Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




23.04.2019


23.04.2019


22.04.2019


22.04.2019


21.04.2019


21.04.2019


19.04.2019


17.04.2019


09.04.2019


09.04.2019





Яндекс.Метрика

Контакты | Карта сайта
         » » Особенности укрепления минеральных смесей синтетическими смолами

Особенности укрепления минеральных смесей синтетическими смолами

29.11.2015

Смеси из малопрочных минеральных материалов, укрепленные синтетическими смолами, практически превращаются в бетоны на полимерном связующем. В зависимости от того, какова доля полимеров в связующем веществе, бетоны разделяют на два класса: полимерцементные и пластбетоны.
Полимерцементные бетоны получают тремя способами:
- введением в состав минеральных смесей при смешивании водных дисперсий полимеров (поливинилацетата, натурального и синтетического каучуков и т. п.), распадающихся в цементной смеси с выделением воды, которая в определенной степени расходуется в процессе гидратация цемента, а освобождающийся полимер участвует в построении структуры искусственного камня;
- добавлением в воду затворения водорастворимых мономеров и полимеров (фурилового спирта, карбамидкых смол, поливинилового спирта, специальных видов фенолоформальдегидных и эпоксидных смол) с последующим переводом (если это возможно) их в твердое нерастворимое состояние в теле бетона нагревом, облучением или с помощью добавок отверждающих веществ;
- пропиткой готовых изделий на требуемую глубину маловязкими синтетическими продуктами (стиролом, метилметакрилатом, карбамидными смолами, лаком этиноль) с отверждением их тем или иным способом в капиллярах и порах бетона.
В качестве минеральных вяжущих чаще всего используют глиноземистый цемент, так как он легче совмещается с полимерами. При использовании портландцемента необходимо обращать внимание на стабилизацию латексов. Физико-механические свойства полимерце-ментов в значительной степени зависят от полимерцементного (П/Ц) и водоцементного (В/Ц) отношения. Такие зависимости представлены на рис. 48.
Особенности укрепления минеральных смесей синтетическими смолами

Из рис. 48 можно сделать основной вывод о наличии оптимального соотношения П/Ц для полимерцементных бетонов.
Наиболее распространенными связующими для полимерцементных бетонов являются:
- поливинилацетатная эмульсия (ПВАЭ) марок HB (низковязкие), CB (средневязкие) и BB (высоковязкие), пластифицируемая дибутилфталатом и эмульгатором марки ОП-10 или ОП-7 при соотношении: дибутилфталата — 100 частей (по массе); воды — 8, ОП-10 —0,3;
- дивинилстирольные латексы марок СКС-30 (ШР, П, У), СКС-50 (И, ПГ, ГП), СКС-65-ГП; дивинилнитрильный латекс СКН-40П; карбоксилатные латексы типа СКД-1;
- сополимеры винилиденхлорида с винилхлоридом типа латекса СВХ-1.
Полимерцементный бетон с полимерцементным отношением 0,75 по расходу полимера можно рассматривать как пластбетон, у которого минеральный порошок заменен цементом, тем более, что и по свойствам он соответствует полимербетону (пластбетону).
Пластбетоны состоят из полимерного связующего и минеральной смеси. Связующими в полимербетонах могут быть эпоксидные, фенолоформальдегидные, фурфуролацетоновые, полиэфирные, кумароноинденовые смолы, поливинилацетатная эмульсия и мочевиноформальдегидная смола.
Обработка минеральных смесей эпоксидными смолами. Опыт применения эпоксидных смол показал, что наиболее эффективными для обработки минеральных смесей являются смолы марок ЭД-5 и ЭД-6. В состав приготавливаемых на их основе пластбетонов входят отвердители полиэтиленполиамин или гексаметилендиамин, а в качестве пластификатора — дибутилфталат или полиэфир МГФ-9. Удобно использовать полиамидную смолу ПО-200, применяемую одновременно в качестве отвердителя и пластификатора.
Ориентировочные составы связующих на эпоксидных смолах по данным ряда специалистов представлены в табл. 68.
Особенности укрепления минеральных смесей синтетическими смолами

