Вяжущий минеральный материал

Поиск Лекций

вяжущий

Предыдущая12345678910111213141516Следующая

Неорганическими вяжущими веществами называют порошкообразные материалы, которые при смешивании с водой образуют пластично-вязкую массу («вяжущее тесто»), которая со временем постепенно самопроизвольно затвердевает, превращаясь в прочное камневидное тело.

Переходя из тестообразного в камневидное состояние, вяжущее вещество скрепляет между собой зерна песка, гравия или щебня. Это свойство вяжущих используют для изготовления бетонов, силикатного кирпича, асбестоцементных и других необожженных искусственных материалов и для изготовления строительных растворов (кладочных, штукатурных и специальных).

Способность переходить из пластичного состояния в камневидное тело (затвердевать) отличает неорганические вяжущие от органических (дегтей, битумов, животного клея, смол) вяжущих, которые переводят в рабочее состояние нагреванием, расплавлением или растворением в органических жидкостях.

Неорганические вяжущие подразделяют на 3 группы:

1) Воздушные вяжущие,

2) Гидравлические вяжущие и

3) Вяжущие автоклавного твердения.

Воздушные вяжущие способны твердеть, повышать (набирать) прочность и длительное время сохранять прочность только на воздухе (в воде недостаточно стойки).

По химическому составу воздушные вяжущие делятся на 4 группы:

1. Известковые вяжущие, состоящие главным образом из оксида кальция (СаО).

2. Магнезиальные вяжущие, содержащие каустический магнезит МgO и каустический доломит МgO·СаСО3 и затворяемые растворами солей МgCl2 MgSO4.

3. Гипсовые вяжущие, основой которых является сульфат кальция (СаSО4).

4. Жидкое (растворимое) стекло – силикат натрия или калия (в виде водного раствора) Na2O·n·SiO2 или K2O mSiO2

Гидравлические вяжущие твердеют, набирают и длительное время сохраняет прочность не только на воздухе, но и в воде. По своему химическому составу гидравлические вяжущие отвечает системе СаО - SiO2 - Al2O3 - Fe2O3. Их подразделяют на 3 группы:

1) гидравлическая известь и романцемент;

2) силикатные цементы (они на 75 % состоят их силикатов кальция); к ним относятся портландцемент и его разновидности;

3) алюминатные цементы (вяжущей основой которых являются алюминаты кальция); к ним относятся глиноземистый цемент и его разновидности.

Вяжущие автоклавного твердения – это вещества, способные при автоклавном синтезе (происходящем в среде насыщенного водяного пара) затвердевать с образованием прочного цементного камня. В эту группу входят известково-кремнеземистые, известково-зольные, известково-шлаковые вяжущие и нефелиновый цемент.

2.8.1. Воздушные вяжущие

1. Воздушная известь – это вяжущее, получаемое умеренным обжигом, не доводимым до спекания, карбонатных пород (известняка, мела, ракушечника), содержащих до 8 %глинистых примесей по реакции

(2.4)

Обжиг ведут с удалением СО2, так как реакция является обратимой. В результате обжига получают продукт белого или серого цвета (главной составляющей которого является СаО и МgO) – негашеную известь (кипелку или комовую известь).

Превращение комовой извести в рабочее состояние достигается ее гашением или сухим помолом.

Негашеная молотая известь применяется с 1940 года в штукатурках, а также для изготовления строительных деталей.

 

2. Гашеная известь

Процесс гашения извести происходит быстро по реакции:

СаО + Н2 О Са(ОН)2 +15,5 ккал (реакция протекает с выделением тепла)

При этом увеличение объема достигает 3 3,5 раз и комья извести рассыпаются в мельчайший порошок, называемый гидратной (гашеной) известью или пушонкой.

Гасят известь на заводах в чашечных или барабанных гидраторах, внутри которых она перемешивается с водой лопастями (шнеком).

На стройках известь часто гасят не в пушонку, а в известковое тесто (воды при этом берется в 2 раза больше).

Процесс твердые извести.

Известковый раствор (известковое тесто, смешанное с песком или шлаком) на воздухе постепенно отвердевает под влиянием двух одновременно происходящих процессов:

1) перекристаллизация гидроокиси кальция Са(ОН)2при испарении воды (при этом мельчайшие кристаллы Са(ОН)2, сближаясь между собой, образуют прочный кристаллический сросток;

2) карбонизация – действие углекислоты (которая всегда содержится в воздухе в количестве ≈ 0,03 %) вызывает образование сростков карбоната кальция:

Са(ОН)2 + СО32- +2Н+ = СаСО3 + 2Н2О. (2.5)

В результате карбонизации образуется то же вещество, из которого получали известь.

