THE STUDY OF THE PROCESSES OF STRUCTURE FORMATION OF FILLED SOLUTIONS BASED ON ALKYL RESORCINOLS

<jats:p>The article presents the results of experimental and theoretical study of structure-forming peculiarities in alkylresorcin-based filled-in composites. A high efficiency of the mortars for construction of anti-filtration screens in facilities, operated in conditions of exposure to ground waters, has been demonstrated.</jats:p>

section_content: The article presents the results of experimental and theoretical study of structure-forming peculiarities in alkylresorcin-based filled-in composites. A high efficiency of the mortars for construction of anti-filtration screens in facilities, operated in conditions of exposure to ground waters, has been demonstrated. 

Применение обычных цементно-песчаных растворов для устройства защитных экранов недостаточно эффективно по следующими причинам: такие растворы не обладают высокой степенью водонепроницаемости и стойкостью к агрессивным воздействиям, получение равнопрочного сцепления поврежденного бетона конструкций с раствором не представляется возможным, деформативные характеристики растворов отличны от характеристик бетона конструкций, растворы характеризуются длительными сроками твердения. К числу недостатков относится также усложнение технологического процесса ремонтновосстановительных работ при отрицательных температурах воздуха. В связи с этим необходима разработка новых материалов, обеспечивающих проектные свойства защитного слоя. Для этого вязкость ремонтных смесей должна быть близкой к вязкости воды, ее первоначальное значение должно сохраняться либо незначительно изменяться в течение технологического времени, а потеря текучести раствора -в строго регулируемые сроки. 

Применение полимерных композиций является одним из перспективных направлений в защите транспортных сооружений от грунтовых вод. Кроме того, полимерные материалы отличаются повышенным сцеплением с основными строительными материалами. 

Однако применение традиционных полимерных композиций, используемых при ремонте конструкций сооружений, непосредственно не контактирующих с грунтовыми водами, не всегда возможно в особых условиях восстановления подземных туннелей и других элементов, подвергаемых обводнению. Сложность состоит в изменении свойств ремонтных смесей при их нагнетании в пустоты, щели и трещины вследствие массо-и теплообмена с заобделочным пространством. Таким образом, необходим поиск новых компонентов ремонтных смесей, обеспечивающих сохранение технологических характеристик в процессе проведения работ, а также проектные эксплуатационные свойства. Из этого сложного комплекса основное внимание следует уделить изучению закономерностей распространения гидроизолирующего раствора переменной вязкости в массиве при устройстве противофильтрационного экрана с учетом сроков потери текучести, а также исследованию прочности и долговечности укрепления в зависимости от среды и температуры. 

Для расширения возможности использования полимеров для работ такого рода необходим поиск новых материалов, позволяющих осуществить замену дорогостоящих химических продуктов другими, экономически эффективными и равноценными по эксплуатационным характеристикам. С этой целью исследованы полимерные растворы на основе сланцефенольной композиции. 

Фенольный компонент, суммарный экстракт сланцевых фенолов из подсмольной воды, входящий в композицию в количестве 60 %, содержит до 90 % высокоактивных алкилрезорцинов. В качестве наполнителя полимерного раствора использована пыль-унос цементных заводов, образуемая в процессе обжига сырьевой смеси во вращающихся печах, которая выносится газами в дымовую трубу и улавливается электрофильтрами, Пыль-унос представляет собой смесь не полностью обожженного дека-роонизированного сырья и состоит из мельчайших частиц низкоосновных клинкерных минералов и щелочных соединений, возгоняемых из сырьевой смеси. Пыль-унос характеризуется высоким содержанием щелочей до 14 %, которые находятся в свободном состоянии [1], удельная поверхность -около 600 м 2 /кг, что увеличивает проникающую способность наполненных полимерных растворов в трещины и поры бетона конструкций. Кроме того, использование высокощелочной пыли для полимерных растворов дает возможность наиболее эффективно утилизировать отходы производства и значительно расширить ассортимент растворов для устройства противофильтрационной защиты сооружений, эксплуатирующихся в условиях обводнения. 

