CC BY
13УДК 620.168.35
A.C. БОЧАРНИКОВ, д-р техн. наук, М.А. ГОНЧАРОВА, канд. техн. наук, А.В. ГЛАЗУНОВ, инженер (sbocharnikov60@rambler.ru), Липецкий государственный технический университет
Герметики на эпоксидной основе с ферромагнитным наполнителем
Эффективным методом восстановления и ремонта железобетонных конструкций производственных зданий, подземных и котлованных сооружений можно считать метод заделки трещин в бетоне герметизирующими композициями с ферромагнитным наполнителем и воздействием внешнего локального магнитного поля в местах контакта с металлическими закладными деталями. Совместное взаимодействие магнитных герметизирующих смесей с локальным магнитным полем позволяет снизить давление нагнетания, изменить реологические свойства герметизирующих смесей, исключить их утечку из вертикальных трещин и увеличить прочность материала уплотнения.
Известны магнитные герметизирующие композиции (МГК) на цементной основе с ферромагнитными наполнителями, применяемые на объектах специального строительства [1]. Основным не-
достатком указанных материалов является то, что для герметизации узких трещин растворная смесь МГК должна иметь высокое значение водоцементного отношения. При инъецировании такая смесь расслаивается, в результате чего качество герметизационных работ снижается.
На кафедре строительных материалов в Липецком государственном техническом университете созданы полимерные герметизирующие материалы на эпоксидной основе с ферромагнитным наполнителем из тонкомолотого конвертерного шлака и продуктов обработки металлов абразивными материалами, которые по сравнению с МГК на цементной основе характеризуются более высокими технико-экономическими показателями.
Эпоксидная смола ЭД-20 без наполнителя является диамагне-тиком. Однако при заполнении эпоксидной матрицы определенным количеством тонкомолотого
ферромагнитного порошка из конвертерного шлака или продуктов обработки металлов абразивными материалами герметизирующая смесь приобретает парамагнитные свойства. При вводе в трещины на поверхности раздела металл—бетон указанный магнитный герметизирующий эпоксидный композиционный материал (МГЭКМ) усиливает параметры внешнего локального магнитного поля. При этом в процессе герметизации появляются дополнительные техно -логические возможности. Изменением индукции магнитного поля можно регулировать реологические свойства МГЭКМ (увеличивать или уменьшать вязкость герметизирующих смесей) и оптимизировать структуру материала, в результате чего значительно улучшаются прочностные и другие физико-механические характеристики материала (рис. 1,2; таблица).
Для герметизационных работ используют: нагнетательные бачки и
Показатель Наполнитель
Тонкомолотый конвертерный шлак Продукты обработки металлов электрокорундом
Плотность, кг/м3 1543 1491
Удельная поверхность наполнителя, м2/кг 302,6 124
Средний размер частиц наполнителя, м 5,95 • 10-6 16,91 • 10-6
Среднее расстояние между центрами частиц наполнителя, м 6,28 • 10-6 17,84 • 10-6
Максимальная концентрация наполнителя в эпоксидной матрице: по массе (тн/ тс) по объему (ун/ус) 0,5 0,2 0,4 0,16
Удельная магнитная восприимчивость, м3/кг 0,522 1,243
Прочность, МПа: при сжатии при растяжении при изгибе 112 68,2 99,2 51
Адгезия (по результатам испытаний на отрыв), МПа: к металлу к бетону 9.6 9.7 10,1 9,8
Воздухопроницаемость стыков металл-бетон при длине поверхности раздела 0,4-0,6 м, м3/(ч • м • даПа) (0,8-1,5) • 10-3 (0,8-1,5) • 10-3
Экономический эффект (в сравнении с МГЭКМ того же состава, изготавливаемыми и герметизируемыми без воздействия магнитного поля), р./м3 134 760 132 769
www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал
66 январь 2010 ШГ^ШЫ *
и С
то
115
110
105
