Содержание к диссертации
Введение
1. Силикатонатриевые композиции как сложноорганизованные материальные системы
1.1. Физико-химические основы структурообразования композиций на основе жидкого стекла 10
1.2. Влияние модификаторов на процессы структурообразования силикатонатриевых композиций 14
1.3. Роль наполнителей в формировании структуры и силикатонатриевых композиций 20
Выводы по главе 24
2. Объекты и методы исследования 25
2.1. Объекты исследования 25
2.2. Методы исследования 28
2.3. Статистические методы анализа экспериментальных данных 31
3. Структурно-химическая модификация силикатонатриевого связующего соединениями акриловой группы и стиролом 33
3.1. Влияние вида модификатора на формирование структуры силикатонатриевых композитов 33
3.2. Исследование влияния водорастворимых модификаторов на направление процесса формирования структуры и свойств силикатонатриевых композиций 39
3.3. Исследование влияния водонерастворимых модификаторов на направление процесса формирования структуры и свойств силикатонатриевых композиций 64
3.4. Исследование структуры и свойств силикатонатриевых композитов при воздействии агрессивных сред 90
Выводы по главе 119
4. Основы структурообразования силикатонатриевого композиционного материала, модифицированного полистиролом 120
4.1. Обоснование применения в качестве модификатора силикатонатиревых композиций полистирола 120
4.2. Механизм процессов структурообразования силикатонатриевых композиций с добавкой полистирола 122
4.3. Оптимизация значений технологических параметров силикатонатриевых композитов, модифицированных полистиролом 128
Выводы по главе 138
5. Составы и технология изготовления изделий на основе модифицированного силикатонатриевого связующего 139
5.1. Штучные химически стойкие покрытия 139
5.2. Полимерсиликатные растворы и бетоны 145
5.3. Древесные композиты на модифицированном силикатонатриевом связующем 151
5.4. Комплексная добавка для цементных бетонов высокой морозостойкости 153
Выводы по главе 155
Основные выводы 156
Список использованных источников 158
Приложения
- Влияние модификаторов на процессы структурообразования силикатонатриевых композиций
- Исследование влияния водорастворимых модификаторов на направление процесса формирования структуры и свойств силикатонатриевых композиций
- Механизм процессов структурообразования силикатонатриевых композиций с добавкой полистирола
- Комплексная добавка для цементных бетонов высокой морозостойкости
Введение к работе
Актуальность темы. Проблема создания строительных материалов и конструкций с заданными свойствами является одной из важнейших задач современного строительного материаловедения и имеет два основных аспекта: материаловедческии и технологический. Первый предусматривает установление количественной связи состава и структуры материалов с их свойствами, а также закономерности их изменения в процессе эксплуатации. Второй касается технологического обеспечения заданных показателей качества. Методологической основой для решения этих проблем является подход, при котором строительные композиты рассматриваются в виде сложноорганизованной материальной системы. Качественно новым этапом в развитии единой теории структурообразования и свойств сложноорганизованных материальных систем являются фундаментальные положения научных дисциплин: строительного материаловедения, синергетики, физической и коллоидной химии, механики гетерогенных структур, углубляющих представления о многоуровневых процессах структурной организации материалов на всех этапах технологического процесса.
Силикатонатриевые композиты по своим технико-экономическим показателям получили достаточно широкое применение в строительной практике. Вместе с тем, следует отметить, что недостаточно полно рассмотрены вопросы закономерностей их модифицирования, а также особую значимость приобретает использование местных сырьевых ресурсов в производстве изделий на основе жидкого стекла.
Тема разрабатывалась в соответствии с комплексной программой "Расширение производства новых эффективных материалов и внедрение энергосберегающих технологий в строительстве на 1998-2003 годы" (Постановление губернатора Саратовской области от 02.06.98 №346) по теме НИР внутри вузовской программы 09 В "Решение проблем архитектуры, строительства, транспортных сооружений и коммуникаций Саратовского Поволжья" {1999-2004 годы).
Цель и задачи исследования. Целью исследования является усовершенствование закономерностей структурообразования и разработка эффективных составов жидко стекольных композитов, модифицированных соединениями, являющимися производными акриловой кислоты, а также соединениями группы стирола.
