Добавки смол для цемента

Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Использование водорастворимых смол в качестве добавок к бетонам

В настоящее время качество бетона улучшают при введении в его состав алифатических эпоксидных, полиаминной № 89 и карбамидных смол, полимеров, являющихся продуктами переработки сланцев различного химического состава, которые отличаются воздействием и влиянием на сроки схватывания, степень пластификации, скорость твердения и плотность бетона.

Для выявления механизма воздействия смол на цементные системы могут быть использованы такие физико-химические параметры, как поверхностная активность смол, химическое их взаимодействие с цементом и продуктами его гидратации, условия полимеризации в щелочных средах. Были измерены величины поверхностного натяжения различных концентраций водных растворов смол № 89, алифатических эпоксидных (ТЭГ-11, МЭГ-1) и карбамидных (ММФ-50, МФП) на границе с воздухом и смачивающая их способность при использовании цементного клинкера и .минералов заполнителей: кварца, полевого шпата, кальцита.

Установлено (рис. 1), что эти смолы весьма незначительно снижают поверхностное натяжение водных растворов на границе с воздухом. На границе с твердой фазой происходит значительное увеличение смачиваемости (табл. 1).

Предполагается, что изменение поверхностной активности воды на границе с твердой фазой от введения водорастворимых смол является одной из основных причин снижения вязкости цементной системы, увеличения скорости гидратации вяжущего и повышения в 1J5 раза силы сцепления цементного камня с заполнителями бетона и арматурой.

Не установлено химическое взаимодействие карбамидных смол, полиоксиэтилена и полимеров, являющихся продуктами переработки сланцевых смол с цементом и продуктами его гидратации. В работе была показана возможность химического взаимодействия другой группы водорастворимых смол (№ 89 и алифатических эпоксидных), имеющих полярные группы ОН-, NH+, С1- с гидратными новообразованиями цементного камня. Карбамидные смолы медленно полимеризуются в щелочных средах с высокими значениями pH.

Все исследованные смолы (за исключением смолы N° 89) являются замедлителями схватывания цементных систем (табл. 2). При этом наиболее эффективными замедлителями являются продукты переработки сланцевых смол.

Введение добавок пластифицирует смеси. Эффект пластификации особенно сильно проявляется при использовании карбамидных и алифатических смол, длительное время сохраняющих подвижность смесей (рис. 2). В высокопластических и литых бетонных смесях добавки уменьшают водоотделение (табл. 3) и расслаивание.

Исследование изменений прочности бетона по высоте колонны (/:—,1,2 м), бетонированной в вертикальном положении, показало, что добавка смолы № 89 позволяет избежать расслаиваемое смесей.

В зависимости от влияния на кинетику твердения растворов и бетонов смолы делятся на две группы: ускорители (смолы № 89, ТЭГ-1, ДЭГ-1) н замедлители твердения (карбамидные, алкилрезорцииовые, смеси суммарных сланцевых фенолов с этиловым спиртом см. табл. 2). При этом замедление набора прочности наблюдается преимущественно в ранние сроки твердения, этот процесс частично выравнивается для составов с добавками некоторых смол только к возрасту 28 сут или позднее.

Введение в состав бетона водорастворимых смол приводит к повышению марки бетона по водопроницаемости по ГОСТ 4800—59 с В2 до В18—В20 и уменьшению кинетики капиллярного всасывания воды в 5—8 раз. Повышение плотности бетонов объясняется, по-видимому, кальматирующим действием карбамидных смол на норовую структуру .\Умён ьш ен и е пористости цементного камня при введении алифатических эпоксидных и смолы № 89 и изменения в распределении пор по размерам могут быть связаны со структурой продуктов гидратации цемента, их фазовым составом н морфологией.

Изучение с помощью сканирующего электронного микроскопа структуры н морфологии продуктов гидратации, образовавшихся поровом пространстве, где кристаллы имели относительную свободу роста, показало (рис. 3), что добавки не только изменяют дисперсность кристаллов новообразований, но меняют и их фазовый состав. В порах обычного цементного камня (рис. 3,я), вне зависимости от его минералогического состава, преобладают кристаллы гидросульфоалюмината и гидроокиси кальция. В порах цементного камня с добавками водорастворимых смол (рис. 3,6, в) наблюдаем преимущественно структуры низкоосновных гидросиликатов кальция, кристаллов гидроокиси и гидросульфоалюмината кальция мало, размеры их значительно меньше, чем в порах обычного цементного камня. Заполнение порового пространства продуктами гидратации высокой дисперсности с развитой удельной поверхностью частиц способствует уменьшению эффективного радиуса пор, что снижает водопроницаемость материала.

