Главная  Свойства 

 

Материалы и изделия на основе компаундированных и комбинированных вяжущих веществ

 

ИСК на основе «высокотемпературного цемента» — шлакового расплава представляет собой строительный материал, в котором заполнители из полизернистого шлака или других огнеупорных материалов сцементированы затвердевшим шлаковым расплавом. Заполнители должны иметь повышенную огнеупорность по сравнению с вяжущей частью. Разность между температурами плавления заполнителей и вяжущей частью должна быть не менее 70—90 °С.

 

Шлаковый расплав (горячая технология) или шлаковое тесто в виде высокодисперсного шлакового порошка с водой (холодная технология) смешивают в расчетных количествах с заполнителем (термозит, керамзит и др.) для образования конгломерата. Формирование структуры ИСК при горячей технологии происходит в процессе остывания. При холодной технологии отформованное изделие обжигают до температуры спекания, при которой наиболее легкоплавкие компоненты шлаковой связки переходят в жидкое состояние, а затем изделия охлаждают. В обоих случаях образуются контактные зоны между шлаковым сплавом и зернами заполнителя, а связующее приобретает стеклокристаллическую микроструктуру.

 

В настоящее время шлаки металлургической промышленности в огненно-жидком состоянии используют как готовый расплав для получения шлаковых блоков, камней, плиток, ячеистых заполнителей для бетонов, шлаковой ваты, шлакоситаллов, литого щебня. Режим охлаждения и состав расплава влияют на степень кристаллизации шлака; с ускорением охлаждения количество стекловатой фазы увеличивается.

 

Стеклообразующим компонентом служат Si02 и АЬОз. При медленном охлаждении (особенно кислых шлаков) в них выпадают в кристаллическом виде сравнительно тугоплавкие компоненты (50—95%), так что к моменту полного затвердевания шлак представляет собой микроконгломерат кристаллов отдельных фаз, сцементированный наиболее легкоплавким стеклом. Изменяя фазовый состав, можно получить ИСК на основе шлаковых расплавов с наилучшими заданными свойствами (согласно закону створа).

 

В гранулированных доменных шлаках, получаемых при быстром охлаждении расплавленных шлаков, стеклофазы содержится обычно 50% и более. Прочность медленно охлажденных шлаков значительно выше за счет большего содержания кристаллической фазы, но меньше деформативность,чем у быстроохлажденных шлаков с повышенным содержанием стекловидной фазы.

 

Для повышения плотности микроконгломерата в шлаковый расплав вводят специальные добавки, способствующие его дегазифика-ции (глина и др.), что приводит к повышению прочности, химической стойкости, износостойкости. Плотные камни, плиты, трубы и другие изделия получают путем разлива металлургических шлаков, доставляемых непосредственно из доменных или мартеновских печей. Получаемые высокопрочные плиты и камни применяют при устройстве дорог и полов промышленных зданий, они имеют длительный срок службы. Специальные плитки с успехом эксплуатируют в качестве антикоррозионных покрытий.

 

Шлакоситаллы получают путем катализационной кристаллизации стекла на основе шлаков. Они являются типичными микрошла-коконгломератами и состоят из 60—70% кристаллической фазы и 30—40% стекловидной. Степень кристаллизации регулируют введением катализаторов кристаллизации: TiCh, CaFs, P2O5 и режимом термообработки. Размер кристаллов Производство шлакоситаллов состоит из трех этапов: варка стекла из шихт, содержащих катализаторы кристаллизации; форПерспективным является совместное использование плотного листового шлакоситалла с пеношлакоситаллом в стеновых и других конструкциях зданий.

 

Этиленпропиленовый каучук формирует подвижную пространственную сетку мастики; бутилкаучук увеличивает клейкость этого аучука; мягчитель снижает вязкость системы, что особенно важно пои внесении герметика в шов; наполнитель упрочняет систему, способствует быстрому нарастанию теплостойкости мастики. Эти компоненты имеют и другие функции, но указанные в основном обусловливают качество нетвердеющего герметика.

 

Другим возможным способом обогащения битума каучуковым веществом является впрыскивание каучукового латекса в битум в процессе его горячего потока (200—210°С), чтобы обеспечивалось сравнительно мгновенное и полное испарение воды из латекса, но исключалась возможность деполимеризации каучука. Получаемый новый компаундированный материал, именуемый как гуммированный битум, обладает повышенной эластичностью, увеличивающейся при одновременном добавлении в него серы или серосодержащих органических соединений. За рубежом используется накопленный сиЫТ ?° компаУнДированию битума полимерами — эпоксидной молой, полиэфирной смолой. Получаемый ИСК именуется нередко «эпон-асфальт». Он отличается высокой прочностью при растящий и сжатии, высокой сопротивляемостью органическим (нефтя-вь! Р^створителям и щелочам, а в эксплуатационный период — СОк°й теплостойкостью и долговечностью.

