Добавки в бетон Справочное пособие
Свойства затвердевшего раствора и бетона
7.4.2.1. Прочность. В основном модифицированные раствор и бетон показывают значительное увеличение прочности при разрыве и изгибе, но прочность при сжатии у них не увеличивается по сравнению с обычным цементным раствором и бетоном. Это объясняется высокой прочностью при разрыве самого полимера и общим усилением связей цемента с заполнителями. На прочностные свойства модифицированного раствора и бетона влияют различные взаимодействующие друг с другом факторы: свойства используемых материалов — латексов, цементов и заполнителей, факторы контроля для подбора состава смеси (т. е. полимерцементное и водоцементное отношения, отношение вяжущего к объему пор и т. д.), методы выдержки и методы контроля.
А) Ризг, мпа |
5) Рис. 7.18. Влияние содержания мономера в латексах ПЭВА и БСК иа прочность модифицированных латексом растворов при изгибе йизг(а) и сжатии Лсж(б) / — БСК, 20%; 2 — БСК, 10%; 3 — ПЭВА, 20%; 4 — ПЭВА, 10%; С — содержание связанного стирола или этилена |
Влияние свойств материалов. Свойства полимеров в латексах главным образом зависят от количества мономера в сополимерах, а также от типа и количества пластификаторов. Такие свойства латексов, как механическая и химическая стабильность, выделение воздуха, нормальное схватывание при высыхании, зависят от типа и количества поверхностно-активных веществ и пеногасите - лей и размера дисперсных полимерных частиц. Охама [32, 66] изучил эффект мономерного отношения в латексах ПЭВА и БСК на прочность модифицированных растворов (рис. 7.18).
Количество мономера влияет на прочность модифицированных латексом растворов в такой же степени, как полимерцементное отношение. Максимальная прочность раствора, модифицированного ПЭВА, до
стигается при содержании связанного этилена 13%. Прочность раствора, модифицированного БСК, повышается с увеличением содержания связанного стирола. Подобные же результаты получены Черкин - ским и др. [67]. Прочность при растяжении сухой пленки из латекса БСК резко возрастает, когда содержание связанного стирола повышается. Имеется четкая взаимосвязь между прочностью этой пленки и прочностью при изгибе раствора, модифицированного БСК, с по- лимерцементным отношением около 10% (рис. 7.19) [32]. Влияние содержания пластификатора (т. е. дибутилфталата) в латексе ПВА на прочность модифицированного им раствора показано на рис. 7.20 [6§].
Так же, как у раствора, модифицированного БСК, прочность раствора, модифицированного поливинилацетатом (с различным содержанием пластификатора), уменьшается с увеличением содержания пластификатора.
Обычно механическая и химическая стабильность латексов улучшается с увеличением содержания поверхностно-ак - тивных веществ, выбранных в качестве стабилизаторов. Стабилизированные латексы могут эффективно диспергировать без коагуляции в модифицированных растворе и бетоне. С другой стороны, излишнее количество поверхностно-активных веществ может оказать отрицательное воздействие на прочность модифицированных раствора и бетона из-за уменьше-
Рис. 7.19. Соотношение между максимальной прочностью при растяжении Яраст латексиой пленки БСК и прочностью при изгибе Rnr раствора, модифицированного БСК (иа кривых указано полимерцемеитиое отношение, %) |
Rex, МПа |
Рис. 7.20. Влияние содержания пластификатора иа прочность раствора, модифицированного ПВА I — прочность при сжатии; 2 — прочность при изгибе; С — содержание дибутилфталата, % по- |
Ния прочности латексной пленки, замедления гидратации цемента и избыточного воздухововлечения. Следовательно, латексы, используемые в качестве модификаторов цемента, должны иметь оптималь-
Рис. 7.21. Соотношение между содержанием С поверхностно-активного вещества (ПАВ) (в % общего количества твердого вещества в латексе) и прочностью при изгибе растворов, модифицированных / — ПВДХ (П/П — 2,95 %}', ПАВ — полиокси - этилен сложного алкилового эфира; 2 — АНБДК, 20 % (ПАВ — полиоксиэтилен фенолалкилового простого эфира); 3 — БСК, 20%; ПАВ — полиоксиэтилен фенолалкилового простого эфира; 4 — битум 20 % (ПАВ — триметилхлорид ал - киламмония) |
Ное содержание поверхностно - активных веществ, чтобы обеспечивалась высокая прочность модифицированных раствора и бетона. Оптимальное содержание поверхностно-активных веществ колеблется в пределах от 5 до 30% по массе от общего содержания твердого вещества. На рис. 7.21 [69] показана связь между содержанием поверхностно-активных веществ в латексах и прочностью при изгибе модифицированных растворов.
Поверхностно-активные вещества обычно добавляют к ла - тексам для того, чтобы воспрепятствовать излишнему возду- хововлечению. На рис. 7.22 [70] показано влияние пеногасителя из силикона эмульсионного типа на содержание воздуха и прочность при сжатии модифицированных растворов. Повышенное содержание пеногасителя приводит к явно выраженному уменьшению содержания воздуха и увеличению прочности при сжатии. Как видно из табл. 7.7 [71], очень важно
Таблица 7.7. ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ И ПЕНОГАСИТЕЛЕЙ НА СРОКИ СХВАТЫВАНИЯ ЦЕМЕНТА
|
Выбирать пеногасители и поверхностно-активные вещества, как стабилизаторы, так и эмульгаторы, так, чтобы они не оказывали отрицательного влияния на гидратацию цемента.
Нонилфениловый эфир по-
Ф |
Лиэтиленгликоля и силиконовая эмульсия относятся к числу хороших соответственно поверхностно-активных веществ и леногасителей, но большое количество алкилбензолсульфата натрия, который является популярным эмульгатором, вызывает замедление гидратации цемента и удлиняет сроки схватывания.
S) "Па |
Рис. 7.22. Влияние содержания пено - гасителя С из силикона эмульсионного типа (в % общего содержания твердых веществ в латексе) иа содержание воздуха (а) и прочность при сжатии (б) растворов, модифицированных (Я/Я = 20 %; прочность при сжатии определялась при комбинированной водной и сухой выдержке) 1 — ПВДХ; 2 _ БСК; 3 — ПАЭ |
Размер диспергированных полимерных частиц в латексах может до некоторой степени влиять на прочность модифицированных раствора и бетона. Райст и др. [72], а также Брокард [73] установили, что раствор, модифицированный ПВА (поливинилацетатом), достигает максимальной прочности при размерах частиц от 1 до 5 мкм и от 2 до 5 мкм. Вагнер и другие наблюдали увеличение прочности при сжатии и растяжении раствора, модифицированного ПВДХ, при уменьшении размера частиц (табл. 7.8) [29].
