Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Грунтовые основания
Опорные сооружения





















Яндекс.Метрика

Составы и свойства композиционных строительных материалов

Основным компонентом композиционных материалов является связующее вещество, которое под воздействием отвердителей или воды переходит из жидкого или тестообразного состояния в твердое. Для изготовления KCM используется большая группа неорганических и органических связующих, выбираемых с учетом условий эксплуатации и требований к изделиям. Наибольшее применение находят материалы на основе цементных, гипсовых, известковых, битумных и полимерных связующих. В некоторых областях строительства перспективны композиты на основе жидкого стекла, магнезиальных и серных связующих.
Интенсификация строительства сопровождается непрерывными поисками более совершенных KCM. Примером таких поисков могут служить работы последних лет по улучшению свойств бетонов с помощью полимеров. Их изготовляют на полимерных связующих в смеси с химически стойкими наполнителями и заполнителями без участия минеральных компонентов. По виду связующего различают фенолформальдегидные, фурановые, полиэфирные, эпоксидные, карбамидные, полиуретановые, ацетоноформальдегидные, полиметилметакрилатный, полиэтиленовый и другие полимербетоны, а также многочисленные разновидности композитов на модифицированных и совмещенных смолах.
Отечественная и мировая практика показывает, что чаще в строительстве используются полимербетоны на эпоксидных, полиэфирных и карбамидных смолах. Из большою разнообразия эпоксидных смол, выпускаемых нашей промышленностью, при производстве полимербетонов наибольшее применение находят эпоксидные диановые смолы, представляющие собой продукты конденсации эпихлоргидрина с дифенилпропаном в щелочной среде. В зависимости от количественного соотношения компонентов, вступающих в реакцию поликонденсации, получают эпоксидные смолы с линейной структурой и различной относительной молекулярной массой — в пределах от 340 до 4290. С увеличением этого показателя их вязкость возрастает, а реакционная способность снижается.
Перевод твердых эпоксидных смол в жидкое состояние осуществляют с помощью растворителей или повышенных температур. В технологии полимербетонов применение твердых эпоксидных смол не эффективно, так как в одном случае растворители понижают плотность композитов, а в другом требуются высокие температуры — порядка 50—155 °C, в зависимости от относительной молекулярной массы смолы. С этой точки зрения более пригодны жидкие смолы марок ЭД-16, ЭД-20, ЭД-22 и их компаунды с каучуками, фурановыми и другими смолами. Переход эпоксидных смол в неплавкое и нерастворимое состояние осуществляется под действием отвердителей, которые способствуют соединению линейных молекул смолы в пространственные образования по месту эпоксидных и гидроксильных групп. Отверждение производится с помощью катализаторов ионного типа (третичные амины, пиперидин, диметиламинометилфенол, хлористая сурьма, фтористые или другие соединения) или сшивающих реагентов (полиэтиленполиамины, этилендиамин, м-фенилендиамин, метилендианилин, п-ксилидендиамин и др.). Для холодного отверждения эпоксидных смол преимущественно используют полиэтиленполиамин, гексаметилендиамин, кубовый остаток гексаметилендиамина. При изготовлении полимербетонных изделий в условиях 100 % влажности и под водой предпочтение отдается аминофенольному отвердителю АФ-2 и аминосланцевому АСФ-10.
Следует отметить высокую активность аминных отвердителей и малую жизнеспособность отвержденных ими эпоксидных композиций. Ускоренное отверждение создает определенные трудности при изготовлении строительных изделий, что особенно характерно для малонаполненных составов, например полимербетонных полов. В этой связи разработка и применение новых отвердителей, способствующих повышению жизнеспособности эпоксидных полимербетонов без ухудшения их физико-технических показателей, является актуальной задачей.
