پوشش‌های کامپوزیتی-نانوکامپوزیتی ضدآب بر پایه سیمان-پلیمر امولسیونی: معرفی، ویژگی و کاربردها

نوع مقاله: تالیفی

نویسندگان

گروه پژوهشی نانوتکنولوژی/ معاونت پژوهشی جهاد دانشگاهی فارس/ شیراز/ ایران

چکیده

در ‌سال‌های اخیر استفاده از پلیمرهای بر پایه آکریلیک، به‌دلیل داشتن خواص ویژه و اثرگذار، مورد توجه بسیاری از صنایع به‌ویژه ساختمانی و ضدآب‌سازی قرار گرفته‌اند. این پلیمرها در ترکیب با سازه‌های سیمانی به‌صورت کامپوزیتی یا نانوکامپوزیتی می‌توانند بسیاری از نقص‌های موجود در سازه‌های سیمانی و بتنی را بهبود بخشند. در این مطالعه، انواع کامپوزیت‌ها و نانوکامپوزیت‌های سیمان-‌آکریلیک و ویژگی‌های آن‌ها معرفی و سازوکار پیوند سیمان آبدارشده با ذرات لاتکس آکریلیک ارائه می‌شود. نتایج نشان داده است، استفاده از لاتکس آکریلیک در ملات سیمانی موجب اصلاح ساختار منافذ درون سیمان و کاهش مصرف آب می‌شود. خواص مکانیکی مانند استحکام خمشی و چقرمگی بهبود شایان توجهی می‌یابد، ولی اثر مطلوبی بر استحکام فشاری سیمان ندارد. افزون بر این، مقاومت‌های خوردگی و هوازدگی نیز ارتقا می‌یابند. پلی‌آکریلیک‌ها به‌سبب جذب اندک تابش فرابنفش نور خورشید از مقاومت خوبی در برابر تغییر رنگ و تخریب ساختاری برخوردار هستند. در نتیجه این افزایش مقاومت، افزایش دوام کامپوزیت‌های سیمان-‌آکریلیک به‌وجود می‌آید. افزودن نانوذرات سیلیکا به کامپوزیت‌های سیمان-پلی‌آکریلیک موجب تسریع آبدارشدن سیمان و کاهش مقدار حفره‌ها در ساختار می‌شود. با وجود این، به‌دلیل ماهیت آب‌دوستی و مساحت سطح زیاد نانوذرات، روان‌یافتگی ملات سیمانی کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Waterproofing Composite/Nanocomposite Coatings based on Cementitous/Emulsion Polymer: Introduction, Characteristic and Applications

نویسندگان [English]

  • Mohammad Shahin
  • Mostafa Jafari
  • Mohammad Hossein Noori Shamsi
Iranian Academic Center for Education, Culture & Research (ACECR), Nano Technology Group/ Fars Branch/ Shiraz/ Iran.
چکیده [English]

Recently the use of acrylic-based polymers has attracted many industries specially construction, sealing and adhesives due to special and useful features. These polymers in combination with cement structures in form of composites and or nanocomposites could eliminate many existing defects of cement and concrete structures. In this study, a variety of cement-acrylic composites and nanocomposites and their properties are introduced and the bonding mechanism of hydrated cement with acrylic latex particles is presented. The results illustrate that using acrylic latex in cement mortar leads to modify the pore structure in cement and reduce water requirement. Mechanical properties like flexural strength and toughness have been dramatically improved. But it does not have a good effect on the compressive strength of the cement. Furthermore, corrosion resistance and weathering resistance have also been increased. Polyacrylics are resistant to discoloration and degradation due to low ultraviolet radiation absorption that leads to improvement of durability of the polyacrylic-cement composites. Addition of silica nanoparticles to acrylic-cement composites accelerates the hydration of the cement and reduces the amount of pores in the structure. However, because of the hydrophilic nature and the high surface area of the nanoparticles, the liquidity of the cement mortar decreases.

کلیدواژه‌ها [English]

  • waterproofing coating
  • acrylic latex
  • cement
  • Permeability
  • hydration
1. Ohama Y., Handbook of Polymer-Modified Concrete and Mortars: Properties and Process Technology, William Andrew,
New Jersey, 1st ed., 1-183, 1995.
2. Aggarwal L.K., Thapliyal P.C., and Karade S.R., Properties of Polymer-Modifified Mortars Using Epoxy and Acrylic Emulsions, Constr. Build. Mater., 21, 379–383, 2007.
3.Kardon J.B., Polymer-Modifified Concrete, J. Mater. Civ. Eng., 9, 85–92, 1997.
4.Tukimat N.N.A., Sarbini N.N., Ibrahim I.S., Ma C.K., and Mutusamy K., Fresh and Hardened State of Polymer Modifified Concrete and Mortars–A Review, International Symposium on Civil and Environmental Engineering Conference, Wuhan, 225-235, 20-21 December 2016.
5.Nair P.S. and Gettu R., Commercially Available Waterproofing Agents in India: A Review, Indian Concr. J., 90, 36–53, 2016.
6.Yu S., Zhou Y., Zhang T., and He M., Preparation and Characterization of Acrylate Copolymers Modifified by Fluorine and

