Полимерные и полимерцементные бетоны, растворы и мастики

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОЛИМЕРЦЕМЕНТНЫХ МАТЕРИАЛАХ

Полимерцементные материалы — большая группа материалов, получаемых на основе двух вяжущих веществ: минерального и поли­мерного. В качестве минерального вяжущего могут быть использованы гипсовые, магнезиальные и гипсоцементно-пуццолановые вяжущие, но наиболее часто — различные виды цемента. Полимерный компонент вводится непосредственно в тесто минерального вяжущего (бетонную смесь), и их твердение происходит совместно.

Обычно в полимерцементных материалах минерального вяжущего в несколько раз больше, чем полимерного связующего. Основной харак­теристикой состава полимерцементных материалов служит соотношение (по массе) полимерного компонента и минерального вяжущего — поли - мерцементное отношение (П/Ц).

Полимерцементные материалы можно рассматривать как компози­ционные строительные материалы, основу которых составляет матрица затвердевшего минерального вяжущего с распределенным в ней в той или иной форме затвердевшим полимером. В зависимости от типа напол­нителя и заполнителя и степени наполнения различают полимерцемент­ные мастики с тонкодисперсным наполнителем и полимерцементные растворы и бетоны с мелким и крупным заполнителем.

В качестве полимерного компонента в полимерцементных материа­лах используют термопластичные полимеры (поливинилацетат, акри­ловые полимеры и др.) и каучуки, олигомерные термореактивные смолы (эпоксидные, карбамидные) и мономерные продукты (например, фурфуролацетоновый мономер). Олигомерные и мономерные продук­ты в процессе твердения материала переходят в полимерные продукты под действием отвердителей, инициаторов или в результате воздей­ствия температуры, рН среды и т. п.

В зависимости от физического состояния вводимого полимерного вяжущего полимерцементные материалы могут быть четырех типов: I — на основе воцных растворов мономеров, олигомеров или полиме­ров; II — на основе водных дисперсий полимеров или олигомеров; III — на основе вязкожидких водонерастворимых олигомеров; IV — на основе порошкообразных полимеров или олигомеров.

Взаимное влияние минерального вяжущего и полимерного связую­щего приводит к образованию нового композиционного полимерцементного материала. У полимерцементных материалов обычно высокая адгезия к другим материалам (во много раз превышающая адгезию соответствующего минерального вяжущего), высокая износостойкость и стойкость к ударам. Полимерцементные материалы могут быть получе­ны с высокой морозостойкостью, водонепроницаемостью, стабильно высокими диэлектрическими свойствами и многими другими специаль­ными свойствами. Модуль упругости полимерцементных материалов снижается при увеличении содержания полимера.

Существенное влияние небольших количеств полимерного связую­щего на свойства материала объясняется структурными особенностями полимерцементных материалов, т. е. характером расположения полиме­ра в матрице минерального вяжущего. Полимерное связующее образует упругие прослойки между кристаллическими новообразованиями мине­рального вяжущего, адсорбируется на поверхности частиц заполните­ля и благодаря высоким адгезионным свойствам повышает прочность и деформативность материала при растяжении и изгибе. Часть поли­мера закрывает поры, снижая водопоглощение материала, повышая его морозостойкость и водонепроницаемость. Высокая адгезия поли­мерцементных смесей к другим материалам (например, полимерце - ментный раствор прекрасно сцепляется с поверхностью старого раст­вора) также объясняется присутствием в материале полимерного свя­зующего, которое концентрируется на поверхности раздела „старый материал — полимерцементная смесь".

Как правило, прочностные свойства полимерцементных материалов мало отличаются от свойств материалов на чистых минеральных вяжу­щих. Обычно прочность при сжатии у полимерцементных материалов немного ниже, а прочность при растяжении и изгибе выше (в некото­рых случаях в 1,5...2 раза), чем у аналогичных материалов на минераль­ном вяжущем. При применении высокопрочных термореактивных полимеров могут быть получены материалы с повышенными прочност­ными характеристиками.

Расход полимеров в полимерцементных материалах составляет 2—20% от массы минерального вяжущего (П/Ц = 0,02—0,2), но его стоимость значительно выше (в 10—100 раз), чем стоимость минераль­ных вяжущих. Поэтому стоимость полимерцементных растворов и бетонов значительно выше, чем обычных цементных. Так, например, латексцементный раствор на латексе СКС-65 с П/Ц = 0,12 дороже обыч­ного раствора в 1,5 ...2 раза. Стоимость полимерцементных материалов на термореактивных водонерастворимых олигомерах еще выше: так, эпоксидно-цементные растворы с П/Ц = 0,10—0,15 дороже обычных цементно-песчаных растворов в 10 раз и более.

Повышенная стоимость и специфические свойства полимерцемент - ных материалов определяют рациональные области их применения: тонкослойные покрытия, приклеивающие составы при отделочных и ремонтных работах, гидроизоляционные и герметизирующие, электро­изоляционные и омоноличивающие составы.

На технологию приготовления и свойства полимерцементных ма­териалов и соответственно на области их рационального применения большое внимание оказывает физическое состояние полимерного свя­зующего: водный раствор, водная дисперсия, вязкая водонерастворимая жидкость, водонерастворимый порошкообразный продукт. Поэтому в последующих параграфах будут рассмотрены общие особенности поли­мерцементных материалов на различных по физическому состоянию полимерных вяжущих.