3) При твердении извести происходит еще один процесс, вызывающий ее упрочнение в строительных растворах: в присутствии влаги происходит очень медленное взаимодействие Са(ОН)2 с SiO2. При этом образуются силикаты кальция (но для этого нужны многие десятилетия). Высшая прочность известковых растворов, обнаруживаемая в сооружениях трехсот-четырехсотлетней давности, объясняется образованием в них с течением времени именно силикатов кальция.

В сухой среде известь практически не карбонизируется, поэтому известковые составы нельзя наносить на сухую поверхность фасадов в жаркую сухую погоду.

Процесс твердения в системе известь – песок можно резко ускорить – для этого их нужно подвергнуть тепловлажностной обработке в автоклавах (при 175– 200 °C), и уже через 10 ÷ 20 МПа (а после месяца твердения в обычных условиях δсж ≈ 0,4 ÷ 0,8 МПа).

Воздушную известь применяют для изготовления силикатного кирпича, штукатурных и кладочных растворов, красочных составов, плотных и ячеистых силикатных изделий. Для кладки фундаментов и в сырых помещениях воздушную известь применять нельзя.

Комовую известь превращают также в рабочее состояние путем сухого помола. Получаемый продукт называется молотой известью-кипелкой. При затворении его водой СаО растворяется до образования насыщенного раствора, и одновременно происходит гидратация СаО. Насыщенный раствор СаО быстро становится пресыщенным по отношению к Са(ОН)2 (т.к растворимость Са(ОН)2 меньше растворимости СаО). При этом температура известкового теста повышается, что способствует быстрому уплотнению смеси.

2. Магнезиальные вяжущие

Магнезиальными вяжущими являются тонкоизмельченный каустический магнезит (MgO) и каустический доломит (MgO·СаСО3 ), которые получают умеренным обжигом (650 ÷ 670 °С) природных магнезитов (MgСО3 ) и доломитов (СаСО3 ·MgСО3) :

(2.6)

В результате обжига образуется каустический магнезит (MgО), обладающий вяжущими свойствами. После обжига материал дробят и подвергают помолу.

В отличие от извести, гипса и гидравлических вяжущих магнезиальные вяжущие затворяют не водой, а водными растворами хлористого и сернокислого магния (MgCl2 и MgSO4), так как MgО в воде растворяется плохо и прочность магнезиального вяжущего, затворенного водой, будет низкой.

При затворении солями Mg получается магнезиальный цемент, который схватывается не ранее 20 минут и заканчивает не позднее 6 часов от начала затворения. Каустический магнезит в возрасте 28 суток обладает прочностью на сжатие (в растворе 1:3) сж = 40 – 60 МПа.

Применяют магнезиальные вяжущие для изготовления:

1) ксилолита (смесь цемента с опилками); его используют для устройства полов (полы износоустойчивы и нетеплопроводны);

2) для производства фибролита (смесь цемента со стружкой – его используют как теплоизоляционный материал;

3) для изготовления искусственного мрамора (или плиток для облицовки).

Применять и хранить магнезиальные вяжущие можно только в сухих помещениях.

3. Гипсовые вяжущие вещества

Гипс – это полуводная сернокислая соль кальция CaSO4·0,5H2О. Cырьем для производства гипсовых вяжущих служат осадочные горные породы, называемые гипсом (гипс состоит из минерала CaSO4·2H2О), и ангидритом (ангидрит состоит из кристаллов CaSO4).

Гипсовые вяжущие подразделяют на 2 групы:

а) низкообжиговые вяжущие

– Гипс строительный – получают термической обработкой с последующим помолом по реакции:

(2.7)

– Высокопрочный (или технический) гипс получают автоклавированием или кипячением по реакции:

(2.8)

Высокопрочный гипс отличается большей прочностью (в 3 – 4 раза выше прочности строительного гипса).

Твердение гипса происходит очень быстро (через 4 – 5 минут после затворения и заканчивается через 6 – 30 минут) и заключается в присоединении воды и образовании двуводного сульфата кальция по реакции:

(2.9)

Строительный и высокопрочный гипс являются быстросхватывающимися вяжущими (в результате появления двуводного гипса и перехода коллоидных частиц в кристаллы тесто загустевает, т.е. происходит его «схватывание». Затем кристаллы CaSO4 ·2H2Осрастаются между собой, образуя прочный гипсовый камень).

