автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Полимерцементные композиции с применением ацетоноформальдегидной смолы

,Мшшстерсто нугсй сообщения СССР ЛЕИ И ИГРА ДСК И11 ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОИ РЕВОЛЮЦИИ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА имени академика В. Н. ОБРАЗЦОВА

На правах рукописи

ТЫРИН

Владислав Петрович

УДК 669.942 : (¡78.7

ПОЛИМЕРЦЕМЕНТНЫЕ КОМПОЗИЦИИ

С ПРИМЕНЕНИЕМ АЦЕТОНОФОРМАЛЬДЕГИДНОЙ СМОЛЫ

05.23.05 — Строительные материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ЛЕНИНГРАД

1988

Работа выполнена в Ташкентском ордена Трудового Красного Знамени институте инженеров железнодорожного транспорта.

Научные руководители: доктор технических паук, профессор

В. И. Соломатов; кандидат технических наук, доцент А\. К. Тахиров

Официальные оппоненты: доктор технических паук, профессор Л. П. Орентлнхер; кандидат технических наук, старший научный сотрудник

В. Б. Грапи

Ведущая организация — НИИ Мосстрои.

на заседании специализированного совета К 114.03.04 в Ленинградском ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции институте инженеров железнодорожного транспорта имени академика В. Н. Образцова по адресу: 190031, Ленинград, Московский проспект, 9.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Защита состоится «

Автореферат разослан « оСУ »

1988 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук, доцент

Т. М. Петрова

...... I

I

!

.Г.. ""Ч..а I

:тд-.л [ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ертгций |

Актуальность темы. В решениях ХХУП съезда КПСС по "Основным направлениям экономического и социального развития СССР на 19861990 года и на период до 2000 года" предусматривается значительное увеличение объема производства строительных материалов, снижение материалоемкости и отоимости строительства, обеспечение долговечности зданий и сооружений. Ввиду того, что потребность в цементе на перспективный период будет опере.тать его производство, проблема рационального использования этого втаущего является важной народнохозяйственной задачей. При этом снижение расхода цемент должно осуществляться с условием обязательного сохранения и улучшения строительно-технических свойств бетона и его долговечности. Решению этих задач может способствовать широкое использование полимерцементных бетонов, применение которых позволяет при экономии минерального вяжущего достигнуть высокой водонепроницаемости, морозостойкости и долговечности конструкций-.

Диссертационные исследования выполнялись в соответствии о координационным планом важнейших научно-исследовательских, про-ектно-конструнторсних и опытных работ по отрасли фенопластов ВПО • "Союзхимпласт" Минхимпрома СССР на 1981-1985 гг. п.2.9 "Разработка и освоение связущих полифункционального назначения на основе продуктов конденсации ацетона и формальдегида дая закрепления подвижных песков, добавок и вяжущих при производстве строительных материалов".

Цель работы. Научное и практическое обоснование получения и применения полиыерцементных композиций с использованием в качестве органической составляющей водорастворимых ацетоноформальдегидных смол.

Основные задачи работ»;

исследовать особенности структурообразованкя иолимерцемент-1шх композиций;

оптимизировать составы полимерцементных смесей и установить количественные зависимости свойств от структурообразующих факторов;' ,

исследовать технологические свойства полимерцементных смесей, физико-технические и эксплуатационные свойства бетона;

провести производственное внедрение полимерцементных композиций и обосновать технико-экономическую эффективность их практического использования.

Научнат новизна работы состоит в следующем: установлены основные закономерности структурообразования и выявлены особенности механизма процессов гидратации и твердения АЦО полиыерцемента;

впервые обоснована возможность улучшения технологических свойств смеси, технических и эксплуатационных характеристик бетона путем введения ацетоноформальдегкдных смол в количестве 0,51,5% от массы цемента в пересчете на сухое вещество;

оптимизированы составы полныерцементного бетона и установлены количественные зависимости водопотребности бетонной смеси и прочности бетона от структурообразующих факторов;

установлены основные факторы, определяйте повышение долговечности АЦЗ полимерцементного бетона.. \

Практическая ценность. Введение в состав бетона ацетонофэр-мальдегидных смол в рациональных пределах дозировки позволяет повысить подвижность бетонной снеси на 7-9 см, сократить виброфор-муемость на 25-30 с, снизить водоотделенио в 3, а расслаиваемость

более чем в 2 раза; снизить водопотребность бетонной смеси на 152Г,» при сохранении удобоукладываемости, что обеспечивает увеличение до 54% прочности бетона или сокращение расхода цемента на 14-19^; существенно увеличить плотность и водонепроницаемость бетона до \х/ 10-12, а морозостойкость до Г 500-600. Высокая сульфатостой-кость полимерцементного камня позволяет использовать бетон на обычном портландцементе в агрессивной среде с концентрацией сульфат-ионов до 5,0 г/л, а применение сульфатостойкого портландцемента расширяет область применения бетона в среде с содержанием сульфат-ионов до 10,0 г/л.

