Автор: Р. А. Гицельтер
Источник: Строительные материалы и структуры, основанные на полимерных наноструктурированных матрицах
Р. А. Гицельтер – Строительные материалы и структуры, основанные на полимерных наноструктурированных матрицах. В статье представлена история создания наноструктурированного материала на основе жидкого олигобутадиена, не содержащего каких-либо функциональных групп. Разработка нового строительного материала, названного «RubCon» проведена на основе исследований кинетики вулканизации при различных температурах, путем поиска оптимума методами математического планирования эксперимента.
Представлена история создания наноструктурированного материала на основе жидкого олигобутадиена, не содержащего каких-либо функциональных групп. Разработка нового строительного материала, названного «RubCon» проведена на основе исследований кинетики вулканизации при различных температурах, путем поиска оптимума методами математического планирования эксперимента.
Ключевые слова: полимерные композиции, «резиновая матрица», наноструктуриро-ванный бетон, «RubCon», физико-химические и механические свойства.
Развитие гражданского и промышленного роста, создали постоянный спрос на строительные материалы с новыми и улучшенными атрибутами производительности. Полимерные бетоны появились с предложением возможности для удовлетворения новых требований. Под полимербетоном подразумевается полимерные композиции с полимерной матрицей, песка и камней, которые используются в бетоне из в виде добавки. Условия эксплуатации часто диктуют определенные требования материала, которые могут быть выполнены с помощью ПК, когда несколько композиционных свойств рассматриваются одновременно.
Достижения в полимерных материалах замедлились за последние 25 лет, по сравнению с темпами достижений в 1970-х и 1980-х годов. База знаний в конкретных полимерных материалов созрела, как и многие продукты в продажах. В настоящее время многие строительные материалы на полимерной основе, которые предназначены, по назначению: ремонт бетона, скол, трещин, бетонные накладки и сборные железобетонные компоненты. Стоимость системы на основе полимеров высока, по сравнению с обычным бетоном из цементных материалов. Поэтому необходимо, чтобы предусматривалось улучшение прочности, уменьшение толщины, размера, способность нахождения условиях окружающей среды, и то, что другие не полимерные материалы не будут работать. Есть много ситуаций, в которых конкретно полимерные материалы оказываются наиболее подходящими материалами для предполагаемого применения.
Понимание природы полимерных компанентов необходимо для проектирования самых рентабельных композиций из полимерных компонентов и производить материалы с заданными свойствами.
Полимербетона обычно используется в тяжелых условиях на промышленных и общественных зданий, а также в области транспорта и гидротехнических сооружений. Основные виды использования: ремонт, укрепления и защита от коррозии бетонных конструкций. Основные преимущества полимербетона по сравнению с обычным бетоном, является повышенная механическая прочность, низкая проницаемость и улучшенная химическая стойкость. Основным ограничением является их относительно высокая стоимость материала. Вот почему важно, чтобы найти оптимальный техническо-экономический компромисс. Чтобы решить эту проблему, необходимо разработать надежную интеллектуальную математическую модель полимербетона, в зависимости от свойств материала.
Один из новых видов структурных полимер строительных материалов, созданных в последнее время, резиновый бетон на основе бутадиенового связующего (для RubCon). Идея спользования жидкого каучука в качестве связующего для полимербетона был первый раз, выдвинут профессором О. Фиговши и был запатентован в США и России. Применение RubCon в практике строительства позволяет решить проблему коррозии, негативное влияние температуры, деградации материала при повышенной УФ-облучения, радиации и других неблагоприятных природных и техногенных факторов, чтобы увеличить межремонтный период, надежность и долговечность зданий и сооружений, особенно при действии агрессивных сред. Стоит отметить, что RubCon более дешевле по сравнению с другими коррозионно-стойкими полимерными композициями.
Бетон-полимерные композиты сделали во время последних пятьдесят лет колоссальный прогресс в технических средствах, действительно инженерных композитов, а также научно-исследовательских объектов. Они по-прежнему очень перспективны в применении и интерес в научных исследованиях. Структура полимербетона на основе синтетических смол и химически стойких наполнителей и заполнителей без активных минеральных вяжущих и воды. Композиции без щебня и песка. Эти композиции имеют специальное приложение. Таким образом, общая концепция полимербетона композитов с технической точки зрения включает в себя процесс, с помощью которого химикаты (мономеры, олигомеры, преполимеры, полимеры) вводят в бетонную смесь, а в случае химической активности подвергаются полимеризации и поликонденсации по термо-каталитическим или другим системам.
