Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Структура и механические свойства гибридных композиционных материалов на основе портландцемента и ненасыщенного полиэфирного олигомера

Диссертация: Структура и механические свойства гибридных композиционных материалов на основе портландцемента и ненасыщенного полиэфирного олигомера
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Работы в области создания полимер-минеральных материалов на основе минеральных вяжущих и полимерных связующих в основном ведутся в двух направлениях. Первое, улучшение свойств готовых минеральных бетонов посредством импрегнирования мономера или реактопластичного олигомера в капиллярно-пористую структуру бетона с последующей полимеризацией или отверждением полимерного связующего в объеме бетона… Читать ещё >

Структура и механические свойства гибридных композиционных материалов на основе портландцемента и ненасыщенного полиэфирного олигомера (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. Закономерности формирования структуры и комплекса свойств высоконаполненных минеральных, полимерных и полимер-минеральных композитов
    • 1. 1. Минеральные вяжущие вещества
      • 1. 1. 1. Строительный гипс
        • 1. 1. 1. 1. Получение строительного гипса
        • 1. 1. 1. 2. Твердение строительного гипса при взаимодействии с водой
        • 1. 1. 1. 3. Марки гипсовых вяжущих по показателям прочности
      • 1. 1. 2. Портландцемент
        • 1. 1. 2. 1. Химический состав клинкера
        • 1. 1. 2. 2. Минералогический состав клинкера
        • 1. 1. 2. 3. Водопотребность и нормальная густота цементного теста
        • 1. 1. 2. 4. Взаимодействие портландцемента с водой и * химический состав новообразований
        • 1. 1. 2. 5. Структура цементного теста и камня
        • 1. 1. 2. 6. Марки портландцементов по показателям прочности
    • 1. 2. Цементные бетоны
      • 1. 2. 1. Классификация бетонов
      • 1. 2. 2. Физические свойства бетонов
        • 1. 2. 2. 1. Водопоглощение
        • 1. 2. 2. 2. Водопроницаемость
        • 1. 2. 2. 3. Морозостойкость
      • 1. 2. 3. Тяжелые цементные бетоны на плотных заполнителях
        • 1. 2. 3. 1. Основные технические характеристики бетонов
        • 1. 2. 3. 2. Исходные компоненты для тяжелых цементных бетонов
        • 1. 2. 3. 3. Суперпластификаторы в производстве бетонов
        • 1. 2. 3. 4. Основные свойства тяжелых цементных бетонов
      • 1. 2. 4. Проектирование состава бетона
    • 1. 3. Бетоны на основе полимерных связующих
      • 1. 3. 1. Полимербетоны
      • 1. 3. 2. Ненасыщенные полиэфирные олигомеры
        • 1. 3. 2. 1. Синтез ненасыщенных полиэфиров
        • 1. 3. 2. 2. Отверждение ненасыщенных полиэфирных олигомеров
      • 1. 3. 3. Наполнители и свойства наполненных полимерных композиций
        • 1. 3. 3. 1. Основные виды наполнителей и типы структур наполненных полимеров
        • 1. 3. 3. 2. Основные характеристики дисперсных наполнителей для полимеров
        • 1. 3. 3. 3. Свойства дисперсно-наполненных полимеров
        • 1. 3. 3. 4. Расчет состава иолимербетона
    • 1. 4. Гибридные системы на основе минеральных вяжущих и полимерных связующих
