Upload
others
View
5
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Polimerimamodifikovani betoni i
malteri
Polimerima modifikovani betoni i malteri
Ideja - primena različitih supstanci tipa polimera,kojima se mogu u okviru uobičajenih betona imaltera otkloniti izvesni nedostaci:
• Niska čvrstoća pri zatezanju,• Izražena krtost,• Nedovoljna otpornost uprema pojedinimhemijskim agensima itd.
1. Polimerima modifikovani malteri (PMM)2. Polimerima modifikovani betoni (PMC)3. Malteri i betoni impregnirani polimerima (PIM/PIC)
Polimerima modifikovani betoni i malteri
Struktura – monolitna, dobijena sprezanjem organske(polimerne) matrice i matrice koju formira očvrsloneorgansko vezivo (npr. cementni kamen).
• Organska matrica – čvrstoća pri zatezanju, žilavost,hemijska otpornost itd.
• Neorganska matrica – čvrstoća pri pritisku, tvrdoća isl.
Uslov: Odabrana kombinacija polimera i vode ne smenegativno da utiče na proces očvršćavanja mineralnogveziva, niti na polimerizaciju upotrebljenogpolimernog dodatka. Oprezno sa hem. dodacima.
Polimerima modifikovani betoni i malteri
Formulacija polimera-modifikatora može biti:
• Disperzija• Emulzija• Praškasta formulacija• Tečnost, u prvom redu lateksi (vodena disperzijaodređenog polimera)
Najveći broj lateksa isporučuje se sa različitimdodacima koji olakšavaju optimalnu primenu(emulgator, stabilizator, antipenušavac...).
Učešće polimera u betonu ili malteru se izražava uvidu polimercementnog faktora, ne uzimajući uobzir količinu vode u disperziji (40-80%)
Polimerima modifikovani betoni i malteri
Polimeri i monomeri
modifikatori betona imaltera
Polimerni lateksi
Elastomerni lateksi
Termoplastični lateksi
Termoreaktivni lateksi
Bitumenski lateksi
Mešavine lateksa
Praškaste emulzije
Vodorastvorljivi polimeri
Tečne smole
Monomeri
Princip lateksne modifikacije i strukturne karakteristike betona i maltera modifikovanih lateksima
Početno stanje
Stvaranje cementnog gela
Nehidratisana čestica cementa
Voda
Polimerna čestica
Agregat
Agregat obavijen tankim filmom polimera
Cementni gel, nehidratisane čestice cementa i polimer
Polimerne čestice nataložene na gelu i agregatu
Princip lateksne modifikacije i strukturne karakteristike betona i maltera modifikovanih lateksima
Hidratacija cementa
Konačno formiranje polimernog
sloja i bimatrične faze
Agregat
Cementni gel
Gelski prostor sa polimernim česticama
Agregat
Mehurić vazduha
Hidratisan cement
Polimerna mreža – čestice polimera
Pojednostavljeni model procesa obrazovanja polimernog sloja na produktima hidratacije cementa
Produkti hidratacije cementa
Produkti hidratacije cementa
Produkti hidratacije cementa
Koagulacija polimernih čestica
Prodor vode kroz polimerne česticeSjedinjavanje polimernih čestica
Polimerna čestica
Voda
Formiranje površinski upakovane strukture
(membrane) polimernih čestica
Formiranje homogenog sloja polimera koji prožima i
postojeće produkte hidratacije
Polimerni lateks
Svojstva mešavina u svežem stanju
Mešanje u protivstrujnoj mešalici
Mešanje u gravitacionoj mešalici
Zavisnost mp/mc – ∆p za slučaj pripremanja betonske mešavine sa dodatkom lateksa BSK (butadienstirolni kaučuk) u protivstrujnoj i gravitacionoj mešalici
Svojstva mešavina u svežem stanju
Sleganje
Vebe
Zavisnost konzistencije betona sa dodatkom lateksa BSK (mv/mc=0,43) u funkciji polimercementnog odnosa
Svojstva mešavina u svežem stanju
Sadržaj uvučenog vazduha u fukciji vrste i koncentracije primenjenog lateksa
5
10
15
Svojstva mešavina u svežem stanju
Vodocementni faktor u fukciji koncentracije primenjenog lateksaza ciljane vrednosti sleganja od 5 cm, 10 cm i 15 cm
0,535
Svojstva mešavina u svežem stanju
Uticaj sadržaja polimera u disperziji na promenu vodocementnog faktora, a time i na promenu kapilarne poroznosti kompozita
Kp=mp/md – koncentracija polimera u disperziji
Svojstva mešavina u svežem stanju
Na osnovu grafičkog prikaza sa prethodne stranemože se zaključiti da u slučajevima kada je udisperziji koncentracija polimera Kp > 0,535 možebiti reči o smanjenju kapilarne poroznosti na baziformiranja polimerne matrice.
