Полімерцементні бетони,їх властивості та застосування
Як відомо, низькомолекулярні органічні речовини, введені в мінеральне в'яжуче, істотно впливають на процес структуроутворення матеріалу. Проте самі вони у освіті структури тіла беруть участь. При додаванні до в'яжучого високомолекулярних органічних речовин-полімерів - виходять як у якісному, так і в кількісному відношенні нові матеріали - полімербетони, в яких властивості мінерального в'яжучого речовини та полімеру взаємно доповнюють один одного.
Широкі дослідження в галузі одержання полімербетонів на різних мінеральних в'яжучих речовинах та полімерах та їх впровадження у будівельну практику проводяться у Всесоюзному науково-дослідному інституті нових будівельних матеріалів АСіА СРСР.
В якості мінеральних в'яжучих речовин для отримання полімербетонів використовуються портландцемент, цемент глиноземистий, гіпс, магнезіальне в'яжуче. Другий компонент – полімери. Це - натуральний або синтетичний латекси, полівінілацетатна емульсія, продукти емульсійної полімеризації та сонолімернізації олефнів та діалефінів. Застосовують також водорозбавні фенолформальдегідні та карбамідні смоли.
Введення полімерів у розчини та бетони по суті не змінює технології виготовлення останніх. Різниця лише в тому, що замішування проводиться не водою, а водною дисперсією полімеру.
При додаванні полімерів до мінеральних в'яжучих підвищуються пружно-еластичні властивості п.х, опір вигину та стиску, стійкість до удару. стирання; зменшуються водопроникність та модуль пружності. Властивості полімербетонів видом мінеральних в'яжучих речовин, що застосовуються, а також суміші поверхнево-активними речовинами, методом змішування і режимом.
Різноманітність властивостей полімерів та мінеральних в'яжучих речовин не дозволяє докладнорозглянути всі види та властивості полімербетонів. Оскільки найбільше застосовуються і найбільше полімерцементні бетони, одержувані при використанні синтетичних латексів і полівінілацетатної емульсії, ми на прикладі каучукцементних і поливнілацетатних бетонів розглянемо два питання: вплив виду полімеру до його кількості на міцнісні властивості полімерцементного бетону і деякі фактори.
Puc. 1. Межа міцності при стисканні (ліворуч) та згинанні (праворуч) поливпилацетатцементного бетону на 28 добу при різній ПЩ — на пепластифікованій емульсії, 2—на пластифікованій емульсії
Зміна межі міцності при стисканні та згинанні полівінілацетатцементного бетону при різному полімерцементному відношенні - П/Ц (відношення ваги полімеру до ваги цементу) показано відповідно на рис. 1. При гюлімерцемеїтному відношенні близько 0,2 міцність полівінілацетатцементних бетонів максимальна; при подальшому збільшенні П/Ц опір стиску зменшується. Введення невеликих кількостей полівінілацетату в деяких випадках призводить до зниження міцності. Це, очевидно, пояснюється впливом органічних компонентів і особливо колоїдного стабілізатора на гідратацію цементу, коли полімеру ще мало і не виявляє своєї дії. Межа міцності при згині зі збільшенням П/Ц змінюється так само.
Як бачимо, полівінілацетат підвищує опір стиску та вигину. У той же час введення полімерів, зокрема латексів, в бетонні суміші знижує показники міцності. Це видно із рис. 2, де показано зміну міцності на стиск та вигин у часі (випробування проводилися на зразках полімерцементних бетонів складу 1 : 3 і П/Ц=0,2).
Відомо, що міцнісні властивості н жорсткість дивінілстирольних латексів зростають у мірузбільшення кількості стиролу. Отже каучукцементні бетони на високострольному латексі повинні бути міцнішими. І справді, якщо діопіілстірольний латекс СКС-30 (крива 5) різко зменшує показники міцності щодо звичайного дрібнозернистого бетону (крива 1), то при введенні латексу СКС-50 зниження міцнісних показників менше (крива 4). Введення ж латексу СКС-65 (крива 3), хоча дещо знижує опір стиску, але збільшує згинання. Поливмнмлацетатна ЕМУЛЬСІЯ розрізняє обидва показники (крива 2).
Пристрій полімерцементної підлоги полягає у змішуванні водної дисперсії полімеру з цементом і заповнювачем і нанесенні на вирівняну основу. Це легко здійснити на домобудівному комбінаті чи безпосередньо на будівельному об'єкті. Полімерцементні підлоги застосовні в громадських та промислових будівлях, а також у кухнях, санвузлах та сходових клітинах житлових будівель. При організації промислового виробництва ціна полімерцементних підлог у справі становитиме 6—10 крб. за 1 м2.
Полімерцементи знаходять широке застосування для влаштування спеціальних гідроізоляційних та маслобензостонких покриттів. Використання полімербетонів для ремонту бетонних дорожніх та аеродромних покриттів дозволить підтримувати ці споруди у зразковому порядку за невеликих витрат (відносна вологість 35—40%). Найбільш інтенсивно твердіння йде протягом перших десяти діб.
Міцність полівінілацетатцементних бетонів досягає через 6 місяців 520 кг/см2 при стисканні та 190 кг/см2 - при згинанні, проти 410 і 75 кг/см2 для звичайних дрібнозернистих бетонів.
Особливий інтерес представляє процес структуроутворення у початковий період, який вивчався нами на конічному пластометрі зі зміни пластичноїміцності в часі Емульгатор, що вводиться при полімеризації (некаль, жирні кислоти), і стабілізатор, що оберігає емульсію від коагуляції при додаванні цементу (полівініловий спирт, казеїн), істотно впливають на процес структуроутворення. Мал. 3 показує зміну пластичної міцності полівінілацетатцементної суспензії у часі. Міцність полівінілацетатцементу на полівініл ацетатної емульсії, синтезованої в присутності нікелю та стабілізованої казеїнатом амонію, зростає повільніше ніж чистої цементної суспензії (крива 1). При стабілізації емульсії карбоксиметилцелюлоза пластична міцність зростає швидше. Полівінілацетатна емульсія, отримана у присутності полівінілового спирту, забезпечує швидке наростання міцності (крива 2). Однак період початкового структуроутворення дещо більший, ніж цементного тесту.
Початковий період структуроутворення можна скоротити, запроваджуючи відомі прискорювачі твердіння цементу. наприклад хлористий кальцій Прискорення твердіння при цьому знаходиться у певній кількості хлористого кальцію (рис. 4). Таким чином, змінюючи кількість поверхнево-активних речовин і прискорювачі та твердіння, можна регулювати процес структуроутворення та отримувати полімер-цементи заданих властивостей. Застосування полімерцементних матеріалів для влаштування чистих підлог є першочерговим завданням. Полімерцементні безшовні підлоги (холодні та теплі) мають високі показники міцності, хорошу адгезію до основи, стійкість до ударних навантажень, стирання, водостійкість, мають гарний зовнішній вигляд, прості в експлуатації. Зазвичай такі підлоги влаштовуються завтовшки 3-7 мм; їх можна укладати як по старому бетону (при реставраційних роботах), так і по свіжому та сирому бетону.