CC BY
39
УДК 666.970
О. М. ПШШЬКО, А. В. КРАСНЮК, Б. Г. КЛОЧКО, О. В. ГРОМОВА (ДПТ), В. В. ПАЛ1Й (Укрзалiзниця, Ки1в)
МОДИФ1КАЦ1Я РЕМОНТНИХ СКЛАД1В ПОЛ1МЕРНИМИ ДОБАВКАМИ ПРИ РЕМОНТ БУД1ВЕЛЬ ТА 1НЖЕНЕРНИХ СПОРУД НА ТРАНСПОРТ1
У статп розглянуто один i3 напрям1в створення ремонтного матер1алу i3 заданими технолопчними та експлуатацшними властивостями шляхом застосування модиф^ючих полiмерних добавок направлено! або полiфункцiональноl дг1. Проведено огляд сучасних синтетичних добавок для модифжацп властивостей ре-монтних складiв спецiального призначення.
Ключовi слова: створення ремонтного матерiалу iз заданими технологiчними та експлуатацiйними властивостями, модифiкуючi полiмернi добавки, направлена або полiфункцiональна дiя
В статье рассмотрено одно из направлений создания ремонтного материала с заданными технологическими и эксплуатационными свойствами путем использования полимерных модифицирующих добавок направленного или полифункционального действия. Проведен обзор современных синтетических добавок для модифицирования свойств ремонтных составов специального назначения.
Ключевые слова: создание ремонтного материала с заданными технологическими и эксплуатационными свойствами, модифицирующие полимерные добавки, направленное или полифункциональное действие
In the article one of directions of creation of a repair material with the set technological and operational properties by means of modifying additives of the directed or multifunctional action is considered. The review of modern synthetic additives for modifying the properties of repair compositions of special purpose is conducted.
Keywords: creation of repair material with set technological and operational properties, modifying polymeric additives, directed or multifunctional action
Будiвельна практика останшх роюв показала, що використання хiмiчних добавок у бетонах i будiвельних розчинах дозволяе одержува-ти вщчутний технiко-економiчний ефект i шд-вищувати довговiчнiсть матерiалiв, конструк-цш й iнженерних споруд на !хнш основа Бетонш й розчинш сумiшi з використанням х> мiчних добавок е новим й перспективним на-прямком у технологи бетошв на вiдмiну вщ звичайних класичних складiв, i вимагають ве-дення роботи iз систематизаци й вивчення в№ чизняного й закордонного досвщу з !хнього виробництва й використання [1].
Розчини i бетон, яю виготовляються з портландцементу, вiдомi у всьому свт в якостi бу-дiвельного матерiалу вже бiльше 160 рокiв. Але цементний розчин i бетон мають суттевi недо-лiки, якi обмежують !х використання в якостi ремонтного матерiалу для бетонних i залiзобе-тонних транспортних споруд, а саме - уповшь-нене твердiння, низька мщшсть пiд час вигину, утворення трщин при висиханнi i низька х1м> чна стiйкiсть. Для подолання даних недолшв й утворення бшьш досконалого для ремонтних робiт матерiалу у сучасному будiвництвi за-стосовують модифiкацiю звичайного цементно-
го розчину або бетону пол1мерними добавками [2].
Застосування модифшуючих добавок у складах буд1вельних розчишв i бетошв мае свою досить давню юторда. Використання в якост добавок у вапняш бетони та кладочш розчини рослинного масла, кров1 тварин, бшка, курячих яець, молочних продукпв, вщвар1в де-ревинно! кори i тлн. дозволило зберегти до те-першнього часу храми древшх росшських мют Володимира й Суздаля, мечет Бухари та Самарканду, знаменитий Карл1в мют р. Праги та ш. Однак з появою пдравл1чних в'яжучих речовин модиф1куюч1 добавки, що застосовувалися май-страми в старовину, вщшшли на другий план i були забути I тшьки з початку тридцятих роюв XX ст. використання модифшуючих добавок у бетонах i розчинах знову входить у практику буд1вельниюв, але вже на новому науково-тех-шчному р1вш. До тепершнього часу в багатьох промислово розвинених кра'нах частка бетошв та розчишв, що застосовуються в буд1вництв1, з модифшуючими добавками, досягла 90.. .95 %.
