47. Спеціальні бетони на основі полімерів

Цементно полімерні бетони - це цементні бетони з добавками різних високомолекулярних органічних сполук у вигляді водяних дисперсій полімерів - продуктів емульсійної полімеризації різних полімерів - вінілацетату, вінілхлориду, стіролу, латексів, а також інших водорозчинних колоїдів.

Добавки полімерів вводять у бетонну суміш у процесі її приготування. Використання їх дозволяє змінювати структуру і властивості бетону в потрібному напрямку, підвищувати його техніко-економічні показники. Форми використання полімерів у бетонні різноманітні. Полімери і матеріали на їх основі застосовуються у вигляді добавок у бетонну суміш, як в’яжуче в структурі бетону, для просочування ЗБК, для дисперсного армування полімерними волокнами, у вигляді легких заповнювачів, як мікронаповнювачі . Кожен з цих напрямків має свої галузі застосування і технологічні особливості. У відповідності з цими напрямками виділяють 4 групи таких композитних матеріалів : цементно-полімерні бетони, полімербетони, бетонополімери і матеріали, які в своєму складі мають полімерні матеріли у вигляді заповнювачів, дисперсну арматуру або мікронаповнювачі.

Цементно-полімерні бетони мають дві активні складові: мінеральне в’яжуче і органічну речовину. В’яжуче з водою утворює цементний камінь, який склеює частини заповнювача в моноліт. Полімер по мірі видалення води із бетону утворює на поверхні капілярів . зерен цементу і заповнювачів тонку плівку , яка має хорошу адгезію і сприяє підвищенню зчеплення між заповнювачем і цементним каменем, підвищує монолітність бетону і роботу мінерального скелету під навантаженням . В результаті бетон набуває особливих властивостей (підвищену міцність на згин і розтяг, морозостійкість , непроникність , зносостійкість), разом з тим виникають побічні ефекти – підвищена деформативність, зниження міцності при водному зберіганні бетону.

48. Полімербетони, бетонополімери

Полімербетонами називають бетони, в яких в’яжучими служать різні полімерні смоли, а заповнювачами – неорганічні матеріали (пісок, гравій, щебінь). Для економії смоли та покращення властивостей полімербетонів у них інколи вводять тонкомелені наповнювачі. Для прискорювання тверднення застосовують отверджувачі, пластифікатори й інші спеціальні добавки. Найчастіше для полімербетонів використовують термореактивні смоли : фуранові , епоксидні, поліефірні. Затвердіння полімерного в’яжучого відбувається при звичайній температурі, а в деяких випадках – із підігрівом. Для полімербетонів на фуранових і формальдегідних смолах застосовують заповнювачі , які стійкі в кислому середовищі, оскільки для полімеризації використовують кислі отверджувачі. Тому вапняки, доломіти й інші породи , що мають лужну реакцію , використовувати як заповнювач не можна. Найбільш доцільно використовувати полімер бетони в тих конструкціях, де повніше використовується висока їхня протикорозійна стійкість .

Властивості полімеретонів залежать від виду смоли, складу бетону, технології виготовлення. Найбільшу міцність мають бетони на епоксидній смолі, для цих бетонів характерні хімічна стійкість, водостійкість, стійкість до стиранності, висока клеюча здатність.

Бетонополімери – готові бетонні і залізобетонні вироби і конструкції піддають спеціальній технологічній обробці, яка включає в себе сушіння бетонних виробів, вакуумування структури і просочування рідкими органічними мономерами, що здатні полімеризуватися і затвердівати в поровій структурі бетону, підвищуючи таким чином щільність і інші фізико-механічні властивості бетону. Для просочування бетону застосовують різні речовини і матеріали ( петролатум, розбавлені смоли,бітум). Глибина просочуваності залежить від властивості просочуючого матеріалу , зокрема від його в’язкості і кута змочування ним бетону.

49. Аналіз діаграми стиску бетону, процес тріщиноутворення і руйнування

Бетони з низькою міцністю мають чітко виражену і достатньо розвинуту низхідну діаграму . Для міцних бетонів характерний дуже короткий відрізок кривої після максимуму, для високоміцних такого відрізка може взагалі не бути – типове крихке руйнування матеріалу .

Процес руйнування - Під дією зовнішнього навантаження в структурі бетону виникає складний напружений стан , який спричиняє на сам перед істотні відмінності в механічних властивостях елементів його структури матриці і заповнювача. При стиску бетону стискальних виникають і розтягуючи напруження , спрямовані перпендикулярно до дії стискальної сили . Руйнування бетону відбувається внаслідок розвитку повздовжніх і, особливо, поперечних деформацій

Процес тріщино утворення – доведено , що руйнування структури бетону по матриці і контакту матриці з заповнювачем починається задовго до вичерпання несучої здатності конгломерату – тріщини з являються вже при напруженнях 25..50% граничних. Під дією навантажень в структурі бетону утворюються тріщини між заповнювачем і цементним каменем, тріщини що проходять крізь розчин ( матрицю), тріщини в заповнювачі. При стиску звичайного бетону перші тріщини виникають навколо крупного заповнювача. Тріщини в матриці ( розчині) починають інтенсивно розвиватися при навантаженнях 70..90% граничних. Об’єм бетону при цьому збільшується. В легких бетонах перші тріщини проходять по відносно слабкому пористому заповнювачу.