Для достижения поставленной цели требуется решить следующие задачи: провести научное обоснование выбора модифицирующих добавок жидко стекольных композиций; разработать эффективные составы модифицированных жидко стекольных композитов, обладающих повышенными прочностными и эксплуатационными свойствами;
- провести экспериментальное изучение процессов структурообразования и деградации модифицированных жидко стекольных композиций в агрессивных средах;
- разработать решения прикладных задач повышения качества кислотоупорных материалов, а также арболитов и цементных бетонов, снижения материальных и энергетических затрат их производства;
- осуществить апробацию результатов исследований в производственных условиях.
Научная новизна. Доказана эффективность модифицирования силикатонатриевых связующих акрил- и стиролсодержащими добавками и развиты методологические основы получения полимерсиликатных строительных композитов с комплексом заданных свойств. Обобщены и развиты представления о роли структурно-модифицирующих добавок (минеральных, мономерных и полимерных) в силикатонатриевых системах на стадиях формирования структуры материала в зависимости от вида и содержания модификатора. Установлены качественно-количественные зависимости прочностных и эксплуатационных характеристик материала от вида и содержания модификатора. Предложены общая модель и механизмы процессов структурообразования модифицированных жидкостекольных композиций. Взаимодополняющими методами исследования (ИКС, ДТА, РСА и др.) установлено, что при модифицировании акрил- и стиролсодержащими добавками формируется более совершенная структура силикатонатриевых связующих.
Практическая значимость. Практическая значимость работы определяется возможностями применения акрил- и стирол содержащих добавок, в том числе много тоннажных отходов химических производств в качестве модифицирующих добавок в жидко стекольных композициях. Разработаны эффективные составы модифицированных жидко стекольных композитов с улучшенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами. Определены области рационального применения жидко стекольных композиций, модифицированных акрил- и стирол содержащими добавками. На основе результатов исследований разработаны рекомендации по повышению качества ряда строительных изделий (жидкостекольные кислотоупорные композиты, арболиты, цементные бетоны).
Достоверность результатов. Достоверность обеспечивается экспериментально-теоретическим обоснованием результатов с использованием комплекса высокоинформативных методов исследования, а также опытно-промышленным внедрением полученных результатов разработки. Результаты исследований используются в СГТУ в учебном процессе при преподавании дисциплин: "Материаловедение", "Строительные материалы", "Современные композиционные материалы в строительстве", а также в дипломном и курсовом проектировании при подготовке инженеров строителей-технологов. Положения, выносимые на защиту:
методологические принципы управления процессом получения силикатонатриевых композиций, модифицированных акрил- и стирол содержащими добавками; комплекс экспериментальных данных по исследованию влияния акрил- и стирол содержащих добавок на структуру и свойства жидко стекольных композиций;
- особенности механизма модификации жидко стекольных композиций соединениями акриловой группы и группы стирола;
- физико-химические основы трансформации органической добавки в олигомерное состояние под действием кислых электролитов;
механизм деградации модифицированных жидкостекольных композиций в агрессивных средах;
- разработанные эффективные составы, и технология изготовления изделий на их основе.
Реализация работы. Результаты разработок внедрены на ООО "Бонапарт" (г. Саратов) при изготовлении кислотостойкой плитки, в ОАО "Саратоворгсинтез" при устройстве участка пола (из плитки кислотостойкой), испытывающего воздействие кислых сред. На "ЖБИиК №509 при Спецстрое РФ" переданы рекомендации для внедрения по составам связующих и технологии их производства при получении изделий из арболитов и цементных бетонов повышенной морозостойкости.
Результаты исследований, проведенных в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на Международных и Всероссийских научно-технических и научно-практических конференциях: Международной научно-технической конференции "Проблемы транспортного строительства" (Саратов, 1997 г.), IV Академических чтениях РААСН "Современные проблемы строительного материаловедения" (Пенза, 1998 г.), Всероссийской XXX научно-технической конференции (Пенза, 1999 г.), VI Академических чтениях РААСН "Современные проблемы строительного материаловедения" (Иваново, 2000 г.), Всероссийской XXXI научно-технической конференции (Пенза, 2001г.), VII Академических чтениях РААСН "Современные проблемы строительного материаловедения" (Белгород, 2001 г.), Международной научно-технической конференции "Региональные энергосберегающие конструкции, здания и сооружения в строительстве и коммунальном хозяйстве" (Белгород, 2002 г.), VIII Академических чтениях РААСН "Современные проблемы строительного материаловедения" (Самара, 2004 г.).
