CC BY
86
ВЛИЯНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА НАПОЛНИТЕЛЯ НА ТЕКУЧЕСТЬ ТЕРМОПЛАСТИКА ДЛЯ ДОРОЖНОЙ РАЗМЕТКИ
© Иванова И.С.* *, Григорьева А.И.*
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, г. Москва
В статье рассмотрен вопрос влияния гранулометрического состава наполнителя на текучесть термопластика для дорожной разметки. В качестве наполнителя применялось сочетание обогащенного кварцевого песка и кварцевой муки в различных соотношениях. Было определено, что оптимальным гранулометрическим составом наполнителя, соответствующим наибольшей текучести расплава термопластика, является состав, гранулометрическая кривая которого наиболее соответствует идеальной.
Ключевые слова: дорожная разметка, термопластик для дорожной разметки, гранулометрический состав.
Введение
Согласно статистическим данным, безопасность современных автомобильных дорог в значительной степени определяется качеством дорожной разметки, высокий уровень исполнения которой позволяет снизить количество дорожно-транспортных происшествий на 20 % [1]. Для нанесения горизонтальной дорожной разметки используют целый ряд материалов, который, помимо красок, включает термопластики, ленты-полуфабрикаты, холодные пластики, спрей-пластики [2]. Из них краски и термопластики получили наиболее широкое распространение [3]. Термопластик представляет собой терморазмягчаемый материал в виде сыпучей смеси из полимерных связующих, минеральных наполнителей, пигментов, пластификаторов и функциональных добавок, образующей после разогрева, вымешивания и охлаждения твердое непрозрачное покрытие [4]. Термопластики являются более дорогостоящим материалом в сравнении с красками, однако характеризуются более высокой долговечностью и отсутствием в составе растворителей и легко летучих продуктов, что делает их более экологичными, а также улучшает условия труда персонала, производящего работы по нанесению разметки [5]. Нанесение дорожной разметки термопластиком осуществляют механизированным способом с использованием специального разметочного оборудования или вручную с помощью специальных устройств - волочильных ящиков [6]. Состав термопластика представляет собой сложную композицию и включает полимерное связующее (полиэфирную или углеводородную смолу), минеральные наполнители (пески и тонкомолотый наполнитель), пиг-
* Младший научный сотрудник.
* Младший научный сотрудник.
Технические науки
131
мент, пластификатор и функциональные добавки, позволяющие повысить се-диментационную стойкость, гибкость, адгезию к дорожному полотну и понизить водопоглощение и липкость. Минеральные наполнители, чье суммарное содержание в составе термопластиков обычно превышает 70 %, оказывают значительное влияние на технологичность и долговечность получаемого продукта. Правильный подбор гранулометрического состава позволяет уменьшить содержание наиболее дорогостоящих компонентов в рецептуре (связующего и функциональных добавок) с сохранением качества получаемого продукта.
В настоящее время многие производители уделяют недостаточно внимания подбору оптимального гранулометрического состава наполнителя в рецептуре термопластика, что приводит либо к ухудшению его технологических свойств, либо к удорожанию материала в случаях, когда текучесть расплава повышается за счет увеличения доли связующего или пластификатора. Повышение их содержания, в свою очередь, не всегда эффективно, а также может оказывать отрицательное влияние на плотность и долговечность разметки.
В данной статье рассмотрен вопрос влияния гранулометрического состава наполнителя на текучесть расплава термопластика. В качестве наполнителя применяется сочетание обогащенного кварцевого песка и кварцевой муки в соотношениях песок : мука, равных 4 : 1, 3 : 1, 2 : 1, 1 : 1, 1 : 2.
Материалы и методы испытаний
В качестве наполнителей в данном исследовании применялись кварцевый песок ВС-030-В и кварцевая мука Silverbond 20 производства ОАО «Раменский горно-обогатительный комбинат». Гранулометрические составы наполнителей приведены в табл. 1.
Таблица 1
Гранулометрические составы наполнителей
Размер частиц, мкм Кварцевый песок Кварцевая мука
> 500 0,03 0
> 315 3,45 0
> 200 46,32 0,05
> 100 14,2 1,28
> 50 13,4 18,31
> 20 9,58 48,85
> 10 8,42 10,95
> 1 2,91 18,96
< 1 1,69 1,6
Гранулометрический состав наполнителей определяли методом лазерной дифрактометрии.
