Добавки в бетон Справочное пособие
ПРОИЗВОДСТВО И СВОЙСТВА СИСТЕМ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ жидкими СМОЛАМИ
7.7.1 Системы, модифицированные полиэфиром. В конце 60-х годов Натт разработал модифицированную ненасыщенным полиэфиром систему «эстеркрит» [150, 151]. При изготовлении этой системы ненасыщенную полиэфирную смолу, растворенную в стироле, смешивают с портландцементом при полимерцементном отношении выше 30 % совместно с водорастворимым катализатором окислительно-восстановительного действия. Эта смоло - цементная композиция получила название «эстеркрит». Она имеет следующий состав [150]:
Материал Состав, ч.
По массе Полиэфирная смола. 50—70 Ненасыщенный мономер
(стирол)............................ 25—65
Порошкообразный персульфат аммония. . 3—5 Порошкообразный бисульфит натрня. . 1—3 Портландцемент (со стеариновой кислотой) 80—150
Эстеркрит можно получать поликонденсацией многих поликарбоксильных кислот и многоатомного спирта. Непосредственно перед употреблением смолу смешивают с заполнителями и водой. Когда катализатор активизируется при добавлении воды, одновременно происходят полимеризация и гидратация цемента. Оптимальное водоцементное отношение составляет примерно 22 %. Содержание заполнителя выбирают в зависимости от области применения.
Эстеркрит имеет много преимуществ по сравнению с модифицированными латексом системами. Он характеризуется быстрым схватыванием, быстрым развитием прочности, высокой степенью сцепления с бетоном, хорошей износостойкостью, водостойкостью, химической и термической стойкостью, высоким сопротивлением истиранию. Прочностные свойства эстеркрита для типичного состава смеси приведены в табл. 7.19 [152].
Таблица 7.19. ПРОЧНОСТЬ РАСТВОРА ИЗ ЭСТЕРКРИТА
|
Подобные системы исследовали также Дикец, Штайнбер - ган и др. [153], Сами Абдель Монем Эль-Гарф [154] и Бир - кимер и Линдеман [155].
7.7.2 Системы, модифицированные эпоксидной смолой. Первый патент на модифицированную эпоксидом систему был взят Доннели в 1956 г. [156]. В соответствии с этим патентом для получения такой системы смесь бисфенола с эпоксидной смолой типа А сначала эмульгируется с водой и затем перемешивается с предварительно подготовленной смесью цемента с заполнителями. Полимерцементное отношение в системе широко варьируется. Полимеризация и гидратация цемента в этой системе происходят, как и у эстеркрита, в одно и то же время. Валента [157] провел детальное исследование различ
ных эмульгаторов. Процесс перемешивания для модифицированных эпоксидом систем на первой стадии их развития был довольно сложным. В дальнейшем его в некоторой степени усовершенствовали [156— 161]. В соответствии с новой методикой цемент и заполнители сначала перемешивают в сухом виде, а затчем предварительно подготовленную смесь эпоксиобрабатывающего агента и воды смешивают со смесью цемента с заполнителями. При необходимости добавляют пеногаситель. В некоторых последних работах авторы рекомендуют следующие оптимальные полимерцементные отношения для модифицированных эпоксидом систем: Раффи, Остин [158] — 30 % или больше; Сан и др. [159] —50 % или больше; Нэви и др. [160] —30—45 %; Мак-Клэйн [161] —20 % (для эпоксидной смолы, понижающей водопотребность).
974 |
Ниже приведен типичный состав смеси модифицированного эпоксидом бетона при использовании водопонижающей эпоксидной смолы [161]:
Материал
Количество материала на единицу объема бетона, кг/м3 457
Портландцемент, тип 1 Фракционированный кварцевый песок (модуль крупности 2,4) Окатанный мелкий гравий (размер 10 мм) Эпоксидная смола Обрабатывающий агент
Вода.................................