При производстве полиэфирных полимербетонов используются ненасыщенные полиэфирмалеинатные и полиэфиракрилатные смолы. Насыщенные полиэфирные смолы, отверждаемые при повышенных температурах и давлении, для приготовления полимербетонов не применяются. Ненасыщенные смолы представляют собой растворы ненасыщенных полиэфиров молекулярной массой 700—3000 в мономерах или олигомерах, способных к сополимеризации с этими полиэфирами. В качестве мономера чаще используется стирол, реже — метил метакрилат, акрилоннитрил, диаллифталат и другие мономеры. Значительная часть ненасыщенных полиэфиров, выпускаемых промышленностью, — продукты поликонденсации гликолей с малеиновым и фталевым ангидридами, взятыми в соотношении 3:2:1. В строительстве наибольший спрос находят ненасыщенные полиэфир-малеинатные смолы общего назначения — ПН-1, ПН-2; повышенной теплостойкости — ПН-3, ПН-4; пониженной горючести — ПН-1С, ПН-6, НПС 609 — 22М, вода- и кислотостойкие смолы — ПН-10, ПН-15, ЗСП-6; пониженной токсичности — ПН-11, ПН-62, НПС 609 — 21М; повышенной ударной прочности и эластичности — ПН-69, ПН-100, СКПС-3.
Отверждение смол производится инициаторами и ускорителями твердения, в качестве которых в нормальных условиях чаще всего используется двухкомпонентная система, состоящая из инициатора твердения гидроперекиси изопропилбензола (гипериза) и ускорителя — 10 %. раствора нафтената кобальта в стироле (при отверждении смолы ПН-1 оптимальное количество гипериза составляет 3—4 %, а нафтената кобальта — 6—8 %). Реже в качестве инициаторов твердения применяются перекиси бензоила, циклогексанона, метилэтилкетоиа, а ускорителей — пятиокись ванадия, диметиланилин и диэтиланилин.
Разработаны методы отверждения полиэфирных смол трех- и четырехкомпонентными системами. В связи с тем что при смешивании гипериза и нафтената кобальта проходит взрывоопасная реакция, компоненты инициирующей системы вводятся в смолу поочередно. С целью исключения данного недостатка проводятся исследования по оптимизации составов и подбору невзрывоопасных отвердителей. В работах изучена возможность отверждения полиэфирных смол цинковой пылью как однокомпонентной системой, а также системами, состоящими из невзрывоопасных инициатора — капролактама и ускорителей — свинцового глета, свинцово-марганцевого сиккатива или аэросила. Самыми перспективными в качестве отвердителей полиэфирных смол являются дисперсные материалы, которые можно вводить в смолу в смеси с наполнителями.
Экономическая эффективность применения полимерных композитов в строительстве в значительной степени определяется стоимостью полимерных компонентов. В этом аспекте наиболее целесообразным представляется использование карбамидоформальдегидных смол, представляющих собой продукт поликонденсации карбамида (мочевины) с формальдегидом (формалином) в водной или водно-спиртовой среде. Отечественная промышленность выпускает более 15 видов карбамидных смол, однако самое широкое применение для получения KCM находят смолы марок КФЖ — повышенной жизнеспособности; КФБ — быстрого отверждения, КФ-МТ — малой токсичности. С целью улучшения отдельных свойств карбамидоформальдегидные смолы модифицируются непосредственно на заводах-изготовителях меламином, фенолами, поливинилацетатом, резорцином, фурфуролом, фенолоспиртами, фуриловым спиртом и кубовыми остатками производства синтетических полимеров.
Отверждение карбамидных смол осуществляется за счет поперечной сшивки линейных молекул при взаимодействии метилольных и амидных групп в присутствии органических и неорганических кислот, кислотных солей или кислых эфиров. В качестве отвердителей пригодны щавелевая, лимонная, уксусная, серная, соляная и фосфорная кислоты, хлористый аммоний, хлористый цинк, солянокислый анилин, смола 89, сернокислое железо. В практической технологии наибольшее применение находит солянокислый анилин, который добавляется в количестве 3—5 % от массы. смолы, но отверждаемые им KCM характеризуются недостаточной жизнеспособностью — 20 — 30 мин. Хорошие качественные результаты дает полиамидная смола 89, однако она резко повышает стоимость карбамидных композиций. В последние годы предложены новые эффективные отвердители, позволяющие улучшить физико-технические свойства композитов; полиэлектролиты, оксиды переходных металлов на носителях, лигандные отвердители, гомогенные металлокомплексные катализаторы. На наш взгляд, дальнейшее повышение эффективности карбамидных композитов возможно за счет включения в них в качестве отвердителей различных отходов промышленности.
