Гидроизоляция полимерцементным составом
Гидроизоляция полимерцементным составом - МонтажСнабКомплект
Гидроизоляция полимерцементным составом. Полимерцементные пленочные гидроизоляционные составы являются неорганическими материалами.
На нынешний период времени с целью выполнения водоизоляционных работ используется великое множество органических и неорганических материалов. Но несмотря на ряд преимуществ и отличий, полимерцементные гидроизоляционные составы не пользуются должным спросом. Однако рассмотрим все преимущества данного материала и способы его применения.
Полимерцементные пленочные гидроизоляционные составы являются неорганическими материалами, поэтому они экологически чисты и безвредны. Несомненным плюсом является низкая вероятность очень скорого нарушения целостности. А также данный материал является носителем прочностных характеристик и отлично сцепляется с большинством известных используемых строительных оснований. Обладает высокой прочностью и выдерживает большие статические и динамичные перегрузки. Имеет свойство высокой паропроницаемости и ввиду этого исключает наличие проблем с возникновением вздутий и пузырей.
Полимерцементные пленочные гидроизоляционные смеси содержат в себе определенное количество винилацетата и синтетической смолы. Выделяется два типа: жесткий и эластичный. Жесткий является сухой смесью, содержащей винилацетат. Она используется в гидроизоляции строений с невысоким уровнем фильтрации воды. Покрытие создает единые связи с основой, потому как оно наполняет и герметизирует все поры.
Эластичные смеси
Эластичные смеси делят на два типа: эластичные и средней эластичности. Эластичные вещества используются для строений, предрасположенных к искажениям, и для гидроизоляции плоскостей с высочайшей степенью фильтрации воды и поверхностей, на коих формируются трещинки до 1 мм.
Состав средней эластичности используется в паре с герметиками, сделанными из силикона, с целью гидроизоляции бассейнов, водорезервуаров и иных строений. Жесткий гидроизоляционный состав гарантирует покрытию превосходные гидроизоляционные и предохранительные качества. Очень удобно для пользования в построении бетонных, кирпичных и каменных плоскостей. Покрытие, сделанное из этих спецматериалов, впускает газы, в итоге основа приобретает вероятность избежать водных паров. Помимо всего прочего, этот вид материала имеет высокую устойчивость к повышению содержания углерода.
Тонкость подготовки этого материала к работе состоит в том, что сухую часть нужно маленькими порциями подсыпать к жидкой, при этом непрерывно перемешивая. В качестве «помощника» для размешивания используют электродрель с насадкой, у которой количество оборотов не меньше шестисот. Обязательным условием нанесения этого состава является количество наносимых слоев не менее двух. Стоит отметить, что толщина слоев напрямую зависит от нагрузки, которая будет приходиться на гидроизоляцию в период использования. В случае действия почвенной влаги или воды на материал, толщина слоя не должна быть менее двух миллиметров. Температурный режим также должен быть соблюден: температура основы должна быть от +5 до +30. Но и влажность воздуха — соответствовать шестидесяти.
Принцип нанесения имеет два вида: механический и автоматизированный. Под механическим методом понимается нанесение смеси кистью вручную, автоматизированный же, напротив, с использованием красконагнетателей или иных приспособлений.
Наряду с громадным числом полезных свойств, как и любой другой материал, данная гидроизоляция имеет и свой недостаток. Низкая эластичность является всему причиной, поэтому эти смеси использовать в местах высокой концентрации нагрузок и перепадов температур и прочих неблагоприятных условий крайне нежелательно.
Быстросхватывающаяся гидроизоляция
Существует прекрасный подвид этого материала, который стоит упомянуть — быстросхватывающаяся гидроизоляция. Этот подвид хорошо подходит в «аварийных» ситуациях. За счет кратчайшего промежутка времени высыхания эта смесь быстро становится частью поверхности, на которой её использовали. Период времени действительно короткий и он равен 3-5 минутам. А при температуре в двадцать градусов может засохнуть и через 1,5 минуты. Её характеристики вполне сравнимы с характеристиками бетона. Широк и спектр её применения:
- для быстрой изоляции протечки в бетонной основе или каменной укладке;
- для срочного ремонта отопительных труб;
- для закрытия утечек газа;
- для предотвращения течи в трубах, которые находятся под давлением.
Итак, теперь, имея представление о данном материале, стоит упомянуть ценовую категорию продукта. Естественно, что ценовая политика отечественного и импортного производителя будет отличаться в разы. Таким образом, после сравнения цен становится очевидным, что в полтора раза ниже цена «нашего» материала. Но, к сожалению, по качеству импортная продукция на порядок выше отечественной. Да и обилие марок производителя значительно больше.