Водорастворимые смолы (алифатические эпоксидные и № 89), увеличивая смачиваемость цемента и заполнителей, подвижность и однородность бетонных и растворных смесей и ускоряя кинетику твердения вяжущего, повышают трещиностойкость бетонов, работающих при воздействии динамических нагрузок. Подтверждением этого являются увеличение динамической прочности бетонов

Таким образом, для повышения подвижности бетонных смесей, плотности и водонепроницаемости бетонов и уменьшения расхода цемента целесообразно использовать все исследованные водорастворимые смолы. Эффективными замедлителями схватывания цемента являются карбамидные смолы и полимеры, являющиеся продуктом переработки сланцевых смол.

В настоящее время эти смолы используются в практике строительства. Так, смола № 89 была применена Ленметростроем при бетонировании железобетонной обделки перегородных тоннелей (7500 м3 бетона), трестом Мостострой-6 для создания гидроизоляции на 5 автодорожных мостах, Мннскстроем для гидроизоляции очистных сооружений— более 1000 м2 поверхности. Карбамидные смолы добавлялись для обеспечения водонепроницаемости бетонов в трестах Череповецметаллургстрой, Главзапстрой, Главленннградстрой. Алифатические эпоксидные смолы применяются при цементировании скважин объединениями Татнефть, Оренбургнефть и на месторождении Самотлор.

Источник

Какие бывают добавки в цемент?

Добавки в цемент используются для регулирования основных строительно-технических свойств и придания специальных качеств бетонe и цементному раствору. Изменяя состав материала с помощью добавок, можно: улучшить пластичность и удобоукладываемость, увеличить плотность, повысить влагонепроницаемость, ускорить или замедлить схватывание, уменьшить усадку и т.д.

Разновидности добавок для цемента

Добавки в цемент классифицируются в соответствии с нормативным документом – ГОСТ 24640-91. «Добавки для цементов». При этом каждый отдельный вид присадки используется для изменения или улучшения определенных свойств строительного материала.

ГОСТ 24640-91 идентифицирует следующие виды добавок:

• Пластифицирующие. Вводя в бетон или раствор материал этого вида можно значительно увеличить удобоукладываемость и пластичность бетонов без внесения дополнительных порций заверителя (максимально оптимизировать «водоцементное» соотношение). Кроме того пластификаторы увеличивают прочность и морозостойкость конструкций, а также позволяют сэкономить до 15% цемента. Популярные пластифицирующие добавки к цементу: Полипаст СП-1 (С-3), «Лигнопан Б-2», «Форт УП-4», а также широко известные в нашем быту – жидкое мыло, моющее средство «Фейри».
• Вовлекатели воздуха. Добавлением в бетонный раствор воздухововлекающих присадок достигается пористость структуры бетонов, что в свою очередь увеличивает морозостойкость сооружения. Противоморозный эффект достигается следующим образом – воздушные поры дают возможность замерзающей воде расширяться в пространство пор, а не в толщу бетона. Так как передозировка данной присадки ведет к значительному снижению прочности конструкции, применять вовлекатель воздуха следует строго по прилагаемой инструкции. Виды воздухововлекающих присадок используемых строителями России: «Micro Air 125», «Микропор 1», «ТЕХНОНИКОЛЬ Aero С», «Аэро 200».
• Ускорители схватывания смеси. Применяются в двух случаях – при бетонных работах в условиях пониженной температуры воздуха и для компенсации вредного влияния других присадок, тормозящих схватывание. Применение ускорителей твердения позволяет проводить послойную заливку и уменьшает время заливки. Популярные ускорители твердения: «Реламикс М2», «Энерджи Адмикс», «Хард Пласт», «Бисил ФС».
• Замедлители схватывания. Используются бетонными заводами и строителями для увеличения временного интервала «живучести» готового бетона или раствора. Строительный материал с добавлением замедлителей схватывания можно транспортировать на большие расстояния, а также производить поэтапную заливку в соответствии с некоторыми видами строительных технологий. Популярные марки замедлителей схватывания: «Линамикс П-120», «Поташ», «Бисил Ретардер», винная кислота, «Неолас-П(1)».
• Уплотняющие добавки. Это эффективные добавки в цемент для гидроизоляции бетонных сооружений эксплуатирующийся в условиях повышенной влажности: резервуаров для хранения воды, тоннелей метрополитенов, фундаментов, погребов, подвалов и гидротехнических конструкций. Кроме того уплотнители увеличивают прочность и коэффициент водонепроницаемости сооружений. Популярные добавки в цемент для водонепроницаемости и уплотнения бетонных растворов: «Д-5», «SIKAPAVER AE-1», «Микрокремнезем МК – 85», «Кальматрон».
• Ингибиторы коррозии. Применяются для эффективной защиты стальной арматуры от корродирования и последующего разрушения. Технический смысл действия присадки заключается в образовании на поверхности арматурных стержней защитной оксидной пленки. Марки ингибиторов коррозии: «MasterProtect 8000 Cl», «Sika® FerroGard®-901», нитрат кальция.
• Противоморозные добавки. В соответствии с названием позволяют вести бетонные работы в зимний период, при температуре окружающего воздуха до 15-20 градусов Цельсия. Суть действия противоморозной добавки заключается в ускорении вывода затворителя из толщи материала. Популярные противоморозные добавки: «АрмМикс НОРДПЛАСТ М», формиат натрия, «Ультралит», «Фриз», «Ирбис-ПрМ».
• Полимерные добавки. Цемент с полимерными добавками используется для приготовления бетонов повышенной: плотности, водонепроницаемости и морозостойкости и прочности «на изгиб». Механизм действия полимерных присадок заключается в образовании на поверхности частичек компонентов (цемента, щебня и песка) тонкой полимерной пленки, которая в свою очередь способствует прочному «склеиванию» частичек в монолитный конгломерат. В числе применяемых полимерных добавок: смола ДЭГ-1 и ТЭГ-1, полиаминная смола С-89, «Mowilith Pulver», Метилцеллюлоза водорастворимая, «Tylose».
• Красящие добавки в цемент. В соответствии со своим названием применяются при изготовлении цветных бетонных растворов используемых при производстве: декоративных конструкций, тротуарной плитки, скульптурных композиций, ваз, кашпо и пр. Марки: «Углерод технический П-803», «Двуокись титана DuPont R-706», «КЖО-50», «FEPREN Y-710», «BROWN 686».

