Цементно-полимерные и полимерцементные вяжущие вещества. Эти вещества являются смесями неорганических вяжущих с полимерами. В качестве неорганических вяжущих принимают портландцемент, глиноземистый цемент, строительный гипс, магнезиальные вяжущие вещества и др. Полимеры применяют природные, но чаще— синтетические высокомолекулярные вещества. Среди них — каучуки дивинильные и дивинилстирольные, поливинилацетат, поливинилхлорид, полиакрилаты и полиметакрилаты, полистирол, фенолоформальдегиды, карбамиды, полиэфиры, кремнийорганические и др., а также совмещенные полимеры. Из природных — натуральный каучук (латекс), битумы, углеводы (декстрин, альгиновая кислота), протеин (казеин) и др.

Выбор отвердителей, катализаторов и наполнителей обусловлен видом и характером применяемого полимера.

Полимерные вещества вводят в смесительный аппарат в виде водных дисперсий (латекса, эмульсии), водорастворимых полимеров и мономеров. При контакте их с порошкообразным вяжущим веществом происходит взаимодействие. Не имеется пока достаточных оснований утверждать о химическом взаимодействии полимеров, в процессе отвердевания цементно-полимерных смесей, хотя и отмечались в исследованиях следы новых соединений, не встречавшихся без полимеров. Контакт носит более выраженный физико-химический характер через образование пленочных структур, формирование агрегатов из глобул полимера, заполняющих поры, капилляры и другие полости кристаллических сростков цементного камня. Полимер покрывает тонкими пленками отдельные кристаллы клинкера и новообразований. Микроструктура приобретает характер шарнирного сочленения контактируемых частиц. В случае применения водорастворимого мономера или олигомера одновременно протекает процесс дальнейшей полимеризации или поликонденсации с переходом полимера в водонерастворимое состояние с трехмерной сетчатой структурой. Если количество вводимых полимеров ограничивается 1 ... 3% по массе или меньше в пересчете на сухое вещество, то получаемое комбинированное вяжущее вещество называют цементно-полимерным.

Значительное количество вводимых мономеров или полимеров, например до 10% по массе и более, приводит к заметному увеличению прочности получаемого полимерцементного вяжущего вещества при испытаниях его на растяжение, изгиб и ударную нагрузку, а также к повышению его химической стойкости, адгезионной способности. Но отмечено, что присутствие полимеров и мономеров в комбинированном вяжущем веществе замедляет твердение последнего, может сопровождаться ростом усадочных явлений.

Более часто мономеры (например, метилметакрилат, стирол) и полимеры (например, эпоксидные смолы, полиэфиры) вводят в затвердевший плотный или пористый бетой путем их пропитки — свободной или под вакуумом.

9. Полимерные связующие материалы

Полимерами называют высокомолекулярные вещества, молекулы которых состоят из огромного количества структурных звеньев, взаимодействующих друг с другом посредством ковалентных связей с образованием макромолекул.

По составу основной цепи макромолекул полимеры разделяют на три группы:

1. Карбоцепные полимеры

2. Гетероцепные полимеры

3. Элементоорганические полимеры

Макромолекулы могут иметь линейное, разветвленное или сетчатое (трехмерное) строение, что определяет физико-механические и химические свойства полимеров.

Макромолекулы линейного строения вытянуты в виде цепей, в которых атомы мономера (низкомолекулярного соединения) связаны химическими связями, разветвленные макромолекулы характерны наличием мономерных звеньев, ответвленных от основной цепи полимера. Сетчатые (трехмерные) структуры макромолекул характеризуются тем, что образуются обычно «сшивкой» отдельных линейных или разветвленных Цепей полимера.

Полимеры с макромолекулами линейного или разветвленного строения плавятся при нагренании с изменением свойств и растворяются в соответствующем органическом растворителе, а при охлаждении они вновь затвердевают. Такие полимеры, способные многократно размягчаться при нагревании и затвердевать при охлаждении, называют термопластичными (термопласты). Напротив, полимеры с макромолекулами трехмерного строения имеют повышенную устойчивость к термическим и механическим воздействиям, не растворяются в растворителях, а лишь набухают. Такие полимеры не могут обратимо размягчаться при повторном нагревании и носят название термореактивные полимеры (реактопласты).

Полимеры в твердом состоянии имеют обычно аморфную структуру. Однако существуют полимеры с кристаллической или аморфно-кристаллической структурой. Аморфные термопластичные полимеры в зависимости от соотношений сил межмолекулярного взаимодействия и теплового движения макромолекул могут быть в стеклообразном, высокоэластичном и вязкотекучем пластичном состояниях.