Использование вторичной кристаллизации и летучей золы в гидроизоляционных материалах для повышения устойчивости бетона к агрессивным газам и жидкостям
В этом документе описывается использование гидроизоляционной стяжки на основе цемента и гидроизоляционного покрытия, в котором 10% первоначального количества цемента было заменено зола-унос и 2% добавки для кристаллизации добавлялись от веса цемента как средство защиты бетона от агрессивных сред. Модифицированные материалы были нанесены на подстилающий бетон и подверглись испытаниям физико-механических свойств после воздействия агрессивных сред в течение до 18 месяцев.Результаты анализа показали, что после нанесения гидроизоляционных материалов в нижележащем бетоне наблюдается достаточное развитие кристаллов для повышения его прочности. Таким образом, можно функционально и эффективно использовать летучую золу в полимерцементных системах в качестве заменителя цемента вместе с добавкой для кристаллизации.
1. Введение
Бетон, вероятно, является наиболее часто используемым строительным материалом из-за его универсальности [1].К сожалению, долговечность не является внутренним свойством бетона, и в некоторых случаях бетон нуждается в защите от агрессивной окружающей среды. Агрессивная среда может быть вызвана химическими и физическими атаками [2, 3]. Бетон - это многокомпонентный композит, содержащий цементный герметик, в котором значительно больше пор и капилляров, чем в плотных заполнителях. По этой причине он гораздо более подвержен физическому и химическому разложению. Основным фактором, который вносит основной вклад в процессы деградации, является вода.Он может быть в жидкой форме, в виде пара или любых растворенных веществ. Он может за счет диффузии, капиллярности и ионного обмена проникать в бетон через систему открытых и взаимосвязанных капиллярных пор и мешать цементному герметику. Мехта и Монтейро [4] и Кумар и Бхаттачарджи [5] обнаружили, что диаметр капиллярных пор колеблется от 10 нм до сотен микрон. Капиллярный поток определяется следующим образом: где Q : объемный расход (м 3 · с −1 ), π : число Людольфа (3.1415…), p t : давление воздуха в капилляре (Па), t : время (с), η : динамическая вязкость (Па · с), r : радиус капилляр (м) и л : длина капилляра (м).
Из уравнения (1) очевидно, что радиус капилляра в четвертой степени является критическим фактором потока, и поэтому целесообразно уменьшить диаметр капилляра, чтобы замедлить скорость деградации. Воздействие на цементный герметик агрессивных газов, выделяемых промышленными процессами, двигателями внутреннего сгорания, живыми организмами и т. Д., обусловлен влажностью наряду с наиболее распространенными агрессивными газами, такими как CO 2 , SO 2 , NO 2 , HCl, H 2 S, HF, NH 3 и Cl 2 .
При разбавлении кислых газообразных эксгалянтов водой образуются разбавленные растворы неорганических кислот, которые вступают в реакцию с компонентами цементного герметика, особенно с Ca (OH) 2 [6]. Продукты коррозии цементного теста занимают больший объем, тем самым нарушая когезию затвердевшего цементного теста, что приводит к снижению pH и растрескиванию.Эти трещины, следовательно, способствуют ускоренной коррозии стальной арматуры из-за более быстрого снижения pH [7, 8].
Основными факторами, которые имеют наибольшее влияние на оценку агрессивных газовых сред, являются следующие: (i) Концентрация газа в воздухе (ii) Относительная влажность воздуха (iii) Температура (iv) Активность более агрессивных агентов при том же time
Агрессивные воды содержат растворенные кислые газы и различные соли в различных концентрациях. Эммонс и Эммонс [9] заявили, что в зависимости от природы продуктов коррозии различают три типа деградации: Тип I: разложение, связанное с действием водной среды с низким содержанием солей и преимущественно нейтральной реакцией Тип II: разложение под воздействием очень агрессивных сред, таких как кислоты, щелочи, некоторые соли, такие как хлорид натрия или магния Тип III: разложение из-за проникновения жидкой среды в поры, которые образуют нерастворимое кристаллическое соединение большего объема с поровой жидкостью или цементом герметик
Брумфилд [10] упоминает, что одним из вариантов защиты от коррозионных сред является покрытие бетона, которое может уменьшить или предотвратить попадание воды и агрессивных веществ в его структуру.Такая отделка обычно используется для защиты бетона от вредного воздействия этих агрессивных веществ. Один из таких широко используемых методов называется вторичной защитой. При проектировании самой вторичной защиты необходимо учитывать степень агрессивности окружающей среды, тип основания и правильный выбор материала для защиты. Одной из подгрупп гидроизоляции и обработки поверхностей являются полимерцементные гидроизоляционные покрытия и стяжки. Они представляют собой проверенную, доступную и экологически приемлемую альтернативу традиционной гидроизоляции на основе асфальта или полимеров.Эластичные полимерные цементирующие герметики существуют в виде двухкомпонентных систем с жидким полимерным компонентом, в основном на основе стирол-акрилатной дисперсии, цементного вяжущего и подходящего сухого наполнителя. Альтернативно, эти системы составлены на основе полимерных редиспергируемых порошков, которые позволяют формировать однокомпонентные системы, которые только смешиваются с водой перед обработкой [11].