      • 1. 4. 1. Бетонополимеры
      • 1. 4. 2. Цементно-полимерные бетоны
      • 1. 4. 3. Эмульсии, как основа для получения полимер-минеральных композитов
        • 1. 4. 3. 1. Классификация эмульсий
        • 1. 4. 3. 2. Стабилизация эмульсий
        • 1. 4. 3. 3. Обращение фаз эмульсий
    • 1. 5. Цели и задачи исследования
      • 1. 5. 1. Выводы из данных литературного обзора
      • 1. 5. 2. Цели и задачи исследования
  • 2. Объекты исследований
    • 2. 1. Олигомеры
    • 2. 2. Минеральные вяжущие
    • 2. 3. Инертные наполнители
  • 3. Методы исследований
    • 3. 1. Исследование реологических свойств ненаполненпых и наполненных эмульсий
    • 3. 2. Исследование структурно-реологических свойств трехфазных дисперсных систем в процессе уплотнения
    • 3. 3. Метод конического пластометра
    • 3. 4. Исследование растекания наполненных систем
    • 3. 5. Исследование микроструктуры
    • 3. 6. Исследование механических свойств минеральных, полимер-минеральных и полимерных материалов
    • 3. 7. Определение водопоглощения высоконаполненных материалов (бетонов)
  • 4. Экспериментальная часть
    • 4. 1. Исследование структуры и реологических свойств ненаполненных водо-олигомерных эмульсий
    • 4. 2. Исследование структуры и реологических свойств наполненных водо-олигомерных эмульсий
      • 4. 2. 1. Наполненный олигомер и вода
      • 4. 2. 2. Эмульсии, наполненные цементом
      • 4. 2. 3. Эмульсии, наполненные гипсом
      • 4. 2. 4. Эмульсии, наполненные маршалитом
      • 4. 2. 5. Микроструктура наполненных эмульсий
    • 4. 3. Исследование реокинетики отверждения наполненных водо-олигомерных эмульсий
      • 4. 3. 1. Исследование кинетики отверждения наполненного НПО
      • 4. 3. 2. Исследование кинетики твердения активных наполнителей в водо-олигомерных эмульсиях
        • 4. 3. 2. 1. Эмульсии, наполненные цементом
        • 4. 3. 2. 2. Эмульсии, наполненные гипсом
      • 4. 3. 3. Исследование реокинетики совместного отверждения ненасыщенного полиэфирного олигомера и минеральных вяжущих
        • 4. 3. 3. 1. Эмульсии, наполненные цементом
        • 4. 3. 3. 2. Эмульсии, наполненные гипсом
    • 4. 4. Исследование растекания полимер-минеральных композиций
    • 4. 5. Исследование влияния добавок полимеров на структурно-механические свойства трехфазных (Т-Ж-Г) дисперсных систем на основе цементного теста в процессе уплотнения
    • 4. 6. Исследование физико-механических свойств отвержденных полимер-минеральных композиционных материалов
      • 4. 6. 1. Исследование прочностных свойств отвержденных полимер-минеральных композиционных материалов
      • 4. 6. 2. Исследование деформационных свойств отвержденных полимер-минеральных композиционных материалов
      • 4. 6. 3. Микроскопические исследования структуры отвержденных полимер-минеральных композиционных материалов
      • 4. 6. 4. Исследование физико-механичеких свойств модельных систем
      • 4. 6. 5. Исследование физико-механических свойств бетона на основе полимер-цементного материала
      • 4. 6. 6. Исследование водопоглощения бетона на основе полимер-цементного материала
  • Возможности практического применения результатов работы
  • 5. Выводы

Работы в области создания полимер-минеральных материалов на основе минеральных вяжущих и полимерных связующих в основном ведутся в двух направлениях. Первое, улучшение свойств готовых минеральных бетонов посредством импрегнирования мономера или реактопластичного олигомера в капиллярно-пористую структуру бетона с последующей полимеризацией или отверждением полимерного связующего в объеме бетона. Применение данного метода дает хорошие результаты в виде высоких эксплуатационных свойств бетонополимеров, но отличается высокой стоимостью изделий и сложностью технологии. Второй путь получения полимер-минеральных материалов заключается в введении относительно небольших количеств полимерных связующих, в основном водных эмульсий полимеров или водорастворимых термореактивных олигомеров, непосредственно в бетонную смесь. Данный метод отличается простотой и невысокой стоимостью готовых изделий, но не дает большого выигрыша в прочностных свойствах по сравнению с чисто минеральными бетонами.

В последнее время возрос интерес к разработке новых типов полимер-минеральных композиционных материалов, в которых минеральные вяжущие и водонерастворимые термореактивные олигомеры присутствуют приблизительно в равных количествах и минеральное вяжущее твердеет в матрице отверждающегося олигомера. Вопрос структурообразования таких систем практически не изучен, что актуально, так как применение различных видов минеральных вяжущих и олигомерных связующих, отличающихся физико-механическими свойствами, механизмами и скоростями твердения и отверждения соответственно, будет обуславливать различия в структуре и свойствах получаемых полимер-минеральных композиционных материалов.

Настоящая работа посвящена изучению вопросов структурообразования и разработке технологии получения нового типа гибридных полимер-минеральных композиционных материалов с комплексом ценных свойств из композиций на основе ненасыщенного полиэфирного олигомера и цементного теста (цемент+вода). Исследованы закономерности формирования структуры данных полимер-минеральных материалов, в зависимости от применяемого минерального вяжущего (портландцемент, строительный гипс). Изучена кинетика совместного отверждения олигомерной и твердения минеральной фаз гибридных композиций. Проведены исследования по определению технологических свойств (растекание, уплотнение) данных полимер-минеральных смесей. Определены физико-механические свойства отвержденпых гибридных полимер-минеральных материалов на основе ненасыщенного полиэфирного олигомера и цементного или гипсового камня в полном диапазоне составов.

1. Закономерности формирования структуры и комплекса свойств высоконаиолненных минеральных, полимерных и полимер-минеральных композитов.

5. Выводы.

1. Разработана рецептура и технология получения гибридного полимер-цементного композиционного материала на основе ненасыщенного полиэфирного олигомера и цементного камня, обладающего сочетанием высоких прочностных и деформационных свойств, что связано с особенностями формирования его фазовой структуры. Высоконаполненные системы (бетоны) на основе полученного полимер-цементного материала обладают физико-механическими свойствами, которые превосходят свойства обычных минеральных бетонов.

2. Изучены структура и реологические свойства эмульсий воды в растворе ненасыщенного полиэфирного олигомера в стироле. Обнаружено увеличение вязкости и появление псевдопластичности у водо-олигомерных эмульсий с ростом содержания водной дисперсной фазы до момента обращения фаз. Рост вязкости и псевдопластичность водо-олигомерных эмульсий связаны с уменьшением растворимости ненасыщенного полиэфира в стироле в присутствии воды.

3. Показано, что межфазное взаимодействие на границе наполнитель-матрица определяет распределение наполнителей в фазовой структуре водо-олигомерных эмульсий: так, маршалит концентрируется в водной фазе, цемент — в олигомерной, тогда как гипс в процессе гидратации переходит из олигомерной фазы в водную.

4. Реологическое поведение наполненных водо-олигомерных эмульсий хорошо описывается уравнением Кандырина-Кулезнева, в котором изменение их относительной вязкости связано только со степенной функцией «свободного объема» наполненных композиций. Показатель степени уравнения возрастает при увеличении взаимодействия на границе раздела наполнитель-дисперсионная среда.

5. Впервые исследована кинетика совместного отверждения ненасыщенного полиэфирного олигомера и твердения минеральных вяжущих (цемент, гипс) в наполненных водо-олигомерных эмульсиях. Установлено, что скорости отверждения олигомерной и твердения минеральной фаз и их соотношение определяют фазовую структуру и свойства отвержденного полимер-минерального материала. Показано, что с увеличением содержания цементного теста время отверждения наполненных эмульсий уменьшается. При увеличении содержания гипсового теста время отверждения наполненных эмульсий увеличивается, что связано с замедлением процесса образования перекисных радикалов, необходимых для полимеризации олигомера, вследствие взаимодействия гипса с ускорителем распада перекиси — нафтенатом кобальта.

6. Исследование кинетики растекания полимер-минеральных композиций показало, что среднее время растекания исследуемых систем не превышает 1 минуты, что указывает на их хорошую технологичность и формуемость.

7. Исследовано влияние малых добавок полимеров (эпоксидианового олигомера ЭД-22, водной дисперсии поливинилацетата) на реологические свойства минеральных высоконаполненных трехфазных (Т-Ж-Г) дисперсных систем в условиях непрерывного сдвига в сочетании с уплотнением. Установлено, что введение малых добавок полимеров до 12% об. в данные системы способствует их уплотнению за более короткое время, что является важным в технологии формования бетонных смесей, так как ведет к получению более плотных бетонов.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Мак И. Л., Ратинов В. Б., Силенок С. Г. Производство гипса и гипсовых изделий. М.: Госстройиздат, 1961.-221 с.
  2. К. А. Справочник по производству гипса. М.: Госстройиздат, 1963. — 205 с.
  3. А. В., Буров Ю. С., Колокольников В. С. Минеральные вяжущие вещества. М.: Стройиздат, 1966. — 407 с.
  4. О. А. Технология бетонных и железобетонных изделий. М.: Стройиздат, 1971.-360 с.
  5. П. А. Химия цементов. М.: Промстройиздат, 1956. — 342 с.
  6. Н. Б., Михайлов Н. В. Коллоидный цементный клей и его применение в строительстве. -М.: Стройиздат, 1967, 175 с.
  7. Н. Б., Дубинин И. С. Коллоидные цементные растворы. Д.: Стройиздат, 1980, 192 с.
  8. Н. Б. Высоконаполненные дисперсные системы. М.: Химия, 1980. — 320 с.
  9. Н. Б. Физико-химические основы технологии дисперсных систем и материалов. -М.: Химия, 1988.-255 с.
  10. Н. Б. Физико-химическая механика в технологии дисперсных систем. М.: Знание, 1975.-287 с.
  11. П. А. Физико-химическая механика дисперсных структур. М.: Наука, 1966. -305 с.
  12. В. С., Фельдман Р. Ф., Коллепарди М. и др. Добавки в бетон. М.: Стройиздат, 1988. — 575 с.
  13. Г. Тиксотропия. JI.-M.: ГОНТИ, 1939. — 210 с.
  14. А. А., Шалопалкина Т. Г. // Коллоидный журнал, 1957, т. XIX, № 2. С.232−243.
  15. Г. В., Малкин А. Я. Реология полимеров. М.: Химия, 1977. — 317 с.
  16. Н. Н., Воларович М. П. О вычислении предельного напряжения сдвига дисперсных систем в опытах с коническим пластометром. // Коллоидный журнал, 1957, т. XIX, № 1. С.3−10.
  17. . Я., Ребиндер П. А. Исследование структурно-механических свойств металлических дисперсных систем методом конического пластометра. // Коллоидный журнал, 1948, т. X, № 6. С.466−471.
  18. Т. Я., Ребиндер П. А. К теории конического пластометра. // Коллоидный журнал, 1970, т. XXXII, № 4. С.512−515.
  19. Баженов 10. М. Технология бетона. М.: Высшая школа, 1987. — 411 с.
  20. Ю. М., Комар А. Г. Технология бетонных и железобетонных изделий. М.: Стройиздат, 1984. — 387 с.
  21. С. М. Заполнители для бетона. Минск: Стройиздат, 1983. — 232 с.
  22. К. М. Производство бетонной смеси и раствора. М.: Стройиздат, 1973. — 315 с.
  23. С. В. Технология бетона. М.: Стройиздат, 1977. — 432 с.
  24. Рекомендации по применению добавок суперпластификаторов в производстве сборного и монолитного железобетона. -М.: НИИЖБ, ЦНИИОМТП, 1987.-47 с.
