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].

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).

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

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

1,1 - Ю^5

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-

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.