Введение в полимер-модифицированный бетон

Название: Бетонно-полимерные материалы. Пятый тематический доклад

Вы получаете доступ к документу из OSTI.GOV Министерства энергетики (DOE). Этот сайт является продуктом Управления научной и технической информации Министерства энергетики США (OSTI) и предоставляется в качестве общедоступной услуги.

Посетите OSTI, чтобы использовать дополнительные информационные ресурсы в области энергетики и технологий.

Абстрактные

Обобщены разработка, свойства и использование бетона, пропитанного полимером, полимербетона и полимерцементного бетона. (TFD)

Форматы цитирования

DePuy, GW, и Kukacka, LE. Бетонно-полимерные материалы. Пятый тематический доклад. США: Н. П., 1973. Интернет. дои: 10.2172/4328261.

ДеПуи, Г.В., и Кукацка, Л.Е. Бетонно-полимерные материалы. Пятый тематический доклад. Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/4328261

DePuy, GW, и Kukacka, LE. 1973. «Бетонные полимерные материалы. Пятый тематический доклад». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/4328261. https://www.osti.gov/servlets/purl/4328261.

Похожие записи в сборниках OSTI.GOV:

Бетонно-полимерные материалы для автомобильных дорог. Заключительный отчет. [Ремонт мостовых настилов]

Исследования проводились в трех основных областях: свойства материала пропитанного полимером бетона, ремонт изношенных и расслоившихся настилов мостов и пропитка полимером новых поверхностей настила. Измерены структурно-прочностные свойства импрегнированных нормальных и конструкционных легких бетонов. Было исследовано влияние температуры и циклической нагрузки, а также была измерена прочность соединения арматуры на отрыв. Изучаемые переменные процесса включают тип мономера, метод полимеризации, тип заполнителя и содержание воздуха в бетоне. По сравнению с контролем свойства образцов, пропитанных ММА, улучшились в 2.6–4.5 раза. Было продемонстрировано использование бетона, пропитанного полимером, для предотвращения проникновения хлоридов в настилы бриджмора, и была проведена оценка прототипов панелей настила. Пропитка предлагает потенциальное решение проблемы износа настила моста. Пропитанные бордюрные камни также проходят испытания. Методы ремонта сильно изношенных и расслоившихся настилов мостов путем пропитки мономером были продемонстрированы в полевых испытаниях, в ходе которых был пропитан участок настила толщиной 6 дюймов. Ядра, взятые из восстановленной палубы, имели прочность на сжатие и водопоглощение 5000 фунтов на квадратный дюйм и 1.6 процента соответственно. Планы по ремонту всей палубы разрабатываются NYSDOT. Разработаны низковязкие мономерные системы, которые можно использовать для ремонта расслоившегося бетона. (авт.) « меньше

https://doi.org/10.2172/7193536
Доступен полный текст

Читайте также:

Шаровые краны: типы и материалы.

Разработка хранилища трития. Отчет о проделанной работе № 7, январь – март 1976 г. [Тритированный бетон, пропитанный полимером]

Было показано, что полимерная пропитка значительно улучшает скорость выщелачивания образцов бетона с тритием в лабораторных масштабах. Этот метод предлагается для утилизации водных отходов с высоким содержанием трития. Работа была направлена на разработку метода пропитки методом пропитки для крупногабаритных образцов. Четыре цилиндрических образца пропитанного полимером тритиевого бетона (PITC) длиной 27 см x 28 см, каждый из которых содержал 10 Ci трития, были изготовлены и захоронены без контейнеров в индивидуальных лизиметрах на заводе в Саванна-Ривер; они находятся под наблюдением. На сегодняшний день выброса трития в пробы воды или воздуха, взятые из этих лизиметров, не зарегистрировано. Еще один дубликат образца PITC, также содержащий 10 Ки трития, помещали в статическое выщелачивание в дистиллированной воде. После тридцати двух суток выщелачивания средняя скорость выделения фракционного трития составила 1.82×10/суп-5/сут. В настоящее время разрабатывается метод с использованием инжектора для распределения водных тритиевых отходов в сухом цементе перед пропиткой. Этот метод инжектора более совместим с операциями в перчаточном боксе при использовании с водными отходами с высоким содержанием трития, чем с переворачиванием в барабане. Первоначальные образцы PITC были изготовлены с использованием этой технологии. ” меньше

