STUDIO FYZIKÁLNÍCH A CHEMICKÝCH VLASTNOSTÍ BETONOVÝCH POLYMERŮ – Scientific Review. Pedagogical Sciences (vědecký časopis)

Beton je jedním z nejdůležitějších stavebních materiálů. Je široce používán ve všech zemích pro stavbu nejrůznějších objektů. Běžný beton však ve své struktuře obsahuje mnoho pórů a kapilár, které výrazně zhoršují jeho fyzikální a chemické vlastnosti. Tyto významné nevýhody betonu lze eliminovat impregnací hotového betonu různými monomery s jejich následnou polymerací ve struktuře hotového výrobku. Výsledkem takové disperzní výztuže je výrazné zpevnění betonu. Tato práce analyzuje výsledky studií vlastností speciálních betonů získaných impregnací a polymerací monomeru ve struktuře původního materiálu. Bylo zjištěno, že výsledné betonové polymery mají lepší fyzikální a chemické vlastnosti a výkonnostní charakteristiky ve srovnání s běžným betonem, což umožňuje jejich použití v domácí i zahraniční praxi při výrobě a restaurování různých stavebních konstrukcí. Použití těchto betonů se neustále rozšiřuje v důsledku rostoucích potřeb stavebnictví. Jsou učiněny závěry o změnách a perspektivách rozvoje stavebnictví v Rusku i v zahraničí.

betonové polymery
rozptýlená výztuž

1. Polymerbeton [Elektronický zdroj]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Polymerconcrete (datum přístupu 10.12.2018. XNUMX. XNUMX).

2. Ševčenko V.A. Technologie speciálních betonů. Krasnojarsk: Sibiřská federální univerzita, 2012. 202 s.

3. Berdov G.I. Chemie (speciální sekce pro obor „Stavební inženýrství“) / G.I. Berdov, V.N. Zyryanova, E.A. Kucherova a kol.; Novosibirská státní univerzita architektury a stavebního inženýrství (Sibstrin). Novosibirsk: NGASU (Sibstrin), 2011. 187 s.

4. Baženov Yu.M. Betonové polymery. Moskva: Stroyizdat, 1983. 472 s.
5. Baženov Ju.M. Technologie betonu. Moskva: ASV, 2011. 528 s.

Betonové polymery jsou vytvrzené betony impregnované monomery nebo kapalnými oligomery, které se po vhodném zpracování přemění na pevné polymery, jež vyplňují póry a defekty betonu [1].

Nejčastěji se betonové polymery získávají impregnací betonu monomerem a následnou polymerací přímo v pórech betonu. Nejpoužívanější metodou je termokatalytická, v důsledku čehož se v betonu vytvoří speciální struktura, kde polymer váže různé části betonu a pevně vyplňuje jeho defekty. Dochází k disperznímu vyztužení betonu. Taková modifikace struktury je možná díky přítomnosti rozvětvené sítě pórů, kapilár a různých mikrodefektů v betonu, které vznikají během formování betonových a železobetonových výrobků, jejich tvrdnutí a během provozu. Vady a póry snižují pevnost betonu, stejně jako jeho trvanlivost a odolnost vůči agresivnímu prostředí, protože mu otevírají přístup do betonu [2, s. 118].

K odstranění nedostatků lze použít různé polymery, jako jsou epoxidové a polyesterové pryskyřice, nemodifikovaný bitumen a bitumen modifikovaný syntetickými pryskyřicemi. Nejčastěji používanými monomery jsou styren C8H8, methylmethakrylát C5H8O2, sloučeniny na jejich bázi a kopolymerní materiály, z nichž nejrozšířenější jsou kompozice na bázi akrylových a methakrylových monomerů [3, s. 222].

Jak ukazují studie, nejúčinnější metodou je impregnace hotových betonových a železobetonových výrobků a konstrukcí různého složení [3, s. 222]. Výsledkem je zhutnění betonové konstrukce polymerem a zvýšení odolnosti vůči řadě fyzikálních a chemických faktorů: pevnost se několikanásobně zvyšuje, mrazuvzdornost a odolnost v agresivním prostředí se výrazně zvyšují a zlepšují se i další vlastnosti. Důležitou výhodou betonových polymerů je, že prakticky všechny druhy betonu nebo různých kapilárně porézních stavebních materiálů lze podrobit následné speciální úpravě. V tomto případě lze ošetřit buď celý objem betonu, nebo pouze jeho povrch či jednotlivé oblasti výrobku, aby se jim dodaly potřebné vlastnosti. Výsledkem je široká škála materiálů, sjednocených obecným názvem „betonové polymery“ [2].

Když je beton impregnován monomerem a následně polymerován v těle betonu, vytvoří se v materiálu speciální struktura, která se skládá z vytvrzeného cementového kamene, který spojuje zrna plniva do jednoho monolitu, a z rozvětveného systému polymerních vláken a inkluzí.

Polymer vyplňuje póry a kapiláry cementového kamene, plniva a kontaktní zóny mezi nimi, čímž je činí nepropustnými pro plyny a vodu. Polymer zcela vyplňuje malé póry; ve velkých pórech se v důsledku smršťování monomeru během polymerace mohou vyskytovat smršťovací dutiny a dutiny ve středu póru; tyto dutiny jsou však uzavřené a póry jsou nepropustné pro kapaliny a plyny. Polymer v jednotlivých pórech je propojen nejjemnějšími vlákny procházejícími kapilárami cementového kamene. Ve většině případů polymer s cementovým kamenem neinteraguje; jednotlivé polymery však mohou vstupovat do fyzikální a chemické interakce se složkami betonu. Obvykle se zdá, že polymer překrývá defekty ve struktuře cementového kamene, plniva a kontaktní zóny a spojuje různé části betonu velkým počtem vláken, čímž zvyšuje jejich odolnost vůči zatížení a odolnost proti trhlinám. V důsledku impregnace betonu monomerem a jeho polymerace lze získat různé vnitřní struktury materiálu: blokové, liniové a síťované [2, s. 131] (obr. 1).

Obr. 1. Struktura polymerbetonu: a – bloková, b – řádková, c – síťová: a) Pevnost polymerbetonu (Rбп) je přibližně stejná jako pevnost původního betonu (Rб); b) Pevnost polymerbetonu (Rбп) je 1–1.5krát vyšší než pevnost původního betonu (Rб); c) Pevnost polymerbetonu (Rбп) je 1.5–8krát vyšší než pevnost původního betonu (Rб)

Ve srovnání s původním složením se pevnost v tlaku betonového polymeru zvyšuje 2–10krát (tabulka 1, tabulka 2). Toto zvýšení je tím větší, čím vyšší je obsah polymeru v betonu (obr. 2). Výrazně se také zvyšuje pevnost v ohybu a tahu [3, s. 223] (tabulka 1).

Vlastnosti betonu a betonových polymerů