Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса. Цели и задачи исследования. .10
1.1. Полы в современном строительстве. Общие положения. .10
1.2. Материалы для покрытий полов. ..14
1.2.1.Полимерные покрытия .14
1.2.2. Цементные композиции, модифицированные полимерами 23
1.2.3. Составы для дополнительного упрочнения и обеспылевания покрытий промышленных полов.. 35
1.3. Цели и задачи исследования .40
Глава 2. Характеристика материалов и методы экспериментальных исследований .41
2.1. Материалы, применявшиеся в работе .41
2.1.1. Полимерные добавки .41
2.1.2. Минеральные вяжущие вещества .52
2.1.3. Пластификаторы .54
2.1.4. Мелкий заполнитель .54
2.1.5. Минеральные пигменты ... .55
2.2. Методы исследований .56
2.2.1. Физико-химические методы исследований...56
2.2.2. Методы исследования технологических свойств 57
2.2.3. Методы исследования прочностных и деформативных свойств .59
2.2.4. Математическое планирование эксперимента и статистическая обработка результатов .67
Глава 3. Технологические свойства полимерцементных композиций с модифицированными добавками . ..73
3.1. Результаты модификации полимерных добавок полимерце-ментных композиций .73
3.2. Физико-химические аспекты модифицирования полимерце-ментных композиций добавками ПВАЭД .77
3.3. Результаты исследования растекаемости самонивелирующихся полимерцементных композиций ..91
3.4. Сроки схватывания . 100
3.5. Водоудерживающая способность. ..107
3.6. Подбор и оптимизация составов ПЦК с применением методов математического планирования 108
Глава 4. Прочность, деформативность и трещиностойкость полимерцементных композиций 113
4.1. Прочность и деформативность при кратковременных нагрузках 113
4.2. Трещиностойкость 116
4.3. Усадка 122
4.4. Оценка напряженного состояния покрытий полов на основе полимерцементных композиций. 125
Глава 5. Исследование эксплуатационных свойств ПЦК 131
5.1. Истираемость 131
5.2 Теплотехнические свойства. . 134
5.3. Ударная стойкость . 136
5.4. Водостойкость. 141
5.5. Стойкость в агрессивных средах.. .145
Глава 6. Результаты внедрения и технико-экономическая эффективность разработанных составов .152
6.1. Внедрение результатов исследования 152
6.2. Технико-экономическая эффективность разработанных полимер-цементных композиций 156
Общие выводы 161
Литература 163
Приложения 177
- Цементные композиции, модифицированные полимерами
- Полимерные добавки
- Результаты модификации полимерных добавок полимерце-ментных композиций
- Прочность и деформативность при кратковременных нагрузках
Введение к работе
Актуальность. В настоящее время в промышленных и гражданских зданиях широко применяются монолитные полы на основе цементных бетонов и растворов.
Однако, несмотря на высокую технологичность и экономичность, имеются случаи разрушения полов в виде отслаивания и растрескивания поверхностного слоя бетона, что связано с недостаточными адгезией и прочностными и деформативными свойствами.
Решение задачи повышения эффективности цементных бетонов связано с модифицированием их структуры путем введения комплексных полимерных добавок, повышающих эксплуатационные свойства монолитных полов промышленных зданий.
Данная работа выполнена в соответствии с государственной комплексной программой "Стройпрогресс - 2000".
Цель и задачи работы. Целью настоящей работы является разработка эффективных полимерцементных бетонов для покрытий монолитных полов промышленных зданий с использованием комплексных полимерных добавок.
В связи с этим основными задачами работы являются: . обосновать возможность создания эффективных полимерцементных бетонов для покрытий монолитных полов с повышенными физико-механическими свойствами путем введения в состав комплексных полимерных добавок;
разработать оптимальные составы полимерцементных бетонов с комплексной полимерной добавкой;
установить зависимости основных свойств полимерцементных смесей и бетонов от главных факторов;
- разработать рекомендации по технологии полимерцементных бетонов с повышенными технологическими, физико-
механическими и эксплуатационными свойствами для монолитных покрытий полов;
- провести производственное опробование результатов исследова
ния.
Научная новизна.