Таблица 7 8. ПРОЧНОСТЬ МОДИФИЦИРОВАННОГО РАСТВОРА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАЗМЕРА ЧАСТИЦ ЛАТЕКСА
|
Очевидно, что молекулярная масса латексных полимеров не влияет на прочность модифицированного раствора и бетона [73].
%2> МПа 20 Рис. 7.23. Зависимость прочности при изгибе растворов, модифицированных БСК, от типа цемента (П/Ц—20 %; комплексная мокрая и сухая выдержка) |
1 — немодифицированиый раствор; 2 — модифицированный БСК; 3 — модифицированный ПАЭ; А — обычный портландцемент; В — портландцемент с высокой ранней прочностью; С — белый портландцемент; D — портландцемент с умеренной экзотермией; Е—цемент с доменным шлаком; F—цемент с золой- уносом; G — глиноземистый цемент
Тип цемента не оказывает заметного влияния на прочность модифицированных систем, исключение составляет высокоглиноземистый цемент (рис. 7.23) [74]. На рис. 7.24 [75] показано влияние модуля крупности песка на прочность модифицированных растворов. Прочность при изгибе и прочность при сжатии возрастают с увеличением модуля крупности, т. е. размеров частиц песка, как и для немодифицирован - ного раствора.
Влияние факторов контроля на подбор состава смеси. Вяжущее - модифицированных раствора и бетона состоит из полимерного латекса и неорганического цемента, их прочность развивается как результат взаимодействия между ними. Полимерцементное отношение имеет большее влияние на прочностные свойства, чем водоцементное отношение. Это влияние зависит от типа полимера, содержания воздуха, условий выдержки и т. д. Взаимоотношение между прочностными характеристиками и полимер- цементным отношением рассматривается в ряде работ [27, 76—78]. Обобщающие результаты, полученные в этих работах, представлены на рис. 7.25.
В табл. 7.9 [79] приведены
Модуль крупности
Рис. 7.24. Влияние модуля крупности песка иа прочность модифицированных латексом растворов при изгибе (а) и при сжатии (б); П/Ц=20 % (на кривых указаны отношения цемент:песок)
Рис. 7.25. Взаимосвязь между прочностными характеристиками и поли - мерцементным отношением модифицированных латексом раствора и бетона А — сухая выдержка и комбинированная мокрая и сухая выдержка; б — водная выдержка |
/ — немодифицироваиный раствор; 2—модифицированный БСК; 3 — модифицированный ПАЭ прочностные характеристики типичных модифицированных латексами бетонов при различных водоцементных отношениях и постоянной осадке конуса 18±1 см, которые определены при следующих режимах выдержки: 2 сут влажностного режима при температуре 20 °С; 5 сут водного режима при тем-
Таблица 7.9. ВЗАИМООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ ПРОЧНОСТНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ЛАТЕКСАМИ БЕТОНОВ
|
Пературе 20 °С; 21 сут сухого режима при температуре 20 °С и относительной влажности 50%.
,174 1,185 ',184 ',168 М78 1,120 1,111 1,139 1,170 ►,161 1,178 1,148 1,210 1,178 1,221 >,274 1,275 15 до 25%. Некоторые модифицированные системы имеют минимальную прочность при поли - мерцементном отношении от 5 до 10% независимо от условий выдержки. Ряд систем показывает резкое снижение прочности при увеличении полимерцементного отношения также независимо от условий выдержки. В общем большинство модифицированных растворов и бетонов, выдержанных в благоприятных условиях, имеют высокие прочностные свойства при полимерцементном отношении 20—30%, после чего прочность может уменьшаться. До этого значения полимеры влияют на улучшение микрострук- |
Развитие прочностей при растяжении и изгибе имеет большее значение, чем прочности при сжатии и сдвиге, за исключением показателей для бетона, модифицированного ПВА. Большинство модифицированных растворов и бетонов показывают максимальную прочность при полимерцемент - ных отношениях от 10 до 20% и от 20 до 30% при сухой выдержке и комбинированном водном и сухом режиме хранение, а при водной выдержке — при полимерцементных отношениях от 5 до 15% и от
Туры раствора или бетона, но дальнейшее увеличение поли- мерцементного отношения приводит к разрывам в микроструктуре, которые снижают прочность. Применение низких значений полимерцементного отношения (ниже 5%) неэффективно, поскольку это приводит к низкой прочности. Поэтому на практике используется полимерцементное отношение в пределах от 5 до 20%.
Как видно из табл. 7.9, при заданном составе бетона значительное снижение водоцементного отношения, связанное с повышением полимерцементного отношения, приводит к увеличению прочности большинства модифицированных систем.
Воздухововлечение оказывает заметное влияние на прочность модифицированных систем (см. рис. 7.22).
Вагнер [80] распространил теорию Пауэрса и Браунъярда на обычное цементное тесто и разработал общую формулу для предсказания прочности при сжатии модифицированных латексом растворов, используя водоцементное отношение и содержание вовлеченного воздуха:
^сж = С1 + С2/ГВ/Я)+С3Л,
Где /?сж — прочность при сжатии модифицированных латексом растворов; В/Ц— водоцемеитиое отношение; А — объем вовлеченного воздуха в процентах; С і, Сі и С з—константы.
Однако это уравнение было получено в специальных условиях полного исключения потерь воды при выдерживании, и его весьма сложно применять на практике.
С целью разработки уравнений для прогнозирования прочности при сжатии модифицированных растворов и бетонов необходимо учитывать различные факторы: полимер - цементное отношение, водоцементное отношение и содержание воздуха. Расширив теорию Тэлбата о порах [82] в обычных цементных растворах и бетонах, Охама [33, 34, 83] определил отношения «вяжущее — объем пор» а и «объем П5>р — вяжущее» Р и предложил эмпирическое уравнение, используя аир для прогнозирования прочности при сжатии модифицированных латексом растворов и бетонов.
Растворы, модифицированные латексами:
Log&Ж = (А'/В'»)+С' или Ясж = = (А'/В">) + С'.
Бетоны, модифицированные латексами:
Ясж = аа + 6,
Где ЯСж — прочность при сжатии растворов и бетонов, модифицированных латексами;
Fi=l/a = (VA+V.)/(V, ,+ Vn).
Где Vn, Vn, VA и l/B — объемы используемых цемента, полимера, воздуха и воды на единицу модифицированных латексами растворов и бетонов; А, 'В, С,"а и b — эмпирические коистанты.
Примеры этих соотношений представлены на рис. 7.26 и 7.27 [34, 83].
Влияние отношения песок: цемент. Когда отношение песок: цемент возрастает, прочности при растяжении и сжатии значительно
Снижаются, и влияние на них полимерцементного отношения постепенно становится меньше.