Свойства полимербетона в значительной степени зависят от состава, но по сравнению с обычным бетоном из портландцемента, полимербетон, как правило, имеет более высокое сжатие, растяжение, изгиб и, большое влияние и устойчивость к истиранию; значительно ниже проницаемость для воды и растворенных солей; и большое сопротивление выветривания, морозостойкости и химической атаки. Одним из преимуществ полимербетона это способность вибраций. Это до сих пор используется в основном в машинах; теперь попытались применить эту возможность для создания структуры, проходящих в динамических нагрузок. Превосходство прочности и долговечности свойств полимербетона обусловлены полимерным связующим. Полимерную связующую образует непроницаемая матрица бетона и имеет большую химическую стойкость по сравнению с обычными портландцемента. Полимербетон хорошо подходит для защиты и ремонта бетонных поверхностей, таких как мост палубы, тротуаров, плит, промышленных полов и каналов и водосбросов.
Бесконечное число различных смесей в зависимости от химической природы компонентов, их содержание и процесс производства может быть найден. Некоторые простые категоризации и определения:
Полимер-цементный бетон является составным, где не реагирует полимер (латекс) или его реакционноспособного мономера (смола) добавляют к смеси свежого цементного бетона.
Без цемента полимербетона является составной, имея полимерное связующее, например, плубутадиен или эпоксидно-уретановые связующие.
Полимер модифицированных бетонов и полимеров цементного бетона увеличина прочность на растяжение и стойкость к истиранию, высокую воду и пар герметичность, а так же устойчивость к морозу и химической атаки. Основная область исследований для полимера-цементных бетонов, предварительное смешивание и пост-микс добавки, является определение влияния различных модификаторов на структуру и свойства (зависит от времени) композита. Это также связано с эффектом от конкретных условий затвердивания. С другой стороны, наличие полимера в цементном тесте может влиять на процесс гидратации цемента, в том числе «само-затвердивания» бетона.
Действия полимеров, цементного раствора и бетона предлагает большие возможности для улучшения и широкий спектр новых и инновационных приложений. Общество и окружающая среда требуют корректирующие действия, которые должны быть приняты незамедлительно. Использование полимеров должны быть хорошо продуманная, чтобы гарантировать более высокую производительность и улучшенную устойчивость.
Полимербетон с высокой заполненной полимерной композицией может быть получена на все виды по существу синтетического связующего. Мономер или смолы, система является наиболее важным фактором в определении свойств полимербетона. Свойства различных полимеров меняются и поэтому происходят соответствующие изменения в полимербетоне. Идеальный мономер или смола системы является низкая летучесть, 100 % реактивной системы, которые могут быть вылечены при температуре окружающей среды, чтобы сформировать сильный, низкой усадкой полимера. Используются эпоксидные, метакрилатные и полиэфирные смолы. Другие системы также включают в себя: эпоксид, уретан , серу и виниловый эфир. Новые разработки с мономерами и смол необходимо разробатывать, чтобы произвести дальнейшие улучшения в будущем.
Большие фракции наполнителей (песок, щебень, галька), в меньшей степени, краска исполнила роль влияние на основные физико-механические свойства.
В зависимости от типа используемой смолы, можно классифицировать полимербетон на эпоксидные, полиэфирные, акриловые, фенолформальдегидных и другие типы полимербетона, которые чаще всего используются в строительной промышленности.
Полимербетон затвердевают путем химической реакции полимеризации, который превращает жидкий мономер или полимер в твердом полимере. Полимербетон является более прочным и сильным, чем обычный портландцемент бетона, основные причины для использования полимербетона, как правило, простота в использовании, быстрое затвердивание.
Эпоксидные полимербетоны являются универсальным материалом наложения с отличной производительностью в мостах, гаражей, плит и промышленных полов. Эпоксидный полимербетон легко чистить, они могут быть окрашены и предназначены для эстетических эффектов, и использоватся в архитектурных и декоративных целях. Другие области применения: включают защиту от химических веществ, стойкость к грибкам и бактериям, контроль статического электричества, устойчивость к температуре до 260 °C, а также увеличить сопротивление скольжению. Двухкомпонентная эпоксидная система используются для эпоксидных полимербетонов. Широкое разнообразие эпоксидных смол и систем затвердивания доступны, и полученные свойства аналогично будет широко варьироваться. Большинство эпоксидных смол для инженерных и промышленных работ сделаны из бисфенола и эпихлоргидрина. Эпоксидные смолы закалены путем смешивания с затвердителем, амином, который вызывает реакцию полимеризации сшивающего с эпоксидной смолой. Эпоксидные смолы имеют высокие свойства напряженной деформации, высокая стойкость к воздействию кислот и щелочей, но они неустойчивы в окислительных средах.
Наиболее распространенным активатором используются в технологии обработки резиновой смеси оксид цинка (цинковые белила). В сравнении с другими возбудителями это дешевле и широко используется в химической промышленности.