200

ОРГАНИЧЕСКИЕ, ПОЛИМЕРНЫЕ,

НАНОСТРУКТУРНЫЕ

ИМОДИФИЦИРУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ

ВДОРОЖНОМ

ИСТРОИТЕЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Методические указания к выполнению лабораторных работ

Омск – 2011

УДК 691:620.1 ББК 38:30.3

Рецензент директор по производству А.С. Парфенов (ООО «ЖБИ Миллениум»)

Работа одобрена научно-методическим советом специальности 270100 (бакалавры), 270800 (магистры) в качестве методических указаний к лабораторным работам по дисциплине «Органические, полимерные, наноструктурные и модифицирующие материалы в дорожном и строительном производстве» для магистрантов по направлению «Строительство» 270802.68.

Органические, полимерные, наноструктурные и модифицирующие материалы в дорожном и строительном производстве: методические указания к выполнению лабораторных работ / сост. И.Л. Чулкова. – Омск: СибАДИ, 2011.

– 32 с.

Настоящие методические указания составлены на основании учебных планов и программы дисциплины «Органические, полимерные, наноструктурные и модифицирующие материалы в дорожном и строительном производстве».

Даны теоретические положения, методика и практические рекомендации по выполнению лабораторных работ, тесты.

Табл.: 6. Библ.: 7 назв.

© ФГБОУ ВПО «СибАДИ», 2011

4

Введение

Полимерами называют вещества, молекулы которых состоят из многих элементарных звеньев одинаковой структуры. Эти элементарные звенья соединены между собой ковалентными связями в длинные цепи различного строения (линейные, разветвлённые) или же образуют жёсткие и пластичные пространственные решётки.

Молекулы полимерных соединений, состоящие из очень большого числа элементарных звеньев, называют макромолекулами.

Полимеры весьма разнообразны по своему составу, методам получения и свойствам. Это обстоятельство и предопределило быстрое внедрение их в различные области техники, в том числе строительную, где в последние годы они находят всё большее использование.

В строительстве полимеры находят применение главным образом в виде пластмасс и изделий из них.

Большинство известных сейчас полимеров (природных и синтетических) содержат углерод и являются органическими веществами.

Полимер является основой любой пластмассы, за исключением пластмасс на основе битумов и дёгтей.

Технической характеристикой многих полимеров служат следующие свойства:

1)термические – температура размягчения и теплостойкости, температура стеклования и текучести;

2)механические – прочность, деформативность и поверхностная твёрдость;

3)химические – атмосферостойкость и сопротивляемость дест-

рукции.

Наряду с положительными свойствами полимеров – малой плотности, высокой химической и атмосферной стойкости, высокой прочностью и др. – они с позиции качества строительных материалов обладают и рядом недостатков: низкой теплостойкостью, малой поверхностной твёрдостью, невысоким модулем упругости, значительной ползучестью, склонностью к старению, а также высокой стоимостью. Она может быть несколько снижена за счёт применения в полимерах наполнителей и добавок.

5

Безопасность жизнедеятельности

К работе в лабораториях кафедры допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие инструктаж по технике безопасности с соотвествующим оформлением в журнале и имеющие спецодежду.

Перед использованием оборудования необходимо ознакомиться с правилами эксплуатации данного оборудования.

При работе с химическими веществами запрещается:

-использовать вещества без этикетки на емкости;

-оставлять посуду, не промытую от химических веществ;

-пробовать вещества на вкус и запах.

Электрооборудование в случае прекращения подачи электроэнергии необходимо немедленно выключить.

В случае загорания проводов или электроприборов необходимо их немедленно обесточить и тушить только при помощи сухого углекислого огнетушителя.

По окончании лабораторных работ собрать весь инструмент, приборы, отключить все установки от источников электроэнергии.

6

Лабораторная работа № 1

ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИМЕРОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ ЦЕМЕНТА

Цель работы – повысить водостойкость цемента путём применения полимеров.

Общие сведения

Использование в бетоне полимеров позволяет изменить его структуру и свойства в нужном направлении, улучшить техникоэкономические показатели материала.

Формы использования полимера в бетоне многообразны. Полимеры и материалы на их основе применяют в виде добавок в бетонную смесь в качестве вяжущего для пропитки бетонных и железобетонных изделий, для дисперсного армирования полимерными волокнами, в виде лёгких заполнителей или модификации свойств минеральных заполнителей, в качестве микронаполнителя. Каждое из этих направлений имеет свои области применения итехнологические особенности.

Наиболее распространёнными добавками полимеров в цементные бетоны является поливинилацетат (ПВА), латексы и водорастворимые смолы. Обычно применяются ПВА в виде эмульсии, содержащей около 50 % сухого вещества и некоторого количества поливинилового спирта как эмульгатора.

Различают 2 вида поливинилацетатных эмульсий. К первым относятся мелкодисперсные, или латексные эмульсии, которые имеют частицы размером от 0,05 до 0,5 мкм, ко второму – крупнодисперсные частицы размером от 0,5 до 10 мкм.

Поливинилацетатные латексы готовят в присутствии мыл. Примерный состав (масса в %), вводимый в реактор смеси, таков: винилацетат – 100, вода– 120, элеат калия– от 0,1 до0,5 и перекись водорода – от 0,5 до 1,5. Полимеризация проводится при температуре70 °С, с энергичным перемешиванием и продолжается втечение2-хчасов.

Крупнодисперсные эмульсии поливинилацетата получают при использовании в качестве суспендирующего агента поливинилового спирта. При добавлении его в дисперсную среду (воду) и использовании инициаторов, растворимых в мономере, образуются гранулы, которые послепрекращенияперемешивания опускаются на днореакторов.

При увеличении концентрации поливинилового спирта (выше 0,2 %) и применения в качестве инициатора перекиси водорода обра-

7

Таблица 2. Масса образцов после сушки образцов

Испытание на водопоглощение высушенных до постоянной массы образцов половинок балочек

1.Сначала помещаем образец в воду на 1/4 высоты на 5 мин и взвешиваем (m1).

2.Затем помещаем образец в воду на 1/2 высоты на 5 мин и взвешиваем (m2).

3.Потом помещаем образец в воду на 3/4 высоты на 5 мин и взвешиваем (m3).

4.Доливаем воду, чтобы скрылся весь образец и через 5 мин взвешиваем (m4).

5.Помещаем образец в воду с запасом воды над образцом и оставляем на 24 ч, после 24 часов взвешиваем (m5) и испытываем на сжатие.

Таблица 3. Водопоглощение образцов из цементных растворов

Написать выводы по работе.

11