CS243854B1

CS243854B1 - Cementová hmota se zvýšenou objemovou stálostí

Info

Publication number: CS243854B1
Application number: CS849012A
Authority: CS
Inventors: Vojtech Mencl; Zdenek Novosad; Matej Stepita; Vladimir Fiala
Original assignee: Vojtech Mencl; Zdenek Novosad; Matej Stepita; Vladimir Fiala
Priority date: 1984-11-26
Filing date: 1984-11-26
Publication date: 1986-07-17
Also published as: CS901284A1

Abstract

Cementová hmota se zvýšenou objemovou stálostí je formulována na bázi portlandského slínku a stabilizátorů, kterými jsou vodné disperze syntetických polymerů s hydrofilními skupinami o velikosti částic makromolekul pod 0,3 mikrometry. Je vhodná zejména jako injektážní a tamponážní hmoty, jako cementové tmely apod., protože nevykazuje smrštivost, má dobrou adhezi k výztuži i k betonu a vytváří tuhou a pružnou pseudostrukturu, která eliminuje objemové změny jednotlivých složek soustavy.

Description

Vynález se týká cementových hmot se zvýšenou objemovou stálostí zejména injektážních a tamponážních hmot na bázi portlandského slínku se stabilizátory ve formě vodných disperzí syntetických polymerů v hydrofilní formě schopných regulovatelně snižovat množství odloučené záměsové vody, segregaci a celkové smrštění od okamžiku zamísení do konce tuhnutí směsi.

Další příznivé parametry hmoty jsou inertnost vůči výztuži, vyšší trvanlivost a vyšší mechanické pevnosti, vyšší pevnost spoje mezi oceli s hmotou, a hmotou s betonem v důsledku vytváření mechanických vazeb vedle hydratačních, a pokles modulu pružnosti.

Injektážní a tamponážní hmoty jsou vysoce pohyblivé silikátové maltoviny, které se vyznačují vysokými dávkami pojivá, zejména cementu a vody. Použití plniv je možné, ale ani u větších objemů není pravidelné. Jelikož se aplikuji především velmi jemně mletá pojivá například portlandský cement PC 475 a PC 400, silniční cement SC 70, je u těchto hmot ještě zdůrazněn neregulovatelný a rychlý vývin hydratačních procesů spojený s podstatnými lokálními objemovými změnami s převažujícím smršťovacím efektem a intenzívním uvolňováním tepelné energie, což je rovněž zdroj objemových změn. Tyto soustavy jsou charakterizovány intenzívním nárůstem pevností, který je však několikanásobně nižší než nárůst vnitřních napětí.

Uvedené disproporce ústí ve vznik zlomů a trhlin ve vznikajících hydratačních.produktech, přičemž četnost je úměrná hmotnosti objemu a vlastnostem cementu jako jsou jemnost mletí a mineralogické složení. Ve svém důsledku nelze proto vyrobit hmotu celistvou a kompaktní bez lokálních poruch, přičemž se snižuje pevnost spoje mezi hmotou a betonem, jakož i tahové a smykové pevnosti a defekty hmoty umožňují snadný přístup zdrojům koroze k výztuži.

Pro injektáže bylý používány i reaktivní pryskyřice, avšak rozsah použití není podstatný. Výsledný efekt v-důsledku odlišných objemových změn vůči betonu není lepší než u silikátových hmot, navíc se jedná o hmoty zdravotně závadné a ekonomicky nákladné a vyžadující specializované pracovníky.

Tyto nedostatky odstraňuje vynález, podle něhož se používají silikátové cementové hmoty se stabilizátory objemových změn účinnými v cementové hmotě, čerstvé hmotě i ve zatvrdlé hmotě - v cementovém kamení. Stabilizátor tvoří anionaktivní vodná disperze akrylového kopolymeru s částicemi menšími než 0,3 mikrometrů a s hydrofilnimi skupinami.

Hydrofilní charakter dává disperzi komonomer s karboxylovými, hydroxylovými nebo karboxamidovými skupinami. Hydrofilní skupiny umožňují impregnaci disperze do hloubky betonu v kapilárách a pórech a též u vlhkých betonů, přičemž velikost částic makromolekul snižuje viskozitu i konzistenci disperze. Anionaktivní charakter disperze snižuje povrchové napětí pod 40 mNm^-4 proti 72,4 mNiti^-1 povrchového napětí vody, snižuje koeficient difúze na 3,28.10^-5.

• cA”' proti 5,50.10^-5 cm^s^-·'·, snižuje dynamickou viskozitu na 0,34 mPas proti 0,75 u vody a zvyšuje úhel smáčení na 0,36 cos alfa proti 0,26 u vody.

Velikost částic disperze umožňuje průnik do pórů a kapilár velikosti 1 až 10 mikrometrů a nad 100 mikrometrů. Reakcí stabilizátoru se vytváří pružná pseudostruktura zakotvená v pórech a kapilárách betonu i nanášené maltoviny, která eliminuje vznikající napětí od hydratace i nárůstu teploty.

Četnost mechanických vazeb mezi injektáži a betonem může být zvýšena předchozí impregnaci betonu vodným roztokem disperze s obsahem sušiny do 5 % hmot., s výhodou do 3 % hmot. sušiny disperze.

