Materiály pro rekonstrukce Materiály pro rekonstrukce staveb – CI57staveb – CI57
PC, PCC, PICPC, PCC, PIC
Ing. Michal Stehlík, Ph.D.Ing. Michal Stehlík, Ph.D.Ústav stavebního zkušebnictvíÚstav stavebního zkušebnictví
FAST VUT v BrněFAST VUT v Brně
Rozdělení polymerů do tří Rozdělení polymerů do tří aplikačních sfér pro konstrukceaplikačních sfér pro konstrukce
Polymery pro aplikace konstrukčního Polymery pro aplikace konstrukčního charakteru (vláknové kompozity)charakteru (vláknové kompozity)
Kompozity polymerů a tradičních Kompozity polymerů a tradičních stavebních hmot (částicové kompozity)stavebních hmot (částicové kompozity)
Polymery zlepšující bývalé postupy nebo Polymery zlepšující bývalé postupy nebo umožňující nová řešení rekonstrukcí umožňující nová řešení rekonstrukcí (tmely, fólie, emulze, nátěry)(tmely, fólie, emulze, nátěry)
Soustava betonových kompozitůSoustava betonových kompozitů
CC – cementový betonCC – cementový beton cement + vodacement + vodaPC – polymerbetonPC – polymerbeton polymerpolymerPCC – polymercementový betonPCC – polymercementový beton cement + voda + polymercement + voda + polymerPIC – polymerem impregnovaný betonPIC – polymerem impregnovaný beton cement + vodacement + voda
PC – polymerbetony, polymermaltyPC – polymerbetony, polymermalty
VýhodaVýhoda NevýhodaNevýhodaPevnost ohybová, tlaková a smykováPevnost ohybová, tlaková a smyková výrobní nákladyvýrobní nákladyRychlý nárůst pevnostiRychlý nárůst pevnosti nižší modulnižší modulSoudržnost s jinými materiály – adhezeSoudržnost s jinými materiály – adheze creep,creep,>> souč. tep. rozt. souč. tep. rozt.Odolnost proti obrusu, mrazu, chem. vlivůmOdolnost proti obrusu, mrazu, chem. vlivůmtechnologická technologická
náročnostnáročnost
Rozdělení PC betonůRozdělení PC betonů – dle tloušťky konstrukční vrstvy: – dle tloušťky konstrukční vrstvy:Betony pro stav. části s max. zrnem 16 – 32 mmBetony pro stav. části s max. zrnem 16 – 32 mmJemnozrnné betony pro povrchy a tenkostěnné KCE : 6 – 16 mmJemnozrnné betony pro povrchy a tenkostěnné KCE : 6 – 16 mmMalty pro spoje a povrchy: 1 – 4 mmMalty pro spoje a povrchy: 1 – 4 mmStěrkové směsi pro lepení a povrchy … do 1 mmStěrkové směsi pro lepení a povrchy … do 1 mm
… … do 1 mm s nižší konzistencído 1 mm s nižší konzistencíZalévací směsiZalévací směsi
Pryskyřice jako pojivaPryskyřice jako pojivaPryskyřicePryskyřice: obyčejné (akryl, styren), reaktivní a licí: obyčejné (akryl, styren), reaktivní a licíTvrdnutí pryskyřic:Tvrdnutí pryskyřic:
POLYMERACE – aktivace teplotou, světlem, zářením – POLYMERACE – aktivace teplotou, světlem, zářením – ne ve stavebnictví!ne ve stavebnictví!
