СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ
1. Рыбьев, И. А. Асфальтовые бетоны: учебное пособие для вузов / И. А. Рыбьев. -М.: Высшая школа, 1969. - 218 с.
2. Рыбьев, И.А. Общий курс строительных материалов: учебное пособие для вузов / И. А. Рыбьев. - М.: Высшая школа, 1987. - 584 с.
3. Воробьев, В.А. Технология полимеров: учебник для вузов / В.А. Воробьев, Р.А. Андрианов. - М.: «Высшая школа», 1971. - 360 с.
4. Елшин, И.М. Полимерные материалы в ирригационном строительстве: учебное пособие / И.М. Елшин. - М.: «Колос», 1974. - 192 с.
5. Хрулев, В.М. Технология и свойства композиционных материалов для строительства / В.М. Хрулев. - Уфа: ТАУ, 2001. - 168 с.
6. Хрулев, В.М. Основы технологии полимерных строительных материалов: учебник для вузов / В.М. Хрулев, Г.М. Шутова, Л.М. Безверхая. - Минск: Высшая школа, 1991. - 384 с.
7. Веренько, В.А. Дорожные композитные материалы. Структура и механические свойства / В. А. Веренько, под ред. И.И. Леоновича. - Минск: изд. Наука и техника, 1993. -246 с.
8. Веренько, В. А. Влияние элементарной серы на свойства органических вяжущих и бетонов / В. А. Веренько. - М.: Известия вузов, Строительство и архитектура, 1985, №4. -с. 62-66.
9. Химерик, Т.Ю. Гидролизный лигнин, как наполнитель для дорожного асфальтобетона [Текст]: Автореф. дисс. канд. техн. наук / Т.Ю. Химерик.- Харьков: ХАДИ, 1984. -20 с.
© А. В. Демина, 2009
Получена: 09.01.2009 г.
УДК 665.93:666.968
ПОЛИМЕРООБРАЗУЮЩИЕ ДОБАВКИ ДЛЯ ИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Г. Н. ШИБАЕВА, докторант НГАСУ Сибстрин, г. Новосибирск,
канд. техн. наук, проф. кафедры экспертизы и управления недвижимостью А. В. ДЕМИНА, аспирант НГАСУ Сибстрин, г. Новосибирск, асс. кафедры экспертизы и управления недвижимостью
Хакасский технический институт (Филиал ГОУ ВПО «Сибирского федерального университета») ул. Щетинкина, 27, г. Абакан, 655017, Республика Хакасия, Россия
Статья написана по результатам экспериментальных и теоретических исследова-ний проведенных по плану диссертационных работ - докторской и кандидатской. Работы входят в тематический план НИР НГАСУ по направление «Строительные материалы».
Ключевые слова: жидкостекольные вяжущие, изоляционные материалы, модифицирование, полимерсиликаты, композиционные материалы, полимерцементные материалы, гидролизный лигнин.
Введение
Полимерсиликатные композиции представляют группу новых прогрессивных материалов для строительства. Их основу составляют жидкие силикатные стекла, преимущественно натрийсиликатное, а модификаторами служат порошки, растворы и дисперсии полимеров различного вида: каучуки, термопласты, мономеры и олигомеры. Наиболее эффективно применение латексов каучука. Существенную роль играют наполнители - минеральные и органические, особенно гидролизный лигнин.
1. Постановка задачи
В числе минеральных вяжущих для производства тепло- и звукоизоляционных материалов всё большее применение находят водорастворимые силикаты натрия и калия, образующие группу жидкостекольных вяжущих является способность прочно сцеплять пористые минеральные и органические, особенно древеснорастительные заполнители и получать, таким образом, эффективные изоляционные материалы [1].
Наряду с отмеченными достоинствами жидкостекольные вяжущие имеют недостатки: ограниченную водостойкость, неплотность структуры, усадочные дефекты, вызванные особенностями твердения коллоидных систем.
Для улучшения свойств материалов предложено модифицировать жидкие стёкла полимерами или полимерообразующими органическими добавками. Получаемые таким путём композиции называют полимерсиликатами. Создание полимерсиликатных систем и эффективных композиционных материалов на их основе является новым направлением в строительных технологиях и строительном материаловедении [2].
Развитие научных представлений о взаимодействии органических полимерных соединений с растворимыми силикатами, способными находиться в коллоидном состоянии и приобретать при твердении полимерные формы, открывает путь к совершенствованию технологии изоляционных материалов на полимерсиликатных вяжущих.
Растворимые силикатные стекла относятся к минеральным вяжущим, так же как цемент, гипс, известь и др., но в отличие от них твердеют по механизму полимерных соединений. Они могут быть дополнительно модифицированы полимерами или полимерообра-зующими соединениями - мономерами, олигомерами, водными растворами и дисперсиями полимеров и др. В результате получаются материалы аналогичные по технологии по-лимерцементным композициям.
Известно, что полимерцементные материалы рассматриваются как композиционные, их основу составляет матрица затвердевшего минерального вяжущего с распределенным в ней затвердевшим полимером (поливинилацетат, полиакрилаты, каучуки, эпоксидные, фурановые и карбамидные олигомеры и др.). присутствие полимеров даже в небольших количествах заметно улучшает свойства полимерцементов: повышается адгезия, ударо-прочность, водо-, морозо- и химическая стойкость. Снижается хрупкость, жесткость, водопроницаемость, электропроводность, электростатичность. Аналогичным образом улучшаются свойства полимерсиликатов [3]. Улучшение свойств объясняется структурными особенностями полимерминеральных систем: характером распределения полимеров в матрице, формой полимерных включений, их взаимодействием с поровой структурой и наполнителями в материале и др. [4].
Улучшение структуры и повышение плотности жидкостекольных композиций при добавлении к ним полимеров объясняются механизмом твердения растворимых щелочных силикатов (растворение, коллоидные процессы, гелеобразование). До и после отверждения жидкостекольные композиции представляют собой гетерогенные системы. Присутствие в них различных фаз придаёт таким системам малую устойчивость. Обладая большим запасом свободной поверхностной энергии, силикатные системы, в соответствии со вторым законом термодинамики, самопроизвольно отдают часть свободной поверхностной энергии, совершая при этом работу сжатия [5].
Растворы жидкого стекла с добавками полимеров эффективно используются в составе вяжущих для древесных композитов. Это материалы невысокой плотности, содержа-
щие легкие пористые заполнители, предназначенные в основном для теплоизоляции. Заполнителями служат древесные стружки, опилки, кора, дроблёные стебли хлопчатника, рублёная смола, виноградная лоза, а также крупные частицы гидролизного лигнина.
Эффективность применения жидкостекольных вяжущих для древесных композитов обусловлена отсутствием отрицательного влияния органических экстрактов древесины на процесс твердения и достаточно высокой адгезионной прочностью. Кроме того, жидко -стекольное вяжущее нейтрализует кислотные остатки лигнина, что также способствует получению прочных и легких теплоизоляционных лигносиликатов.
Дополнительным преимуществом является возможность поризации вяжущего благодаря способности жидкостекольных растворов образовывать в присутствии органических добавок устойчивую пену. Таким образом, в древесных композитах для теплоизоляции природная пористая структура заполнителей может удачно сочетаться с поризованной структурой матрицы, обеспечивая заданные физико-механические свойства материала.
Положительной особенностью лигнина как заполнителя теплоизоляционных материалов является его формостабильность, постоянство контакта поверхности зерен с пленкой вяжущего, поскольку при влажностных воздействиях лигнин практически не набухает. Предложены несколько составов лигносиликатных теплоизоляционных материалов с использованием в качестве вяжущего комбинированных систем из жидкого стекла, латек-сов, битумно-латексных дисперсий, шлаков. Лигнин с размером частиц 0,14-2,5 мм берётся из отвалов, высушивается, сепарируется от посторонних примесей. Вместе с лигнином заполнитель может содержать древесные или растительные частицы. Наличие в составе материала мелких (менее 0,15 мм) частиц наполнителя из лигнина и более крупных древесных частиц размером 15-25 мм образует композит двухуровневой структуры, позво -ляющей регулировать свойства в широком интервале показателей [6].
Объединение в лигнодревесных материалах двух связок - полимербитумной и жид-костекольной позволяет получить материал с тепло- и гидроизоляционными свойствами. Это достигается тем, что жидкое стекло, закрывая поверхностные поры древесных частиц, образует закрытопористую систему заполнителей, характерную для теплогидроизоляци-онных материалов. Полимербитумная часть связки защищает жидкостекольную составляющую матрицы от действия влаги и обеспечивает водостойкость материала.
Меняя количество лигнина в пределах 40-65 мас. %, можно варьировать теплопроводность материала от 0,14 до 0,05 Вт/м С, а изменяя плотность теплогидроизоляции с 500 до 800 кг/м3 за счет количества жидкого стекла обеспечивать прочность, водостойкость и трещиностойкость изоляции. По сравнению с битумно-перлитовой теплогидро-изоляцией, новый материал на комбинированной битумно-полимерсиликатной связке имеет ряд преимуществ (табл. 1).
Таблица 1. Свойства теплогидроизоляционных материалов
с пористыми заполнителями
Состав материала Плотность, кг/м3 Прочность при сжатии, МПа Теплопроводность, Вт/м С Водопогло-щение, %
Вспученный перлит на битумной связке 200-300 0,4-0,8 0,07-0,14 12-15
Гидролизный лигнин на битумно-полимерсиликатной связке 250 1,08 0,05 2,5
При одинаковой, примерно, плотности материала из лигнина на жидкостекольном вяжущем с органическими добавками в 1,5-2 раза прочнее, чем материал из вспученного перлита, хотя, казалось бы, минеральный заполнитель, как более жесткий, должен был обеспечить большую прочность каркаса. Коэффициент теплопроводности лигнобитумно-полимерсиликатного композита меньше, чем у перлитобитумного в 2-2,5 раза, а водопо-глощение в 5-6 раз [7].
Заключение
Дальнейшим направлением использования полимерсиликатных композиций является создание изоляционных материалов - древесных и лигнинодревесных композитов на поризованном силикатном (жидкостекольном) и полимерсиликатном вяжущих, обладающих высокой адгезией к целлюлозным материалам. В этом случае возможно выравнивание или близкое со
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.