Способ изготовления бетонополимерных изделий

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕТОНОПОЛИМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий формование изделия, твердение, сушку и пропитку эфиром акриловой кислоты с последующей полимеризацией при 50-95 С в вязкой среде, отличающийс я тем, что, с целью повышения прочности и кислотостойкости изделий и снижения потерь мономера, полимеризацию проводят а водном растворе жидкого стекла.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлистических

РЕСПУБЛИК

„„SU.„1006418 з ю С 04 В 41/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3345492/29-33 (22) 06.10.81 (46) 23.03.83. 6юл. 11 (72) Ю.В. Максимов, Н.Ф. Шестеркина, В.В. Патуроев, M.À. Хорькова, 0.А. Ма. мыкина и P.Â. Рябова (71) Научно-исследовательский институт бетона и железобетона (53) 666.972.52(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 631502, кл. С 04 В 41/28, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР и 814994, кл. С 04 B 41/28, 1979.

{54) (57) сп0с06 изГотовления бетаноПОЛИМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий формование изделия, твердение, сушку и пропитку эфиром акриловой кислоты с последующей полимеризацией при 50-95 С в вязкой среде, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения прочности и кислотостойкости иэделий и снижения потерь мономера, полимеризацию проводят в водном растворе жидкого стекла, 1 1Î064

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при изготовлении высокопрочных химически стойких изделий и конструкций из бетонов, пропитанных полимеризующимися мономерами бетонополимеров.

Известен способ обработки неорганических пористых материалов путем сушки и пропитки мономерами с последу10 ющей полимеризацией в среде насыщенного водного раствора сернокислого аммония (1 1.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ изготовления бетонополимерных изделий, включающий формование бетонного изделия, твердение, сушку и пропитку эфиром акриловой кислоты с последующей полимеризацией при 50-95 С в вязкой среде - в расплаве твердых парафинов или низкомолекулярных полиэтиленов (2).

Однако в известных способах наблюдаются большие потери дефицитного мономера, составляющие от 4 до 153, рю что приводит к загрязнению окружающей среды, а также снижению физико-механических показателей иэделий и его химической стойкости, в особенности кислотостойкости.

Целью изобретения является повышение прочности и кислотостойкости изделий и снижение потерь мономера.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу изготовления бетонополимерных изделий, включающему формование бетонного изделия, твердение, сушку и пропитку эфиром акриловой кислоты с последующей полимеризацией при 50-95 С в вязкой среде, последнюю проводят в водном растворе 4в жидкого стекла.

8 этих условиях испаряющийся из верхних слоев пропитанного бетона эфир акриловой кислоты вступает в хи- <> мическую реакцию со щелочью жидкого стекла и омыляется при этом до акриловой кислоты, которая вызывает выпадение в осадок кремнегеля и твердение жидкого стекла на поверхности пропи39 танного иэделия. При этом реакция протекает как в порах поверхностных слоев бетона, так и на поверхности, что приводит к кольматации пор и образованию на поверхности иэделия пленки из плотного вещества, являющегося про- дуктом реакции сложного эфира и жидкаго стекла. Образовавшийся слой препятствует испарению свободного моно18 мера, что положительно сказывается на увеличении прочности, а сам слой, будучи кислотостойким, резко увеличивает кислотостойкость бетонополимера.

Температурный диапазон проведения полимеризации 50-95 диктуется следуо ющими соображениями: ниже 50 реакция о эфиров акриловой кислоты и жидкого стекла протекает очень медленно, также замедляется процесс полимеризации мономера в порах бетона, что приводит к увеличению продолжительности поли- " меризации и росту потерь мономера: в интервале 50-95 реакции полимериЮ зации мономера и взаимодействия его с жидким стеклом проходят с достаточно высокими скоростями и наименьшими потерями мономера. При температуре выше 95+ резко возрастают летучесть мономеров и их потери, что также приводит к снижению прочностных свойств бетонополимера.

Такой способ проведения полимеризации мономера отличается от способов, в которых в качестве герметизирующей среды используют инертные жидкости воду, глицерин, парафин, петролатум ) или прибегают к оборачиванию пропитанного изделия пленками или фольгой.

Использование инертной жидкости или пленки только уменьшает испарение мономера, но не улучшает свойств поверхности готового бетонополимерного изделия, а испарившийся мономер безвозвратно теряется, загрязняя воздушную среду, повышая токсичность и взрывоопасность производства °

Данный способ пригоден для проведения процесса полимеризации как полностью пропитанных эфиром акриловой кислоты изделий, так и частично пропитанных.

Обработка поверхности обычного це ментного бетона жидким стеклом не приводит к положительным результатам иэ-за несовместимости этих двух материалов и неизбежного отсл ения жидкостекольного покрытия. В данном случае, практически исключается »епосредственный контакт жидкого стекла с цементным камней, так как образующееся покрытие представляет собой продукт реакции жидкого стекла с эфиром акриловой кислоты, а цементный камень, кроме того, покрывается c, îåí заполимеризовавшегocR мономера.

Работа по данному способу осуществляется следующим образом.

Таблица 1

Потери мономера,4

Толщина оголив шегося слоя мм

Предел прочности при изгибе, МПа

Материал

49,0

2,7

5 3

14,6

16,6

5,8 1,7

12 1

14,8

17,3

6 9 2,1

12,3 бетон, пропиметилметакрис полимеризажидком стекле

Тот же танный латок, цией в

2,8

20,6

21,2

1 3 з 1ОО6

Отформованное и отвержденное бетонное изделие высушивают до постоянной массы, после чего пропитывают на нужную глубину смесью эфира акриловой кислоты (метилметакрилатом, метилакрилатом, бутилакрилатом, этилметакрилатом и другими ) с инициатором полимеризации (перекисью бенэоила, гидроперекись изопропилбензола, динитрил азобисиэомасляной кислоты и др. ). По в окончании пропитки на нужную глубину изделие извлекают из пропиточной ванны и погружают в разогретый до 50-95вС раствор жидкого стекла. имеющий плотность 1,1-1,4 г/см . При этой темпера- 1 туре изделие выдерживают в течение

3-7 н, после чего извлекают и охлаждают на воздухе до комнатной температуры.

Пример 1. Отформованное и отвержденное бетонное изделие (плита толщиной 100 мм ) из бетона марки 300 помещают в термокамеру, имеющую температуру 120о; Спустя 24 ч после окончания процесса сушки изделие охлаждабетон (исходной) марки 300 (соотношение цемент : песок : вода 1:2:0,4 ) Тот же бетон, пропитанный метилметакри- латом с полимеризацией в воде

Тот же бетон, пропитанный метилметакрилатом с полимеризацией в полиэтиленовой пленке

418 4 ют до 20 и загружают в автоклав, в котором создают разрежение до 15 мм рт.ст. Затем в автоклав подают -пропиточный состав, представляющий собой смесь метилметакрилата и порофора, взятых в соотношении 100:0,5. Изделие выдерживают в пропиточном составе в течение 7 ч до пропитки на полную глубину, после чего перемещают в подогреваемую ванну, заполненную жидким стеклом с плотностью 1,3 г/см и темпераО т: рой 60 . Изделие погружают в ванну с таким расчетом, чтобы над его верх" ним краем был слой жидкого стекла нв менее 10 см. При температуре 60 ,изделие выдерживают в течение 5 ч, после чего охлаждают на воздухе до

20 и отправляют на склад.

О

В результате такой обработки резкюснижаются потери мономера, повышается прочность бетонополимера и его кислотостойкость. в сравнении с бетонополимером, стадия полимеризации которого была проведена под водой или пленкой (табл. 2) .

Прочность при изгибе после воздействия

НС1 (3 сут1.

Предел Потери -прочпрочности, ности, МПа

Иатериал и способ обработки

Потери мономера,Ф

Проницаемость соляной кислоты

Толщина оголившегося слоя,мм

Труба бетонная из бетона марки 400 на гранитном щебне

l 7 мм эа 1 ч, начало разрушения

1,8

3,24 от 1,8 всего количества мономера

Нет

Нет

Толщина оголив шегося слоя мм

Прочность после воздейдействия НС1 (3 сут) Потери мономера,4

Материал

Потери прочности, 3

Предел прочности, ИПа

Бетон марки 300, пропитанный метилметакри-. латом с полимеризацией в воде (известный) 15,8

28,4

6,1

11,3

2,0

Тот же бетон, пропитанный метилметакрилатом с полимеризацией в жидком стекле

19,9

18 9

5,0

1,2 0,3

ВНИИПИ Заказ 2040/)8 Тираж 620 Подписное

1 филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, S 10064

Пример 2. Отформованную и отвержденную бетонную трубу из бетона марки 400 помещают в сушильную камеру и выдерживают в ней в течение 10 ч при 110о, после чего охлаждают на воздухе до 30, погружают на 0,5 ч в о пропиточную композицию, состоящую иэ метилметакрилата (100 мас.ч,.), гидроперекиси изопропилбенэола (4 мас.ч.)

То же, пропитанная в метилметакрилате с гидроперекисью изопропилбензола и нафтенатам кобальта. Полимеризация в воде

То же. Полимеризация 0,3 в жидком стекле

Пример 3. Отформованную и отвержденную бетонную плиту толщиной

60 мм высушивают до постоянной массы при 120-150, охлаждают до 25, погружают -в автоклав, в который после

0,5 ч вакуумирования при 10 мм рт.ст.з подают смесь метилметакрилата и порофора (100:0,5 ). Пропитанное в течение 4 ч изделие перемещают в подогре18 б и нафтената кобальта (10 иас,ч.), Затем трубу погружают в ванну с ра"-î; ãâ€,i.ÿ о тым до 95 жидким стеклом, имеющим плотность 1,? г/см, и выдерживают в нем 1,5 ч. После этого трубу извлекают и охлаждают на воздухе до 20 о

В табл. 2 приведены некоторые результаты такой обработки.

Табли ца 2 ваемую ванну, заполненную жидким стеклом плотностью 1,25 г/смВ и температурой 50 .При этой температуре изделие выдерживают в течение 7 ч, после чего извлекают и отправляют на склад.

Результаты обработки приведены в табл, 3.

Таблица 3

Предел прочности при изгибе, ИПа