Испытание органических вяжущих: Методические указания для проведения практических и лабораторных занятий по дисциплине «Вяжущие вещества»

Федеральное агентство по образованию РФ

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра архитектуры и строительных материалов

ИСПЫТАНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЯЖУЩИХ

Методические указания для проведения практических и

лабораторных занятий по дисциплинам «Вяжущие вещества»,  

для студентов специальности «Производство строительных

материалов, изделий и конструкций» (290600)

Новокузнецк 2004

УДК 691.51/05

Рецензент

Доктор технических наук, профессор, зав.кафедрой СПУН

ГОУ ВПО «СибГИУ» С.И.

093   Испытание органических вяжущих: Метод. указ. /Сост.: , А.А., : ГОУ ВПО «СибГИУ». –

Новокузнецк, 2004. – 16 с.

Рассмотрена методика определения основных свойств и характеристик полимерного связующего. Приведены общие сведения о полимербетонах. Рассмотрены методики определения вязкости и сухого остатка в смолах, определения максимальной температуры при отверждении, определение смачиваемости наполнителей и плотности пластификатора. Приведены расчёты по всем вышеизложенным характеристикам.

Предназначены для студентов специальности «Производство строительных материалов, изделий и конструкций» (290600).

Содержание

1 Общие сведения……………………………………………………………..4

2 Характеристика материалов………………………………………………..5

2.1 Связующее……………………………………………………………5

2.1.1 Фенолоформальдегидные смолы……………………………5

2.1.2 Фурановые смолы…………………………………………….6

2.1.3 Полиэфирные смолы…………………………………………7

2.1.4 Ацетоноформальдегидные смолы…………………………...7

2.2 Наполнители………………………………………………………….8

2.3 Пластификаторы……………………………………………………...9

2.4 Отвердители………………………………………………………….10

2.5 Красящие вещества………………………………………………….10

2.6 Стабилизаторы………………………………………………………10

3 Методика выполнения работы………………………………………..…...11

3.1 Определение смачиваемости наполнителя полиэфирными нена-сыщенными смолами марок ПН……………………………………...……...11

3.2 Определение максимальной температуры в процессе отвержде-ния……………………………………………………………………….……..11

3.3 Определение времени желатинизации неотвержденной массы….12

3.4 Определение условной вязкости жидких полимеров……………..12

3.5 Определение степени дисперсности наполнителей……………….13

3.6 Определение плотности пластификатора………………………….14

3.7 Определение содержания сухого остатка в смоле………………...15

4 Правила техники безопасности…………………………………………….15

Литература……………………………………………………………………..16

1 Общие сведения

Развитие строительства сопровождается непрерывными поисками более совершенных материалов. Примером могут служить работы по улучшению свойств бетона и железобетона с помощью полимерных материалов. В отличие от обычных бетонов роль полимерной составляющей полимерцементных бетонов относительно велика и служит связующим материалом  в дополнение к минеральным вяжущим веществам.

При совмещении различных по свойствам веществ образуются материалы со сложной органо – минеральной структурой и специфическими свойствами заимствованными как у цементов, так и у полимеров. Классификация полимербетонов  (ПБ) представлена на рисунке 1.

	Минералполимерные бетоны (МПБ)		Полимернаполненные бетоны (ПНБ)		Модифицированные бетоны (МБ)
	Полимер-цементные бетоны (ПЦБ)		Полимер-силикатные бетоны (ПСИБ)		Полимер-серные бетоны (ПСБ)

 

Рисунок 1 - Классификация полимербетонов

2 Характеристика материалов

Основные свойства полимербетона определяются химической природой синтетической смолы, видом и содержанием мелкодисперсной фракции наполнителей. Крупные фракции заполнителей (песок, щебень), выполняя роль скелета, влияют на основные физико-механические свойства в меньшей степени.

ПБ могут быть получены на основе термореактивных и термопластичных полимеров. В тоже время следует отметить, что полимербетоны, предназначенные для изготовления несущих строительных конструкций, изготавливают на основе термореактивных смол,  термопластичные же полимеры используются для полимербетона, который применяют в защитных облицовочных и в виде декоративно-отделочных материалов.

В наше время находят наибольшее распространение ПБ на фурановых, фенольных, полиэфирных, карбомидных смолах и мономере ММА, а эпоксидные и полиуретановые смолы дороги и дифицитны. Особенно перспективны для несущих конструкций легкие химически стойкие полимербетоны на пористых заполнителях, где r=1600-1800кг/м³, Rсж=60-80 Мпа.

2.1 Связующее

В таблице 1 приведена классификация полимеров – связующих.

Таблица 1 -  Классификация полимеров

Классификации	Виды полимеров
В зависимости от способа получения	полимергоационные
	поликонденсационные
	природные модифицированные высокомолекулярные вещества
	природные и нефтяные битумы
В зависимости от физических и химических свойств	эластомеры
	пластики
	волокна
В зависимости от вида исходного сырья и назначения	вязко-жидкие лаки
	эмульсии
	порошки
	гранулы
	листы
	отливки
	куски неправильной формы

2.1.1 Фенолоформальдегидные смолы

Продукт поликондесации фенола с формальдегидом в присутствии катализатора. Наличие бензольных ядер в фенолоформальдегидных смолах обеспечивает их стойкость к термодеструкции, а гидроксильных групп – высокую адгезию к металлам и неметаллическим материалам (таблица 2).

Таблица 2 - Основные характеристики ФФС

Свойства ФФС	СФЖ –3032	СФЖ – 40-КО
Плотность, г/см3	1,216	1,2
Вязкость по В3-4, с	50	55
Содержание сухого остатка, %, более	75	60
Содержание свободного фенола, %, менее	10	5
Содержание свободного формальдегида, %, менее	5	4
Срок хранения, мес., более	3	1,5

Тип СФЖ – 3032 и СФЖ – 40-КО могут быть получены полимербетоны с хорошими физико-механическими свойствами, в том числе с высокой химической стойкостью к ряду агрессивных продуктов.Переход ФФС в неплавкое и нерастворимое  состояние происходит при введении в смолу кислых катализаторов – кислот.

2.1.2 Фурановые смолы

Понятие “фураны” распространяется на многочисленную группу соединений, в молекулярной структуре которых присутствует гетероцикличный родикал “фурановое кольцо”. Из фурановых смол преимущественно применяют фурфуролацетоновые смолы – ФА, ФАМ, 4ФА. Фурановые смолы продукт конденсации фурфурола и фурилового спирта с фенолами и кетонами. Фурфурол представляет собой бесцветную жидкость с плотностью 1,16 при температуре 20^оС, температура кипения 162 ^оС. При хранении он медленно осмоляется за счет кислорода воздуха, в результате чего обретает темно коричневую окраску. Фурфурол считается одним из лучших универсальных растворителей. Он служит ускорителем полимеризации и в известной степени пластифицирует составы (таблица 3).

Таблица 3 - Основные характеристики ФА

Свойства ФА	ФА	ФАМ	4ФА
Плотность, г/см3	1,14	1,137	1,192
Вязкость, с	25-40	24	17
Скорость полимеризации, с	45-55	50-70	10-20
Содержание сухого остатка, %	0,6-0,8	0,4-0,5	0,12
Содержание  фурфурола, %	1,1	1,2-1,3	25-35
Содержание воды, %	79-80	87-88	64-65
Кислотное число, мг КОН	8,07	17,7	1,08
рН водной вытяжки	4,2	4,65	5,65

Композиции на основе фурфуролацетоновой смолы 4ФА обладают более высокой химической и теплостойкостью. Предел прочности полимербетонов Rсж, содержащих 13% вяжущего