Как видно из рис. 7.28 [84], добавка стальных волокон в модифицированные латексами системы оказывает положитель-, ное действие на прочность при увеличении полимерцементного отношения и содержания стальных волокон. Прочность при изгибе и сжатии можно вычислить с помощью следующих уравнений:
Прочность при изгибе R^=A'Rmr0(+n/U) (I —В/Ц) +
+В'/(1 + 1/,); прочность при сжатии:
Ясж = аЯсж.0(1+/7/Д) (1 + 1/,) + + Ь{-В/Ц),
Где R„эг и Ron — прочности соответственно при изгибе и сжатии модифицированного латексом раствора, армированного стальными волокнами; ■ Яизго и £сж0 — соответственно прочности при изгибе и сжатии немодифн - цированных растворов, армированных стальными волокнами с постоянным содержанием по фракциям; П/Ц — полимерцементное отношение; В/Ц — водоцементное отношение; V/ — содержание стальных волокон по фракциям; А/ В/ а и b — эмпирические константы.
Эти соотношения показаны на рис. 7.29 [84, 85].
,мпа |
Рис. 7.26. Взаимосвязь между отношением объема пор к объему вяжущего Р и прочностью при сжатии RciK модифицированных латексом растворов (кроме раствора, модифицированного ПВА) при отношении песок:цемент, равном 3 |
О 7 2 J 4 5" 73 |
0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 оt Рис. 7.27. Взаимосвязь между отношением объема вяжущего к объему пор а и прочностью при сжатии Rcm модифицированных латексом бетонов (у — коэффициент корреляции) |
Влияние условий выдержки. Требования к благоприятным условиям выдержки для модифицированного раствора и бетона отличаются от аналогичных требований для обычного цементного раствора и бетона, так как их вяжущее состоит из двух фаз — латекса и гидравлического цемента с различными свойствами. Оптимальная прочность в цементной фазе развивается
Rux, мпа 25 2,0 1,0 0,5 Рис. 7.28. Зависимость прочности при изгибе У? изг модифицированных латексом бетонов от содержания стальных волокон Сст, % объема, и поли - мерцементного отношения |
Рис. 7.29. Прогнозирование прочностей при сжатии (а) и изгибе (б) модифицированных латексом растворов, армированных стальным волокном (вверху указано содержание стальных волокон, % объема); у — коэффициент корреляции
Во влажной среде — при погружении в воду и при высокой влажности, в то время как развитие прочности в латексной фазе достигается в сухой среде. На рис. 7.30 и 7.31 [86, 87] показано влияние условий выдержки на прочность соответственно модифицированных растворов и бетонов.
Из приведенных данных очевидно, что оптимальная а)
200 |
RcxU-B/Ю
0 0,5 1,0 2,0 "БСК о t> а • ПЭВА Д А ▲ ▲
150
100
50
50 100 150
0 0,5 1,0 2,0 ■БСК о ® а • ^ |
ПЭВА ДАЛА |
U+n/tl)(nVf)(l-B/U)
R^lnVf)
<5?
2О0
150
100
50
50 100 150
(i+n/u)(i+vf)(i-BM)
Прочность большинства модифицированных растворов и бетонов достигается при доста-
2 & +
О ^
<3 £ a. g
О >, u "
* TOC o "1-3" h z CM
4 ~
Я
X и
3 S
* £■
5 « « а
Et СЧ
І + « К
CQ я
35 £
£ £
8-ї «+
=t к
£ =
® CO
Эх a.
4 OS
0 Q.
См S>
1 ^ I 2
точном количестве'гидратиро - ванного цемента во влажных условиях в раннем возрасте с последующей выдержкой в сухом режиме для стимуляции образования полимерной пленки. Другими словами, такие условия выдержки являются наиболее подходящими или идеальными Для большинства модифицированных растворов и бетонов, что подтверждено в работе Вагнера [27]. Из этих данных очевидно, что условия выдержки для растворов имеют большее значение, чем для бетонов, из-за разницы в водо - удерживающей способности, обусловленной размерами их образцов.
Водостойкость модифицированных систем, оцениваемая, при изменении прочности после погружения их в воду, будет рассмотрена в п. 7.4.2.4, в том числе самая низкая водостойкость систем, модифицированных ПВА. Погружение в воду с последующей сухой выдержкой вызывает резкое снижение прочности всех модифицированных систем. Такое влияние на прочность, очевидно, является обратимым из-за восстановления прочности при сухом хранении после водного погружения, как установлено Охамой [88] и Фрондисту - Яннасом и Шахом [89].
Зависимость прочности при сжатии от периода сухой выдержки после влажной выдержки в течение 2 сут и водной выдержки в течение 5 сут, а также зависимость прочности при сжатии от отношения площади поверхности к объему и полимерцементного отношения модифицированных бетонов показаны на рис. 7.32 и 7.33 [90].
Ъж, мпа 40 ------- |
Немодшрици- Рованный ПВА БСК ПАЭ Рис. 7.3). Влияние условий выдержки на прочность при сжатии модифицированных латексом бетонов (Я/Д= = 15%) /—2 сут влажная+б сут водная4-2і сут сухая выдержка; 2 — 2 сут влажная-+26 сут сухая выдержка; 3 — 2 сут влажная-)-26 сут водная выдержка |
Обычно прочность при сжатии бетонов, модифицированных БСК и ПЭВА, не изменяется значительно при дополнительной выдержке и становится почти постоянной в возрасте 182 сут независимо от размера образца. Прочность при сжатии в этом возрасте резко возрастает с увеличением полимерцементного отношения и становится в 2—3 раза выше перед сухой выдержкой, т. е. через 7 сут влажной выдержки. Основная причина заключается в том, что гидратация цемента
T, cgm Рис. 7.32. Зависимость прочности при сжатии модифицированных латексом бетонов от периода сухой выдержки t (вверху даны размеры образца) |
Рис. 7.33. Зависимость прочности при сжатии модифицированных латексом бетонов от отношения площади поверхности к объему F/V и полимер- цементного отношения (t — период сухой выдержки)
> МПа t, cym |
В модифицированных бетонах прогрессирует весь период сухой выдержки из-за высокой водоудерживающей способности, возникающей благодаря образованию полимерной пленки. Такое эффективное развитие прочности является одним из преимуществ модифицированного бетона перед обычным цементным бетоном. Прочность при сжатии имеет тенденцию к увеличению с увеличением
Отношения площади поверхности к объему образца, т. е. с уменьшением размера образца независимо от полимерцементного отношения. Аналогичная тенденция наблюдается и у немодифицированного бетона [91, 92].
Возможность образования трещин и раковин в образце возрастает с увеличением его объема, т. е. с увеличением его размера [93]. Разработан метод получения высокой прочности путем тепловой обработки модифицированных систем с использованием термопластичных сополимеров со специальными термическими свойствами [94]. Сополимеры получены из двух мономеров, которые образуют гомополимер с различными точками перехода выше и ниже температуры окружающей среды. Исключительные прочности при изгибе и сжатии, полученные с помощью этого метода, представлены на рис. 7.34 [94]. Оптимальные прочностные свойства при этой специальной выдержке достигаются в температурном интервале 70— 120 °С. Механизм достижения такой высокой прочности может быть объяснен интенсивным образованием постоянной полимерной пленки и эффектом заполнения пор.
750 Т, аС |
Рис. 7.34. Взаимосвязь между температурой нагрева Г н прочностью при изгибе (а) и при сжатии (б) модифицированных латексом растворов (П/Ц—20 %). Образцы первоначально выдерживаются прн нормальной температуре в течение 8 сут с последующей тепловой обработкой в течение 24 ч 1 — иемодифицированиый раствор; 2 — модификатор стирол/бутилакрилат; 3 — модификатор метилметакрилат/этилакрилат; 4 — модификатор вииилацетат/этилен |
Взаимоотношение между твердостью поверхности и прочностью при сжатии. Твердость поверхности модифицированных систем в основном несколько выше твердости обычной цементной системы в за-
Рис. 7.35. Зависимость твердости по Брииеллю и прочности при сжатии модифицированных латексом растворов от полимерцементного отношения |
П/и.,% |
Висимости от типа полимера и полимерцементного отношения. Признано, что имеется определенное соотношение между твердостью поверхности и прочностью при сжатии большинства модифицированных систем (рис. 7.35) [95].
7.4.2.2 Взаимоотношение между деформациями напряжения и модулями упругости и растяжимости. Модифицированные раствор и бетон содержат полимеры [модуль упругости — (0,001 —10) • 10 3 МПа] со значительно меньшим модулем упругости по сравнению с гидратированным цементом [модуль упругости (10— 30) 103 МПа]. Соответственно их поведение при деформации и растяжимость (или способность к удлинению) могут значительно отличаться от этих показателей для обычного цементного раствора и бетона.
Большинство модифицированных растворов и бетонов обладает повышенными значениями деформации, растяжимости (или способности к удлинению) и упругости по сравнению с обычными цементным раствором и бетоном в зависимости от типа полимера и полимерцементного отношения. На рис. 7.36 [96] приведены кривые «напряжения сжатия-деформации» для модифицированных растворов. Обычно максимальная деформация при сжатии возрастает с увеличением полимерцементного отношения, в частности при по - лимерцементном отношении
20 % она увеличивается в 2—3 раза по сравнению с деформацией немодифицированного раствора.
На рис. 7.37 и 7.38 [97] приведены кривые напряжения от растяжения и взаимосвязь между полимерцементным отношением и удлинением (т. е. максимальная деформация от растяжения при разрушении) для бетона, модифицированного БСК. Как видно из этих рисунков, при увеличении полимерцементного отношения модуль упругости при растяжении возрастает: он в 2—3 раза больше, чем в немодифициро - ванном бетоне. Это объясняется тем, что полимерные пленки, образующиеся в бетоне, могут в значительной степени предотвращать распространение микротрещин при высоких значениях сопротивления разрыву и удлинения.
Модули упругости при сжатии и коэффициенты Пуассона для модифицированных бетонов приведены в табл. 7.10 [98].
На рис. 7.39 показана зависимость изгиба от нагрузки для модифицированных БСК и ПЭВА растворов, армированных стальным волокном.
SO 100 Деформация при сжатии * Ж* |
50 100 Деформация при сжатии х 10~* |
Рис. 7.36. Кривые «деформации — сжимающие напряжения» для растворов, модифицированных БСК (а), ПАЭ (б) и ПЭВА (в). Цифры в скобках показывают модуль упругости, 103 МПа |
7.4.2.3 Усадка, ползучесть и термическое расширение. Усадка при высыхании модифицированного раствора и бетона может быть или больше, или меньше, чем для немодифицированного раствора и бетона, и зависит от типа полимера и полимерцементного отношения. Данные измерений усадки в определенной степени отличаются для различных методов
100 200 300
Деформация при растяжении* 10~*
О 5 10 15 20 25 П/Ц,%
Рис. 7.37. Кривые «деформации — растягивающие напряжения» для бетона, модифицированного БСК
Таблица 7.10. МОДУЛЬ УПРУГОСТИ И КОЭФФИЦИЕНТ ПУАССОНА МОДИФИЦИРОВАННЫХ БЕТОНОВ
|
Рис. 7.38. Взаимосвязь между поли - мерцементным отношением и удлинением L бетона, модифицированного БСК (на кривых приведены объемы вяжущего вещества, м3/м3)
Рис. 7.39. Зависимость изгиба 6 от нагрузки Р для модифицированных БСК (а) и ПЭВА (б) растворов, армированных стальным волокном (Л/Ц= 10%). На кривых приведены содержания стального волокна, % объема
Испытаний или исследований. Усадка при высыхании модифицированных растворов показана на рис. 7.40 и 7.41 [100].
Усадка при высыхании возрастает при дополнительной сухой выдержке и становится почти постоянной в период сухой выдержки (28 сут) независимо от типа полимера и полимерцементного отношения. Обычно усадка при высыхании через 28 сут имеет тенденцию к уменьшению с увеличением полимерцементного отношения. Растворы, модифицированные ПВА, ПКЛ и
ПХГТК, имеют большую усадку по сравнению с немодифици - рованными растворами. Наибольшая усадка раствора, модифицированного ПВА, вероятно, вызывается испарением большего количества воды, абсорбированной в полимерной фазе из-за низкой водоустойчивости самого поливинилаце - тата. Охама [101] установил, что такая высокая усадка может быть понижена на 50 % от ее значения для немоди- фицированного раствора при введении этилена в полимерные образования (рис. 7.42). В этом исследовании оптимальный эффект был получен при содержании связанного этилена 17—40 % при полимер - цементном отношении 15—20%. Раствор, модифицированный АНБ ДК, имеет наименьшую усадку из всех испытанных растворов. Это может быть объяснено тем, что содержание поверхностно-активных веществ в латексе АНБДК в несколько раз выше, чем в других латексах, поэтому значительно выше эффект водоудерживанйя и снижения водопотребности.
На рис. 7.43 [90] показана взаимосвязь между отношением объема к площади поверхности (изменение размера образца) и полимерцементным отношением и усадкой при высыхании бетона, модифицированного ПЭВА. Усадка при высыхании уменьшается при увеличении размера образца и поли- мерцементйого отношения в связи с повышенной водоудер - живающей способностью.
