Добавки к органическим вяжущим

Органические вяжущие вещества в чистом виде применяют очень редко. В большинстве случаев в них добавляют различные вещества либо облегчающие работу с вяжущими, либо улучшающие их эксплу­атационные свойства. К таким добавкам относятся растворители, наполнители, пластификаторы, отвердители, инициаторы отверждения и др.

Растворители применяют для расжижения, т. е. для придания рабочей консистенции краскам, клеям, мастикам и строительным растворам на органических вяжущих. Подробно о растворителях см. § 18.3. Иногда, напротив, смесям с органическими вяжущими необхо­димо придать большую вязкость или структурную прочность. Напри­мер, клеям и мастикам, наносимым на вертикальную поверхность. В таком случае используют тонкодисперсные наполнители, загущающие смесь и придающие ей тиксотропные свойства. Наполнители, кроме того, вводят в полимерные материалы для снижения их стоимости и придания необходимых свойств: твердости, прочности, износостойко­сти и др. (подробнее о наполнителях см. § 15.1). Пластификаторы и стабилизаторы добавляют к полимерам для придания им требуемых механических свойств и долговечности. Отвердители — необходимый компонент смесей, в которых в качестве вяжущего использованы термореактивные олигомеры.

Пластификаторы — вещества, вводимые в полимерные материалы с целью повышения эластичности и пластичности. Действие пласти­фикатора в упрощенном виде можно представить так. Относительно небольшие молекулы пластификатора, проникая между молекулами полимера, ослабляют межмолекулярные связи и тем самым повышают подвижность полимерных молекул. Пластификаторы должны хорошо совмещаться с полимером, образуя с ним устойчивую композицию, должны обладать малой летучестью и способностью проявлять пласти­фицирующее действие не только при нормальной, но и при понижен­ной температуре.

В строительстве применяют низкомолекулярные и высокомолеку­лярные пластификаторы. Из низкомолекулярных пластификаторов применяют эфиры фталевой кислоты (фталаты) и эфиры фосфорной кислоты (фосфаты). Среди фталатов наибольшее распространение получил диоктилфтапат ДОФ, из фосфатов — трикрезилфосфат. ДОФ — прозрачная маслянистая жидкость плотностью 980 кг/м³, хорошо совмещающаяся со многими полимерами (поливинилхлоридом, поли-винилацетатом, эпоксидными смолами и др.).

Высокомолекулярные пластификаторы отличаются высокоэластиче­скими свойствами. В пластмассах в качестве пластификаторов исполь­зуют эпоксидированные масла и олигомерные полиэфиры; битумные материалы пластифицируют добавками эластомеров, например, каучу­ка. Преимущество полимерных пластификаторов над низкомолекуляр­ными состоит в том, что они не летучи и не экстрагируются из материала растворителями.

Отвердители — вещества, вызывающие отверждение термореактив­ных олигомеров, т. е. связывающие относительно короткие линейные молекулы органического вяжущего в крупные трехмерные (сетчатые) молекулы. По характеру действия эти вещества делят на две группы: собственно отвердители и инициаторы (или катализаторы) отвержде­ния.

Отвердителями термореактивных олигомеров служат полифункци­ональные (как минимум, бифункциональные) вещества. Эти вещества своими функциональными группами соединяются с молекулами оли-гомера, образуя как бы поперечные мостики (поэтому и нужны как минимум две функциональные группы). Потребное количество отвер-дителя определяется числом функциональных групп в молекуле оли-гомера и самого отвердителя.

Для фенолформальдегидных полимеров в качестве отвердителя применяют уротропин (гексаметилентетраамин), распадающийся при нагревании на три молекулы формальдегида, который и производит сшивку. Эпоксидные смолы отверждают полифункциональными ами­нами (наибольшее распространение получил полиэтиленполиамин — гуйттал

Инициаторы отверждения — вещества, распадающиеся в условиях отверждения с образованием свободных радикалов, инициирующих соединение молекул олигомеров друг с другом. Так, для ненасыщенных полиэфирных смол применяют перекисные инициаторы, например гидроперекись изопропилбензола — «гипериз». Так как перекиси рас­падаются относительно медленно, добавляют вещества — ускорители отверждения, в данном случае — ускоритель НК (нафтенат кобальта). Ускоритель и инициатор вместе называются отверждающей системой. Необходимо помнить, что смешивать непосредственно инициатор с ускорителем категорически воспрещается, так как это может привести к взрыву с выбросом токсичных веществ. Принято раздельно смеши­вать инициатор с частью олигомера, а ускоритель с оставшейся частью, а затем уж соединяют эти смеси.