обоснована возможность повышения эффективности бетонов для монолитных полов промышленных зданий с повышенными эксплуатационными свойствами путем использования комплексной полимерной добавки, состоящей из поливинилацетатной дисперсии и водной дисперсии эпоксидно-диановой смолы, способствующей снижению капиллярной пористости, повышению плотности, упрочнению контактной зоны между цементным камнем и заполнителем;
методами РФА, ИКС и электронной микроскопии установлено физико-химическое взаимодействие между ПВА, эпоксидно-диановой смолой и продуктами гидратации цемента, способствующее повышению адгезионной прочности, прочности при растяжении, трещиностоикости и водостойкости полимерцементных бетонов;
. установлено влияние добавки глиноземистого цемента на период формирования структуры полимерцементных бетонов;
получены многофакторные зависимости удобоукладываемости, сроков схватывания, кинетики набора прочности и водоудержи-вающей способности эффективных полимерцементных бетонов от количества полимерной добавки;
получены многофакторные зависимости адгезионной и когезион-ной прочности, деформативности, усадочных деформаций и трещиностоикости от состава полимерцементных бетонов;
получены многофакторные зависимости истираемости, ударной стойкости, водостойкости и химической стойкости от количества полимерной добавки;
получены зависимости свойств полимерцементных бетонов с комплексной полимерной добавкой и добавкой ПАВ (ЛСТ и С-3), направленных на оптимизацию состава полимерцементных бетонов;
Практическая значимость работы.
разработана методика создания полимерцементных бетонов с повышенными эксплуатационными свойствами бетонов для монолитных полов промышленных зданий за счет модификации их структуры комплексной полимерной добавкой, состоящей из по-ливинилацетатной дисперсии и водной дисперсии эпоксидно-диановой смолы;
проведен анализ условий растекания и установлены факторы, влияющие на самовыравнивание полимерцементнобетонных смесей;
разработаны оптимальные составы полимерцементных бетонов для монолитных полов промышленных зданий с повышенными эксплуатационными свойствами: прочностью при растяжении до 7 МПа; адгезионной прочностью при сдвиге до 17 МГТа; пониженной истираемостью до 0,35 г/см ; водостойкостью 0,93...0,96; повышенной ударной стойкостью;
разработана технология полимерцементных бетонов с повышенными эксплуатационными свойствами для монолитных полов промышленных зданий.
проведена оценка экономической эффективности использования разработанных составов эффективных полимерцементных бето-
нов для монолитных покрытий полов по сравнению с другими составами. Внедрение результатов исследований.
разработаны «Рекомендации по приготовлению и устройству полимерцементных бетонов с повышенными эксплуатационными свойствами для монолитных полов промышленных зданий»;
осуществлено опытно-промышленное внедрение разработанных полимерцементных бетонов при устройстве покрытия пола на ОАО "Можайский полиграфический комбинат" общей площадью 170 м , а также при ремонтно-восстановительных работах покрытия в помещении склада №7 по адресу: Москва, Востряковский проезд, д. 10Б.
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы докладывались:
- 4 февраля 2004 года на V Юбилейной специализированной вы
ставке на семинаре: "Новые строительные материалы. Разработки
МГСУ и строительных организаций в области строительных
материалов ";
25 февраля 2004 года на 12 Международной специализированной строительной выставке "Стройтех" на семинаре: "Бетон. Сухие смеси. Керамические изделия. Средства контроля качества строительных материалов, зданий и сооружений."
По теме диссертации опубликовано 3 статьи.
На защиту выносятся:
- теоретические положения о повышении эффективности бетонов
для монолитных полов промышленных зданий с повышенными
эксплуатационными свойствами путем использования комплекс
ной полимерной добавки, состоящей из поливинилацетатной
дисперсии и водной дисперсии эпоксидно-диановой смолы;
зависимости физико-химических свойств полимерцементных бетонов от состава и количества комплексной полимерной добавки;
принципы расчета составов полимерцементных бетонов, зависимости регулирования периода формирования структуры и кинетики набора прочности от компонентов состава;
зависимости физико-механических и эксплуатационных свойств разработанных полимерцементных бетонов от состава и количества комплексной полимерной добавки, вида вяжущего, количества заполнителя;
- результаты опытно-промышленного внедрения.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, 6-ти глав, общих выводов, списка использованной литературы из 188 наименований и приложения. Работа
изложена на страницах машинописного текста, содержит рисунков
и фотографий, таблиц.
Цементные композиции, модифицированные полимерами
Повышение жизнеспособности системы достигается введением в эпоксидные водно-дисперсионные системы различных акриловых и бутадиен-стирольных латексов, служащих одновременно модификаторами свойств эпоксидной смолы [16, 17, 18]. В результате модификации такие композиции являются значительно эластичнее, чем композиции на основе эпоксидного олигомера. Это особенно важно при работе защитных покрытий в условиях знакопеременных температур или деформаций подложки при эксплуатации.
Сравнительные физико-механические характеристики разработанных составов и эпоксидной грунтовки ЭП-00-10, применяемой в качестве защитного покрытия, приведены в таблице 1.4.
На основе высокомолекулярного водорастворимого бактерицидного нетоксичного препарата - полисепта (полигексаметиленгуанидинхлорид) и различных полимерных связующих (эпоксидные смолы, хлорсульфиро-ванный полиэтилен и др.) разработаны водостойкие полимерные компози ции, сохраняющие бактерицидные свойства полисепта.
Назначение данных композиций - защита от биокоррозии и биообрастания (в качестве бактерицидных покрытий и герметиков) различных бытовых и промышленных объектов (емкостей, зданий, сооружений), а также памятников культуры и зодчества. Композиции могут быть использованы для долговременной защиты стен в помещениях с большим скоплением людей для предотвращения распространения инфекционных заболеваний бактериальной (включая туберкулез), вирусной и грибковой этиологии.
Предлагаемые композиции дают бесцветные, прозрачные покрытия для защиты металла, дерева, бетона, пластика, кафеля, штукатурки, масляной краски. Покрытия обладают антисептической, фунгицидной, альги-цидной активностью.
По данным [155,156] при оценке состояния рынка и в соответствии с данными Госкомстата РФ, в 2001 г. объем производства эпоксидных смол составил 13,3 тыс. т, увеличившись за три года (с 1998 по 2001 гг.) более чем в 2 раза. В 2002 г. объем их выпуска несколько сократился, что связано с уменьшением объемов производства продукции в основной области их использования — лакокрасочной промышленности, а также с ростом конкуренции со стороны зарубежных производителей. Наиболее современные и крупные мощности по производству эпоксидных смол (20 тыс.тонн в год), введенные в эксплуатацию в 1984 - 1989 гг., имеет Санкт-Петербургское НПФ «Пигмент». Однако сейчас это предприятие фактически не выпускает товарную продукцию и не предоставляет информацию об ассортименте вырабатываемых смол. Производимые им эпоксидные смолы используются как полуфабрикат для внутризаводского потребления. Основным поставщиком эпоксидных смол на отечественный рынок, обеспечивающим более 73% общероссийского производства, является ОАО "Уфахимпром". Наиболее популярные марки смол ОАО "Уфахимпром" - неотвержденные эпоксидно-диановые смолы ЭД-16, ЭД-20, ЭД-22. Ассортимент эпоксидных смол, которые сегодня выпускает это предприятие, включает: смолы эпоксидно-диановые неотвержденные марок ЭД-22, ЭД-20, ЭД-16, ЭД-8, ЭД-4; смолу эпоксидную марки ЭД-8Р (раствор в толуоле); смолу эпоксидную неотвержденную марки Э-40; смолы эпоксидные алифатические марок ДЭГ-1, ТЭГ-1, ТЭГ-1С, ТЭГ-17; смолы эпоксидные модифицированные марок КДА, КДА-2; смолы эпоксидные модифицированные марок УП-563, УП-599, УП-5А99; смолу эпоксидную марки УП-631; компаунды эпоксидные холодного отверждения марок ЭК-1, ЭК-2, ЭК-3; краску порошковую эпоксидную черную П-ЭП-601 ХП. Широкий ассортимент эпоксидных смол выпускает ОАО "Пластполимер" (г.