Усадка * ю~* |
Модифицирующие добавки
— |
0 |
6СК-1 |
10 |
20 |
|
БСК-2 |
10 |
20 |
|
БСК-3 |
10 |
20 |
|
БСК |
10 |
20 |
|
БСК-5 |
10 |
20 |
|
ПВДХ-1 |
10 |
20 |
|
ПВДХ-2 |
10 |
20 |
|
АНБДК |
Ю |
20 |
|
ПХПК |
10 |
20 |
|
ПАЭ |
10 |
20 |
|
ПВА |
10 |
20 |
|
ПКП-1 |
10 |
20 |
|
ПКЛ-2 |
10 |
20 |
Рис. 7.40. Усадка через 28 сут при высыхании модифицированных латексом растворов
Кавано [102] установил, что уменьшение усадки по сравнению с обычным цементным раствором происходит главным образом под действием поверх- ностно-активных веществ, и пеногасителей, содержащихся в латексах.
Данные о ползучести модифицированных раствора и бетона противоречивы. Представленные Охама [103] характеристики ползучести бетонов, модифицированных БСК и ПАЭ, приведены на рис. 7.44.
Подобно обычному цемент-
50 С,% Рис. 7.42. Влияние содержания связанного этилена С на усадку при высыхании через 28 сут раствора, модифицированного ПЭВА |
Ному бетону, соотношение между временем нагрузки t и деформацией ползучести ес или коэффициентом ползучести Ф (т. е. отношение деформации ползучести к упругой деформации) модифицированных бетонов приближенно удовлетворяет выражению
Рис. 7.41. Зависимость усадки при высыхании модифицированных латексом растворов с П/Ц=20 % от периода сухой выдержки (А—М — модифицирующие добавкиї А - БСК-1; В — БСК-2; С — БСК-3; D — БСК -4; £ — БСК-5; F — ПВДХ-1; G — ПВДХ-2; Н — АНБДК; /-ПХПК, / - ПАЭ; К - ПВА; L — ПКЛ-1; М — ПКЛ-2; N — ^модифицированный раствор |
I |
10 < |
Рис. 7.43. Зависимость усадки при высыхании бетона, модифицированного ПЭВА, от отношения объема к площади поверхности V/F и полимерцементного отношения (справа приведены периоды сухой выдержки) |
Ч I |
ЕС или Ф = </(А + В/), где А и В — постоянные.
Рис. 7.44. Зависимость деформации ползучести єс и коэффициента ползучести ф модифицированных латексом бетонов от времени нагружения t 1 — иемодифицироваииый раствор; 2 — раствор, модифицированный ПАЭ; 3 — раствор, модифицированный БСК |
И деформация ползучести, и коэффициент ползучести бетонов, модифицированных БСК и ПАЭ, значительно ниже, чем для немодифицированно - го бетона. Эта тенденция характерна для данных ползучести [104] модифицированных растворов. Модифициро - 344 ванные растворы и бетоны в основном имеют небольшую ползучесть, несмотря на включение упругих полимеров с низкой температурой перехода. Это может быть связано с низким содержанием полимера — около 3 % по объему, повышением прочности вяжущего полимерами и долговременным развитием прочности при улучшенной водоудержива - ющей способности.
В противоположность этому Соломатов [105] установил, что деформация ползучести при изгибе раствора, модифицированного поливинилацетатдибу - тилмалеатом, в несколько раз больше, чем для немодифици- рованного бетона, при температуре 20 °С. Его полная деформация происходит при температуре 50 °С, так как полимер приобретает высокую пластичность, которая выше его температуры перехода.
Обычно на температурный коэффициент линейного расширения модифицированных растворов и бетонов влияет качество используемых заполнителей, как и на обычные растворы и бетоны. Модифицированные растворы и бетоны обычно имеют температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР), равный или несколько больший, чем у обычного раствора и бетона. В табл. 7.11 [106] приведены значения ТКЛР растворов, модифицированных БСК и ПВДХ, при различном полимерцемент - ном отношении.
На рис. 7.45 [107] показана зависимость усадки при
Таблица 7 11 ТЕМПЕРАТУРНЫЙ коэффициент линейного расширения (тклр) модифицированных растворов
|
84-суточном высыхании модифицированных растворов, армированных стальным волокном, от содержания стально-, го волокна и полимерцементного отношения. Армирование модифицированных растворов стальными волокнами обеспечивает заметное уменьшение усадки при высыхании, особенно это проявляется при увеличении полимерцементного отношения и содержания стального волокна. При полимерце- ментном отношении 20 % и содержании стального волокна 2 % по объему усадка при высыхании может снизиться примерно на 35 %.
7.4.2.4 Водонепроницаемость и водостойкость. Модифицированные раствор и бетон имеют структуру, в которой поры могут быть заполнены полимером или закрыты сплошными полимерными пленками. Обычно эффект заполнения полимером и закрытия пор возрастает с увеличением содержания полимера или поли-
Рис. 7.45. Зависимость усадки при высыхании через 84 сут модифицированных латексом растворов, армированных стальным волокном, от содержания стального волокна Сст и полимерцементного отношения |
Мерцементного отношения. Эти особенности сказываются на понижении водопоглощения и водо - и паропроницаемости. В результате модифицированные раствор и бетон имеют улучшенную водонепроницаемость по сравнению с обычным раствором и бетоном. С другой стороны, они обладают меньшей водостойкостью и их прочность снижается при выдержке в воде или при высокой влажности. На рис. 7.46 [108] показана зависимость вбдопоглощения модифицированных растворов от времени пребывания образцов в воде и оптимального полимерцементного отношения.
Водопоглощение возрастает при увеличении времени пребывания образцов в воде, но при более низких полимерце - ментных отношениях становится почти постоянным при 48- часовой экспозиции независимо
От типа полимера. На рис. 7.47 [108] представлено водопогло - щение через 48 ч и количество проникшей в модифицированные растворы воды (при давлении воды 0,1 МПа).
Обычно водопоглощение значительно уменьшается с увеличением полимерцементного отношения. Раствор, модифицированный ПВА, имеет низкую водонепроницаемость. Поливи - нилацетат разбухает из-за во - допоглощения и частично ги - дролизуется в щелочной среде [109—111] с образованием поливинилового спирта и ацетата кальция.
На начальной стадии проникания воды через раствор, модифицированный ПВА, разбухание вызывает самозакрывание пор и в растворе может оказаться меньшее количество проникшей воды.
