APSAUGINIŲ DANGŲ RŪŠYS
Pastatų ir statinių konstrukcijoms nuo agresyvios aplinkos apsaugoti vartojami termoplastįniai (polietilenas, polipropilenas, polichlorvinilas, vinilchloridas ir kt.) ir termoreakciniai polimerai bei kaučiukai. Apsaugai nuo korozijos perspektyvios termoreakcinės dervos (žr. 2 skyr.), kurios gerai tinka tada, kai konstrukcijų eksploatacijos sąlygos ypač sunkios (pvz., veikia kartu agresyvi aplinka ir mechaniniai poveikiai — smūgiai, vibracijos, trintis). Termoreakciniais polimerais impregnuojami betoniniai paviršiai. Iš jų gaunami lakai ir dažai, mastikos, polimerbetoniai, stiklaplasčiai (5.1 pav.).
Vienas iš paprasčiausių konstrukcijų apsaugos būdų nuo agresyvių dujų, garų ar drėgmės yra paviršių hidrofobizacija. Silicio organinių polimerų (HC5K, užsienyje silikonų) netoksiškas ir bespalvis tirpalas užpurškiamas vienu ar keliais sluoksniais ant betono ar mūro paviršiaus, į kurį įsigeria apie 2 — 3 mm, o kai medžiaga porėta, – iki 5 —10 mm. Tirpalo sąnaudos sudaro apie 0,5 l/m2. Išgaravus skystai fazei, polimeras lieka porose ir kapiliaruose bei suteikia paviršiams hidrofobinių (vandenį atstumiančių) savybių. Paviršiai džiūsta apie 48 h, apsaugojus juos nuo drėgmės. Taip dažniausiai dengiamos išorinės pastatų ir statinių konstrukcijos (sulėtėja betono karbonizacija, padidėja atsparumas šalčiui, rūgščioms dujoms). Paviršių hidrofobinės savybės išlieka apie 5 — 7 metus.
5.l pav. Polimerinių dangų rūšys:
a — impregnuotasis paviršius; b — lakų ir dažų; c — mastikų; d, e, — polimerbetonio; /— stiklaplasčio
Surenkamąsias betonines ar gelžbetonines konstrukcijas galima impregnuoti gamyklose monomerais (stirolu, metilmetakrilatu), epoksidinėmis ir poliesterinėmis kompozicijomis (5.1 pav., d). Gerai išdžiovinti (iki 110- 120°C) gaminiai specialiose kamerose panardinami į skystą rišiklį. Sukietėjus monomerui ar polimerui, užkemšamos betono poros ir kapiliarai, paviršinis sluoksnis sutankėja (keleriopai padidėja nelaidumas vandeniui ir atsparumas šalčiui), sustiprėja (3-5 kartus). Toks betonas atsparesnis sulfalinei korozijai (5.1 lent.). Reguliuojant impregnavimo trukmę ir slėgį, galima keisti impregnavimo gylį (nuo 10 — 20 iki 40-50 mm ir daugiau). Lakų ir dažų dangoms vartojami plastifikuotieji rišikliai, į kuriuos dedama dispersinių užpildų ir pigmentų. Galima gauti įvairių atspalvių dažus vartojant šviesias poliesterines ir epoksidines dervas. Indenkumarono akrilatinių dervų plastifikuoti nereikia. Ypač plačiai vartojami epoksidiniai (311-56, 311-255, 3-4020, 3D-0010, 311-5116, 311-773) glaistai, dažai, emaliai, lakai tepami teptuku arba purškiami dažymo aparatais. Darbai atliekami tik šiltoje (temperatūra ne žemesnė kaip 10 °C, kartais (18— 20 °C) ir sausoje (santykinė drėgmė ne didesnė kaip 70 %) aplinkoje. Lakų ir dažų dangos gerai apsaugo konstrukcijas, eksploatuojamas dujinėje agresyvioje aplinkoje. Mastikų danga (5.1 pav., c) susideda iš polimerinio rišiklio ir tam tikrai aplinkai atsparaus mineralinio užpildo (andezito, diabazo, kvarcinio smėlio, grafito ir kt.), kurio imama 100-400 m.d. Mastikas galima armuoti trumpais plaušeliais (stiklo, polipropileno, asbesto). Dėl smulkaus užpildo ir plaušelių pagerėja daugelis