Заключение

Непрофессиональные застройщики часто задаются вопросом: какой лучше цемент с добавками или без? Ответом на этот вопрос будет наличие или отсутствие специальных требований к изготавливаемой конструкции или технологии заливки.

При этом цемент и бетон с добавками априори будет стоить значительно дороже, чем цемент и бетон без добавок. Как уже было сказано, каждый тип добавки выполняет конкретную функцию (увеличивает прочность или водонепроницаемость, регулирует подвижность смеси, повышает устойчивость е низким температурам и т.п.).

Поэтому если к конструкции и технологии строительства не предъявляются специальные требования, приобретать цемент с добавками экономически невыгодно и бессмысленно.

Источник

Отличный состав для шпатлевки из цемента и эпоксидной смолы

Часто эпоксидную смолу или эпоксидный клей используют не только для склеивания поверхностей или отливки каких-то заготовок в декоративных целях, но и в качестве шпатлевки. Но беда в том, что до застывания или образования такой консистенции, которая не позволит смоле вытечь, проходит определенное время, и полноценного замазывания щелей, стыков, трещин не получается.

Смола или большая ее часть успевает вытечь, а дожидаться, пока эпоксидка и отвердитель вступят в частичную реакцию, чтобы замазывать уже густеющим составом тоже непродуктивно. По двум возможным причинам:

1. Можно не успеть использовать всю разведенную смолу, процесс полимеризации способен вдруг ускориться.
2. Замазывание уже густеющей смолой может нарушить образование длинных цепочек полимеров, и состав, которым замазывают щели, трещины, стыки, окажется менее прочным, как если бы его использовали сразу.

Наполнители

Выходом из сложного положения в таких случаях становится добавление наполнителей в эпоксидный состав. Однако следует помнить, что из-за специфики застывания эпоксидных составов с наполнителями (он обычно схватываются быстрее) введение добавок-наполнителей нужно делать в саму эпоксидную основу, до того, как туда вольется отвердитель. Иначе существует риск не успеть использовать мастику-шпатлевку, так как последние ее порции схватятся настолько, что мастер не сможет замазать места, для которых готовили состав.

Из множества субстанций, которых допустимо применить как наполнители для эпоксидной смолы, удобно разобрать похожие по составу и физическим свойствам, чтобы знать, на что ориентироваться при выборе.

