Разработки конструкционных бетонов на основе жидких каучуков

Разработки конструкционных бетонов на основе жидких каучуков (каутонов) впервые были начаты в Воронежском государственном архитектурно-строительном университете под руководством проф. Потапова Ю.Б..

Первые исследования каутонов были проведены на составах, в которых в качестве связующего был использован отечественный стереорегулярный полибутадиеновый каучук марки СКДН-Н. В ходе исследований запроектировано количественное содержание компонентов вулканизирующей системы для матрицы композиционного материала, найдено оптимальное содержание вулканизатора, ускорителя и активатора. На уровне каучукового связующего выявлено качественное влияние вида наполнителя на свойства каучукового бетона, а также установлены границы количества наполнителя в составе каутона СКДН-Н и его влияние на физико-механические характеристики каучукового связующего.

Доказана возможность применения в качестве наполнителя для каучукового связующего крупнотоннажных техногенных отходов, таких как зола-унос ТЭЦ, при этом отмечено улучшение физико-механических и химических свойств композита. Были проведены исследования химической стойкости, которые показали, что каутон обладает практически универсальной сопротивляемостью к разным агрессивным средам. Определены основные технологические параметры, режимы изготовления изделий и конструкций из каутона.

При изучении химической стойкости каутона использовали 20 %-ный раствор серной кислоты, 10 %-ный раствор молочной кислоты, 20 %-ный раствор едкого калия и воду. Коэффициенты химической стойкости, определенные по соотношению показателей прочности при сжатии экспонированных образцов к показателям контрольных образцов на 270 сутки испытания, составили соответственно: 0,97; 0,96; 0,98 и 0,99. Кроме этого, спрогнозировано изменение коэффициента химической стойкости через 10 лет эксплуатации посредством вычисления величины коэффициента износа. Дальнейшие исследования каутона на основе каучука марки СКДН-Н произведены в работах [15, 69, 70, 71, 72, 88, 102]. В них определено влияние наполнителей различной природы, в том числе техногенных отходов, на структуру и свойства каутона.

В качестве наполнителей применяли: золу-унос ТЭЦ, бой кинескопного стекла, молотый кварцевый песок, андезитовую муку, молотый гранитный щебень, туф вулканический, пиритные огарки, фосфогипс, каолин. Установлено, что минимальный расход каучука составляет 7% по массе от общего количества смеси. Для исследованных составов получены значения прочности при сжатии - 93 МПа, прочности на растяжение при изгибе - 22 МПа, модуль упругости - 19200 МПа, коэффициент Пуассона - 0,2...0,3. Установлено, что при длительном действии сжимающей нагрузки при уровне за- гружения 72...76% от кратковременной прочности разрушение не наступает, то есть каутон на основе каучука марки СКДН-Н обладает затухающей ползучестью и может использоваться как конструкционный материал.

Также автором были проведены исследования химического сопротивления каутона на основе каучука марки СКДН-Н. Были приняты агрессивные жидкости различной природы: 20 %-ный раствор серной кислоты, 3 %-ный раствор азотной кислоты, 10 %-ный раствор лимонной кислоты, 10 %-ный раствор едкого калия, 20 %-ный раствор едкого натрия, насыщенный раствор хлористого натрия, дизельное топливо, вода. Результаты экспериментов представлены в таблице 1.3, из которой видно, что наиболее стоек каучуковый бетон в воде (водопоглощение 0,05 % по массе) и дизельном топливе. Малое изменение массы объясняется высокой гидрофобностью композита и закрытым характером пористости образцов.