УСТОЙЧИВОСТЬ СТЕКЛОВОЛОКНИСТОЙ АРМАТУРЫ С ПОЛИОРГАНОСИЛОКСАНОВЫМ ПОКРЫТИЕМ В СРЕДЕ ТВЕРДЕЮЩЕГО ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА

Одной из основных причин, препятствующих широкому применению стекловолокнистой арматуры в строительных конструкциях, является снижение во времени ее первоначально высокой прочности. Поэтому в исследованиях таких композиции основное место занимают вопросы получения стекловолокнистой арматуры, стойкой в среде твердеющего портландцемента.

До настоящего времени в этом вопросе нет единой точки зрения. В противоположность мнению о чисто механическом разрушении стеклянного волокна в полиминеральных матрицах, нами установлено, что преимущественно разрушение стеклянного волокна в среде твердеющего портландцементного камня вызвано воздействием на него Са(ОН)2 с образованием гидросилнкатов кальция различной основности. Решение вопроса защиты стекловолокна в среде известь-содержащего вяжущего позволит стабилизировать высокие прочностные показатели системы в течение длительного периода.

Предварительными исследованиями установлено, что наиболее устойчивыми к гидротермальной деструкции являются полиорганоенлоксановые лаки, выпускаемые отечественной промышленностью. Исходя из технико-экономических показателен, для защиты стекловолокна от коррозии в среде твердеющего портландцементного камня выбрали и детально исследовали полифенилсилоксановый лак. Изучена стойкость отвержденного полимера при гидротермальной обработке в среде Са(ОН)2, ХаОН и КОН в интервале pH от 10 до 13, что соответствует pH твердеющего портландцемента, в широком диапазоне давлений и времени контакта полимера с агрессивной средой. Определено влияние некоторых технологических параметров (концентрации раствора защитного покрытия, времени и температуры его отверждения на поверхности стекловолокна) на защитные свойства полифенилсилоксанового покрытия и физико-механические показатели портландцементного камня, армированного стеклянным волокном с этим покрытием.

Стойкость покрытия оценивалась по изменению предела прочности при изгибе образцов портландцементного камня (портландцемент М 400, ГОСТ 9835—06), армированных стсклополокном с защитным покрытием (стекловолокно диаметром 9—11 мкм бесщелочние алюмоборосиликатного состава; S1O2 53,16; АЬОз—14,11; FejOa— 0,12; СаО—17,26; MgO—4,57; В2О-10,45; Na20-f-K20—0,44%). Методом ускоренного испытания служила автоклавная обработка при давлении 0,8 МПа и температуре 17СГС. При оптимальных условиях нанесения покрытия прочность при изгибе образцов портландцементного камня, армированных стекловолокном с полифенилсилоксановым покрытием, после автоклавной обработки составила 82,8%, а прочность армированных стекловолокном без защитного покрытия составила 37,6% (за 100% принята прочность образцов после тепловлажностной обработки при температуре 60°С в течение 8 ч).

Повышенное образование гидросиликатов кальция по сравнению с неармированным портландцементом происходит и при армировании портландцементного камня защищенным стекловолокном. Однако в этом случае гидросиликаты кальция образуются не в результате разрушения стеклянного волокна, а являются продуктом частичного взаимодействия нолифенилсилоксанового покрытия с гидратом окиси кальция. Об этом убедительно свидетельствует снижение содержания свободной извести в системе и увеличение содержания низкоосновных гидросиликатов кальция, что подтверждается комплексным термическим и рентгенофазовым анализами. 11а термограммах (рис. 1) и рентгенограммах (рис. 2) наблюдается заметное уменьшение содержания Са(ОН)2 при введении в систему стекловолокна и тем в большей степени, чем дольше твердеет система. Следует отметить, что при взаимодействии Са(ОН)2 с покрытием полного разрушения полимера не происходит. На кривых ДТА всех образцов, армированных стекловолокном с защитным покрытием, имеется четкий и весьма существенный экзоэффект с максимумом при температуре 620°С, соответствующий термодеструкцни фенильных радикалов.

Анализ продуктов гидратации портландцемента, армированного стекловолокном, показывает, что при различных режимах твердения образуются в основном низкоосновные гидросиликаты кальция. Интенсивность экзотермического эффекта с максимумом при температуре 860°С, а также рефлексов на рентгенограммах, относящихся к соответствующим низкоосновиым гидросиликатам, значительно выше, чем у продуктов гидратации портландцементного камня. В результате интенсивного воздействия среды твердеющего портландцементного камня на стекловолокно прочность композиции, армированной незащищенным стекловолокном, значительно снижается, а при использовании защищенного стекловолокна — сохраняет свои высокие прочностные показатели (табл. 1).

Характер поверхности стеклянного волокна после действия среды твердеющего портландцементного камня после тепловлажностной обработки хорошо виден на рис. 3. Микроструктурные исследования показали, что стекловолокно в твердеющем портландцементном камне покрывается слоем новообразования. Продукты взаимодействия представлены скоплениями игольчатых кристаллов, образующих вокруг волокна плотную, хорошо развитую оболочку.

Первичные образования равномерно покрывают всю поверхность волокна. Отдельные игольчатые кристаллы срастаются между собой, образуя достаточно монолитные оболочки. В результате сильной коррозии стеклянные волокна полностью теряют армирующие свойства, и прочность системы в основном определяется прочностью цементного камня.

Высокие физико-механические показатели портландцементного камня, армированного стекловолокном с полифенилаксановым покрытием, после тепловлажностной обработки свидетельствуют о том, что такое покрытие надежно защищает бесщелочное алюмобороенликатное волокно от разрушения. Отсутствие коррозии волокон подтверждается также ускоренными и длительными натурными испытаниями на протяжении двух лет (табл. 1).

Проведенные исследования показали, что система портландцементный стеклянное волокно с полифенилоксановым покрытием имеет высокие свойства (табл. 2), характеризующиеся не только высокими. физико-механическими показателями, но и значительно более высокой стойкостью в условиях попеременного увлажнения—высушивания, замораживания и оттаивания, отличается значительно меньшей гигроскопичностью и водопоглощением по сравнению с неармированным портландцементным камнем и армированным незащищенным стекловолокном.