Растворы, модифицированные полимерами

В состав таких растворов кроме основного вяжущего вещества (портландцемента, гипсового вяжущего) и заполнителя дополнительно вводят довольно значительное количество полимерных добавок (2...30% от массы вяжущего). Сочетание в одном материале минерального вяжущего и полимера сопровождается существенным изменением (модификацией) структуры, а следовательно, и свойств раствора. Состав модифицированных растворов подбирают таким образом, чтобы максимально использовать лучшие качества каждого компонента и свести к минимуму его отрицательные свойства.

Растворы, модифицированные полимерами, в отличие от обычных растворов приобретают довольно высокую прочность при растяжении и изгибе, хорошую деформативность и ударную стойкость, сильную адгезию к другим строительным материалам и высокую стойкость к истиранию (причем при их истирании образуется значительно меньше пыли).

На практике применяют модифицированные полимерами цементные растворы, которые называют полимерцементными растворами (если при получении раствора используют другие минеральные вяжущие, например гипсовые, то соответственно они называются полимергипсовыми и так далее).

При изготовлении полимерцементных растворов, как правило, применяют водные дисперсии не растворимых в воде полимеров, например пол и винилацетатную дисперсию (ПВАД) и латексы синтетических каучуков (СК). Применение этих добавок обусловлено тем, что водонерастворимые полимеры не оказывают столь сильного замедляющего действия на скорость гидратации минерального вяжущего, как водорастворимые. Поэтому при использовании дисперсий в смесь можно вводить значительное количество полимера (10... 20% от массы цемента), что ведет к существенному изменению свойств раствора в нужном направлении.

До использования полимерной дисперсии необходимо убедиться в ее совместимости с тестом вяжущего вещества. В отдельных случаях при смешивании компонентов может происходить коагуляция (створаживание) дисперсии, при которой утрачиваются все положительные свойства полимерцементного раствора. Для предотвращения коагуляции применяют стабилизаторы — поверхностно-активные вещества, например ОП-7, ОП-10, или некоторые электролиты, например жидкое стекло. При этом необходимо учитывать, что избыток водорастворимых стабилизаторов отрицательно влияет на гидратацию минеральных вяжущих. Не требует стабилизации лишь пластифицированная ПВАД, которая хорошо совмещается с основными видами минеральных вяжущих.

Введение в цементные смеси полимерных дисперсий, которые, как правило, являются хорошими пенообразователями, вызывает сильное воздухововлечение в смесь. Мельчайшие пузырьки воздуха вовлекаются в тесто вяжущего, сильно увеличивая его объем. Это ведет к повышению подвижности растворной смеси. Объем вовлеченного воздуха зависит от жирности смеси и составляет 5 ... 30%.

Полимерные добавки способствуют более равномерному распределению пор в объеме раствора и резкому уменьшению доли крупных капиллярных пор в общей пористости. Если в обычном цементном растворе наибольшее количество пор имеет размеры 0,2... 0,5 мм, то в полимерцементном растворе размер 90... 95% пор не более 0,2 мм, причем большинство из этих пор замкнутые. Мелкая замкнутая пористость полимерцементных растворов способствует повышению их морозостойкости и водонепроницаемости.

При нанесении полимерцементных растворов на основание проявляется их повышенная адгезия, которая объясняется тем, что полимер концентрируется на границе раздела и служит как бы клеевой прослойкой между раствором и основанием. Адгезия повышается с увеличением содержания полимера и зависит от его вида. Повышенные адгезионные свойства полимерных связующих проявляются только при твердении в воздушно-сухих условиях. Адгезия при твердении раствора в воде не увеличивается из-за растворения в воде стабилизаторов, входящих в состав дисперсии, и других причин, например набухания в воде ПВАД.

Большим достоинством полимерцементных растворов является сочетание высокой прочности и деформативности. Прослойки полимера, склеивая минеральные составляющие раствора, повышают его прочность при растяжении и изгибе. В то же время модуль упругости полимера на порядок ниже, чем у цементного раствора, поэтому полимерцементный раствор более деформативен. Так, при одних и тех же напряжениях деформации полимерцементного раствора с добавкой бутадиенстирольного латекса существенно выше деформаций обычного раствора. Это означает, что при равномерном значении деформаций усадки скалывающие напряжения в зоне контакта полимерцементного раствора с другим материалом (отделываемая поверхность, облицовка) будут в 2... 3 раза меньше, чем у обычного цементного раствора. Кроме того, повышенная деформативность полимерцементных растворов ведет к увеличению ударной прочности.

При твердении полимерцементных растворов развивается усадка, которая заметно выше усадки обычных растворов. Однако негативное ее влияние полностью нивелируется более высокой деформативностью и адгезией полимерцементных растворов. Поэтому по трещиностойкости полимерцементные растворы не уступают обычным, а в ряде случаев превосходят их.

Высокая прочность и качество сцепления с основанием полимерцементных растворов обусловило их широкое применение в качестве прослойки для крепления облицовочных материалов. По прочности крепления керамической плитки полимерцементные растворы почти в 20 раз превосходят обычные растворы, причем прочность модифицированных полимерами растворов после достижения максимального значения на 9 ... 10 сут твердения практически не изменяется в дальнейшем.