яйца, кровь животных - органические вещества. Строительные материалы, модифицированные полимерами, можно полностью отнести к композиционным материалам. В данном случае роль первичной фазы матрицы играет модифицированный материал, а роль вторичной фазы - полимерная добавка. Ниже приводятся примеры модификации некоторых материалов полимерами. Модификация бетонов Полимерцементный бетон - это цементный бетон с полимерной добавкой, составляющей 10-20% от вяжущего. Правильнее цемент- нополимерный бетон, но название укоренилось с начала применения таких бетонов (растворов). От обычных цементных бетонов он отличается повышенными свойствами за счет затвердевшего полимера, который, равномерно распределяясь в цементном камне, как бы армирует его. По виду минерального связующего могут быть составы полимерцементные (портландцемент, пуццолановый и т.п.), полиме- ризвестковые и полимергипсовые. Добавками служат различные высокомолекулярные органические соединения, наиболее распространенные поливинилацетат (ИВА), лагексы, водорастворимые эпоксидные смолы и др. Добавки вводят в бетонную смесь при ее приготовлении. Влияние полимерной добавки на прочность полимерцемента связано с условиями твердения и вида полимера. Например, присутствие ПВА придает полимерцементному бетону высокую прочность при растяжении и изгибе, что проявляется только при твердении в воз- душно-сухих условиях (влажность воздуха 40-50%). Прочность при сжатии для сухого полимерцементного бетона меньше, чем для обычного бетона, твердеющего во влажных условиях (влажность 90- 100%). Такие же закономерности характерны и для полимерцемент- ных бетонов с другими полимерными добавками. Усадка полимерцементных бетонов с добавкой Г1ВА и латексов в несколько раз выше чем у обычного бетона. Такое увеличение усадки связано с процессом пленкообразования полимера. Пленка, обладая высокой адгезией к составляющим, стягивает скелет цементного камня и увеличивает тем самым общую усадку. Для составов с водорастворимыми полимерами характерно снижение усадки по сравнению с обычными бетонами. Также уменьшаются деформации ползучести, что объясняется повышенной плотностью бетона и уменьшением дефектов в структуре бетона. Например, бетоны с водорастворимыми полимерами нормально- влажного твердения способны выдержать 150...300 циклов попеременного замораживания и оттаивания. Полимерцементные бетоны имеют повышенную стойкость к действию морской воды и щелочей. Полимерцементные бетоны с ПВА удовлетворительно сохраняют свойства в маслах, керосине и других неполярных средах, но снижается прочность в жирах. По износостойкости полимерцементные бетоны превосходят цементный бетон в 15-20 раз. Применяют полимерцементные бетоны для полов промышленных зданий, ремонта дорожных и аэродромных покрытий, для замоноли- чивания стыков и заделки швов железобетонных конструкций, антикоррозионных покрытий и пр. Бетонополимеры - это затвердевшие бетоны, пропитанные полимером. Бетоны имеют микротрещины, каверны, пустоты, которые понижают его прочностные характеристики, снижают водостойкость и т.п. В плотном бетоне объем пор может составлять 8-20%. Для пропитки используют жидкие мономеры (метилметакрилат или стирол), полимеры (эпоксидные и полиэфирные смолы) и различные композиции на их основе. Раньше для повышения стойкости бетона применяли битумы, которыми пропитывали сваи, части фундаментов и др. Современная технология производства бетонополимерных изделий состоит из следующих операций: изготовление бетонных изделий обычным путем; высушивание при температуре 110°С в течение 10-20 ч; вакуумирование бетона для удаления воздуха и паров воды из перового пространства; пропитка мономером под давлением; отверждение мономера в порах бетона. Прочность бетонополимера на сжатие повышается в 2-10 раз по сравнению с исходным бетоном. Прочность на растяжение увеличивается в 3-10 раз. Соответственно возрастает его прочность на изгиб. С увеличением содержания полимера в бетоне, прочность бетонополимера возрастает. Увеличивается стойкость бетонополимеров в агрессивных средах и водонепроницаемость, морозостойкость может превышать 5000 циклов. Однако многоступенчатость технологии и потребность специального оборудования для пропитки и отверждения мономера повышает стоимость изделия, ограничивает размеры. В настоящее время разработан метод пропитки бетона эксплуатируемых железобетонных конструкций мономером метилметакри- латом. При этом бетон просушивается до остаточной влажности 1- 2%, снижается летучесть мономера путем взедения парафинов, и соответствующие отвердители полимеризуют композицию в течение нескольких часов. Бетоны с полимерным заполнителем (фибробетон). В бетон вводят полимерные волокна, например, из полипропилена длиной до 100 мм. Полипропилен не смачивается и обладает водоотталкивающими свойствами и поэтому в бетоне отсутствует физико- химическая связь. Сцепление волокон с бетоном носит механический характер. Бетон с полимерными волокнами характеризуется повышенной прочностью на изгиб и растяжение по сравнению с не- армированными бетонами: обладает малой деформативностыо, повышенной трещиностойкостью, ударной прочностью, удовлетворительной огнестойкостью. Применяется для чеканочных композиций, в дорожных покрытиях, сваях и др. Введение в ячеистые бетоны гранул пенополистирола дает возможность получить теплоизоляционные материалы М300...400. Бетоны с полимерными покрытиями. Бетонные и железобетонные конструкции проницаемы для жидкостей и газов, находящихся под давлением, нестойки против многих химически агрессивных сред, обладают высоким водопоглощением, плохими диэлектрическими свойствами, имеют шероховатую поверхность. Для устранения этих недостатков на поверхности бетона устраивают защитные покрытия. К ним предъявляются следующие требования: высокое сцепление с поверхностью бетона; высокая прочность, эластичность и трещино- стойкость, низкая проницаемость для агрессивных сред; долговечность и экономичность. Этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяют покрытия на полимерной основе: лакокрасочные, мастичные, полимерце- ментные, пленочно-плиточные, листовые. Большое применение за рубежом нашли эпоксидные составы для мостовых, аэродромных покрытий, что защищает проезжую часть от износа. Бетоны в пенопластовой опалубке. Для возведения стен малоэтажных домов применяют пустотелые блоки из пенополистирола, служащие опалубкой, в которую устанавливают арматуру и укладывают бетон. Таким образом получают слоистые монолитные железобетонные стены с теплоизоляцией. Поверхность стен затирают мастиками.
|