Санкт-ГТетербург). Однако это предприятие значительно отстает от ОАО "Уфахимпром" по размеру производственных мощностей и объемам выпускаемой продукции. В 2001 г. доля эпоксидных смол зарубежного производства на рынке России достигла уже 30%. Крупнейшим партнером России по внешней торговле эпоксидными смолами является Германия, откуда в 2000 г. было ввезено почти 45% общего объема смол, поставленных по импорту. Увеличение импорта эпоксидных смол в Россию происходит теперь еще и за счет роста поставок из таких стран, как Австрия, Великобритания, Италия, Нидерланды, Финляндия, Франция, Япония, Бельгия. Крупнейшими поставщиками эпоксидных смол из Германии в Россию являются такие фирмы, как DOW Chemical и BASF Coatings AG. В значительных объемах поступает также продукция компаний Intersed (Франция), Resolution Performance Products и Амегоп (Нидерланды), "Пулвер Кемия" (Турция), Kawakami Paint (Япония). По толщине и степени наполнения полимерные системы делятся на тонкослойные (малонаполненные системы толщиной до 3 мм), самониве лирующиеся (наливные - толщиной 3-5 мм, степень наполнения по объему - до 40%) и высоконаполненные (толщина до 8 мм, степень наполнения по объему - до 85%). При установке полимерных покрытий в особо неблагоприятных условиях (трещиноватое основание, термоудары, воздействие сильных агрессивных сред) существуют разнообразные конструктивные решения, сочетающие использование в покрытии слоев различных по химической природе и степени наполнения, использование нескольких типов армирующих материалов (полиэфирных, углеродных, стеклотканей). Срок безремонтной эксплуатации полимерных полов в огромной степени зависит от подготовки поверхности основания. На трещиностойкость и долговечность наливных полов существенное влияние оказывает напряженное состояние конструкции пола, возникающее при воздействии усадочных деформаций [2, 6,19]. Более стойкими к данному виду воздействия являются наливные полы, приготавливаемые по каркасной технологии [2, 10], которая включает:
Полимерные добавки
В качестве водной дисперсии полимера ПВАД рекомендована [18] в сложном составе, включающем также кирпичный бой и древесные опилки; ПВАД по [23] и [24] применяют совместно со стеариновой кислотой, красителями, пигментами и электролитами, а также по патенту [25] с добавками ПВС и ММФ.
Описанный ранее бутадиен-стирольный латекс (50 - 70 % стирола и 30 - 50 % бутадиена) запатентован в ФРГ [28] в композиции, содержащей 4 - 5 % этого латекса и 96 - 98% цементно-песчаной смеси. Предложены также карбоксилатный бутадиен-стирольный [29],хлоропреновый [30] и другие латексы, смеси латексов, в частности акрилатного и бутадиен-стирольного [31], а также дисперсии сополимеров бутадиена и метилме-такрилата [32] , метилметакрилата и хло-ропрена в соотношении 7:3 [33] пипирилена со стиролом [34], нитрила акриловой кислоты с изопреном [35], винилхлорида, винилденхлорида, акрилонитрила и сложного эфира акриловой или метакриловой кислоты [36].
Одна или несколько добавок водорастворимых полимеров, особенно слабых полиэлектролитов, в количестве 0,2-5 % - составная часть многочисленных рецептур полимерцементов, используемых в первую очередь в отделке. К ним также относятся композиции ПВС и метилцеллюлозы по [37], полиалкиленамина или полиалкиленполиамина с анионным ПАВ по [38], мочевино-формальдегидной смолы, лигносульфоната и Na2S04 [39] или соли муравьиной кислоты по патенту [40], эпоксидной смолы с отвер-дителем, разжижителем, ускорителем или замедлителем твердения по [41]. Для отверждения смолы при температуре ниже 10С в качестве отвердите-ля используют полиамидоамин, полиамин и циклический диамин с заданными вязкостью и аминными числами.
Предлагают водорастворимую эпоксидную смолу с NaN02 [42], термореактивную смолу, причем в соотношении 1:1 с цементом [43], специальную эпоксициануровую смолу [44], а также смесь эпоксидной смолы с полиэфирной [44], или [45], с меламиноформальдегидной смолой. Применяют также эквимолекулярные смеси фурилового спирта с солянокислым анилином, резорцином или акриламином [45], резорцин с поли-оксиметиленом, ионообменную смолу с ССБ и битумной эмульсией с соотношением компонентов от 0,5 : 1 : 0,1 до 1 : 1: 0,1.
В сочетании с глиноземистым цементом (60 - 120) при В/Ц = 0,2 - 0,8 рекомендует суспензию или эмульсию органического полимера (30) и стекловолокно (0,5 - 50). Предлагают рецептуру, включающую, глиноземистый цемент (51 - 76); двуводный гипс (19 - 34); фуриловый спирт 3,5 -11,2; солянокислый аналин (0,6 - 2,0) и СаСЬ (0,9 - 1,8).