https://doi.org/10.2172/7353955
Доступен полный текст

Полимерсодержащий тритиевый бетон. Заключительный отчет

Компания Mound Facility исследовала процесс получения пропитанного полимером тритированного бетона (PITC) для водных отходов, содержащих тритий, разработанный Брукхейвенской национальной лабораторией. Этот метод включает отверждение тритированных водных отходов в бетоне. Затем затвердевший блок пропитывают мономером стирола, который проникает в бетон и при полимеризации эффективно микрокапсулирует бетон, содержащий тритий, что обеспечивает дополнительную защиту в случае повреждения упаковки. Были изготовлены и испытаны малогабаритные образцы (в полиэтиленовых флаконах емкостью 500 мл) с целью определения их характеристик в отношении различий в выходе трития из упаковки из-за варьирования параметров процесса, радиационного воздействия на полистирол и более » газообразования. Было определено, что изменение факторов, увеличивающих скорость полимеризации стирола (более высокая температура или большее количество катализатора), будет увеличивать скорость проникновения трития, поскольку пористость полистирольного слоя увеличилась. Испытания на прочность при сжатии, проведенные через 75 недель, показали, что тритированные блоки были значительно слабее, чем их нерадиоактивные аналоги, и что скорость выделения газа из образцов PITC была почти такой же, как из образцов, пропитанных неполимером. На сегодняшний день успешно изготовлены две полномасштабные нерадиоактивные упаковки с использованием следующей процедуры: в центр упаковки с отходами, содержащей 27 кг портландцемента типа III, вводят 112 литров воды внутри 30-галлонного стального контейнера с открытой крышкой. барабан и полиэтиленовый вкладыш на 27 галлонов; выдерживать цемент при температуре окружающей среды от 3 до 5 дней, затем нагреть упаковку до 45°С и пропитать цемент 0 кг мономера стирола, содержащего 24/3 мас.% катализатора; увеличивайте температуру до тех пор, пока на границе цемент-футеровка не будет достигнута температура 4°/sup 70/C. Примерно через 0 часов произойдет полимеризация. ” меньше

Контроль за отходами трития: июль – сентябрь 1978 г. [Каталитическое детритирование; фиксация водных тритиевых отходов в пропитанном полимером бетоне; газообразование при саморадиолизе бетона, пропитанного полимером]

Комбинированная система электролизного каталитического обмена была модифицирована, чтобы обеспечить лучший контроль условий эксперимента и предотвратить перетекание воды в систему детритации воздуха. Также была завершена программа, направленная на восстановление активности гидрофобного катализатора. В настоящее время начинают проявляться небольшие различия в скорости выхода тритиевых жидких отходов высокой удельной активности из бочек. Три бочки с самой высокой степенью фракционной проницаемости содержали наименьшее количество трития при упаковке. Фракционная скорость проникновения двух октановых бочек, по-видимому, выровнялась примерно с той же скоростью, что и более » масляных и водяных бочек. Продолжались испытания образцов цемента и цементно-гипсовых смесей, в которые вводили 386 Ки тритиевой воды, отверждали, а затем пропитывали катализированным стирольным мономером. После полимеризации образцы помещали в незагрязненную воду и контролировали концентрацию трития. Существенных различий отмечено не было, за исключением двух случаев, когда полиэтиленовая бутылка была удалена, что привело к выделению в окружающую воду от 35 до 80 раз большего количества трития. Полномасштабная (холодная) бочка для отходов № 5 была полимеризована с отличными результатами. Повышение давления и газовый состав измеряли над (1) тритиевой водой без фиксации, (2) бетоном, пропитанным полимером, и (3) неполимерным бетоном. Активность для всех образцов составляла 10 Ки/м/суп 3/. Результаты повышения давления в основном одинаковы для бетона, изготовленного из дистиллированной воды с тритием и сточных вод с тритием. Однако скорость нарастания давления для бетона, пропитанного полимером, несколько выше, чем для неполимерного бетона. Массовый анализ защитного газа над тритированной водой без фиксации и над образцами полимерного и неполимерного бетона, приготовленными с использованием тритированных сточных вод, показывает, что водород составляет около 85% генерируемого газа. ” меньше

https://doi.org/10.2172/6552669
Доступен полный текст

Концентрация и фиксация трития. Бюджетное мероприятие № БД 0301030. Отчет о проделанной работе, 1 апреля – 30 июня 1974 г. [В бетоне, пропитанном гидридом циркония или полимером]

