Полимеры способствуют усовершенствованию бетона

В Германии, в институте по испытаниям и исследованию материалов, был проведен очередной Международный конгресс, который был посвящен использованию в бетоне полимеров. Начиная еще с самого первого конгресса, который проводился в 1975 году в Англии, на каждом из них уделялось достаточно много внимания обмену накопленным опытом и поиску пути для будущего развития данной сферы материаловедения. Последний конгресс еще раз доказал, что бетоны, в состав которых были добавлены полимеры, очень удачно могут вписываться в нынешнюю концепцию по устойчивому развитию, увеличивая продолжительность эксплуатации для многих сооружений и зданий, давая сохранить при этом энергию и природные ресурсы.

Если на начальном периоде развития специалистами и учеными большие ожидания возлагались на масштабное успешное использование т. н. бетонополимеров, которые пропитаны низковязкими мономерами при использовании новых технологий полимеризации и пропитки, то чуть позднее, они переключили свое внимание на те бетонные композиции, где как вяжущая основа применялись расплавы серы или полимерные смолы (полиэфирные, эпоксидные, акриловые и др.).

И первые, и вторые материалы имели хорошие технические характеристики (долговечность, коррозионную стойкость, повышенную прочность и др.) и были использованы в многих сферах строительства (резервуары, хранилища, коммуникационные каналы, трубы, спортивные арены, полы в промышленных зданиях, мосты и др.), а также машиностроения. Однако, выявленное спустя некоторое время негативное соотношения качества и цены, а также минимальный уровень огне- и температуростойкости, значительно ограничили сферу и масштабы их использования.

Одним из следующих уровней развития было использование бетонов, которые модифицированы полимерами. Отличаясь от полимербетонов и бетонополимеров, новый класс бетонов производится с использованием более привычной технологии, по которой полимеры применяются как химические добавки.

Упрощенная технология, а также понижение цены с одновременным улучшением физико-механических параметров, дали возможность стать новому классу бетонов максимально привлекательным для производства высокопрочных и коррозионностойких конструкций и изделий, а еще, очень эффективным материалом для проведения ремонта и качественного укрепления зданий из железобетона наряду с популярными технологиями ремонта посредством пропитки изделий, при помощи низковязкого метилметакрилата. Чтобы максимально повысить безопасность данных работ были разработаны специальные слабоулетучивающиеся и низковязкие композиции мономера метакрилата, использование которых может дать значительное уменьшение воздухо- и влагопроницаемости изделий.

Замена композиций на базе мономера метакрилата бутилакрилатами и полиуретанами, дала возможность значительно уменьшить их летучесть и сделать более качественными эксплуатационные характеристики (деформативность, адгезию и др.). Созданные композиции, сохранив минимальную начальную вязкость, которая способствует качественной пропитке и ликвидации деформаций, отверждаются и при отрицательных температурах, и во влажных условиях. Композиции можно использовать для того, чтобы устранять поверхностные дефекты и проводить инъекционное устранение масштабных дефектов в каменных, бетонных и кирпичных конструкциях.

Самые активные разработки в сфере модификации цементных растворов и бетонов полимерными композициями в данный момент проводятся в японском университете под управлением профессора Охама. Перечисляя новые разработки нельзя не упомянуть и о использовании диспресий стиролбутадиеновых латексов, полиакриловых эфиров и эмульсий полиэтиленвинилацетатных полимерных порошков имеющих восстанавливаемую дисперсию.

К числу новинок относятся также модификации растворов и бетонов со стандартной эпоксидной смолой, при этом модифицирующаяся композиция применяется без какого-либо отвердителя, что минимизирует токсичность. Смола полимеризуется в процессе гидратации цемента, а при ее ускорении путем прогрева, можно отметить значительное возрастание прочности бетона. Необходимо отметить и то, что конструкции из данного раствора и бетона обладают эффектом самозалечивания появляющихся трещин и их можно отнести к классу т. н. «интеллектуальных материалов».

Особый интерес также представляют из себя полимеры-суперадсорбенты, вводящиеся в состав цементного бетона при производстве конструкций из железобетона. Если при эксплуатации данных конструкций на них образуются трещины, в которые начинает попадать влага — начинает выделяться специальный гель, который предотвращает попадание туда жидкости. Созданы эти полиэфирные и эпоксидные экологические смолы на базе метакрилата с минимальным выделением запаха.

Огромную заинтересованность вызвали и цементные растворы, которые были модифицированы полимерамы, которые содержат в себе диоксид титана. При использовании данных растворов в качестве дорожного покрытия, они максимально эффективно могут нейтрализовать выхлопные газы.

Для того, чтобы повысить морозо- и солестойкость дорожного бетона, в Сербии, к примеру, успешно используют модификацию бетона при помощи стиролбутадиеновых латексов, вводящихся в растворы защитных слоев и бетоны несущих конструкций.

Южнокорейские ученые добились очень впечатляющих результатов в разработке очень прочных, легких и долговечных бетонов на базе отвердителя, ненасыщенных полиэфирных смол, смеси искусственных заполнителей и стальной фибры, которые могут использоваться для производства разных строительных изделий и дренирующих частей.

Бетоны с полимерами являются материалами имеющими уникальные свойства и их определение нуждается в соответствующих методах испытания. К примеру, активно работают над стандартизацией методов для планирования и испытаний качественности бетонов с полимерами японские ученые. На данный момент там существует около 50 стандартов, которые разработал Комитет по промышленным стандартам, общество японских строителей, институт архитектуры и институт бетона.

В Соединенных Штатах идут работы по определению полимеров, имеющих максимально стабильные свойства в большом температурном диапазоне и полимеров, которые наиболее совместимы по своим свойствам с раствором для улучшения его конструктивных характеристик. Много сил направлено и на разработку мономеров, которые будут пригодны для более качественной пропитки изделий из бетона, а также конструкций на стройплощадке и в заводских условиях.

Итогом немецкого конгресса, кроме интересных дискуссий, в ходе которых обсуждались цели и задачи предстоящих исследований, стало собрание трудов ІСРІС- 04, изданное под руководством председателя организационного комитета М. Mayltzsch немецким институтом испытаний и исследований материалов.

---