Стяжки и выравнивающие составы, часто на основе этилен-винилацетата, используются для выравнивания и выравнивания обычных бетонных оснований (монолитов и сборных конструкций), цементных стяжек или переполняемых растворов для восстановления железобетона.Эти ремонтные растворы на цементной основе представляют собой очень подходящее и экономичное решение для защиты бетона, поскольку они имеют очень похожие свойства, что и бетон, что обеспечивает их взаимную совместимость; кроме того, такие материалы частично проницаемы для водяного пара, что позволяет высыхать бетону. Непроницаемые полимерные покрытия задерживают влагу в пористой цементной основе, вызывая дополнительные повреждения бетона в циклах замерзания и оттаивания. Цель состоит в том, чтобы получить достаточно гладкую и ровную поверхность с функцией гидроизоляции, которая послужит окончательной обработкой или подходящей основой под систему покрытия.Современные технологии позволяют использовать выравнивающие и разглаживающие стяжки, которые можно наносить слоями от менее 1 мм до 5 мм. В то же время возможно изготовление материала с гидроизоляционной функцией даже с очень малой толщиной нанесенного слоя с помощью подходящих составов и использования герметизирующих материалов.
Вяжущие и полимерные компоненты этих материалов увеличивают их стоимость, и по этой причине предпринимаются попытки найти способы снижения содержания вяжущего.Одна из этих попыток - частичная замена цемента отходами или вторичным сырьем, например, порошковой летучей золой или шлаком. Включение такого вторичного сырья дает дополнительное преимущество в виде снижения воздействия на окружающую среду, связанного с проблемами размещения отходов и производства CO 2 во время обжига клинкера. Использование летучей золы в качестве частичной замены цемента также способствует увеличению долговечности цементных композитов, поскольку летучая зола способна к пуццолановой реакции с гидроксидом кальция, что приводит к дополнительным гидратам силиката кальция (CSH) и гидратам силиката кальция и алюминия. (НАЛИЧНЫЕ).Они дополнительно вызывают измельчение и снижение проницаемости пористой структуры цементной матрицы, поскольку пуццолановая реакция протекает медленнее, чем гидратация цемента, как показано в исследованиях Moffatt et al. [12] и Feng et al. [13].
Еще одним эффективным средством защиты и повышения долговечности цементных композитов являются поверхностные покрытия [14]. Pan et al. [15] описали множество преимуществ и недостатков различных видов обработки поверхности бетона. Разработка новых гидроизоляционных материалов также приводит к использованию специальных кристаллизационных добавок для усиления защитной функции.В основном это порошкообразные вещества на основе тонкоизмельченного цемента, обработанного мелкодисперсного кварцевого песка и активного химического вещества. Обычные покрытия и стяжки выполняют только функцию защиты поверхности, тогда как кристаллизационные добавки проникают через систему пор в бетонную конструкцию, где она герметизируется. Принцип действия - каталитическая химическая реакция, обусловленная достаточной относительной влажностью. Это приводит к дополнительному процессу кристаллизации еще негидратированных клинкерных минералов в системе пор бетона, в результате чего практически все капиллярно-активные поры бетона заполняются игольчатыми кристаллами.Таким образом, введенное активное химическое вещество является не источником кристаллов, а просто катализатором, который способствует росту кристаллов в порах бетона из необработанных минералов клинкера, присутствующих в цементном герметике. Во время процесса гидратации временно образуется Ca (OH) 2 , за которым следует процесс каталитической кристаллизации и рост образовавшихся кристаллов непосредственно в пористой структуре бетона. Вероятно, это накопленный процесс, сопровождающийся образованием 3CaO · 2SiO 2 · 3H 2 O вместе с образованием 3CaO · Al 2 O 3 · Ca (OH) 2 · 12H 2 О.В этой химической реакции образуются разветвленные игольчатые кристаллы. Активные вещества проникают в поры с влагой на расстояние до десяти сантиметров от источника и катализируют реакции образования кристаллов в системе пор цементного герметика [16, 17]. Согласно данным рентгеновской флуоресцентной спектроскопии (XRF), игольчатые кристаллы (рис. 1), вероятно, содержат кальций или кремний [18].
