Добавки в бетон Справочное пособие

РАСТВОРЫ И БЕТОНЫ, МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПОЛИМЕРАМИ

Раствор и бетон, изготов­ляемые из портландцемента, из­вестны во всем мире в качест­ве строительного материала уже в течение 160 или более лет. Однако цементный раствор и бетон имеют некоторые не­достатки, такие, как замедлен­ное твердение, низкая проч­ность при изгибе, большое трещинообразование при высы­хании и низкая химическая стойкость. Для преодоления этих недостатков пытались ис­пользовать полимеры. Одним из таких направлений является создание модифицированного полимерами раствора (поли - мерцемента) или бетона. Для этого применяют модификацию обычного цементного раствора или бетона такими полимер­ными добавками, как латексы, порошкообразные эмульсии, во­дорастворимые полимеры, жид­кие смолы и мономеры. Раст­вор и бетон, модифицирован­ные полимером, имеют монолит­ную структуру, в которой орга­ническая полимерная матрица и матрица цементного геля гомогенизируются. Свойства раствора и бетона, модифици­рованного полимером, опреде­ляются такой совместной мат­рицей. В системах, модифици­рованных латексом, порошко­выми эмульсиями и водораст­воримыми полимерами, дренаж

Воды из этих систем при гид­ратации цемента приводит к образованию пленки или мем­браны. В системах, модифици­рованных жидкими смолами и мономерами, добавка воды сти­мулирует гидратацию цемента и полимеризацию жидких смол или мономеров.

Первый патент на приме­нение полимерцемента был вы­дан Крессону в 1923 г. [1]. Он касается материала для покрытий с природными кау­чуковыми латексами, при этом запатентованный цемент был использован в качестве основы. Первый патент такой системы, модифицированной полимер­ным латексом, был опублико­ван Лефебром [2] в 1924 г. По-видимому, он — первый ис­следователь, который намере­вался создать растворы и бе­тон, модифицированные латек­сом, используя природные кау­чуковые латексы, путем под­бора состава при смешивании. Этот патент важен с истори­ческой точки зрения. Подоб­ная идея была запатентована Кирпатриком [3] в 1925 г. В 20-е и 30-е годы были раз­работаны раствор и бетон, модифицированные полимера­ми, с использованием природ­ных каучуковых латексов. С другой стороны, в 1932 г. был выдан патент Бонду [4], который впервые предложил ис­пользовать синтетические кау­чуковые латексы для систем,
модифицированных полимера­ми. В 1933 г. был выдан патент Родвеллу [5], который первый применил латексы синтетичес­ких смол, включая поливинил - ацетатные, для модифициро­ванных систем. Другими сло­вами, 1930-е годы стали пово­ротной точкой в использова­нии латексов в качестве мо­дификаторов цемента (от при­родных каучуковых латексов до латексов синтетического каучу­ка или смол).

В 1940-х годах были опубли­кованы некоторые патенты на системы, модифицированные полимером, с такими синтети­ческими латексами, как латек­сы полихлоропренового каучу­ка (неопрен) [6] и полиакрил - эфирные латексы [7]. Для - практического применения бы­ли разработаны растворы и бе­тоны, модифицированные по- ливинилацетатом. С конца 40-х годов модифицированные поли­мерами растворы и бетоны ста­ли использоваться для покры­тий палуб кораблей, настилов мостов, мостовых, полов, а так­же в качестве антикоррозион­ных покрытий. В Великобри­тании Гриффитсом [8] и Сти - венсом [9] были проведены ис­следования по использованию систем, модифицированных природным каучуком. В то же время большой интерес вызвало использование синтетических каучуков в модифицированных полимерами системах. В 1953 г. Гэйст и др. [10] опубликова­ли детальное исследование о растворах, модифицированных поливинилацетатом, и внесли ряд ценных предложений от­носительно развития модифи­цированных полимерами си­стем.

В 60-е годы бутадиенсти - рольный каучук [11], полиак­риловый эфир [12] и поли­винил иденхлоридвин ил хлор ид ]13] были применены для мо­дификации растворов и бето­нов. С этого времени практи­ческие работы по исследованию и развитию модифицированных растворов и бетонов значитель­но продвинулись в различных странах, в частности в США, СССР, ФРГ, Японии и Велико­британии. Соответственно по­явилось значительное число пу­бликаций, включая патенты, книги, статьи и доклады. Глав­ные и важнейшие из этих исследований приведены ниже.

