Свойства пластбетона на основе мономера ФА, совмещенного с эпоксидной смолой ЭД-5
В Ростовском инженерно-строительном институте проведены работы ио исследованию пластбетона на основе мономера ФА и эпоксидной смолы ЭД-5. Состав пластбетона (по весу) мономер ФА—6%, эпоксидная смола ЭД-5—9,1%; кварцевый песок с модулем крупности Л1К=0,-14—54,4%, щебень месторождения ст. Змейка Северо-Кавказской ж. д. — 32,7% крупностью зерен 10 мм для балочек н до 20 мм для кубов и призм.
Опытные балочки размером 4Х4Х 16 см в возрасте 8 сут. помещены в 10%-ный раствор серной кислоты, 5%-ный раствор едкого натра и воду. Остальные образцы были оставлены па воздухе. Испытание балочек на изгиб производилось на 5-тонном гидравлическом прессе, а на сжатие — на 50-тонном.
Изменение прочности при изгибе и сжатии в зависимости от возраста пластбетона и условий хранения представлено на верхней части графика рис. 1. Прочность интенсивно нарастает в течение 7 сут., достигая 272 кГ/см2 при изгибе и 798 кГ/см2 при сжатии. После 28 сут. темп нарастания ее резко замедляется. Прочность пластбетона, хранившегося на воздухе в возрасте 300 сут., при изгибе составила 236 кГ/см2, а при сжатии — 1061 кг/см2. Скорость распространения ультразвукового импульса в пластбетоне наиболее быстро нарастала в течение 7 сут.
В нижней части графика на рис. 1 представлено выраженное в процентах изменение скорости ультразвука в зависимости от возраста и условий хранения образцов.
На рис. 2 представлены графики развития средних для четырех образцов температурно-усадочных деформаций и изменения температуры и влажности воздуха. Усадочные деформации быстро развивались в течение 28 сут., а после были обусловлены главным образом изменениями температуры. Отклонение относительных температурно-усадочных деформаций отдельных образцов от приведенных средних значений не превышало 6 10-5.
Характер кривой развития усадочных деформаций хорошо согласуется с кривыми изменения прочности и скорости ультразвука при хранении образцов на воздухе (рис. 1).
Для определения сроков отверждения смол в пластбетоне принятого состава проведены специальные исследования. Время отверждения пластбетона оценивалось по содержанию свободных (неотвержденных) смол ФА и ЭД-5 в образцах, хранившихся па воздухе. Содержание неотвержденных смол определяли методом экстрагирования.
Из рис. 3. видно, что отверждение пластбетона в основном завершено в течение 7 сут. (содержание свободных смол к этому сроку составило всего 4,1%)- В дальнейшем процесс отверждения протекал медленно, и содержание неотвержденных смол через 114 сут. понизилось до 3,3% и через 300 сут. до -3,1%.
Степень отверждения смол без нагрева в течение 7 сут. составила 95,9%, а в течение 300 сут. не превысила 96,9%.
Химическая стойкость пластбетона оценивалась по изменению его прочности при сжатии и изгибе, скорости распространения ультразвука, веса, а в образцах, хранившихся в растворе серной кислоты, —по увеличению толщины слоя пластбетона, изменившего цвет.
Наибольшее снижение прочности и скорости ультразвука наблюдалось в образцах, хранившихся в 10%-ном растворе серной кислоты. После 292 сут. отмечено снижение прочности при сжатии с 835 до 727 кГ/см2, а при изгибе с 277 до 224 кГ/см2. Скорость ультразвука в тех же образцах и за тот же срок уменьшилась с 3,73 до 3,52 км/сек. В образцах, хранившихся в 5%-ном растворе едкого натра и воде, отмечено некоторое замедление темпа роста прочности при сжатии и увеличение скорости ультразвука, но влияние этих сред в течение всего срока испытания было менее заметным.
Изменение веса образцов, хранившихся на воздухе и в агрессивных средах, приведено в табл. 1.
Образцы, хранившиеся в 10%-ном растворе серной кислоты, показали наибольшее изменение веса. Серная кислота вызвала характерное изменение цвета на поверхности образцов (покраснение). Толщина слоя, изменившего цвет, характеризовала проницаемость пластбетона. Он имеет плотную структуру и малую проницаемость для 10%-ного раствора серной кислоты, что подтверждают следующие данные.
Изготовленные одновременно с балочками и из того же состава кубы с ребром 10 см испытаны в возрасте 212 сут. Средний предел прочности пластбетона при сжатии (У?с) равен 930 кГ/см2, а предел прочности па осевое растяжение 94 кГ/см2. Скорость распространения ультразвука в пластбетоне до нагружения кубов составила 3,85— 3,92 км/сек. Появление микротрещии в кубах наблюдалось при напряжениях 0,64—0,72 Динамический модуль упругости пластбетона оставался в пределах (3,19—3,21) - 10 кГ/см2.
При испытании призм размером 10X10X40 мм на сжатие нагрузка прилагалась ступенями по 2 г. После каждой ступени нагружения образцы выдерживали 3 мин Деформации пластбетона при испытании призм замеряли рычажными тензометрам». База измерений продольных деформаций равнялась 100 мм, а поперечных 80 мм. До нагружения и в процессе нагружения призмы прозвучивались с помощью прибора УЗП-61 в направлении, перпендикулярном действующему усилию. Результаты испытания призм представлены в табл. 2. Приведенные результаты испытании кубов и призм говорят о высокой прочности пластбетона при сжатии и растяжении, весьма значительной Предельной сжимаемости и достаточно высоких значениях статического а динамического модуля упругости.
Выводы
Пластбетон на основе мономера ФА, совмещенного с эпоксидной смолой ЭД-5, обладает ценными конструкционными качествами: высокой прочностью при сжатии и растяжении, достаточно высокой упругостью и, что весьма ценно, значительной коррозионной стойкостью.
Ценным свойством пластбетона явтяется способность к быстрому отверждению без подогрева и применения кислых отвердителей, ухудшающих адгезию пластбетона на осноес одного мономера Ф.\ к цементному бетону.
Пластбетон па основе мономера ФА н эпоксидной смолы рекомендуется использовать при восстановлении поврежденных или при усилении ответственных железобетонных конструкции, а также антикоррозийных покрытий.