Использование ацетоноформальдегидных смол позволяет получать поли-м^рцементпые растворы, предназначенные для сплошных покрытий полов, защитник стяжек и покрытий, полимерцементные бетонные смеси обычной и литой консистенции для изготовления монолитных и сборных конструкций и изделий повышенной плотности, сульфато-, износо-, трещино- и морозостойкости, пониженной, проницаемости для жидкостей и газов.

Реализация работы. Производственное внедрение полимерцемент-ного бетона с применением ацетоноформальдегидных смол осуществлено на Наримановском экспериментальном заводе железобетонных изделий, в строительном тресте № 8 Главташкентстроя при строительства производственного здания Ташкентского трикотажного объединения "Малика" и на Янгиерском комбинате строительных материалов и конструкций им.В.И.Ленина. Общий объем изготовленного полимерцемент-ного бетона составляет более 13 тыс.м9. Экономическая эффективность применения полимерцементного бетона составляет 1,5-2,0 руб/ьР, па выполненный объем - 20,3 тыс.руб. По результатам исследований, производственных работ и расчета технико-экономической эффектив-

ности разработаны и изданы "Рекомендации по применению полиыерце-ментных композиций АДО в строительстве" (Госстрой УзССР, Ташкент, 1987).

Апробация работы. Основные положения работы доложены на К Всесоюзной конференции по бетону и железобетону "Повышенно эффективности и качества бетона и железобетона" (г.Ташкент, 25-27 мая 1933 г.); Координационной совещании по фенопластам (г.Кемерово, 7-9 июня 1983 г.); Республиканском научно-техническом совещании "Интенсификация производства и повышение качества сборных иелезо-бетонных изделии" (г.Бухара, 7-8 мал 1984 г.); Координационном совещании "Теория и практика применения подкмерцементов в производстве строительных материалов и строительстве" (г.Батучи.31 октября - 2 ноября 1984 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Теория, производство и применение искусственных строительных конгломератов в водохозяйственном строительстве" (г.Ташкент, 13-15 мая 1985 г.); Республиканском научно-техническом совещании "Совершенствование технологии крупнопанельного и внедрение обьемно-блочного домостроения" (г.Ташкент, 28-29 ноября

1985 г.); Республиканстве;« научно-техническом'совещании "Интенсификация приготовления бетонной смеси" (г.Оергана, 15-16 мая

1986 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано II печатных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы из 221 наименования, 7 приложений и содержит 206 страниц машинописного текста, включает 27 таблиц и 56 рисунков.

Основное содержание работы. В первой главе представлен ана-

литотеский обзор отечественной и зарубежной литературы по вопросу исследования и применения полимерных добавок в технологии бетона. Анализ результатов исследований и практики применения поли-мерцементных бетонов показал, что применение в технологии бетона композиционного вяжущего, включающего органический полимер и неорганическое вяжущее вещество, в настоящее время находит все более широкое распространение в строительной практике.

Значительный вклад в теорию и практику ооздания полимерце-ментных композиций для получения бетонов внесли советские ученые - И.Т.Антонова, И.Н.Ахвердов, Ю.М.Баженов, В.Г.Батраков, Г.И.Горчаков, П.Г.Комохов, О.З.Кунцевич, О.С.Попова, В.Б.Ратинов, А.В.Са-таш^н, В.А.Солнцева, В.И.Соломатов, Ю.С.ЧеркинокиЙ и другие, а также ряд зарубежных исследователей - Ы.Брокард, А.Коллинз, Я.Гейот, Т.Пауэрс, Г.Шульц и другие. Их исследованиями установлено, что введение в цементный бетон дополнительного связующего в виде полимера, позволяет получить материал с особой органомине-ральной структурой и новыми свойствами. Из широкой номенклатуры полимерцеыентных композиций особый интерес представляют конструкционные бетоны на водорастворимых смолах»

А.В.Саталкиным и его научной школой разработаны и исследованы полимерцементные бетоны с применением водорастворимых термореактивных смол на основе эпоксисоединений, Бетоны с добавками (I-2%) смол ДЭГ-1, ТЭГ-1 и № 89 характеризуются повышенными показателями механических свойств, плотности, водонепроницаемости» мо-розо- и коррозионной стойкости.