Техническая новизна исследований подтверждается патентом на изобретение RU №2158716.
Работа выполнена на кафедре "Производство строительных изделий и конструкций" Саратовского государственного технического университета.
Влияние модификаторов на процессы структурообразования силикатонатриевых композиций
Силикатонатриевые композиции, как известно, являются гетерогенными системами до и после отверждения. Гетерогенность (наличие различных фаз) придаёт таким системам малую устойчивость. Обладая большим запасом свободной поверхностной энергии, силикатная система самопроизвольно отдаёт часть свободной поверхностной энергии, совершая при этом работу по сжатию системы. При этом уменьшается суммарная поверхность дисперсной фазы. Процессу выпадения осадка предшествует процесс образования студня (геля) и агрегации.
С энергетической точки зрения самопроизвольный (или под воздействием коагулянтов) процесс агрегации коллоидных систем выгоден, так как устанавливается равновесие за счет запаса энергии свободной поверхности [137,138,145]. При этом система сжимается, выдавливая растворитель — вещество, являющееся носителем большого запаса поверхностной энергии. Процессы, связанные с обжатием и выдавливанием растворителя, приводят к образованию микро - и макродефектов в твердеющих силикатных системах. Отсюда разрыхленность и пористость структуры.
Для формирования минимально дефектной структуры жидкостекольных композиций необходимо создать условия для ограничения процесса обезвоживания (синерезиса); необходимо химически связать максимально возможное количество свободной воды и кольматировать образующиеся в материале поры и дефекты.
Из первого условия вытекает необходимость диспергирования вяжущего и снижение потенциалообразующих ионов частиц геля и как следствие снижение внутренних напряжений. При этом, очевидно, что ограничение синерезиса (агрегация дисперсной фазы) приведёт к снижению физической прочности за счёт уменьшения числа связей между частицами. С другой стороны, структурная прочность может повыситься в связи с устранением большого числа микро- и макродефектов в системе. Наличие адсорбционно-активных полярных групп вводимых модифицирующих добавок должно вызывать их ориентированную сорбцию на частицах геля матрицы. Такое явление в коллоидной химии называют «защитным действием» гидрозолей [138].
Таким образом, основной задачей модифицирующих добавок в формировании структуры вяжущего является изменение условий контакта частиц и влияние на прочность скелета матрицы. Наиболее четко и конкретно требования к добавкам для полимерсиликатных композиций были сформулированы В.Д. Соломахиным [126]: поверхностная активность, способность образовывать прочную адсорбционную связь с кремнеземом, кислотоотверждаемость, совместимость с водными растворами щелочных силикатов.
По данным [46,49,110] наиболее эффективно введение в композиции смол, жирных кислот, а также сложных эфиров: одноатомных спиртов, фенолов. Кроме того, в качестве добавок может использоваться соляровое и льняное масло, латексы, молотый парафин, эмульсии ГКЖ, фурановые олигомеры и т.д.
В работе [6,12,49] исследовано влияние на силикатную систему фурилового спирта, фурфурола и смеси фурилового спирта с фурфуролом. Отмечено, что добавка фурилового спирта и фурфурола практически не меняет скорости образования геля в полимерсиликатной системе. Однако концентрация геля и скорость его образования в системах с добавками фурилового спирта или фурфурола, намного меньше, чем у чистых силикатных систем. Полимерная добавка, обвалакивая частицы геля, препятствует их сближению (агрегации). При этом усадка композиции значительно уменьшается, а прочность и кислотостоикость силикатных композиций увеличивается на 20%.
Опыт применения пластифицирующих добавок [149], применяемых в технологии цементных бетонов, показал, что вязкость жидкого стекла при их введении изменяется незначительно (на 10-30%), в то время, как подвижность смеси увеличивается в несколько раз.
