УДК 691.175

ПЕНОБЕТОН – ЭФФЕКТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ НАРУЖНЫХ СТЕН ОТАПЛИВАЕМЫХ ЗДАНИЙ

Кочеткова Майя Владимировна1, Гусев Николай Иванович2, Щеглова Анна Сергеевна3
1Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, к.т.н., доцент
2Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, к.т.н., профессор
3Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, студент

Аннотация
Описываются свойства полимерцементных растворов, которым свойственна высокая растяжимость, ползучесть и общая деформативность, что весьма важно для трещиностойкости защитно-отделочного покрытия пенобетонных стен.

Ключевые слова: адгезионная способность, водопоглощение, водопроницаемость, динамический модуль упругости, замкнутые поры, коагуляция латекса, коллоиды-стабилизаторы, морозостойкость, пенобетон, усадочные деформации


FOAM CONCRETE - EFFECTIVE MATERIAL FOR THE EXTERIOR WALLS OF HEATED BUILDINGS

Kochetkova Maya Vladimirovna1, Gusev Nikolai Ivanovich2, Shcheglova Anna Sergeevna3
1Penza State University of Architecture and Construction, Ph.D., Associate Professor
2Penza State University of Architecture and Construction, Ph.D., Professor
3Penza State University of Architecture and Construction, student

Abstract
Describe the properties of polymer-solutions that exhibit high tensile, creep and overall deformability, which is very important for crack resistance of protective topcoat foam concrete walls.

Keywords: adhesiveness, closed pores, coagulation of latex, colloids - stabilizers, dynamic modulus of elasticity, foam concrete, frost, shrinkage deformation, water absorption, water permeability


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Кочеткова М.В., Гусев Н.И., Щеглова А.С. Пенобетон – эффективный материал для наружных стен отапливаемых зданий // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 12. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/12/41724 (дата обращения: 29.09.2017).

Наружные стены отапливаемых зданий должны обладать набором, порой не совместимых друг с другом физических, теплотехнических, а также технологических свойств, одним из которых является обывательское требование, чтобы стены могли «дышать», т.е., обеспечивать необходимый для обитателей строения воздухообмен.

Полимерцементные растворы обладают повышенной растяжимостью, отличающейся более чем в 2 раза от растяжимости немодифицированных цементно-песчаных составов. Кроме того с увеличением количества полимера в растворе, возрастает и ползучесть. Высокие упруго-эластические свойства и деформативность полимерцементных растворов, позволяют считать, что они должны отличаться и значительной трещиностойкостью.

Поливинилацетат, как и дивинилстирольный каучук, имеют хорошую адгезионную способность. Так, например, по полученным нами данным прочность соединения со старым бетоном на отрыв составила 3,7 МПа. При увеличении содержания полимера адгезионные силы возрастают при условии воздушно-сухого выдерживания полимерцементного раствора.

Полимерцементным растворам свойственно пониженное водопоглощение и водопроницаемость. Причем конечная величина водопоглощения для поливинилацетатцементного состава достигает тех же величин, что и для обычного раствора. Происходит лишь замедление поглощения воды в первое время. Через 7-10 суток этот разрыв исчезает. Каучукцементные растворы обладают в несколько раз меньшим водопоглощением, чем обычные растворы и при высоком содержании полимера могут не превышать 1%. При содержании полимера менее 10% водопоглощение не отличается от значений для цементно-песчаного раствора. Небольшое водопоглощение для полимерцементных растворов, а также их высокая растяжимость и прочность при растяжении, позволяет предположить хорошую морозостойкость таких составов. Так как эти растворы применялись в основном для внутренних работ, их морозостойкость исследовалась мало. Известно, что для высокой морозостойкости бетона нужно обеспечить его максимальную плотность. Вместе с тем, небольшие замкнутые поры, равномерно распределенные в материале, способствуют повышению его морозостойкости. Было отмечено, что введение полимерных дисперсий в раствор, приводит к разукрупнению в нем пор и создает условия для перераспределения внутренних напряжений в материале, возникающих в результате замерзания жидкости и увеличения ее при этом в объеме до 9%. Полимерцементные растворы отличаются более высокой морозостойкостью по сравнению с немодифицированными составами. Причем применение таких гидрофильных полимеров, как поливинилацетат, менее предпочтительно, чем дивинилстирольного латекса. Таким образом, морозостойкость полимерцементного раствора зависит от вида полимера, а также от его количества. Вместе с тем, высокое содержание полимера в растворе значительно не повышает его морозостойкости. Общим недостатком, свойственным полимерным растворам, является их высокая усадка. Отмечено, что при 20% содержании поливинилацетата в растворе, его усадочные деформации почти в 9 раз превышают результаты для обычного раствора. Влажные условия хранения, особенно в начальный период, уменьшают усадку. Снижается усадка и при уменьшении вводимого в раствор полимера. Особенно велики усадки для растворов с поливинилацетатом, что объясняется его способностью к набуханию. Усадочные деформации каучукцементных растворов при содержании полимера менее 20% не превышают значений усадки для обычного раствора.