Пол1мерш матер1али в бетонах використо-вуються у вигляд1 добавок у бетонну сумш, в якост додаткового в'яжучого компоненту, для
© Пшшько О. М., Краснюк А. В., Клочко Б. Г., Громова О. В., Палш В. В., 2010
просочення бетонних i залiзобетонних виробiв, для виробництва сухих будiвельних сумiшей, для дисперсного армування полiмерними волокнами, як мшронаповнювач.
Номенклатура полiмерних добавок на сьо-годнiшнiй день досить велика. До них вщно-сяться поверхнево-активш речовини (ПАР), водорозчиннi полiмери, воднi дисперси полiме-рiв, добавки - електрол^и та iн. Найбшьш по-ширеними добавками полiмерiв в цементш бе-тони та розчини е:
- воднi дисперси полiмерiв - латекси (нату-ральнi i синтетичнi каучуки), полiвiнiлацетатнi, полiвiнiлхлориднi та iншi емульси, здатнi в су-мiшi з мiнеральним в'яжучим розпадатися з видшенням води, яка пов'язуеться при його пдратаци, i частинок полiмеру, якi злипаються в тоню еластичш плiвки на поверхнi новоутво-рень неоргашчно! в'яжучо! речовини, шдси-люючи з'еднання 1х один з одним за рахунок склеювання;
- водорозчинш полiмери - феноли, карба-мiднi, епоксиднi i т. д., здатш в цементному ка-меш, що твердiе переходити в каменеподiбний нерозчинний стан пiд дiею на^вання або луж-ного середовища, що виникае при пдратаци цементу, або спещального введення добавок-отверджувачiв.
Основний мехашзм ди полiмерних добавок у цементних системах полягае в тому, що вони утворюють на поверхш зерен цементу, запов-нювача, а також пор i капiлярiв тонку плiвку, яка мае високу адгезда i сприяе «склеюванню» (шдвищуе зчеплення) заповнювача з цемент-ним каменем. Завдяки цьому, бетон стае бшьш монол^ним, пiдвищуеться його непроникшсть i морозостiйкiсть, мiцнiсть на розтяг i вигин.
Незважаючи на те, що основш процеси фо-рмування властивостей будiвельних розчинiв визначаються взаемодiями в системi «мшера-льна в'яжуча речовина - заповнювач - вода», введення в таку систему оргашчних модифшу-ючих добавок дозволяе змшювати практично всi характеристики матерiалу i отримувати бу-дiвельнi розчини i бетони iз заданими власти-востями, призначеш для застосування в рiзних, включаючи екстремальнi, умовах. Застосування модифшуючих добавок дозволило змiнювати в широких межах технолопчш властивостi роз-чинових i бетонних сумiшей та !х фiзико-механiчнi властивостi i вщкрило можливiсть широкого застосування тонкошарових техноло-гiй та технологiй машинного нанесення, дозво-
лило змiнювати в широких межах технолопчш властивосп розчишв.
Розчини i бетони, модифiкованi полiмером, мають монолiтну структуру, в якш органiчна полiмерна матриця i матриця цементного гелю гомогенiзуeться. Властивостi модифшованого розчину i бетону визначаються спшьною матрицею. У системах, як модифiкованi латексом, порошковими емульсiями i водорозчинними полiмерами, дренаж води з цих систем при пдратацп цементу призводить до утворення плiв-ки або мембрани. У системах, як модифшоваш рiдкими смолами i мономерами, добавка води стимулюе пдратащю цементу i полiмеризацiю рiдких смол або мономерiв.
Наприклад, полiмернi добавки-ущшьню-вачi: водорозчиннi епоксиднi смоли ДЕГ-1, ТЕГ-1 i полiамiни, смола С-89, якi, полiмери-зуючи в лужному середовищi, пiдвищують ела-стичнiсть цементно-тщано! матрицi i покра-щують деформативш властивостi бетону.
Широке застосування в якосп полiмерних синтетичних добавок для будiвельних сумiшей на цементному в'яжучому знаходять редиспер-гуючi сополiмернi порошки торгово! марки Мовiлiт (Mowilith Pulver - виробник Clariant GmbH, Шмеччина). Завдяки !м будiвельнi розчини, клейовi i шпакльовочнi композици вщр> зняються високою еластичнiстю пiд час нанесення, тдвищеною адгезiею до рiзних повер-хонь, стiйкiстю до стирання i високою мiцнiстю на вигин.
Устшно застосовуються в ремонтних ком-позищях будiвельних сумiшей полiмернi водо-утримуючi добавки (загусники) - складнi ефiри целюлози. Метиловий ефiр целюлози - продукт у виглядi волокнистого матерiалу бiлого кольо-ру з жовтуватим вщтшком. Випускаеться дею-лька марок: МЦ-8, МЦ-16, Мц-35, МЦ-65, МЦ-100, МЦ-С, МЦ-В, МЦ-СБР, якi в^зня-ються в'язкiстю 1 %-го водного розчину. Na-карбоксиметилцелюлоза КМЦ - ефiр целюлози i глшолево! кислоти, тверда волокниста або по-рошкоподiбна речовина, що мае слабку роз-чиннiсть у лужному розчинi. Оксипропшмети-лцелюлоза ОПМЦ - ефiр пропшенглшолю i метилцелюлози. Волокнистий або порошкопо-дiбний продукт iз жовтим вщтшком. Етшокше-тилцелюлоза ЕОЦ - ефiр етилену i етилцелю-лоза. Добре розчинна у холоднш вод^ мае ви-сокi адгезiйнi властивосп.
На будiвельному ринку представленi ефiри целюлози закордонних виробникiв: метшпдро-каетилцелюлоза МГЕЦ Тiлоза (Tylose - вироб-
ництво Clariant GmbH, Шмеччина), метилпд-роксипропшцелюлоза МГПЦ Мецелоза (Macellose - виробництво Samsung Fine Chemicals, Корея).
Перераховаш водоутримуючi добавки, при 1'х введеннi в незначних кiлькостях, дозволяють ефективно регулювати консистенцiю та реоло-пчш властивостi сумiшей, усувають розшару-вання i седиментацiю, покращують зклеюваль-ну здатнiсть, пiдвищують стабiльнiсть до тем-пературних коливань.
Нещодавно у всьому свт стали застосову-ватися таю полiмернi латекси, як бутадieнстi-рольний каучук, полiакриловий ефiр, полiвiнi-лiденxлорид, полiвiнiлxлорид, полiетиленвiнi-лацетат i полiвiнiлацетатнi латекси.
Для приготування бетонних та розчинових сумiшей добавки вводяться з водою замшу-вання у виглядi розчинiв, дисперсiй, емульсiй i суспензiй. У вiдповiдностi з основними принципами класифшаци модифiкуючиx добавок, викладеними в ДСТУ Б В.2.7-65-97, модифшу-ючi добавки в залежност вiд основного ефекту ди класифшують таким чином:
• модифiкуючi добавки - регулятори рео-логiчниx властивостей;
• модифiкуючi добавки - регулятори про-цесiв тужавлення i твердшня;
• модифiкуючi добавки - регулятори стру-ктури;
• модифiкуючi добавки спещального при-значення;
• модифiкуючi добавки полiфункщональноl
ди.