Прочностные и экологические свойства, долговечность карбамидных композитов определяются содержанием в них несвязанных воды, фенола и формальдегида, которые остаются после синтеза карбамидных смол. Несвязанная вода, испаряясь из отверждаемых композиций, образует в них поры и тем самым снижает их прочность и долговечность. Свободный формальдегид и фенол загрязняют воздух рабочей зоны при переработке композитов, а кроме того, не позволяют широко применять карбамидные композиты там, где постоянно находятся люди и животные. Известны способы снижения в карбамидных смолах уровня свободного формальдегида на стадии их получения. В работе описывается способ, согласно которому в смолу после нейтрализации дополнительно вводят карбамид. Последний, взаимодействуя со свободным формальдегидом, образует оксиметилмочевины, которые остаются растворенными или в форме коллоидной взвеси. Таким способом можно получить смолу с содержанием свободного формальдегида 0,1—0,5 %. Однако в этом случае уменьшается прочность карбамидных смол. Более предпочтительно получение карбамидфурановых смол. При добавлении во время конденсации продукта фурилового спирта в количестве 20—25 % содержание свободного формальдегида снижается до 0,6—0,9 % при сохранении прочностных свойств. Содержание свободного формальдегида и других вредных соединений в карбамидных полимербетонах, на наш взгляд, возможно снизить на стадии приготовления полимербетонных смесей. Следует отметить, что эта проблема не получила пока удовлетворительного решения.
К перспективным связующим для KM относится сера. На ее основе изготовляют серные и полимерсерные бетоны. Полимерная сера является аллотропной разновидностью технической серы. Ее получают при нагреве серы до 180—200 °C и резком охлаждении. В результате этого полимерная сера становится нерастворимой в органических растворителях, характеризуется более высокими адгезионными свойствами и значительно меньшими внутренними напряжениями при твердении. Полимерная сера неустойчива против обратных превращений, поэтому в ее состав вводятся стабилизаторы. По данным НИИЖБ, эффективно применение в качестве пластификатора дициклопентадиска или красного фосфора совместно с йодом. Для приготовления серных бетонов используется техническая сера или серосодержащие отходы, образующиеся на ряде производств химической промышленности и цветной металлургии.
Полимерные и серные связующие повышают физико-технические свойства бетонов, основными связующими которых являются цемент и гипс. В зависимости от способа объединения полимерных и серных материалов с цементными и гипсовыми различают бетонополимерные, полимерцементные композиты, а также композитные конструкции. Бетонополимеры получают путем пропитки поровой структуры затвердевших бетонов различными полимерными соединениями и последующего отверждения. Их прочность в 2—10 раз выше по сравнению с исходным контрольным бетоном, материал становится водо- и газонепроницаемым, резко улучшается его сопротивление различным агрессивным факторам. Подобное улучшение свойств характерно и для древесины, модифицированной полимерами.
Полимерцементные бетоны — это цементные бетоны, в процессе приготовления которых в смесь вводят полимерные добавки в количестве от 2—3 до 18—20 %. Наиболее распространенными полимерными добавками являются поливинилацетат, латексы и водорастворимые смолы. Введение полимерных добавок позволяет увеличить пластичность цементных и гипсовых смесей, резко повысить прочность бетонов при изгибе. Композиционные конструкции получают путем нанесения полимербетонного слоя на поверхность затвердевшего или свежеприготовленного бетона. Рационально составленные конструкции обладают повышенной несущей способностью, высокой трещи неустойчивостью и химической стойкостью.
Большое значение при создании KM с заданными свойствами имеют наполнители. Введение наполнителей позволяет на одной и той же связующей основе изготавливать материалы с различными свойствами, например теплопроводящие, электропроводящие и др. Благодаря наполнителям достигается требуемая прочность, деформативность, стойкость к агрессивным воздействиям, предотвращается образование усадочных трещин. Так, при введении 200—250 % наполнителя в серное связующее прочность материала возрастает в 3 раза. Наполнитель может вводиться также с целью удешевления композитов.
Наполнитель в KM может находиться в газообразном, жидком и твердом состоянии. В строительстве применяют композиционные материалы с твердым наполнителем в виде волокон, тканей и гранул. В качестве армирующих волокон находят применение стеклянные, графитовые, углеродные, керамические, металлические и другие волокна. Основными видами слоистых наполнителей являются ткани, бумага, металлическая фольга и др. Гранулированные составляющие композитов, как было сказано выше, в зависимости от крупности делятся на наполнители и заполнители.
