ПОЛИМЕРЫ И ЦЕМЕНТЫ —
Современное рассмотрение взаимодействия минерального вяжущего вещества и органической (как полимерной, так и молекулярной) добавки должно исходить из того, что такая добавка, во-первых, проявляет поверхностно-активные (в Гиббсовском смысле этого термина) свойства, которые следует характеризовать величиной поверхностного натяжения. Во-вторых, о,на должна характеризоваться величиной молекулярного веса цепи. Существенны также вид, количество (в том числе количество на элементарное звено макроцепи) и взаимное расположение функциональных групп.
Рассматривая гидратационное твердение цементов в присутствии органических соединений с различными функциональными группами, целесообразно, канат взгляд8, исходить из того, что пси взаимодействии мономерных соединений клинкера-ортосиликата и оксиортосиликата кальция с водой затворения происходят реакции поликонденсации и параллельно—реакция ионного обмена или солеобразоваияя, приводящие к образованию полимерных гидросилнкатов кальция портлаидцементного камня (наряду с мономерными).
Поведение алюминат,ной составляющей может заключаться в образован гексагидроксоалюмиатиона и полиалимооксаната кальция. Кроме того, благодаря амфотерности алюминия при образуются коордннационные сведияения, где атом алюминия входит з комплексный катион.
Подходя с таких позиций к гидратации цементов в присутствии высоко и низкомолекулярных органических соединений с разными функциональными группами и на основании выполненного накк комплексного физико-химического исследования (Ю. С. Черкинский, Г. Ф. Слипчеико. Гидратационное твердение цемента в присутствии полимеров), подтвержденного другими работами, МОЖ1НО утверждать следующее.
Органические соединения, содержащие функциональные группы кислотного характера, содействуют образованию соединений алюминия, где атом алюминия входит в комплексный катион (кристаллизующийся в гексагенальной форме СзАНе СгАНз и САН-А Органические основания способствуют образованию координационных соединений алюминия, где атом алюминия входит в состав комплексного аннона, например кубического СзАН6.
Влияние органических соединений в состав гидросиликатов кальция, образующихся в системе 3CaO-SiO-2 — воды, прослеживается слабее, но в общем гиде можно считать, что кислоты связывают кальций и увеличивают содержание полимерных гидрос-иликатов кальция. Органические основания способствуют образованию силикатов кальция.
Роль органических кислот, а также миртов, гликолем и кислот, содержащих группы, и химичеких процессах определяется величиной IX константы диссоциации. Участие галогенной и аминогруппы в химических превращениях гидратирующихся клинкерных минералов не установлено. Двойная связь непредельного соединения окапывает гидрофобизирующее действие; органическое соединение, содержащее несколько функциональных груши, влияет на гидратацию, если к этой группе находится другая полярная.
Прочность и модуль упругости полимерщемента определяются в значительной мере условиями и продолжительностью твердения, а также типом полимера. В работе Р. К. де Викея и А. Дж. Мал ж ум да.р а сопоставлены водный и воздушно-сухой режимы твердения, выявлены добавки к полимерцементу водного твердения, что связывает эти исследования с нашими работами по полимерцементам гидротермального твердения. Но в них не отмечена роль стабилизатора. Между тем она весьма существенна. Достижение агрегативной устойчивости системы цемент—йодная дисперсия полимера является важнейшим элементом химической технологии таких и полимерцементов.
В процессе твердения образуется структура полимерцемента, и которой цементный камень достаточно равномерно чередуется с полимером, а соотношение этих фаз определяется количеством полимерией добавки. Нами на модельной полимергипсовой твердеющей системе экспериментально доказано, что фаза этической полимерной добавки пронизана тонккодиспергированными новообразованиями (ом. рисунок). Они как бы модифицируют, существенно меняют свойства этой полимерной добавки.
Известно, что полимерная добавка цементный камень, причем это происходит и при использовании полимеров весьма слабо связанных адгезионно. Как это объяснить с точки зрения представлений о структуре цементного камня?
ежики, причем срастание кристаллов и образование дегидритов в обычных условиях твердения наименее вероятно. Ежики наблюдались и другими учеными непосредственно в цементном камне. Если считать, что прочность цементного камня определяется структурой, образуемой преимущественно путем взаимного проникновения -и защемления иголок, ясно, что даже слабое склеивание иголок полимером ведет к значительному упрочнению структуры.
Полимерная добавка преимущественно увеличивает предел прочности при изгибе (в 2—3 раза) и меньше при сжатии (колебания от контрольного, без полимера, составляют ±00—30%). Модуль упругости при введении полимера может уменьшаться в два и более раза. Это относительные показатели, полученные из опыта. Рассчитывать прочность полимерцементов рекомендуется исходя из пористости.
Ряд интересных свойств полимерцементов обусловили их возрастающее применение в отделочных и изоляционных материалах. Отметим клеящею способность (20—80 к.гс/см2 на сдвиг), болег высокую, чем у цемента и полимера отдельности. Этим частнын примером иллюстрируется та специфичность свойств полимер-елементов, которая определяется сингулярным эффектом взаимодействия цемента с полимером, приводящим к получению принципиально нового материала — полимер,цемента.
Действительно, сегодня неразрывная связь этих направлений прослеживаете0 все более четко. Происходит, пусть с некоторым опозданием, существенное развитие и взаимное проникновение плодотворных идей полимерии. Ведь начале разговора о полимерных представлениях в химии цементов, о неорганических полимерных строительных материалах было положено более 10 лет назад8.
Применительно к цементам оказалось возможным показать, что сырье для него и продукты его гидратации имеют полимерную (неорганическую полимерную природу, а синтез цемента преследует цель получить промежуточный продукт— клинкер, путем разумной заметы преимущественно ковалентных связей, реакционными с водой, ионными. В цементном же бетоне необходимо иметь возможно больше в количественном и пространственном отношениях связей козилентной природы, возможно больше полимерных соединений. Нужнь полимер органической и неорганической природы. Интересные результаты можно получить (Н А. Соколова, В. П. Лютый