Необходимое количество наполнителя в соотношении полимер -наполнитель от 1:1 до 2 :1 вводилось в водный раствор алкилрезорци- на с отвердителем и регуляторами сроков потери текучести, в качестве которых использованы хлористый кальций и кальцинированная сода. 

Структурно-механические и физикохимические свойства наполненных полимерных растворов зависят от свойств минерального наполнителя и полимерного связующего, их количественного соотношения, способа приготовления композиции и режима отверждения. 

В отличие от цементных растворов, структурообразование в такой системе обусловливается двумя одновременно протекающими процессами: полимеризацией смолы и гидратацией клинкерных минералов, содержащихся в цементной пыли. При совмещении этих столь различных по свойствам веществ образуются материалы со сложной органоминеральной структурой и специфическими особенностями, заимствованными как у цементов, так и у полимеров [2]. 

Вязкость наполненных полимерных растворов на основе алкилрезорцинов находится в прямой зависимости от количества вводимых добавок (формалин, кальцинированная сода, хлористый кальции) и концентрации минерального компонента. Например, исследованиями установлено, что при введении в раствор 50 % пыли-уноса от массы смолы вязкость на начальной стадии равна Полимерные растворы с наполнителем пыльунос характеризуются удовлетворительной прокачиваемостью и отсутствием седиментации. Наполненные полимерные растворы на основе алкилрезорцинов относятся к вязко-дисперсным системам, для которых характерно наличие статического напряжения сдвига (внутренней структуры). Одна из первых попыток объяснить эти процессы была сделана при создании теории Бунгерберга де Ионга [3], который предположил, что структурная сетка образуется вследствие обнажения отдельных участков поверхности частиц из-под сольватной оболочки и последующего их слияния. А. И. Рабинерсон вообще не учитывал роли сольватных оболочек, считая, что цепочечная структура возникает в результате непосредственного контакта твердых частиц дисперсной фазы в зависимости от поверхностных свойств, в которых возникающие структуры можно разделить на рыхлые и компактные. Другие исследователи объясняли возникновение структуры увеличением сольватации частиц, уделяя большое внимание эластичным свойствам сольватных оболочек. 

Объединяет противоположные мнения о процессах структурообразования теория, развитая П. А. Ребиндером и его школой, согласно которой структуры дисперсных систем можно разделить на возникающие в суспензиях, а также в коллоидных и малоконцентрированных системах. Первые обусловлены упругостью сольватных оболочек, препятствующих взаимодействию частиц, и определяют стабильность системы. Структуры второго типа могут возникать в тех случаях, когда частицам свойственна анизодиаметричность формы. Частицы, имея на углах и ребрах утонченные сольватные пленки, легко взаимодействуют молекулярными силами в этих активных центрах и образуют сетчатую структуру. 

По характеру связей между отдельными элементами все структуры делятся на обратимые коагуляционно-тиксотропные и необратимые конденсационно-кристаллизационные, к которым относятся наполненные полимерные растворы. Контакты между элементами конденcационно-кристаллизационной структуры возникают в результате образования прочных химических связей, а также при сращивании кристаллов в процессе выкристаллизовывания. Для таких структур характерны упругохрупкие свойства: разрушение связей между частицами таких систем происходит необратимо. 

Полимерные растворы с наполнителем пылью-уносом характеризуются более высокими значениями статического напряжения сдвига. Например, статическое напряжение сдвига раствора, содержащего 28 % формалина, 1,5 % кальцинированной соды и 50 % пыли-уноса, равно 1 4,9 10 - ⋅ Па, его значения возрастают пропорционально количеству наполнителя (таблица). Статическое напряжение сдвига также зависит от содержания в смеси отвердителя и регуляторов отверждения.

section_name: Таблица

section_name: Реологические характеристики наполненных растворов на основе алкилрезорцина