Наполнители композитов благодаря большой удельной поверхности в значительной мере влияют на создание пространственно-структурной сетки отвержденных материалов. Они должны удовлетворять таким требованиям, как совместимость с вяжущими, чистота, отсутствие механических и химических включений, малое водопоглощение, химическая стойкость. Основное качество наполнителей и заполнителей — физико-химическая совместимость с вяжущими, исключающая появление нежелательных реакций в зоне контакта.
Наполнители для композиционных материалов делятся на активные и инертные. К активным относятся кремнеземистые наполнители для цементных бетонов. Это материалы, состоящие в основном из аморфного кремнезема (диатомиты, трепела, пеплы, туфы, пемзы, доменные гранулированные и отвальные шлаки, золы и др.). Помимо снижения расхода цемента они связывают свободную известь, образующуюся при реакции гидратации, улучшают удобоукладываемость бетонной смеси. Все эти наполнители обеспечивают повышение стойкости цементного камня при воздействии пресных вод, кроме того, добавки из вулканических и осадочных пород и доменных гранулированных шлаков повышают долговечность бетонов в минерализованных и сульфатных водах. Неактивные минеральные наполнители для цементов, состоящие из кристаллического кремнезема, глинозема и пр. (глинистые, песчаные, кремнистые и доломитизированные известняки, ракушечники, песчаники и др.), не обладают гидравлической активностью.
К активным наполнителям для битумных композитов относятся порошки на основе карбонатных и основных горных пород, способные к хемосорбционному взаимодействию с битумами. Химические соединения образуются в результате взаимодействия этих наполнителей с поверхностно-активными веществами (асфальтогеновыми кислотами), содержащимися в битуме. Кислые горные породы не вступают в химическую связь с битумом, вследствие этого асфальтобетон с наполнителем, содержащим более 65 % SiO2, имеет пониженные показатели прочности, водо- и теплостойкости.
Для композитов на карбамидных и фурановых смолах, отверждаемых кислотными катализаторами, следует использовать заполнители, стойкие в кислой среде. Применение материалов, имеющих щелочную реакцию (известняки, доломит, цементы), недопустимо, так как это ведет к резкому снижению прочности полимербетонов. Для полимербетонов необходимы сухие наполнители. Влажность наполнителей и заполнителей не должна превышать 0,5—1 %. Наиболее чувствительны к этому показателю фурановые и полиэфирные полимербетоны. Например, в работе показано, что прочность при сжатии полиэфирного полимербетона на кварцевом песке влажностью 3—4 % равна 26 МПа, что составляет лишь 20 % прочности полимербетона на сухих заполнителях. Эпоксидные смолы способны к отверждению и в присутствии влажных заполнителей, но это сказывается на свойствах полимербетона. К наполнителям и заполнителям для цементных бетонов предъявляются требования по снижению содержания глинистых, органических и неорганических примесей. Глина снижает морозостойкость бетонов за счет того, что набухает при увлажнении, а при замерзании увеличивается в объеме. Органические и неорганические примеси, например гумусовые кислоты, являющиеся продуктами разложения остатков растений, а также сернокислые и сернистые соединения (пирит и пр.) вызывают химическую коррозию цементного камня.
На свойства композитов влияет форма частиц наполнителя. Наилучшими свойствами обладают волокнистые и пластинчатые порошки. Худшие показатели у композиций с шарообразной формой наполнителя.
К заполнителям предъявляются такие же требования, как и к наполнителям. Значительное влияние на прочность и деформативность композитов оказывают соотношения прочностей и модулей упругости заполнителя и матрицы. В зависимости от этого соотношения бетоны имеют различные механизмы разрушения.
Первый тип разрушения происходит при Rз ≥ Rм и Eз ≥ Eм, что характерно для тяжелых бетонов. Из-за высоких значений Eз заполнитель воспринимает большие напряжения, что способствует повышению прочности, но напряжения через контактную зону передаются связующим, а это приводит к большой концентрации напряжений и к разрушению композита. Изменение соотношения модулей упругости заполнителя и матрицы Ез/Ем от 1 до 9 вызывает увеличение максимальных растягивающих напряжений почти в 2 раза. С уменьшением значения Eз концентрация напряжений снижается и при Eз - Eм она равна 1. Такой бетон считается механически однородным. При условии, когда Eз ≤ Ем, вновь возникает концентрация напряжений, возрастающая с увеличением разницы между Eз и Ем, что характерно для композитов на лёгком заполнителе. Для этого случая характерен второй тип разрушения. Вследствие повышенных деформативных свойств заполнителя напряжения распределяются таким образом, что в процессе деформирования большую часть нагрузки воспринимает связующее, а поэтому несущая способность композита исчерпывается при меньших предельных напряжениях, чем в KM на плотных заполнителях. Этим подтверждается разрушение композита на легком заполнителе как по связующему, так и по заполнителю.
