Ұялы бетондар үшін кешенді қоспалар.

Ұялы бетондар технологиясында суперпластификаторлар негізіндегі кешенді қоспаларды қолдану, жеңіл бетондардың структурасы мен қасиеттерін жетілдірудің тиімді әдістерінің бірі болып табылады.

Ұялы бетондарды өндіру кезінде компоненттердің жоғарыдисперсті күйде қолданылуы, ауыр бетондармен салыстырғында кешенді қоспалардың пластификациялашы эффектін толық көрсетуіне мүмкіндік береді.

Суперпластификаторларды ендіру кезінде суқатты қатнасының төмендеуі, бетонның пластикалық беріктігін тез жинауына, соның нәтижесінде құрылымтүзілу процесінің тежелуіне алып келеді. Бұл жағдайда, алюминий ұнтағының шығынын арттырғанмен тығыздығы 800 кг/м³ төмен ұялы бетон алу мүмкін емес. Бұндай жағдайда ұялыбетонды араласпаға суперпластификатор мен газтүзілу процесін қарқындатушыдан тұратын кешенді қоспаны қолдану қажет(газтүзілу процесін қарқындатушы ретінде сілтілерді немесе күшті негіз бен әлсіз қышқылдың тұзын қолдануға болады).

Мысалы, Суперпластификатор С-3 (0,75%) + ТНФ (0,4%) негізіндегі кешенді қоспаны қолдану араласпаның аққыштығын арттырып, суқатты қатнасын 35...40% төмендетуге мүмкіндік береді, бұл өз кезегінде ісіну процесін жылдамдатып, бетонның платикалық беріктігіннің артуына жағдай жасайды. Бұл бұйымды дайындау уақытын елеулі қысқарту мүмкіндігін береді.

Бақылау сұрақтары:

1. Кешенді қоспалар қалай жіктеледі?

2. Кешенді қоспаларды қослданудың техника-экономикалық тиімділігі неде?

3. Бірінші топтағы қоспалар бетонның қасиеттеріне қалай әсер етеді?

4. Екінші топтағы қоспалар тұтқыр заттың шығынына қалай әсер етеді?

5. Үшінші топтағы қоспалардың әсер ету механизмі қандай?

6. Төртінші топтағы қоспалар бетонның аязға төзімділігіне қалай әсер етеді?

7. Ұялы бетондарды өндіру технологиясындағы кешенді қоспаларды қолданудың тиімділігі неде?

Ұсынылатын әдебиеттер тізімі:

1. Ратинов В.Б. и др. Добавки в бетоны.-М.: ВІІІ., 1989. 276с.

2. Вавржин Ф. Химические добавки в бетон .-М.: ВІІІ., 1964. 256с.

3. Косторных Л.И. Добавки в бетоны и строительные растверы. Р-н-Д. Феникс. 2007. 179с.

4. Ратинов В.Б. и др. Химия в строительстве. Стройиздат ,1977. 248с.

5. Хигерович М.Н. Физико-химические методы исследования строительных материалов. М. 1968. 234с.

6. Гост 24211-91. Добавки для бетонов. Обшие технические требования.-М.: Изд. Стандартов. 1992г. 20с.

7. Афанасьев Н.Ф. Добавки в бетоны и растворы.-К.: Будивельник, 1989. 128с.

8. Жуков А. Цементы. Добавки в бетонные и растворные смеси. –М.: НТС Стройинформ, 2002г. 213с.

Тақырып 28-29. Құрылыстағы полимерлер

Дәріс жоспары:

1. Жоғары молекулалы қосылыстар туралы жалпы ұғымдар

2. Полимерлердің құрылысы мен классификациясы. Полимерлердің ерекшеліктері

3. Полимерлерді синтездеу тәсілдері. Поликонденсация және оның түрлері

4. Полимерлердің деформациясы, адгезия, когезиясы. Аморфты полимерлердің термодинамикалық қисығы

5. Кремнийорганикалық қосылыстар. Синтетикалық пластмассалар: термопластикалық және термореактивті