Среди специальных полимерцементов применяются формовочные массы, содержащие цемент (50 - 300), термопластическую смолу (100 -150), песок (0 - 600) и асбест (0 - 300), твердеющие при 170 - 300С в присутствии воды, бетонные смеси с расплавленным и отверждаемым в процессе гидротермальной обработки порошком полиэпоксида с отвердителем [46] или полиметилфенилсилоксана, сухую смесь, содержащую цемент, дисперсии ПВАД, полиметакрилата и полиэпоксида, а также силикат алюминия, кримнезем, крупный и мелкий заполнитель - пенополистирол и стекловолокно.
В случаях, когда к бетонной поверхности предъявляются повышенные требования по прочности и истираемости рекомендуется применение сухих (затирочных) или жидких (пропиточных) упрочняющих составов.
Обеспыливание и упрочнение верхнего слоя бетона можно осуществлять за счет обработки его сухими или жидкими упрочняющими составами (табл. 1.10.). Бетонные полы, обработанные подобными составами, рекомендуется применять в сухих помещениях с умеренными и высокими ме ханическими нагрузками. Недопустимо их использование в помещениях с особо жесткими требованиями к чистоте (беспыльности) и помещениях, в которых полы подвергаются воздействию агрессивных сред (длительное воздействие различных видов кислот с высокой концентрацией).
Пропитывающие упрочняющие составы содержат ряд неорганических водорастворимых соединений, вступающих в реакцию со свободной известью и карбонатом кальция в порах бетона, образуя нерастворимые соединения. Заполняя поровое пространство в бетоне, эти соединения блокируют пути движения воды, существенно увеличивая плотность, износостойкость и снижая пылеотделение бетонной поверхности. Жидкие упрочните-ли проникают на глубину 1-2 мм, защищая нижележащие слои.
Технология изготовления бетонного пола с упрочненным верхним слоем достаточна проста - в верхний слой свежезалитого и разравненного бетона втирается специально разработанная сухая смесь, которая значительно повышает технологические характеристики бетона, такие как прочность на сжатие и растяжение, ударостойкость, износостойкость, обеспечивает уменьшение количества пыли, улучшает внешний вид пола.
В результате окончательной шлифовки происходит максимальное закрытие пор в поверхности пола и соответственно увеличения его морозостойкости. Срок службы такого пола составляет 15-20 лет. Упрочненный слой и основной бетон представляют собой единое целое, т.к. оба покрытия выполняются на одном типе вяжущего (обычно на портландцементе).
Упрочняющая смесь на основе цемента с добавлением кварца, металлической стружки или корунда, базальта, полимерных добавок отличается повышенной твердостью и стойкостью к истиранию. Износостойкость повышается в 3-8 раз, существенно снижается пылеотделение, улучшается внешний вид. Марка бетона такого бетона может достигать М600.
Результаты модификации полимерных добавок полимерце-ментных композиций
Рассмотрим процесс взаимодействия между цементом (а также продуктами его гидратации) и органическим связующим в полимерцементных бетонах. Исследования показали, что основные силикатные фазы цементного камня не вступают в химическую реакцию с органической составляющей полимерцементных композиций [185]. В таких растворах и бетонах по сравнению с цементным тестом при отсутствии органического связующего наблюдается "модифицирование" гидросиликатов кальция: они возникают с иной скоростью и образуют продукты другой дисперсности.
По-видимому, механизм этого явления в общих чертах аналогичен описанному ранее для органических добавок в бетоны [186].
Исследования, выполненные на клинкерных минералах, показали, что трехкальциевый алюминат и гидроалюминат могут химически реагировать с поливинил ацетатом; кроме того, поливинилацетат может, по-видимому, в некоторых случаях, взаимодействуя с гидроксидом кальция и, тем самым, уменьшая его концентрацию в жидкой фазе полимерцементной суспензии, несколько изменить и основность возникающих гидросиликатов кальция - носителей прочности цементного камня.
