Полистиролбетон на цементном вяжущем представляет собой сложную систему, содержащую гидрофобные и гидрофильные частицы и полярную жидкость (воду), которая хорошо смачивает вещества с ионно-ковалентной кристаллической решеткой и не смачивает гидрофобную поверхность пенополистирола.

Поэтому одним из условий формирования более прочных контактов в данной системе является создание промежуточных слоев из тонких пленок, обеспечивающих хорошую сцепляемость одновременно с пенополистиролом и цементом с помощью химических добавок. С целью повышения гидрофильности пенополистирола в работе были использованы следующие химические добавки: КМЦ, ПВА, акриловая грунтовка (АГ), С-3, моющее средство (МС) и пек талловый омыленный (ПТО).

Перечисленные химические добавки или содержат полярную группу, как, например ПТО и моющее средство, сульфогруппу (С-3), или представляют собой водные высокодисперсные эмульсии синтетических клеев (ПВА, АГ), или коллоидную систему клея (КМЦ). Следовательно, перечисленные добавки характеризуются различной дисперсностью частиц: от истинных растворов с размеров частиц меньше 0,1 мк до эмульсии с размером частиц 1 мк и более [2]. Добавки вводились в количестве 0,2, 0,4, 0,6 и 0,8% от массы цемента, из расчета на сухое вещество. Величина адгезии оценивалась по пределу прочности при сдвиге.

Для этого образцы-плиточки пенополистирола (5*5*2 см), поверхность которых смачивалась водными растворами добавок, склеивались цементным тестом, приготовленном на этих же растворах толщиной 1 см. Одновременно формовались образцы-кубики (2*2*2 см) из цементного теста с целью установления влияния добавок на прочность цементного камня, результаты представлены в таблице 1, 2 и на рисунке.

Анализ полученных результатов позволяет оценить эффективность химических добавок и определить их максимальную дозировку, исходя из значений предела прочности при сдвиге. При этом следует отметить, что все исследованные добавки повышают гидрофильность пенополистирола (угол смачивания меньше 90C). Практически одинаковую и более высокую адгезию показали добавки АГ, ПВА и С-3 при оптимальных дозировках, соответственно, 0,4, 0,2 и 0,8. При этом предел прочности при сдвиге в 2,21-2,25 раза выше, чем прочность на цементе без добавок (рис.). Также следует отметить пластифицирующий эффект перечисленных добавок, а именно снижается водопотребность при одинаковой пластичности на 6- 18,5%.

Наиболее эффективной из этого класса добавок следует считать ПВА, т.к., и пластифицирующий эффект и повышение адгезии достигается при меньшей дозировке. В свою очередь добавки КМЦ, ПТО и МС повышают адгезию на 27-92%, однако, при этом возрастает водопотребность на 6 -17% и до 35% на КМЦ. Кроме того, данные добавки понижают прочность цементного камня при сжатии (табл. 2), следовательно, величина адгезионной прочности непропорциональна пределу прочности при сжатии. Эффективность добавок также оценивалась по способности окатывать сухим цементом поверхность полистирольных гранул (раствора с добавками), пошедшей на смачивание их поверхности. Концентрация растворов с добавками, используемая для смачивания их поверхности, составляла от 0,8 до 3,2%, что соответствовало принятым дозировкам (0,2-0,8% от массы цемента). В данном эксперименте исследовались три вида добавок при постоянном объеме гранул, постоянном расходе растворов и цемента. Гранулы окатывались в течении 2 мин. (1 мин. - в растворе и 1 мин. - в цементе).

Установлено, что в зависимости от концентрации и вида добавки расходуется различное количество раствора для смачивания поверхности пенополистирола и лежит в пределах от 8 до 12,8% от объема гранул. Насыпная плотность окатанных гранул также изменяется и составляет от 0,37 до 0,47 г/см3, при этом насыпной объем увеличивается на 20%, а исходная насыпная плотность пенополистирольных гранул составляет 0,015 г/см3. Также следует отметить, что при одинаковых условиях окатывания поверхность полистирольных гранул покрывается цементным слоем не однородно, это наблюдается в случае применения ПВА и эмульсии АГ. Вероятно, это связано не только с шероховатостью поверхности гранул, но и с капельно-дисперсным строением эмульсии.

В случае использования добавки С-3, не относящейся к разряду классических клеев, хорошая окатываемость вероятно связана с более высокой дисперсностью частиц, обеспечивающих большую площадь истинных контактов.

Таким образом, полученные результаты позволяют целенаправленно управлять процессами структурообразования в системе пенополистирол-цемент-вода.

Литература

1. Дерягин Б.В., Кротова Н.А., Смигла В.П. Адгезия твердых тел. М.: Наука, 1973, 278с.
2. Писаренко А.П., Поспелова К.А., Яковлев А.Г. Курс коллоидной химии. М.: Высшая школа, 1964, 250с.
3. Черкинский Ю.С. Полимерцементный бетон, М.:Стройиздат, 1984, 212с

C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка цемента можно познакомиться в отчетах Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков  «Рынок цемента в России».

Журба О.В., аспирант, Архинчеева Н.В., канд. хим.наук, доц.,
Щукина Е.Г., канд. техн. наук, доц., Константинова К.К., канд.хим.наук
Восточно-Сибирский государственный технологический университет

http://conf.bstu.ru/conf/docs/0029/0585.doc