Experimentálně bylo ověřeno, že při zachování tekutosti injektážních malt nastává toto zlepšení při použiti stabilizátoru:

Dávka sušiny stabilizátoru v % hmot.	0	1,5	3,0	5,0
Odloučení vody po 6 h (%)	100	40	20	0
Sednutí malty po 6 h (%)	100	35	5	5
Pevnost v tlaku po 7 dnech (%)	100	107	150	150
Pevnost v tlaku po 28 dnech (%)	100	105	105	110
Smrštění po 28 dnech (%)	100	92	90	87

Vysoká stabilita hmot zabezpečuje podstatné snížení četnosti výskytu mikroporuch a vytváří se kompaktní, celistvá, pevně zakotvená hmota se zaplněnými póry a kapilárami stabilizátory, čímž se podstatně zvýší účinnost ochrany výztuže vůči vlivům zdrojů koroze. Navíc v důsledku takto vytvářených mechanických vazeb se zvyšuje soudržnost mezi ocelí a injektáži a mezi injektáži a betonem.

Zásadní zlepšení spočívá v dokonalém vyplněni injektovaných dutin stabilizovanou hmotou, která na rozdíl od nestabilizovaných nesedimentuje a dodatečně nevytváří volné vzduchové bubliny na vrchní části injektovaného prostoru.

Cementové hmoty se zvýšenou objemovou stálostí jsou vhodné zejména pro cementové injektážní a tamponážní hmoty na bázi portlandského slínku. Stabilizátory ve formě vodných disperzí syntetických polymerů v hydrofilní formě, umožňující regulovatelně snižovat množství odloučené záměsové vody, segregaci a celkové smrštění od okamžiku zamísení hmoty do konce tuhnutí, jsou kopolymery esterů kyseliny akrylové, nebo kopolymery esterů kyseliny akrylové se styrenem, vinylhalogenidy, vinylacetátem a etylenem, přičemž hydrofilnost disperze zabezpečuje komonomer obsahující karboxylové, hydroxylové nebo karboxamidové skupiny s množstvím nad 1 % hmot. vztaženo na obsah polymeru.

Přitom se docilují příznivé parametry inertnosti hmoty vůči výztuži, vyšší trvanlivost, vyšší mechanické pevnosti, lepší soudržnost spojů mezi výztuží s hmotou a hmoty s betonem v důsledku vytváření mechanických vazeb při zachování vazeb hydratačních a při poklesu modulu pružnosti.

Příklady (uvedená procenta a poměry jsou míněny hmotnostně).

Příklad 1

Pro injektáž otvorů do 80 mm pro tvrdou i měkkou výztuž se použije směs složená z 66 ! cementu PC 400, 30 % vody a 4 % odpěněné vodné disperze styren:2-etylhexylakrylát:kyselina akrylová v poměru jednotlivých komponentů 45:51:4, o velikosti částic 0,1 až 0,3 mikrometrů, pH 3,5 a viskozitě 130 mPas. Množství odloučené vody klesne na 35 %, sednutí po 6 h na 10 % a pevnost v tlaku po 7 dnech vzroste o 15 Ϊ v porovnání s injektážní maltou bez stabilizačního prostředku.

Příklad 2

Pro injektáž otvorů nad 80 mm pro tvrdou i měkkou výztuž se použije směs z 66 % cementu SC 70, 27 Ϊ vody a 7 % odpěněné disperze styren:etylakrylát:kyselina metakrylová:n,n”-metylolakrylamid o sušině 50 % a poměru jednotlivých složek 15:77:5:3. Množství odloučené vody klesne na 5 % a pevnost injektáže v tlaku po 7 dnech vzroste o 50 % proti stejné injektážní maltě bez stabilizačního -prostředku.

Příklad 3

Pro injektáž spár s měkkou výztuží se použije směs, složená z 27 4 cementu SPC 325, 64 % drobného kameniva, 7 i vody a 2 % odpěněné vodné disperze vinyj.chlorid:etylakrylát:kyselina akrylová:2-hydroxypropylakrylát.

Claims

PŘEDMĚT VYNALEZU

1. Cementová hmota se zvýšenou objemovou stálostí zejména pro injektážní a tamponážní hmoty a pro cementové tmely obsahující hydraulická pojivá, vodu, stabilizační přísadu, případně filery a drobné kamenivo, vyznačující se tím, že obsahuje hmotnostně 1,0 až 8,0 %, s výhodou 2,0 až 5,0 % stabilizační přísady tvořené anionaktivní disperzi hydrofilního kopolymeru esterů kyseliny akrylové nebo kopolymerů esterů kyseliny akrylové se styrenem nebo vinylhalogenidy a hydrofilnost kopolymeru tvoří komonomer s karboxylovými, hydroxylovými nebo karboxamidovými skupinami v množství 2 až 8 % hmot. vztaženo na obsah polymeru.
2. Cementová hmota podle bodu 1, vyznačující se tím, že anionaktivním hydrofilním kopolymerem je styren:2-etylhexylakryláti kyselina akrylová o poměru komponent 45:51:4 až 35:59:6, nebo polyvinylchlorid:etylakrylát:kyselina akrylová:n,n'-metylolakrylamid o poměru komponent 15:78:5:2 až 25:63:8:4, nebo vinylchlorid:etylakrylát:kyselina metakrylové o poměru komponent 12:86:2 až 25:67:8.