2.Цементно-полимерные бетоны.

Цементно-полимерные бетоны получают на основе двух вяжущих веществ: минерального (гипсовые, магнезиальные вяжущие, разновидности портландцемента) и полимерного (поливинилацетат, акриловые полимеры, эпоксидные, карбамидные смолы). Полимерный компонент вводится непосредственно в бетонную смесь, их твердение происходит совместно.

Основной характеристикой состава цементно-полимерных материалов служит соотношение по массе полимерного компонента и минерального связующего - полимерцементное отношение. Обычно, доля полимера составляет 1-20% от массы минерального связующего. Стоимость таких бетонов значительно выше, чем обычных.

Основу цементно-полимерных материалов составляет матрица затвердевшего минерального вяжущего с распределенным в ней полимером, твердение которого происходит под действием отвердителей, инициаторов или в результате воздействия температуры, Рh среды.

В зависимости от типа заполнителя и наполнителя и степени наполнения различают цементно-полимерные мастики с тонкодисперсным наполнителем и цементно-полимерные растворы и бетоны с мелким и крупным заполнителем.

Существенное влияние небольших количеств полимерного связующего на свойства материала объясняется характером расположения полимера в матрице минерального вяжущего. Полимерное связующее образует упругие прослойки между кристаллическими новообразованиями минерального вяжущего, адсорбируется на поверхности частиц заполнителя. Благодаря высоким адгезионным свойствам повышается прочность и деформативность материала при растяжении и изгибе. Часть полимера закрывает поры, снижая водопоглощение материла, повышая морозостойкость. Однако прочность при сжатии может быть несколько ниже, чем у аналогичных бетонов на минеральном вяжущем.

В зависимости от физического состояния вводимого полимерного вяжущего цементно-полимерные материалы могут быть трех типов: 1) на основе водных растворов мономеров, олигомеров или полимеров; 2) на основе водных дисперсий полимеров или олигомеров; 3) на основе водонерастворимых олигомеров (вязкожидких или порошкообразных).

Применяют цементно-полимерные составы как омоноличивающие, герметизирующие, гидроизоляционные материалы.

Особенности получения цементно-полимерных бетонов на различных вяжущих.

1. Использование водорастворимых полимеров

Полимеры растворяют в воде затворения и на этом растворе готовят смесь с минеральным вяжущим. Полимеры несколько замедляют процесс гидратации цемента и изменяют структуру новообразований. Часть пор становится замкнутыми благодаря образованию пленок при использовании термореактивных полимеров. Отсюда повышение морозостойкости и стойкости к агрессивным воздействиям. Прочностные показатели повышаются на 20-40%.

При использовании термопластичных полимеров (поливиниловый спирт, производные целлюлозы) ставится другая цель - например, повышение адгезии смеси к другим материалам.

Полимерцементное отношение п/ц=0,01-0,025. Первые 7-14 суток цементно-полимерные бетоны необходимо выдерживать во влажных условиях, а затем в воздушной среде (с относительной влажностью 50-70 %)

Для ускорения процесса твердения можно добавлять СаСl₂ в количестве 1-1,5% от массы цемента.

2. Применение водных дисперсий полимера.

Это наиболее распространенный тип цементно-полимерных материалов. Полимерцементное отношение здесь повышенное: от 0,05 до 0,2. Для того чтобы не произошло коагуляции полимера добавляют стабилизаторы (ПАВ ОП-7 или ОП-10) в количестве 5-10% от массы полимера.

В качестве полимера используют латекс СКС-65 и поливинилацетатную дисперсию (в этом случае стабилизатор применять на надо, так как там уже есть стабилизатор поливиниловый спирт).

Влажные условия замедляют процесс пленкообразования из полимерной дисперсии, поэтому для цементно-полимерных изделий применяют следующий режим твердения: первые 7-10 дней - во влажных условиях, далее - в воздушно-сухих. Такой режим обеспечивает формирование достаточно прочной минеральной структуры, а затем полимерной.

Бетоны на латексе СКС-65 рекомендуется применять в условиях воздействия воды, а на основе ПВА - в условиях воздействия масел и нефтепродуктов: для устройства полов, для покрытий дорог, аэродромов, каналов.

3. Применение водонерастворимых олигомеров и полимеров

Жидковязкие олигомеры - на основе эпоксидных и полиэфирных смол. Необходимо добавлять эмульгатор (оксиэтилцеллюлоза), чтобы не было слипания частиц полимера и отделения его от минерального вяжущего. П/Ц=0,1-0,3.

Бетоны с добавкой жидковязких олигомеров обладают высокой прочностью, хорошей адгезией и износостойкостью. Применяются в подземном строительстве, для устройства покрытий полов и даже для соединения арматуры, взамен электросварки.

Порошкообразные продукты - это измельченные твердые термореактивные смолы, порошкообразные термопластичные полимеры и природные термопластичные смолы.

После затвердевания минерального вяжущего материал необходимо нагреть для расплавления полимерного продукта. Полимер перераспределяется в поровом пространстве минеральной матрицы, изменяя характер пор: образуются замкнутые поры и происходит гидрофобизация поверхности пор. Снижается водопоглащение, водопроницаемость. Бетон хорошо служит во влажных условиях.

В качестве порошкообразного полимерного компонента можно применить суспензионный полистирол, который содержит в своем составе легко кипящую жидкость –изопентан. При нагревании до 80-100 ⁰ С частицы полистирола размягчаются и увеличиваются в объеме в 10-30 раз за счет вскипания изопентана.

Смесь цемента, молотого песка или шлака, полистирола и воды загружают в замкнутую форму. Она заполняет 15-20% объема. Нагревают до 80-90⁰ С (до начала схватывания цемента). Частицы полистирола вспучиваются. Их диаметр увеличивается с 0,2-2 мм до 3-15 мм, за счет чего уплотняется цементное тесто. После затвердевания получается легкобетонное изделие с заполнителем из пенополистирольных гранул.