На основании анализа механизма действия полимерных добавок на цементные системы сделан вывод о том, что наряду о рассмотренными выше представляется целесообразным исследовать вопрос приме-

нения в технологии полимерцементных композиций добавок водорастворимых смол полифункционального действия. В этом смысле в качестве полимерной составляющей цементных композиций обооновано применение водорастворимых ацетоноформальдегидных смол АЦФ-ЗМ и САФА, которые являются ПАВ неионогенного действия, содержат в овоем составе повышенное количество (16-25$) активных гидроксилышх и карбонильных цэупп и способных отверлдаться под действием оонований или щелочной среда твердеющего цемента.

Во второй главе приводятся цель и задачи, характеристика ио-ходных материалов и методика исследований.

В процессе экспериментов для получения и исследования поли-мерцементного бетона были использованы рядовой портландцемент, песок, щебень, зола-унос, смолы АЦФ-ЗМ и САФА, полиэтиленполиамин (ПЭПА).

Портландцемент марки 400 Ахангаранского цементного комбината характеризовался следующим минералогическим и химическим составами: С3& - 59,1%, ¿¿¿-16,3$, С^АР - 13,9$,

- 23,0$, && - 4,2$, АЬОз* 4,4$, СаО- 63,2$, МуО-

1,6$, ¿Я, - 1,0$.

Расход цемента в исходных составах бетонных смесей составлял 290-450 кг/м3. Для получения растворных и бетонных смесей применялись песок с Мкр=2,85, щебень фракции 5-20 мм Эйвалекского карьера, которые отвечали требованиям стандарта.

В качестве наполнителя'при изготовлении бетона применялась зола-уноса Ферганской ТЭЦ» характеризуемая следупцим химическим составом: & - 73,5$, /^$-10,1$, - 3,8$, СаО-

4,7$, МрО - 1,5$, ¿#,-1,1$, ИгО- 1,2$, Р/агО - 0,8$, □.п.п. - 3,1$.

Смола АЦФ-ЗМ получается путем конденсации ацетона с формальдегидом в щелочной среде при молярном соотношении 1:3. В соответствии с ТУ 59.02,039.57-83 эта,смола модифицируется мочевиной и выпускается в промышленных масштабах на Ферганском химическом заводе фурановых соединений, в зависимости от содержания сухого вещества, под марками АЦФ-ЗМ-65, АЦФ-ЗМ-75 и АЦФ-3:Л~85.

Смола САФА представляет собой сложную олигонерную смесь^з -кетоспиртов й получается конденсацией ацетона и формальдегида при молярном соотношении 1:2 в присутствии основного катализатора -триэтиламина о модификатором - аммиаком. Смола содержит 60-70$ сухого вещества, производится в Кемеровском НПО "Карболит". Продукт зодержит в своем составе гидроксильные и карбонильные группы,' азотные группы в виде вторичного и третичного амина.

Пределы дозировки добавок смол определены на основании изотерм поверхностного натяжения водных растворов и были приняты в . количестве 0,5-1,5$ от массы минерального вяжущего в пересчете на сухое вещество. Добавку вводили с водой затворения при приготовлении бетонной смеси. Достаточно высокая степень полимеризации АЦФ смол достигается при введении 10-12$ отвердителя полиэтилен-полиаыина, который вводится в смеси со смолой.

Гидратацию, твердение и структурообразование полимерцемент-ного камня исследовали методами рентгенофазового (ДРОН-ЗМ), дифференциального термического ( Раи&к ) анализов и электронной микроскопии (УЭМВ-ЮОВ). Реологические свойства полимерцементных смесей определяли на ротационном вискозиметре " ЯЕОТЕЗТ~2 ". Пористость образцов определяли методом ртутной порометрии на по-розиметре " Каь^о - ". Сульфатостойкость полимерцементно-

го камня и бетона определяли методом длительного воздействия

(36 месяцев) на образцы высономинерализованных грунтовых вод о различным содержанием сульфат-ионов. Технологические, физико-технические и эксплуатационные свойства цементных и бетонных смесей, затвердевшего бетона исследованы по действующим стандартным методам. Оптимизация составов шшшерцементной бетонной смеси выполнена методами активного планирования эксперимента.

Б третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований свойств полимерцементного теста, структурообразова-ния и сульфатостойкости полимерцементного камня.

Структурообразование долимерцементных композиций рассмотрено с позиций полиструктурной теории,.развиваемой проф.Соломатовым В.И. и его научной школой. Исходя из этого свойства полимврцемрнтных бетонов изучены на микро- и макроуровнях. На первом этапе исследований определено влияние АЦФ смол на свойства микроструктуры: нормальную густоту, сроки схватывания, Структурообразование полимерцементного камня.