Данные о водопоглощении модифицированного АНБДК бетона, который испытывался с использованием пустотелых цилиндрических образцов, заполненных водой, приведены на рис. 7.48 [112]. Стойкость к водопоглощению значительно возрастает с увеличением полимерцементного отношения. На рис. 7.49 [113] показано проникание паров воды через модифицированные латексом растворы. Подобно водопоглощению, проникание паров воды значительно уменьшается с уве-
І* |
Рис. 7.46. Зависимость водопоглощении растворов, модифицированных БСК (а), ПАЭ (б) и ПЭВА (в), от времени погружения в воду t и полимерцементного отношения
Тип |
||
^ раствора §: |
||
И |
0 |
|
Л |
5 |
|
10 |
БСК-1 |
10 |
<20 |
20 |
|
14 |
5 |
|
110 |
БСК-2 |
10 |
20 |
20 |
|
4 |
5 |
|
,10 |
ПАЭ-1 |
10 |
20 |
20 |
|
І |
5 |
|
10 |
ПАЭ-2 |
10 |
20 |
20 |
|
І |
5 |
|
70 |
ПЗВА-1 |
10 |
]20 |
20 |
|
Р |
А |
|
10 |
ПЗВА-2 |
10 |
20 |
20 |
|
І |
5 |
|
70 |
ПВА |
10 |
27 |
20 |
20 П/Ц,% |
Рис. 7.49. Зависимость проникания водяных паров от полимерцементного отношения для раствора, модифицированного БСК |
Рис. 7.47. Зависимость водопоглощеиия и количества проникшей воды Wp модифицированных латексом растворов от полимерцементного отношения (П/Ц=0 соответствует иемодифицироваииому раствору)
80 t, cym Рис. 7.48. Взаимосвязь между временем проникания воды t и количеством проникшей воды 1Ур для бетона, модифицированного АНБДК (давление воды — 0,1 МПа) |
І |
Без
Добавок БСК-1 БСК-2 ПВДХ-1 ПВДХ-2 АНБДК ПХПК ПАЭ
Рис. 7.50. Влияние водопоглоідения на прочность при изгибе модифицированных латексом растворов (заштрихованные прямоугольники — мокрый раствор, неза - штрихованные — сухой)
Личением полимерцементного отношения.
Рис. 7.50 и 7.51 [114] иллюстрируют влияние водопогло - щения на прочности при изгибе и сжатии модифицированных растворов при полимер - цементном отношении, равном 20 %. На этих рисунках «сухой» означает сухую выдержку, а «мокрый» относится к образцам, погруженным в воду на 14 сут после сухой выдержки. В противоположность увеличению прочности немоди - фицированных растворов у большинства модифицированных латексом растворов наблюдается тенденция к уменьшению прочности после погружения в воду, особенно это относится к прочности при изгибе. Низкая водостойкость, по-видимому, обусловлена частичным реэмульгирова - нием (или редиспергировани- ем) полимерной фазы в модифицированных растворах. Вторичное высыхание обычно позволяет восстановить показатели прочности, если не произошли необратимые химические изменения в полимерной фазе.
Раствор, модифицированный ПВА, имеет наиболее низкую водостойкость. Причины этого явления рассмотрены выше. Проведен ряд исследований с целью повышения водостойкости раствора и бетона, модифицированных ПВА [109, 111, 115]. Для решения данной проблемы использовали модификаторы сополимера, например латекс полиэтиленвинил-
ацетата (ПЭВА) и латексы типа винилацетатного сополимера для модифицированных растворов и бетонов с высокой водостойкостью, которые имеются на рынке. В частности, широко используется латекс ПЭВА. Связь между содержанием связанного этилена и прочностями при изгибе и сжатии раствора, модифицированного ПЭВА, показана на рис. 7.52 [116]. Водостойкость раствора, модифицированного ПЭВА, повышается при оптимальном содержании связанного этилена примерно на 20 %.
Ясж, МПа Зо |
25 |
20 |
15 |
10 |
5 |
Рис. 7.51. Влияние водопоглощения иа прочность при сжатии модифицированных латексом растворов (заштрихованные прямоугольники — мокрый раствор, неза - штрихованные — сухой) |
■П/ц-20%- |
Без Добавок БСК-1 БСК-2 ПВДХ-1 ПВДХ-2 АНБДК ПХПК ПАЗ ПВА ■ |
О |
7.4.2.5 Сцепление и прочность сцепления. Повышенная по сравнению с обычным бетоном прочность сцепления с различными основаниями является очень полезным свойством модифицированных растворов и бетонов, что связано с очень высоким сцеплением, присущим полимерам. Обычно на сцепление влияют полимерцементное отношение и свойства используемых оснований. Данные о сцеплении часто имеют значительный разброс и могут отличаться в зависимости от методов испытаний, условий проведения или пористости оснований. На рис. 7.53 [117] показано сцепление при изгибе модифицированных растворов с обычным це
ментным раствором в зависимости от полимерцементного отношения.
Сцепление большинства модифицированных растворов имеет тенденцию к возрастанию с увеличением полимерцементного отношения, хотя для нескольких видов растворов имеются оптимальные полимер- цементные отношения. На сцепление влияет также, состав раствора основания. При составе раствора основания 1:2 разрушение при изгибе происходит главным образом через поверхность раздела, но при составе 1:3—скорее через основание, чем через поверхность раздела. Подобные улучшения сцепления наблюдаются также при давлении сдвига [118].
Яия г, МПа 10 |
40 50 С,9 |
Охама [32] установил почти десятикратное увеличение сцепления с обычным цементным раствором модифицированного БСК раствора при П/Ц-20%, по сравнению с немодифици- рованным раствором. В этом случае важно соотношение мономеров сополимера. Высокая степень сцепления была получена при содержании связанного стирола 70 %.
Одним из недостатков модифицированных растворов и бетонов является снижение сцепления при эксплуатации их во влажных условиях (рис. 7.54) [119]. Однако сила сцепления большинства модифицированных растворов после погружения в воду выше, чем для немодифицированных растворов, что не препятствует практическому использованию модифицированных растворов.
Ясж, Мпа 40 |
50 С,% |
Рис. 7.52. Зависимость между содержанием связанного этилена С и прочностью при изгибе (а) и сжатии (б) раствора, модифицированного ПЭВА (П/Ц=20 %) / — сухая выдержка за 28 сут; 2 — мокрая выдержка за 28 сут |
Б табл. 7.12 [120] приведе
ны данные по сцеплению модифицированных растворов с керамическими плитками, полученные методом сдвига при сжатии. Сцепление между керамическими плитками и между плиткой и обычным цементным раствором возрастает с увеличением полимерцементного отношения. Данные по сцеплению модифицированных растворов с различными основаниями приведены в табл. 7.13. Большинство модифицированных латексом растворов имеет хорошее сцепление со сталью, деревом, кирпичом и камнем.
10 15 /7/4,% |
7.4.2.6 Сопротивление удару. Модифицированные растворы или бетоны имеют более высокое сопротивление удару по сравнению с обычным раствором и бетоном, поскольку сами полимеры обладают высоким сопротивлением удару. Сопротивление удару обычно возрастает с увеличением полимерцементного отношения. Данные о сопротивлении удару значительно отличаются в зависимости от методов испытаний. На рис. 7.55 [125] показано сопротивление удару модифицированных растворов, измеренное при их разрушении, в зависимости от высоты падения стального шара.