Međutim, i pri nižim koncentracijama polimera udisperziji, mogu se postići veće kompaktnostipolimerima modifikovanih maltera i betona,zahvaljujući efektu plastifikatora koji proizvodeskoro svi lateksi.
Svojstva mešavina u očvrslom stanju
Imajući u vidu do sada izložene strukturne karakteristikelateksima modifikovanih betona i maltera, ne trebaočekivati značajnije povećanje čvrstoće pri pritisku kodovih kompozita.
Prednosti primene lateksa u modifikovanim betonima imalterima odnose se na efekte formiranja polimernematrice:
• Veća čvrstoća pri zatezanju,
• Veća žilavost,
• Manja vodopropustljivost, paropropustljovost igasopropustljivost,
• Otpornost na dejstvo mraza i hemijska otpornost.
Dodatak – lateks BSK
Svojstva mešavina u očvrslom stanju
Slučaj upotrebe lateksnog dodatka bez antipenušavca
Svojstva mešavina u očvrslom stanju
Dijagram σ-ε betona modifikovanih lateksom BSK
(E u GPa)
Zavisnost upijanja vode od polimer-cementnog odnosa i vremena provedenog u vodi
Zavisnost čvrstoće betona pri zatezanju savijanjem (fzs) od polimercementnog odnosa i vremena
Svojstva mešavina u očvrslom stanju
Svojstva mešavina u očvrslom stanju
Koeficijent tečenja (φ) betona modifikovanih lateksnim dodacima
PAE –poliakrilni esterBSK –butadien stirolni kaučuk
Svojstva mešavina u očvrslom stanju
Čvrstoća pri zatezanju savijanjem u funkciji od temperature za različite vrste lateksa
PAE –poliakrilni esterBSK –butadien stirolni kaučukPEVA –polietilen vinilacetat
Otpornost na prodiranje hlorida nemodifikovanog betona (1) i betona modifikovanog dodatkom PAE (2)
Koroziona otpornost
δ+∆δ
P > 0
Premazi, šljeme, paste i slični sistemi
Područje početka otvaranja –razvlačenje zaptivenog materijala
∆δ (mm)
0,15-0,2 0,3-0,4
0,15-0,2
0,3-0,4
∆δ (mm)
Područje otvorene prsline
Područje potpuno zatvorene prsline
•Sa ili bez punioca (pesak krupnoće do 1 mm - šljeme)•Tankoslojni premazi (VDP, SN,AK, ankerisanje, injektiranje...)•Veći polimercementni odnosi (preko 20%)•Premazivanje preko prslina širine do 0,3 mm (preko 0,3 mm - injektiranje)
δ= 1 mm
P = 0
Zaptivena (zatvorena) tj. premazana prslina
PRIMENA BETONA MODIFIKOVANIH POLIMERIMA
GRAĐENJE NOVIH I SANACIJA POSTOJEĆIH BETONSKIH
KONSTRUKCIJA
INDUSTRIJSKI OBJEKTI
SAOBRAĆAJNI OBJEKTI
OSTALO
BazeniRezervoari
SilosiKolektori
Odvodni kanaliIndustrijski
podoviTemelji mašina
Tankvane
Mostovi (kolovozne ploče)
Aerodromske pistePutevi (kolovozne
ploče)Tuneli i metroi
ParkiralištaGaraže (podovi)
Železnica (pragovi)
Ravni krovoviDelovi objekata
u moruTemelji u
agresivnim sredinamaAseizmička
gradnjaPrefabrikacija
Primena Vrsta radovaCement :
pesakLateks : cement
Debljina(cm)
Materijali zapodove
Podovi u običnim zgradama, skladištima, sanitarnim prostorijama i dr.
Hodnici, stepeništa, hemijska industrija, garaže i dr.
1:3
1:3
1:0,2 do 1:0,3
1:0,3 do 1:0,5
0,5-1,0
1,0-1,5
Vodonepropus.materijali
Ravni betonski krovovi, betonski zidovi, rezervoari za vodu, bazeni, kanali, silosi i sl.
1:2 do 1:3 1:0,3 do 1:0,5
0,5-2,0
Athezionimaterijali
Lepkovi za obložne materijale podova i zidova (pločice, termoizolacioni materijali i dr.)
Veza starog i novog betona i starog i novog maltera.