Исследования показали, что водопотребность цементного теста нормальной густоты в принятых пределах дозировки добавок снижается на 13-18 (АЦФ-ЗМ) и 15-2155 (САОА). Введение АЦФ смол ускоряет процессы схватывания цементного теста. Начало схватывания замедляется на 35-55 (АЦФ-ЗМ) и 40-80 мин (САФА), а конец схватывания ускоряется соответственно на 10-35 и 15-45 мин. Продолжительность периода схватывания сокращается на 1-2 часа.

Добавки АЦФ смол значительно снижают вязкость полимерцемент-ных смесей. Зависимость величины вязкости при увеличении дозировки носит линейный характер, определяется количеством гидроксиль-ных групп и смола САФА оказывает больший пластифицирующий эффект, чем АЦФ-ЗМ.

Показано, что введение АЦФ смол оказывает стабилизирующее действие в коагулядионный период структуроо<5разования и ускорение процессов кристаллизации, о чем свидетельствуют повышенные {0-23%) значения пластической прочности к концу сроков схватывания. Экспериментами установлено, что характер изменения пластической усадки полимерцементных смесей хорошо согласуется с кинетикой роста пластической прочности и наибольшая усадка происходит в период коагуляционно-кристаллизационного отруктурообразования.

Величина пластической усадки полимерцементного теста при введении 0,5-1,5$ смолы АЦФ-ЗМ снижается на 19-7, а САФА - 19-10/С. При этом максимальное снижение достигается при введении 1% смолы. Добавйи смол оказывают положительное влияние и на водоудерживаю-щую способность.

Водопотери за сутки у полимерцементных образцов на 20-25$ меньше, чем у обычных цементных. При этом основная масса воды испаряется в первые 3-4 часа. Это вызвано, вероятно, процессом отверждения смолы, что затрудняет массо-перенос воды к верхним слоям твердеющей композиции.' При повышении дозировки смолы до 1,5% от массы цемента разница в водопотерях о контрольными образцами достигает наибольших величин.

Пластифицирующий эффект АЦФ смол объясняется, вероятно, образованием адсорбционно сольватных цленок, которые снижают трение между частицами и ограют роль смазки. Кроме того, за счет образования водородных связей, часть добавки сорбируется на поверхности гидратных новообразований и свободно обменивается на моленулы воды, что не оказывает отрицательного воздействия на кинетику протекания гидратации цемента, что подтверждено результатами физико-химических исследований. Введение,АЦФ смол в принятых пределах

дозировки не вызывает в процессе гидратации образовании новых продуктов, а лишь меняет соотношение между ними. Так, в полимер-цементе интенсифицируется кристаллизация гидросульфоалшината кальция трехсульфатной формы (ГСАК-3) и, протекающая в более ранние сроки, перекристаллизация его в ГСАК-1 не окажет деструктивных воздействий на твердеющую систему. В присутствии АЦФ смол уменьшается количество гидроксида и карбоната кальция. В полимер-цементах с добавками водорастворимых смол возможно взаимодействие гидроксида кальция с полимером. Очевидно, что реакция взаимодействия гидроксида кальция с АЦФ смолами осуществляется путем замещения кальцием ионов водорода в гидроксильных группах с образованием условно-замкнутых пор из пузырьков водорода. При взаимодействии с функциональными группами из разных молекул осуществляется пространственная сливка соседних молекул полимера, что приводит к дополнительному усилению системы. Поэтому добавки АЦФ смол способствуют повышению сульфатостойкости цементного 'камня и бетона. Результатами сравнительных исследований обычного и полныерцемент-ного камня в высокоминерализованных растворах- с содержанием сульфат-ионов 15 г/л и 30 г/л установлено, что фазовый состав продуктов длительной гидратации полимерцемента мало отличается от цементных образцов, твердевших в обычной воде. Отмечается некоторое снижение концентрации гидроксида кальция и большее количество ГСАК-3 в полимерцементе, что можно объяснить некоторым изменением состава жидкой фазы твердеющего цемента и изменением условий кристаллизации этих соединений. Образование ГСАК-3 нартду с наличием экранирующих полимерных пленок, мембран, способствуют улучшению поровой структуры полимерцементного камня, что нашло экспериментальное подтверждение.

