Полимерсодержащий реагент для цементно-полимерного раствора
POLYMER-CONTAINING REAGENT FOR CEMENT-POLYMER SOLUTION

Изобретение относится к реагентам для получения цементно-полимерного раствора.
Известно применение различных водорастворимых полимеров для управления технологическими свойствами тампонажных растворов, бетонов. Результаты многочисленных исследований и практика применения цементов показывает, что модифицирование цементных растворов различными водорастворимыми полимерами целлюлозного и акрилового ряда позволяет обеспечить более высокие технологические свойства для проведения работ с растворами. Однако успешность и эффективность применения водорастворимых полимеров в значительной степени зависит от состава цемента, условий формирования цементного камня. Поэтому использование водорастворимые полимеры целлюлозного и акрилового ряда не всегда позволяют на требуемом техническом уровне управлять свойствами раствора и камня к тем или иным агрессивным воздействиям при его формировании и эксплуатации.
Наиболее интересный результат показывают исследования по оценке влияния типа цемента на прочность систем, модифицированных латексом. Влияние латексов на физико-механические свойства обычных цементов незначительно. Исключение составляет модифицирование латексом высокоглиноземистого цемента. Скачок по приросту физико-механических свойств цементного камня на основе глиноземистого цемента чрезвычайно значителен и несопоставим с уровнем влияния полимеров на обычные силикатные цементы.
Наиболее близким аналогом являются полимерные реагенты, полученные на основе углеводородных соединений в виде различных латексов (см. Добавки в бетон. Справочное пособие - пер. с англ. /Под ред. Рамачандрана B.C. - М.:
Стройиздат, 1988-575 с). Латекс применяют в виде эмульсии, полученной на основе природных и синтетических реагентов, эмульсированных посредством использования различных поверхностно-активных веществ в воде. Полученные латексы вводят в состав жидкости затворения цемента в количествах, обеспечивающих полимерцементное отношение П/Ц=0,05-0,2 в составе цементного раствора. При пенообразовании дополнительно вводят пеногаситель.
Недостатком предлагаемого реагента являются сложность в его изготовлении вследствие многокомпонентности состава эмульсии и технологические осложнения, возникающие при управлении свойствами цементного раствора вследствие изменения водоцементного отношения. Использование латексов позволяет эффективно влиять на физико-механические свойства цементного камня при пониженных водоцементных отношениях (В/Ц менее 0,4). При необходимости увеличения водоцементного отношения, с целью обеспечения требуемой удобноукладываемости или растекаемости цементного раствора-теста, происходит резкое, непропорциональное снижение прочности камня и силы его сцепления. Применение поверхностно-активных веществ в составе латексов в значительной степени снижает положительный эффект их действия на свойства цементного камня, формирующегося на основе приготавливаемого полимерцементного связующего.
Технической задачей изобретения является создание полимерсодержащего реагента для приготовления цементно-полимерного раствора с упрощенной схемой приготовления эмульсии, придающей полимерцементному связующему более высокую прочность формируемого цементного камня и сцепление с ограничивающими поверхностями.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение прочности получаемого цементного камня и улучшение его сцепления с ограничивающими поверхностями.
Технический результат достигается за счет того, что полимерсодержащий реагент для цементно-полимерного раствора содержит эпоксидную смолу и триэтиленгликоль, при следующем соотношении компонентов, мас. %: эпоксидная смола - от 1 до 20, триэтиленгликоль - от 80 до 99.
В полимерсодержащем реагенте используют эпоксидную смолу ЭД-16.
В полимерсодержащем реагенте используют эпоксидную смолу Э-40.
Учитывая отрицательную роль поверхностно-активных веществ на свойства полимерцементного связующего и, соответственно, на прочностные свойства цементного камня, предлагается с целью упрощения технологии приготовления эмульсии на основе эпоксидной смолы, а также повышения прочности получаемого цементного камня и улучшения его сцепления с ограничивающими поверхностями при сохранении плотности цементного раствора, получать эмульсии не в составе латекса, а в составе жидкости затворения, причем без применения защитных реагентов. Таким образом, в жидкости затворения создается микроэмульсия, стабилизированная термодинамическим путем без присутствия защитных реагентов.