• Аэросил. В аптеках легко купить средство под названием «Полисорб». Представляет оно собой коллоидный диоксид кремния. Он снижает ударную вязкость эпоксидного состава после отверждения, повышает хрупкость. Чрезвычайно тяжело обрабатывается, при попытке зачистить неровности после замазки и застывания швов, в месте трения напильником или наждачной шкуркой тянется, опилки от этого состава не образуются.
• Древесная пыль (древесная мука). Годится только для склеивания дерева в смеси с эпоксидкой. Увеличивает вязкость эпоксидных составов после застывания, характеризуется плохой адгезией даже для пористых материалов. Шпатлевки на основе древесной муки и эпоксидки плохо поддаются обработке.
• Тальк. Синонимы — детская присыпка, силикат магния. Для применения в качестве наполнителя для эпоксидных смол тальк нужно прокалить, чтобы избавиться от всегда содержащейся в нем влаги.

• Песок (мелкий речной). Отличный наполнитель, с единственным недостатком – образует очень тяжелую шпатлевку. Хорошо обрабатывается шлифовкой или просто шкурением.
• Цемент. Один из самых лучших сыпучих мелкодисперсных наполнителей. Дает шпатлевку темно-серого цвета, после застывания обладает чрезвычайной твердостью.
• Двуокись (диоксид) титана. Есть смысл сделать смолу с таким наполнителем, если нужна шпатлевка белого цвета.
• Алюминиевая пудра. Одно из достоинств этого вещества в качестве наполнителя для шпатлевки – электропроводность и большая прочность получаемой застывшей массы. Она тем выше, чем больше в эпоксидной смоле пудры. После застывания состава создается полное впечатление, что перед нами слиток алюминия.

Таким образом, если не важен цвет заделываемых швов или трещин, цемент для цели приготовить шпатлевку является лучшим вариантом. Дело облегчается еще и тем, что стоимость его невысока, а в строительных магазинах легко купить и небольшое его количество, по крайней мере, мешок в 50 кг покупать нет нужды.

Всем известно, что схватывание цемента происходит только в присутствии воды, и когда его добавляют в эпоксидку, получается чрезвычайно прочный материал. Полное впечатление, что цемент дополнительно схватился. Но постойте, ведь в эпоксидных составах нет воды?

Не все так однозначно: на концах молекул полимера, который образуется в процессе застывания смолы после ее смешивания с отвердителем, могут быть свободные гидроксильные группы. Они и могут сыграть роль добавленной воды. Химический механизм действия несколько иной, чем если это была бы Н2О, но результат получается тот же.

Количество добавляемого в эпоксидный состав цемента зависит от той степени густоты шпатлевки, которую требуется получить. Но не рекомендуется делать цемента в составе такой смеси больше, чем 2 его части на 1 часть эпоксидная смола с отвердителем, иначе после полного застывания есть риск получить очень хрупкий материал, способный к тому же к растрескиванию от перепадов температур. Оптимальное соотношение цемента и эпоксидки будет 1 к 1. После тщательного замешивания компонентов получения однородной массы в нее добавляют отвердитель.

Скорость застывания

Скорость застывания данного шпатлевочного состава всегда выше скорости застывания только одной смолы и отвердителя. Это происходит и из-за способности цемента служить катализатором процесса полимеризации (не забываем о гидроксильных «водных» группах в составе молекул образуемого полимера).

Скорость же схватывания зависит, как от температуры полученной массы, так и от того, какой отвердитель использовался при замешивании состава.

• Если это полиэтиленполиамин (ПЭПА), жидкий, гораздо более текучий, чем сама эпоксидная смола, отвердитель насыщенного желтовато-коричневого цвета, то для увеличения скорости затвердевания есть смысл немного подогреть смесь смолы, наполнителя и отвердителя. Составы с ПЭПА относят к «холодным» видам отвердителя, не вызывающих самопроизвольного разогрева смесей.
• Другой вид отвердителя – триэтилентетраамин (ТЭТА) при добавлении в эпоксидный состав (неважно – с наполнителем или без) вызывает его самопроизвольное разогревание, и, как следствие, большую скорость полимеризации.

Самая высокая скорость реакции отверждения протекает в пограничном слое, где встречаются три компонента изготавливаемой замазки, а так как перемешиваются компоненты очень тщательно, то вся толща шпатлевки превращается в пограничный слой. В таком составе, как смола-цемент-отвердитель будет наблюдаться ограниченный отвод тепла из заставаемой массы, что еще больше ускорит полимеризацию.

Для замедления скорости схватывания применяйте в качестве отвердителей полиэтиленполиамин или обеспечивайте эффективный отвод тепла помещением предмета отливки в холодную среду. Другой метод — обдув ледяным воздухом, использование при возможности углекислотного «сухого льда».

Как бы быстро не шел процесс полимеризации, частицы цемента, как очень тяжелого наполнителя, опустятся вниз в общей застывающей массе, это тоже нужно учитывать во время приготовления эпоксидно-цементной смеси.

Источник