Билет № 9

1. Бетонополимеры. Назначение и область применения. Исходные ингредиенты. Технология производства. Основные физико-механические свойства.

Существенным недостатком обычных бетонов явля­ется наличие разветвленной сети пор, капилляров, раз­личных микродефектов, образующихся при формова­нии бетонных и железобетонных изделий, их твердении и в процессе эксплуатации. Дефекты и поры понижают прочность бетона, а также его долговечность и стойкость к воздействию агрессивных сред, так как открывают по­следним доступ внутрь бетона. Свойства бетона можно изменить, если поры и капил­ляры заполнить другим в-вом. Для этого готовые бетонные или железобетонные изделия или конструкции подвергают специальной обработке. Эта обработка включает сушку изделий, вакуумирование, пропитку спе­циальным составом и полимеризацию, если для пропит­ки используются мономеры. Для пропитки используются самые различные в-ва и мат-лы. Если необходимо только закрыть доступ внутрь бетона воде и агрессивным жидкостям и га­зам, то используются мат-лы типа петролатума, раз­бавленных смол, битума и битумов, модифицированных синтетическими смолами, сера. Многие из этих мат-лов не требуют последующей обработки, и изделие оказывается готовым к употреблению непосредственно или вскоре после обработки. Для более значительного изменения структуры и свойств бетона, используют жидкие мономеры (метилметакрилат или стирол), полимеры эпоксидные и полиэфирные смолы) и различные композиции на их основе. Глубина пропитки зависит от свойств пропитывающе­го состава, в частности от его вявкости и угла смачива­ния им бетона. Вязкие в-ва, как, напр-р, битумы или петролатум, пропитывают бетон на глубину всего 1—3 см. Жидкие мономеры, напр-р стирол или метил­метакрилат, могут за сравнительно короткое время про­питывать бетон на глубину 10—20 см и более. Чем глубже пропитка, тем больше времени требуется на ее осу­ществление. Количество мономера, потребное для пропитки бетона, зависит от его пористости. Для полной пропитки плотного бетона требуется 2—5 % мономера по массе (4—10% по объему), для раствора требуется на 30—70 % больше мономера, чем для бетона; легкие пористые бетоны могут впитать до 30—60 % мономера. Многие мономеры являются дефицитными и дорогими мат-лами, и необходимо добиваться их экономичного расходования соответствующей правильной подготовкой бетона до пропитки. Возможно также применять не пол­ную пропитку, а наиболее важных участков, напр-р поверхностных слоев, мест расположения высокопрочной арматуры, наиболее напряженных мест. В некоторых особых случаях применяют обработку бетона газом, ко­торый вследствие сложных физико-химических процес­сов превращается в твердое в-во, заполняющее по­ры бетона. Разновидностью такого процесса является ократирование. При применении жидких мономеров требуется про­вести их полимеризацию непосредственно в теле бетона. Полимеризация может осуществляться различными из­вестными способами в соответствии с природой мономе­ра. Наиболее употребителен термокаталитический спо­соб. При термокаталитическом способе в мономер перед использованием его для пропитки вводят специальные в-ва — инициаторы полимеризации. После пропит­ки бетона изделие или конструкцию нагревают до t 70—120°С (в зависимости от вида мономера) и через несколько часов жидкий мономер превращается в твердый полимер, плотно заполняя и как бы заклеивая все поры и дефекты бетона. При радиационной обработке полимеризация мономера протекает при нормальных tах. В очень массивных изделиях или бетонах, впитывающих большое количество мономера, возможно некоторое повышение tы за счет тепла, выделяющегося при реакции полимеризации. Многие жидкие мономеры, в частности стирол и метилметакрилат, являются легко испаряющимися в-вами, поэтому процесс специальной обработки надо проводить таким образом, чтобы предотвратить испаре­ние мономера из изделия или по возможности уменьшить потери мономера. Для этого обработку проводят в закры­тых контейнерах, заворачивают изделия или покрывают их поверхность непроницаемыми пленками, погружают в специальные жидкости.

В результате обработки либо достигают увеличения долговечности и непроницаемости бетона, если его про­питывают вязкими составами без их последующей поли­меризации и упрочнения, напр-р битумами, либо по­лучают новые мат-лы, по свойствам значительно пре­восходящие бетон, если его пропитывают мономером с последующей его полимеризацией в теле бетона. В бетонополимере удается с помощью небольших ко­личеств полимера достигнуть резкого (в несколько раз) увеличения прочности и улучшения других свойств исход­ного бетона, что делает бетонополимеры перспективным мат-лом для различных специальных стр-ных конструкций. Прочность бетонополимеров значительно выше прочности ис­ходных бетонов (полуфабрикатов) и может достигать более 200 МПа. Определяющим фактором в этом отношении является прочность используемого для пропитки полимера. Прочность бетонополимера на сжатие по сравне­нию с исходным контрольным бетоном повышается в 2— 10 раз, вместо бетона М 200—М 500 получают бетонополимер марки М 800 — М 2000. Прочность бетонополимера на растяжение по сравнению с исходным бетоном увеличивается в 3—10 раз, достигая 18 МПа. Соответственно возрастает прочность бетонополимера на изгиб. Полу­чены мелкозернистые бетонополимеры с прочностью 150—210 МПа. Полимеры являются мат-лами, прочность которых при нагреве свыше 100—200°С начинает уменьшаться. Естественно, это сказывается на прочности бетонополи­мера. В интервале 0—100°С прочность бетонополимера почти не изменяется, с повышением tы выше 100°С его прочность начинает уменьшаться. Для полу­чения бетонополимера, сохраняющего свои свойства при более высоких tах (до 200—250°С), для про­питки следует применять специальные термостойкие ком­позиции. При остывании бетонополпмера ниже 0°С его прочность увеличивается. Пропитка легких и ячеистых бетонов в несколько раз повышает их прочность и долговечность, делает мат-л практически водо- и газонепроницае­мым. Однако вследствие более высокой пористости лег­ких бетонов возрастает расход полимера и уменьшается эф-сть его использования. Полимер — дорогостоящая составляющая бетонополимера, поэтому наиболее пригодны для пропитки те сос­тавы, в которых каждый процент введенного полимера обеспечивает максимальное повышение прочности. Для экономии цемента в этом случае эффективно ис­пользование золы и тонкомолотых отходов камнедробления. Замена до 50% цемента золой мало влияет на прочность бетонополимера. Бетонополимеры с золой имеют прочность 140-160 МПа. В первую очередь целесообразно производить специальную обработку полимер ля повышения долговеч­ности изделий, работающих в суровых климатических или агрессивных условиях, а также для получения изделий с особыми свойствами (износостойких, электроизоля­ционных, электропроводных, декоративных, газонепро­ницаемых и др.). Широко используют пропитку полимер­ными составами для ремонта и восстановления бетонных и железобетонных изделий. Глубина пропитки зави­сит от пористости бетона, свойств пропитывающего мат-ла, длительности обработки и колеблется от 1 до 20 см. Количество мономера для пропитки зависит от пористости бетона и составляет от 2...5% массы обычных плотных бетонов до 50...60% массы лег­ких пористых бетонов.