Скорость и глубина роста кристаллов через трещины и систему пор в бетоне зависят от многих факторов, таких как степень обработки бетона, наличие достаточного объема поровой воды, тип цемента, пропорция бетона, структура пор и температура бетона [19–24].Общий процесс действия был описан Roig-Flores et al. [25], где агент кристаллизации, M x R x , реагирует с трехкальциевым силикатом и водой с образованием сгустков, блокирующих поры. Это представлено следующим уравнением:
Исследования вторичной кристаллизации в цементных композитах ранее были связаны с герметизацией пористых структур и трещин. Преимущества использования кристаллических добавок хорошо продемонстрированы в ранее опубликованных исследованиях [25–30]: однако улучшение свойств бетона остается важной задачей даже сегодня [19].Повышение долговечности цементных композитов помогает продлить срок их службы, тем самым снижая затраты на ремонт, связанный с повреждением бетонных конструкций из-за влаги [31]. В этом исследовании уделяется внимание использованию кристаллизационной добавки в цементно-полимерных гидроизоляционных материалах, наносимых на поверхность бетона, таких как покрытия и стяжка, обладающих воздухопроницаемостью, способностью к заживлению трещин, хорошей совместимостью с бетоном и химической стойкостью. Чтобы снизить общие затраты на кристаллические добавки и полимерные соединения, летучая зола считается экологически чистой частичной заменой цемента с положительным влиянием на долговечность из-за пуццолановой реакции.
2. Материалы и методы
2.1. Материалы
Для уменьшения проницаемости бетонной поверхности для воды, газообразных и жидких агрессивных сред были разработаны и нанесены на поверхность бетона два изоляционных материала. Изоляционные материалы применялись как покрытие (CT) и стяжка (SC). В обоих материалах использовалась кристаллизационная добавка (Xypex Admix), а в качестве вторичного сырья использовалась летучая зола.
Тонкий слой покрытия, копирующий поверхность бетона, наносится на бетон с помощью кисти или валика, а стяжка, компенсирующая неровности бетона, наносится стальным шпателем.Были использованы образцы бетона (кубики 150 мм) эталонного бетона C 45/55. Эталонный бетон был испытан в соответствии с EN 1542 [32] и EN 12390-3 [33] и показал прочность на сжатие 52 МПа и предел прочности на разрыв 3,2 МПа. Состав эталонного бетона (REF) приведен в таблице 1. Образцы выдерживали в течение 28 дней при температуре окружающей среды 21 ± 3 ° C и относительной влажности 60 ± 10% с последующим нанесением эпоксидного покрытия по бокам и погружением. в воде в течение 48 часов. Затем поверхность без эпоксидной смолы протирали ковриком и на влажную поверхность образцов бетона наносили изолирующую стяжку или покрытие (рис. 2) с помощью кисти (покрытие) и стального шпателя (стяжка).После нанесения образцы покрывали полиэтиленовой пленкой. Через 72 часа пластиковая пленка была удалена, и образцы были отверждены в течение еще 28 дней в среде с относительной влажностью 60 ± 10% и температурой 21 ± 3 ° C, что привело к началу испытания или к воздействие агрессивных сред. Это хранение позволило активным веществам проникнуть в пористую структуру нижележащего бетона и, таким образом, позволило образоваться вторичным продуктам кристаллизации, уменьшая диаметр пор в бетоне.
| ||||||||||||||||||||
В качестве гидроизоляционного материала с кристаллизационной добавкой - полимерцементное покрытие (CT) с 10% заменой цемента летучей золой и добавлением 2% кристаллизационной добавки от веса цемента был развит.Вторым испытанным материалом была стяжка (SC) с 10% заменой цемента летучей золой и добавлением 2% кристаллизационной добавки по весу цемента. Состав обоих материалов показан в таблицах 2 и 3. Состав смеси обоих гидроизоляционных материалов был основан на общих знаниях поведения отдельных компонентов и продуктов, используемых в промышленности. Средняя толщина покрытия рассчитана на 1,5–2 мм относительно максимального размера зерна песка. Стяжка была уложена проектной толщиной 3–5 мм.
