В.П.ЛОЖКИН
 Модифицированные керамзитобетоны.

В статье описаны новые технологии полимеркерамзитобетонов и их свойства. Реологические исследования смешанного вяжущего.

Одним из эффективных направлений совершенствования технологии и повышения качества легких бетонов является применение целевых химических добавок полифункционального назначения. Применение высокоэффективных  пластифицирующее  - воздухововлекающих добавок позволяет значительно улучшить основные свойства легкого бетона.
Важнейшей проблемой современного строительства является повышение долговечности зданий и сооружений, надежная и дополнительная эксплуатация технологического оборудования. Этим объясняется особое внимание, которое уделяется в последнее время вопросам разработки, исследования и широкого применения новых химически стойких материалов в целях повышения долговечности строительных конструкций, эксплуатирующихся в условиях воздействия различных агрессивных сред .
Многочисленными отечественными и зарубежными разработками подтверждена высокая эффективность применения в строительстве мастик, замазок, полимеррастворов и полимербетонов на основе фурановых, эпоксидных, полиэфирных и других полимеров. Такие полимерные композиции обладают высокой коррозионной стойкостью в сочетании с регулируемыми показателями прочностных и деформативных свойств. Применение их для защиты строительных конструкций обеспечивает значительный технико-экономический эффект. В последнее время широкое распространение в качестве модифицирующих агентов получили полимеры: поливинилхлорид (ПВХ), полиэтилен (ПЭ), полистирол. По сравнению с традиционными  керамзитобетонами на минеральном вяжущем, полимеркерамзитобетоны обладают следующими преимуществами: сравнительно кратковременным циклом изготовления, более высоким пределом прочности при изгибе и растяжении, повышенной трещиностойкостью,  стойкостью к воздействию большинства промышленных технологических сред и окружающей среды, стойкостью к истиранию, хорошей адгезионной способностью ко многим строительным материалам.
Наиболее общую схему механизма модификации цементных систем полимерными дисперсиями предложил И. Охама. В соответствии с этой схемой выделяются три фазы твердения полимерцементных смесей:
1. Диспергирование полимерных частиц в цементном тесте и
оседание их на поверхности цементного геля и непрореагировавших частиц цемента.
2. Заполнение полимерными частицами капиллярных пор, их коагуляция с образованием уплотненного слоя.
3. Связывание частиц уплотненного полимера на продуктах гидратации цемента в непрерывные пленки или мембраны и образование с цементным гелем единой матричной фазы. Количество полимера, создающее непрерывную фазу, определяется в основном величиной частиц. Так, для латекса, имеющего размер частиц 0,8-1 мкм оптимальное отношение полимер: цемент (П/Ц) равно 0,1, а для поливинилацетата (ПВА) с величиной частиц 2-5 мкм ПЦ = 0,15-0,2.
При низких полимерцементных отношениях вододиспергируемые и водорастворимые полимеры, как правило, обладают пластифицирующим и воздухововлекающим действием. Модифицированные цементные смеси выгодно отличаются от обычных повышенной водоудерживающей способностью, которая увеличивается с ростом полимерцементного отношения. Это позволяет значительно улучшить удобоукладываемость, предотвращать «высыхание», достигать хорошего сцепления с пористыми основаниями.
Подвижность полимерцементных смесей увеличивается как с увеличением полимерводоцементного, так и полимерцементного отношения. У большинства модифицированных составов наблюдается большее воздухововлечение из-за действия ПАВ, содержащихся в полимерных добавках в виде эмульгаторов и стабилизаторов. По сравнению с обычными полимерцементные бетоны обладают значительно большей водоудерживающей способностью, чему способствуют гидрофильность и коллоидные свойства полимеров.
Схватывание цемента в бетонах, модифицированных полимерной добавкой, обычно замедляется по мере увеличения полимерцементного отношения особенно при наличии в полимерах добавок ПАВ, замедляющих процессы гидратации.
Повышение прочности керамзитобетонов на растяжение и их деформативности - один из главных результатов введения полимерных добавок. При введении добавок поливинилхлорида (ПВХ) и латексов происходит увеличение прочности при изгибе в 2-3 раза. Отмечается также рост предельной растяжимости и сцепления с поверхностью старого бетона и арматуры.  
Прочность при сдвиге, характеризующая «клеящую» способность при введении полимерных добавок, увеличивается в 3-8 раз. Существенным также является увеличение ударной прочности, стойкости к истиранию, водонепроницаемости и коррозионной стойкости. Авторами [1] разработаны основы технологии приготовления керамзитополимербетонной смеси и изготовления ограждающих элементов с полимерным слоем (ПВХ). Полимер-керамзитобетоны на основе поливинилхлорида обладают высокими физико-механическими и эксплуатационными характеристиками с использованием химически стойких заполнителей.
В основе резкого изменения свойств керамзитобетонов – происходящие в цементной системе сложные коллоидно-химические и физические явления, которые поддаются воздействию модификаторов и отражаются, в конечном счете, на фазовом составе, пористости, прочности и долговечности цементного камня [2].
Получены количественные зависимости прочности керамзитополимербетона в агрессивных средах. Модификация поливинилхлоридом в количестве 3-5%, а также физико-химическая активация наполнителя и поверхности крупного заполнителя способствуют снижению проницаемости и повышению химической стойкости керамзитополимербетона. Коэффициенты стойкости составов керамзитополимербетона после одного года экспозиции в воде, машинном масле и 40%-ном растворе едкой щелочи соответственно составили: 0,7-0,85; 0,9-0,95; 0,86-0,93.
Наиболее рациональным методом является раздельный метод совмещения связующего со смесью заполнителей средней и крупной фракций, а также эффективность физико-химической активации наполнителя путем совместного измельчения наполнителя с ускорителем твердения.
Реологические исследования смешанного вяжущего показали, что введение ПВХ в его состав увеличивает эффективную вязкость в 1,7-2 раза при равных отношениях, величина эффективной вязкости зависит при этом от скорости сдвига. Изменение эффективной вязкости от скорости сдвига в тесте на смешанном вяжущем проявляется в большей степени, чем в портландцементном. Введение пластификаторов в состав смешанного вяжущего при его помоле, как и следовало ожидать, снижает вязкость цементного теста при всех скоростях сдвига, но вместе с тем вязкость цементного теста при различных значениях  все-таки остается выше, чем теста на обычном портландцементе. Поэтому керамзитобетонная смесь на этом виде вяжущего при высоких значениях подвижности обладает хорошей связностью, однородностью и не расслаивается при формовании.
Положительное влияние использования поливинилхлорида (ПВХ) объясняется механическим внедрением супермелких частиц ПВХ в микротрещины и микрощели цементных зерен. Измельчение частиц цемента вызывает нарушение их «сплошности» и образование дополнительных микротрещин и дислокаций кристаллической решетки. Поливинилхлорид концентрируется, прежде всего, в зоне микротрещин. Принимая тот факт, что реакция гидратации относится к гетеродиффузной области, предполагается, что кинетика гидратации (нарастание прочности) зависит от скорости проникновения воды к микротрещинам, блокированным частицами ПВХ. Это ведет к повышению адгезионного сцепления цемента в контактной зоне с заполнителем, оптимизации поровой структуры с пониженным количеством крупных капилляров, высокой коррозионной стойкости и как следствие улучшению свойств цементного камня. Но основная причина позитивного влияния – это фиксация молекул ПВХ в микротрещинах частиц, ускоряющая гетерогенный процесс гидратации вяжущих при очень низких  температуре и давлении [3].
Использование сверхлегкого керамзита как продукта разработанной наукоемкой технологии охватывает практически все области применения теплоизоляционных материалов в жилищном строительстве на уровне современных запросов и является перспективным материалом для создания помещений идеальной комфортности.
Список литературы:

1. Батраков, В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика / В.Г. Батраков. М.: Технопроект, 1998. - 768 с.
2. Батраков, В.Г. Модифицированные бетоны в практике современного строительства / В.Г. Батраков, С.С. Каприелов, А.В. Шейнфельд, А.В.Силина // Промышленное и гражданское строительство. 2002. - № 9. -С. 23-25.
3.  Фаликман, В.Р. Новое поколение суперпластификаторов / В.Р. Фаликман // Бетон и железобетон. 2000. - №1. - С. 5-7.
4.  Пухаренко, Ю.В. Наноструктурирование воды затворения как способ повышения эффективности пластификаторов бетонных смесей / Ю.В. Пухаренко, В.А. Никитин, Д.Г. Летенко // Строительные материалы. 2006.8. -С. 112.