Долговечность полимерцементных растворов оценивается такой же, или несколько выше, чем обычных растворов. Однако, в силу недавнего применения полимерцементных композиций, вопрос об их долговечности изучен еще недостаточно.

Мы рассмотрели основные свойства полимерцементных растворов и именно те из них, которые имеют существенное значение для защитно-отделочных покрытий стен из пенобетона. Совершенно очевидно, что введение в цементный раствор полимеров, и в частности, поливинилацетата и латекса СКС-65ГП, улучшает его свойства и открывает возможность использования в качестве защитно-отделочного покрытия стен из пенобетона, с соответствующим обоснованием выбора состава полимерцементных композиций, а главное вида и количества полимера. Вот почему для окончательного выбора полимерной составляющей необходимо провести весь комплекс исследований, необходимых для защитно-отделочного покрытия пенобетона. Нужно определить прочность защитного покрытия при сжатии, растяжении и сдвиге, а также определить прочность его сцепления с пенобетоном. Потребуется проверить водопроницаемость защитного слоя и влияние переменного увлажнения и высушивания на защитно-отделочное покрытие, равно как и его морозостойкость. Нужно испытать также эффективность использования в качестве добавок, как поливинилацетатной дисперсии, так и дивинилстирольного  каучукового латекса.

Одновременно возникает проблема с коагуляцией латекса, которая приводит к образованию творожистых соединений и разобщению глобул полимера, снижающих адгезию покрытия. Для снижения вреда от коагуляции в латексе необходимо обеспечить наибольшее сближение показателей щелочной среды полимерных дисперсий и цементного теста. В этом отношении щелочная среда дивинилстирольного латекса СКС-65ГП, имеющая показатель рН = 11,5 более предпочтительна, так как насыщенный раствор гидроокиси кальция обладает величиной рН = 12,5, а поровая  жидкость бетона характеризуется показателем рН = 11-13 при  показателе рН = 5 в поливинилацетатной дисперсии. Это одна из причин наших предпочтений в адрес использования латекса СКС-65ГП в полимерцементных композициях для защитно-отделочных покрытий пенобетона. Отмеченная ранее коагуляция латекса, вызванная активностью многовалентных ионов кальция и магния, образующихся при  затворении цемента и при разноименности зарядов полимера и цемента. Благодаря чему частички каучука оседают на зернах цемента, образуя творожистую массу, и раствор теряет подвижность и вяжущую способность. Для исключения этого явления в латекс вводят защитные коллоиды-стабилизаторы, образующие на поверхности глобул полимера гидрофильную оболочку. Наиболее распространенными стабилизаторами являются казеинат аммония, гидролизованный костный клей и неионогенные мыла ОП-7 и ОП-10. Для стабилизации латекса используются такие электролиты как: сода, поташ, едкие щелочи. Свойства латексцементных смесей зависят от вида и количества стабилизатора.

В практике применения полимерцементных смесей наиболее часто используется цементно-песчаная смесь состава 1:3 на кварцевом песке без крупного заполнителя. Структуру полимерцементного раствора изменяют путем различных соотношений компонентов и условий твердения. Оптимальным содержанием полимера от веса цемента считается 7-20%. Свойства раствора улучшаются с увеличением полимера от 0 до 20%. При содержании полимера от 0 до 7% его действие подобно действию пластификатора и только при большем содержании образуются полимерные сростки, изменяющие структуру и свойства цементно-песчаного камня. Полное обволакивание зерен и заполнение пустот полимером происходит при его содержании более 20,% и материал начинает обладать свойствами наполненной пластмассы. Максимальную прочность полимерцементные растворы показывают при добавке полимера в количестве 15-20%.

При введении в цементный раствор полимера меняются его реологические характеристики. Значительно возрастает пластичность, вместе с тем увеличивается вязкость раствора. Это дает возможность снизить водопотребность в зависимости от количества вводимого полимера.

Наилучшие значения прочности полимерцементного раствора и другие его свойства, проявляются при твердении в воздушно-сухих условиях при влажности 40-60%. Тепловая обработка ускоряет процесс твердения, но снижает конечную прочность по сравнению с нормальными условиями созревания. Прочность при сжатии во многих случаях для полимерцементного раствора воздушно-сухого хранения оказывается не выше, а иногда и ниже прочности немодифицированного состава влажного хранения. Это свидетельствует о неполной гидратации цемента в воздушно-сухих условиях. Прочность при растяжении и изгибе полимерцементных растворов, как правило, возрастает постепенно при увеличении содержания полимера от 0 до 20%. Затем прочностные характеристики понижаются. Возрастание прочности объясняется положительным взаимодействием межмолекулярных сил между кристаллами цемента и упругими пленками полимера. Отношение прочности при растяжении к прочности при сжатии достигает 1/6.

Введение в раствор  поливинилацетата и каучука способствует улучшению его упруго-эластических характеристик. Динамический модуль упругости полимерцементного раствора начинает понижаться уже при введении полимера до 5%. А при достижении количества полимера 30% модуль упругости понижается до 1/3 значения для обычного раствора. Полимерцементным растворам присущи вязкоэластические свойства, отличающие их от обычных растворов, для которых характерно хрупкое разрушение.


Библиографический список
  1. Гусев Н.И., Кочеткова М.В., Паршина К.С. Наружные стены отапливаемых зданий из высокоэффективного материала // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 11 [Электронный ресурс]. URL:http://web.snauka.ru/issues/2014/11/40691 (дата обращения: 18.11.2014).
  2. Гусев Н.И., Кочеткова М.В., Алёнкина Е.С. Выполнение строительных процессов с применением растворов и бетонов // Современные научные исследования и инновации. – Май 2014. – № 5 [Электронный ресурс]. URL:http://web.snauka.ru/issues/2014/05/34554 (дата обращения: 17.05.2014).
  3. Гусев Н.И. Технология создания строительной продукции [Текст] / Н.И. Гусев, М.В. Кочеткова, Ю.П. Скачков. – Пенза: ПГУАС, 2014. – 147 с.
  4. Гусев Н.И. Организационные основы строительных процессов [Текст] / Н.И. Гусев, М.В. Кочеткова, В.И. Логанина. – Пенза: ПГУАС, 2014. – 271 с.
  5. Гусев Н.И. Полимерцементные композиции для наружной отделки пенобетонных стен [Текст] / Н.И. Гусев, М.В. Кочеткова, К.С. Паршина //  Региональная архитектура и строительство. – 2014. – №2. –С. 74-78.
  6. Гусев Н.И. Из опыта реставрации старых зданий [Текст] / Н.И. Гусев, М.В. Кочеткова, К.С. Паршина //  Региональная архитектура и строительство. – 2014. – №1. – С. 128-131.


Все статьи автора «Кочеткова Майя Владимировна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: