CC BY
8УДК 691.58:626.826
Петров А.А., Садиев У.А., Абдурахманов У.М.
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ НА ПРОЧНОСТНЫЕ СВОЙСТВА
ПОЛИЭПОКСИДОВ
Петров А.А. - д.ф.т.н (PhD), Садиев У.А. - д.ф.т.н (PhD), Абдурахманов У.М. - соискатель (Научно-исследовательский институт ирригации и водных проблем)
Мацолада портландцемент асосидаги майда заррачали цумлар, майдаланган гишт кукунлари, темир сурики ва гранит-мармар уни каби тулдирувчи моддаларни танлаш буйича тадцицотлар натижалари келтирилган.
Калит сузлар: сув утказмайдиган копламалар, тулдирувчи, композициянинг эксплуатацион ва техник хусусиятлари, полиэпоксидлар.
The article describes studies on the selection of fillers based on Portland cements, finegrained sands, crushed brick powders, red lead and granite-marble flour.
Key words: impervious coatings, filler, operational and technical properties of the composition, polyepoxides.
На сегодняшний день в Республике Узбекистан существует огромная сеть мелиоративных транспортирующих и накопительных систем с гигантским объемом бетонных противофильтрационных покрытий, со сроком эксплуатации более 50 лет. В ходе эксплуатации ирригационных сооружений конструкционные элементы противофильтрационных бетонных покрытий подвергаются экстремально жесткому отрицательному воздействию комплекса природно-климатических и эксплуатационно-технических факторов в виде нагрева и охлаждения, смачивания водой и высыхания, замерзания и оттаивания, агрессивного воздействия эксплуатационной среды - мягкой и минерализованной воды, многократным и знакопеременным нагрузкам в виде продольных температурных и вертикальных осадочных деформаций, за счет осадок и просадок или пучений грунта, что вызывает многочисленные разрушения бетона на глубину от 0,1 до 0,6 мм и многочисленные трещины с фильтрацией от 3 до 13 л/с. Ликвидация повреждений проводится путем замены части бетона и цементацией, что требует значительных затрат материально-технических ресурсов и финансовых средств [1].
Для устранения фильтрационных потерь, устранения повреждений бетона, повышения коррозиоустойчивости и эксплуатационной надежности конструкций бетонных противофильтрационных одежд давно и успешно применяются тонкослойные полимерные экраны, обеспечивающие требуемые защитные характеристики. Реставрация корродированного бетона возможна при применении эпоксидосодержащих и других типов полимерных композиций, что подтверждено длительной и успешной практикой их эксплуатации в различных регионах мира [2].
Известно, на физико-механические, эксплуатационно-технические и технико-экономические, технологические характеристики, помимо прямого влияния применяемых типов смол, марок катализаторов, пластификаторов, существенное влияние оказывают наполнители и объёмы их введения.
В связи с этим проведены исследования по подбору наполнителей на основе портландцементов, мелкозернистых песков, порошков кирпичного боя, железного сурика и гранитно-мраморной муки из отходов камнеобрабатывающей промышленности. При определении влияния наполнителей во всех случаях использовались их добавки в количестве от 100 до 400 масс ч.
В экспериментах по определению влияния наполнителей использовались стандартные смеси полимеров при содержании 100 масс ч. эпоксидной смолы ЭД-20, 20 масс ч. дибутилфтолата, 10 масс ч. катализатора полиэтиленполиамина - ПЭПА [3].
При проведении испытаний было установлено, что в зависимости от объёма введения портландцемента в количестве от 100 до 400 масс ч. наблюдается монотонное снижение прочности растяжения изгиба от 78 до 30 МПа. При максимуме введения цемента в количестве до 400 масс ч. наблюдаются сложности технологического характера, что требует введения дополнительного количества растворителя (табл. 1).
Таблица 1
Влияние цементного наполнителя на прочностные свойства полиэпоксидов в
зависимости от объёма наполнителя
Состав смеси, % Прочность при изгибе, МПа Расход компонентов, кг.
эд- 20 Пласт. ДБФ ПЭПА Наполн. цемент ЭД -20 Пласт. ДБФ ПЭПА Наполн. цемент
100 20 10 0 78 1.0 0.2 0.1 0
100 20 10 100 62-64 1.0 0.2 0.1 1.0
100 20 10 200 50-54 1.0 0.2 0.1 2.0
100 20 10 300 40-42 1.0 0.2 0.1 3.0
100 20 10 400 30-32 1.0 0.2 0.1 4.0
В ходе дальнейших экспериментальных исследований по определению влияния наполнителей, также как и в случае с цементами, были использованы те же маточные смеси, но с использованием мелкозернистых песков. Как и в случае использования цементных наполнителей, введение песка в количестве от 100 до 400 масс ч., способствует снижению прочностных характеристик изгиба от 78 до 32-35 МПа (табл. 2). При этом, при наполнении маточной смеси цементом песчаники так же при наполнении выше 300 масс ч. способствуют росту вязкости составов и ухудшению технологичности приводящей в конечном случае к необходимости или увеличению объёма использования материала на защитное покрытие или увеличение доли растворителей, что нежелательно, вследствие его негативного влияния на эксплуатационно-технические свойства композиции.
Введение кирпичных порошков из кирпичного боя, в качестве наполнителя, приводит к монотонному снижению прочностных характеристик в зависимости от объёма наполнения в пределах от 100 до 400 масс. ч. Как видно из данных приведенной таблицы (табл. 3), прочностные характеристики в 30 суточном возрасте при исходных характеристиках маточной смеси в 78 МПа снижаются при максимальном введении кирпичного порошка в объёме 400 масс ч. до показателей 24-26 МПа. Оптимальным компонентом маточной смеси и наполнителей 1:3.