Silicon for Application in Release Films, Polym. Plast. Technol. Eng., 53, 531–538, 2014.
7.Lavelle J.A., Acrylic Latex-Modifified Portland Cement, Mater. J., 85, 41–48, 1988.
8.Erbil Y.H., Vinyl Acetate Emulsion Polymerization and Copolymerization with Acrylic Monomers, CRC, Florida, 1st ed., 1-183, 2000.
9.Hu L.M., Li Q.F., and Geng H.P., Properties of Polyacrylic Ester Emulsion Modifified with Octa(nitrophenyl) silsesquioxane (ONPS), Adv. Mater. Res., 11, 319–322, 2006.
10.Pei M., Wu Y., Kim W., Hyung W., and Soh Y., Effect of The Monomer Ratio on the Properties of Poly(methyl methacrylate butyl acrylate) Latex-Modifified Mortars, J. Appl. Polym. Sci., 93, 2403–2409, 2004.
11.Kan C.Y., Liu D.S., Kong X.Z., and Zhu X.L., Study on the Preparation and Properties of Styrene–Butyl Acrylate–Silicone Copolymer Latices, J. Appl. Polym. Sci., 82, 3194–3200, 2001.
12. Wang R., Li J., Zhang T., and Czarnecki L., Chemical Interaction Between Polymer and Cement in Polymer-Cement Concrete, Bull. Pol. Acad. Sci. Tech. Sci., 64, 785–792, 2016.
13.Wang M., Wang R., Zheng S., Farhan S., Yao H., and Jiang H., Research on the Chemical Mechanism in the Polyacrylate Latex Modifified Cement System, Cem. Concr. Res., 76, 62–69, 2015.
14.Ukrainczyk N. and Rogina A., Styrene–Butadiene Latex Modifified Calcium Aluminate Cement Mortar, Cem. Concr. Compos.,41, 16–23, 2013.
15.Tian Y., Jin X., Jin N., Zhao R., Li Z., and Ma H., Research on the Microstructure Formation of Polyacrylate Latex Modifified Mortars, Constr. Build. Mater., 47, 1381–1394, 2013.
16.Lu Z., Kong X., Zhang C., Xing F., Cai Y., Jiang L., Zhang Y., and Dong B., Effect of Surface Modifification of Colloidal Particles in Polymer Latexes on Cement Hydration, Constr. Build. Mater., 155, 1147–1157, 2017.
17.Baueregger S., Perello M., and Plank J., Influence of Anti-Caking Agent Kaolin on Film Formation of Ethylene–Vinylacetate and Carboxylated Styrene–Butadiene Latex Polymers, Cem. Concr. Res., 58, 112–120, 2014.
18.Baueregger S., Perello M., and Plank J., Impact of Carboxylated Styrene–Butadiene Copolymer on the Hydration Kinetics of OPC and OPC/CAC/AH: The Effect of Ca2+ Sequestration from Pore Solution, Cem. Concr. Res., 73, 184–189, 2015.
19.Saija L.M., Waterproofifing of Portland Cement Mortars with a Specially Designed Polyacrylic Latex, Cem. Concr. Res., 25, 503–509, 1995.
20.Wang R. and Wang P., Function of Styrene-Acrylic Ester Copolymer Latex in Cement Mortar, Mater. Struct., 43, 443–451, 2010.
21. Sun Z.P., Ye D.M., Fu L.F., Zheng B.C., Feng Z.J., and Chen M., Properties of Polyacrylic Ester Latex Modifified Cement Mortar, Adv. Mater. Res., 687, 166–174, 2013.
22. Assaad J.J., Development and Use of Polymer-Modifified Cement for Adhesive and Repair Applications, Constr. Build. Mater., 163, 139–148, 2018.
23.Wang R., Wang P.M. and Li X.G., Physical and Mechanical Properties of Styrene–Butadiene Rubber Emulsion Modifified Cement Mortars, Cem. Concr. Res., 35, 900–906, 2005.
24. Zhong S. and Chen Z., Properties of Latex Blends and its Modifified Cement Mortars, Cem. Concr. Res., 32, 1515–1524, 2002.
25.Xue X., Yang J., Zhang W., Jiang L., Qu J., Xu L., Zhang H., Song J., Zhang R., and Li Y., The Study of an Energy Effificient Cool White Roof Coating Based on Styrene Acrylate Copolymer and Cement for Waterproofifing Purpose-Part I: Optical Properties, Estimated Cooling Effect and Relevant Properties After Dirt and Accelerated Exposures, Constr. Build. Mater., 98, 176–184, 2015.
26. Collepardi M., Marcialis A., and Turriziani R., Penetration of Chloride Ions Into Cement Pastes and Concretes, J. Am. Ceram. Soc., 55, 534–535, 1972.
27.Nazari A. and Riahi S., The Role of SiO2 Nanoparticles and Ground Granulated Blast Furnace Slag Admixtures on Physical, Thermal snd Mechanical Properties of Self Compacting Concrete, Mater. Sci. Eng. A, 528, 2149–2157, 2011.
28.Horszczaruk E., Mijowska E., Cendrowski K., Mijowska S., and Sikora P., The Influence of Nanosilica with Different Morphology on the Mechanical Properties of Cement Mortars, Cem. Wapno Bet., 79, 24–32, 2013.
29.Czarnecki L. and Łukowski P., Polymer-Cement Concretes, Cem. Wapno Bet., 5, 243–258, 2010.
30.Sikora P., Łukowski P., Cendrowski K., Horszczaruk E., and Mijowska E., The Effect of Nanosilica on the Mechanical Properties of Polymer-Cement Composites (PCC), Procedia Eng., 108, 139–145, 2015.