Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях


Направленное изменение свойств бетона и железобетона полимерами

Проф. С. С. ДАВЫДОВ (МИИТ)

Решениями Партии и Правительства намечено широкое развитие химии и проведение на этой основе всесторонней химизации всего народного хозяйства. Коренное усовершенствование строительства в значительной степени связано с использованием достижений физики и химии. При этом химические средства прежде всего следует использовать для улучшения свойств бетона и железобетона.

Значение железобетона в современном строительстве огромно. Из железобетона выполняются самые (разнообразные конструкции, он оказывает влияние и на развитие новых конструктивных форм. Однако свойства цементного камня, прежде всего его недостаточная плотность, подверженность коррозии, малая упругость и растяжимость задерживают создание качественно новых конструкций из железобетона.

Еще в 1958 г. была выдвинута идея создания материала нового типа, основанного на обогащении железобетона полимерами. Полимеры вводятся в качестве облагораживающих добавок полимерцементного бетона для придания последнему нужных свойств, или в качестве связующего в безводном и бесцементном полимербетоне.

В качестве добавок используются поливинилацельная эмульсия, каучуковый латекс, фуриловый спирт, саран, полиэфирные и эпоксидные смолы. Связующими в бесцементном полимербетоне служат: фурановые, фенолформальдегидовые, карбамидные, не насыщенные полиэфирные, эпоксидные и другие смолы, чистые или модифицированные а также некоторые элементоорганичеекие соединении. Изменяя состав и количество получают бетон с любыми нужными строителям свойствами по прочности, деформативности, трещиностойкости и химической стойкости.

Вводя в пластбетон стержневую или прутковую арматуру получают сталепластбетон, а усиливая различные его аоны неметаллическими и стальны /ми нитями и каркасами или особенно высокопрочными мелкоразмерными изделиями микрометаллургии получают армопластбетон. Из него можно создавать особо эффективные строительные конструкции — легкие, высокопрочные и долговечные в любых условиях эксплуатации.

Обогащение железобетона полимерами может осуществляться и другими способами:

устройством полимерных покрытий по поверхности бетонных и железобетонных конструкций в целях повышения их прочности, трещиностойкости и физико-химической стойкости;

созданием слоистых конструкций, в которых одна часть улучшена одними полимерами, а другая состоит из обычного железобетона или обогащена другими полимерными материалами;

склеиванием сборных элементов из металла или железобетона в единую монолитную систему синтетическими клеями.

Большие успехи достигнуты в разработке и внедрении пластбетонов, особенно полимербетонов, создание которых следует считать крупным дости жением советской строительной науки. Полимербетоны характеризуются высокой прочностью при растяжении, сжатии и изгибе, стойкостью к ударным и абразивным воздействиям, малой проницаемостью, химической стойкостью и диэлектрическими свойствами.

Наиболее изученным является полимербетон на фурфуролацетоиовоМ мономере ФА нлп ФАМ, отверждаемом бензосульфокислотой — БСК. Он получил применение как конструкционный материал в подземном, шахтном, коммунальном, промышленном п транспортном строительстве. Однако # фундаментальные проблемы структурообразования и технологии этого многокомпонентного, многофакторного и многофазового сложного материала до спх пор еще не решены.

От успешного решения этих проблем н прежде iBcero проблемы регулирования физико-химических процессов в твердеющей смеси — смола — наполнитель зависит дальнейшее совершенствование полимербетона.

Рассмотрим некоторые из этих проблем.

1. Установление оптимального количества полимерного связующего при подборе плотных смесей наполнителей. В этом аспекте задача проектирования составов приобретает особый экономический интерес, так как стоимость изделий и конструкций из полимербетона аз значительной степени зависит от стоимости полимерного связующего и каждый «лишний» процент смолы сужает -возможности оправданного применения нового аффективного материала. Удивительно поэтому, что методы подбора оптимальных составов полимербетона ие получили еще удовлетворительного решения. Наполняющие системы полимербетона компонуются из щебня и песка с добавлением микронаполните- ля. Однако во всех известных рецептах применяемые фракции не имеют какого-либо обоснования, причем часто даже не указываются размеры фракций. Это является одной из причин несопоставимости различных данных, а количество дорогого связующего превышает в ряде случаев 15—18°/о от -веса заполнителя.

Исследования кафедры строительных конструкций МИИТа показали целесообразность проектирования составов полимербетона по принципу прерывистой гранулометрии. При этом значительная экономия на дорогостоящих смолах с избытком компенсирует затраты на претенциозное фракционирование наполнителей. Новые составы полимербетона содержат только 5—6% связующего и характеризуются прочностью на сжатие 600— 700 кг/см2. При чем стоимость полимербетона в современных ценах снижается до 75—80 руб/м2, вместо 150—200 руб/м3, действующих сейчас.

