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

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)

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

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

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

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

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

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%

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

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

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%!

OSTATNÍ PRYSKYŘICE 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 FENOLICKÉ FURANOVÉ AKRYLÁTOVÉ

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)

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

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

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

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

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

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.

Polyvinylacetáty – duvilax Vinylacetátakryláty – Polymerní přísady = polymerní disperze, roztok rozpust. monomerů a polymerů, emulze z pryskyřic, kapalné pryskyřice necitlivé na vlhkost = koloidní disperze o velikosti částic 5 - 0,1 mm Příklady disperzí Polyvinylacetáty – duvilax Vinylacetátakryláty – Sokrat 508 Disapol Duvilax KA1 Styrenakryláty – sokrat 2804 Akryláty – sokrat 412

Pozor na plastifikační účinky polymerů!

Srovnání PCC P/C = 0,15

PIC betony pevnost, odolnost Příklady úpravy povrchu Impregnace se provádí monomery - malá viskozita - malé povrchové napětí - vysoký bod varu

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

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