5 10 15 П/Ц,% |
Рис. 7.53. Зависимость сцепления при изгибе Л ^модифицированных латексом растворов к обычному цементному раствору от полимерцементного отношения (на кривых указаны отношения цемент:песок) А — раствор, модифицированный БСК; б — раствор, модифицированный ПАЭ; в — раствор, модифицированный ПВДХ; М — разрушение через обычный цементный раствор (основание); Р—разрушение через модифицированный латексом раствор; А — разрушение через поверхность раздела (разрушение сцепления) |
Сопротивление удару моди-
Таблица 7.12. СЦЕПЛЕНИЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ РАСТВОРОВ С КЕРАМИЧЕСКИМИ ПЛИТКАМИ
|
Фицированных растворов с эластомерами выше, чем в растворах с термопластичными смолами. Растворы, модифицированные ПКЛ и БСК и имеющие полимерцементное отношение 20 %, имеют сопротивление удару примерно в 10 раз выше, чем немодифицирован - ные растворы. Охама [126] получил высокое сопротивление удару типичных модифицированных латексом растворов (оцененное при испытании образцов балочек на изгиб при ударе). Подборка других данных [32] для раствора, модифицированного БСК, показывает, что ударное сопротивление значительно снижается при увеличении содержания связанного стирола.
Таблица 7.13. СИЛА СЦЕПЛЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННЫХ РАСТВОРОВ С РАЗЛИЧНЫМИ ОСНОВАНИЯМИ
|
* Значения отображены на графиках. 352 |
Как показано на рис. 7.56 [127], армирование модифицированного бетона стальными волокнами приводит к заметному улучшению ударной проч-
Рис. 7.54. Влияние водопоглощеиия на сцепление при растяжении Лраст и изгибе Аизг модифицированных латексом растворов (заштрихованные прямоугольники — мокрый раствор, неза - штрихованные — сухой) |
Ности при увеличении полимерцементного отношения и содержания стальных волокон.
7.4.2.7 Сопротивление истиранию. Сопротивление истира-
12 Зак. 976 нию модифицированных растворов и бетонов зависит от типа используемого полимера, полимерцементного отношения и условий истирания. Обычно сопротивление истиранию значительно повышается с увеличением полимерцементного отношения. На рис. 7.57 [128] показано сопротивление истиранию типичных модифицированных растворов, испытанных в соответствии со стандартом JIS А 1453 [Метод испытания на истирание строительных материалов и строительных изделий из бетона (метод абразивной бумаги)] с использованием машины на истирание Тэйбера.
Сопротивление истиранию при полимерцементном отношении 20 % увеличивается в 20—50 раз по сравнению с не - модифицированным раствором. Тайчманн [129] установил, что раствор, модифицированный ПАЭ (с полимерцементным отношением 20%), имеет сопротивление истиранию в 200 раз выше, чем обычный раствор. Гирлофф [130] разработал метод определения истирания для уличного движения и показал, что различные модифицированные ПАЭ бетоны с высоким полимерцементным и низким во- доцементным отношениями имеют очень хорошую износостойкость при движении транспорта. Согласно данным Охама [32], сопротивление истиранию модифицированного БСК раствора увеличивается с увеличением содержания связанного стирола.
7.4.2.8 Химическая стой-
353
БСК-1 Б С К-2 БСК-3 БСК-4 ПВДХ АНбДК ПХПК ПАЭ ПВА ПКЛ Рис. 7.55. Сопротивление удару модифицированных латексом растворов H — высота падения стального шара при разрушении |
Рис. 7.57. Сопротивление истиранию типичных модифицированных латексом растворов
П/Ц,% О 51020 51020 51020 5102051020 51020 Со 5 "5 О, T С: |
О 10 20 Рис. 7.56. Соотношение между содержанием волокна Св, % объема, полимерцементным отношением и относительной ударной прочностью 6/6о модифицированного ПАЭ бетона, армированного стальными волокнами (на кривых даиы значения П/Ц, %). Фиксировалось появление первых трещин 6/60 — отношение ударной прочности модифицированного армированного бетона к ударной прочности немодифицированного неармироаан - ного бетона |
Cg,% |
1 5 |
% |
§ |
H — глубина нстнраиия
Кость. Химическая стойкость модифицированных растворов и бетонов зависит от природы полимеров, полимерцементного отношения и свойств агрессивных химических веществ. Большинство модифицированных растворов и бетонов чувствительно к действию неорганических или органических кислот и сульфатов, так как они содержат гидратированный цемент, который не обладает стойкостью к этим веществам, но стоек к щелочам и различным солям, кроме сульфатов. Модифицированные растворы и бетоны отличаются химической стойкостью по отношению к эфирам и маслам, но они не устойчивы к действию, органических растворителей.
Химическая стойкость растворов, содержащих синтетические и природные каучуковые латексы, приведена в табл. 7.14
[131] . В частности, раствор, модифицированный АНБДК, имеет высокую стойкость к действию органических растворителей и масел, а раствор, модифицированный ПКЛ, подвергается воздействию этих веществ. Отмечено, что раствор, модифицированный ПВДХ, устойчив к действию кислот и большинства растворителей
[132] .
Обычно раствор, модифицированный ПВА, с трудом сопротивляется действию кислот и щелочей, но в значительной степени стабилен к действию органических растворителей, в том числе различных масел [21].
7.4.2.9 Влияние температуры, термическая стойкость и горючесть. Прочность модифицированных растворов и бетонов зависит от температуры окружающей среды, поскольку от нее зависит и прочность самих полимеров (особенно термопластичных). В модифицированных растворах прочность и сопротивление изгибу обычно быстро снижаются с увеличением температуры. Эта тенденция значительна при температуре, которая выше температуры изменения структуры полимеров, а также при увеличении полимерцементного отношения [133]. Большинство термопластичных полимеров в латексе имеет температуру изменения структуры 80—100 °С. Зависимость сопротивления изгибу от температуры при испытании растворов, модифицированных БСК, ПАЭ и ПЭВА, показана на рис. 7.58 [133].
При температуре от 100 до 150 °С различие в прочности при различных полимерцемент - ных отношениях становится меньше, и прочность модифицированного раствора равна или больше прочности не- модифицированного раствора. Большинство модифицированных растворов теряет 50 % или больше своей прочности при температуре, превышающей 50 °С. С другой стороны, их прочность при температуре ниже 0 °С больше, чем при 20 °С.
Термическая стойкость модифицированных растворов и бетонов определяется их свойствами, особенно температурой изменения структуры использу-
50 100 Т°С |
Рнс. 7.58. Влияние температуры нагрева Г на прочность прн нзгнбе R„T растворов, модифицированных БСК (а), ПАЭ (б) и ПЭВА (в) (на кривых даны значення П/Ц, %) |
В) Киз2,мпа |
А) RU3Z, Mna |
Емых полимеров, полимерцементным отношением и условиями нагрева, а также термической деградацией полимеров. На рис. 7.59 [135] показана термическая стойкость растворов, модифицированных БСК, ПАЭ и ПЭВА, при температуре от 100 до 200 °С.