Гидрофобный цемент - статьи и патенты Гидрофобный цемент http://ajw.asahi.com/article/0311disaster/fukushima/AJ201411220029 Асахи Симбун | AJW Asia and Japan Watch 22 ноября 2014 г. После сбоев, TEPCO использует специальные цемент для предотвращения утечек загрязненной воды Оператор разрушенной АЭС Фукусима планирует залить в окопах на берегу в очередной попытке предотвратить сильно загрязненная вода из-за попадания в море. В соответствии с планом, утвержденным Управлением по ядерному регулированию 21 ноября Tokyo Electric Power Co. закачивает специальный цемент смесь в приморские траншеи реакторов №2 и №3 при откачке накапливающейся в них радиоактивной воды. Специальная смесь не впитывает воду, поэтому может растекаться больше легко по дну траншей, вытесняя испорченные вода. Новый метод позволит радиоактивным материалам оставаться в окружающий грунт, но TEPCO решила применить эту технику потому что он уделяет большое внимание предотвращению массового сильно загрязненная вода из-за утечки в океан. Этой весной TEPCO попыталась остановить приток воды в траншею. для реактора №2 замораживанием стыка турбины здания и траншеи, но операция шла тяжело. Затем компания попыталась остановить приток воды с помощью цемента. смесь, но не смог сделать это полностью. Патенты: гидрофобный цемент МЕТОД ПОСТРОЕНИЯ КОНСТРУКЦИИ ПОЛУПОДВОДА ДЛЯ РАДИОАКТИВНЫЕ ОТХОДЫ KR101399295 Настоящее изобретение относится к способу создания полуподвал для хранения радиоактивных отходов и др. в частности, к способу устройства полуподвала для хранение радиоактивных отходов, способных выполнять непроницаемые строительство и предотвращение распространения радиоактивных материалов путем установки гидрофобного известнякового порошка, радиационной защиты лист и водонепроницаемая панель между землей и стеной, а возведение верхнего строения на земле после строительства стена и основание силоса под землей, выкопав земля.Также состав наносится на базовый камень, мягкий грунт, песчаный грунт и грунтовый грунт. Удар часть буферного пространства отделена от стены, установленной под землю с заданным расстоянием. Сейсмостойкая конструкция разработан, и диффузия излучения предотвращается в аварийная ситуация с заполнением части буферного пространства удара цементным раствором и выдержка цементного раствора с ударом буферные материалы в аварийной ситуации при ударе часть буферного пространства заполнена амортизирующими материалами. ПРОЦЕСС РАДИАЦИОННО-ХИМИЧЕСКОГО УМЕНЬШЕНИЯ ВОДОПОГЛОЩЕНИЯ ЦЕМЕНТНЫЙ КИРПИЧ ЗАПОРНАЯ ЖИДКОСТЬ И ПРОЦЕСС ЗАКЛЮЧЕНИЯ ЗОНЫ А ПОДЗЕМНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДАННОЙ ЖИДКОСТИ СПОСОБ ОТВЕРЖДЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ и др. ГИДРОФОБНЫЕ СВОЙСТВА ПОВЕРХНОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ . Полимерцементный бетон - Свойства и применениеПолимерцементный бетон - это композитный бетон, состоящий из синтетического полимера в связующем материале. Полимербетон имеет преимущества более высоких свойств, низких энергозатрат и низкой стоимости рабочей силы. Его также называют полимерным портландцементным бетоном (PPCC) или бетоном, модифицированным латексом (LMC). Состав, свойства и области применения полимерцементного бетона описаны ниже. Состав полимерцементного бетона (ПКК)В портландцемент добавлен форполимер (мономер) диспергированного полимера для получения ОКК.Эта комбинация создает полимерную сетку на месте в процессе отверждения бетона. Использование типичных виниловых мономеров может мешать процессу гидратации или ухудшаться. Таким образом, использование форполимеров оказывается более эффективным, поскольку они выполняют требуемую функцию. Чтобы улучшить механические свойства ОКК, эти форполимеры можно добавлять в более высоких пропорциях. Поскольку это свойство бетона основано на добавлении полимера, при добавлении латекса необходимо соблюдать особую осторожность и внимание.Используемая эмульсия увеличивает смазывающие свойства смеси. Следовательно, для удобоукладываемости смеси требуется только меньшее количество воды. Требования к полимерам, используемым в PCC
Полимерный латекс, используемый в PCC
Свойства полимерцементного бетона1. Сильно непроницаемыйПолимерная фаза в бетоне поможет уменьшить пористость и микротрещины, которые образуются в цементной матрице.Он действует как дополнительный связующий материал, отличный от используемого портландцемента. 2. Высокая прочностьПлотный и водонепроницаемый бетон получается за счет использования PCC. Это предотвращает химические атаки, проникновение воды и, следовательно, исключает возможность коррозии. Также предотвращаются внутренние микротрещины в цементной матрице. Это увеличивает срок службы конструкции. 3. Устойчивость к погодным условиямКонструкция PCC непроницаема, поэтому они меньше подвержены влиянию погодных условий. Соображения при строительстве полимерно-цементного бетона