Эпоксидным связующим можно обрабатывать минеральные смеси способом смешения на дороге и в установке без подогрева вяжущего. Укладывают и уплотняют пластбетоны на эпоксидных смолах так же, как любой бетон, но при этом нужно соблюдать особую осторожность, так как до отверждения эпоксидная смола токсична. Лучшие условия для твердения и набора прочности пластбетонов будут без доступа влаги, так как твердение во влажных условиях способствует снижению прочности при сжатии в 1,5—3 раза. Пластбетоны на эпоксидных смолах обладают значительной прочностью при сжатии 250—1000 кгс/см2, низкой истираемостью 0,02—0,03 мм (по ВНИИК), повышенной сопротивляемостью удару (в 5—10 раз выше, чем у цементобетонов). Прочность после 200—300 циклов замораживания и оттаивания остается выше, чем первоначальная прочность контрольных образцов из цементобетона, приготовленного из одних и тех же минеральных материалов и цемента марки 600,
Обработка минеральных смесей фурановыми смолами. Наиболее распространенным видом фурановых смол, применяемым для обработки минеральных смесей, является фурфуролацетоновый мономер ФА. В состав пластбетонов, кроме ФА и минеральных смесей, входят отвердители типа бензосульфокислоты. Минеральные смеси должны быть кислотостойкие типа кремнистых песчаников, кварцевых песков, кварцитов, андезитов и т. п. Учитывая, что ФА плохо смачивает минеральные частицы, технология приготовления пластбетона предусматривает вначале обработку минеральной смеси фурфуролом, затем вводят смолу и бензосульфокислоту. После введения компонентов смесь перемешивают в мешалках при нудительного действия 1—3 мин, затем укладывают и уплотняют, как обычные цементобетоны. Прочность нарастает быстро и уже через 1,5—2 ч после уплотнения может достигнуть 50 кгс/см2. Полное отверждение происходит через 12—15 сут. Ориентировочные составы пластбетонов на основе ФА представлены в табл. 69.
Пластбетоны на основе ФА превосходят цементобетоны по основным техническим характеристикам, таким как прочность при сжатии и растяжении, по химической стойкости (кроме ацетона, бензола и спирта), по ударной прочности и истираемости, но плохо работают во влажной среде.
Обработка минеральных смесей полиэфирными смолами. Для обработки минеральных смесей применяют ненасыщенные полиэфирные смолы (полиэфирмалеинаты, полиэфиракрилаты). Для отверждения смол используют перекись бензоила, которую растворяют в стироле, при этом используют ускорители твердения типа диметиланилина или нафтената кобальта. Из полиэфирных смол наибольшее применение в практике имеет смола ПН-1. На базе смолы ПН-1 приготавливали пластбетон, составленный из мраморных высевок (100%), смолы (10% от массы минеральной части), перекиси бензоила (0,5% от массы смолы), диметиланилина (0,1% от массы смолы) При осуществлении технологического процесса приготовления пластбетона необходимо строго соблюдать правила охраны труда. Во избежание взрыва инициатор и отвердитель нельзя смешивать друг с другом: вначале смешивают смолу с диметиланилином, а затем в нее вводят предварительно растворенную в стироле (в соотношении 1:10) перекись бензоила и после тщательного перемешивания объединяют с минеральной смесью. Полученный таким способом полимербетон обладает высокими показателями при истирании, прочности при сжатии, водо- и теплостойкости.
Минеральные смеси можно обрабатывать полиэфирной смолой способом смешения на дороге при положительных температурах, а также в заводских условиях при изготовлении сборных плит с термообработкой в камерах при температуре 150—160° С.
Обработка минеральных смесей индено-кумароновыми смолами. Эти смолы могут применяться как самостоятельное вяжущее и совместно с жидкими битумами, с которыми они хорошо совмещаются, Индено-кумароновыми смолами можно обрабатывать минеральные смеси в стационарных и передвижных смесителях и способом смешения на дороге без подогрева вяжущего. Индено-кумароновые смолы состоят из смеси продуктов полимеризации кумарона и индена в коксохимической промышленности, а также из аналогов, получаемых при полимеризации отходов пиролиза газов в нефтехимической промышленности. В качестве пластификаторов используют дибутилфталат, талловое, диэновое и антраценовое масла. Лучшее взаимодействие индено-кумароновых смол наблюдается с кислыми минеральными смесями, чем с основными. Технология приготовления пластбетонов на индено-кумароновых смолах практически не отличается от технологии приготовления битумомине-ральных смесей. При этом вначале смешивают смолу с пластификатором, а затем добавляют краситель (для цветных пластбетонов) и все вместе перемешивают с минеральной смесью при температуре 110—130° С.
Экспериментальные работы ХАДИ показали, что пластбетоны на индено-кумароновых смолах конкурентноспособны цементо- и асфальтобетонам. Если же учесть сравнительно невысокую стоимость пластбетонов на индено-кумароновых смолах и возможность выполнения из них цветных элементов дороги, то в ряде случаев они могут оказаться предпочтительней асфальто- и цементобетонов.
Научные разработки последних лет по изысканию новых видов полимерных вяжущих, направленные по пути использования отходов и побочных продуктов для этих целей, дают обнадеживающие результаты. Так, в Белоруссии для снижения стоимости кумароновых пластбетонов используют в качестве пластификатора тяжелое жидкое топливо (ТЖТ) Этот пластификатор получается в процессе производства этилена при пиролизе прямогонного низкооктанового бензина и бензина-рафината. ТЖТ — это сложная углеводородная смесь, которая позволяет заменить дорогостоящие пластификаторы при изготовлении пластбетонов. В. Д. Ставицким выполнены исследования по обработке минеральных смесей и созданию пластбетонов на базе отходов диметилтерафталата (ДМТ). Этот продукт получается в виде отхода ДМТ (ИК) после испарительной камеры и представляет собой сложное полимерное вещество. Расход продукта ДМТ (ИК) на 6—15% выше, чем расход битума. Учитывая, что ДМТ (ИК) — отход производства и его стоимость очень низкая, применение его целесообразно с экономических и технологических позиций. На базе этого продукта можно получить термопластичные бетоны, по свойствам напоминающие асфальтобетоны или пластбетоны, приготовленные на основе модифицированной индено-кумароновой смолы. Опытные участки, построенные с использованием песчано-гравийных смесей и ДМТ (ИК), показали, что в производственных условиях такие пластбетоны технологичны и экономичны. Иногда минеральные смеси обрабатывают перхлорвиниловыми смолами, используя ацетон в качестве растворителя в соотношении с ПХВ 1:2. Такой пластбетон может иметь прочность при сжатии до 250 кгс/см2, но у него высокое водонасыщение (до 7% по массе).
Применяют в качестве связующих для различных минеральных смесей поливинилацетатную эмульсию (ПВАЭ) и мочевиноформальдегидную смолу, но при достаточной прочности пластбетоны на этих полимерах неводоустойчивы. Если будут найдены способы повышения их водоустойчивости, эти пластбетоны могут оказаться перспективными из-за сравнительно низкой стоимости вяжущих.