А. Б. ГРИГОРЬЕВ, инж. (Мосотделстрой № 5); К. Н. ПОПОВ, канд. техн. наук (МИСИ); О. Л. ФИГОВСКИЙ, канд. техн. наук (ВМНИИК), Бетон для мозаичных покрытий полов
Для покрытий полов промышленных и общественных зданий в настоящее время довольно часто используют полимерцементные бетоны на основе водных дисперсий полимеров: поливинилацетатной
дисперсии (ПВАД) или дивинил- стирольного латекса СКС-65 при содержании 15% полимера (П/Ц=0,15) с заполнителями из плотных горных пород (обычно, мрамора). Такие бетоны характеризуясь высокими эксплуатационными свойствами, имеют существенные недостатки, главными из которых являются высокая усадка при твердении, приводящая к трещинообразованию. и недостаточная водостойкость.
Обследование полимерцементных полов показало, что образование трещин начинается обычно через 4...6 мес после укладки, т. е. во время эксплуатации здания. В трещины попадают вода и другие агрессивные жидкости, эксплуатация растрескавшегося пола сутвызывает развитие трещин, отслоение бетонного покрытия от основания и разрушение покрытия.
Повысить трещиностойкость бетона можно применением пористых заполнителей, модификацией цементного камня полимерами и некоторыми другими приемами. Традиционные пористые заполнители снижают износостойкость бетона, поэтому для покрытий полов промышленных и общественных зданий неприменимы. Введение водных дисперсий полимеров в качестве модификаторов цементного камня увеличивает прсность бетона при растяжении и снижает его модуль упругости, но одновременно вызывает рост усадочных деформаций; поэтому часто вместо повышения трещиностойкости бетона возможно ее снижение.
Авторами для покрытий полов предложен бетон на основе прочного и износостойкого пористого щебня дорсил [1], модифицированный малым количеством водорастворимых эпоксидных смол (2].
Дорсил (ТУ 38-148-82) получают плввлением шихты из песка и доломита с добавлением газообразователей и модификаторов. Охлажденный расплав дробят на щебень, который повторно нагревают для направленной кристаллизации. Степень кристаллизации дорсила 50...60%; кристаллические фазы представлены fi — волластонитом и а — кристобалитом. Дорсил выпускают белого, голубого, зеленого, лилового цветов. Средняя плотность зерен 1650...1750 кг/м3, пористость 32...37 %, поры замкнутые, водопоглощение составляет 5...7 %. Физико-механические свойства дорсилового щебня достаточно высокие: прочность при сдавливании в цилиндре 75...80 МПа, износостойкость не более 25 %.
Особенностью дорсила является невосприятие им пыли и грязи, несмотря на шероховатую поверхность, что подтвердил многолетний опыт эксплуатации асфальтобетонного покрытия с дорсилом на ул. Пушкина в Москве. Поверхность дорсила сохраняет белизну при любой погоде и не загрязняется битумом и сажей. Преимуществом дорсила в бетоне для мозаичных покрытий полов является относительно низкая плотность его зерен при • высокой износостойкости. Плотность зерен дорсила составляет 0,8...0,85 плотности цементного теста, поэтому в достаточно пластичных смесях зерна при виброуплотнении всплывают на Л.-Л диаметпа. Благодаря лгому толщина снимаемого для выявления декоративного заполнителя слоя можно снизить почти в 2 раза по сравнению с обычными мозаичными бетонами.
В качестве модифицирующей полимерной добавки использовали водорастворимую эпоксигидантоиновую смолу ЭГ-10, отверждаемую водорастворимым аминным аддуктом Т4-М10 (ОСТ В 6-05-5040-77, НПО «Пластмассы»), Оба полимерных компонента не имеют запаха и не выделяют вредных веществ.
Добавка полимерных компонентов к цементному тесту оказывает двоякое воздействие: повышает пластичность смеси и тормозит испарение воды, улучшая условия формирования цементного камня, но одновременно замедляет начальную стадию твердения. Экспериментально установлено оптимальное для этой полимерной системы П/Ц=0,03 при соотношении смола: отверднтель=3:1.
Электронно-микроскопическое исследование влияния полимерной системы на структуру цементного камня показало, что ее действие аналогично действию других водорастворимых эпоксидных смол, увеличивается дисперсность новообра зований, становится более плотной структура цементного камня, измс няется характер его пористости снижается объем капиллярных пор; на кривой распределения пор наблюдаются два максимума в области микро- и макропор.
Бетоны на дорсиловом щебне названы дорсилом. Состав бетоенла на двух фракциях дорсила (песок 0,16...5 мм и щебень 0... 10 мм) был определен экспериментальным методом: 1:1,2:1,7 (по массе) при В/Ц, обеспечивающим подвижность смеси O.K. =3...4 см.