При введении добавок смол общая пористость снижается на 2129 (АЦФ-ЗМ) и 22-33$ (САФА) в зависимости от количества политура. При этом необходимо отметить, что снижение общей пористости в диапазоне от 1,0 до 1,5% добавки незначительно. Микропоры (радиус около 100 1) и макропоры (радиус около 1000 А), составляющие• основной объем пор, имеют различную природу и оказывают различное влияние на свойства цементного камня. Введение АЦФ смол вызывает значительное (в 2 и более раза) увеличение доли микропор, которые являются порами кристаллизационной структуры, и уменьшение их размеров. Манроноры (поры между гидратными новообразованиями) поли-мерцементного камня характеризуются снижением их объема до 35$. Сдвиг максимумов этой группы пор влево характеризуется уменьшением радиусов пор.

Улучшение поровой структуры обеспечивает повышение прочностных показателей полимерцементных композиций. Прочность полшерце-ментных образцов возрастает экстремально с max при 1% содержании добавок АЦФ смол. Введение добавок приводит к росту прочности полимерцементов во вей сроки твердения. Прирост прочности образцов в 7-28-ми суточном возрастах составляет 25-30$ в сравнении .с обычным цементом.

Элентронные микроснимки подтверждают морфологичэсниа и структурные особенности полимерцементного камня. Цементный камень характеризуется ритмической блочной-монолитной структурой, сочетающей блоки-пакеты крупнокристаллического портландита и мелкокристаллических гидросиликатов. Полимерцементный камень характеризуется среднезернистой с участками чешуйчато-пластинчатой структуры и наличием пленок и мембран полимера. После длительного воздействия (6 месяцев) сульфатной среды в цементном камне наблюда-

ются очень крупные кристаллы ГСАК-3 и сеть трещин от расклинивающего действия кристалла. Б полимерцементном камне в этих же условиях твердения особых отличий от контрольных образцов не наблюдается.

В четвертой главе приведены результаты исследований по оптимизации составов-, технологических свойств полимерцементной бетонной смеси, физико-технических и эксплуатационных свойств бетона. В результате реализации активного эксперимента получены количественные зависимости водопотребности бетонной смеси и прочнооти бетона в пределах интервалов варьирования следующих структурообра-вупцих факторов: расход цемента (Хд-) - 290+450 кг/м3; соотношение мелкого и крупного заполнителей (Х2) - 0,4*0,6; количеств9 полимерной добавки (Х3) -0-1,55? от массы цемента.

Прочность бетона в 28-ми суточном возрасте:

Ух = 40,23 + 12,56Х1 + 5,27Х3 - О.ЗОХ-^ 1,99Х22 -

- 5,01Х32 - 1,55X^2 + 1,60X^3 - 0,52X2X3, (Ша).

Водопотребность бетонной смеси:

у2 = 165,0 + н,зх1 + о,эх2 - 15,9X3 + + в.Щ2 +

+ 9,7Х32 + 3,7X^2 - 3,2X^3, (л).

При введении полимера около 1,0$ в бетоне наблюдается максимальная- прочность (при Ц=290 кг/м3 2^^=0,95$, при Ц=570 кг/м3 Доотг*'0^' при Ц=450 кг/м3 ^^=1,07/0, превышающая црочность контрольных образцов на 37-54$. При дальнейшем увеличении содержания АЦФ-ЗМ прочность бетона падает. Однако, даже при наибольшем рекомендуемом содержании смолы (1,5$) прочность полимерцемент-ного бетона выше контрольного на 32-40$.

В полимерцементном бетоне со средним расходом цемента наибольшая прочность достигается при отношении песок : щебень равном

0,5, для "жирных" бетрнных смесей наиболее благоприятно соотношение 0,4-0,5, для "тощих" - 0,5-0,6, при незначительном изменении прочности внутри этих границ.

В рассматриваемом диапазоне введения полимера (0,5-1,5$) зависимость подвижности от количества смолы носит линейный характер, хотя при увеличении дозировки более 1,0$ эффект пластификации снижается.

Введение в бетонную смесь АЦФ смол оказывает положительное влияние на сохранение удобоукладываемости полимерцементной бетонной смеси. Тан, обычная бетонная смесь литой консистенции через два часа после приготовления теряет подвижность с 16 до 7 см. По-лимерцементная бетонная смесь в тех же условиях имеет подвижность 10,5-12 см. При этом смола САФА проявляет несколько лучший консервирующий эффект.

Исследования поллмерцементных бетонных смесей различной консистенции показали, что введение АЦФ смол оказывает положительное влияние на процессы водоотделения. Снижение водоотделения более значительно в подвижных бетонных смесях. Так, если в бетонных смесях с подвижностью 5 см снижение достигает 50-60$, то в высокопластичной смеси с подвижностью 17 см величина водоотделения сокращается в 3 раза.