Прочность при изгибе большинства модифицированных растворов при температуре 100 °С первоначально достигает максимума вследствие упрочнения полимерных пленок при высыхании. Снижение прочности едва заметно при нагреве в течение 7 сут или больше. Однако прочность растворов, нагреваемых в интервале 150— 200 °С, резко уменьшается даже при кратковременном нагреве из-за термической деградации полимеров и затем становится почти постоянной при продолжении нагрева. Даже через 28 сут нагрева при температуре 200 °С большинство модифицированных растворов с различным полимерцементным отношением имеет прочность выше, чем у не- модифицированных растворов.
На основе данных о термической стойкости модифицированных растворов установлено, что максимальный температурный предел для сохранения прочностных свойств этих растворов составляет около 150 °С.
Обычно возгораемость модифицированных растворов и бетонов зависит от химического состава используемых полимеров и полимерцементного отношения или содержания полимера (по объему). В Японии возгораемость строительных материалов оценивается следующим образом: степень 1 (невозгораемый материал), степень 2 (полувозгораемый материал), степень 3 (почти возгораемый материал) и выше степени 3 (неприемлемый) по стандарту JIS А 1321 (Методы
Испытания возгораемости внутренних отделочных материалов и правила для зданий). Невозгораемость модифицированных латексом растворов по JIS А 1321 представлена в табл. 7.15 [136].
Возгораемость лежит в пределах от степени 1 до степени 3 кроме модифицированного ПХПК раствора с полимерцементным отношением 20 %. Растворы, модифицированные хлорсодержащими полимерами, т. е. ПХПК и ПВДХ, а также ПВА, имеют высокую стойкость к возгоранию. Низкая возгораемость растворов, модифицированных ПВА, обусловлена присутствием большого количества уксусной кислоты, образующейся при термическом разложении полимера [137]. Стойкость к возгоранию большинства модифицированных растворов уменьшается с увеличением полимерцементного отношения. Растворы с полимерцементным отношением 5 % относятся к степени 1 по возгораемости.
7.4.2.10 Морозостойкость и устойчивость к атмосферным воздействиям. Модифицированные растворы и бетоны имеют повышенную морозостойкость по сравнению с обычными растворами и бетонами. Это объясняется снижением пористости в результате использования пониженного водоцементного от-
Рис. 7.59. Термическая стойкость растворов, модифицированных БСК (S), ПЭВА (£) и ПАЭ (А) при температуре нагрева 100 °С (а), 150 ° С (б) и 200 °С (в)
Таблица 7.15. ВОЗГОРАЕМОСТЬ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ЛАТЕКСОМ РАСТВОРОВ ПО JIS А 1321
|
Ношения и наполнения пор полимерами, а также воздухо- вовлечением, происходящим под действием полимеров и поверхностно-активных веществ. На рис. 7.60 представлена стойкость при замерзании — оттаивании в воде (от — 18 до +4 °С) при выдержке в воде и сухой выдержке растворов, модифицированных
БСК, ПАЭ и ПЭВА [138].
S-S |
Как видно из рис. 7.61, морозостойкость растворов, модифицированных БСК, ПАЭ и ПЭВА, значительно повышается при полимерцементном отношении 5 % и больше, так как степень расширения при замораживании (рассчитанная из остаточного расширения образцов после оттаивания) увеличивается. Относительный динамический модуль упругости
100 200 N |
100 200 N |
100 200 N
Рис. 7.60. Зависимость относительного динамического модуля упругости Е растворов модифицированных, БСК (а), ПАЭ (б) и ПЭВА (в) от числа циклов замораживания и оттаивания (на кривых даны значения П/Ц, %)
Рис. 7.61. Зависимость степени расширения е растворов, модифицированных БСК (а), ПАЭ (б) и ПЭВА (в), при замерзании от числа циклов замораживания и оттаивания А/ (иа кривых даны значения П/Ц, %)
Растворов, модифицированных БСК, ПАЭ и ПЭВА, уменьшается. Увеличение полимерцементного отношения модифицированных латексом растворов не обязательно приводит к улучшению морозостойкости. Высокая морозостойкость достигается при совместном действии модификации полимерами и воздухововлечения.
В соответствии с данными В. И. Соломатова по бетону, модифицированному латексом, с использованием сополимера винилацетата и дибутилмалеа-
та бетон при влажной выдержке менее устойчив к действию мороза, чем бетон, выдержанный в сухих условиях [139]. В ряде исследований испыты - валась морозостойкость модифицированных растворов и бетонов в растворах сульфатов [139] и хлоридов [140].
При долговременном воздействии внешней среды, включая воздействие мороза и карбонизацию, модифицированные растворы показывают повышенную стойкость к воздействию атмосферы по сравнению с обычными растворами и бетонами. Устойчивость к атмосферным воздействиям модифицированных растворов показана рис. 7.62 [141].
В Научно-исследовательском строительном институте в префектуре Ибараки (Япония) были проведены испытания в естественных условиях при воздействии внешней среды. Кроме растворов, модифицированных ПАЭ, прочности при изгибе и сжатии большинства модифицированных растворов в условиях воздействия внешней среды имеют тенденцию становиться почти постоянными через один год или более; их устойчивость к атмосферным воздействиям больше или равна устойчивости немодифициро - ванных растворов.
Стойкость образцов модифицированных растворов, уложенных на обычный цементный раствор, после 10-летнего воздействия внешней среды в Токио показана на рис. 7.63 [142]. В отличие от образцов, скрепленных с немодифи-
З і, годьі 0 2 4 6 8 tf 2оды Рис. 7.62. Устойчивость к атмосферным воздействиям растворов, модифицированных (/— период воздействия) А - БСК; Ь — ПАЭ-1; с — ПАЭ-2; d — немодифи - цированный раствор; е— ПВА-1; jПВА-2 |
А, МПа |
120
36 60 t, мес
Рис. 7.63. Долговечность сцепления модифицированных растворов
А — раствор, модифицированный БСК; b — то же, ПАЭ-1; с—то же, ПАЭ-2; d— немодифициро - ванный раствор; е — нескрепленные образцы; dd— разрушение через 12 мес; А — сцепление с обычным раствором (прочность при изгибе в случае нескреплениых образцов); t — период воздействия внешней среды в Токио)
Цированным раствором и разрушенных через год после пребывания в естественных условиях, большинство образцов,
скрепленных модифицированным раствором, через 10 лет имели удовлетворительное состояние в тех же условиях.
Охама [143] отметил, что большинство модифицированных бетонов имеет отличную стойкость к карбонизации атмосферным СО2, что способствует предотвращению коррозии арматурных стальных стержней в бетонных изделиях.