Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

ВЛИЯНИЕ ПОЛИМЕРОВ ВИННАПАС НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СУХИХ СМЕСЕЙ

Одним из важных направлений повышения эксплуатационных характеристик цементсодержащих растворов является использование в качестве полимерных добавок редиспергируемых порошков Виннапас. Во многих случаях базовые рецептуры не в полной мере могут быть адаптированы к условиям эксплуатации полимерцементных составов. Например, в конструкциях, подверженных динамическим нагрузкам и эксплуатируемых в климатических условиях с постоянно изменяющимися температурой, влажностью и др. В таких случаях для достижения высоких эксплуатационных свойств полимерцементных композиций необходим индивидуальный подход к подбору свойств для конкретных условий эксплуатации.

Проведенные исследования физико-механических показателей полимерминеральных композиций показали, что изменяя количество и качество порошков Виннапас, вводимых в состав этих композиций, можно в достаточно широких пределах регулировать их свойства, особенно адгезионную прочность к различным субстратам, прочность на сжатие, прочность на растяжение при изгибе, деформативность, сопротивление ударным нагрузкам, водопоглощение, морозостойкость и другие. Наряду с этим полимеры Виннапас оказывают также существенное влияние и на технологические свойства полимерцементных составов - вязкость, пластичность раствора, открытое время использования клея и др.

Результаты проведенных исследований полимерцементных составов приведены на рис. 15-18.

Очень важным показателем является относительное удлинение полимерцементных составов. Это необходимо учитывать при проектировании конструкций облицовок пола, подверженных влиянию постоянных изменений температуры и влаги. Как показали проведенные испытания, этот показатель изменяется практически линейно с увеличением содержания полимера. Относительное изменение при разрыве является наиболее характерным показателем для гидроизоляционных составов.

Для таких конструкций как полы, покрытия мостов, аэродромов и др., определяющим показателем является износостойкость. На рис. 21 показана зависимость износостойкости от содержания полимера в композиции.

Полимеры оказывают существенное влияние на ударную прочность устройств скрепленной теплоизоляции, изготовленных с использованием сухих смесей. Зависимость сопротивляемости удару полимерцементных составов от количества полимерных добавок и их класса показана на рис. 22.

При необходимости получения композиций с более высокой сопротивляемостью удару и прочностью на растяжение при изгибе наряду с использованием полимеров Виннапас может быть дополнительно применена полипропиленовая фибра.

Как показали опыты, с введением фибры упрочнение матрицы происходит практически линейно, пока не достигается предельное значение прочности на сжатие и растяжение при изгибе. Содержание волокна считается оптимальным, если оно равномерно распределено в матрице без увеличения ее пористости. Количество волокна может меняться в зависимости от длины, диаметра, типа волокна и способа получения композиций. По предварительным результатам испытаний количество полипропиленовых волокон в полимерных составах должно находиться в пределах 1-2 %.

Высокое сопротивление удару композиций с полипропиленовыми волокнами обусловлено растягиванием и выдергиванием волокон, которое наблюдается при значительных деформациях после разрушения матрицы и при (юлее низкой нагрузке.

Наибольший эффект использования фибры достигается, когда разрушена матрица, а композиция еще способна воспринимать возрастающую нагрузку. Мого можно достичь увеличением передачи напряжения от матрицы к подокну после его разрушения.

Особенно эффективным методом получения полимерсодержащих композиций с заданными свойствами является использование экспериментально-стистического (ЭС) моделирования.

Результаты реализации ЭС-моделей в течение 25 лет, анализ и оптимизация структуры, свойств и технологии изготовления композитов доказали их высокую эффективность (в особенности при выполнении научно-исследовательских работ и разработке материалов с заданными свойствами) в следующих ситуациях:

1) создание новых материалов при недостаточно глубокой разработке физико-химических основ выбора рациональных границ рецептур и режимов, т. е. при необходимости быстрого инженерного «прорыва» в новую область производства;

2) разработка технологических режимов, основанных на новых физических и физико-химических воздействиях на процессы структурообразования пшестных материалов, а также разработка новых методов контроля качества композитов;

3) частичная или полная замена сырья со стабильным уровнем качества на отходы промышленности, сокращение расхода дефицитного компонента за счет введения его более распространенного аналога или за счет интенсификации технологических процессов без ухудшения нормативного уровня качества материала;

4) управление качеством традиционных материалов и решение проблемы ресурсосбережения за счет усложнения рецептуры при введении модификаторов - многофракционных наполнителей и многокомпонентных химических добавок;

5) расширение номенклатуры требований (критериев качества) к известному материалу, что приводит к необходимости компромиссных инженерных решений в силу объективного различия механизмов структурообразования и деструкции, механизмов переноса и т.п. (например низкая вязкость технологической смеси + высокая прочность композита и т. п.);

6) управление рецептурой и технологией не по средним уровням, а по вероятностным показателям качества и надежности (гарантированный с заданным риском уровень качества; риск отказа изделия при заданном нормативном воздействии и т. п), что важно для материалов, используемых на объектах без резервирования (трубопроводы, емкости, экраны и т. п).

ЭС-моделирование применялось при анализе цементно-песчаных композитов, получаемых из сухих смесей, модифицированных редиспергируемым порошком Виннапас и армированных полимерной фиброй. В натурном эксперименте зафиксированы цементно-песчаное (1:3) и водоцементное (0,61) отношения, а также дозировки (в массовых частях на 100 массовых частей цемента) - метилцеллюлозы (0,2), суперпластификатора (0,8) и антивспенивателя (0,3).

Введение фибры существенно меняет реологические параметры технологической смеси и кинетику ее твердения, особенно на начальных этапах структурообразования. Композиции с супертонкой полимерной фиброй отличаются развитыми поверхностями раздела твердый полимер — цементная паста, что должно отражаться на структурообразовании композиций, особенно содержащих ПАВ, в том числе высокомолекулярных. Начальное структурообразование композиций может быть оценено по их пластической прочности, определяемой с помощью различных пенетрометров, например пластометра П. А. Ребиндера.

Е. К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси. К, 2000

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики