Структурная прочность полимербетонов

Принятая модель полимербетонов, представляющая собой сложную композицию, состоящую из микро-, мезо- и макроструктуры, является исходной предпосылкой при разработке общих положений и расчетных формул структурной прочности таких многокомпонентных систем. При этом клеящая мастика (полимерное связующее), являясь микроструктурой полимербетонной композиции — основной и важнейший компонент такой системы.
Исследуя физико-химические процессы структурообразования прямыми экспериментами было выявлено, что оптимальная микроструктура клеящей мастики зависит от многих свойств используемых мономеров или олигомеров, и, в первую очередь, от вязкости, клеящей способности и адгезии с минеральными наполнителями, дисперсности наполнителей, их вида и процентного содержания в системе.
Современное состояние соответствующих разделов математики позволяет с достаточно высокой точностью выразить приведенную поиннипиальную зависимость структурной прочности полимепного связующего расчетными формулами. Однако использование таких формул даже при использовании ЭВМ оказывается практически невозможным из-за больших трудностей, которые связаны с необходимостью получения всех достаточно достоверных характеристик и соответствующих переходных коэффициентов.
В то же время исходя из разработанной теории структур ообразования полимерных композиций и предложенного автором метода подбора оптимальных составов принцип подбора микроструктуры полимерного связующего основан на экспериментальном определении оптимального соотношения конкретных составляющих — вполне определенного мономера или олигомера и соответствующего наполнителя. При таком подходе мы получаем реальную, максимально возможную для данной системы прочность.
Определение оптимальных составов полимербетонов исходя из закономерностей физико-химического взаимодействия составляющих и наиболее плотной упаковки наполнителей и заполнителей позволило впервые получить наиболее экономичные плотные составы с минимально возможным расходом синтетического связующего, которые обладают высокой химической стойкостью, В то же время в зависимости от назначения и эксплуатационных условий требования, предъявляемые к физико-механическим свойствам полимербетонов, весьма различны. Однако вышеизложенная методика не позволяет рассчитывать составы полимербетонов с заранее заданными прочностными и другими характеристиками. Так как полимербетоны представляют собой многокомпонентные системы и все составляющие взаимосвязанно в той или иной степени влияют на их конечную прочность, определение и прогнозирование последней обычными методами чрезвычайно сложно. Для таких систем изменение прочности в зависимости от состава необходимо рассматривать как взаимосвязанный многофакторный процесс.
В связи с этим при исследовании в подборе составов полимер бетонов были использованы математические методы планирования экспериментов, применение которых обеспечивает возможность получения наиболее полной и достоверной информации об изученном процессе при значительном сокращении экспериментальных работ. Учитывая, что составы полимербетонов следует подбирать исходя из условий применения оптимального состава связующего, процентное содержание смолы и наполнителя принималось постоянным.
Результаты расчетов математический моделей на ЭВМ позволили установить рецептуры составов полимербетонов с использованием различных связующих и для различных условий эксплуатации. Эти составы полимербетонов, обладающие максимальной прочностью, практически совпадают с составами, полученными с учетом теории плотной упаковки наполнителей и заполнителей и минимально допустимого количества связующего.
Номограммы равного выхода позволяют прогнозировать прочность различных составов полимербетонов и проектировать составы с заданной прочностью.