Таблица 2
Влияние мелкозернистого песка на прочностные свойства полиэпоксидов в
зависимости от объёма наполнителя
Состав смеси, % Прочность при изгибе, МПа Расход компонентов, кг.
ЭД- 20 Пластиф. ДБФ ПЭПА Песок ЭД- 20 Пластиф. ДБФ ПЭПА Песок
100 20 10 0 78 1.0 0.2 0.1 0
100 20 10 100 65-67 1.0 0.2 0.1 100
100 20 10 200 54-56 1.0 0.2 0.1 200
100 20 10 300 50-51 1.0 0.2 0.1 300
100 20 10 400 32-35 1.0 0.2 0.1 400
Учитывая тот факт, что во многих технических решениях при использовании полиэпоксидов известных марок, например, ЭФАЖС, ЭСФКС, ЭП-23, ЭКС, ЭКК-25,
ЭКК-100, ЭКН-100, ЭКН-200 рекомендуются наполнители на основе окисей железа, в ходе экспериментов был проверен вариант использования наполнителя в виде железный сурик от 50 до 200 масс ч. (табл. 4). Как это видно из данных нижеприведенной таблицы, введение данного вида наполнителя от минимума до максимума, обеспечивает прочностные характеристики составов от 70 до 52 МПа. Учитывая высокую стоимость композиции с данным видом наполнителя, применение таких составов малоприемлемо для массового использования и может быть рекомендовано только в отдельных случаях, например, при изоляции особо ответственных участков ГТС, подвергающихся интенсивному воздействию агрессивных факторов.
На завершающей стадии исследований влияния типов наполнителей на основе физико-механичексих, эксплуатационно-технических и технико-экономических характеристик в зависимости от объема его введения использованы добавки гранитно-мраморной муки из отходов камнеобрабатывающей промышленности. Следует отметить, что использование такой разновидности наполнителя диктовалось не только низкой ценовой характеристикой материала, но и в значительной мере его огромными запасами, наполненными в могильниках Газалкентского комбината, а также в цехах производственного объединения «Ташкент-мрамор». При проведении исследований, как и в случаях с другими типами наполнителей, исследовалась однотипная маточная смесь и те же объемы наполнителей от 100 до 400 масс ч. Данные этих экспериментов приведены в нижеследующей таблице (табл. 5).
Таблица 3
Влияние кирпичного порошка на прочностные свойства полиэпоксида в зависимости от объёма наполнителя
Состав смеси, % Прочность при изгибе, МПа Расход компонентов, кг.
ЭД - 20 Пластиф. ДБФ ПЭПА Наполн. ЭД -20 Пластиф. ДБФ ПЭПА Наполн.
100 20 10 0 78 1.0 0.2 0.1 0
100 20 10 100 51-52 1.0 0.2 0.1 100
100 20 10 200 42-43 1.0 0.2 0.1 200
100 20 10 300 30-33 1.0 0.2 0.1 300
100 20 10 400 24-26 1.0 0.2 0.1 400
Как видно из данных таблицы, прочностные свойства составов, испытанных в
возрасте 30 суток при наполнении от 100 до 400 масс ч., могут составлять от 68 до 36 МПа по показателям растяжения-изгиба.
Таблица 4
Влияние железного сурика на прочностные свойства полиэпоксидов в зависимости
от объёма наполнителя.
Состав смеси, % Прочность при изгибе, МПа Расход компонентов, кг.
ЭД- 20 Пластиф. ДБФ ПЭПА Наполн. ЭД- 20 Пластиф. ДБФ ПЭПА Наполн.
100 20 10 0 78 1.0 0.2 0.1 0
100 20 10 50 70-72 1.0 0.2 0.1 0.5
100 20 10 100 60-65 1.0 0.2 0.1 1.0
100 20 10 150 50-54 1.0 0.2 0.1 1.5
100 20 10 200 47-52 1.0 0.2 0.1 2.0
Таблица 5
Влияние гранитно-мраморной муки на прочностные свойства полиэпоксидов в
зависимости от объема наполнения.
Состав смеси, % Прочность при изгибе Расход компонентов, кг
эд- 20 ДБФ ПЭПА Наполн. ЭД- 20 ДБФ ПЭПА Наполн.
100 20 10 - 78 1.0 0.2 0.1 -
100 20 10 100 67-68 1.0 0.2 0.1 1.0
100 20 10 200 55-57 1.0 0.2 0.1 2.0
100 20 10 300 48-49 1.0 0.2 0.1 3.0
100 20 10 400 35-36 1.0 0.2 0.1 4.0
Исследования разработанных композиций показали, что они обладают высокой необходимой водостойкостью по прочности растяжения изгиба и адгезии к бетону при коэффициентах стойкости в пределах от 0,99 до 1,01 с сохранением длительного срока исходных свойств, и обеспечением высокой жизнеспособности конструкций.
На основании проведенных исследований можно сделать заключение о том, что применение полиэпоксидов в сочетании с различными наполнителями, обеспечивших приемлемые физико-механические, эксплуатационно-технические и технико-экономические характеристики с показателями адгезионной прочности сопряжения старого и нового бетона не менее 2,3 МПа, что выше показателей известных материалов.
ЛИТЕРАТУРА
1 Попченко С.Н. Гидроизоляция сооружений и зданий. - Л.: Стройиздат, 1981. С.8.
2 Микульский В.Г., Козлов В.В. Склеивание бетона. -М. Стройиздат, 1975.С.8-14.
3 Петров А.А. Ремонт бетонных конструкций накопительных сооружений. Журнал «Гидротехническое строительство» № 7, 2019 г. С 18-20.