Приготовление термопластика осуществлялось тщательным перемешиванием всех компонентов рецептуры до получения однородного расплава при температуре 200 °С. Значение температуры расплава контролировали при помощи термопары.
132
ДОСТИЖЕНИЯ ВУЗОВСКОЙ науки
Текучесть расплава термопластика определяли как массу лепешки термопластика, вытекшей из металлической воронки с диаметром сопла 10 мм, предварительно нагретой до 200 °С, за 10-12 секунд.
Результаты исследования
Для определения влияния гранулометрического состава наполнителя на свойства термопластика в его рецептуру вводились кварцевый песок и кварцевая мука в соотношениях 4 : 1, 3 : 1, 2 : 1, 1 : 1, 1 : 2. Гранулометрические составы полученных наполнителей и их сравнение с идеальной гранулометрической кривой (по Фуллеру) [7] приведены на рис. 1.
Рис. 1. Гранулометрические составы наполнителя при различных соотношениях кварцевого песка и кварцевой муки
Общее содержание наполнителя в рецептурах термопластика было постоянным. Остальные компоненты рецептуры и их содержание также не изменялись. Рецептуры термопластика и результаты исследования приведены в табл. 2 и на рис. 2, соответственно.
Таблица 2
Рецептуры термопластиков для дорожной разметки
Соотношение наполнителей 4:1 | 3:1 | 2:1 | 1:1 | 2:1
Назначение компонента Компонент Массовая доля, %
Связующее Смола Hikorez C1100 14 14 14 14 14
Пластификатор Трансмиссионное масло 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5
Наполнитель Кварцевый песок 60.48 56.70 50.43 37.80 15,12
Кварцевая мука 15,12 18,90 25,17 37,80 60,48
Пигмент Диоксид титана 5 5 5 5 5
Функциональная добавка Стирол-изопрен-стирол (SIS) 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5
Полиэтиленовый воск 1 1 1 1 1
Стеарат кальция 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4
Технические науки
133
Рис. 2. Влияние гранулометрических составов наполнителей на текучесть термопластиков
Обсуждение результатов
По полученным данным установлено, что гранулометрический состав минерального наполнителя в рецептуре термопластика для дорожной разметки значительным образом влияет на текучесть его расплава.
При этом чем выше текучесть расплава, тем легче обеспечить его технологичность, то есть равномерное нанесение на дорожное полотно слоем требуемой толщины. Согласно рекомендациям СоюзДорНИИ [8], текучесть расплава термопластика должна составлять от 5 до 15 г/c. Этому условию соответствуют рецептуры термопластика с соотношениями кварцевого песка к кварцевой муке, равными 4 : 1, 3 : 1, 2 : 1.
Оптимальным может считаться такой гранулометрический состав наполнителя, при котором термопластик обладает максимально высоким значением текучести. В данной работе оптимальному гранулометрическому составу соответствует соотношение кварцевого песка к кварцевой муке, равное 2 : 1. Гранулометрическая кривая данного наполнителя была наиболее близка к идеальной. Дальнейшее повышение содержания кварцевой муки в составе термопластика приводило к резкому снижению текучести расплава.
Это связано с тем, что мелкая фракция наполнителя обладает повышенной способностью адсорбировать на поверхности зерен связующее за счет более высокой удельной поверхности, вследствие чего увеличение ее содержания в расплаве термопластика значительно ухудшает его технологичность. Многие производители стремятся повысить содержание тонкомолотого наполнителя для экономии пигмента в рецептуре, так как тонкомолотые наполнители обычно обладают значительно более высокими показате-
134
ДОСТИЖЕНИЯ ВУЗОВСКОЙ науки
лями белизны в сравнении с песком. Следствием этого является усложнение процесса нанесения дорожной разметки и ухудшение ее качества.
Повышенное содержание крупной фракции наполнителя, в свою очередь, приводит к избыточному увеличению содержания свободного связующего в расплаве, что также отрицательно сказывается на текучести термопластика, а в дальнейшем - и на его долговечности.