Анализ " расслаиваемости ' полимерцементных бетонных смесей показал, что при одинаковом водосодержании показатель расслаиваемости во всем диапазоне введения полимера снижается в 1,3-1,5 раза. Максимальное снижение достигается при введении добавки в количестве 1,0$. Воздействие АЦФ смол на расслаиваемость равнопод-вижннх бетонных смесей несколько иное. Введение 0,5$ добавки уменьшает расслаиваемость в 2,4 раза, увеличение количества до-

бавки до 1,0$ ведет к еще больному уменьшению расслаиваемое™ (в 3 раза), а дальнейшее увеличение количества смолы не изменяет показатель расслаиЕаемости.

Анализ водоотделенил и расслаиваемости полимерцементных бетонных смесей указывает на повышенную структурную связность компонентов смеси между собой.

Добавки АДО смол способствуют увеличению прочности сцепления вяжущих с заполнителем, что объясняется улучшением смачиваемости последнего и, вероятно, за счет химического взаимодействия гидро-ксильных и карбонильных групп с такими составляющими заполнителя, как и Си i .

Так, прочность сцепления при осевом растяжении полимерце-ментного камня с добавкой АЦФ-ЗМ с мраморным и гранитным заполнителями выше чем бездобавочного соответственно на 60 и 47$. Эти же показатели для добавки САФА составляют 40 и 35$, что объясняется, вероятно, несколько повышенной пористостью контактной зоны. Показатели прочности сцопления полиыерцементного камня с заполнителя-1

ми на узгиб соответственно добавкам АЦФ-ЗМ и САМ составили 92112 и 60-73$.

Введение АЦФ смол увеличивает также прочность сцепления с бетоном как арматуры периодичоского профиля (на 1,8-1,9 МПа), так и гладкостержневой (на 'i, 6-1,8 МПа). Очевидно это связано с улучшением смачиваемости металлических поверхностей, уплотнением бетонной смеси и упрочнением контактной зоны. Показано, что АЦФ смолы не оказывают агрессивного воздействия на стальную арматуру, а заметно пассивируют ое. Добавка 0,5, 1,0, 1,5$ АЦФ-ЗМ снижает удельную величину потери массы металла на 29, 41, 52$, а САФА -на 34, 54, 60$. Этот эффект можно объяснить снижением щелочности

среда твердеющего цемента при полимеризации добавки и, кроме того, образованием пленки смолы на поверхности арматуры.

Исследования двформативних свойств полимерцементного батона под кратковременной нагрузкой показали снижение пластических деформаций на 20-31/3 при практической неизменности упругих и незначительном снижении полных деформаций.

Введение полимерных добавок приводит к структурным изменениям цементного камня, снижению усадочных деформаций и количества дефектов, что обусловливает повышение плотности, водонепроницаемости, морозо- и сульфатостойкости бетона.

Так, максимальное водонасыщение образцов из полимерцементного бетона на 1,2-1,6$ ниже контрольных. Кроме того, у образцов из полимерцементного бетона происходит более равномерное поглощение воды на протяжении всего периода испытаний. Водонепроницаемость бетона повышается с W 4 до WI0-I2.

Образцы из полимерцементного бетона игле ют марку по морозостойкости в 2,5 (АцФ-ЗМ) - 3 (CASA) раза выше в.сравнении с бездобавочными на рядовом портландцементе. Бездобавочный бетон на рядовом портландцементе после 100 циклов, а на сульфатостойком после 150 циклов испытания характеризуется снижением прочности, в то время как полимерцементный бетон продолжает набирать прочность (Км = 1,11-1,14), и только после 200 циклов испытания прочность начинает снижаться.

При испытании образцов в водном растворе солей с концентрацией сульфатов 1,0 г/л в течение 36 месяцев снижение прочности не выявлено, хотя несколько большая прочность образцов без добавки полимера позволяет предполагать уплотнение структуры, что вызвано накоплением продуктов взаимодействия цементного камня и агрессии-

ной среды.

При воздействии грунтовой воды о концентрацией сульфат-ионов 2,0 т/л образцы на обычном портландцементе в течение 15 месяцев испытания упрочнялись (Ко = 1,14), а через 27 месяцев хранения в агрессивной среде коэффициент стойкости упал до 1,05, что вызвано значительным ростом внутренних напряжений. Бетон на сульфато-стойком портландцементе и полиыерцементный показали достаточную стойкость в течение всего времени испытаний.