В табл. 1 наведено модифiкуючi добавки, що найбiльш широко використовуються у су-часному будiвництвi. Найбiльш широке засто-сування знайшли модифiкуючi добавки першо-го класу - регулятори реолопчних властивостей. Добавки даного класу використовують для модифшацп будiвельних сумшей практично будь-якого призначення. Другий клас модиф> куючих добавок - регуляторiв строкiв тужав-лення та тверднення - використовують для мо-дифшаци ремонтних складiв, складiв для влаш-тування шдлог, складiв для механiзованого на-несення i т.д. Модифiкуючi добавки третього класу - регулятори структури - використо-вуються для модифшаци ремонтних, гiдроiзо-ляцiйних, штукатурних i т.п. складiв. Модиф> куючi добавки четвертого класу додають бетонам i розчинам спещальш, особливi властивостi за умовами застосування або експлуатаци.
Таблиця 1
Класифжащя модифiкуючих добавок у бетони та розчини при ремонт бетонних та залiзобетонних штучних споруд
Клас Вид Основа добавки Основш ефекти ввд застосування
1 2 3 4
1. Регулятори реолопчних властивостей буд1вельних сумшей 1.0. Пластифшуюч1 1.1. Гшерпласлфжатори 1.2. Суперпластифкатори 1.3. Сшьнопластиф1куюч1 1.4. Слабкопластифшуюч1 Пол1карбоксшати, пол1акрила-ти, меламшсульфонати, наф-талшсульфонати, л1гносульфо-нати Збшьшення рухливосп або зниження водопот-реби, зниження водовщ-дшення, шдвищення мщносп, непроникносл i морозостшкосп
Водоутримуюч1 Водорозчинш еф1ри целюлози, пол1вшшовий спирт, пол1ети-леноксид полюахариди, ксан-тану сукцшоткан Зниження водовщдшен-ня, полшшення тиксо-тропних властивостей, збшьшення часу пере-робки
Стабшзуюч1 Водорозчинш еф1ри крохма-лю, тонкодисперсний аморф-ний окис кремнш (аеросил), бентонгги Зниження водовщдшен-ня, полшшення тиксо-тропних властивостей, збшьшення часу пере-робки
2. Регулятори тужавлення i твердшня Спов1льнювач1 тужавлення Фосфати цукру, декстрин, сол лимонно! та винно! кислот, дипдросульфат калiю Збшьшення часу пере-робки
Таблиця 1 (продовження)
1 2 3 4
2. Регулятори тужавлення i твердiння Прискорювачi тужавлення i твердiння Алюмшат натрш, фторид натрш, карбонат калш, хлорид кальцiю, аморфний окис алю-мiнiю Прискорення тужавлен-ня. Прискорення набору мiцностi
3. Регулятори структури Повiтровтягувальнi Iоногеннi i неiоногеннi повер-хнево-активнi речовини, лау-рилсульфат натрш, алкенсу-льфати натрш, етоксшрован-нi жирнi спирти. Продукти полiмеризацil окису пропiлену та етилену, олефiнсульфонати Щдвищення морозо-стiйкостi, непроникнос-тi, стiйкостi в агресив-них середовищах, зни-ження середньо! щ№-носл. Полiпшення ле-гкоукладальностi, тд-вищення морозостшкос-тi, зниження небезпеки висолiв
Ущiльнювальнi Нiтрат кальцiю, сульфат алю-мiнiю, хлорид зал1за, нiтрат зал1за, аморфна окис кремнш, бентонiт Щдвищення водонепро-никностi
Гiдрофобiзуючi Стеарати кальцш, цинку, алюмшш, олеат натрш, пол1-сiлоксани, силани на твердих но^х Зниження водопогли-нання розчину, пвдви-щення морозостiйкостi i спйкосп в агресивних середовищах
Пiдвищують адгезiю Порошки, що редиспергують-ся: полiмерiв вiнiл ацетату, етилену, акршату, версатату, вiнiллаурату i вiнiлхлориду, бутадiенстiролу, бутшакршат-стиролу Збiльшення мщносп зчеплення з основою, пiдвищення водонепро-никностi