Применение полимерцементного бетона1. Облицовка настила мостаИспользование PCC помогает создать очень непроницаемую и водонепроницаемую поверхность, которая предотвратит проникновение влаги и хлоридов, что позволит избежать коррозии арматуры, сколов и микротрещин.   Рис.1: Покрытие из полимербетона для настила моста; Изображение предоставлено: The Aberdeen Group, Concrete Construction 2.Конструкция полаПовышенная химическая стойкость, высокие физико-механические свойства делают его лучшим выбором для строительства промышленных полов. Они также используются при строительстве тротуаров, где территория подвержена интенсивному движению. 3. Сборные конструкцииХорошая обрабатываемость и характеристики термоотверждения требуют его для сборных железобетонных изделий. Могут быть получены блоки PCC с меньшим водоцементным соотношением.   Фиг.: Сборные Санитарные Установки PCC; Изображение предоставлено: Armorock 4. Используется как ямочный составPCC можно использовать для ямочного ремонта и ремонта обычного портландцементного бетона. Это увеличивает прочность и срок службы существующей конструкции. PCC необходимо наносить только после удаления старого материала. .Введение в армированные волокном полимеры - полимеры и композиты: концепции, свойства и процессыКомпозит - это любой материал, состоящий из более чем одного компонента. Вокруг вас множество композитов. Бетон - это композит. Он сделан из цемента, гравия и песка и часто имеет внутри стальные стержни для усиления. Эти блестящие воздушные шары, которые вы получаете в больнице, когда болеете, сделаны из композита, который состоит из листа полиэстера и листа алюминиевой фольги, сделанных в виде сэндвича.Полимерные композиты изготавливаются из полимеров или из полимеров вместе с другими видами материалов [7]. Но, в частности, композиты, армированные волокном, представляют собой материалы, в которых волокно из одного материала заделано в другой материал. 2.2.1. Полимерные композитыПолимерные композиты представляют собой любую из комбинаций или композиций, которые содержат два или более материала в виде отдельных фаз, по крайней мере, один из которых является полимером. Комбинируя полимер с другим материалом, таким как стекло, углерод или другой полимер, часто можно получить уникальные комбинации или уровни свойств.Типичные примеры синтетических полимерных композитов включают армированные стекловолокном, углеродом или полимерным волокном, термопластические или термореактивные смолы, армированный углеродом каучук, полимерные смеси, смолы, армированные диоксидом кремния или слюды, и бетон, связанный или пропитанный полимером, или дерево. Также часто полезно рассматривать в качестве композитов такие материалы, как покрытия (комбинации пигмент-связующее) и кристаллические полимеры (кристаллиты в полимерной матрице). Типичные природные композиты включают древесину (целлюлозные волокна, связанные с лигнином) и кости (минералы, связанные с коллагеном).С другой стороны, полимерные композиции, составленные с пластификатором или очень низкими пропорциями пигментов или технологических добавок, обычно не рассматриваются как композиты. Обычно цель состоит в том, чтобы улучшить прочность, жесткость или ударную вязкость, или стабильность размеров за счет включения частиц или волокон в матрицу или связующую фазу. Вторая цель - использовать недорогие, легко доступные наполнители, чтобы увеличить количество более дорогой или дефицитной смолы; Эта цель становится все более важной, поскольку поставки нефти становятся более дорогостоящими и менее надежными.Еще другие применения включают использование некоторых наполнителей, таких как стеклянные шарики, для улучшения обрабатываемости, включение частиц сухой смазки, таких как сульфид молибдена, для создания самосмазывающегося подшипника и использование наполнителей для снижения проницаемости. Наиболее распространенные полимерные композиты, армированные волокном, состоят из стекловолокна, ткани, мата или ровинга, залитых в матрицу из эпоксидной или полиэфирной смолы. Армированные термореактивные смолы, содержащие бор, полиарамиды и особенно углеродные волокна, придают особенно высокие уровни прочности и жесткости.