POLYKONDENZACE – polyesterové, fenolické a furanové POLYKONDENZACE – polyesterové, fenolické a furanové pryskyřicepryskyřicePOLYADICE – epoxidy, polyuretanyPOLYADICE – epoxidy, polyuretany
Epoxidové pryskyřiceEpoxidové pryskyřice
funkční skupinafunkční skupina reakce epoxidových sloučenin – reakce epoxidových sloučenin – porušení epoxidových skupin porušení epoxidových skupin
aktivním vodíkem:aktivním vodíkem:aminy, kyseliny, alkoholy - ABaminy, kyseliny, alkoholy - AB
Výhody:Výhody:Odolnost atmosferickým vlivům i UV zářeníOdolnost atmosferickým vlivům i UV zářeníAdheze Adheze Malé polymerační smrštěníMalé polymerační smrštěníTvrdnou v alkalickém prostředí, některé i ve vlhkuTvrdnou v alkalickém prostředí, některé i ve vlhkuTvrdnou i při nízkých teplotách (s přísadami)Tvrdnou i při nízkých teplotách (s přísadami)
Epoxidové pryskyřice pro malty a betonyEpoxidové pryskyřice pro malty a betony
Dyn. viskozita v závislosti Dyn. viskozita v závislosti Schematický průběh tvrdnutíSchematický průběh tvrdnutína teplotěna teplotě EP pryskyřic – EP pryskyřic – 1.1. EPEP EXOTERMICKÁ EXOTERMICKÁ 2.2. PolyesterPolyester REAKCEREAKCE3.3. StyrenStyren
Tvrdnutí EP pryskyřice pod 15Tvrdnutí EP pryskyřice pod 15°°C =C =>> užití urychlovače! užití urychlovače!Mez vlhkosti plniva do 0,5%Mez vlhkosti plniva do 0,5%
Polyesterové pryskyřice (UP)Polyesterové pryskyřice (UP)Převod do vytvrzeného stavu polykondenzací za Převod do vytvrzeného stavu polykondenzací za spolupůsobení STYRENU!spolupůsobení STYRENU!(vícemocné alkoholy + dikarbonové kyseliny)(vícemocné alkoholy + dikarbonové kyseliny)
PevnostPevnost
Odolnost proti Odolnost proti
kyselinámkyselinám
Levnější než EPLevnější než EP
Odolnost proti alkáliímOdolnost proti alkáliím
UV zářeníUV záření
Citlivost na vlhkost před Citlivost na vlhkost před vytvrzenímvytvrzením
Vzdušná oxidaceVzdušná oxidace
Toxicita STYRENU!Toxicita STYRENU!
Vlastnosti nenasycené polyesterové pryskyřiceVlastnosti nenasycené polyesterové pryskyřice
Iniciátor (tvrdidlo)Iniciátor (tvrdidlo) = peroxid (keton nebo acyl) = peroxid (keton nebo acyl)
Urychlovač Urychlovač = kobalt (v roztoku), amin = kobalt (v roztoku), amin
Mez vlhkosti kamenivaMez vlhkosti kameniva = 0,2%! = 0,2%!
POLYURETANOVÉ PRYSKYŘICE POLYURETANOVÉ PRYSKYŘICE (PUR)(PUR)
Polyadice alkoholů + diizokyanátůPolyadice alkoholů + diizokyanátůHouževnaté výrobky s nízkým modulem pružnosti Houževnaté výrobky s nízkým modulem pružnosti
a malým smrštěníma malým smrštěnímVelká citlivost pryskyřic vůči vlhkosti!Velká citlivost pryskyřic vůči vlhkosti!
Izokyanátová komponenta s vodou vytváří COIzokyanátová komponenta s vodou vytváří CO22, , které vznikákteré vzniká
- N = C = O + H- N = C = O + H22O O - NH - NH22 + CO + CO22
Tvrzení probíhá reakcí se Tvrzení probíhá reakcí se vzdušnou vlhkostívzdušnou vlhkostí (6-8 (6-8 hodin), alkalické prostředí tvrzení urychluje.hodin), alkalické prostředí tvrzení urychluje.
Mez vlhkosti kameniva ……… 0,1%!Mez vlhkosti kameniva ……… 0,1%!
OSTATNÍ PRYSKYŘICEOSTATNÍ PRYSKYŘICE
FENOLICKÉFENOLICKÉ
FURANOVÉFURANOVÉ
AKRYLÁTOVÉAKRYLÁTOVÉ
• Polykondenzace fenolů s Polykondenzace fenolů s formaldehydem (resoly)formaldehydem (resoly)
• Tvrdnutí - zahřátím Tvrdnutí - zahřátím - kys. sírová + líh = tvrdidlo- kys. sírová + líh = tvrdidlo
• Vznikají hydrolýzou odpadů Vznikají hydrolýzou odpadů zemědělských a dřevitýchzemědělských a dřevitých
• Na počátku tvrdnutí je směs světlá, pak Na počátku tvrdnutí je směs světlá, pak zčernázčerná
• Tvrdnutí kyseliny = tvrdidloTvrdnutí kyseliny = tvrdidlo• PMMA (Sokolovo)PMMA (Sokolovo)• Velmi odolné povětrnostiVelmi odolné povětrnosti• Hořlavý monomerHořlavý monomer• Přidává se k PUR + EP pryskyřicímPřidává se k PUR + EP pryskyřicím• Tvrdidlo - PEROXIDTvrdidlo - PEROXID
PLNIVO (KAMENIVO)PLNIVO (KAMENIVO)
Nebezpečí Nebezpečí reakce prvku kamenivareakce prvku kameniva s reaktivní s reaktivní složkou pojiva a s okolním agresivním složkou pojiva a s okolním agresivním prostředím.prostředím.
Spotřeba pojiva roste s:Spotřeba pojiva roste s:
Měrným povrchem plnivaMěrným povrchem plniva
Zvětšením mezerovitosti plnivaZvětšením mezerovitosti plniva
Pórovitostí plnivaPórovitostí plniva
Klesající účinností zpracování (hutnění)Klesající účinností zpracování (hutnění)
Vliv tvaru zrna na viskozituVliv tvaru zrna na viskozitu Doporučené plynulé křivkyDoporučené plynulé křivkypolymermaltypolymermalty zrnitosti plniva do betonů zrnitosti plniva do betonů1.1. Vláknitá zrnaVláknitá zrna 1. polyester + akryl1. polyester + akryl2.2. Lístková zrnaLístková zrna 2. polyester + epoxid2. polyester + epoxid3.3. Kulovitá zrnaKulovitá zrna
Vhodné plnivo poměr plnění 1:8 – 1:12 (neprop. kompozice)Vhodné plnivo poměr plnění 1:8 – 1:12 (neprop. kompozice)
Pevnost furanového plastbetonuPevnost furanového plastbetonu Závislost modulu pružnosti a Závislost modulu pružnosti a součinitele roztažnosti součinitele roztažnosti polyesteru UP a kamenepolyesteru UP a kamene
Potřeba pojiva u Potřeba pojiva u křemenného křemenného písku různé písku různé velikostivelikosti
1.1. mletýmletý
2.2. střední střední
Teplota pro Teplota pro zdárné zdárné tvrdnutítvrdnutí
Srovnání vývinu pevností Srovnání vývinu pevností polymer- a obyčejných polymer- a obyčejných betonůbetonů
Urychlovače tuhnutí:Urychlovače tuhnutí:
PeroxidPeroxid – polyestery UP – polyestery UP
Kys. salicylováKys. salicylová – EP – EP
Pevnosti UP betonu – tah Pevnosti UP betonu – tah x tah / ohyb x tah / ohyb
PCC – PIC = silikáto-polymerní systémPCC – PIC = silikáto-polymerní systém
Obsah dvou rozdílných pojivObsah dvou rozdílných pojiv
Základní pojivo = cementZákladní pojivo = cementDoplňující = polymer (přísada)Doplňující = polymer (přísada)
Obě pojiva mezi sebou chemicky Obě pojiva mezi sebou chemicky nereagujínereagují!!Pouze vzájemné působení mezimolekulárních sil!Pouze vzájemné působení mezimolekulárních sil!Základní vlastnosti PCC limituje pojivo Základní vlastnosti PCC limituje pojivo Kontinuální fáze = Kontinuální fáze = cementový tmelcementový tmel!!Polymery v PCCPolymery v PCC pevnost v tahu,pevnost v tahu, adheze adheze
k k podkladupodkladu
Rozdíly struktury PCC a PICRozdíly struktury PCC a PICPCC – směs silikáty + monomerní nebo polymerní roztok PCC – směs silikáty + monomerní nebo polymerní roztok
(disperze)(disperze)PIC – vyplňování hotových silikátových hmot monomery PIC – vyplňování hotových silikátových hmot monomery
nebo předpolymery a jejich vytvrzení v porézním nebo předpolymery a jejich vytvrzení v porézním systému silikátů. systému silikátů.