Усредненные показатели физико-механических свойств KM на полимерных и цементных связующих, обобщенные в работе, приведены в табл. 1.1.
Составы и свойства композиционных строительных материалов
Составы и свойства композиционных строительных материалов

Полимербетоны по сравнению с цементными бетонами обладают более высокими физико-механическими характеристиками и химической стойкостью. Их применение вместо цементных бетонов позволяет повысить долговечность строительных конструкций, работающих в агрессивных средах, в 3—4 раза и уменьшить материалоемкость в 1,5—2 раза. Кроме того, они имеют более высокие показатели прочности и износостойкости, особенно если при их изготовлении использованы эпоксидные связующие. Прочность при растяжении составляет 9 — 12 МПа, при изгибе — 35—40, при сжатии — до 150 МПа. По данным зарубежных исследователей, эти же характеристики могут достигать соответственно 40, 70 и 175 МПа. Полимербетоны имеют высокое сопротивление износу. Например, величина износа полиэфирного полимербетона составляет 0,33 см3/мин, что на 32 % ниже аналогичного показателя для гранита.
Отрицательными свойствами полимербетонов являются значительная ползучесть при длительном воздействии нагрузки, большая усадка при твердении, высокий коэффициент температурного расширения, сравнительно низкая теплостойкость. Длительная прочность полиэфирного полимербетона составляет 0,5—0,55 от кратковременной. С повышением температуры ползучесть резко возрастает. При выдерживании образцов под нагрузкой 10 МПа при температуре 50 °C пластическая деформация после 1 мес выдерживания оказалась в 8 раз больше, чем при 20 °C.
Долговечность полимербетонов зависит от величины внутренних напряжений, возникающих вследствие усадки связующего и разности коэффициентов температурного расширения полимера и наполнителя. Полимербетоны по сравнению с цементными бетонами обладают повышенной усадкой. По данным исследований, наибольшей усадкой обладают полиэфирные и карбамидные смолы, для ПН-1 объемная и линейная усадка составляют соответственно 10 и 3 %. Усадка наполненных смол в 2—4 раза меньше. Усадочные напряжения для ненаполненной смолы ПН-1 составляют 33 МПа. Этот показатель уменьшается при введении наполнителя. Так, добавка в смолу 50 мас. ч. графита снижает его до 3 МПа, а то же количество кварцевого песка вызывает падение внутреннего напряжения до 8 МПа.
У полимербетонов большой коэффициент температурного расширения, что ведет к повышению внутренних напряжений. Например, у полиэфирного полимербетона при изменении температуры от -40 до +60 °C коэффициент температурного расширения изменяется от 20*10в-6 до 40*10в-6.
Основное преимущество полимербетонов — высокое химическое сопротивление. Они обладают длительной стойкостью в большинстве агрессивных сред: кислотах, щелочах, растворителях, маслах, нефтепродуктах, сточных водах. Полиэфирные полимербетоны особо стойки к действию окислителей — концентрированных кислот (азотной, серной, хромовой и их смесей), эпоксидные характеризуются высокой стойкостью в щелочных средах, ацетоноформальдегидные устойчивы в маслах и минерализованных водах, стойкость карбамндных более универсальна, однако ее показатели значительно ниже по сравнению с фурановыми композитами.
Химическая стойкость полимербетонов высокая, но не абсолютная. В процессе эксплуатации в агрессивных средах происходит медленное снижение их прочности, изменяются и другие свойства. Например, химическая деструкция протекает с разрывом химических связей и сопровождается изменением молекулярной массы полимера. При химической деструкции могут происходить следующие превращения: разрыв основной цепи макромолекул в полимере, приводящий к уменьшению степени полимеризации; деполимеризация, заключающаяся в отщеплении молекул мономера от концов макромолекулы; превращение группы атомов в составе макромолекулы при сохранении исходной степени полимеризации; сшивание, сопровождающееся образованием химических связей между макромолекулами. Темп потери прочности KCM в агрессивных средах зависит от их температуры, концентрации и длительности воздействия, парам проницаемости полимербетона, размеров и формы изделий. Деградация структуры и изменение свойств KGM в агрессивных средах при расчете конструкций оцениваются посредством деградационных функций несущей способности и жесткости. Количественные зависимости химического сопротивления полимербетонов, в том числе каркасной структуры, при длительном воздействии химических агрессивных сред изучены недостаточно.
