Каутоны – новый класс коррозионностойких строительных материалов

  Современная строительная индустрия и отрасли промышленности, имеющие сильно агрессивные к традиционно применяемым бетону и стали среды, испытывают острый дефицит в коррозионностойких материалах, сочетающих в себе высокие физико-механические и химические свойства. В связи с этим особо актуальны разработка и применение новых строительных материалов, способных обеспечить надежность и увеличение сроков службы сооружений. Кроме того, в новых условиях хозяйствования сохранение в дееспособном состоянии основных средств промышленных производств приобретает еще и социально-экономическую значимость.
   Перспективным решением вышеуказанного комплекса вопросов является направление по созданию и внедрению композиционных материалов, энерго- и ресурсосберегающих технологий, базирующихся на использовании региональных ресурсов и техногенных отходов. Материалами такого рода являются композиты на основе полимеров, в частности полимербетоны, высокая эффективность которых доказана опытом их практического применения.
   К классу новейших видов композиционных материалов, основой для которых служат полимеры, относятся разработанные в Воронежской государственной архитектурно-строительной академии каутоны (каучуковые бетоны). В этих композитах в качестве связующего используются олигодиены (низкомолекулярные диеновые углеводороды различной микроструктуры), принадлежащие к классу жидких каучуков и способные под воздействием специально подобранных ускоряющих систем образовывать пространственно сшитые полимеры. Как показывают исследования, границы введения жидкого каучука в композицию находятся в пределах 6…14% по массе (при динамической вязкости полимера 0,4…2,5 ПаЧс). Следует отметить, что жидкие каучуки выпускаются ведущими отечественными и зарубежными фирмами в постоянно увеличивающихся объемах. Это делает полимеры данного вида перспективным, бездефицитным и в сравнении с используемыми при производстве полимербетонов смолами достаточно дешевым сырьем. Природа каучукового связующего и высокая степень его пространственной сшивки обеспечивают каутону ценный набор физико-механических и химических характеристик. Каутоны наполняются неорганическими и органическими наполнителями природного и искусственного происхождения, в том числе загрязняющими окружающую среду крупнотоннажными техногенными отходами (золы, шлаки, пиритные огарки и т. д.), причем степень наполнения может доходить до 94% по массе.
   Каучуковым бетонам свойственны благоприятные деформационно-прочностные характеристики, хорошие электроизоляционные и демпфирующие свойства, высокая адгезия к металлическим поверхностям и т. д. (см. таблицу). Однако главное свойство, выгодно отличающее каутоны, это их большая водо- и химическая стойкость, так, коэффициент химической стойкости в воде у них равен 1, а в растворах наиболее распространенных кислот, щелочей или солей близок к этому значению. Среди комплекса положительных характеристик каутона следует отметить его высокую адгезию к поверхностям различного вида. Исследования показывают, что величина адгезии каутона, например, к металлической поверхности составляет 12…17 МПа (0,8…0,9 предела прочности каутона при растяжении). Аналогичный показатель у полимербетона на основе смолы ФАМ всего лишь 0,15…0,2 МПа, у цементного бетона 0,5…0,7 МПа. Высокая химическая стойкость и адгезия в совокупности со значением коэффициента температурного расширения (КТР) каутона, близким к КТР стали, обеспечивают эффективную работу армированных каутоновых конструкций на всех стадиях их эксплуатации.

   Свойства, которыми обладает каутон, позволяют рекомендовать его для изготовления и защиты элементов, деталей и конструкций, работающих под воздействием агрессивных сред различного характера: грунтовых вод, канализационных стоков, атмосферных осадков, солнечной радиации, продуктов промышленного производства и т.д. Это могут быть, например, сборные конструкции подкрановых балок, плит, ригелей, колонн, а также полов промышленных зданий, футеровочные элементы конструкций зданий и сооружений, элементы сантехники и т.д. Хорошие демпфирующие свойства в сочетании с высокой химической стойкостью обусловливают возможность применения каутона в виде сборных конструкций и фундаментов зданий, эксплуатирующихся в сейсмически активных зонах и в условиях воздействия агрессивных грунтовых вод, а также при изготовлении железнодорожных шпал. Получение массивных монолитных конструкций из каутона обусловлено практически неограниченной жизнеспособностью смеси и ее малой усадочностью. Одна из наиболее эффективных областей применения данного материала – это капсулирование и захоронение токсичных и радиационных отходов.