100
95
90
85
80
б 10,5
9,5
о а 1=
10 20 30 40 50 60 0,04 0,08 0,12 0,16 0,2 Концентрация наполнителя в матрице по массе/объему
8,5
7,5
Отношение массы наполнителя и смолы тн/тс, %
Рис.1. Зависимость свойств МГЭКМ от концентрации наполнителя в матрице: а - прочностных: 1 - 0; 2 - 1; 3 - 3; 4 - 5 (1, 2, 4 - наполнитель из продуктов обработки металлов абразивными материалами; 3 - наполнитель из тонкомолотого конвертерного шлака); б - адгезионных: наполнитель из продуктов обточки стали: 1 - адгезия к металлу; 2 - адгезия к бетону; наполнитель -шлак: 3 - адгезия к металлу; 4 - адгезия к бетону
180 160 140 120 100 80 60 40 20
4
3
~ | "Г—® -1 1
б 115
110
105
100
0 0,1 0,2 0,3 0,4
Отношение массы наполнителя и смолы
К
Э
о р
1=
95
90
85
80
0 13 5 Время воздействия магнитного поля £ мин
Рис. 2. Результаты оценки вязкости МГЭКМ (а), времени воздействия и параметров внешнего локального магнитного поля (б) на герметизирующую смесь. Индукция магнитного поля, Тл: а: 1 - 0; 2 - 0,005; 3 - 0,012; 4 - 0,049; б: 1 - 0,0125; 2 - 0,025; 3 - 0,05
камеры, компрессоры, специальные шприцы, пластинчатые оксидно-бариевые магниты и электромагниты. Оптимальными технологическими параметрами процесса герметизации трещин составами МГЭКМ под воздействием внешнего локального магнитного поля являются: давление нагнетания 190—200 кПа, индукция магнитного поля в пределах 0,0125—0,05 Тл и время воздействия на герметизирующую смесь 2—3 мин.
Вязкость герметизирующего состава МГЭКМ может колебаться в широких пределах (40—200 и более Па-с) в зависимости от концентрации наполнителя в эпоксидной матрице и индукции внешнего локального магнитного поля. Для герметизации узких трещин вязкость
инъецируемого состава можно уменьшить до минимума, например до 40 Па-с, а для отверждения герметизирующих составов в вертикальных трещинах и больших пустотах их вязкость можно увеличить до бо-
лее значительных величин (200 Па-с и выше).
Рекомендуемый оптимальный состав МГЭКМ для герметизации трещин в ограждающих конструкциях сооружений на поверхности раздела металл—бетон под воздействием внешнего локального магнитного поля следующий: эпоксид-но-диановая смола марки ЭД-20 (ГОСТ 10587-84, ТУ 075-10508.90-94) - 100%, отвердитель -полиэтиленполиамин (ТУ 2413-357002-034-47-99) в количестве 10% от массы смолы и наполнитель из тонкомолотого конвертерного шлака или продуктов обточки стали на электрокорунде в количестве 40-50% от массы смолы и отверди-теля. Основные показатели, характеризующие структуру и физико-механические свойства МГЭКМ указанного состава приведены в таблице.
Вывод. Для герметизации трещин на поверхности металл-бетон лучшим наполнителем для МГЭКМ являются продукты отходов обработки металлов электрокорундом. Конвертерный шлак конкурирует с ним только после предварительного помола, когда его удельная поверхность становится 300 м2/кг и более. Надо отметить тот факт, что объем отходов металлургического производства в виде конвертерного шлака значительно превышает объем отходов при обработке металлов абразивными материалами, и в этом случае более целесообразным становится использование в качестве наполнителя тонкомолотого конвертерного шлака.
Ключевые слова: эпоксидная смола, наполнитель, шлак, магнитное поле, герметизация трещин.
Литература
1. Бочарников А.С., Корнеев А.Д., Гончарова М.А., Глазунов А.В. Магнитные герметизирующие композиции // Строит. материалы. 2007. № 3. С. 42-43.
ПОДПИСКА
и о о 'I с т о п и и и 1Л ОСОП1 М.П
ММ ЛМ-МИиММЛи иЫЫ'МУ
журнала «Строительные материалы»® Актуальная информация для всех работников строительного комплекса
http://ejournal.rifs rn.ru/
Су ■. ■ научно-технический и производственный журнал www.rifsm.ru
Я! : ® январь 2010 67