В последнее время актуальными становятся исследования по биодеградации и биосопротивлению строительных материалов, которые в процессе эксплуатации в гидротехнических сооружениях, животноводческих и птицеводческих помещениях, предприятиях мясомолочной промышленности, овощехранилищах, кожевенных фабриках, плавательных бассейнах подвергаются разрушающему действию биологически активных сред. Биоповреждениям подвержены практически все материалы, в том числе полимерные, цементные растворы и бетоны, древесина.
Под биоповреждениями понимается разрушение материалов и нарушение работоспособности изделий в результате воздействия биологически активных сред и продуктов их жизнедеятельности. Поражаемость наиболее значительна в географических зонах с относительно высокой температурой воздуха, повышенной влажностью, обилием органической пыли (тропики и субтропики). Под воздействием микроорганизмов поверхность композиционных материалов покрывается пигментными пятнами или становится бесцветной, что объясняется поглощением микроорганизмами отдельных компонентов композита.
В работах А.В. Чуйко отмечается, что асфальтобетонные полы в жировых цехах мясокомбинатов разрушаются за 2—3 месяца эксплуатации. Долговечность полов на основе керамических плиток в жировом, кишечном цехах мясокомбинатов, а также в цехе варки колбас и студневарочном не превышает 2,5—3 лет. Цементно-бетонные панели покрытий в животноводческих зданиях разрушаются за 3—4 года. Почти половина цементно-бетонных фундаментов под оборудованием на Пензенском молочном комбинате после 2 лет эксплуатации имела повреждения, а 10 % фундаментов были разрушены.
Значительной биокоррозии подвержены санитарно-технические кабины в жилых зданиях. На их стенах обнаружен рост плесневых грибов, покрывающих до 80 % поверхности. В условиях периодического увлажнения существенным разрушениям подвержен деревобетон (арболит). При воздействии микроорганизмов возможно ухудшение эксплуатационных качеств изделий без их заметного разрушения. Установлено значительное снижение пропускной способности трубопроводов для транспортировки жидкостей, а также снижение скорости движения судов за счет обрастаний. При благоприятных условиях некоторые обрастатели (например моллюск дрейсена) могут расселяться на поверхности конструкций судов массой до 1,50 кг/м2. Ущерб, причиняемый объектам в результате биоповреждений, в странах СНГ исчисляется суммой свыше 10 млн руб. в год в ценах до апреля 1990 г., а в ведущих капиталистических странах он составляет многие десятки млрд $.
Риск возникновения и развития биоповреждений должен быть исключен на самой ранней стадии, т. е. уже при проектировании строительных изделий и конструкций, так как внешне безобидные пятна плесени кроме разрушений материалов могут представлять смертельную опасность для людей и животных. He исключено, что микроорганизмы, для которых питательной средой являются вещества, вредные для человека, например природные фенольные соединения древесины, находясь в ней, становятся значительно более опасными для человека и животных, чем сами эти вещества. Специальный журнал Европейского медицинского общества сообщает, что попавшие в человеческий организм мельчайшие дозы грибкового яда могут вызвать через несколько лет появление раковых опухолей. С этой точки зрения важными являются исследования биоповреждений KCM от воздействия микроскопических грибов, так как поведение их в таких условиях, а также методы повышения их грибостойкости изучены и разработаны недостаточно.
В настоящее время активно внедряются методы улучшения свойств композиционных материалов так называемыми "бессинтезными" способами, в частности введением добавок, что дает возможность более широкого промышленного использования большого количества материалов на их основе. В силу cпецифических причин на данный момент лучше разработаны добавки для композиционных материалов на цементных и гипсовых имущих. Благодаря трудам В.И. Бабушкина, Ю.М. Баженова, В.Г. Батракова, Ю.М. Бутта, A.В. Волженского, Г.И. Горчакова, Ф.М. Иванове, Ю.П. Мчедлова-Петросяна, И.А. Попова, В.Б. Ратинова, Т.И. Розенберг, B.И. Соломатова, М.И. Хигеровича, С.В. Шестоперова и других для бетонов на неорганических связующих разработаны и с успехом применяются добавки различных классов. Помимо улучшении отдельныx физико-технических свойств они снижают расход связующих. Например, при введении суперпластификатора в объеме 1—3 % от массы цемента его расход сокращается на 10—20 %, а расход воды — на 20—30 %.
