ПОЛИМЕРБЕТОННАЯ СМЕСЬ
POLYMER-CONCRETE MIXTURE

Изобретение относится к строительным материалам на полимерной основе, применяемым при изготовлении химически стойких изделий и конструкций, а конкретно к полимербетонам, содержащим в качестве связующего низкомолекулярные олигодиены с последующей серной вулканизацией композиции.
Известна полимербетонная смесь [1], включающая компоненты, мас.%:
Низкомолекулярный олигодиен
8-11
Сера
3-6,5
Тиурам
0,3-0,7
Оксид цинка
1,5-5,0
Оксид кальция
0,3-0,6
Зола-унос ТЭЦ
7-10
Кварцевый песок
24,9-27,1
Гранитный щебень
Остальное
Полимербетон, изготовленный на основе указанной смеси, является горючим материалом и отличается недостаточной прочностью при повышенных температурах.
Наиболее близкой по совокупности признаков к предлагаемому составу является полимербетонная смесь [2], включающая компоненты, мас.%:
Низкомолекулярный полибутадиен
7-12
Сера
3,5-6
Тиурам
0,25-0,55
Каптакс
0,1-0,2
Оксид цинка
1,2-3,2
Оксид кальция
0,4-0,6
Зола-унос ТЭЦ
6,5-11,5
Кварцевый песок
22-27
Гранитный щебень
Остальное
Указанный прототип также является горючим материалом.
Задачей изобретения является снижение горючести полимербетона, изготовленного на основе предлагаемой смеси, при сохранении значений его физико-механических характеристик при повышенных температурах.
Поставленная задача достигается тем, что полимербетонная смесь, включающая низкомолекулярный полибутадиен, серу, тиурам, каптакс, оксид цинка, оксид кальция, кварцевый песок и гранитный щебень, отличается от прототипа тем, что она дополнительно содержит гидрооксид алюминия при исключении из состава смеси тонкомолотого минерального наполнителя (золы-уноса ТЭЦ) при общем соотношении компонентов, мас.%:
Низкомолекулярный полибутадиен
5,5-6,5
Сера
2,75-3,25
Тиурам
0,4-0,45
Каптакс
0,09-0,11
Оксид цинка
6-7
Оксид кальция
0,45-0,5
Гидрооксид алюминия
1-2
Кварцевый песок
23-25
Гранитный щебень
Остальное
Дополнительное введение в полимербетонную смесь антипирена - гидрооксида алюминия и увеличение концентрации оксида цинка за счет исключения тонкомолотого минерального наполнителя (золы-уноса ТЭЦ), сопровождающееся уменьшением доли связующего - низкомолекулярного полибутадиена при содержании компонентов в указанных пределах, обеспечивает снижение горючести получаемого композита и сохранение значений его физико-механических характеристик.
Пример. Для приготовления смеси использовали: низкомолекулярный полибутадиен ПБН по ТУ 38.103641-87; серу техническую по ГОСТ 127.4-93; тиурам (тетраметилтиурамдисульфид) по ТУ 6-00-00204197-253-93; каптакс (меркаптобензотиазол) по ГОСТ 739-74 с изменением №1; оксид цинка по ГОСТ 10262-73; гидроокись алюминия (гидроксаль) по ГОСТ 11841-76; оксид кальция по ГОСТ 8677-76; кварцевый песок по ГОСТ 8736-93; гранитный щебень фракций 10…20 по ГОСТ 8267-82.
Приготовление полимербетонной смеси осуществляли следующим образом: предварительно высушенную и просеянную серу совмещали с полибутадиеном. Затем последовательно вводили высушенные: тиурам, каптакс, оксид цинка, гидрооксид алюминия, оксид кальция, после чего добавляли при непрерывном перемешивании композиции заполнитель - кварцевый песок и гранитный щебень.
Приготовленную смесь укладывали в специально подготовленные формы и уплотняли на виброплощадке в течение 150 с, после чего подвергали тепловой обработке при температуре плюс 120°C в течение 8 ч.
Для экспериментальной проверки свойств сравниваемых полимербетонов изготовили образцы - призмы размером 40×40×160 мм.
На основе заявляемой смеси - составы 2,3,4, сравниваемые составы - 1,5 и прототип согласно табл.1.
Таблица 1
Содержание компонентов в составах, мас.%
Наименование компонентов
1
2
3
4
5
Прототип
Низкомолекулярный полибутадиен
4
5,5
6
6,5
8
9
Сера
2
2,75
3
3,25
4
4,5
Тиурам
0,3
0,4
0,4
0,45
0,45
0,45
Каптакс
0,07
0,09
0,1
0,11
0,12
0,125
Оксид кальция
0,4
0,45
0,5
0,5
0,5
0,5
Оксид цинка
7,5
7
6,5
6
5,5
1,5
Гидрооксид алюминия
2,5
2
1,6
1
0,5
-
Зола-унос
-
-
-
-
-
8
Кварцевый песок
22
23
23
25
25
25
Гранитный щебень
61,23
58,81
58,9
57,19
55,93
50,925
Измерения горючести предлагаемых композитов и прототипа, оцениваемые по значениям показателей, приведенных в табл.2, проводили при помощи установки ОТМ в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.044-89.
Таблица 2
№ состава
Температура газообразных продуктов горения, °С за 300 с
Время достижения t=260°C, с
Потеря массы образца, %
1
251
298
9
2
255
290
9,2
3
260
288
9,6
5
289
265
10,5
Прототип
303
214
13,3
Результаты измерений предела прочности при сжатии, являющегося определяющей характеристикой полученных композитов и прототипа, представлены в табл.3.
Измерения предела прочности при сжатии производили при температурах 20 и 125°C.
Таблица 3
Значения предела прочности при сжатии для предлагаемых составов и прототипа, МПа*
1
2
3
4
5
Прототип
95,3/24,7
99,8/29,4
100,0/30,2
98,3/29,1
92,4/23,1
100,5/21,3
*перед чертой значения измерений при 20°C, за чертой - при 125°C.
Добавление гидрооксида алюминия, дегидратирующего при достижении температуры 120…150°C, способствует снижению горючести полимербетона, изготовленного на основе заявляемой смеси.
Кроме того, гидрооксид алюминия за счет редокс-потенциала поверхности частиц является промоутером реакции поперечного сшивания макромолекул полибутадиена, что снижает газообмен сквозь поверхностный слой, дополнительно обеспечивая огнеподавляющий эффект.
Исключение из состава полимербетонной смеси золы-уноса и дополнительное введение гидрооксида алюминия при содержании в полимербетонной смеси низкомолекулярного полибутадиена в установленных пределах обеспечивает при горении снижение потери массы на 15% и увеличение времени достижения газообразными продуктами горения температуры 260°C на 13,3%.
При этом предел прочности при сжатии, измеренный при повышенных температурах, выше, чем у прототипа.
Источники информации
1. А.с. СССР №1724623, кл. С04В 26/04, 1992.
2. Патент РФ №2120425. Полимербетонная смесь. Потапов Ю.Б., Борисов Ю.М., Макарова Т.В., приоритет от 26.11.97. Опублик. 20.10.98.