В [149] показано влияние добавок супер пластификатора — разжижителя С-3 (ТУ6-14-625-80); суперпластификаторов ВС (МФАС-Р-100-М) 10-03 по туб-14-625-80; контакта Петрова (КП); ОП-7 и ОП-10 по ГОСТ 8433-57. При этом утверждается, что при введении вышеперечисленных добавок происходит адсорбция ПАВ как межфазной поверхности структурных элементов вяжущего и наполнителя. Вокруг частиц вяжущего и наполнителя образуются адсорбционные оболочки, препятствующие их срастанию. При введении этих добавок наблюдается снижение прочности на сжатия на 10%, а прочность на изгиб заметно повышается (в 1,8-2,1 раза). Это объясняется тем, что создаваемые прослойки между вяжущим и наполнителем ослабляет взаимодействие на границе «вяжущее-заполнитель» и придает системе большую деформативность. Жизнеспособность смеси при введении этих добавок увеличивается в 1,5-2,0 раза. Утверждается, что введение пластификаторов позволяет уменьшить расход вяжущего на 20-30% при сохранении подвижности смеси; при этом ПАВ не снижают стойкости полимерсиликатбетонов в воде и растворе серной кислоты.
В качестве перспективной предлагается добавка латексной композиции "Полан" (ТУ38.106309-80) на основе подвулканизированного диенового каучука [27] позволяет уплотнить материал с одновременной кольматацией пор. Утверждается, что введение латекса в количестве 5% повышает непроницаемость материалов в 10-15 раз в слабых растворах кислот и на 2-4 порядка в концентрированных кислотах; крометого, улучшаются адгезионные свойства жидкостекольных композиций.
Применение карбамидной смолы в количестве 1...3% от массы жидкого стекла позволяет почти в два раза повысить прочностные характеристики композиции, снизить водопроницаемость [143]. При этом возрастает кислотостойкость композита, что объясняется авторами дальнейшей полимеризацией карбамидной смолы и уплотнением структуры.
Воздействие сложных эфиров на упрочнение жидкостекольных смесей заключается в том, что эти органические вещества могут вызвать коагуляцию жидкого стекла. Так, в частности, при взаимодействии одноатомных спиртов со щелочными растворами, например, натриевым жидким стеклом, образуется алкоголят натрия, представляющий собой твердое вещество.
Исследование влияния водорастворимых модификаторов на направление процесса формирования структуры и свойств силикатонатриевых композиций
Аналитический обзор литературы показал, что на основе щелочных силикатов можно получить не только кислотостойкие, но и весьма плотные, а также водостойкие и даже умеренно стойкие к щелочам композиты [39,46,49,99,127,135,144]. В настоящее время полимерсиликаты в больших объёмах применяют в различных областях для изготовления специальных строительных конструкций. Кроме того, натриевое ЖС является сравнительно недорогостоящим многотоннажным продуктом.
Как отмечалось в первой главе, решение вопроса о совершенствовании структурообразования композита, и, как следствие, повышения его эксплуатационных характеристик наиболее рационально может быть достигнуто применением в композиции специальных добавок.
В качестве полимерных или полимеробразующих органических добавок можно вводить только такие соединения, которые хорошо совмещаются с жидким стеклом, отверждаются кислотами и по возможности малолетучи [99,126].
Свойства полимер силикатов в значительной мере зависят от вида, количества и качества составляющих, их соотношения, технологии переработки и режима твердения.
Критерием оценки качества полимерсиликатов являются прочность, непроницаемость и кислотостойкость, безусадочность, плотность, жизнеспособность и другие характеристики.
В полимерсиликатных системах процесс твердения качественно, видимо, не отличается от процесса твердения чистых силикатных систем: гель — агрегация дисперсной фазы — уплотнение геля с возможной перекристаллизацией SiC 2. Однако количественная характеристика отдельных этапов процесса превращения селикагеля, очевидно, будет значительно меняться, если в силикатную систему вводить определённые группы модифицирующих добавок. При этом необходимо учитывать характер вводимых модификаторов.
Анализ работ [51,98,123,128] позволяет сделать вывод, что наиболее эффективно применение в качестве добавок легко вступающие в реакции полимеризации мономерные продукты, такие как фурановые олигомеры, производные акриловой кислоты.