Введение в полимер-модифицированный бетон

Бетон – древний материал. Его использовали на Ближнем Востоке еще в 6,500 г. до н.э. для строительства полов, жилых построек и подземных цистерн. В римскую эпоху, около 600 г. до н.э., бетон использовался еще шире. римские инженеры.

Бетон – древний материал. Он использовался на Ближнем Востоке уже в 6 500 г. до н.э. C. для устройства этажей, жилых конструкций и подземных цистерн. В римскую эпоху, около 600 г. до н.э., бетон использовался еще шире. Римские инженеры заливали смесь в деревянные формы и укладывали затвердевшие блоки, как кирпичи.

Бетон так же повсеместно используется в современном строительстве, хотя формулы с годами изменились. В то время как в древних смесях использовался вулканический пепел, известь и морская вода, сегодня инженеры используют портландцемент, смешанный с заполнителями, такими как гравий и песок. Портландцемент содержит несколько основных веществ, включая известняк, песок или глину, бокситы и железную руду. Чтобы сделать цемент, эти различные компоненты смешивают и нагревают, чтобы получить промежуточное, похожее на гальку вещество, называемое клинкером. Затем клинкер измельчают до порошка, который смешивают с водой до образования пасты.

Сам по себе цемент является отличным связующим, но он склонен к растрескиванию. Однако смешайте его с заполнителями, и полученный бетон станет гораздо более прочным, способным прослужить сотни или даже тысячи лет.

Делаем бетон лучше

Каким бы хорошим ни был бетон, он не идеален. Несколько условий могут привести к ухудшению состояния бетона, что приведет к косметическим проблемам или более серьезным поломкам конструкции. Например, повторяющиеся циклы замораживания-оттаивания могут привести к растрескиванию, образованию накипи и крошению. Бетон также может быть поврежден при воздействии на него определенных химических веществ. Кислоты, особенно с pH ниже 3, реагируют с гидроксидом кальция портландцемента, образуя водорастворимые соединения кальция, которые затем выщелачиваются. Хлориды и нитраты аммония, магния, алюминия и железа одинаково способны вызывать разрушение бетона.

Вот тут-то и появляются добавки, известные как примеси. Введение правильной добавки может изменить или улучшить качество бетона для конкретного применения. Полимеры, в том числе эмульсионные полимеры, могут значительно улучшить характеристики бетона, сделав его более прочным и долговечным. Производство модифицированного полимером бетона заключается в простой замене части цементного вяжущего полимером либо в жидкой форме, либо в форме редиспергируемого порошка (RDP). Редиспергируемые порошки готовятся с использованием процесса сушки распылением, при котором полимерные эмульсии преобразуются в порошкообразную форму. Затем эти порошки могут быть доставлены на строительную площадку, добавлены в цемент и, наконец, при смешивании с водой повторно диспергированы в жидкую форму с практически идентичными свойствами исходным сополимерным эмульсиям. RDP предлагают ряд преимуществ, в первую очередь то, что в каждой партии можно перевозить больше полимера. Также, в отличие от жидкостей, редиспергируемые порошки не подвержены замерзанию, что может сказаться на эксплуатационных характеристиках бетона.

Когда полимеры добавляются в бетон, полученный материал известен как полимер-модифицированный бетон, полимерцементный бетон (PCC) или, когда он используется специально для настила моста, как латекс-модифицированный бетон (LMC). Использование полимермодифицированного бетона имеет ряд преимуществ:

Повышенная прочность и долговечность

Из-за этих преимуществ полимер-модифицированный бетон становится все более и более распространенным. Инженеры часто выбирают его для дорог и мостов, как для нового строительства, так и для ремонта изношенных конструкций. Они также назначают его для строительства промышленных полов, тротуаров с интенсивным движением, резервуаров для воды, бассейнов, септиков, силосов, водостоков, труб и корабельных палуб. PMC также хорошо работает в качестве ремонтного материала, поэтому его можно использовать для ремонта каменных и бетонных архитектурных элементов.

Выбор правильного полимера

В этих приложениях полимер может варьироваться в зависимости от потребностей и требований проекта. Как правило, полимеры, используемые в качестве латексных модификаторов для бетона, представляют собой акриловые, стирол-акриловые и стирол-бутадиеновые (SB) латексные связующие. Каждый полимер обладает характерными физическими свойствами. Например, акриловый латекс обеспечивает очень хорошую водостойкую связь между модифицирующим полимером и компонентами бетона, тогда как использование латексов стирол-бутадиеновых полимеров обеспечивает повышенную прочность, баланс прочности на разрыв и относительное удлинение, а также превосходную водостойкость. Благодаря дополнительной сшивке и гидрофобности, обеспечиваемой карбоновой кислотой, повышается влагостойкость полимер-модифицированного бетона, что делает его идеальным для влажной среды.

При принятии решения о том, какой полимер использовать, всегда учитывается стоимость. В целом стирол-бутадиеновые связующие более экономичны, чем акриловые, хотя, если важна стойкость цвета, стоимость может стать второстепенным соображением. Это связано с тем, что бетон, модифицированный стирол-бутадиеном, может обесцвечиваться в ультрафиолетовом свете. Для определенных применений, например, в архитектурных проектах, белый цемент, модифицированный более дорогими акриловыми полимерами, является лучшим решением для обеспечения стабильности цвета.

Конкретное сотрудничество

Mallard Creek Polymers специализируется на разработке и производстве эмульсионных полимеров для широкого спектра применений, включая модифицированный полимерами бетон. Мы работаем с клиентами, чтобы понять их проблемы проектирования и проектирования и разработать эмульсионные полимеры, отвечающие этим потребностям, настраивая свойства в зависимости от предполагаемого применения. Для получения более подробной информации свяжитесь с нами.

Новое поколение полимер-модифицированного бетона

Как поясняется в разделе «Введение в полимер-модифицированный бетон», при добавлении полимеров в бетон полученный материал называется полимер-модифицированным бетоном (ПБК), полимерцементным бетоном (ПЦБ) или, когда он используется специально для настила моста, как латекс-модифицированный бетон (LMC). Многие преимущества использования PMC, PCC и LMC были доказаны в широком диапазоне применений и отраслей.

Полимеры могут значительно улучшить характеристики бетона, сделав его прочнее и долговечнее, а также облегчив работу с ним во время строительства; повышение его устойчивости к водопроницаемости; повышение его устойчивости в экстремальных погодных условиях; и повышение его устойчивости к химическим веществам.

Когда вы думаете о строительстве, которое могло бы извлечь выгоду из модифицированного полимером бетона, вы часто представляете себе строительство больших туннелей, сборных мостов, небоскребов, водопропускных труб, плит и камер для сбора ливневых стоков. PMC идеально подходит для этих применений, потому что ему можно придать любую форму, а также потому, что он обеспечивает превосходную прочность, особенно при армировании стальной арматурой. Но PMC — это гибкий материал, который можно использовать не только для изготовления крупных структурных элементов, но и для других целей. Некоторые из этих приложений включают в себя:

Настил моста — Благодаря своим многочисленным преимуществам модифицированный латексом бетон (или LMC) становится популярным выбором для настила мостов.
Поверхностные наложения — Привлекательные преимущества использования PMC в качестве облицовочного материала для поверхностей аэропортов, велосипедных и автобусных дорожек и других крупномасштабных применений оправдывают его иногда более высокую стоимость.
Дорожное покрытие — Полимерно-модифицированные дорожные покрытия обеспечивают значительные преимущества по сравнению с другими методами дорожного строительства, когда учитываются воздействие на окружающую среду, снижение затрат, время отверждения и преимущества использования природных грунтов и заполнителей для обеспечения естественного внешнего вида.
Напольные покрытия — При использовании как в промышленных, так и в декоративных покрытиях и покрытиях бетонных полов полимеры помогают тонким цементным покрытиям держаться вместе, повышая прочность и/или гибкость применения.
Бетонный ремонт и заделка– PMC хорошо подходит для ремонта каменных и бетонных архитектурных элементов и представляет собой быстроотверждающийся, высокопрочный ремонтный материал, пригодный для использования при ремонте гидравлических цементобетонных конструкций.

Читайте также:

Натяжной потолок Чикаго - Laqfoil

Передовые приложения PMC

За последние 15–35 лет ученые и инженеры разработали несколько интересных новых высокопроизводительных приложений для PMC, выведя технологию на новый уровень и создав решения для некоторых из самых серьезных проблем в строительной отрасли. Вот четыре наиболее заметных нововведения:

Самоуплотняющийся бетон (SCC)

Обычный бетон представляет собой плотный, вязкий материал, который требует использования вибрации или других методов механического уплотнения для удаления пузырьков воздуха, попавших в ловушку во время заливки, которые ослабляют бетон, если его оставить на месте. Однако использование вибрации требует больших затрат времени и труда и при неправильном выполнении может привести к критическим дефектам конструкции. SCC разработан, чтобы избежать этой проблемы. Он производится путем сочетания высокой доли мелкого заполнителя, поликарбоксилатных полимеров и модификаторов вязкости. Недавно некоторые инженеры экспериментировали с добавлением латекса к различным типам суперпластификаторов, чтобы получить обновленную версию SCC. В любом случае, в результате получается стабильный, очень текучий, самоуплотняющийся бетон, что означает, что он распределяется по бетонной опалубке под собственным весом без необходимости использования вибрационного оборудования. Использование SCC сокращает трудозатраты и время и устраняет возможный источник технических проблем и проблем с контролем качества.

Единственным недостатком водопроницаемого бетона является общее отсутствие опыта работы с этим материалом в отрасли. В водопроницаемом бетоне необходимо тщательно контролировать количество воды, вяжущих материалов и других ингредиентов для достижения желаемых результатов.

Инженеры экспериментировали с микрокремнеземом, летучей золой и шлаком в качестве дополнительных вяжущих материалов при ежедневном производстве бетона и смогли снизить выбросы CO.₂ эмиссия. Исследования все еще продолжаются, но латексные добавки также обещают заменить цемент.

Сгибаемый бетон , или Engineered Cementitious Composite (ECC), является еще одним относительно новым применением PMC. Традиционный бетон обладает хорошей несущей способностью, но не может эффективно противостоять растягивающим напряжениям. Заменив крупный заполнитель в бетоне фиброй, бетон можно сделать более гибким, даже гибким. Волокна могут принимать различные формы — волокна кремнезема, стекловолокна, стальные волокна, волокна асбеста или волокна поливинилового спирта — но именно эластичность микроволокон придает гибкость бетону. Еще одним важным элементом гибкого бетона является микрокремнеземный песок, хотя можно использовать и мелкий речной песок. Суперпластификаторы, дополненные латексом, также используются для еще большего повышения гибкости бетона.

В настоящее время гибкий бетон стоит дорого — примерно в четыре раза дороже обычного бетона. Но по мере того, как исследователи экспериментируют с различными составами, затраты снижаются. Команда из Университета штата Луизиана недавно представила свою версию гибкого контента, которая наполовину снизила стоимость ECC.

Давайте сотрудничать в конкретных приложениях

Технические специалисты Mallard Creek Polymers специализируются на разработке и производстве эмульсионных полимеров для широкого спектра применений, включая модифицированный полимерами бетон для строительного рынка. Даже если у вас есть особая потребность или передовое применение, такое как бесцементный бетон, мы будем работать с вами, чтобы понять ваши проектные и инженерные задачи и разработать рецептуру полимеров, которые удовлетворят эти потребности. Для получения более подробной информации свяжитесь с нами.