polimerinių rišiklių savybių (žr. 2.2 skir.), sumažėja deficitinių komponentų sąnaudos ir dangų kaina. Iš poliesterinių mastikų galima paminėti mastikas II3K, HAHKC, HKAC ir kt. Poliesterinės mastikos yra stiprios (gniuždant iki 100—120 MPa), gerai limpa prie metalo, betono, keramikos. Tačiau jos kietėdamos labai traukiasi, o kai kurios nepakankamai atsparios ilgalaikiam vandens ir šarmų poveikiui. Kai eksploatuojamas konstrukcijas periodiškai veikia rūgštys ir šarmai, geriau tinka vartoti epoksidines mastikas, kurių yra labai daug rūšių (3KH, 3OK, 3KT, OA3_). Mastikų dangas lengva kloti ant horizontalių paviršių, o ant vertikalių sunkiau, nes nuo jų nuteka. Į mastikas, kuriomis dengiami vertikalūs paviršiai, dedama tiksotropinių priedų, jos tepamos nestorais sluoksniais armuojant stiklo audiniu. Mastikų dangų storis 0,5 — 5 mm. Dangų įruošimo technologija analogiška betono paviršių remonto technologijai (žr. 3.2. skir.). Polimerinės mastikos vartojamos apsaugoti konstrukcijas nuo rūgščių, druskų, šarmų ir kitokių tirpalų.
Polimerbetoninės dangos (5.1 pav., d ir e) gaunamos pridėjus į polimerinį rišiklį, be smulkaus dispersinio užpildo, smėlio ar skaldos. Rišiklio ir užpildo santykis lygus l : 4 -1:6, o kartais l :8-l : 10 (2.6 lent). Polimerbetoninės dangos gali būti monolitinės ir surenkamosios. Monolitinių dangų įruošimo technologija aprašyta 3.2 skirsnyje. Surenkamosios dangos gaminamos iš polimerbetoninių plytelių ar blokelių, kurie klojami (klijuojami) ant paviršių analogiškai kaip kitos dangos. Siūlės tarp plytelių užglaistomos polimerinėmis mastikomis. Polimerbetoniai dažniausiai vartojami dilimui atsparioms dangoms, kurių storis būna 20 — 30 mm ir daugiau.
Konstrukcijų paviršius galima apsaugoti stiklaplasčio lakštais kurie tvirtinami prie konstrukcijų dviem
5.3 lentelė. Kai kurios stiklaplasčių savybės
Stiklaplasčiai
Rodikliai
Epoksidiniai Silicio organiniai Fenolformaldehidiniai Poliesteriniai
32, dikalcio silikatas (belitas) 2CaO-SiO2, trikalcio aliuminatas 3CaOAl2O3, tetrakalcio aliumoferitas (celitas) 4CaOAl2O3-Fe2O3. Pagal kiekybinę sudėtį klinkeryje yra 40-65 % trikalcio silikato, 15-40 % dikalcio silikato, 5-15 % trikalcio aliuminato, 10-20 % tetrakalcio aliumoferito. Be šių mineralų cemento klinkeryje yra dar kitų medžiagų ir žalingų priemaišų, bloginančių cemento savybes, pavyzdžiui, magnio ir šarminių metalų
oksidų.
Nuo klinkerio mineraloginės sudėties labai priklauso cemento savybės. Trikalcio silikatas aktyviai reaguoja su vandeniu ir labai greitai kietėja, įgydamas didelį tvirtumą.
Dikalcio silikatas mažai aktyvus, kietėja labai iš lėto. Kietėjimo produktai pirmomis savaitėmis ir mėnesiais nėra stiprūs, bet, bėgant laikui, per keletą metų jų stiprumas nuolat didėja.
Tetrakalcio aliumoferitas kietėja lėtai, bet greičiau negu dikalcio silikatas. Stipresni ir jo kietėjimo produktai.
Aktyviausias klinkerio mineralas yra trikalcio aliuminatas. Jis labai greitai kietėja, bet kietėjimo produktai nestiprūs.
Cemento mišinys su smėliu ir vandeniu vadinamas cemento skiediniu. Maišant cemento skiedinį su akmens skalda arba žvyru? gaunama statybinė medžiaga betonas. Betonas, sustiprintas plieno karkasu, vadinamas gelžbetoniu.
Kai reikalingas greitai kietėjantis cementas, pavyzdžiui, surenkamųjų gelžbetoninių konstrukcijų gamybai, vartojamas cementas, turintis daugiau trikalcio silikato ir trikalcio aliuminato (iki 65-70 %). Masyvioms betono konstrukcijoms, kad jos neplyštų, vartotinas cementas, turintis nedaug trikalcio silikato ir trikalcio aliuminato.
Cemento klinkerio mineralų sąveika su vandeniu
Visi klinkerio mineralai susidaro aukštoje temperatūroje ir yra mažai tirpūs bevandeniai junginiai. Sumaišius cemento miltelius su vandeniu, vyksta mineralų hidratacija ir hidrolizė.
Hidratuojantis daliai trikalcio silikato, susidaro sunkiai tirpus dikalcio silikato hidratas ir tirpesnis kalcio hidroksidas:
3CaO • SiO2 + (n+l)H20 -> 2CaO • SiO2 • nH2O + Ca(OH)2.
Vanduo greitai prisisotina kalcio hidroksido. Dėl to įprastinėmis betono gamybos sąlygomis dikalcio silikatas beveik nesihidrolizuoja, o tik
hidratuojasi:
2CaO • SiO2 + nH2O -» 2CaO • SiO2 • nH2O.
Tik apdorojant cemento gaminius karštoje ir drėgnoje aplinkoje (autoklavuose), dikalcio silikatas hidrolizuojasi ir išsiskiria laisvas Ca(OH)2.
Trikalcio aliuminatas su vandeniu sudaro kalcio aliuminato hidratus, iš kurių patvariausias yra trikalcio aliuminato heksahidratas 3CaO • Al2O3 • 6H2O:
3CaO • A12O3 + 6H2O -» 3CaO • A12O3 • 6H2O.
3CaO • A12O3 • 6H2O labai suaktyvina cemento tešlos kristalizaciją. Dėl to pasidaro sunku sumaišyti betono mase, pakloti ir suplūkti betoną. Cemento rišimosi laikui prailginti į klinkerį malimo metu pridedama gipso CaSO* • 2H2O. Gipsui reaguojant su ištirpusiu trikalcio aliuminato heksahidratu, susidaro beveik netirpus trikalcio sulfoaliuminato hidratas: 3CaO.Al2O3-6H2O+3CaS04-H25H20->3CaO-Al203.3CaS04.31H20.
Tik po to, kai sujungiamas visas tirpale esantis gipsas, maždaug po 1-3 valandų, pradeda išsiskirti trikalcio aliuminato heksahidratas, ir cemento tešla susiriša, betonas sukietėja.
Veikiamas vandens, tetrakalcio aliumoferitas hidrolizuojasi ir susidaro trikalcio aliuminato heksahidratas bei kalcio ferito hidratas: 4CaaAl2O3.Fe2O3+(n+6)H2O->3CaO-Al2O3-6H2O+CaO.Fe2O3.nH2O.
Toliau kalcio ferito hidratas reaguoja su mineralų hidrolizės metu susidariusiu kalcio hidroksidu ir sudaro daugiau CaO turinčius kalcio ferito hidratus 3(4)CaO • Fe2O3 • nH2O.
Cemento kKnkerio mineralų hidratai, išskyrus kalcio hidroksidą, vandenyje netirpsta. Jie palaipsniui pereina iš koloidinės į kristalinę būklę. Todėl cementas kietėja.
Cemento klinkeryje visuomet būna didesnis ar mažesnis kiekis magnio oksido MgO, nors jo kiekis žaliavų mišinyje yra ribojamas. Vykstant MgO hidratacijai, susidaro magnio hidroksidas, užimantis daug kartų didesnį tūrį negu magnio oksidas. Dėl to betone susidaro vidiniai įtempimai, o po kurio laiko ir plyšiai.
Šarminių metalų oksidai reaguoja su SiO^ sudarydami tirpius natrio ir kalio silikatus, kurie, savo ruožtu, reaguoja su cemento akmens kalcio hidroksidu ir mažina cemento akmens tvirtumą bei patvarumą.