Исходя из полученных данных, можно предположить, что наиболее высокое значение текучести достигается созданием оптимального порового пространства в наполнителе, когда его частицы, абсорбировавшие молекулы связующего, могут двигаться друг относительно друга как шарикоподшипники. «Эффекта шарикоподшипников» можно добиться при максимально плотной упаковке наполнителя, то есть при условии, когда гранулометрический состав наполнителя близок к идеальной гранулометрической кривой.
Заключение
В настоящей статье было исследовано влияние гранулометрического состава наполнителя в составе термопластика для дорожной разметки на текучесть его расплава. В качестве наполнителей применялись обогащенный кварцевый песок и кварцевая мука в соотношениях песок : мука, равных 4 : 1, 3 : 1, 2 : 1, 1 : 1, 1 : 2. Установлено, что оптимальный гранулометрический состав, при котором термопластик характеризуется наиболее высоким значением текучести расплава, соответствует такому составу наполнителя, который наиболее близок к идеальной гранулометрической кривой.
Список литературы:
1. Эльвик Р., Боргер Мюсен А., Ваа Т. Справочник по безопасности дорожного движения / Под ред. проф. В.В.Сильянова. - М.: МАДИ (ГТУ), 2001. - 754 с.
2. Демидёнок К.В., Соломкин И.А., Новиков А.И., Злобин В.Б., Але-шинская С.В. Влияние эластомеров различной химической природы на физико-механические свойства термопластичных материалов для дорожной разметки // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ». - 2013. - № 5.
3. Справочное пособие по разметке автомобильных дорог / ГП «Рос-дорнии», ЗАО «Фирма «Благо». - М.: Информавтодор, 1995. - 172 с.
4. ГОСТ Р 52575-2006. Материалы для дорожной разметки. Технические требования. - М.: Стандартинформ, 2007. - 8 с.
5. Возный С.И., Погуляйко В.А., Евтеева С.М., Талалай В.В., Кочетков А.В. Разработка технологии, производства и применения композитных полимерных разметочных материалов // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ». - 2012. - № 3.
6. Методические рекомендации по нанесению дорожной разметки на цементобетонные покрытия автомобильных дорог / Минтранс России, Го-
Технические науки
135
сударственная служба дорожного хозяйства (Росавтодор). - М.: Информав-тодор, 2004. - 40 с.
7. Федорович П.Л., Батяновский Э.И. Физико-технические свойства конструкционного бетона во взаимосвязи с гранулометрией мелкого заполнителя // Современные проблемы внедрения европейских стандартов в области строительства: сб. тр. международной научно-методической конференции. -Минск, 2014. - С. 186-196.
8. Методические рекомендации по выбору и применению материалов для разметки автомобильных дорог. - М.: СоюзДорНИИ, 2002.
О ПЕРСПЕКТИВАХ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ЭНЕРГЕТИКЕ НА ПРИМЕРЕ ОПОР ЛЭП
© Орлова Н.А.* *, Коробщикова Т.С.*, Молтусов А.С.*
Бийский технологический институт (филиал)
Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова, г. Бийск
Оценка применения композитных опор ЛЭП при рассмотрении свойств, монтажа, плановых сроков текущего и капитального ремонта и экономического эффекта применения композитных опор.
Ключевые слова: композитные опоры, стальные опоры, монтаж опор, экономический эффект.
Промежуточные одностоечные композитные опоры применяются для установки на воздушных ЛЭП классов напряжений 220, 110, 35 и 10 кВ, с переменным током частотой до 100 Г ц, одноцепных и двухцепных. Для без-гирляндной подвески проводов на опорах 220 и 110 кВ применяются изолирующие траверсы.
Компании-производители к основным достоинствам композитных опор относят следующие:
- Прочность. По данному параметру композитные опоры сопоставимы со стальными.
- Масса. Низкий показатель массы облегчает транспортировку и монтаж опоры. Например, общая масса комплекта опоры 6-20 кВ не
* Доцент кафедры Теплогазоснабжения и вентиляции, процессов и аппаратов химической технологии, кандидат технических наук.
* Доцент кафедры Теплогазоснабжения и вентиляции, процессов и аппаратов химической технологии, кандидат технических наук.
* Кафедра Химической технологии энергонасыщенных материалов и изделий.
