Polimerima modifikovani betoni i - grf.bg.ac.rs

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)


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.


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%)


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



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


Sleganje

Vebe

Zavisnost konzistencije betona sa dodatkom lateksa BSK (mv/mc=0,43) u funkciji polimercementnog odnosa


Sadržaj uvučenog vazduha u fukciji vrste i koncentracije primenjenog lateksa

5

10

15


Vodocementni faktor u fukciji koncentracije primenjenog lateksaza ciljane vrednosti sleganja od 5 cm, 10 cm i 15 cm

0,535


Uticaj sadržaja polimera u disperziji na promenu vodocementnog faktora, a time i na promenu kapilarne poroznosti kompozita

Kp=mp/md – koncentracija polimera u disperziji


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


Slučaj upotrebe lateksnog dodatka bez antipenušavca


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



Koeficijent tečenja (φ) betona modifikovanih lateksnim dodacima

PAE –poliakrilni esterBSK –butadien stirolni kaučuk


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.


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


Šematski prikaz efekata polimerizacije sintetičkih smola


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


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.


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.


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.


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


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.


Zavisnost čvrstoće "f" i modula elastičnosti E polimer betona od temperature

Documents

Polimerima modifikovani betoni i - grf.bg.ac.rs