В работах [77,78,98,99] отмечается, что важным свойством фурилового спирта, фурфурола и других органических соединений с активными радикалами является их способность отверждаться кислотами. Поэтому при действии кислот (даже разбавленных) добавки осмоляются (полимеризуются) и это приводит к дополнительному уплотнению системы.
Учитывая, что агрессивные среды, воздействующие на силикатонатриевые композиции, являются растворами кислот, то есть монокомпонентны (содержат в себе воду и кислоту), представляется целесообразным рассмотреть воздействие каждого из её компонентов на механизм деградации композита.
Вода, содержащаяся в растворе, сорбируется композитом; при этом её проникновение в композит на первых этапах осуществляется за счет диффузии и молекулярного переноса по дефектам структуры [73,124]. Как следствие, увеличивается подвижность структурных элементов композита, снижается прочность молекулярных связей за счет их проскальзывания или «расплетения» цепей; так как вода является сильно полярной жидкостью, то ее влияние в значительной степени сказывается именно на полярных полимерах, к которым относится и жидкое стекло вследствие полярной поверхности кремнезема. Согласно [104] в водной среде проницаемость кислотоупорных составов обусловлена выщелачиванием оставшегося несвязанным в композиции натриевого силиката. Таким образом, именно наличие воды в растворах кислот является одним из важнейших факторов коррозии силикатонатриевых композиций.
Влияние кислоты в растворе намного сложнее и, как следствие, необходимо рассмотреть его влияние не только на матрицу (жидкое стекло), но и на органическую добавку.
Воздействие кислот на структуру и свойства силикатонатриевых композиций достаточно широко освещено [104,129]. Это воздействие можно охарактеризовать скорее как положительное, так как кислота способствует более полному протеканию процессов отверждения жидкого стекла и лишь очень высокая скорость протекания реакции не позволяет использовать кислоты в качестве отвердителей.
Для эксперимента с целью изучения влияния полимерных добавок на механическую прочность и кислотостойкость были выбраны следующие соединения: метакрилат, метилметакрилат, эмульсия ПАК и стирол. Выбор указанных соединений определялся, с одной стороны, их способностью вступать в реакции полимеризации, а с другой стороны - способностью образовывать прочные адгезионные связи с силикатной поверхностью. Указанные соображения повлияли на выбор акриловой эмульсии в качестве возможной модифицирующей добавки. Полиакриловая кислота не способна вступать в дальнейшую полимеризацию, но способна формировать прочный адгезионный контакт. Стирол так же способен адсорбироваться на минеральной поверхности, однако механизм адсорбции представляется более сложным и включает взаимодействие делокализованных 7Г-электронных облаков бензольного кольца с силанольными группами по схеме образования водородных связей [87,93].
Механизм процессов структурообразования силикатонатриевых композиций с добавкой полистирола
ПС вводился в систему также в виде раствора в органическом растворителе, в качестве которого может использоваться сольвент, ксилол, толуол, или ряд других растворителей.
Совмещение гидрофильного жидкого стекла с гидрофобным раствором полистирола имело определённые трудности обеспечения гомогенности смеси. Эта проблема была решена путём смешения смеси в скоростном смесителе с частотой вращения барабана 2800...3000 об/мин, с введением эмульгирующего вещества — неиногенного ОП-7. Введение эмульгатора позволило также сократить расход жидкого стекла на 12-15%.
В процессе интенсивного перемешивания образовавшиеся крупные глобулы полистирола распадаются на более мелкие, которые соединяются между собой в цепочные скопления (см. рис.3.3.1). Разукрупнению ранее образовавшихся глобул полистирола способствует также введение эмульгатора, снижающего межфазное натяжение [112,148]. Процесс диспергирования в начальные моменты взаимодействия скоротечен. В последующем после достижения каплями эмульсии некоторого критического размера дальнейшее диспергирование прекращается. Одной из причин этого является структурирование жидкого стекла и связанное с ним затвердевание пленки.
После твердения связующее имеет мелко- и равномернозернистое строение. Оно состоит из относительно равномерно расположенных в вид цепочек глобулообразных образований — линейных кластеров, размером 50-100 мм в силикатонатриевой матрице.