 

Компаундированные вяжущие вещества (компаунды), получаемые сплавлением или смешением органических вяжущих веществ различных видов и марок, используют в основном для производства кровельных, гидроизоляционных и герметизирующих материалов я изделий. Но они могут применяться также и для бетонов типа асфальтовых или полимерных, полимерцементных.

 

Полимерцементные бетоны получают на основе традиционных минеральных вяжущих веществ -— портландцемента, глиноземистого цемента, извести, гипса, жидкого стекла и др. С принятым неор-ганическим веществом объединяется мономер или полимер (пропи-ловый спирт, пропилен, пропиламин и др.), находящийся в виде водного раствора. После отверждения образуется своеобразный по-лимерцементный (или иного названия) камень, как матричная часть ИСК. Количество вводимого мономера (или полимера) составляет 4—10% или более по массе в пересчете на сухое вещество. В результате прочность бетона (или другого материала) заметно увеличивается при испытаниях на растяжение, изгиб и ударную нагрузку, повышается химическая стойкость ИСК и адгезионная способность вяжущего компонента. Возрастает морозостойкость и водонепроницаемость. Вместе с тем, снижается скорость микроструктурообразо-вания, возможен рост усадочных явлений. Так, например, отмечено, что гидролиз и гидратация алита и СзА в водных растворах мономеров или полимеров замедляется. Наблюдается тенденция к увеличению основности гидроалюмината кальция при росте концентрации СзАНб. Также используются водорастворимые полимеры — эпоксидные смолы С-89, карбамидные смолы, поливиниловый спирт, ме-тилцеллюлоза и др.

 

Существенно улучшает качество асфальтовых бетонов использование компаундированного битума с добавлением в него резино-каучуковых веществ. У асфальтобетонов повышаются упруго-эластические и теплостойкие свойства, морозо- и температуростойкость. За рубежом и в нашей стране накопился достаточный опыт добавления каучука и резины в битумы. Наиболее эффективное воздействие на битумы оказывает натуральный каучук и синтетический gR-S марки П. По данным автора, резина (протекторная крошка) резко повышает эластичность битумов, например уфимского: при введении в него резины в количестве 20% кратковременная эластичность возросла почти в 3 раза, а у дрогобычского — в 6 раз по сравнению с исходным битумом. Соответственно у асфальтового вяжущего вещества — на 75% и в 4—5 раз, а с люберецким битумом — в 15—20 раз. По абсолютной величине кратковременная эластичность оставалась наиболее высокой у асфальтовяжущего вещества с уфимским битумом. Рациональное количество резинового порошка, добавляемого в битум и асфальтобетон при заданной температуре, устанавливается экспериментальным путем по оптимальной величине Б/П.

 

Бетонополимеры получают путем обычной технологии цементного бетона, однако на завершающей стадии твердения бетонного изделия производится его вакуумная сушка и последующая пропитмономером. Среди употребляемых мономеров — метилметакри-ка стирол, низкомолекулярные эпоксидные смолы, ФАМ и др.

 

Материалы на основе комбинированных вяжущих веществ. Ком. бинированные вяжущие вещества позволяют изготовлять высокока. чественные материалы с конгломератным типом структуры. Среда них более часто встречаются комбинации на основе неорганических и органических соединений. В первую очередь это относится к поли-мерцементным бетонам, бетонополимерам и цементно-полимерньщ бетонам.

 

Из неорганических веществ для пропитки бетона применяют жидкое стекло и серу. Состав серных бетонов: сера 58—70%, минеральный наполнитель 30—40%, пластификатор 1—4%. При температуре 180—200°С и последующем быстром охлаждении образуется полимерная сера: в макромолекуле находятся многие десятки тысяч атомов серы.

 

Для получения полимерцементного бетона возможно вместо водного раствора полимера (мономера) вводить водную дисперсию полимера, например поливинилацетатной дисперсии, бутадиен-сти-рольного латекса или латексные дисперсии. Можно также использовать нерастворимые в воде полимеры, например эпоксидные, полиэфирные, полиуретановые и другие олигомеры, способные с помощью соответствующих эмульгаторов образовывать достаточно устойчивую эмульсию при интенсивном перемешивании с минеральным вяжущим веществом.