Свойства бетосила с полимерной добавкой и без нее (составы 5 и 4 по табл. 1) сравнивали с мозаичным бетоном на мраморном заполнителе (состав 1) и поли.депцементным мозаичным бетоном (П/Ц—0,15) с латексом СКС-65 ГП «Б» (состав 3) и ПВАД (состав 2).
Режим твердения бетонов для всех видов испытаний моделировал режим, используемый при устройстве бетонных покрытий полов: 7 сут влажное твердение (в мокрых опилках), затем воздушно-сухое.
Прочность оценивали по результатам испытания образцов балочек размером 4Х4Х16 см. Более высокую прочность прн сжатии можно отметить у бетонов на дорсиле по сравнению с бетоном на мраморном заполнителе, в том числе с полимерными добавками. У бетонов с добавками водных дисперсий полимеров (составы 2 и 3) процесс твердения протекает в две стадии: первая — до 90 сут и после некоторой паузы — вторая, заканчивающаяся через 180—360 сут от начала твердения.
Наибольшую прочность при изгибе имеет бетон с добавкой ПВАД. Прочность при изгибе бетосила с полимерной добавкой и без нее близка к прочности латексцементного бетона и намного превышает прочность мозаичного цементного бетона.
Данные о соотношении прочности исследуемых бетонов при сжатии и изгибе Дсж/Д (табл. 2) показывают, что использование дорсила вместо мраморного заполнителя (составы 4 и 1) заметно снижает значения RC>K/RK, причем это происходит за счет повышения Rlt бетона на дорсиле.
Повышенная прочность бетона на дорсиле, в особенности при изгибе и растяжении, обеспечивается хорошим сцеплением дорсила с цементным камнем. При испытании образцов бетона с дорсилом и мраморным заполнителем у последнего разрушение происходит, главным образом, но контакту «мрамор — цементный камень» и очень редко по зернам мрамора: поверхность разрушения бетона бугристая. У бетона на дорсиле характер разрушения иной: поверхность излома ровная, разрушение идет как по цементному камню, так и по зернам дорсила, н как редкое исключение — по контакту «дорсил — цементный камень». Это свидетельствует о том, что адгезионная прочность «дорсил — цементный камень» выше когезионной прочности составляющих в результате развитой пористой структуры поверхности заполнителя и возможного взаимодействия сгеклофазь: заполнителя с гидроксидом кальция твердеющего цемента.
Электронно - микроскопическое исследование контактной зоны «заполнитель — цементный камень» показало, что на границе «дорсил-цемент» имеется слой тонкодисперсных новообразований, плотно сросшихся с поверхностью дорсила.
Можно предположить, что это продукты взаимодействия цемента, точнее Са(ОН)г, со стеклофазой дорсила. Граница «мрамор-цемент» четко очерчена, при больших увеличениях видны трешины, разделяю- шие. цементный камень и мраморный заполнитель, а «а поверхности мрамора — мелкие кристаллы, которые представляют собой кальцит, образовавшийся из Са(ОН)2 цементного камня.
Пористый стеклокристаллический щебень дорсил позволяет получить бетоны с пониженным, по сравнению с бетоном, на мраморном заполнителе модулем упругости на 20—25 % и близким к модулю упругости бетонов с добавкой водных дисперсий полимеров (составы 2 и 3). Введение г. бетон на дорсиле смолы ЭГ-10 (П/Ц=0,03) снижает его модуль упругости еще приблизительно на 5 %.
Усадку исследовали на бетонах составов, приведенных в табл. 1, но составы с ПВАД и латексом СКС-65 готовили с различным П/Ц. Результаты определения усадки приведены в табл. 3. Следует отметить, что у бетонов с водными дисперсиями полимеров, в особенности с ПВАД, усадка носит ступенчатый характер с такими же сроками, как и при наборе прочности. Параллельное определение влагопотерь бетонов во времени обнаружило четкую корреляцию между развитием усадки и влагопотерями (см. рисунок).
Интересно отметить меньшую усадку бетонов с латексом СКС-65 по сравнению с бетонами на основе ПВАД. Это можно объяснить как спецификой етрукту- рообразования твердого полимера из ПВАД, так и более низкими значениями В/Ц у бетонов с СКС-65.
Полная усадка бетосила практически такая же, как и мозаичного бетона на мраморном щебне. Введение в бетосил смолы ЭГ-10 немного уменьшает усадку, что можно отнести за счет некоторого снижения В/Ц бетонной смеси, как следствие пластифицирующего действия ЭГ-10.
Преимуществом бетосила, в том числе и со смолой ЭГ 10, перед полимерцеменгнымй бетонами на водных дисперсиях является высокая водостойкость: размер бетосила — 0,88 вместо 0,47 у бетона с ПВАД и 0,68 У бетона с СКС-65 (оба с П/1Д=0,15).
Бетон и железобетон, 1992