Polymerní přísady = polymerní disperze, roztok rozpust. Polymerní přísady = polymerní disperze, roztok rozpust. monomerů a polymerů, emulze z monomerů a polymerů, emulze z pryskyřic, kapalné pryskyřice necitlivé pryskyřic, kapalné pryskyřice necitlivé na vlhkostna vlhkost
= koloidní disperze o velikosti částic = koloidní disperze o velikosti částic 5 -5 -0,1 mm0,1 mm
Příklady disperzíPříklady disperzí
Polyvinylacetáty – duvilaxPolyvinylacetáty – duvilax
Vinylacetátakryláty – Vinylacetátakryláty –
- Sokrat 508 Sokrat 508 - Disapol Disapol - Duvilax KA1Duvilax KA1
Styrenakryláty – sokrat Styrenakryláty – sokrat 28042804
Akryláty – sokrat 412Akryláty – sokrat 412
Pozor na plastifikační účinky polymerů!Pozor na plastifikační účinky polymerů!
Pevnost v tlaku trámečků 40x40x160 mm
02468
1012141618
0 2 4 6 8
% disperze z hmotnosti cementu
Pevn
ost v
tlak
u (M
Pa)
Receptura I, disperze 200V55+telalit
Receptura II, disperze 200V55+telalit
Receptura I, disperze E1-M+telalit
Receptura II, disperze E1-M+telalit
Pevnost v tahu za ohybu trámečků 40x40x160 mm
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0 2 4 6 8
% disperze z hmotnosti cementuPe
vnos
t v ta
hu z
a oh
ybu
(MPa
)
Receptura I, disperze 200V55+telalit
Receptura II, disperze 200V55+telalit
Receptura I, disperze E1-M+telalit
Receptura II, disperze E1-M+telalit
Srovnání PCCSrovnání PCC P/C = 0,15P/C = 0,15
PIC betonyPIC betonypevnost, odolnostpevnost, odolnost
Příklady úpravy povrchuPříklady úpravy povrchuImpregnace se provádí monomery Impregnace se provádí monomery - malá viskozita- malá viskozita
- malé povrchové napětí- malé povrchové napětí - vysoký bod varu- vysoký bod varu
Polymerace – většinou teplotou nebo tvrdidlyPolymerace – většinou teplotou nebo tvrdidlyImpregnace – obyčejná - hl. impregnace jen 2 -3 cmImpregnace – obyčejná - hl. impregnace jen 2 -3 cm
- podtlaková - podtlaková
Pevnost impregnovaného betonu PICPevnost impregnovaného betonu PIC
objem vsáklého monomeruobjem vsáklého monomeru
Stupeň impregnace = Stupeň impregnace =
celkový objem pórůcelkový objem pórů
Konec přednáškyKonec přednášky
V přednášce byly použity obrázky a grafy V přednášce byly použity obrázky a grafy těchto autorů:těchto autorů:
1.1. Hošek, J.: Stavební materiály pro Hošek, J.: Stavební materiály pro rekonstrukce, skripta ČVUT Praha, 1996rekonstrukce, skripta ČVUT Praha, 1996
2.2. SebSeböök, T.: Přísady a přídavky do malt a k, T.: Přísady a přídavky do malt a betonů, SNTL Praha, 1985betonů, SNTL Praha, 1985
3.3. Schulze, W., Tischer, W., Ettel, W., Lach, Schulze, W., Tischer, W., Ettel, W., Lach, V.: Necementové malty a betony, SNTL V.: Necementové malty a betony, SNTL Praha, 1990Praha, 1990