  25. М. Новые закономерности в бетоноведении и их практическое приложение. -Киев: Наукова думка, 2001. 448 с.
  26. В. Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика- М.: Химия, 1998.-768 с.
  27. Руководство по применению химических добавок в бетоне. М.: НИИЖБ, 1981. — 65 с.
  28. О. Я. Физические основы теории прочности бетона и железобетона. М.: Стройиздат, 1974. — 247 с.
  29. Руководство по подбору состава тяжелого бетона. М.: НИИЖБ, 1979. — 52 с.
  30. Т. Н. Бетоны и растворы на основе минеральных вяжущих. М: Стройиздат, 1984.- 183 с.
  31. . Г., Шубенкин П. Ф., Баженов Ю. М. Способы определения состава бетона различных видов. М.: Стройиздат, 1966. — 159 с.
  32. Ю. Теория состава бетонной смеси. JL: Стройиздат, 1971. — 239 с.
  33. Баженов 10. М. Способы определения состава бетона различных видов. М.: Стройиздат, 1975. — 272 с.
  34. Г. И., Орентлихер J1. П., Савин В. И. и др. Состав, структура и свойства цементных бетонов. М.: Стройиздат, 1976. — 321 с.
  35. Okada К. Recent Reserch and Aplication of Concrete-Polymer Composites in Japan. // 5th International Congress on Polymers in Concrete, 1987. P.13−18.
  36. В. В. Полимербетоны М.: Стройиздат, 1987. — 192 с.
  37. В. В. Технология полимербетонов. М.: Стройиздат, 1977. — 147 с.
  38. В. М. Полимербетоны. Новосибирск, 1979. — 243 с.
  39. В. В. Технология пластических масс. М.: Химия, 1976. — 607 с.
  40. А. Ф. Синтетические полимеры и пластические массы на их основе. М.: Химия, 1966.-768 с.
  41. С. В., Калинчев Э. Л., Кандырин JI. Б. и др. Основы технологии переработки пластмасс. М.: Химия, 1995. — 528 с.
  42. JI. Н., Михайлова 3. В. Ненасыщенные полиэфиры. М.: Химия, 1977. — 484 с.
  43. Г. В. Ненасыщенные полиэфиры. Строение и свойства. М.: Химия, 1968. — 363 с.
  44. В. Е., Кулезнев В. Н. Структура и механические свойства полимеров. М.: Лабиринт, 1994.-405 с.
  45. Баженов 10. М., Максимов Ю. В. Ремонт и усиление железобетонных конструкций полимерными материалами. -М.: Стройиздат, 1986. 142 с.
  46. С. М. Физикохимия реакционноспособных олигомеров. М.: Наука, 1998. -320 с.
  47. Симонов-Емельянов И. Д., Кулезнев В. Н. Принципы создания композиционных материалов: Учебное пособие. М.: МИХМ, 1987. — 85 с.
  48. Симонов-Емельянов И. Д., Кулезнев В. Н., Трофимичева Л. 3. Обобщенные параметры дисперсной структуры наполненных полимеров. // Пластмассы, 1989, № 1. С. 19−22.
  49. Симонов-Емельянов И. Д. Основные характеристики наполнителей пластмасс. // В сб. «Наполнители пластмасс», МИНТП, 1977. С.19−26.
  50. Кац Г. С., Милевски Д. В. Наполнители для полимерных композиционных материалов. Справочное пособие М.: Химия, 1981. — 632 с.
  51. Ю. С. Физическая химия наполненных полимеров. М.: Химия, 1977. — 304 с.
  52. А. А., Вольфсон С. А., Ошмян В. Г. и др. Принципы создания полимерных композиционных материалов. М.: Химия, 1990. 240 с.
  53. Л. Б., Симонов-Емельянов И. Д. Сборник аналитических и проблемных задач по курсу «Принципы создания полимерных композиционных материалов». М.: ИПЦ МИТХТ, 1999. — 86 с.