В зависимости от метода получения полимеров их можно разделить на полимеризационные, поликонденсационные и модифицированные природные полимеры. Полимеризационные полимеры получают в процессе полимеризации мономеров вследствие раскрытия кратных связей ненасыщенных углеводородов и соединения элементарных звеньев мономера в длинные цепи. Поскольку при реакции полимеризации атомы и их группировки не отщепляются, побочные продукты не образуются, а химический состав мономера и полимера одинаков.

Поликонденсационные полимеры получают в процессе реакции поликонденсации двух или нескольких низкомолекулярных веществ. При этой реакции наряду с основным продуктом поликонденсации образуются побочные соединения (вода, спирты и др.), а химический состав полимера отличается от химического состава исходных продуктов поликонденсации. Модифицированные полимеры получают из природных высокомолекулярных веществ (целлюлоза, казеин, каучуки) путем их химической модификации, для изменения их первоначальных свойств а заданном направлении. Эти полимеры не находят широкого применения в строительстве вследствие их недостаточной водо- и атмосферостойкости.

Две первые группы полимеров вследствие практически неограниченной сырьевой базы для их производства являются основным связующим для большинства полимерных материалов.

Список литературы:

Бабков В.Ф., Андреев О.В. Проектирование автомобильных дорог. Ч. I, II. - М.: Транспорт, 1979. - 367 с.

Дорожный асфальтобетон/ Гезенцвей Л.Б., Горелышев Н.В., Богуславский А.М., Королёв И.В.. Под ред. Л.Б. Гезенцвея. - М.: Транспорт, 1985. - 350 с.

Колышев В.И., Силкин В.В., Маренич П.В. Асфальтобетонные и цементобетонные заводы дорожного строительства. - М., «Транспорт», 1976. - 224 с.

Королев И.В., Финашин В.Н., Феднер Л.А. Дорожно-строительные материалы. — М.: Транспорт, 1988. — 304 с.

Королев И. В. Пути экономии битума в дорожном строительстве. - М.: Транспорт, 1986. - 149 с.

Материалы и изделия для строительства дорог. Справочник/ Горелышев Н.В., Гурячков И.Л., Пинус Э.Р. и др. Под ред. Н. В. Горелышева. - М.: Транспорт, 1986. - 288 с.

Миронин Л.Б., Силкин В.В., Бубес В.Я. Производственные предприятия дорожного строительства. — М.: Транспорт, 1986. — 191 с.

Проектирование автомобильных дорог: Справочник инженера-дорожника/ Под ред. Г.А. Федотова. М.: Транспорт, 1989. - 437 с.

Прокопец В.С., Лесовик В.С. Производство и применение дорожно-строительных материалов на основе сырья, модифицированного механической активацией. — Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2005. — 264 с.

Ремонт и содержание автомобильных дорог: Справочник инженера-дорожника/ Васильев А.П., Баловнев В.И., Корсунский М.Б. и др. Под ред. А.П. Васильева. - М.: Транспорт, 1989. - 287 с.

Технические решения научных институтов. - «Для всех, кому дороги ДОРОГИ», 2008, № 1, с. 35.

ГОСТ 12784-78. Порошок минеральный для асфальтобетонных смесей. Методы испытаний.

ГОСТ 12801-98. Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства. Методы испытаний.

ГОСТ 16557-78. Порошок минеральный для асфальтобетонных смесей. Технические условия.

ГОСТ 9128-97. Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия.

ГОСТ Р 52129-2003. Порошок минеральный для асфальтобетонных и органоминеральных смесей. Технические условия.

ВСН 46-83. Инструкция по проектированию дорожных одежд нежёсткого типа. Министерство транспортного строительства СССР. - М.: Транспорт, 1985. - 157с.

ВСН 85-68. Технические указания по проектированию и сооружению пролетных строений автодорожных и городских мостов с железобетонной плитой проезжей части без оклеечной гидроизоляции. Минтрансстрой СССР (Взамен ВСН 85-63). — М., 1969.

ВСН 113-65. Технические указания по производству активированных минеральных порошков и применению их в асфальтовом бетоне.

СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги/Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.- 56 с.

СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика/Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1983.- 136 с.

СНиП 3.06.03-85. Автомобильные дороги. 10. Устройство асфальтобетонных покрытий и оснований.

Пособие к СНиП 3.06.03-85. Физико-химическая активация минеральных материалов. СоюздорНИИ, 1985.

СанПиН 2.2.3.1385-03. Гигиенические требования к предприятиям производства строительных материалов и конструкций.

9