Прочность гипса зависит от количества воды, взятой для его затворения, и от тонкости помола. Для получения подвижной и удобоукладываемой массы строительный гипс затворяют 50 – 70 % воды, а высокопрочной – 35 ÷ 45 % воды. Избыток воды, испаряясь в процессе твердения, приводит к повышению пористости, т.е. к снижению прочности.

Твердеет гипс только в сухих условиях, и после просушивания рост прочности прекращается. Для ускорения твердения гипс можно подвергать сушке, но при температуре не выше 65 – 70 °C.

В качестве замедлителей твердения гипса используют:

- водный раствор столярного клея;

- сульфитно-спиртовую барду.

В качестве ускорителей схватывания используют:

а) поваренную соль и

б) сульфат натрия, который увеличивают растворимость полуводного гипса;

в) молотый гипсовый камень, частицы которого являются центрами кристаллизации.

Гипсовые изделия неводостойки, поэтому их необходимо покрывать водонепроницаемыми обмазками или вводить в состав добавки извести, шлака, портландцемента или мылонафта. Применяют гипсовые вяжущие

1) для производства гипсовых и гипсобетонных изделий

2) для приготовления штукатурных растворов (с добавками глины и извести). При хранении активность гипса постепенно снижается.

б) высокообжиговые гипсовые вяжущие вещества.

К группе высокообжиговых гипсовых вяжущих относят

а) ангидритовое вяжущее (цемент) и

б) высокообжиговый гипс.

Ангидритовый цемент изготовляют обжигом природного гипса при температуре 600 – 700°

. (2.10)

В результате обжига получают безводный сульфат кальция , который затем подвергают помолу.

Ангидритовое вяжущее отличается медленным схватыванием. Его марки по прочности при сжатии могут достигать 100÷200(выпускается это вяжущее четырех марок: 50, 100, 150 и 200.

Применяют высокообжиговый гипс для изготовления:

1) строительных растворов и

2) низкомарочных бетонов, предназначенных только для службы в сухой среде.

Высокообжиговый гипс – получают обжигом природного гипса при температуре 800÷1000° С с последующим помолом.

По срокам схватывания и прочности высокообжиговый гипс подобен ангидритовому вяжущему и поэтому может применяться только в сухих условиях.

Выпускают этот гипс трех марок: 100,150,200. Твердеет он без катализаторов.

4. Растворимое жидкое стекло и кислотоупорный цемент

Так как растворимое стекло применяют обычно в жидком виде, то его часто называют «жидким стеклом». Жидкое стекло – вязкая жидкость темно-желтоватого или коричневого цвета. Состав его выражается формулой

R2O·nSiO2, (2.11)

где R или К (Калий), т.е. жидкое стекло – это натриевый силикат Nа2О·nSiO2 или калиевый силикат К2O·nSiO2. Жидкое стекло получают сплавлением при высокой температуре (1300 ÷ 1400 °) измельченых и тщательно смешанных между собой кварцевого песка, кальцинированной соды (Nа2CO3) и сульфата натрия (Nа2 SO4) или поташа (К2СО3). Получают стекло в стекловаренных печах (варка 7 – 10 часов).

При быстром охлаждении масса распадается на куски, называемые силикат-глыбой. Для получения жидкого стекла силикат-глыбы растворяют в автоклавах (Р = 3÷8 атм) до сиропообразной консистенции.

Жидкое стекло медленно твердеет на воздухе вследствие высыхания и выделения аморфного кремнезема под действием углекислого газа по реакции:

Na2O·nSiO2 + CO2 =Na2CO3+nSiO2. (2.12)

Для ускорения твердения жидкое стекло нагревают и добавляют катализатор – кремнефтористый натрий Na2SiF6 в количестве 12 – 15 % от веса жидкого стекла.

Применяют жидкое стекло для приготовления:

1) кислотостойких растворов и бетонов;

2) жаростойких обмазок и бетонов (с температурой службы 900 °С);

3) для уплотнения грунтов;

4) для изготовления суперлегких заполнителей.

Кислотоупорный цемент состоит из тонкоизмельченных и тщательно перемешанных кремнефтористого натрия (Na2SiF6) и кварцевого песка (SiO2), затворяемых на жидком стекле (Na2O·nSiO2).

Схватывается и твердеет кислотоупорный цемент при температуре выше 10 °С. Этот цемент и бетон на его основе (для которого крупный заполнитель берут тоже из кислотостойкой породы – кварцита или диабаза) стоек к кислотам (ко всем, кроме фосфорной кислоты, а также щелочей). Но он теряет прочность в воде.

Из него изготавливают:

а) резервуары на химических заводах;

б) ванны в травильных цехах;

в) кислотоупорные растворы, которые используют при футеровке кислотоупорными плитками (керамическими, стеклянными, диабазовыми) железобетонных и кирпичных конструкций на предприятиях химической промышленности.

Твердение кислотоупорного цемента основано на реакции между тонкомолотым песком и жидким стеклом, из которого выпадает гель кремнекислоты.

2.8.2. Гидравлические вяжущие вещества

Гидравлические вяжущие получают двумя способами:

1. обжигом горных пород или

2. смешиванием извести с активными минеральными добавками.

В результате такой обработки эти вяжущие получают гидравлические свойства.

Гидравлическая известь – это вяжущее, получаемое умеренным обжигом (при 900÷1000 ºС) мергелистых известняков, содержащих от 6 до 25% глинистых примесей (глина состоит из различных водных алюмосиликатов общей формулы .

Составные части гидравлической извести:

MgO, CaO, CaO·Al2 – однокальциевый алюминат,

2СaO·SiO2 – двухкальциевый силикат,

2CaO·Fe2O3 – двухкальциевый феррит.

При твердении гидравлической извести имеют место процессы:

1) воздушного твердения наличие СаО в составе извести приводит к образованию Ca(OН)2, а далее образовавшаяся Ca(OH)2 постепенно кристаллизируется и одновременно идет процесс карбонизации по реакции:

. (2.13)

2) Гидравлическое твердение извести происходит в результате гидратации силикатов, алюминатов и ферритов кальция.

В возрасте 28 суток гидравлическая известь имеет прочность на сжатие сж. 1,7 МПа, а иногда, прочность на сжатие достигает 5 10 МПа.

По прочности гидравлическая известь значительно уступает портландцементу, но прочнее строительной извести.

Применяют гидравлическую известь для изготовления бетонов и растворов для работы в сухих в влажных условиях.

Допускается ее применение для кладки фундаментов ниже уровня грунтовых вод, но при условии предохранения от воздействия воды в течении 7÷14 дней.

Романцемент – продукт такого помола обожженных при 900 ˚С известковых или магнезиальных мергелей, содержащих более 20 % глинистых включений. В возрасте 28 сут. имеет прочность сис = 25÷10 МПа.

Но первые 3÷5 дней твердение его надо ограждать от воздействия воды (т.к. это по сути сильно гидравлическая известь).

Силикатный цемент. Портландцемент

Цемент – это собирательное название группы гидравлических вяжущих, образовавшихся при высокой температурной обработке смеси сырьевых материалов, доведенной до спекания.

Изготавливают более 30 видов и разновидностей цемента. Цементы при твердении развивают прочность, характеризуемую маркой. Выпускаются цементы преимущественно марок 300, 400, 500 и 600, в отдельных случаях – более высоких марок.

С повышением марки возрастает эффективность применения цемента в бетонах и растворах за счет уменьшения его расхода.

Портландцемент – это гидравлическое вяжущее – продукт тонкого помола клинкера, получаемого спеканием при 1450 ˚С сырьевой смеси из известковых мергелей, углекислотной извести и глины.

Объемный вес кг/м3 кг/м3

(в рыхлом состоянии) (в уплотненном состоянии)

Сроки схватывания портландцемента – начало – не ранее 45 мин от

начала затворения;

конец – не позднее 12 час

от начала затворения.

Эти сроки обеспечивают транспортирование и применение растворных и бетонных смесей до момента потери пластичности и удобоукладываемости.

Для регулирования сроков схватывания портландцемента при помоле в его состав добавляют до 5% гипса.

С повышением температуры сроки схватывания портландцемента ускоряются, с понижением – замедляются, а при температуре ниже 0 ºС – прекращаются.

Водопотребность портландцемента – это количество воды, необходимое для его гидратации и придания цементному тесту определенной подвижности. Для процесса гидратации требуется около 15 % воды, но для обеспечения подвижности цементного теста воды берется значительно больше.

Лишняя вода образует в цементном растворе и бетоне поры (при испарении). Поэтому чем ниже водопотребность цемента, тем выше его качество.

Твердение портландцемента – сложный физико-химический процесс, в котором различают 3 периода:

1) гидролиз и гидратация С3S;

2) коллоидация;

3) кристаллизация.

При твердении в течение длительного времени в воде цемент получается более прочным, чем при твердении на воздухе.

При схватывании и твердении портландцемента выделяется тепло (его количество приблизительно равно 1/10 части величины, характеризующей марку цемента, т.е. : цемент марки М300 выделяет за 7 суток с момента затворения 30 ккал/кг. Зимой это хорошо, а летом – плохо.

При длительном хранении теряется активность:

за 3 мес. – на 20%,

за 6 мес. – на 30%;

за 1 год – на 40%.

Особые виды портландцемента:

1) Пластифицированный (это портландцемент с добавкой ССБ в количестве 0,15÷0,25 вес.%)

Его применение обеспечивает повышение пластичности растворов и бетонов, уменьшает отношение воды к цементу по массе, что повышает прочность и уменьшает расход цемента на 8 – 10 %. Выпускают пластифицированный портландцемент следующих марок: М300, 400, 500, 600.

2) Гидрофобный портландцемент представляет собой обычный портландцемент с гидрофобной добавкой и добавкой гипса. В качестве гидрофобной добавки применяют мыло, нафт или олеиновую кислоту в количестве 0,06 – 0,3 %.

Этот цемент не боится увлажнения, не слеживается и долго не теряет активность. Выпускают гидрофобный портландцемент марок М 300, 400, 500, 600.

3) Быстротвердеющий портландцемент (уже через 24 часа твердения он имеет прочность на сжатие =20 МПа, а в возрасте 3 суток более
25 МПа).

Это обеспечивается: 1)повышенной добавкой гипса;

2) более тонким помолом клинкера;

3) подбором сырьевой смеси.

4) Сульфатостойкий портландцемент выпускают марок М 250, 300 (он содержит 5% С3А. Этот портландцемент стоек к действию сульфатных грунтовых вод.

5) Портландцемент с умеренной экзотермией. Выпускают марок М 300, 400.

Этот цемент отличается повышенной стойкостью в сульфатных грунтовых водах.

6) Белый и цветной цементы – имеют декоративное назначение. Обычный цвет потрландцемента – зеленовато-серый (из-за примесей FeO и MnO). Белый цемент изготавливают из белых глин и чистых известняков, не содержащих этих оксидов. Обжиг его ведут на газе. Выпускают белый цемент трех марок: М 300, 400, 500.

Цветной цемент получают совместным помолом белого клинкера с охрой, железным суриком и другими пигментами.

Полимерные материалы

2.9.1. Полимерные связующие

Полимерные связующие – это синтетические или природные вещества, способные самопроизвольно или под действием различных факторов (веществ-отвердителей, температуры и др.) переходить из жидкого состояния в твердое.

В зависимости от отношения к нагреванию различают полимеры:

А) термопластичные и

Б) термореактивные.

Термопластичные вещества (термопласты) при нагревании переходят из твердого состояние в вязкотекучее (жидкое), а при охлаждении вновь затвердевают, причем такие переходы могут повторяться много раз. Большинство термопластов способны растворяться в соответствующих растворителях.

К термопластам относятся:

- синтетические полимеры - полиэтилен, полипропилен, полибутилен, полистирол, поливинилхлорид, поливинилацетат, эфиры целлюлозы (метилцеллюлоза, нитроцеллюлоза ) и др.;

- природные смолы – канифоль, копал, битумы, дегти и др.

Термопластичными называются вещества, которые под влиянием внешнего воздействия (температуры, ионизирующего излучения, под действием отвердителей и других факторов) переходят в неплавкое и нерастворимое состояние.

К термореактивным материалам (реактопластам) относятся: эпоксидные, полиэфирные, карбамидоформальдегидные, фенолоформальдегидные, фурановые смолы (олигомеры), каучуки в смеси с вулканизаторами и др.

В зависимости от агрегатного (физического) состояния полимерные связующие могут быть:

- вязкими жидкостями: олигомерные (эпоксидные, полиэфирные и др.) и мономерные (фурфурольные, фурфуролацетоновые и др.) связующие;

- водными дисперсиями полимеров (латексы синтетических каучуков, поливинилацетнаня и полиакрилатная дисперсии и др.);

- порошками и блочными продуктами (гранулы, листы, пленки: полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид, полиметилметакрилат).

А. Термопластичные синтетические полимерные связующие

Наибольшее применение в строительстве получили следующие термопласты: полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол, поливинилацетат, перхлорвинил, полиизобутилен. Для получения полимербетонов и полимерцементных материалов из этих полимеров чаще всего используют поливинилацетат и его сополимеры, перхлорвинил, поливинилхлорид и полистирол.

Полиэтилен – один из наиболее распространенных полимеров; при поджигании горит одновременно плавится (температура перехода в вязкотекучее состояние 90 – 130 оС) с характерным запахом парафина. Плотность полиэтилена 920 – 960 кг/м3. При комнатной температуре полиэтилен практически не растворяется ни в одном из растворителей, но набухает в бензоле и хлорированных углеводородах; при температуре выше 70 – 80 оС он растворяется в указанных растворителях. Полиэтилен обладает высокой химической стойкостью, биологически инертен. Прочность при растяжении 20 – 45 МПа. Сохраняет эластичность до -70 оС. Его недостатки – низкие теплостойкость и твердость, горючесть и слабая адгезия к минеральным материалам, под действием солнечного света полиэтилен охрупчивается (стареет). Для ингибирования процессов старения в него вводят наполнители (сажу, алюминиевую пудру) и стабилизаторы.

Полипропилен – по составу и свойствам близок к полиэтилену, отличается от него большей твердостью, прочностью и теплостойкостью (температура перехода в вязкотекучее состояние 170 оС).

Полиэтилен и полипропилен применяются для изготовления труб, пленок, листов, формовочных прессованных и литьевых изделий, защитных изделий, изоляционных лент, уплотняющих материалов, клеев, мастик и др.

Полиизобутилен – каучукоподобный полимер, обладающей хорошей адгезией к большинству материалов. Применяется в строительстве в качестве защитных листовых и пленочных материалов, мастик, замазок и др.

Полистирол – прозрачный жесткий полимер плотностью 1050 – 1080 кг/м3; хрупкий при комнатной температуре, размягчается при температуре 80 – 100 оС. Хорошо растворяется в ароматических углеводородах, сложных эфирах и хлорированных углеводородах. Полистирол и его сополимеры – горючие вещества. Для снижения хрупкости и придания специальных свойств выпускают сополимеры стирола с другими мономерами или совмещают полистирол с каучуками (ударопрочный полистирол).

Поливинилацетат – прозрачный бесцветный жесткий при комнатной температуре полимер плотностью 1190 кг/м3. Поливинилацетат растворяется в кетонах (ацетоне), сложных эфирах, хлорированных и ароматических углеводородах, набухает в воде; в алифатических (нефтяных) и терпеновых (скипидар) углеводородах не растворяется. Поливинилацетат не устойчив к действию кислот и щелочей; при нагревании выше 130 – 150 оС он разлагается с выделением уксусной кислоты. Отличается высокой адгезией к камню, стеклу, древесине. Для снижения хрупкости в поливинилацетат добавляют 5 – 30 % пластификатора (как правило, дибутил- или диоктифталата).

Большое количество поливинилацетата выпускается в виде поливинилацетатной дисперсии (ПВАД) – сметанообразной массы белого или светло-кремового цвета, хорошо смешивающейся с водой (содержание полимера около 50 %). Средний размер частиц дисперсии 3 мкм. Срок хранения ПВАД при температуре 5 – 20 оС – 6 месяцев. На ее основе выпускают клеи, водно-дисперсионные краски, моющиеся обои. ПВАД применяют для устройства мастичных наливных полов и для модификации цементных растворов. Дисперсией, разбавленной до 5 – 10 % концентрации, грунтуют бетонные поверхности перед приклеиванием облицовки на полимерцементных и полимерных мастиках и перед нанесением полимерцементных растворов. Поливинилацетатная дисперсия разбавляется водой в любом соотношении и хорошо совмещается с цементом и гипсом без каких-либо признаков коагуляции.

Недостатком материалов на основе ПВАД является их чувствительность к воде: материалы набухают и в них могут появиться высолы (связано с наличием в ПВАД поливинилового спирта). Так как дисперсия имеет слабокислую реакцию (рН 4,0 – 6,0), при ее нанесении на металлические поверхности возможна коррозия металла.

Поливиниловый спирт – термопластичный водорастворимый полимер. Свойства поливинилового спирта (ПВС) зависят от его молекулярной массы и содержанием остаточных ацетатных групп. Все марки ПВС хорошо растворяются в горячей воде (90 – 95 оС). Используют ПВС в строительстве в качестве эмульгирующего и стабилизирующего поверхностно-активного вещества при получении полимерцементных растворов и бетонов, а также как самостоятельную полимерную добавку к растворам и мастикам (например, в шпатлевочных составах). ПВС устойчив к действию жиров, нефтепродуктов, разбавленных кислот и щелочей.

Б. Термореактивные полимерные связующие

Термореактивные полимерные связующие, как правило, олигомерные смолы, имеющие вид вязких жидкостей или высококонцентрированных водных растворов.

В процессе отверждения олигомерные смолы переходят в высокополимерное состояние, образуя макромолекулы в виде пространственных сеток. В отвержденном виде они отличаются большей прочностью и теплостойкостью, чем термопластичные полимеры.

Термореактивные полимерные связующие используются в основном для получения полимербетонов, полимеррастворов, полимермастик, клеевых и герметизирующих компаундов. Некоторые из них применяются и в полимерцементных материалах. Наибольшее применение среди термореактивных олигомеров нашли эпоксидные, полиэфирные, фенолоальдегидные, карбамидные, ацетоноформальдегидные, фурановые и полиуретановые смолы.

Эпоксидные смолы – олигомерные продукты в виде вязких жидкостей или твердообразных веществ, растворимых в органических растворителях и плавящиеся при нагревании, прозрачные, от светло-желтого до коричневого цвета. При введении отвердителей эпоксидные смолы переходят в твердое и нерастворимое состояние. Отвердителями служат амины, ангидриды органических кислот, фенолоформальдегидные смолы и другие продукты. В зависимости от вида отвердителя смолы отверждаются при комнатных или повышенных температурах.

Отвержденный эпоксидный полимер обладает высокими деформационно-прочностными показателями, водостойкостью, хорошей адгезией к металлу, дереву, искусственным и природным каменным материалам, химической стойкостью. Теплостойкость отвержденных полиэпоксидов 150 – 250 оС.

Наибольшее распространение получили эпоксидно-диановые олигомеры (марок ЭД-22; ЭД-20; ЭД-16; ЭД-14; ЭД-10; ЭД-8) выпуск которых составляет более 80 % общего выпуска эпоксидных смол.

При нагревании до 35 – 50 оС эпоксидно-диановые смолы переходят в низковязкие подвижные олигомерные жидкости. Все диановые смолы нерастворимы в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях (ацетоне, бензоле, толуоле и др.). Для отверждения эпоксидных материалов применяют аминные отвердители холодного отверждения: диэтилентриамин (ДЭТА), триэтилентетрамин (ТЭТА), аминоформальдегидные отвердители (АФ-2) и др. Чаще всего применяют полиэтиленполиамин (ПЭПА) – технический продукт: смесь ТЭТА и ДЭТА.

Для снижения хрупкости отвержденных полиэпоксидов их часто пластифицируют. Для этого вводят в смолу 15 – 20 % (по массе) дибутилфталата или других пластификаторов. Пластификаторы, кроме этого, эффективно разжижают вязкие смолы, облегчая приготовления смесей. Недостаток такой пластификации – снижение прочности и адгезионных свойств отвержденной смолы и появление хрупкости у полиэпоксидов в процессе эксплуатации в результате улетучивания пластификатора.

Эпоксидные полимеры не взрывоопасны: они горят лишь при внесении в источник огня.

Полиэфирные смолы – смесь олигомерных ненасыщенных эфиров с мономерами (в соотношении по массе 70 : 30). В качестве ненасыщенных эфиров используют полиэфирмалеинаты и полиэфиракрилаты. Мономерами, с помощью которых осуществляется сшивка молекул полиэфира по ненасыщенным связям, является стирол, метилметакрилат, акрилонитрил и др. Мономеры, кроме этого, снижают вязкость смолы.

Для отверждения полиэфирной смолы к ней добавляют инициаторы и ускорители отверждения. Инициаторами служат, как правило, перекисные соединения. Для ускорения распада перекиси используют активные вещества – ускорители. Наиболее часто для отверждения полиэфирмалеинатов применяют перекись изопропилбензола (гипериз) и в качестве ускорителя – нафтенат кобальта в виде 10 % - ного раствора в стироле. Оптимальное содержание реагентов составляет 3 – 4 и 6 – 8 % от массы смолы.

С целью снижения хрупкости полиэфирные смолы модифицируют тиоколовыми и карбоксилатными каучуками, вступающими во взаимодействие с полиэфирами.

Карбамидные смолы – олигомерные продукты конденсации мочевины (карбамида) с формальдегидом. Это наиболее дешевый и доступный вид синтетических смол, однако они обладают меньшей прочностью, чем эпоксидные и полиэфирные материалы, и низкой водостойкостью. Недостаток карбамидных смол – наличие в них около 30 – 40 % свободной воды, связывание которой является необходимым условием получения прочного материала. Обычно это достигается введением дополнительного вяжущего – гипса, фосфогипса, изоцианатных продуктов, химически связывающих воду, или цеолитов, впитывающих ее.

Для отверждения карбамидной смолы необходимо создать кислую реакцию среды (рН = 3 - 4). Поэтому в качестве отвердителя используют минеральные (серную, соляную, фосфорную) или органические (щавелевую, лимонную) кислоты, кислые соли, солянокислый анилин. В практике строительства последний используют наиболее часто. Эффективным катализатором твердения служит сернокислое железо. Необходимость кислой реакции среды затрудняет использование карбамидных смол в сочетании с цементами.

Отверждение карбамидных смол с одновременной пластификацией достигается при использовании полиамидной водорастворимой смолы. Модификация карбамидных смол осуществляется поливинилацетатными дисперсиями, латексами каучуков, поливиниловым спиртом.

Основная трудность применения карбамидных смол в полимерных бетонах – наличие значительных количеств свободной воды – в твердеющей смеси, а использование их в полимерцементных материалах затруднено необходимостью поддержания кислой реакции среды.

Фенолоальдегидные смолы – олигомерные продукты конденсации фенола или его производных (крезола, резорцина) с альдегидами (обычно формальдегидом). Фенолоальдегидные смолы выпускаются резольные, отверждающиеся при изменении реакции среды на кислую или при нагревании, и новолачные, нуждающиеся в введении отверждающего вещества. Для получения полимербетонов чаще применяют резольные смолы.

Для отверждения используют серную кислоту (контакт Петрова), бензолсульфокислоту (БСК) и другие сульфокислоты в количестве
10 – 25 % от массы смолы; фосфорная, соляная и органические кислоты дают менее прочные отвержденные композиции.

Лучшими свойствами, чем фенолоформальдегидные, обладают резорцинформальдегидные смолы. Они хорошо отверждаются формалином при температуре выше 10 оС. Жизнеспособность смолы с отвердителем
2 – 4 ч.

В отвержденном виде фенолоальдегидные смолы хрупкие, их модифицируют битумами, каучуком, полиамидами и другими полимерными веществами. Фенольные смолы хорошо смешиваются с эпоксидными, фурановыми материалами.

Фурановые материалы. К ним относят фурфурольные, фурфуролацетоновые, фурфурол-карбамидные и фуриловые мономеры и олигомеры. Более 70 % объема фурановых полимеров приходится на фурфуролацетоновые мономеры марок ФА (молярное соотношение фурфурола и ацетона 1 : 1), ФАМ (1,5 :1), ДИФА (2 : 1), 4ФА и др. Качественный и количественный состав фурфуролацетоновых материалов определяется соотношением исходных компонентов, технологией синтеза продуктов и весьма сложен: монофурфурилиденацетон, дифурфурилиденацетон, монофурфурилидендиацетон, фурфурол, ацетон, полимеры, тетрафурфурилиденацетон, диацетоновый спирт, оксид мензитила, вода, зола и др. Достоверных данных о химическом составе мономеров ФА и ФАМ в настоящее время не имеется.

Полифункциональность фурановых олигомеров обусловлена наличием ненасыщенных связей в гетероцикле, сопряженных карбонильной и винильной групп в боковых цепях, подвижного атома водорода в - положении фуранового цикла.


Предыдущая12345678910111213141516Следующая

©2015-2017 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Источник: http://poisk-ru.ru/s38522t2.html


Поделись с друзьями



Рекомендуем посмотреть ещё:


Закрыть ... [X]

Виды основных вяжущих строительных материалов, применяемых в строительстве Теле 2 код для подключения


Минеральный вяжущий материал - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья Материалы и изделия на основе минеральных вяжущих веществ Мегаобучалка Минеральные вяжущие материалы.: Минеральными вяжущими материалами ВЯЖУЩИЕ МАТЕРИАЛЫ минеральные. Вяжущие материалы гидравлические Минеральные вяжущие. Воздушные, гидравлические, автоклавные Минеральные вяжущие материалы (искусственный камень) Неорганические минеральные вяжущие материалы Материалы на основе минеральных вяжущих Минеральные вяжущие вещества ТехЛиб Вяжущие материалы минеральные Минеральные вяжущие вещества Минеральные вяжущие

ШОКИРУЮЩИЕ НОВОСТИ