Полимерцементное отношение, %
Водоцементное отношение, % 27
Содержание воздуха, %4,8
Если водопонижающая эпоксидная смола не используется, то при изготовлении таких модифицированных систем полимерцементное отношение должно быть больше 30 %. Это связано со снижением прочности модифицированных систем при полимерцементном отношении 12—30% (рис. 7.70) [158, 159], что объясняется неполным образованием сплошной матричной фазы.
Подобно системам, модифицированным полиэфирами, модифицированные эпоксидом системы обладают такими свойствами, как высокие прочность и сцепление, хорошая водостойкость, устойчивость к коррозии и т. д. В табл. 7.20 [161] приведены свойства типичного, модифицированного эпоксидом бетона (с использованием водопонижающей эпоксидной смолы) и не- модифицированного бетона. Главным преимуществом этих систем является возможность их выдерживания во влажных водных условиях или в воде.
7.7.3 Системы, модифицированные полиуретаном. Первый патент на модифицированные полиуретаном системы получил Шукевич в 1959 г. [162]. Другая система, модифицированная полиуретановой смолой, была запатентована Ши - рингом в 1970 г. [163]. В 1969 г. Охама опубликовал результаты обширного исследования по модифицированно-
му полиуретаном раствору [164], имеющемуся в настоящее время на рынке в Японии. Он состоит из трех. компонентов, в том числе промотора, полиоля и полиизо - дианата. Для изготовления модифицированной системы смешивают хорошо высушенные цемент и песок, добавляют следующий компонент — промотор — и затем полученную смесь перемешивают с полио - лем. Далее вводят полиизо - цианат и перемешивают до получения однородного раствора.
Основное преимущество модифицированного полиуретаном раствора — развитие прочности при низких температурах или во влажных условиях, хорошее сцепление с влажны-, ми основаниями, водостойкость
Рис. 7.70. Прочность при сжатии бетона, модифицированного эпоксидной смолой
/ —без тепловой обработки; 2—с тепловой обработкой; 3— летучая зола; 4 — без летучей золы
Таблица 7.20. СВОЙСТВА ТИПИЧНОГО, МОДИФИЦИРОВАННОГО ЭПОКСИДОМ БЕТОНА В СРАВНЕНИИ СО СВОЙСТВАМИ И ЕМОДИФН ЦИРОВАНИОГО БЕТОНА
Свойства |
Модифицированный эпокси - дом бетой
Немодифицированиый бетой (28-суточная выдержка)
Прочность при растяжении, МПа Прочность при изгибе, МПа Прочность при сжатии, МПа Модуль упругости, МПа Сопротивление сдвигу, МПа Усадка при схватывании, % Температурный коэффициент линейного расширения, см/(см • °С) Стойкость при замерзании и оттаивании
Сопротивление износу, число оборотов стального колеса, необходимое для 1 см износа Химическая стойкость:
Вода, 5 %-ный раствор NaOH, хлорная известь, моющее средство 15 %-ная соляная кислота 10 %-ная лимонная » 25 %-ная уксусная »
5,76 (5,13) 11,5 (11,4) 52,7 (42,9) 19,0-103 4,5 0,03
1,4-10"5
При прохождении 50 цик лов изменений нет
7700
Постепенное проникание Медленное вспенивание
3,09 ( 3,23) 5,98 (6,05) 38,7 (42,9) 21,8-103 0,7
Заметное отслаивание при прохождении 20 циклов 2400
Быстрое проникание Быстрое разложение
И сопротивление истиранию или твердения цементных сис - (табл. 7.21) [164]. тем. В конце концов в резуль-
Таблица 7.21. СВОЙСТВА ТИПИЧНОГО, МОДИФИЦИРОВАННОГО ПОЛИУРЕТАНОМ РАСТВОРА В СРАВНЕИИИ СО СВОЙСТВАМИ НЕМОДИФИЦИРОВАННОГО РАСТВОРА
|
* Водная выдержка. |
7.7.4 Другие системы, модифицированные смолами. Системы, модифицированные такими термореактивными смолами, как фенолформальдегидные и мочевиноформальдегидные (карбамид) смолы, были разработаны советскими исследователями [165], но их еще нет на рынке.