Modyfikacja betonu polimerami

• Autorzy: Łukowski P.

Warianty tytułu

EN

Modification of concrete by polymers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono aktualny stan wiedzy i techniki, a także potencjalne kierunki rozwoju w zakresie modyfikacji betonu cementowego polimerami. Budownictwo jest w tej chwili drugim, po przemyśle opakowań, konsumentem polimerów. W perspektywie 10÷15 lat może jednak znaleźć się na pierwszym miejscu. Przedstawiono krótko podstawowe rodzaje betonów zawierających polimery, tj. betony modyfikowane domieszkami polimerowymi, betony polimerowo- cementowe, betony impregnowane polimerami i betony żywiczne. W grupie betonów z domieszkami skupiono się zwłaszcza na najliczniejszej i najważniejszej grupie, tj. domieszkach uplastyczniających i upłynniających. Przedstawiono podstawowe typy stosowanych tu polimerów oraz sposoby i istotne efekty ich działania, w tym także wciąż istniejące problemy technologiczne. Spośród innych rodzajów domieszek omówiono domieszki zwiększające więźliwość wody w mieszance betonowej, stosowane zwłaszcza przy betonowaniu pod wodą i przy wykonywaniu betonu samozagęszczalnego. Podano definicje i podział betonów z dodatkami, tj. betonów polimerowo- -cementowych. Omówiono zwłaszcza model tworzenia się mikrostruktury tych kompozytów, w tym współdziałanie ciągłej błony polimeru i stwardniałego zaczynu cementowego. Współdziałanie to skutkuje m.in. poprawą właściwości strefy przejściowej zaczyn cementowy-kruszywo, a przejawia się na przykład mostkowaniem mikrorys w zaczynie cementowym przez polimer. Przedstawiono typowe właściwości kompozytów polimerowo-cementowych. Scharakteryzowano zwięźle pozostałe grupy betonów modyfikowanych polimerami, tj. betony żywiczne (bezcementowe) oraz betony impregnowane polimerami. Podano ich klasyfikację, typowe zastosowania oraz perspektywy rozwoju. W Podsumowaniu zwrócono uwagę na rosnącą potrzebę dostosowywania betonu cementowego do zmieniających się potrzeb i uwarunkowań zewnętrznych. Dostosowanie to jest i będzie realizowane m.in. za pomocą modyfikatorów polimerowych.

EN

The present state-of-the-art in the range of polymer modification of concrete has been presented in the paper as well as the potential directions of development in this area. The construction industry is now the second consumer of polymers (Fig. 1). However, in 10÷15 years it can take the leading position. The main types of concretes containing polymers have been presented, namely the concretes modified using polymer admixtures, polymer- cement concretes, polymer impregnated concretes and resin concretes. The most numerous and important group of polymer admixtures are the water reducing admixtures - plasticizers and superplasticizers, therefore they have been focused on. The types of polymers have been described as well as the mechanisms and effects of using them (Fig. 2), including still existing technological problems (Fig. 3). From among other types of admixtures, the anti-washout ones have also been presented, used mainly when making the underwater and self-compacting concretes (Fig. 4, 5). The definition and classification of concretes containing polymer additives - i.e. polymer-cement concretes - has been presented. The model of microstructure formation of these composites has been discussed (Fig. 6), including co- -operation of the continuous polymer film with hardened Portland cement paste (Fig. 7). The results of that co-operation are, among others, an improvement of the properties of the cement paste-aggregate interfacial zone (Fig. 8), and crack-bridging in the cement paste by polymer (Fig. 9). The typical properties of the polymer-cement composites have also been presented (Tab. 1, Fig. 10). The other groups of concretes containing polymers have been briefly characterized. They are resin (polymer) concretes (cementless) (Fig. 11, Tab. 2) and polymer impregnated concretes (Fig. 12). Their classification, basic applications and prospects of development have been discussed. In the Summary the particular attention has been paid to the growing need of adjustment of the cement concretes to the changing requirements. This adjustment is and will be performed using, among others, the effective polymer modifiers.

Słowa kluczowe

PL

beton; dodatek; domieszka; impregnacja; modyfikacja; polimer; spoiwo

EN

additive; admixture; binder; concrete; impregnation; modification; polymer

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 32, nr 2
• Strony: 107--114
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Łukowski P.

• Katedra Inżynierii Materiałów Budowlanych, Wydział Inżynierii Lądowej, Politechnika Warszwska,

Bibliografia

• [1] Czarnecki L., Kurdowski W., Mindess S.: Future developments in concrete. In: „Developments in the formulation and reinforcement of concrete”, Woodhead Publishers Ltd. Abington, Cambridge, England (2008) 270÷284.
• [2] Czarnecki L.: Wyzwania inżynierii materiałów budowlanych. Inżynieria i Budownictwo 7 (2008) 404÷408.
• [3] Van Gemert D., Czarnecki L., Maultzsch M., Schorn H., Beeldens A., Łukowski P., Knapen E.: Cement concrete and concrete-polymer composites: Two merging worlds. Cement and Concrete Composites 9/10 (2005) 926÷933.
• [4] Van Gemert D.: Research and development in design and application of concrete-polymer composites in Europe. 4th Asia Symposium on Polymers in Concrete – ASPIC ‘2003, Chuncheon, Korea (2003) 17÷29.
• [5] Kucharska L.: Tradycyjne i współczesne domieszki do betonu zmniejszające ilość wody zarobowej. Cement Wapno Beton 2 (2000) 46.
• [6] Łukowski P.: Domieszki do zapraw i betonów. Polski Cement Sp. z o.o., Kraków (2003).
• [7] Łukowski P.: Nowe osiągnięcia w dziedzinie domieszek do betonu. Budownictwo Technologie Architektura 1 (2002) 38÷39.
• [8] Łukowski P.: Rola polimerów w kształtowaniu właściwości spoiw i kompozytów polimerowo-cementowych. Politechnika Warszawska, Prace Naukowe – Budownictwo, z. 148, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa (2008).
• [9] Su Z.: Microstructure of polymer-cement concrete. Delft University Press, Delft (1995).
• [10] Czarnecki L., Łukowski P.: Polymer-cement concretes. Cement Wapno Beton 5 (2010) 243÷258.
• [11] Adler K. K.: The use of redispersible powders in PMC in Europe. 3rd Southern African Conference on Polymers in Concrete, Johannesburg (1997) 1÷25.
• [12] Ohama Y.: Recent research and development of sustainable concretepolymer composites in Japan. 10th Int. Congress on Polymers in Concrete (2001) Hawaii (CD).
• [13] Kulpiński J.: Ocena właściwości zaprawy cementowej modyfikowanej polimerem epoksydowym. Rozprawa doktorska, Politechnika Rzeszowska, Rzeszów (2003).
• [14] Beeldens A., Van Gemert D., Schorn H., Ohama Y., Czarnecki L.: From microstructure to macrostructure: an integrated model of structure formation in polymer modified concrete. RILEM International Journal Materials and Structures 280 (2005) 601÷607.
• [15] Justnes H., Oye B. A.: A microstructural approach to an evaluation of factors affecting the performance of polymer cement concrete and mortars (PCC). 7th Int. Congress on Polymers in Concrete, Moscow (1992) 184÷192.
• [16] Afridi M., Ohama Y., Demura K., Iqbal M.: Development of polymer films by the coalescence of polymer particles in powdered and aqueous polymermodified mortars. Cement and Concrete Research 11 (2003) 1715÷1721.
• [17] Neville A. M.: Właściwości betonu. Polski Cement, Kraków (2000).
• [18] Shaker F., El-Dieb A., Reda M.: Durability of styrene-butadiene latex modified concrete. Cement and Concrete Research 5 (1997) 711÷720.
• [19] Czarnecki L., Schorn H.: Nanomonitoring of polymer-cement concrete microstructure. International Journal for Restoration of Buildings and Monuments 3 (2007) 141÷151.
• [20] Silva D. A., Roman H. R., Gleize P. J. P.: Evidences of chemical interaction between EVA and hydrating Portland cement. Cement and Concrete Research 9 (2002) 1383÷1390.
• [21] Ollitrault-Fichet R., Gauthier C., Clamen G., Boch P.: Microstructural aspects in a polymer-modified cement. Cement and Concrete Research 12 (1998) 1687÷1693.
• [22] Teichmann H.: Polymer dispersions for cement and concrete. 1st Int. Congress on Polymers in Concrete, London (1975) 112÷124.
• [23] Sakai E., Sugita J.: Composite mechanism of polymer modified cement. Cement and Concrete Research 1 (1995) 127÷135.
• [24] Ohama Y.: Polymer-based admixtures. Cement and Concrete Composites 20 (1998) 189÷212.
• [25] Łukowski P.: Zastosowanie spoiw i kompozytów polimerowo-cementowych w budownictwie. Inżynieria i Budownictwo 12 (2007) 653÷655.
• [26] Kakiuchi H.: New epoxy resins. Shokodo, Tokio (1985).
• [27] Katsuhata T., Ohama Y., Demura K.: Investigation of microcracks self- -repair function of polymer-modified mortars using epoxy resins without hardeners. 10th Int. Congress on Polymers in Concrete, Hawaii (2001) (CD).
• [28] Łukowski P., Adamczewski G.: Samonaprawa kompozytu epoksydowo- -cementowego; ocena możliwości. Przegląd Budowlany 6 (2010) 56÷59.
• [29] Czarnecki L.: Polymer concretes. Cement Wapno Beton 2 (2010) 63÷85.
• [30] Wiąckowska A.: Trudnozapalne zaprawy i betony żywiczne. Rozprawa doktorska, Politechnika Warszawska, Warszawa (1991).
• [31] Fowler D. W.: Odczyt wygłoszony w Politechnice Warszawskiej. Warszawa (2009).
• [32] Chen C. H., Huang R., Wu J. K.: Preparation and properties of polymer impregnated concrete. Journal of Chinese Institute of Engineers 1 (2007) 163÷168.
• [33] Gambhir M. L.: Concrete Technology. Tata McGraw-Hill, New Delhi (2008).