Қазіргі уақытта құрылыс индустриясында дәстүрлі құрылыс материалдарымен қатар өте көп мөлшерде табиғи және синтетикалық органикалық заттар негізіндегі кеңінен қолданылуда. Оларға мысалы ағаш, тас көмір, табиғи коучук, мұнай және оны өңдеу нәтжеінде алынатын өнімдерді сонымен бірге жасанды: полимерлік шайырларды, синтетикалық каучук, лактар мен лакт бояу композициялары үшін байланыстырғыш заттарды, органикалық еріткіштерді жатқызуға болады. Органикалық заттарды бетондар үшін қоспа ретінде, қалыптар үшін жағармай, желімдер, полимерлік конструкциялық материалдар, еден үшін жабындық материалдар, суоқшаулағыш материалдар, конструкцианы корозиядан қорғаушы материалдар, дыбыс және жылуоқшаулағыш материалдар, герметиктер, желімдер, әрлеу материалдарын, лакбояу заттарын, өндіруде қолданылады. Бұл материалдардың бәрінде негізгі полимерлік материалмен қатар ұсақ дисперсті толықтырғыштар, стабилизаторлар, кластификаторлар, еріткіштер тағы да басқа құрам бөліктер қолданылады.

Құрылыс практикасы ұшін полимерлік заттардың маңызы зор. Полимердлік заттар деп құрылымына бірінеше мыңдаған атомдардан құралған күрделі молекулалардан тұратын заттарды айтады.

Молекуладағы тізбектің құрамына байланысты полимерлерді екі топқа жіктейді.

‌‌ ‌‌

а) монотізбекті ―С‌‌‌― C― C―C―

б) гетеротізбекті ―С―С― О― С―

Өндірісте полимерлердің негізгі екі әдіспеналынады

1.Полимерлену реакциясы нәтижесінде бастапқы мономерлердің құрамымен бірдей құрамдағы үлкен молекулалы заттар алынады.

a) n CH₂= CH₂→ [-CH₂―CH₂―]_n полиэтилен

б) n CH₂= CH → [-CH₂− CH−]_n поливинилхлорид

в) n CH₂= CH→ [-CH₂− CH₂−]_n полистерол

2.Поликонденсациялау реакциясы кезінде мономерлердің әрекеттесу нәтижесінде химиялық құрамы олардан өзгеше үлкен молекуланы заттармен қосымша кіші молекуланы заттардан тузілуі қатар жүреді.

а) фенолформальдегидті шайыр

ОН+ O+ OH→O‌‌‌H- CH₂−OH+H₂O

Жалпы полимерлену немесе поликонденсация реакцияларының негізінді байланыс энергиясы, яғни беріктілігі төмен Р байлныстардан үзілуі және тұрақтылығы жоғары байланыстардан түзілуі жатады. ‌‌‌‌‌‌‌

M. H

H^a― C^a=^p C― H

Бұл жағдайдағы көміртегі және сутегі атомдарының арасындағы байланыс σ байланыс

Ал көміртегі атомдарының арасындағы қос байланыстың бірі байланыс энергиясы төмендеу p байланыс. Сондықтан полимерлену кезінде осы p байланыс үзілу арқылы көміртегі атомының қосымша байланыс түзу мүмкіндігі пайда болады.

Жалпы полимерлену үрдісі негізгі екі механизм бойынша жүреді:

а) Бос радикалдық механизм

R + H₂C = CH₂ →R― CH₂ – CH

R― CH₂―CH₂+ CH₂= CH₂→ R―CH₂―CH―CH₂―CH₂

Бұл үрдістің өзі негізгі үш сатыдан тұрады: тізбекті үрдістің басталуын туғызатын бос радикалдың пайда болуы, тізбектің өсуі, тізбекті үзілуі.

Полимер тізбегінің ұзындығы әр түрлі факторларға, атап айтқанда температурға, қысымға, катализаторға т.б тәуелді болады.

б) Иондық механизм

AB→ A⁺ + B⁻

1. B⁻ + CH₂ = CH₂→ B− CH₂−CH₂⁻

2. B−CH₂− CH₂⁻ + CH₂= CH₂→B−CH₂− CH₂−CH₂−CH₂−CH₂^-

3. B−CH₂−CH₂−CH₂−CH⁻+ A→B−CH₂−CH₂−CH₂−CH₂−A

Полимерлердің қасиеттері тек қана олардың құрылымына ғана емес сонымен бірге молекула үстілік құрылымға тәуелді болады.

а) сызықтық құрылым б)Тармақталған в) тоқылған құрылым құрылым құрылым

Полимерді қыздыруға қатынасы бойынша екі топқа жіктеледі.

