Дәріс тақырыбы. Бетонды полимерлер және олардың дайындалуы

Дәрістің мақсаты: Білім алушыларға бетонды полимерлер және олардың дайындалуы бетонды полимерлер және олардың дайындалуы

Негізгі терминдер: Арнайы полимер, бетонды полимерлердің дайындалуы, тұрақтандырғыш сипаттамасы, су дисперсті полимер, полимерлі қоспалар

1.Тераццо тәріздес полимер цементті едендер

2.Сіңдіруге арналған материалдар

3.Суда еріткіш полимерлі қоспалар қосылған цементті полимерлі бетондар

Арнайы полимер құрамын сіндіру арқылы бетон қасиеттерінің біршама өзгергенін байқауға болады. Мұндай цементті полимерлі бетондар технологиясы, қасиеттері, есептеу тәсілдері мен қолдану аясы бойынша жаңа құрылыс материалдары болып саналады. Бұл компоненттердің негізгі байланыстырғышы болып цемент саналады. Бетон және темірбетон бұйымдарын өңдеу процесі келесі операциялардан тұрады: 1% дейінгі ылғалдылықты кептіру, сіндіру, полимеризациялау. Кептіру үшін материалдарды бекіткіш контейнерлерге немесе автоклавқа орналастырады және вакуумдайды. Содан соң камераға мономер немесе олигомер құяды және бұйымды сіндіреді, одан кейін сіндірілген құрамның артықтарын құяды.

Бетонның булы кеңістігінде мономер немесе олигомерді полимеризациялау екі мүмкін тәсілді камерада жүріп өтеді:

1. термокаталитикалық

2. радияциялы полимеризациялау

термокаталитикалық тәсіл кезінде мономердің қатаюы үшін полимеризациялау инициаторларын қосады (изопропил бензолдын гидро асқын тотығы немесе бензолдың асқын тотығы). Радияциялық тәсіл кезінде гамма сәулесінің көздерін қолданады – Со⁶⁰ изотоптары.

Цементті латекспен қарапайым араластыру полимердің жапалақтарының бөлінуіне әкеп соғады. Полимердің жылдам коагуляциялануы полимердің теріс зарядталған бөлшектерімен цемент құраушылардың нашар байланысуы арқылы түсіндіріледі. Цементтің ұстасуына дейінгі полимер цементті араласпада латекс пен эмульсия тұрақтылығы, құрамына арнайы зат тұрақтандырғышты енгізу арқылы жүзеге асады.

Тұрақтандырғыштардың сипаттамасы бойынша 2 түрі болады:

1. полимердің бетіндегі бөлікшектерді қорғайтын гидрофильді қабат түзетін коллоидтар мен беттік активті заттар. Оларға белоктар (желатин, казеин, т.б.), иондалмаған беттік активті заттар (ОП-7; ОП-10); органикалық сульфо қышқыл тұзы;

2. Кальций ионына әсер ететін электролиттер: сілтілер, сілтілі металдар тұзы (поташ, сода), силикат және натрий фосфаты.

1-сурет. Тераццо тәріздес полимер цементті едендер

Композициялық материалдардың қасиеттеріне ең елеулі әсер ететіні эмульсия немесе латексті дайындау кезеңінде енгізілген эмульгатор болып табылады. Эмульсияның жоғарғы тұрақтылығы болып винилацетаттың сополимерлерінің поливинил спиртінің эмульгаторлары мен поливинилацетат негізінде ерекшеленеді. Мұндай эмульсиялар полимерлер мен цементті байланыстырғыштарды араластыру барысында қосымша тұрақтандырғыштарды талап етпейді.

Каучук-цементті композиттерде тұрақтандырғыш ретінде біршама тиімді, жиі қолданылатын ол, сульфо қышқыл тұздары (никель), май қышқылдарының тұздары (натрий парафинаты).

Тәжірибе жүзінде негізі ең жиі қолданылатын бұл дивинилстиролды латекстер қосылған портландцементтен жасалған цементті полимерлі бетон болды. Олардың маркалары : СКС-30, СКС-50, СКС-65, СКМ-45, СКД-1, ДВХВ-70; Оларға тұрақтандырғыш ретінде мына араласпаларды қосуға болады ( массасының бөліктері бойынша): қышқыл казеин-1; сулы аммиак (25%) - 1; иондалмаған заттар ОП-7-1; су-4.Бұл құрамдарды мынадай жолмен дайындайды: қыздыру кезінде (+70...80 °С дейін ) су мен сулы аммиак қоспасында казеинді ерітеді, содан соң ОП-7 енгізеді. Цемент массасына байланысты дайын тұрақтандырғышты 5-10% шамасында салады. Тұрақтандырғыштардың нақты концентрациясын сынау өлшемдерімен анықтайды, яғни тұрақтандырғыштың ауытқу концентрациясы оптимумнан ( ұтымдылықтан) бетон беріктігін төмендетуге қабілетті.

Цементті полимерлі бетонды құраушыларды қолмен немесе қарапайым араластыру қондырғысында араластырады ( қалақты түрдегі ерітінді аралстырғыштар немесе дірілдетіп араластырғыштар). Компоненттерді араластыру процесінде ауамен қаныққан цементті полимерлі араласпа түіледі, яғни эмульсия және латекстер ауамен байланысу қабілетіне ие. Цементті полимерлі қоспаның жиынтықты қуыстылығы негізінен эмульсияның қасиеттеріне байланысты және қарапайым бетонның қуыстылығынан 5-30% жоғары мұндай бетон тығыздығы 1500-1600 кг/м³ болуы мүмкін).

Цементті полимерлі бетон қасиеттері қатаю режиміне байланысты. Дәстүрлі бетонға қарағанда цементті полимерлі бетонның физика-механикалық көрсеткіштері қатаюдың ауалық-құрғақ жағдайына сәйкес келеді.

Полимерлер көбіне минералды байланыстырғыштардың қатаюын 1,3-1,6 есеге баяулатады. Қатаю процессін тездету үшін кальций хлоридін 1-4 % есе қосу қажет.

Майда түйіршікті бетонның иілуі мен қысу кезіндегі беріктік көрсеткіштеріне полимер араласпасының әсері 2-суретте көрсетілген.

Зерттеулердің нәтижесіне сәйкес цементті полимерлі бетондар кәдімгі бетондардан иілу кезіндегі беріктігі бойынша асып түседі. Цементті полимерлі бетондардың қысу кезіндегі беріктігі поливинилацетатты эмульсия қоспасын қосқанда ғана арта түседі. Бұл еш қоспасыз бетонмен салыстырғанда композиттердің деформатикалық қасиеттерінің жақсаруы және цементті тастың полимерлермен құрылымдық пластификациялау кезінде дәлелдеген.

Сонымен қатар, ауалық-құрғақ жағдайда қатаю кезінде композиттердің беріктігі жалғасады және қатаюдың 28 тәулігінен кейін де жалғасып отырады. Цементті полимерлі бетонның иілу кезіндегі беріктігі шамамен 90 тәуліктен соң 5-20% артады, ал қысу кезінде 7-20 % көтеріледі, яғни қоспа қосылмаған цементті бетондар үшін айтарлықтай нәтижелер көрсетеді.