Для эпоксидных смол данная проблема решается путем получения эмульсии методом смены растворителя, т.е. смолу предварительно растворяют в многоатомном спирте, а затем полученный эпоксидно-спиртовой раствор (ЭСР) используют для формирования эмульсии в жидкости затворения. Для экспериментов применялась эпоксидная смола ЭД-16 по ГОСТ 10587-84 и эпоксидная смола Э-40 по ТУ 2225-154-05011907-97.
Для получения устойчивой микроэмульсии в воде эпоксидную смолу растворяют в триэтиленгликоле (ТЭГ, ТУ 2422-075-05766801-2006), добиваясь максимально возможного ее содержания в ЭСР. При этом было установлено, что при содержании эпоксидной смолы в ЭСР более 20 мас. % и дальнейшем введении указанного ЭСР в воду, получаемая эмульсия оказывается неустойчивой и в ней происходит коалесценция капелек эмульсии с образование крупных глобул. В то же время, при содержании эпоксидной смолы в ЭСР менее и равном 20 мас. % и дальнейшем введении указанного ЭСР в воду, формируется устойчивая микроэмульсия молочного цвета. Поэтому для дальнейших испытаний применялся 20% раствор эпоксидной смолы в триэтиленгликоле.
Полученный раствор эпоксидной смолы в триэтиленгликоле вводился в состав жидкости затворения цемента. Количество вводимого ЭСР в жидкость затворения рассчитывалось исходя из условия получения требуемого полимерцементного отношения.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими примерами.
Приготовление цементного раствора осуществлялось в соответствии с требованиями СП 82-101-98 «Приготовление и применение растворов строительных», 1999. Испытание сформированного полимерцементного состава на сцепление с металлом проводилось в соответствии с ГОСТ 31356-2007 «Смеси сухие строительные на цементном вяжущем. Методы испытаний», 2009. Испытание сформированного полимерцементного состава на прочность при сжатии проводилось в соответствии ГОСТ 310.4-81 «Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии», 1983,
Для проведения испытаний полимерцементного раствора на основе раствора ЭД-16 в триэтиленгликоле отвешивают 1500 г нормального песка (по ГОСТ 6139), 500 г портландцемента, 0,2 г ЭСР ЭД-16, 200 г воды (В/Ц=0,40). ЭСР вводят в состав жидкости затворения для получения эмульсии на основе эпоксидной смолы. Полученную жидкость смешивают с цементом. Далее проводят испытания сформированного полимерцементного состава на сцепление с металлом и на прочность при сжатии.
Для проведения испытаний полимерцементного раствора на основе раствора Э-40 в триэтиленгликоле отвешивают 1500 г нормального песка (по ГОСТ 6139), 500 г портландцемента, 4 г ЭСР Э-40, 200 г воды (В/Ц=0,40). ЭСР вводят в состав жидкости затворения для получения эмульсии на основе эпоксидной смолы. Полученную жидкость смешивают с цементом. Далее проводят испытания сформированного полимерцементного состава на сцепление с металлом и на прочность при сжатии.
Результаты испытаний приведены в таблицах 1-3.
По результатам проведенных испытаний было установлено, что полимерсодержащий реагент на основе эпоксидной смолы способствует значительному повышению прочностных свойств и сцепления цементного камня с
По результатам проведенных испытаний было установлено, что полимерсодержащий реагент на основе эпоксидной смолы способствует значительному повышению прочностных свойств и сцепления цементного камня с металлом. Эффект повышения прочности фиксировался для полимерцементных растворов с применением эпоксидной смолы до П/Ц=20%, после чего начинался спад величин прочностных характеристик модифицированного цементного камня.