При отверждении некоторых термореактивных олигомеров, спо­собных к самоотверждению при определенной реакции среды (опре­деленном рН), используют вещества, создающие необходимую реак­цию среды: кислоты, щелочи. Так, для отверждения мочевино- и меламиноформальдегидных смол добавляют кислоты — контакт Пет­рова, бензосульфокислоту, соляную кислоту и т. п.

Контрольные вопросы

1. Какие виды органических вяжущих веществ вы знаете? 2. В чем различие термопластичных и термореактивных вяжущих? 3. Каковы общие свойства битумов и дегтей? В чем их различия? 4. Что такое пек? 5. Назовите основные свойства термопла­стичных полимеров. 6. Какие термопластичные полимеры применяют в строительстве? 7. Расскажите, что такое поливинилацетатная дисперсия. 8. Назовите основные свойства термореактивных полимеров. Что такое олигомеры? 9. Расскажите о свойствах фенол-формальдегидных, карбамидных и эпоксидных полимеров. 10. Что такое каучуки? 11. Расскажите о свойствах дивинилстирольного латекса. 12. Что такое полиизобутилен? 13. Какие производные целлюлозы применяют в отделочных работах? 14. Что такое пластификаторы, отвердители, инициаторы и ускорители?

РАЗДЕЛ 5. МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ

ГЛАВА 10. ЗАПОЛНИТЕЛИ ДЛЯ БЕТОНОВ И РАСТВОРОВ

10.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Заполнители для бетонов и растворов — это природные или искус­ственные каменные сыпучие материалы, состоящие из отдельных зерен. Термин «заполнитель» указывает на роль этого материала в бетонах и растворах: заполнитель занимает до 85 % от общего объема бетона. Стоимость обычных заполнителей значительно меньше, чем стоимость вяжущего. Следовательно, чем больше в бетоне заполните­лей, тем бетон дешевле.

Однако этим не исчерпывается роль заполнителей. Так, в цемент­ных бетонах и растворах они снижают усадку материала и повышают его трещиностойкость. Кроме того, заполнители во многом определяют свойства бетона. Например, используя в качестве заполнителя чугун­ную дробь и железные руды, получают особо тяжелый бетон, защища­ющий от ионизирующих излучений, а применяя пемзу, керамзит или вспученные шлаки — легкий бетон, обладающий хорошими теплоизо­лирующими свойствами.

В зависимости от размера зерен заполнитель бывает:

• мелкий (песок) — зерна 0,16...5 мм;

• крупный — зерна 5...70 мм.

Крупный заполнитель в зависимости от формы зерен называют щебнем — зерна неправильной формы с шероховатой поверхностью или гравием — зерна округлой формы с гладкой поверхностью. Щебень получают дроблением более крупных кусков, в том числе и гравия.

Заполнители как крупные, так и мелкие могут быть:

• природными, добываемыми в карьерах и подвергаемые только рассеву, промывке и, если это необходимо, дроблению;

• искусственными, получаемыми из промышленных отходов (ме­таллургических шлаков, зол электростанций и т. п.) или специальной обработкой природного сырья (из глины получают керамзит, из пер­лита — вспученный перлит и др.). А

В последнее время начинают использовать «вторичные» заполни^ тели, выделяемые из отслуживших свой срок бетонных и железобет^/ ных конструкций дроблением и рассевом.

Структура заполнителя характеризуется двумя пока­зателями: межзерновой пустотностью и пористостью самих зерен заполнителя. Обобщенной характеристикой, учитывающей и межзер­новую пустотность, и внутреннюю пористость зерен, служит насыпная плотность заполнителя р_нас, которая представляет собой массу единицы объема сыпучего материала, взятого вместе с пустотами:

По плотности зерен заполнители подразделяют: на плотные (тяже­лые) с плотностью зерен более 2000 кг/м³ и пористые (легкие), имеющие пористую структуру зерен с плотностью менее 2000 кг/м (обычно 1600...400 кг/м³).

Заполнители для бетонов и растворов должны отвечать следующим требованиям:

• иметь определенный зерновой состав (соотношение зерен раз­личного размера) для того, чтобы объем пустот между зернами (меж­зерновая пустотность) был минимальный, т. е. пустоты между круп­ными зернами были заняты более мелкими;

• поверхность зерен заполнителя должна обеспечивать хорошее сцепление с твердеющим вяжущим, т. е. по возможности быть шеро­ховатой, и на ней не должно быть глинистых и пылеватых примесей;

• заполнитель не должен содержать примесей, отрицательно дей­ствующих на твердение вяжущего и на последующую прочность и стойкость бетона и раствора.

Дата добавления: 2014-12-16