Полимерцементные композиции. Виды полимеров, применяемых в технологии материалов на основе портландцемента.

Полимерцементные материалы относятся к композиционным вяжущим, получаемым на основе неорганической составляющей (портландцемент, гипс и др.) в сочетании с органическим компонентом. В качестве органических добавок используются водорастворимые материалы (эпоксидные и фурановые смолы, производные целлюлозы и др.) и водные дисперсии полимеров (поливинилацетат, латексы, эмульсии кремнийорганических полимеров)

ПЦ-материалы представляют собой композиты, матрицей которых является каркас, образованный продуктами гидратации минерального компонента, с распределенной в ней затвердевшей полимерной частью. Свойства получаемых материалов зависят от многих факторов: качества цемента, вида полимера, полимерцементного отношения (П/Ц), водоцементного отношения (В/Ц) и др.

В полимерцементных материалах в бетонную или растворную смесь добавляют в небольших количествах (5...15% от массы цемента) полимер, хорошо совместимый с цементным тестом. Этому соответствуют водорастворимые олигомеры, отверждающиеся в процессе твердения бетона (например, водорастворимые фенолфор-мальдегидные полимеры) или чаще водные дисперсии полимеров (поливинилацетата, синтетических каучуков, акриловых полимеров и др.). Полимерцементные растворы и бетоны отличаются высокой адгезией к большинству строительных материалов, низкой проницаемостью для жидкостей, очень высокой износостойкостью и ударной прочностью.

Применяют полимерцементные материалы для покрытий полов промышленных зданий, взлетных полос аэродромов, наружной и внутренней отделки по бетонным и кирпичным поверхностям, в том числе для наклейки керамических, стеклянных и каменных плиток, устройства резервуаров для воды и нефтепродуктов.

Бетонополимер представляет собой бетон, пропитанный после затвердевания мономерами или жидкими олигомерами, которые после соответствующей обработки (например, нагревания) переходят в твердые полимеры, заполняющие поры и дефекты бетона. В результате этого резко повышается прочность бетона и его морозостойкость
и износостойкость. Бетонополимер практически водонепроницаем. Для получения бетонополимера главным образом применяют стирол и метилметакрилат, полимеризующиеся в бетоне в полистирол и полиметилметакрилат.

Полимербетон (пластбетон) — разновидность бетона, в котором вместо минерального вяжущего использованы термореактивные полимеры (эпоксидные, полиэфирные, фенолформальдегидные и др.). Полимербетон получают смешиванием полимерного связующего и заполнителей. Связующее состоит из жидкого облигомера, от-вердителя и тонкомолотого минерального наполнителя, необходимого для уменьшения расхода полимера и улучшения свойств полимербетона. Твердеют полимербетоны при нормальной температуре в течение 12...24 ч, а при нагревании — еще быстрее.
Главнейшее свойство полимербетона — высокая химическая стойкость в кислотных и щелочных средах. Полимербетоны обладают высокой прочностью, плотностью, износостойкостью и отличной адгезией к другим материалам.

Полимерцементные бетоны и растворы используются для устройства полов в общественных и промышленных зданиях, покрытий дорог, аэродромов и других конструкций, где требуется высокая механическая прочность и износостойкость, а иногда и химическая стойкость (против действия минеральных масел, нефти). Высокие адгезионные свойства позволяют применять их для ремонта (заделки) трещин в бетонных и каменных конструкциях, а также для соединения (склеивания) предварительно заготовляемых бетонных изделий. Полимерцементные штукатурки используют в виде защитных покрытий железобетонных и других конструкций, а также для декоративной отделки зданий.

89) Влияние полимеров на свойства цементных конгломератов.

Прежде всего, это уже сравнительно долго известная технология введения эффективных пластификаторов (называемых суперпластификаторами и гиперпластификаторами) на основе поликарбоксилатов.

Действие анионактивных пластификаторов основано на адсорбции их молекул положительно заряженными частицами гидратных новообразований. Частицы новообразований приобретают одноименный отрицательный заряд, что приводит к их электростатическому отталкиванию и, в конечном итоге – к улучшению реологических характеристик бетонной смеси. Синтез и исследование новых дендримерных структур (молекул гиперпластификаторов) для индустрии цементных композитов – одно из наиболее интенсивно развивающихся направлений нанотехнологии строительного материаловедения.