Композиты из углеродного волокна имеют относительную жесткость в пять раз больше, чем сталь. Благодаря этим превосходным свойствам эпоксидные и полиэфирные композиты подходят для многих областей применения, таких как компоненты в новых реактивных самолетах, детали для автомобилей, корпуса лодок, корпуса ракетных двигателей и сосуды для химических реакций. Хотя наиболее впечатляющие свойства проявляются у армированных термореактивных смол, таких как эпоксидные и полиэфирные смолы, значительные улучшения могут быть достигнуты и с многими армированными термопластичными смолами.Поликарбонаты, полиэтилен и полиэфиры относятся к числу смол, доступных в виде армированных стекловолокном композиций. Комбинация недорогого, одноэтапного производства путем литья под давлением с улучшенными свойствами сделало возможным использование армированных термопластов для замены металлов во многих областях применения в бытовых приборах, инструментах, автомобилях и инструментах. При разработке других композитных систем возможны различные матрицы; например, полиимидные смолы являются отличными матрицами для стекловолокна и образуют композит с высокими эксплуатационными характеристиками.Потенциальный интерес представляют различные волокна, в том числе полимеры [такие как поливиниловый спирт], монокристаллические керамические усы (например, сапфир) и различные металлические волокна. Давным-давно люди, живущие в Южной и Центральной Америке, использовали латекс натурального каучука, полиизопрен для изготовления таких вещей, как перчатки и ботинки, а также резиновые мячи, которые они использовали для игр, которые были очень похожи на современный баскетбол. Он взял два слоя хлопчатобумажной ткани и вложил их в натуральный каучук, также известный как полиизопрен, в результате чего получился трехслойный сэндвич, подобный тому, который вы видите справа (помните, хлопок состоит из натурального полимера, называемого целлюлозой).Из этого получились хорошие плащи, потому что, в то время как резина делала их водонепроницаемыми, слои хлопка делали их удобными для ношения, чтобы сделать материал, обладающий свойствами обоих его компонентов. В этом случае мы сочетаем водостойкость полиизопрена и комфорт хлопка. Современные композиты обычно состоят из двух компонентов: волокна и матрицы. Волокно - чаще всего стекло, но иногда кевлар, углеродное волокно или полиэтилен. Матрица обычно представляет собой термореактивный материал, например эпоксидную смолу, полидициклопентадиен или полиимид.Волокно заделано в матрицу, чтобы сделать матрицу более прочной. Композиты, армированные волокном, имеют два преимущества. Они прочные и легкие. Часто они прочнее стали, но весят гораздо меньше. Это означает, что композиты можно использовать для облегчения автомобилей и, следовательно, более экономичного расхода топлива. Распространенным армированным волокном композитом является Fiberglas TM . Его матрица состоит из реакции полиэфира с двойными углерод-углеродными связями в его основной цепи и стирола.Поливаем смесью стирола и полиэстера массу из стекловолокна. Стирол и двойные связи в полиэфире реагируют путем свободнорадикальной виниловой полимеризации с образованием сшитой смолы. Стекловолокно застревает внутри, где действует как усиление. В Fiberglas TM волокна не выстраиваются в определенном направлении. Это просто запутанная масса, как вы видите справа. Но мы можем сделать композит более прочным, выровняв все волокна в одном направлении.Ориентированные волокна делают с композитом некоторые странные вещи. Когда вы натягиваете композит в направлении волокон, композит становится очень прочным. Но если вы потянете его под прямым углом к направлению волокна, он совсем не будет очень прочным [8-9]. Это не всегда плохо, потому что иногда нам нужно, чтобы композит был прочным только в одном направлении. Иногда изделие, которое вы делаете, будет испытывать нагрузку только в одном направлении. Но иногда нам нужна сила более чем в одном направлении. Поэтому мы просто направляем волокна более чем в одном направлении.Мы часто делаем это, используя тканую ткань из волокон для усиления композита. Тканые волокна придают композиту хорошую прочность во многих направлениях. Полимерная матрица скрепляет волокна. Рыхлый пучок волокон не принесет особой пользы. Кроме того, хотя волокна прочные, они могут быть хрупкими. Матрица может поглощать энергию, деформируясь под действием напряжения. Иными словами, матрица добавляет композиту прочности. И, наконец, хотя волокна обладают хорошей прочностью на разрыв (то есть они прочны, когда вы их натягиваете), они обычно обладают ужасной прочностью на сжатие.То есть они прогибаются, когда вы их раздавливаете. Матрица придает композиту прочность на сжатие. Не все волокна одинаковы. Сейчас может показаться странным, что стекло используется в качестве арматуры, ведь стекло действительно легко разбить. Но по какой-то причине, когда стекло превращается в крошечные волокна, оно действует совсем иначе. Стекловолокно прочное и гибкое. Тем не менее, существуют более прочные волокна. Это хорошо, потому что иногда стекло оказывается недостаточно прочным и жестким.Для некоторых вещей, например деталей самолетов, которые подвергаются сильной нагрузке, вам нужно разорвать причудливые волокна. Когда стоимость не имеет значения, вы можете использовать более прочные, но более дорогие волокна, такие как Kevlar TM , углеродное волокно. Углеродное волокно (Spectra TM ) обычно прочнее, чем Kevlar TM , то есть оно может выдерживать большее усилие, не ломаясь. Но Kevlar TM имеет тенденцию быть жестче. Это означает, что он может поглощать больше энергии, не ломаясь. Он может немного растягиваться, чтобы не сломаться, больше, чем углеродное волокно.Но Spectra TM , который является разновидностью полиэтилена, прочнее и жестче, чем углеродное волокно и кевлар TM . Для разных работ требуются разные матрицы. Ненасыщенные системы полиэфир / стирол являются одним из примеров. Они подходят для повседневного использования. Кузова Chevrolet Corvette изготавливаются из композитных материалов с использованием ненасыщенных полиэфирных матриц и стекловолокна. Но у них есть недостатки. В затвердевшем состоянии они сильно усаживаются, очень легко впитывают воду, а их ударная вязкость низкая. 2.2.2. БиокомпозитыНа протяжении многих десятилетий в сфере жилищного строительства древесина использовалась в качестве основного строительного материала для каркасов современных американских домов. Американская лесная промышленность произвела рекордные 49,5 миллиардов досковых футов пиломатериалов в 1999 году и еще 48,0 миллиардов досковых футов в 2002 году. В то время как производство пиломатериалов находится на пике, доля домовладельцев достигла рекордного уровня 69,2%, с более чем 977 000 дома были проданы в 2002 году. Поскольку на жилищное строительство приходится одна треть от общего объема использования пиломатериалов хвойных пород в Соединенных Штатах, существует растущий спрос на альтернативные материалы.Использование опилок не только является альтернативой, но и повышает эффективность использования побочных продуктов. Древесно-пластиковые композиты (WPC) - это относительно новая категория материалов, охватывающая широкий спектр композитных материалов, в которых используются связующее на основе органических смол (матрица) и наполнители, состоящие из целлюлозных материалов. Новые и быстро развивающиеся биокомпозитные материалы представляют собой высокотехнологичные продукты, обладающие одним уникальным преимуществом - древесный наполнитель может включать в себя опилки и древесные отходы. Следовательно, для производства биокомпозитов не требуются дополнительные древесные ресурсы.Отходы, которые традиционно требуют денег за правильную утилизацию, теперь становятся полезным ресурсом, позволяя переработке быть одновременно прибыльной и экологически безопасной. Использование биокомпозитов и WPC стремительно растет во всем мире, и конечные пользователи этих композитов в строительстве, автомобилестроении и мебельной промышленности. Одной из основных проблем, связанных с использованием биокомпозитов, является воспламеняемость двух основных компонентов (связующего и наполнителя). Если бы был добавлен антипирен, это потребовало бы, чтобы адгезия волокна и матрицы не нарушалась антипиреном.Задача состоит в том, чтобы разработать композит, который не будет гореть и сохранит свои механические характеристики. Вместо органических матричных соединений можно использовать неорганические матрицы для повышения огнестойкости. Древесные композиты на неорганической основе - это композиты, состоящие из минеральной смеси в качестве связующей системы. Такие неорганические связующие системы включают гипс и портландцемент, оба из которых обладают высокой устойчивостью к огню и насекомым. Основным недостатком этих систем является то, что максимальное количество опилок или волокон, которые могут быть введены, невелико.Одним относительно новым типом неорганической матрицы является алюмосиликат калия, экологически чистое соединение, изготовленное из природных материалов. Федеральное управление гражданской авиации изучило возможность использования этой матрицы в коммерческих самолетах из-за ее способности выдерживать температуры до 1000 ºC без образования дыма, а также способности углеродных композитов выдерживать температуры 800 ºC и поддерживать 63% своей исходная прочность на изгиб. Матрицы из алюмосиликата калия совместимы со многими распространенными строительными материалами, включая глиняный кирпич, кладку, бетон, сталь, титан, бальзу, дуб, сосну и ДСП [10]. . | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