 

Фибробетон — разновидность цементного бетона, в котором достаточно равномерно распределены обрезки — «фибры». Под этим собирательным названием подразумеваются волокна из металла, отрезки тонкой стальной проволоки, отходы гвоздевого производства и др., а также из щелочестойкого стекловолокна, полимеров (главным образом полипропилена) и т. п. Фибра в бетоне выполняет функции армирующего компонента, что способствует улучшению качества бетона (фибробетона), повышает его трещиностойкость и информативность. Вследствие того, что фибра вносится в процессе перемешивания, распределение волокон становится неорганизованным, хотя вибрационное воздействие на бетонную смесь при уплотнении благоприятствует направленному размещению отдельных волокон. При параллельной ориентации их к действию растягивающих усилий на изделие из фибробетона прочность последнего значительно (в 2—3 раза) возрастает по сравнению с хаотическим (объемно-произвольном) армированием, когда меньшая часть волокон Участвует в восприятии усилий от нагрузок.

 

Порошкообразный водонерастворимый полимер или мономер может быть внесен в бетон как обычный наполнитель на стадии производства бетонной смеси. Для придания дисперсной системе повышенной гидрофильности в нее вводят ПАВ.

 

При упрочнении матрицы оптимальной структуры фиброй упрочняется и ИСК, что соответствует закону конгруэнции.

 

Цементно-полимерный бетон получают так же, как и полймерце-ментные. Однако количество вводимых полимеров ограничивается 1—3% по массе или даже меньше (в пересчете на сухое вещество). Присутствие полимера в бетоне даже в таких малых количествах приносит техническую пользу.

 

Эффективным является введение фибры, подвергшейся поверхностной обработке полимерными веществами или их компаундами. Максимальные прочностные показатели (например, при сжатии до 40 МПа и более) достигаются при 3%-ном содержании фибры (по объему) и длине фибры 40—45 мм.

 

К фибре предъявляются определенные технические требован например в отношении ее химической стойкости к щелочной сред бетона, длины волоконец ло сравнению с их диаметром (не менее 10: . По зарубежным данным, оптимальным является отношение lid = 100—15 Требования также касаются показателя прочности на растяжение, модуля упругости, адгезии к бетону, коэффициента линейного расширения и др. Концентрация фибры в объеме бетона устанавливается на стадии проектирования оптимального состава и зависит, в частности, от ее комкуемости при перемешивании бетон-ной смеси. Рациональное содержание армирующих волоконец в бетоне уменьшается по мере увеличения количества крупного запол-нителя, особенно после 30—35% его по массе. Предельное насыще-ние матрицы стальными волокнами при обычном способе перемешивания составляет 2—3%, стеклянной — 3—5%.

 

Фибробетоны применяют в сборных и монолитных конструкциях, работающих на знакопеременные усилия. В нашей стране эта прогрессивная разновидность бетона не получила массового распространения, хотя используется на некоторых строительных объектах, например при возведении станций Московского и Санкт-Петербургского метрополитена для заполнения зазоров в металлических слезобетонных конструкциях, на МКАД с использованием в их Й нструкЦиях стеклофибробетона. В других случаях, например на К° ьем Транспортном кольце Москвы, стеклофибробетон исполь-ТР т в качестве несъемной опалубки-облицовки в тоннелях путепровода.

 

Исследования показывают, что при использовании нейлона, полиэтилена, полипропилена и других армирующих волокон с низким модулем упругости увеличивается их относительная растяжимость, а у фибробетонов и других ИСК повышаются ударная вязкость, сопротивляемость истиранию и выкалыванию линз, каверн и т. п. Применение волокон из стали, щелочестойкого стекла, асбеста и других волокон с высоким модулем упругости (по сравнению с матрицей) увеличивает прочность бетона (ИСК) при растяжении и даже сопротивляемость динамическим воздействиям. Более целесообразно — комбинирование армирующих волокон.

 

В технологии фибробетона наиболее трудной операцией является перемешивание бетонной смеси с фиброй. В основном пока используют обычные типы мешалок — барабанные, растворные с принудительным лопастным перемешиванием. Однако дальнейший успех эффективного фибробетона связан с совершенствованием технологии и разработкой специальной техники, способной обеспечить высокое качество перемешивания разнородных компонентов при любых необходимых количествах волокон в бетонной (растворной) массе.

 



Фундаменты на проса дочных грунтах. Кровли из асбестоцементаых плоских и волнистых листов. Кровли из мягких материалов. Крыши бань и саун. Легированные стали и твердые сплавы. Малярные работы. Материалы и изделия из горных пород.

 

Главная  Свойства 



0.0054