Содержание «чистого» полистирола в смеси порядка 0,3% по массе композита, поэтому возникли сомнения, действительно ли полистирол более-менее равномерно распределён по объёму композита и образует упрочняющую сетку. Влияние именно полистирола на упрочнение композита показано на примере изменения прочностных свойств в зависимости от изменения температуры обработки. Полистирол аморфен и не имеет точки плавления, температура его стеклования Тст = 90С. Композит, имеющий в своём составе пространственную сетку из полистирола, которая определяет его характеристики, будет изменять свою прочность в зависимости от температуры. Данная зависимость приведена на рис.4.2.3. Анализ полученных результатов показал, что именно полистирол оказывает упрочняющее влияние на композит.
Полистирол, находящийся на начальных этапах структурообразования в структуре в вязком состоянии, выполняет роль демпфера по всему объему структуры, который воспринимает напряжения, возникающие при сжатии геля кремниевой кислоты, тем самым уменьшая ее дефектность. На следующем этапе структурообразования происходит процесс улетучивания органического растворителя с образованием пространственной сетки полистирола, с эффектом макромолекулярного армирования, что в результате приводит к значительному повышению прочностных характеристик.
Взаимодействие полистирола и других компонентов смеси проходит на физическом уровне, без химического взаимодействия.
С целью проверки корректности данных предположений было проведено комплексное исследование образцов связующего, включающее ИК-спектрографическое исследование и рентгено-структурный анализ (см. рис. 3.2.2, 3.2.9, 4.2.3-4.2.4). По данным анализа в соответствии с [55,56] на дифрактограммах РСА связующего в области 9-58 были идентифицированы основные фазовые составляющие системы (см. см. рис.4.1.4. и табл.4.2.1).
Если в немодифицированном связующем очень ярко проявляются аналитические рефлексы кристаллических фаз, то в связующем с добавкой полистирола эти рефлексы едва заметны. Таким образом, можно сделать вывод, что введение полистирола в связующее сильно снижает кристалличность системы, и ее можно считать аморфной.
На рис. 3.2.9. ИК-спектрограмма жидкостекольной плёнки с 10% кремнефтористого натрия, на рис. 4.2.3 та же плёнка, но добавкой 30%-го раствора полистирола в сольвенте, Сравнивая эти ИК-спектрограммы можно сказать, что они аналогичны. Таким образом, можно утверждать, что введение добавки ПС в силикатонатриевые композиции не меняет процесс структурообразования. Это объясняется малым содержанием полистирола в плёнке (0,3%), испарением растворителя, а также отсутствием какого-либо заметного влияния на химическую структуру жидкостекольной плёнки.
Это подтверждает предположения, сделанные на основании РСА-исследований о процессе структурообразования при использовании ПС в качестве модификатора силикатонатриевых композиций.
Комплексная добавка для цементных бетонов высокой морозостойкости
Одним из основных факторов, обеспечивающих долговечность бетонных и железобетонных конструкций, является морозостойкость бетонов. Для обеспечения требуемой высокой нормативной морозостойкости бетонов при одновременной хорошей удобоукл ад ывае мости бетонной смеси необходимы специальные мероприятия по повышению морозостойкости. Одним из способов, позволяющих существенно повысить морозостойкость бетонов, является введение в бетонные смеси комплексных добавок, представляющих собой комбинацию из двух или нескольких простых добавок (воздухововлекающих, пластифицирующих, специальных твердых добавок, уже имеющих в своей структуре поры, и других добавок, повышающих воздухосодержание в бетоне) [23, 43,47,48,101,105,118,150]. Сочетанием монодобавок различного назначения возможно значительно повысить их эффективность и устранить отрицательное воздействие отдельных из них на свойства и качество бетонных смесей и бетонов. Состав разработанной комплексной добавки в цементные бетоны высокой морозостойкости приведен в таблице 5.4.1. В предлагаемой добавке противоморозным компонентом является поташ (ГОСТ 106-90, ГОСТ 24211-91), который позволяет вести бетонные Монодобавка Количество (в %) Смола №89 70 Жидкое натриевое стекло (модуль 2,5) К) Эмульсия ПАК 0,5 Поташ остальное работы при отрицательной температуре до минус 25С без обогрева. Кроме