В нашей работе аспекты физико-химического взаимодействия цементной матрицы с добавкой ПВАЭД изучались с помощью следующих методов: инфракрасной спектроскопии; рентгено-структурного анализа; электронной микроскопии. Инфракрасная спектроскопия (ИКС) является одним из основных инструментов изучения органических соединений. С помощью ИКС были исследованы смеси эпоксиполимера с ПВАД в отвержденном состоянии для оценки характера взаимодействия между этими компонентами и степени отверждения эпоксиполимера. Спектры снимались в диапазоне волновых чисел от 700 до 4000 см _І. На рис. 3.2.-3.4. представлены спектры соответственно отвержденной ВДЭС, ПВАД и отвержденной смеси ПВАД+ВДЭС Инфракрасный спектр ВДЭС (рис. 3.2.) представлен полосами поглощения: 824 см _1 - эпоксигруппы; 1040 см " - группы С-ОН; 1247 см г -эфирная связь С-О-С; 1300 см _1 - группа СН2; 1372 см _1 - группа СН3; 1470 см _1 - группы СН-СН; 2852, 2993 см 1 - группы С-Н; 3545 см ] -группы ОН. На рис. 3.3. представлен ИК спектр ПВАД. Полоса поглощения 798 см _1 относится к группе С-Н; полосы 1016,1088 см _1 - к связи С-О-С; полосы 1222, 1369, 1437 см _1 - к группам С-О, СН2, СН3 соответственно. Полоса 1727 см _1 относится к группе С=0; полоса 3410 см - к группе ОН. Инфракрасный спектр смеси ПВАД+ВДЭС представлен на рис. 3.4. На нем просматриваются полосы поглощения, характерные как для ВДЭС, так и ПВАД. На рис. 3.5. представлен ИК спектр портландцемента с ПВАЭД. Было установлено, что портландцементное вяжущее с ПВАЭД взаимодействуют только до момента полного отверждения полимерцементных композиций. Сразу же после соприкосновения гидратированных вяжущих с ПВАЭД образуются межмолекулярные водородные связи, обнаруживаемые на ИК-спектрах по широкой полосе поглощения с максимумом при 3545 см"1 (рис. 3.5.). Из соотношений оптической плотности полос поглощения эпоксиг-рупп 874 и 922 см " к оптической плотности полосы поглощения при 1685 см А, относящейся к деформационным колебаниям бензольного кольца и используемой в качестве внутреннего стандарта, было установлено, что содержание эпоксигрупп после смешивания полимера с гидратированным портландцементным вяжущим уменьшается примерно наполовину. Таким образом, экранирующий слой из адсорбционных оболочек жидкой фазы на гидратированных вяжущих, с одной стороны, облегчает раскрытие эпоксидных колец полимера вследствие образования целой серии водородных мостиков, а с другой - затрудняет химическое взаимодействие их с активными центрами поверхности вяжущего. Адсорбционные водные оболочки на гидратах вяжущих являются своеобразными резервами влаги, медленно отсасываемой внутрь цементных частиц для гидратации их ангидридных составляющих. Вывод эпоксидными группами полимера указанной влаги из сферы реакции гидратации с вяжущим является основной причиной уменьшения степени гидратации последнего в полимерцементных композициях (по данным рентгеновского анализа), особенно приготовленных на основе вяжущих ранних сроков твердения. При получении ПЦК на основе гидратированных вяжущих образуются межмолекулярные водородные связи. Степень влияния на структурообразование цементного камня в присутствии комплексной полимерной добавки ПВАЭД проводилось с помощью методов электронной микроскопии. Исследовались образцы контрольного цементно-песчаного раствора и модифицированного ПВАЭД в количестве 15% от массы вяжущего. Согласно современным представлениям сросшиеся кристаллы новообразований создают кристализационную структуру. Образовавшийся жесткий пространственный скелет укрепляется в дефектных точках (трещины, поры) полимером, входящим в состав композиции, что приводит к упрочнению материала, повышению его эластичности и трещиностойко-сти.
В процессе структурообразования рост кристаллических новообразований ограничивается и образуется мелкокристаллическая структура. Образующиеся при этом микродефекты заполняются полимером.
Прочность и деформативность при кратковременных нагрузках
В технологии монолитных полов с покрытиями на основе цементных композиций в настоящее время отдается предпочтение самонивелирующимся составам, т.к. при их использовании минимизируются трудозатраты на укладку и уплотнение. Как показывает практика, оценка подвижности таких составов с помощью конуса СтройЦНИЛа является неприемлемой. Наиболее подходящим для оценки подвижности самонивелирующихся составов является вискозиметр Суттарда, причем оптимальный диаметр рас-плыва лепешки из самонивелирующейся композиции составляет 160 мм.
