Укрепление грунтов полимерными эмульсиями

            Учитывая требования, предъявляемые к полимерным модификаторам со стороны экологии, пожаро- и взрывобезопасности, наиболее приемлемой формой их применения являются водные дисперсии, называемые также эмульсиями или латексами [16]. Водно-полимерная дисперсия — это сложная многокомпонентная система, состоящая не только из полимера и водной среды, а также из одного или нескольких стабилизаторов, обеспечивающих агрегативную устойчивость; регуляторов рН; биоцидов; коалесцентов; загустителей; смачивателей; антиоксидантов; отвердителей и т.д.     Агрегативную и седиментационную устойчивость дисперсии можно обеспечить тремя возможными способами: введением ПАВ, защитных коллоидов и порошков (рис.4).     Полимерные дисперсии, используемые в качестве модифи-каторов грунтов и заполнителей, должны удовлетворять целому ряду требований по функциональной пригодности и безопасности. Для этого имеется несколько инструментов, включающих варьирование свойств самого полимера, гранулометрического состава дисперсии, наличия и свойств добавок.     В полимерной технологии используются несколько десятков доступных мономеров для синтеза полимеров, но в качестве модификаторов грунтов применяются, как правило, сополимеры, получаемые из нескольких мономеров. Использование сополимеров позволяет не только избавиться от недостатков гомополимеров, а также придать высокомолекулярному модификатору сразу несколько функциональных свойств. Ниже приведена формула полиакрилатного сополимера.     Как видно из приведенной формулы, каждое элементарное звено сополимера несет одну или несколько функций, позволяющих удовлетворить требования к сополимерным модификаторам. Так, отношение m/n определяет гибкость, морозостойкость, гидрофобность сополимера, X — придает адгезию частицам грунта, Y— обеспечивает отверждение (структурирование) сополимера.     Модификация (укрепление) грунтов полимерными эмульсиями происходит в результате нескольких последовательных физико-химических процессов:           перемешивания разрыхленного грунта с водно-полимерной дисперсией;         потери дисперсией агрегативной устойчивости в результате десорбции ПАВ с поверхности полимерных частиц, адсорбции их на поверхности минеральных частиц, удаления воды и других процессов;         коагуляции диспергированных мономеров;         адсорбции сополимера на поверхности частиц грунта, формирования полимерной пленки;         высыхания модифицированного фунта, завершения физичес-кой адсорбции модификатора;         хемосорбции полимерных молекул на поверхности частиц фунта с участием групп X, структурирования (химического отверждения) полимерной матрицы с образованием устойчивой трехмерной сетки за счет реакции между группами Y (рис.5).         В результате протекания вышеописанных процессов происходит формирование укрепленного грунта, в котором органические и минеральные частицы образуют прочную, единую, химически сшитую структуру, не являющуюся хрупкой, так как сополимерный модификатор за счет заместителей и редкой сетки находится в высоко-эластическом состоянии и способен к большим обратимым деформациям вплоть до температур -35 - -50°С.     Необходимо отметить, что в случае, когда полимерные молекулы группы X (ПАВ) не полностью компенсированы поверхностью грунтовых частиц, они способны адсорбировать воду, обусловливая набухание полимера. Кроме того, время распада эмульсии и полимеризации (отверждения) полимерных молекул фупп Y в составе укрепленного фунта зависит от температуры, влажности воздуха, а также пористости материала и толщины консфуктивного слоя дорожной одежды из укрепленного грунта. Так, если полимеризация полимера на поверхности укреп-ленного грунта может наступить по истечении нескольких часов, то полимеризация внутри слоя (толщиной более 6 см) может длиться в течение 30-60 дней.     Статья взята из "Научно-технического информационного сборника №6 2010 г."