Materiály pro rekonstrukce staveb – CI57

1. Materiály pro rekonstrukce staveb – CI57 PC, PCC, PIC Ing. Michal Stehlík, Ph.D. Ústav stavebního zkušebnictví FAST VUT v Brně

2. Rozdělení polymerů do tří aplikačních sfér pro konstrukce • Polymery pro aplikace konstrukčního charakteru (vláknové kompozity) • Kompozity polymerů a tradičních stavebních hmot (částicové kompozity) • Polymery zlepšující bývalé postupy nebo umožňující nová řešení rekonstrukcí (tmely, fólie, emulze, nátěry)

3. Soustava betonových kompozitů CC – cementový beton cement + voda PC – polymerbeton polymer PCC – polymercementový beton cement + voda + polymer PIC – polymerem impregnovaný beton cement + voda

4. PC – polymerbetony, polymermalty Výhoda Nevýhoda Pevnost ohybová, tlaková a smyková výrobní náklady Rychlý nárůst pevnosti nižší modul Soudržnost s jinými materiály – adheze creep,> souč. tep. rozt. Odolnost proti obrusu, mrazu, chem. vlivům technologická náročnost Rozdělení PC betonů – dle tloušťky konstrukční vrstvy: • Betony pro stav. části s max. zrnem 16 – 32 mm • Jemnozrnné betony pro povrchy a tenkostěnné KCE : 6 – 16 mm • Malty pro spoje a povrchy: 1 – 4 mm • Stěrkové směsi pro lepení a povrchy … do 1 mm … do 1 mm s nižší konzistencí • Zalévací směsi

5. Pryskyřice jako pojiva Pryskyřice: obyčejné (akryl, styren), reaktivní a licí Tvrdnutí pryskyřic: • POLYMERACE – aktivace teplotou, světlem, zářením – ne ve stavebnictví! • POLYKONDENZACE – polyesterové, fenolické a furanové pryskyřice • POLYADICE – epoxidy, polyuretany

6. Epoxidové pryskyřice funkční skupina reakce epoxidových sloučenin – porušení epoxidových skupin aktivním vodíkem: aminy, kyseliny, alkoholy - AB

7. Výhody: • Odolnost atmosferickým vlivům i UV záření • Adheze • Malé polymerační smrštění • Tvrdnou v alkalickém prostředí, některé i ve vlhku • Tvrdnou i při nízkých teplotách (s přísadami) Epoxidové pryskyřice pro malty a betony

8. Dyn. viskozita v závislosti Schematický průběh tvrdnutí na teplotě EP pryskyřic – • EP EXOTERMICKÁ • Polyester REAKCE • Styren Tvrdnutí EP pryskyřice pod 15°C => užití urychlovače! Mez vlhkosti plniva do 0,5%

9. Pevnost Odolnost proti kyselinám Levnější než EP Odolnost proti alkáliím UV záření Citlivost na vlhkost před vytvrzením Vzdušná oxidace Toxicita STYRENU! Polyesterové pryskyřice (UP)Převod do vytvrzeného stavu polykondenzací za spolupůsobení STYRENU!(vícemocné alkoholy + dikarbonové kyseliny)

10. Vlastnosti nenasycené polyesterové pryskyřice Iniciátor (tvrdidlo) = peroxid (keton nebo acyl) Urychlovač = kobalt (v roztoku), amin Mez vlhkosti kameniva = 0,2%!

11. POLYURETANOVÉ PRYSKYŘICE (PUR) Polyadice alkoholů + diizokyanátů Houževnaté výrobky s nízkým modulem pružnosti a malým smrštěním Velká citlivost pryskyřic vůči vlhkosti! Izokyanátová komponenta s vodou vytváří CO2, které vzniká - N = C = O + H2O - NH2 + CO2 Tvrzení probíhá reakcí se vzdušnou vlhkostí (6-8 hodin), alkalické prostředí tvrzení urychluje. Mez vlhkosti kameniva ……… 0,1%!