Большое количество добавок предложено и для улучшения физико-технических свойств композиционных материалов на полимерных связующих. Этим проблемам посвящены работы В.И. Соломатова, В.П. Селяева, Ю.Б. Потапова, И.Е. Путляева, Ю.А. Соколовой, А.П. Федорцова и других авторов. В первую очередь следует отметить важность добавок, обеспечивающих повышение химической стойкости, а также снижение усадочных деформаций и напряжений полимерных композитов. С целью повышения химический стойкости KM на полимерных связующих в их состав вводятся добавки, обеспечивающие "позитивную коррозию". Этот принцип, предложенный В.И. Coломатовым, предусматривает активное взаимодействие добавок с проникающей агрессивной средой, последующую ее нейтрализацию и уплотнение структуры композитов. Активные добавки по характеру их действия названным автором подразделяются на несколько групп: добавки, которые, реагируя с агрессивной средой, образуют нерастворимые соединения; добавки, ослабляющие воздействие агрессивной среды за счет своей высокой активности (но они не образуют нерастворимых соединений); порошки металлов различной активности, нейтрализующие действие агрессивной среды в результате электрохимической коррозии, протекающей между разными металлами, которые образуют между собой пары; ионообменные вещества, способные обменивать, свои ионы на нежелательные ноны агрессивных сред.
Предложено большое количество добавок, защищающих композиционные материалы от обрастания. Такие добавки называются фунгицидными. Их известно несколько тысяч. С разной интенсивностью они подавляют рост и развитие микроорганизмов. В качестве фунгицидов находят применение вещества, относящиеся к различным классам химических соединений:
— неорганические соединения (окислы и соли хрома, меди, бора, цинка, мышьяка и др.);
— органические соединения (фенолы и хлорфенолы, производные карбоновых, оксирбоновых, карбаминовых и тиокарбаминовых кислот, гетероциклические и другие соединения);
— элементоорганические и комплексные соединения олова, меди, свинца, мышьяка, кремния, ртути и др.
Исследования показали эффективность оловоорганических полимерных биоцидов. Фунгициды обычно вводят в материалы в виде растворов (воды, масла, растворителей) или методом пропитки. Известны также способы нанесения фунгицидных соединений на поверхность кварцсодержащих заполнителей, являющихся основным по массе компонентом бетона.
В основе токсического действия биоцидных добавок лежит их способность ингибировать определенные реакции метаболизма грибов, угнетать дыхание, нарушать их клеточные структуры. Фунгицид, контактируя с клеточной оболочкой гриба, проникает в клетку и вступает во взаимодействие с внутриклеточный содержимым, подавляя их биосинтез. Многие классы фунгицидов вызывают дезорганизацию клеточных мембран, что приводит к увеличению проницаемости последних, выходу белков и эндогенных ферментов из клеток мицелия в культуральную жидкость. Фунгициды подавляют развитие микроорганизмов также за счет снижения поглощения питательных веществ из внешней среды клетками гриба. Так, в работе изучалось влияние фунгицидов на уровень основного источника углерода и энергии — сахарозы и аминокислоты аланина в мицелии гриба Aipergillus niger. Результаты исследований показали, что в опытах без фунгицидов поступление сахарозы составило 187 ± 3,2 мк/моль на 1 г мицелия за 6 ч инкубации, добавление же фунгицида — мертиолата — привело к полному его прекращению, а введение этония ингибировало поступление на 95—97%.
Важным требованием к химическим средствам защиты от биологического разрушения является их способность совмещаться с компонентами КМ, длительное время защищать материалы, быть химически стабильными, не растворимыми в воде, безопасными для людей и животных и не накапливаться в токсических дозах в окружающей среде, т.е. быть экологичными, фунгициды должны быть недорогими, стойкими к воздействию тепла и света, к выщелачиванию. Важно также, чтобы их применение не усложняло технологию производства материалов и изделий из них. Следует отметить, что резервы улучшения свойств KCM с помощью добавок, снижающих усадку, повышающих их химическое и биологическое сопротивление, в настоящее время далеко не исчерпаны.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: