Полимерные и полимерцементные бетоны, растворы и мастики

ПОЛИМЕРЦЕМЕНТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ВОДОНЕРАСТВОРИМЫХ ОЛИГОМЕРАХ И ПОЛИМЕРАХ

Водонерастворимые олигомерные продукты по агрегатному состо­янию могут быть жидковязкими смолообразными веществами или твердыми продуктами. В первом случае для получения полимерце­ментных материалов их эмульгируют тем или иным способом в тес­то минерального вяжущего. Твердые олигомеры и термопластичные полимеры для введения в тесто минерального вяжущего должны быть превращены в тонкодисперсные порошки.

Полимерцементные материалы на жидковязких олигомерах. К этому типу полимерцементных материалов относятся материалы на основе эпоксидных, полиэфирных, полиуретановых и других смол. Их совмещение с тестом минерального вяжущего производится с по­мощью эмульгаторов. Для этого, например, применяют оксиэтилцел - люлозу в количестве около 0,5% от массы минерального вяжущего.

Оксиэтилцеллюлоза растворяется в воде затворения. После при­готовления теста минерального вяжущего в него при интенсивном перемешивании вводят жидковязкий олигомер. При этом олигомер распределяется в виде мельчайших частиц в тесте минерального вя­жущего. От слияния частиц и отделения полимера от теста вяжущего олигомерная смола защищена эмульгатором и высокой вязкостью самого теста. Можно диспергировать жидкие эпоксидные смолы в вяз­ком цементном тесте без введения эмульгатора. В этом случае полимер- цементная смесь при П/Ц больше 0,1...0,15 характеризуется значитель­ной липкостью. Получить полимерцементные смеси такого же состава, но лишенные липкости, можно при использовании порошкообразной оксиэтилцеллюлозы и совмещении эпоксидного олигомера с сухим цементом, смешанным с нужным количеством оксиэтилцеллюлозы.

Низкое и независящее от П/Ц содержание эмульгатора позволяет увеличивать количество вводимого в смесь полимера. Для этого клас­са полимерцементных материалов характерны высокие П/Ц (0,1—0,3). В таких полимерцементных материалах одновременно существуют две взаимно проникающие структуры: цементная и полимерная, обеспе­чивающие материалам высокие физико-механические свойства.

Доказательством существования двух взаимно проникающих струк­тур может служить экспериментальное сравнение прочностных свойств эпоксидно-цементного материала и двух модельных составов: в пер­вом отсутствует отвердитель эпоксидной смолы и она остается в го­товом материале в вязкожидком состоянии (т. е. не участвует в создании прочной структуры), во втором — цемент заменен молотым песком той же тонкости помола и только отверждающаяся смола обеспе­чивает прочность материала.

Сравнение прочности указанных материа­лов при изменении соотношения минераль­ное вяжущее: полимер от 100 : 0 до 60 : 40 (П/Ц соответственно от 0 до 0,66) показало (рис. 2), что в первом модельном составе прочность с увеличением содержания поли­мера быстро убывает (кривая 2) и становит­ся ничтожно малой уже при П/Ц = 0,43, т. е. уже не наблюдается непрерывной минераль­ной структуры. У второго модельного соста­ва (кривая 7), в котором исключалось обра­зование структуры минерального вяжущего, появление прочности, т. е. наличие непре­рывной полимерной структуры, наблюдается уже при П/Ц = 0,11. При дальнейшем повыше­нии содержания полимера прочность второго модельного состава быстро возрастает.

Таким образом, в интервале П/Ц = 0,11... 0,43 в эпоксидно-цементных материалах су­ществуют два взаимно проникающих непре - Рис. 2. Прочность эпоксид - рЬ1ВНЫХ структурообразующих элемента: но-цементного материала „ „

(кривая 1) И слагающих минеральный и полимерныи. Суммарная

Прочность (взятая по модельным составам) этих структурных элементов (кривая 4) меньше, чем прочность собственно полимер- цементного материала. Это указывает на содержания взаимное усиливающее действие полимерного полимера в и минерального структурообразующих зле - % от массы вяжущего (ЭП, ментов.

%) или полимерцементного Полимерцементные материалы на водоне - отношения (П/Ц); кривая r JT

4 - теоретическая сумма растворимых олигомерах обладают высокой

Показателя прочности кри - прочностью, хорошей адгезией и износостой-

Костью, очень высокой морозо - и коррозион­
ной стойкостью, высокими и стабильными диэлектрическими показа­телями. Они находят применение главным образом в качестве гермети­зирующих материалов в подземном строительстве, для омоноличива - ния и ремонта железобетонных конструкций, при соединении арматуры взамен электросварки, как электроизоляционный и омоноличиваю - щий материал в электроустановках. Кроме того, мастичные составы с эпоксидными и полиэфирными смолами перспективны для устройства покрытий полов и отделки стен в тяжелых условиях эксплуатации помещений (интенсивный износ, воздействие влаги и т. п.).

Полимерцементные материалы на порошкообразных водонераство - римых полимерных продуктах. При приготовлении полимерцементных смесей с использованием порошкообразных продуктов последние вво­дятся как обычный тонкодисперсный наполнитель. Для его совмеще­ния с тестом вяжущего не нужны эмульгаторы и стабилизаторы. А так как сам полимерный продукт нерастворим в воде, то введение в бетонную смесь полимера не изменяет в заметной степени ее удобо - укладываемость и не влияет на гидратацию и стр^ктурообразование минерального вяжущего.

Обычно порошкообразные полимерные продукты — гидрофобные вещества, и их частицы поэтому плохо смачиваются водой. Имея мень­шую плотность, чем тесто минерального вяжущего, несмачиваемые водой частицы полимера проявляют тенденцию к отделению от смеси. Для облегчения гомогенизации смеси целесообразно обрабатывать полимерную добавку ПАВ для придания частицам гидрофильности.

Порошкообразным полимерным продуктом могут быть тонкоиз - мельченные твердые термореактивные олигомерные смолы, порошко­образные термопластичные полимеры и природные термопластичные смолы.

Из олигомерных термореактивных смол применяют твердые эпок­сидные смолы, используемые вместе с порошкообразными водонерас - творимыми отвердителями, твердые резольные фенолформальдегид - ные смолы и др. Из термопластичных полимеров используют порош­кообразные (получаемые змульсио'лой полимеризацией) — полисти­рол, поливинилхлорид и др. Находят применение порошкообразный пек (твердый остаток от перегонки дегтя) и парафины.

В полимерцементных материалах с порошкообразными полиме­рами при твердении образуется сплошная матрица минерального вя­жущего, в которой дискретно распределены Частицы полимерного продукта. После затвердевания минерального вяжущего материал необ­ходимо нагреть для расплавления полимерного продукта. При этом жидкий полимер перераспределяется в поровом пространстве мине­ральной матрицы, изменяя характер пор: образуя замкнутые поры и гидрофобизируя поверхность пор. Термореактивные смолы при этом необратимо затвердевают.

Модифицированный таким образом материал нельзя назвать в пол­ном смысле полимерцементным, так как в нем полимерный компо­нент не является вторым вяжущим и не образует сплошного структур­ного элемента в материале, хотя вводится непосредственно в исходную смесь. Роль полимерного компонента сводится в основном к измене­нию свойств материала по отношению к действию воды (снижаются водопоглошение, гигроскопичность и водопроницаемость и повышает­ся морозостойкость), кроме того, повышаются электроизоляционные свойства материала.

Такой вид полимерцементных материалов можно назвать бетоно - полимерами с внутренней пропиткой. Однако хотя технология этих материалов значительно проще, чем технология бетонополимеров, но такого эффекта упрочнения бетона, который наблюдается при про­питке бетона жидкими полимерными продуктами, в рассматривае­мых материалах нет. Одна из причин этого в том, что полимерный ком­понент вводится в бетонную смесь и занимает в бетоне определенный объем. При плавлении полимерного продукта он лишь перераспреде­ляется в поровом пространстве, но суммарный объем пор при этом не изменяется.

Нужно отметить еще один вид бетона с порошкообразным поли­мерным компонентом — суспензионным полистиролом, содержащим в своем составе легкокипящую жидкость — изопентан. Частицы тако­го полистирола при нагревании до температуры 80...100°С размягчают­ся и увеличиваются в объеме в 10...30 раз за счет вскипания изопента - на (этот вид полистирола используется для получения полистирольного пенопласта). Бетон из смеси цемента, молотого шлака или песка, суспен­зионного полистирола и воды получают, нагревая бетонную смесь, помещенную в замкнутую форму, заполненную на 15—20%, до темпе­ратуры 80... 90° С. Нагрев необходимо начинать до начала схватывания цемента. При этом частицы полистирола вспучиваются, увеличиваясь в диаметре с 0,2—2 до 3...15 мм, и уплотняют цементное тесто. После завершения твердения цемента получается легкобетонное изделие с заполнителем из пенополистирольных гранул.