12. FENOLICKÉ FURANOVÉ AKRYLÁTOVÉ Polykondenzace fenolů s formaldehydem (resoly) Tvrdnutí - zahřátím - kys. sírová + líh = tvrdidlo Vznikají hydrolýzou odpadů zemědělských a dřevitých Na počátku tvrdnutí je směs světlá, pak zčerná Tvrdnutí kyseliny = tvrdidlo PMMA (Sokolovo) Velmi odolné povětrnosti Hořlavý monomer Přidává se k PUR + EP pryskyřicím Tvrdidlo - PEROXID OSTATNÍ PRYSKYŘICE

13. PLNIVO (KAMENIVO) Nebezpečí reakce prvku kameniva s reaktivní složkou pojiva a s okolním agresivním prostředím. Spotřeba pojiva roste s: • Měrným povrchem plniva • Zvětšením mezerovitosti plniva • Pórovitostí plniva • Klesající účinností zpracování (hutnění)

14. Vliv tvaru zrna na viskozitu Doporučené plynulé křivky polymermalty zrnitosti plniva do betonů • Vláknitá zrna 1. polyester + akryl • Lístková zrna 2. polyester + epoxid • Kulovitá zrna

15. Vhodné plnivo poměr plnění 1:8 – 1:12 (neprop. kompozice)Pevnost furanového plastbetonu Závislost modulu pružnosti a součinitele roztažnosti polyesteru UP a kamene

16. Potřeba pojiva u křemenného písku různé velikosti • mletý • střední Teplota pro zdárné tvrdnutí

17. Srovnání vývinu pevností polymer- a obyčejných betonů Urychlovače tuhnutí: Peroxid – polyestery UP Kys. salicylová – EP Pevnosti UP betonu – tah x tah / ohyb

18. PCC – PIC = silikáto-polymerní systém Obsah dvou rozdílných pojiv • Základní pojivo = cement • Doplňující = polymer (přísada) Obě pojiva mezi sebou chemicky nereagují! Pouze vzájemné působení mezimolekulárních sil! Základní vlastnosti PCC limituje pojivo Kontinuální fáze = cementový tmel! Polymery v PCC pevnost v tahu, adheze k podkladu

19. Rozdíly struktury PCC a PIC PCC – směs silikáty + monomerní nebo polymerní roztok (disperze) PIC – vyplňování hotových silikátových hmot monomery nebo předpolymery a jejich vytvrzení v porézním systému silikátů.

20. Polymerní přísady = polymerní disperze, roztok rozpust. monomerů a polymerů, emulze z pryskyřic, kapalné pryskyřice necitlivé na vlhkost = koloidní disperze o velikosti částic5 - 0,1 mm Příklady disperzí • Polyvinylacetáty – duvilax • Vinylacetátakryláty – • Sokrat 508 • Disapol • Duvilax KA1 • Styrenakryláty – sokrat 2804 • Akryláty – sokrat 412

21. Pozor na plastifikační účinky polymerů!

22. Srovnání PCC P/C = 0,15

23. PIC betonypevnost, odolnost Příklady úpravy povrchu Impregnace se provádí monomery - malá viskozita - malé povrchové napětí - vysoký bod varu

24. Polymerace – většinou teplotou nebo tvrdidlyImpregnace – obyčejná - hl. impregnace jen 2 -3 cm - podtlaková Pevnost impregnovaného betonu PIC objem vsáklého monomeru Stupeň impregnace = celkový objem pórů

25. Konec přednášky V přednášce byly použity obrázky a grafy těchto autorů: • Hošek, J.: Stavební materiály pro rekonstrukce, skripta ČVUT Praha, 1996 • Sebök, T.: Přísady a přídavky do malt a betonů, SNTL Praha, 1985 • Schulze, W., Tischer, W., Ettel, W., Lach, V.: Necementové malty a betony, SNTL Praha, 1990