Смеси на основе цементных вяжущих согласно представлениям акад. П.А.Ребиндера относятся к коагуляционно-кристаллизационному типу структур. Непосредственно после затворения у смесей на основе цемента мельчайшие зерна цемента через тонкие водные прослойки объединяются в единую рыхлую пространственную сетку за счет ван-дер-ваальсовых сил молекулярного сцепления. Благодаря этому цементные смеси, несмотря на высокое содержание воды, представляют собой вязко-пластичные тела. Ближе всего такие смеси с реологической точки зрения описываются моделью Бингама-Шведова, у которой упругий элемент выражен крайне слабо [53].
Проблема разжижения дисперсных систем, используемых в производстве строительных материалов, остается актуальной, так как позволяет решать ряд технологических задач: для бетонных смесей - создание маловибрационной и безвибрационной технологий формования изделий, снижение энергетических затрат при перемешивании, обеспечение экономии сырьевых материалов и т.д.
Что касается строительных кладочных, штукатурных и отделочных растворов, улучшение реологических свойств позволяет снизить трудоемкость кладки и повысить качество отделочно-строительных работ. Поэтому, получение саморастекающихся (самонивелирующихся) полимерце-ментных композиций для монолитных полов является актуальной задачей. После анализа отечественных пластификаторов и суперпластификаторов было установлено, что для разрабатываемых нами составов полимер-цементных композиций наиболее подходящими являются порошкообразный лигносульфонат технический (ЛСТ) и суперпластификатор С-3.
Оценка эффективности действия указанных пластификаторов проводилась на тесте нормальной густоты (ВП = 27%) по водоредуцирующему индексу - уменьшению содержания воды в изореологических условиях: где (В1Б)Н - водовяжущее отношение непластифицированного теста; (В/В)п - водовяжущее отношение теста с пластифицирующей добавкой. Результаты представлены на рис. 3.12. Как и следовало ожидать, наибольшую эффективность по пластификации дает введение С-3.
Отметим, что на технологические свойства цементных композиций влияет порядок введения супер пластификаторов (СП) в смесь [186,187].
Сокращение индукционного периода структурообразования цементного теста с СП при снижении В/Ц позволяет успешно выполнять работы в условиях понижения положительных температур, а введение СП после затворения цемента водой, наоборот, позволяет удлинить "сохраняемость" бетонной смеси, что оказывается существенно важным при производстве бетонных работ в жаркое время года.
Порядок ведения СП существенно влияет как на длительность сохранения подвижности смеси, так и на темпы набора прочности бетона в раннем возрасте. Предпочтительно введение СП в предварительно перемешанную бетонную смесь, так как при введении СП с водой затворения он адсорбируется, в основном, на поверхности СзА.
Выше отмечалось, что для оценки реологических свойств самонивелирующихся растворов наиболее подходящим является вискозиметр Суттарда. В промышленных зданиях минимальная толщина покрытия из цементных и полимерцементных составов составляет 20 мм, где также предусматриваются уклоны, равные 0,5 - 1% в помещениях со средней и большой интенсивностью воздействия жидкостей на пол.
С точки зрения производства работ для разработанных самонивелирующихся растворов оптимальным является диаметр расплыва на вискозиметре Суттарда, равный 160 мм (рис. 3.13.). Увеличение подвижности самонивелирующегося состава является нетехнологичным, т.к. будет способствовать стеканию раствора в местах, где предусматриваются уклоны.
Следует отметить, что оценка подвижности наливных полимерных составов на основе термореактивных смол, применяемых в качестве покрытий промышленных полов, также производится с помощью вискозиметра Суттарда. Подвижность данных полимерных композиций составляет 120 - 140 мм.
В данной работе был проведен анализ условий растекания самонивелирующихся растворов. С этой целью сравнивалась работа движущих сил Adc энергией сил сопротивления растеканию Ат. Энергия движущих сил Ad обусловлена изменением положения центра тяжести рассматриваемого раствора при его положении в цилиндре и на поверхности растекания и рассчитывалась по формуле:
Похожие диссертации на Повышение эффективности бетонов для монолитных полов полимерными добавками