  54. Л. Б., Кулезнев В. Н., Щеулова Л. К. Реологические свойства высококонцентрированных дисперсий с частицами неправильной формы. // Коллоидный журнал, 1983, т. 45, № 4. С.657−664.
  55. V. N., Kandyrin L. В. Free volume conception of dispersed systems and formation of highly-loaded composites. // Macromol. Chem. Macromol. Symp. 28, 1986. P.267−286.
  56. Л. Б., Кулезнев И. Н., Воробьев Л. Р. Свободный объем и деформируемость высоконаполненных дисперсных композиций с жидким связующим. // Механика композитных материалов, 1987, № 4. С.719−723.
  57. Л. Механические свойства полимеров и полимерных композиций. М.: Химия, 1978.-310 с.
  58. Wieckowski A., Strek F. Porowatose mieszanin ciaz sypkich. Mieszaniny gwuskzadnikone. // Chemia stosowana, 1966,3B, № 1. P.95−128.
  59. Wieckowski A., Strek F. Porowatose cial sypkich. Mieszaniny wielozkzadnikone. // Chemia stosowana, 1966, 3B, № 4. P.431−447.
  60. С. М., Кулезнев В. Н., Кандырин J1. Б. и др. Расчет оптимальных составов полимербетонных смесей на основе фурфурол-ацетонового мономера. // Пластич. массы, 1985, № 12. С.33−36.
  61. Ли X., Невилл К. Справочное руководство по эпоксидным смолам. М.: Энергия, 1977. -348 с.
  62. Л. Б., Черкезова Р. Ц., Реденков Ф. Д. и др. Адгезивные составы для склеивания полимерных и силикатных бетонов. // Пластич. массы, 2004, № 10. С.27−28.
  63. Кандырин J1. Б., Черкезова Р. Ц., Раденков Ф. Д. и др. Свойства полимербетона на основе ненасыщенной полиэфирной смолы, модифицированной моноэтаноламином. // Пластмассы, 2006, № 4. С.31−32.
  64. JI. Б., Черкезова Р. Ц., Раденков Ф. Д. Свойства полимербетона на основе ненасыщенной полиэфирной смолы, модифицированной диэтаноламином. // Пластмассы, 2006, № 3. С.35−36.
  65. С. С. Курс коллоидной химии. М.: Химия, 1974. — 420 с.
  66. Ю. Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. -М.: Химия, 1989.-385 с.
  67. Д. А. Курс коллоидной химии. С.-П.: Химия, 1995. — 368 с.
  68. А. С. Полимерные водные клеи. М.: Химия, 1985. — 143 с.
  69. В. Г. Усиление эпоксидных полимеров. Казань: ПИК"Дом печати", 2004.-446 с.
  70. П. В., Кулезнев В. Н., Кандырин J1. Б. Влияние вязкости наполненных эпоксидных смол на их растекание по горизонтальной поверхности. // ИФЖ НАН Белоруссии, 2003, т. 76, № 3. С.81−83.
  71. Н. Б. Михайлов Н. В., Ребиндер П. А. О характере применения эффективной вязкости дисперсных структур в процессе вибрационного уплотнения. // Докл. АН СССР, 1970, т. 194, № 2. С.384−387.
  72. И. Ф., Урьев Н. Б., Талейсник М. А. Вибрационная техника в пищевой промышленности. М.: Пищевая прмышленность, 1974. — 280 с.
  73. И. Г., Горбунов Н. С., Митхман В. И. Физико-химические основы вибрационного уплотнения порошковых материалов. М.: Наука, 1965. — 164 с.
  74. Г. Я. Вибрационная технология бетона. Л.: Стройиздат, 1968. — 168 с.
  75. В. Н. Смеси полимеров. М.: Химия, 1980. — 303 с.
  76. JI. Р. Виброуплотнение высококонцентрированных дисперсных систем на основе олигомерных и мономерных связующих. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: МИТХТ, 1987. — 121 с.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!