Высокими характеристиками в части барьерных свойств, морозостойкости, трещиностойкости и прочности при растяжении обладает бетонополимер – материал, получаемый пропиткой цементного бетона низковязким моно- или олигомером и последующей полимеризацией (поликонденсацией, полиприсоединением) мономера в поровом пространстве бетона.

Полимерные материалы могут использоваться не только как пластификаторы и пропиточные компаунды для цементного бетона. Синергетические эффекты взаимодействия полимера и цементного камня открывают возможность повышения показателей эксплуатационных свойств и расширяют область применения бетона. Полимеры повышают эксплуатационные свойства цементных конгломератов (бетонов, растворов и тд).

Перспективными областями применения полимерцементных композитов являются составы для ремонтно-восстановительных работ, материалы для конструкций с повышенной водостойкостью и пониженной водопроницаемостью.

Непосредственно в бетонную смесь можно вводить лишь небольшое число полимеров. К таким полимерам относятся бутадиен-стирольные и акриловые каучуки, некоторые поливинилацетатные и эпоксидные материалы.

Добавки полимеров увеличивают предельную растяжимость бетонов, их ударную вязкость, прочность на растяжение и изгиб, сопротивление истиранию, адгезию к другим материалам и др.

90) Применение полимеров в строительстве

Синтетические полимерные материалы стали применять в строительстве сравнительно недавно, не более 50-60 лет, однако они по праву заняли достойное место в этой области из-за своей используемости в конструкционных прочных материалах, применения в качестве связующих, компонентов дорожных покрытий, тепло- и гидроизоляторов [4]. Важными свойствами синтетических пластмасс являются их химическая стойкость, водонепроницаемость и стойкость к микроорганизмам. Широкое применение в строительных конструкциях получили стекло- и древесные пластики, полимербетоны, пено- и сотопласты как отделочный материал. Несмотря на различные области использования строительных пластмасс, можно сформулировать некоторые основные требования, относящиеся ко всем перечисленным материалам. Прежде всего это высокая долговечность и достаточная механическая прочность. Внимание к этим характеристикам обусловлено тем, что молекулярная решетка принадлежит к самым непрочным, а энергия разрыва связей между атомами в органических соединениях значительно меньше, чем в молекулах большинства неорганических соединений, применяемых в качестве строительных материалов. Этим обусловлена невысокая температура, при которой возможны эксплуатация пластмасс, а также их подверженность процессам окислительной деструкции, приводящим к изменению как физико-химических, так и технических показателей полимерных материалов. Под этим подразумеваются так называемые процессы старения полимерных материалов.

Широкое применение в дорожных покрытиях получили полимерцементные бетоны - затвердевшие смеси цемента и полимера с наполнителями или без них. Как показано выше, составляющие цемента, вступая в химическое взаимодействие с водой, образуют цементный камень, соединяющий частицы наполнителя в монолит. Полимер, будучи равномерно распределен в бетоне, улучшает сцепление цементного камня с наполнителем и отдельных цементных зерен между собой.

На основе бутадиенового и хлоропренового синтетических каучуков были разработаны составы латексцементных бетонов (полимерцементные бетоны, содержащие полимер в виде латекса). Бетоны, содержащие синтетические латексы и эмульсии регенерированного каучука, применяют для изготовления дорожных и аэродромных покрытий. К основным полимерным связующим относят также поливинилацетатные эмульсии, дивинилстирольные, дивинилнитрильные и карбоксилатные латексы и латекс сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом. В качестве стабилизаторов смесей водных дисперсий полимеров с цементом часто используют казеин, кальцинированную соду, поташ, метилцеллюлозу. Роль наполнителей в бетонах могут выполнять кварцевая мука и песок, искусственные пески, крошка известняка и скальных пород.

В последнее время особую популярность приобрели лакокрасочные материалы, а также различные полимерные материалы в качестве разнообразных защитных и декоративных покрытий. Полимерное связующее должно обеспечивать достаточную твердость, необходимую эластичность, повышенную износостойкость и гидравлическую устойчивость. Поэтому направление исследований в этой области связано зачастую с исследованиями кинетики отверждения термопластичных, в частности полиуретанов и феноксисмол, продуктов очистки эпоксидных полимеров, используемых для покрытий.

Фосфатные цементы.

Шлакощелочные вяжущие.