Ispunjavanje pukotina (injektiranje)
1:0 do 1:3
1:0 do 1:1
1:0 do 1:3
1:0,2 do 1:0,5
1:0,2
1:0,2
-
-
-
Antikorozioneobloge
Cevi za otpadne vode, podovi u hemijskoj industriji, malteri za lepljenje kiselootporne keramike, kanali za otpadne vode i sl.
1:2 do 1:3 1:0,4 do 1:0,6
1,0-1,5
Polimer betoni imalteri
Polimer betoni i malteri
Polimer betoni i malteri predstavljaju betone i maltereu okviru kojih se kao vezivo koristi određen polimer –sintetička smola.
Najčešće se koriste određeni termostabilni polimeri -dvokomponentni fabrički proizvodi u tečnomagregatnom stanju, do čijeg očvršćavanja –polimerizacije – dolazi upotrebom određenihkatalizatora – očvršćivača.
Polimer betoni i malteri
Svojstva sintetičkih smola u tečnom stanju:
-Viskoznost-Koncentracija-Specifična masa-Vreme rada-Zapreminske promene pri očvršćavanju-Toplota egzotermne reakcije
Svojstva sintetičkih smola u očvrslom stanju:
-Visoka mehanička svojstva-Hemijska otpornost-Postojanost na povišenim i sniženim temperaturama-Reološke karakteristike
Polimer betoni i malteri
Šematski prikaz efekata polimerizacije sintetičkih smola
Polimer betoni i malteri
Neke karakateristike sintetičkih smola koje se koriste u polimer betonima i malterima
Fizičko-mehaničkosvojstvo
Epoksidna smola
Poliesterska smola
Fenolformaldehidna smola
Specifična masa (kg/m3)
≈ 1200 1100-1400 1250-1300
Čvrstoća pri pritisku (MPa)
105-210 90-240 70-210
Čvrstoća pri savijanju (MPa)
35-85 31-70 35-55
Izduženje pri prekidu (%)
5-10 <5 1,0-1,5
Temperatura (°C) 10 20 30
Koeficijent viskoziteta (Pas) 1 0,5 0,25
Viskozitet epoksidne smole u fukciji temperature
Polimer betoni i malteri – kompozicijemodifikovanih epoksidnih smola
Za mešanje sa epoksidima se koriste:
•Termostabilni polimeri: fenolformaldehidne smole,furanske smole, poliesterske smole
•Termoplastični polimeri: poliamidi, polisulfidi i sl.
•Epoksi-uretanske formulacije
•Epoksi-silikonske formulacije
Polimer betoni i malteri
Efekat upotrebe punilaca:
-Viši viskozitet (vlaknasti punioci daju najbolje efekte)
-Produžava se radno vreme (pot life)
-Povećava se modul elastičnosti
-Smanjuje se skupljanje
-Povećava se otpornost na udar i na habanje
-Povećava se termička stabilnost
-Smanjuje se cena radova.
Polimer betoni i malteri
Oblasti primene epoksida su:
• Podovi kod industrijskih objekata,
• Ojačanja – povećanjem preseka,
• Injektiranje prslina,
• Izrada ankera,
• Izrada različitih hidroizolacionih sistema,
• Sanacija kolovoza i aerodromskih pista,
• Lepljenje elemenata i dr.
Polimer betoni i malteri
Zavisnost čvrstoće pri pritisku mastiksa od odnosa filer:smola
Mastiks: mešavina sintetičke smole i punioca (kameno brašno)
Strukturu polimer betona čini mikrostruktura mastiksa,mezostruktura polimer maltera i makrostruktura sistema ucelini.
Polimer betoni i malteri
U praksi se može računati sa sledećim karakteristikamapolimer betona:
• Čvrstoće pri pritisku – preko 120 MPa• Čvrstoće pri zatezanju i savijanju – preko 50 MPa• Otpornost na habanje – veća nego kod običnih betona• Propustljivost za tečnosti i gasove – mala ili zanemarljiva• Modul elastičnosti – najčešće manji od 30 GPa• Termički koeficijent linearnog širenja – 1,5-3x10-5• Tečenje – veće ili približno isto kao kod običnih betona• Skupljanje – manje ili približno isto kao kod običnih betona
Polimer betoni i malteri
Uticaj brzine nanošenja opterećenja i temperature na σ-ε dijagram polimer betona
Oblici σ-ε dijagrama za različite brzine nanošenja
opterećenja, a za T = const.
Polimer betoni i malteri
Zavisnost čvrstoće "f" i modula elastičnosti E polimer betona od temperature