Испытания на стойкость в среде о концентрацией сульфат-ионов 5,0 г/л показали, что бетон на рядовом портландцементе уже после одного года имеот коэффициент стойкости менее единицы. Бетон на сульфатостойком портландцементе до 27 месяцев упрочнялся (Ко = 1,09), при дальнейшем испытании этот процесс приостановился. По-лимерцементный бетон на обоих видах цемента упрочнялся до 15-18 месяцев.

При испытании стойкости образцов в растворе о очень высокой концентрацией сульфат-ионов (10,0 г/л) полимерцементный бетон на рядовом портландцементе после 18 месяцев испытания, в результате накопления продуктов взаимодейотвия и упрочнения структуры, имел коэффициент стойкости 1,12, а после 24 месяцев Кс=1,0. Полимер-цементный бетон на сульфатостойком портландцементе показал удовлетворительную стойкость и через 36 месяцев испытания тенденции к снижению стойкости на обнаружено.

Введение в бетонную сМесь АЦФ смол позволяет сократить продолжительность теиловлажностной обработки бетона на 2 часа без ущерба для прочности или снизить температуру термообработки до 60-65°С.

Показано положительное влияние раздельной технологии приго-

товления на подвижность смеси и прочность полимерцементного бетона. Подвижность увеличивается на 2-3 см, а прочность в 28-ми суточном возрасте на 11-1ЕЙ.

Проведенными исследованиями установлено, что прочностной эффект, полученный от введения в состав бетона АЦФ смол, позволяет часть цемента заменить наполнителем. Так, введение в состав полимерцементного бетона 30-35^ золы-уноса позволяет получить прочность на уровне контрольных образцов.

В пятой главе рассмотрены области применения АЦФ полимерцементного бетона, производственное внедрение и технико^экономиче-ское обоснование результатов исследований.

На основе проведенных исследований определены рациональные области применения АЦФ полимерцементных композиций. Они рекомендованы для сплошных покрытий полов, защитных стяжек и покрытий, монолитных и сборных конструкций и изделий повышенной плотности,, сульфато-, износо-, трещино- и морозостойкости, пониженной проницаемости для жидкостей и газов.

Производственные работы по применению полимерцементных композиций показали высокую эффективность использования АЦФ смол в качестве добавок. Общий объем изготовленного полимерцементного бетона составляет более 13 тыс. м3.

Технико-экономическая эффективность от применения АЦФ полимерцементного бетона составляет 1,5-2,0 руб/мэ. Общий экономический эффект от внедрения превышает 20,2 тыс. руб.

основные вывода , •

1. Анализом структурообразования и свойств полимерцементных бетонов показана высокая эффективность применения водорастворимых ацетоноформальдегидных смол в качестве полимерной добавки. Установлено влияние АЦФ смол на кинетику процессов структурообраэова-

/

ния, фазовый состав и морфологию продуктов гидратации минерального вяжущего.

2. Показано влияние АЦФ смол на водопотребность и сроки схва- • тывания цементного теста. Пластифицирующий эффект позволяет снизить водопотребность бетонной смеси на 13-18$ (АЦФ-ЗМ) и 15-21$ (САФА), что обеспечивает увеличение до 54$ прочности бетона или сокращение расхода цемента на 14-19$.

3. Введение АЦФ смол позволяет существенно увеличить плотность. Исследования поровой структуры полимерцементного камня показали снижение общей пористости на 21-33$, при этом происходит разукрупнение пор и увеличение количества микропор.

4. Методами рентгенофазового, дифференциального термического анализов установлена высокая сульфатостойкость полимерцементного камня. Введение АЦФ смол позволяет использовать обычный портландцемент в бетонах эксплуатируемых в агрессивной среде с концентрацией сульфат-ионов до 5000 ыг/л, а применение сульфатостойкого портландцемента расширяет область применения бетона в среде с содержанием сульфат-ионов до 10000 ыг/л.

5. Методами активного планирования эксперимента установлены количественные зависимости водопотребности и прочности полимер-цементного бетона от расхода цемента, количества вводимого полимера и соотношения мелкого и крупного заполнителей.

6. Изучение эксплуатационных характеристик полимерцементного

бетона показало, что введение АЦФ смол повышает водонепроницаемость о V/4 до W10-12, а морозостойкость с F200 до Г 500600.

7. Обоснована раздельная технология приготовления.бетонной смеси с добавкой АЦФ смол в количестве 0,5-1,5$. Показано, что применение раздельной технологии приготовления, полимерцемачтной бетонной смеси (с использованием для приготовления поли^эрпемент-ного связующего высокоскоростного смесителя) позволяет значительно увеличить подвижность смеси (о 5 до 7-8 см) и прочность бетона на 11-15$.

8. Результаты исследований полимерцементного бетона внедрены при производстве железобетонных изделий на Янгиерском комбинате строительных материалов и конструкций им.В.И.Ленина, Наримановском экспериментальном заводе железобетонных изделий и при изготовлении конструкций полов Ташкентского трикотажного производственного объединения "Малина". Общий объем внедрения составляет свыше 13 тыс.м3 бетона. При этом реальный экономический эффект составляет 20,3 тыс.рублей. Разработаны п изданы "Рекомендации

по применению полимерцементных композиций АЦФ в строительстве".

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. A.c. СССР 1020395, МКИ 4 М04 В 13/24. Бетонная смесь / М.К.Тахиров, М.Е.Борисов, В.П.Тырин, В.А.Лиманский, В.И.Солома- „ тов.- Я 3388150/29-33; Заявлено 27.01.82; Опубл.30.05.83// Открытия, изобретения. - 1983, № 20.

2. Тахиров М.К., Аббасханов H.A., Тырин В.П., Наров P.A., Воросова Т.Г., Соломатов В.И. О совершенствовании технологии бетона путем применения ацетоноформальдегидных олигомеров// Тез.

докл. П Бсеооюзнои конференции по бетону и железобетону / Повышение эффективности и качества бетона и железобетона, 25-27 мая

1983 г.— Ташкент, 1983 - С.8-16.

3. Тахиров М.К., Аббасханов H.A., Наров P.A., Тырин В.П., Коротин М.М., Воросова Т.Г. САФА - эффективная добавка к бетону

и связующее для полимерных композиций // Тез.докл.координационного совещания по фенопластам, 7-9 июня 1983 г. -"Кемерово, 1983 -С.147-149.

4. Тахиров М.К., Тырин В.П., Воросова Т.Г., Лиманоний В.А., Соломатов В.И. Новая комплексная добавка дая бетона / Инф.лдоток о передовым производственном опыте. - Ташкент, УзНИИНТИ, 1983 -3 с.

5. Тахиров М.К., Тырин В.П., Соломатов В.И. Полимерцеыентный бетон повышенной долговечности / Инф.листок о научно-техническом достижении. - Ташкент, УзНИИНТИ, 1984 - 3 о.

6. Тахиров М.К., Тырин В.П., Соломатов В.И. Эффективный по-лимерцементный бетон на смоле САФА // Тез.донл.Респ.научно-техни-ческого совещания / Интенсификация производства и повышение качества сборных железобетонных изделий, 7-8 мая 1984 г. - Бухара,

1984 - С.44-46.

7. Тахиров М.К., Стрельникова М.П., Усов М.В., Абдук.ами-лов Р.Т., Тырин В.П. Совершенствование технологии бетонных работ в условиях Дорстройтрвота Среднеазиатской дороги применением новых ПАВ // Межв.сб.научных трудов / Промышленное и гражданское строительство на железнодорожном транспорте в условиях Средней Азии, вып.187/34. - Ташкент, 1984. - С.66-71.

8. Соломатов В.И., Тахиров М.К., Тырин В.П. Ацетонофорыаль-дегидоаыинный полимврцементный бетон // Сб.научн.трудов по мате-

риалам координационного совещания / Теория и практика применения полимерцементов в производстве строительных материалов и строительстве, 31 октября - 2 ноября 1984 г. - Тбилиси, 1934 - С.42-47.

9. Тахиров М.К., Тырин В.П., Ахмедов Д.Х. Полимерцементнне композиции на основе ацетоноформальдегидных смол // Тез.докл.Всесоюзной научно-технической конференции / Теория, производство и применение искусственных строительных конгломератов в водохозяйственном строительстве, 13-15 мая 1985 г. - Ташкент, 1985 - С.396-397.

.10. Тахиров М.К., Тырин В.П., Усов М.В., Ахмедов Д.Х., Нама-жонов А.У., Соломатов В.И. Бетоны с добавками и клеи на основе ацетоноформальдегидных смол для крупнопанельного домостроения // Тез.докл.Республиканского научно-технического совещания / Совершенствование технологии крупнопанельного и внедрение объемно-блочного домостроения, 28-29 ноября 1985 г. - Ташкент, 1985. - . С.68-69.

II. Рекомендации по применению полимерцементных композиций АЦФ в строительстве // Госстрой УзССР / сост.Тахиров М.К., рин В.Д., Ахмедов Д.Х., Соломатов В.И. - Ташкент, 1987. - 40 с.

Подписано к печати 04.Q4.88 1*. М- 33676 Усл. п. л. I. Тираж 100 экз. Заказ Бесплатно

РТП ЛИИЖТа, 190031, Ленинград, Московский пр. 9