а) Термопластикалық полимер; қыздырған кезде балқып, суытқанда қатаяды. Мұндай полимерлерден материалдарды қыздырылған күйде қалыптау немесе престеу арқылы алуға болады. Бұлар негізінен сызықты құрылымды полимерлер. Олардың құрылымы полимердің ыдырау температурасынан төмен температурада қыздырғанда ыдырайды.

б) Термоактивті полимерлер, негізінен әр түрлі заттарды поликонденсациялар арқылы алынады. Термореактивтер термопластарға қарағанда берік, мықты, негізінен тармақты және тоқылған құрылымға ие болады. Бұл полимерлер қыздырған кезде ыдырау температурасына дейін де сұйылмайды.

Полимерлерді қолданудың тиімділігін анықтау үшін полимерлік материалдардың әр түрлі эксплуотациялық жағдайларға төзімділігін (тұрақтылығын) білу қажет. Полимерлік материалдардың сыртқы орта әсерінен бұзылуы оның құрылымының өзгеруі, молекула ішілік байланыстардың үзілуі, олардың ұзындыұының қысқаруы арқылы жүреді.

Агрессивті факторлар:

Атмосферадан оттегі, озон және ултрокүлгін сәулелер, сұйық агресивті орта, әр түрлі еріткіштер, химиялық қышқылдар мен сілтілер.

а. Құрамында ―C= O тобы бар полимерлер мысалы кейбір синтетикалық каучугтер және поливелацетат атмосферадағы оттегі мен озонның әсерінен тотығып өзінің құрылымын жоғалтады.

б. Сұйық агрессивті ортаның полимердің молекулааралық құрылымына еніп, оның ісінуіне алып келеді. Соның нәтижесінде молекулааралық байлныс күші әліреп, полимердің беріктігінің төмендеуіне алып келеді.

Полимерлер негізінен минералды тұздар, қышқылдар және сілтілердің әсеріне төзімді болып келеді, бірақ органикалық еріткіштер полимерлердің құрылымына оңай еніп, оны бұзады.

Гетеротізбекті полимерлер қышқылдар мен сілтілердің әсеріне төзімсіз, олар жоғары температурада судың әсерінен де бұзылады. Ал монотізбекті полимерлер әсіресе олардың гомогенді туындылары химиялық тұрақты болып келеді.

F F H H H H

Тефлон ―C ― C― перхлоревинин ― С ―С― С―С―

F F CL H H H CL

Қышқылдар мен сілтілердің әсеріне ең төзімді полимерлер алифтық полимерлер ( полиэтилен, поливинихлорид, полипропилен,) егер жанама тізбекте бензол сақинасы болса (полистерол, құмаранды шайырлар) жанама тізбектердің үзілу мүмкіндігі нәтижесінде тотықтырғыш қышқылдардың әсеріне төзімсіз. Тармақты құрлымды, соның ішінді тізбекте азот атомы болатын (полиэфирлер, фуранды шайыр) полимер қышқылдардан да, сілтілердің де әсеріне төзімсіз.

Тізбекте оттегі атомы болатын ―С O― C―полимерлердің химиялық төзімділігі шектелген.

Полимерлердің қасиеттерін жақсартудың бір жолы олардың сополимерін алу Сополимерация бұл полимерді екі немесе бірнеше мономер негізінде алу үрдісі.

M a) nA+mB→ -A-B-A-B-A-B- немесе A-A-A-B-A-A-A-B- ретті сополимр.

б) nA+mB→-A-B-B-A-A-B-A- реттсіз сополимер

Сополимерлердің алдын ала белгілі қасиеттері бар полимерлерді алу үшін қолданылады. Мысалы этиленді аздаған мөлшердегі прониленмен сополимерлеу арқылы жоғары эластикалық полимер алуға болады немесе пропиленді аздаған мөлшердегі этиленмен сополимерлеу арқылы аязға төзімділігі жоғары полимер алуға болады.

Полимерді модификациялау

Полимердің қасиеттерін мақсатты түрде өзгерту модификация деп аталады. Модификацияланған полимерге мысал ретінде хлор сульфиттенген полиэтиленді алуға болады. Оны полиэтиленнің төртхлоры көміртектегі ерітіндісі арқылы хлор мен SiO₂ оксидін өткізу арқылы алады.

…-CH₂- CH2-CH₂- CH₂-…+2nCL₂+ nSO₂→ …-CH₂- C-CH₂-CH…+ 2nHCL

SO₂CL CL

Хлорсулфаттенген полиэтиленнің серпімділігі қарапайым полиэтиленге қарағанда жоғары болады.

