Полимерные и полимерцементные бетоны, растворы и мастики

Полимерные и полимерцементные бетоны, растворы и мастики

Попов К. Н.

Химия и новая технология все больше входят в повседневную практику строителей. И даже в таких традиционных строительных материалах, как бетоны и растворы, все чаще применяют специаль­ные полимерные добавки или даже полностью заменяют минераль­ное вяжущее полимерным. Однако применение новых полимерных и полимерцементных материалов, во-первых, требует более высокой культуры производства и, во-вторых, каждый вид таких. материалов имеет свою определенную экономически и технически рациональную область применения

Необходимость высокой культуры производства при использо­вании полимерных материалов объясняется тем, что качество поли­мерных материалов зависит от точности соблюдения технологических параметров: дозировки компонентов, температуры отверждения и т. п. Часто незначительные отклонения от технологических требо­ваний приводят к необратимому изменению свойств готового мате­риала.

Правильный выбор областей применения полимерных и полимер- цементных материалов диктуется высокой стоимостью полимерных продуктов. Они дороже портландцемента в 20...200 раз Свойства полимерцементных и полимерных материалов довольно специфич­ны и во многом определяются свойствами полимерного вяжущего.

Предлагаемая книга состоит из трех частей. В первой части опи­саны полимерные продукты, используемые в качестве вяжущих, — это общая часть, на которой базируются последующие части; во второй — рассмотрены основы теории и практика применения поли­мерцементных материалов, в третьей — материалы на чисто полимер­ных связующих. Книга должна помочь учащимся разобраться в осо­бенностях технологии и свойств полимерцементных и полимерных бетонов, растворов и мастик и показать их рациональные области применения.

Автор

В Основных направлениях экономического и социального разви­тия СССР на 1986 — 1990 годы и на период до 2000 года, утвержден­ных XXVII съездом КПСС, большое внимание уделяется развитию строительства. В промышленности строительных материалов намечено улучшить структуру применяемых строительных конструкций и ма­териалов, расширить использование эффективных видов металлопро­ката, пластмасс, смол, полимеров, прогрессивных изделий из древеси­ны, керамических и других неметаллических материалов. Для выполне­ния решений XXVII съезда строители должны шире использовать новые материалы, новые химические продукты и в том числе синтетические смолы и пластмассы, производство которых к 1990 г. планируется довести до 6,8 — 7,1 млн. т в год.

Индустриализация строительства предъявляет к материалам новые требования, которым традиционные строительные материалы, такие, как бетоны, растворы и т. п., уже удовлетворить не могли. На помощь строительству пришла химия. Так появилось новое направление в техно­логии строительных материалов: модификация материалов, получае­мых на основе минеральных вяжущих, полимерами путем направлен­ного изменения структуры и соответственно свойств этих материалов.

Традиционные материалы на основе минеральных вяжущих — бето­ны и растворы — по физико-механическим свойствам типичные ка­менные материалы, характеризующиеся высокой прочностью при сжа­тии и низкой — при изгибе и растяжении. У них высокий модуль упру­гости и малая деформативность, низкая адгезия к другим материалам и невысокое сопротивление ударным воздействиям. Наличие пор в затвердевшем бетоне и растворе и химический состав затвердевшего вяжущего предопределяют их ограниченную морозостойкость и невы­сокую химическую стойкость (особенно в кислых средах).

Полимерные материалы в большинстве своем, напротив, обладают высокой прочностью при растяжении и изгибе, у них более низкий модуль упругости и большая деформативность, хорошие адгезионные свойства и высокая химическая стойкость Многие полимеры горючи; их теплостойкость обычно не превышает 100...150°С. Под действием солнечных лучей и кислорода воздуха они „старятся", изменяя фи­зико-механические свойства. Фактором, ограничивающим применение полимеров в строительстве, является их высокая стоимость и относи­тельная дефицитность.

Уже много лет тому назад (в 20 — 30-х годах нашего века) строи­тели делали попытки получить материалы на основе сочетания мине­ральных вяжущих и полимеров, с тем чтобы максимально использо­
вать лучшие качества каждого компонента и свести к минимуму его отрицательные свойства, т. е. модифицировать традиционные материалы на минеральных вяжущих добавками полимеров. Модификация бетонов и растворов может идти двумя путями: либо полимер вводят в бетон­ную или растворную смесь, либо им обрабатывают затвердевший бе­тон.

В первом случае, если полимер вводят в смесь как дополнитель­ное вяжущее помимо основного — минерального (цемента, гипсового вяжущего), получают так называемые полимерцементные материалы. В полимерцементных материалах основную структурообразующую роль играет минеральное вяжущее, а полимер, оказывая влияние на свойства смеси, на процесс твердения минерального вяжущего и на структуру затвердевшего материала, существенно изменяет свойства готового материала. Так, например, добавляя в смесь полимер в ко­личестве 10...15% от массы минерального вяжущего, можно придать раствору или бетону высокую водонепроницаемость, стойкость к износу, низкую электропровоцность, сильно повысить его адгезию к другим материалам. Если же минеральное вяжущее целиком заме­няется в бетонной смеси полимером, то такой материал называют Полимербетоном.

Во втором случае, при пропитке затвердевшего бетона (или раствора) полимером, получают бетонополимер — бетон, в порах которого образовалась пространственная сетка затвердевшего по­лимера. Обычно в качестве полимерного компонента в зтом случае применяют жидкие мономеры. Бетон пропитывают ими после пред­варительной сушки и вакуумирования. Для отверждения (поли­меризации) мономера, вошедшего в поры бетона, применяют теп­ловую или радиационную обработку. Этот довольно сложный вид модификации бетона полимерами в данной книге не рассматри­вается.

Большим достоинством полимерцементных и полимерных бе­тонов и растворов является то, что технология их получения и обработки мало отличается от технологии бетонов и растворов на минеральных вяжущих. Например, для них используется стан­дартное оборудование для приготовления и укладки бетонных и растворных смесей. Твердеют полимерцементные и полимерные бетоны и растворы при нормальных условиях; ускоряют тверде­ние тепловой обработкой.

Рациональные области применения полимерцементных материалов зависят от вида и свойств полимера и его дозировки. Из-за относительно высокой стоимости и дефицитности полимеров полимерцементные материалы целесообразно применять в виде тонкослойных покрытий (отделочные материалы, материалы для полов), склеивающих соста­вов при отделочных и ремонтных работах, для гидроизоляции и гер­метизации, получения электроизоляционно-омоноличивающих составов н т. п.

Полимербетоны и полимеррастворы из-за того, что в них нет мине-

Рального вяжущего, а его роль выполняет полимер, значительно дороже обычных и полимерцементных бетонов и растворов. Однако благодаря некоторым, не присущим обычным и полимерцементным бетонам свойствам (например, высокой и универсальной химической стойкости), полимербетоны успешно применяются в специальном строительстве: конструкциях зданий химической и пищевой промышленности, при устройстве полов промышленных и общественных зданий с тяжелыми условиями эксплуатации и др.