Клеевая композиция для усиления кирпичной кладки

   Из числа керамических материалов кирпич имеет наибольшее распространение. Несмотря на некоторые недостатки, связанные с малыми размерами и необходимостью ручной укладки, он занимает в балансе стеновых материалов значительное место и для многих регионов является традиционным строительным материалом.
   В ЗАО «Камень и силикаты» разработана клеевая композиция на основе полиэфирной смолы для восстановления и усиления вышедших из строя зданий и сооружений из строительного кирпича.
   В научно-технической литературе [1–3] неоднократно указывается роль вводимого в композицию наполнителя и его влияния на эксплуатационные характеристики клея. Целью настоящей работы явилось регулирование основных свойств клея введением необходимого количества и гранулометрического состава наполнителя.
   В связи с этим изучено влияние наполнителя, полученного путем измельчения и фракционирования строительного кирпича, на эксплуатационные характеристики клея. В табл.1 приводится химический состав применяемого строительного кирпича.
   Необходимо отметить, что в исследованиях учитывалось также влияние химического состава используемого наполнителя и, в частности, SiO2 на количество клея.
   В ранее проведенных исследованиях [4, 5] доказана целесообразность использования наполнителя из материала подложки. Это, во первых, снижение внутренних напряжений, сближение коэффициентов термического расширения и, как следствие, повышение эксплуатационных свойств.
   Первоначально исследовалось влияние дисперсности и процентного содержания кирпичного наполнителя на процесс гелеобразования, т.е. жизнеспособность клея. (рис.1) Температура окружающей среды в процессе эксперимента составляла +280С (ГОСТ 22181–76).
   Как и ожидалось, увеличение степени наполненности и дисперсности повышает жизнеспособность клея. Снижение температуры и количества ускорителя твердения также растягивает время гелеобразования, но установленная закономерность от этого не меняется.
   В процессе работы с клеевыми композициями немаловажную роль играет вязкость. Варьируя степенью наполненности композиции, на основании полученных данных (рис.2) можно подобрать необходимую консистенцию клея (вязкость определялась по принятой методике шариковым вискозиметром).

   Что касается прочностных характеристик, то наиболее прочное и стабильное сочетание органических и минеральных составляющих в единый конгломерат имеет место в случае химического взаимодействия между смолой и наполнителем с образованием поверхностных хемосорбционных связей.
   Сравнительные характеристики прочности на изгиб полубалочек (ГОСТ 4648–71), склеенных ненаполненной и наполненной клеевыми композициями, приведены в табл. 2.

   Табличные данные свидетельствуют об упрочнении композиции с введением наполнителя. Уже в течение первых трех часов прочность повышается настолько, что при испытании на излом происходит по камню. Однако для каждого состава имеется предельное содержание наполнителя, превышение которого ведет к снижению прочности. Разброс прочностных данных, приведенных в таблице, объясняется прочностными характеристиками самого кирпича, которые колеблются в довольно широком диапазоне от 2 до 23 кг/см2. Прочностные показатели отливки из полимерной композиции, полученной при 33% содержании наполнителя фракции Ј 0,056 мм составляют: прочность при изгибе – 115 кг/см2, прочность при сжатии – 905 кг/см2. В то время как для ненаполненной композиции приведенные показатели равны 50 кг/см2 и 140 кг/см2 соответственно.
   Как было указано выше, введение, наполнителя положительно сказывается на снижении внутренних напряжений. Одна из причин возникновения напряжений – это усадка, которая является результатом удаления продуктов поликонденсации в процессе отверждения, а также следствием изменения структуры полимера, по всей видимости, образованием сетчатой структуры. Определение усадки ненаполненной композиции (ГОСТ 18616-80) и с 33% содержанием наполнителя показали снижение объемной усадки с 11% до 6% , т.е. почти вдвое в случае наполненной композиции.
   В процессе разработки клеевых композиций при исследовании влияния наполнителей на свойства клеев, в расчет принималось наличие в химическом составе наполнителя SiO2, поскольку присутствие кремнекислородного или алюмосиликатного каркаса говорит о том, что на его поверхности имеются OH-группы. Имеются работы [6], в которых предполагается возможность образования водородной связи между OH-группами наполнителя и функциональными группами смолы. Для подтверждения предполагаемой связи были проведены ЭПР исследования кирпича и клеевой композиции с содержанием 33% наполнителя (рис.3). Спектры ЭПР регистрировали в кварцевых ампулах на ЭПР-спектрометре типа SE/X-2543 фирмы Radiopan (Польша) в 3-х сантиметровом диапазоне длин волн со 100кГц высокочастотной модуляцией. Как видно из спектров добавление смолы к кирпичу приводит к резкому снижению интегральной интенсивности спектров ЭПР (как было показано в работе [7] сама смола не дает сигнала ЭПР). Такого типа изменения указывают на антирадикальную эффективность смолы (т.е. смола выступает в роли антиоксиданта) по отношению к кирпичу. По полученным результатам можно говорить о наличии связи между компонентами клеевой композиции. Однако для большей уверенности будут проведены также ИК и термогравиметрические исследования.
   По результатам исследований можно сделать вывод, что варьируя количество кирпичного наполнителя и его гранулометрический состав, можно в широких пределах менять адгезионные свойства клея, его жизнеспособность, вязкость, снизить внутренние напряжения. На основании физико-химических методов исследования уже можно говорить о возможном взаимодействии смола – наполнитель.
   Необходимо подчеркнуть практическую и экологическую сторону вопроса. Это, во-первых, снижение стоимости композиции за счет замены дорогостоящих компонентов более дешевыми; во-вторых, утилизация отходов кирпичного производства, т.к. в качестве наполнителя можно использовать бракованные изделия.

Библиографический список:
   1. Микульский В.Г.Козлов В.В. Склеивание бетона.– М.: Стройиздат, 1975.
   2. Кардашев Д.А., Петрова А.П. Полимерные клеи.– М.: Химия, 1983.
   3. Хрулев В.М. Синтетические клеи и мастики.–М.: «Высшая школа», 1970.
   4. Меликсетян А.М. и др. Разработка композиционных материалов на основе полимерной смолы и туфов // Информационные технологии и управление. № 2. 2000.
   5. Меликсетян А.М. Клеи на основе синтетических смол и базальтовых наполнителей // Информационные технологии и управление. № 2. 2001.
   6. Кузнецов В.В. и др. Пластмассы. № 11. 1976, с.71–72.
   7. Меликсетян А.М. и др. О влиянии наполнителя на свойства клеевой композиции. // Бюлл. строителей Армении. № 2. 2000, с. 35.