Материал: 200
Лабораторная работа № 1
ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИМЕРОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ ЦЕМЕНТА
Цель работы – повысить водостойкость цемента путём применения полимеров.
Общие сведения
Использование в бетоне полимеров позволяет изменить его структуру и свойства в нужном направлении, улучшить техникоэкономические показатели материала.
Формы использования полимера в бетоне многообразны. Полимеры и материалы на их основе применяют в виде добавок в бетонную смесь в качестве вяжущего для пропитки бетонных и железобетонных изделий, для дисперсного армирования полимерными волокнами, в виде лёгких заполнителей или модификации свойств минеральных заполнителей, в качестве микронаполнителя. Каждое из этих направлений имеет свои области применения итехнологические особенности.
Наиболее распространёнными добавками полимеров в цементные бетоны является поливинилацетат (ПВА), латексы и водорастворимые смолы. Обычно применяются ПВА в виде эмульсии, содержащей около 50 % сухого вещества и некоторого количества поливинилового спирта как эмульгатора.
Различают 2 вида поливинилацетатных эмульсий. К первым относятся мелкодисперсные, или латексные эмульсии, которые имеют частицы размером от 0,05 до 0,5 мкм, ко второму – крупнодисперсные частицы размером от 0,5 до 10 мкм.
Поливинилацетатные латексы готовят в присутствии мыл. Примерный состав (масса в %), вводимый в реактор смеси, таков: винилацетат – 100, вода– 120, элеат калия– от 0,1 до0,5 и перекись водорода – от 0,5 до 1,5. Полимеризация проводится при температуре70 °С, с энергичным перемешиванием и продолжается втечение2-хчасов.
Крупнодисперсные эмульсии поливинилацетата получают при использовании в качестве суспендирующего агента поливинилового спирта. При добавлении его в дисперсную среду (воду) и использовании инициаторов, растворимых в мономере, образуются гранулы, которые послепрекращенияперемешивания опускаются на днореакторов.
При увеличении концентрации поливинилового спирта (выше 0,2 %) и применения в качестве инициатора перекиси водорода обра-
7
зуются дисперсные полимеры с очень мелкими частицами, которые осаждаются очень медленно после разбавления водой.
Среда полимеризационной смеси кислая. Реакцию проводят при температуре 65–90 °С, её продолжительность достигает 10 часов. Полученные дисперсии иногда смешивают с пластификаторами.
ПВАЭ с пластификаторами изготовляются (по вязкости) трёх марок: НВ, СВ и ВВ – соответственно низко-, средне- и высоковязкая.
На реологические свойства поливинилацетатцементных систем и прочность бетона существенное влияние оказывают размеры частиц поливинилацетатной эмульсии. Оптимальные результаты были получены при использовании эмульсии с различными частицами твёрдой фазы в пределах 1-5 мкм.
Для поливинилацетатного бетона (П/Ц = 0,2) наблюдается замедленное нарастание усадки в начальный период твердения, которая со временем повышается. Образцы из бетона с добавкой ПВАЭ при хранении в воде набухают, причём в 10 раз сильнее обычных цементных бетонов. Водопоглащаемость плотного поливинилацетатного бетона состава 1:3 при П/Ц=0,2 после 3-суточного пребывания в воде составляет в среднем 2,4 %.
Водопоглощение определяется по следующей формуле: m1 – m2
W = ——— х 100 %, m2
где m1 – масса образца после выдерживания в воде, г; m2 – масса сухого образца, г.
С увеличением содержания полимера в порах возрастают его плотность и водостойкость.
Прочность при сжатии определяется как частное от деления наибольшей нагрузки, при которой происходит разрушение образца или появлениетрещин,наплощадь начального поперечногосечения образца:
P Rсж = — , S
где P – разрушающая нагрузка, кгс; S – площадь поперечного сечения образца, см2.
Полученные результаты заносим в табл. 1-3 и строим графики по водопоглащению (Rсж от В/Ц и W от t).
Приборы и оборудование: чаша замеса, лопатка замеса, мерный цилиндр, пресс, секундомер, прибор Вика, сушильный шкаф.
8
Задание: заформовать образцы балочек 4х4х16 (по 6 образцов на каждую бригаду).
1.ПЦ без добавки.
2.ПЦ + (ПВАЭ + Н2О).
3.ПЦ + Н2О – затвердевший камень пропитать 5 % -ным рас-
твором ПВАЭ.
Ход работы
1.Навеска цемента 400 г, определяем НГ цементного теста на приборе Вика.
2.На этих же образцах определяем сроки схватывания.
3.По значению НГ формуются балочки.
4.Расформовка балочек на следующий день.
5.Приготовить 200 мл 5%-ного раствора ПВАЭ для пропитки через 14 суток твердения.
6.В 28 сутки определяем ρ образцов (m, V), испытать все балочки на изгиб.
7.4 балочки-половинки испытать на сжатие.
8.Остальные восемь половинок взвесить, поместить сушить при температуре 105 °С до постоянной массы.
9.Четыре половинки, высушенных до постоянной массы, испытать на сжатие.
10.Последние 4 половинки испытать на водопоглощение.
9
Таблица 1. Влияние полимеров на свойства цементного раствора
|
|
|
|
|
Сроки |
|
№ |
|
|
Способ вве- |
|
схватывания |
|
п/п |
Добав- |
Кол- |
дения |
НГ=В/Ц |
|
|
Н.С., |
К.С., |
|||||
|
ка |
во, |
добавки |
|
мин |
мин |
|
|
% |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ρ цем. камня, кг/м³
Прочность, МПа
Кразм
28 28 сух вод
Rизг Rсж Rсж Rсж
|
1 |
- |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
ПВАЭ |
1,5 |
С водой за- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
творения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
ПВАЭ |
5,0 |
С водой за- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
творения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
ПВАЭ |
5,0 |
Обработка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р-ром по- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
верхности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
через 14 сут |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10
Таблица 2. Масса образцов после сушки образцов
№ образца |
Масса образца после сушки через |
|
||
|
1 ч |
1,5 ч |
|
2 ч |
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
Испытание на водопоглощение высушенных до постоянной массы образцов половинок балочек
1.Сначала помещаем образец в воду на 1/4 высоты на 5 мин и взвешиваем (m1).
2.Затем помещаем образец в воду на 1/2 высоты на 5 мин и взвешиваем (m2).
3.Потом помещаем образец в воду на 3/4 высоты на 5 мин и взвешиваем (m3).
4.Доливаем воду, чтобы скрылся весь образец и через 5 мин взвешиваем (m4).
5.Помещаем образец в воду с запасом воды над образцом и оставляем на 24 ч, после 24 часов взвешиваем (m5) и испытываем на сжатие.
Таблица 3. Водопоглощение образцов из цементных растворов
№ |
|
m0, |
m1, |
W1, |
m2, |
W2, |
m3, |
W3, |
m4, |
W4, |
m5, |
W5, |
обр. |
|
г |
г |
% |
г |
% |
г |
% |
г |
% |
г |
% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Среднее |
значение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
W, % |
|
|
- |
|
- |
|
- |
|
- |
|
||
Написать выводы по работе.
11