этого в присутствии поташа понижается температура замерзания жидкой фазы в затвердевшем бетоне при его замораживании. При этом поташ недефицитен, не вызывает коррозию арматуры в железобетоне. Но существенным недостатком поташа, как добавки в бетон, является быстрая потеря удобоукладываемости бетонных смесей с добавкой поташа. Для замедления схватывания цементов в присутствии поташа рекомендуется вводить совместно с поташем модифицированное жидкое стекло (эмульсия ПАК в количестве 5% от массы жидкого стекла). Введение полиаминной смолы №89 (ТУ 6-05-1224-76) повышает морозостойкость, водонепроницаемость и трещиностойкость бетонов [47,48]. Эта смола представляет собой 30 ... 45% -иый водный раствор продуктов конденсации метадипилендиамина и эпихлоргидрина и относится к разряду слабых поверхностно-активных веществ. Бетон контрольного и модифицированного состава испытывался на морозостойкость согласно ГОСТ 10060 в возрасте 28 суток. Состав добавки, % от массы цемента Предел прочности при сжатии, МПа Морозостойкость, циклы, не менее Без добавок 32,3 200 Комплексная добавка, 5% 39,1 250 Комплексная добавка, 7% 42,4 300 Комплексная добавка, 10% 44,9 400 Таким образом, результаты лабораторных испытаний и производственное внедрение подтверждают, что разработанные составы бетонов позволяют получать долговечные изделия и конструкции с улучшенными показателями морозостойкости. 1. Разработаны эффективные композиционные строительные материалы на основе силикатонатриевых модифицированных связующих и технологии их изготовления. 2. Присутствие и взаимодействие в силикатонатриевых системах минеральной части с органическими полимерными и полимеробразующими соединениями оказывает значительный структурообразующий и упрочняющий эффект. Разработаны рекомендации по применению в строительстве полимерсиликактных бетонов и растворов. Созданы теплоизоляционные материалы с древесным заполнителем. Предложен состав комплексной добавки для цементных бетонов с повышенной морозостойкостью. 3. Разработанные составы, технологические параметры перемешивания и уплотнения смесей, способы модифицирования структуры бетонов получили опытно-промышленную апробацию в условиях заводской технологии. 4. Технико-экономическая эффективность обусловлена созданием составов силикатонатриевых композиций с улучшенными свойствами с использованием региональных сырьевых ресурсов. 1. На основе эксперементально-теоретических исследований и опыта практического внедрения решен ряд задач по повышению эффективности применения силикатонатриевых композиций в условиях повышенных требований к конкурентоспособности ряда строительных материалов. 2. Развиты основы научных представлений о композиционных материалах с силикатонатриевым связующим как сложноорганизованных открытых материальных систем. Экспериментально показано, что управление структурной организацией композитов достигается введением структурирующих добавок минеральной (наполнитель) и органической природы (мономерных и полимерных). Установлено замедляющее действие добавок на кинетику структурообразования. 3. Обоснован принцип модификации силикатонатриевого связующего стирол- и акрилсодержащими добавками, содержащими карбоксильные, сложноэфирные группы, существенно улучшающими технологические, физико-технические и эксплуатационные свойства композиционных строительных материалов при одновременном решении задач по снижению стоимостных затрат на их производство. 4. На основе системного исследования составов, механизма структурообразования, пористой структуры современными инструментальными методами (ИКС, РФА, ДТА, ртутной порометрии, измерением электросопротивления и др.) разработан общий алгоритм оптимизации составов и прогнозирования эксплуатационных свойств. Установлено оптимальное количество вводимых добавок от массы вяжущего: МА- 5,0%, эмульсии ПАК - 5,0%, стирола + ММА — 2,0%+2,0%, 30%-ного раствора полистирола в сольвенте — 7,0%. Показана возможность создания в структуре модифицированного силикатонатриевого композита буферно-демпфирующих образований, снижающих усадку и препятствующих прникновению агрессивной среды в композит. Установлено, что модифицированные составы обладают повышенной (до 49%) по сравнению с контрольными составами химической стойкостью в растворах кислот и (до 28%) в концентрированной кислоте.