Бақылау сұрақтары:

1. Полимерлердің құрылыс практикасындағы орны

2. Полимерлерді өндірудің негізгі әдістері

3. Термпластикалық полимерлер, олардың ерекшеліктері

4. Термореактивті полимерлер, олардың құрылымдық ерекшеліктері

5. Полимерлерді модификациялаудың маңызы

6. Плстмассалардың құрамы, қолданылуы

Ұсынылатын әдебиеттер тізімі:

1. Пащенко А.Л. «Физическая химия силикатов»-М.: ВШ, 1986.368с.

2. Киреев В.А. «Краткий курс физической химии».-Учебник.-М.: ВШ, 1978

3. Горшков В.С. «Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений». М.: ВШ, 1988г.336с.

4. Ратинов В.Б. Химия в строительстве. М.: Стрйиздат, 1977г.

5. ПисаренкоА.А. Курс коллоидной химий».Учебник.-М.: ВШ, 1978

Тақырып 30. Органикалық байланыстырғыш заттар. Беттік белсенді заттар

Дәріс жоспары:

1. Битумдар мен қара майлар, классификациясы, құрылысы, қасиеттері және құрылыста қолданылуы.

2. БАЗ жалпы сипаттамасы, классификациясы: анионоактивті және катионоактивті, ионогенді емес және амфолитті.

3. БАЗ құрылыста және байланыстырғыш заттар технологиясында қолданылуы.

Битумдардың көмірсутектік құрамы күрделі, оған С_nH_2n+2 – метал қатарындағы көмірсутектер С_nH_2n+1 нафтендік және С_nH_2n-6 -аромат көмірсутектер кіреді.

Битумдардың элементтік құрамы С= 70-82%; H = 8-12%; O = 0.2-12%; S = 0.5-7 %; N = 1 %. Мұнайдан алынатын битумдарда аз болады (2%), оттегі, азот, күкірт негізінен: ОН, N₂H, SH, COOH функционалдық топтарының құрамына енеді.

Битумның құрамына енетін заттарды олардың негізгі қасиетеріне қарай бірнеше топтарға жіктеледі.

1. Бірінші топқа майлар жатады, олардың битумнан эфирде және жеңіл бeнзинде еріту арқылы бөліп алуға болады. Олар негізінен қаныққан, нафгендік және аромат көмірсутектерден тұрады. Олардың нағыз тығыздығы г/см³ төмен.

2. Шайырлар – тұйық жәнге гетератұйық көмірсутектерден құралған, күңгірт – қоңыр түсті, нағыз тғызыдығы 1 г/см³ шамасында. Құрамында көп мөлшерде азотты, оттекті, күікірті көмірсутек туындылары болғандықтан олар негізінен беттік белсенді болып, битумның тас материалдарға адгезиялық қабілетін жоғарылатады. Бензинде, бензолда, хлороформда жақсы ериді. Шайырлар битумға серпімділік, суға төзімдіілік қасиет береді. Мөлшері -20-40%

3. Асфальтены - тығыздығы 1 г/см³ оғары болған қатты, балқымайцтын заттар. Хлороформда, төртхлорлы көміртек пен ыстық бензолда ериді. Асфальтендер битумға қаттылық, тьұтқырлық және температураға төзімділік қасиет береді.

4. Кaрбендер және карбоидтар негізінен кремнии битумдарда 1-3% мөлшерінде кездеседі. Құрамы жағынан асфальтендерге ұқсас, бірақ тығыз және көміртегін мөлшері көп болады. Тек күкіртті көміртекте ериді. Битумға тұтқырлық, морттық қасиет береді.

5. Асфальтенде қышқылдар – негізінен полярлы, беттік белсенді заттар. Битумдарда 1-3% шамасында кездеседі. Олар битумның тaс материалдарға адгезиясын арттырады.

6. Парафиндер – қатты қаныққан көмірсутектер шамамен 6-8 % мөдшерде кездесіді. Битумның қасиеттерін нашарлатады.

Өзінің ішкі жүйесң бойынша битум дисперстік ортасын шайырлардың майдағы ерітіндісі, ал дисперсті фазасы асфальтендер, асфальтенде қышқылдар, кабендер, карбоидтар болып келетін күрделі дисперсті жүйе.

Күннің радициясы, оттегі, температураның әсерінен битумның химиялық құрамы майлардың- шайырларға, шайырлардың – асфальтендерге өтуі нәтижесінде өзгереді.