Пiдвищують стiйкiсть до бюлопчно! корозп Оловоорганiчнi з'еднання, со-л1 фтористо! i кремнефторис-то1 кислот, пентахлорфенолят натрш, пiрiтiон цинку, солi вищих жирних амiнiв Щдвищення бюстш-костi
4. Спещаль-ного призна- Iнгiбiтори корози сталi Нггрит натрiю, фосфати, бора-ти лужних металiв, декстрин, крохмаль Щдвищення корозшно! стiйкостi арматурних сiток
чення Протиморознi Карбамид, карбонат калш, натрш формiат, формiат кальцш, нiтрит нiтрат кальцiю Забезпечення твердiння розчину при вiд'eмнiй температурi
Змiнюють електропроввд-нiсть Графiтовe борошно, коксовий пил Щдвищення електро-провiдностi розчину (бетону)
Дисперсноармуючi Азбест, сталева фiбра, волокна целюлози, полiамiду, базальту, полшропшену, графiту Збшьшення мiцностi, пiдвищення трщино-стiйкостi, полшшення тиксотропних властиво-стей
Пiногасники (антiв стню-вачi) Полiоли, дiоли, силiкони, на аморфному оксидi кремнiю Регулювання процесiв пiноутворення
Таблиця 1 (заынчення)
1 2 3 4
5. Модифшу-ючi добавки полiфункцi-онально!дп Пласпфшуючь повiтровтягувальнi Комп. сумiсних оргашчних i неорганiчних добавок пласти-фшуючо!, структуруеться i пдрофобного ди Зниження водопотреби i водопоглинання, пвдви-щення мiцностi i моро-зостiйкостi
Пластiфiкуючi-стабiлiзуючi Комплекс сумюних органiчних i неорганiчних добавок плас-тиф^ючо!, прискорюючо! i стабшзуючо! ди Зниження водовщдшен-ня, пвдвищення рухли-востi, мiцностi i морозо-стiйкостi
Водоутримуючi Комплекс сумiсних органiчних i неорганiчних добавок водо-утримуючих, що тдвищують адгезiю i стабшзуючо! дп Пвдвищення водоутри-муючо! здатностi, мщ-ностi зчеплення з рiзни-ми основами, непроник-ностi i морозостiйкостi
Гiдрофобiзуючi-ущiльнюючi Комп. сумiсних органiчних i неоргашчних добавок пдро-фобiзуючоl i ущшьнюючо! ди Щдвищення мiцностi, непроникностi, знижен-ня водопоглинання
На жаль, кожен клас модиф1катор1в окремо не може поряд з основним ефектом дп змшити в потр1бному напрямку шш1 важлив1 технолоп-чш та ф1зико-мехашчш властивосп розчинових { бетонних сумшей, а в ряд1 випадюв навггь попршують 1х. Тому застосування модифшую-чих добавок п'ятого класу - пол1функцюналь-но! ди дозволяе послабити або зовшм виключи-ти негативну д1ю окремих компонент1в { збере-гти при цьому позитивний ефект !х дп.
Дослщжена система класифшацп добавок стосуеться р1зних тишв буд1вельних сумшей, як загальнобуд1вельного призначення, так { ву-зькоспещального: жаротривкий, що захищають вщ юшзуючих випромшювань, х1м1чностшких тощо. Основш принципи дано! класифшацп
дозволяють визначити мюце юнуючих { знову створюваних модиф1куючих добавок, а також допомагають визначити основш напрямки ра-цюнального застосування пол1мерних добавок
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Афанасьев, Н. Ф. Добавки в бетоны и растворы [Текст] / Н. Ф. Афанасьев, М. К. Целуйко. - К.: Будiвельник, 1989. - 128 с.
2. ДСТУ Б В.2.7-65-97 Добавки для бетотв i будше-льних розчишв. Класифiкацiя [Текст]. - Держбуд Укра!ни. - К., 2000. - 18 с.
Надшшла до редколегп 18.05.2010. Прийнята до друку 27.05.2010.