2. Выбор оптимального количества отвердителя и способа введения его в полимербетонную смесь, который оказывает большое влияние на процесс твердения и стабильность структуры полимербетона. Известно, что реакция отверждения мономера ФА протекает по катонному механизму,поэтому нельзя оправдать столь большой расход катализатора бензосульфокистоты, -который принят до сих пор —25% от веса смолы. К тому же избыток несвязанной БСК в структуре отвержденного полимербетона отрицательно сказывается на водостойкости п долговечности материала. Нашими работами доказана возможность снижения БСК в -смеси до 10% по весу к смоле -без ущерба для полноты отверждения. При этом определяющее -влияние приобретает дисперсность распределения катализатора в массе связующего.

Разработаны способы, обеспечивающие равномерное распределение отвердители БСК и полную безопасность работы с ним. Значительно упрощается технология приготовления полимербетона и повышается его качество.

3. Устранение вредного влияния воды на процесс твердения и структурообразования фуранового полимербетона. В малых дозах вода дейстствует как -катализатор реакции и ее присутствие необходимо. Однако избыток воды задерживает твердение и ослабляет материал. Поэтому, сушка наполнителей для исключения попадания лишней воды в смесь при действующей технологии обязательна.

В МИИТс разработаны технология и состав полимербетона с введением водосвязующнх добавок, исключающие сушку наполнителей и повышающие качество конечного продукта.

4. Создание рациональной технологом изготовления элементов конструкций из сталеполимербе- юна. Как показывает опыт, копирование технологии обычного железобетона не является удачиым. Ждут своего решения вопросы приготовления смеси, виброуплотнения, ускорения твердения изделий.

Разработан способ ускоренного прогрева изделий из сталеполимербетона в специальных растворах, обеспечивающих однородность свойств изделий, упрочнение поверхностных слоев и повышение водостойкости материала.

Большие резервы повышения -прочности и долговечности полимербетона таятся в физико-химических явлениях, протекающих на границе контакта фаз при совмещении компонентов и твердении смеси. Исследования МИИТа, в частности, по модификации и аппретированию -наполнителей дают обнадеживающие результаты.

5. Создание эффективных конструкций из сталепластбетона. При этом следует учитывать особенности материала, который наряду с перечисленными выше преимуществами в прочности и стойкости имеет и излишне высокую деформативность (ползучесть). Разработаны способы повышения и регулирования жесткости конструкции из сталепластбетона, подтвержденные экспериментально. Один из них—- введение специальных-вкладышей в сжатую зону сталеполимербетона двухслойных конструкций. Внедрение сталополимербетона в несущие строительные конструкции включает изготовление и испытание элементов и конструкций подземного и транспортного строительства, -в которых прежде всего необходимы химическая и диэлектрическая стойкость материала.

Дальнейшие исследования в области пластбетонов, на наш взгляд, должны быть сосредоточены па решении следующих задач:

совершенствование составов пластбетона, оптимальных как в техническом, так и в экономическом отношении;

разработка научных основ структурообразования пластбетона с целью направленного изменения его свойств;

создание обоснованныхметодов расчета и проектирования конструкций па сталспластбетона;

выявление рациональных типов и эффективных конструктивных форм из сталспластбетона;

устаповление областей применения пластбетона и сталспластбетона;

изготовление армоплаетбетона и формование изделии на основе электронно-ионной технологии, способной произвести коренной переворот в строительстве.

Над решением этих проблем следует работать научным коллективам, заинтересованным в создании высокопрочных и химически стойких эффективных конструкций.

??????????

??????? ?.?., ??$B!`(B?????? ?.?., ??????? ?.?., ?????????????? ???????????

?????? ?.?., ???????????? ??????????? ?????????? ????????????

?.?. ???????, ????????????? ???????????

?.?. ???????, ???????? ?????? ?? ??????? ???????????

?. ???????, ????????$B!`(B????? ???????????? ???????????

???????? ?.?., ??????????? ?.?., ???????? ?.?., ???????????????? ?????????? ???????????

?.?. ???????, ?????????? ???????????

?.?. ?????????, ?. ????, X. ???????, ????? ???????????? ?????

?.?. ???????, ?????? ???????

?????? ?.?., ??????????: ??? ??? ???????? ? ??? ??? ??$B!`(B?????

?. ????????, ???????????? ????????????? ???????????? ??????

?.?. ???????, ?????????????$B!`(B????? ?????????

?.?. ???????, ????????? ??????????$B!`(B?????? ? ?????????????????? ?????????????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. I. ?????? ???????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. II. ??????????? ???????

???????????? ??????????$B!`(B????? ?????

?.?. ???????, ??????????$B!`(B????? ??????????

?. ?. ????, ????????????????

????????????$B!`(B????? ??????????????? ???????

????????????? ?????????????? ???????

????? ? ???????????, ????????? ??????

??????????? ????????? ? ??????????? ???????? ??????????