1. Патенты: Е. И. дю Пон де Немур энд Ко. [14]; Мастер Механике Ко. [15]; Америкэн Цианамид Ко. [16]; Доу Кеми - кал Ко. [17]; Онода Цемент Ко. [18].

2. Книги: Ю. С. Черкинского [19]; Намики и Охама [20]; В. И. Соломатова [21]; Сатал - кина и др. [22]; Патуроева [23]; Вильсона и Крипса [24]; АСІ Committee 548 [25].

3. Статьи: Вагнера [26, 29]; Петри [30]; Мори, Кавано, Охама и др. [31]; Охама [32—35].

4. Доклады, представленные на основных конгрессах и кон­ференциях по полимерам в бе­тоне (табл. 7.1).

Недавно во всем мире стали широко применяться такие по­лимерные латексы, как бута- диенстирольный каучук, поли-

Сентябрь 1967 Г.

Октябрь 1972 г.

Март 1973 г.

Апрель 1973 г. Май 1975 г.

Октябрь 1976 г.

Октябрь 1978 г. Сентябрь 1980 г. Май 1981 г. Июнь 1981 г.

Акриловый эфир, поливинили- денхлоридпол ив инилхлорид, полиэтиленвинилацетат и поли - винилацетатные латексы. В Японии были изданы JIS (японские промышленные стан­дарты), влючающие несколько стандартов по качеству и мето­дам испытаний модификаторов цемента и растворов типа ла­текса:

JIS А 1171 Изготовление образца для испытаний модифициро­ванного полимером раст­вора в лаборатории JIS А 1172 Испытание на прочность модифицированного поли­мером раствора JIS А 1173 Испытание на осадку ко­нуса модифицированного полимером раствора JIS А 1174 Испытание на определе­ние удельного веса и со­держания воздуха (грави­метрическое) чистого, мо­дифицированного поли­мером раствора

Симпозиум RILEM «Синтетиче­ские смолы в жилищном строи­тельстве»

Осенний съезд АСІ, 1972 г. «По­лимеры в бетоне» Весенний съезд АСІ, 1973 г. «Полимеры в бетоне» Симпозиум «Смолы и бетон» Первый международный кон­гресс по полимерам в бетоне Международный симпозиум по полимерам в бетоне (весенний съезд АСІ 1976 г.) Второй международный кон­гресс по полимерам в бетоне Осенний съезд АСІ 1980 г. «Полимеры в бетоне» Третий международный конгресс по полимерам в бетоне Международный симпозиум «Пластики в материалах и ин­женерных сооружениях», ІСР (RILEM) ІВК

JIS А 6203 Полимерные дисперсии для модификаторов це­мента

Натт [36, 37] в конце 60-х годов разработал модифи­цированную ненасыщенной по­лиэфирной смолой систему «Эс - теркрит» (отраслевое назва­ние), которая в настоящее время имеется на рынке. В 1971 г. Дайку, Штайнберг и др. [38] исследовали ряд других систем. Доннелли [39] и Дафф [40] запатентовали системы, основанные на эпоксидных смо­лах, соответственно в 1965 и 1973 гг. В. 1959 г. была запатен­тована система с уретановым преполимером [41].

Метилцеллюлоза, очень популярная в качестве водо­растворимого полимера, ис­пользуется как модификатор цемента, а с начала 60-х годов
она также широко применялась в производстве клеящих моди­фицированных растворов для керамических плиток [42]. В этом случае содержание поли­мера составляет 1% или менее от используемого цемента. Ши - базаки [43] показал, что такие полимеры, как гидроксиэтил - целлюлоза и, поливиниловый спирт, эффективны в качестве водорастворимых полимеров для модификации растворов. В 1974 г. Рамеси и Разл [44] опубликовали обобщающий об­зор по модифицированным по­лимерами системам.

Настоящая глава посвяще­на технологии производства, свойствам и применению раз­личных модифицированных растворов и бетонов.