автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Бетонные изделия с полимербетонным покрытием (разработка оптимальных составов и технологии)

ВВЕДЕНИЕ.•.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО РАЗРАБОТКЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОЛИМЕРМИНЕРАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

1.1. Опыт применения синтетических смол в строительстве.

1.2. Способы получения слоистых материалов.

1.3. Совместная работа слоев в композиционном материале полимерного и цементного бетонов

1.4. Цели и задачи работы.

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ

ИЗ БЕТОНА С ПОМЯЕРБЕТОННЫГ' СЛОЕМ.

2.1. Обоснование материалов, технологических режимов изготовления двухслойных изделий и методов исследований

2.2. Характеристики исходных материалов и составов.

2.3. Исследование кинетики твердения полимербе-тонного слоя и его поверхностной прочности

2.4. Отработка технологических параметров формования двухслойных изделий.

2.5. Выбор рациональных режимов твердения бетонного и полимербетонного слоев

Выводы.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ДВУХСЛОЙНОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ БЕТОНОВ И ПОЛИМЕР-БЕТОНОВ

3.1. Влияние физико-механических характеристик и геометрических размеров полимербетонного, промежуточного и бетонного слоев на концентрацию напряжений в контактной зоне

3.2. Зависимость адгезионной прочности полимерного слоя к бетону от гранулометрического состава и вида материала промежуточного слоя

3.3. Определение сопротивления покрытия сдвигу по контактной плоскости.

3.4. Определение внутренних усадочных напряжений применяемых материалов, магнитоупругими датчиками.

3.5. Изучение влияния геометрических факторов промежуточного слоя на сцепление методом планирования экспериментов. 9°

Выводы.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ

И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА.

4.1. Исследование износостойкости полимерных составов.

4.2. Сопротивление плит с полимерным

Покрытием ударным воздействиям.

4.3. Исследование прочности, и водопоглощения ттт полимерного покрытия.

4.4. Исследование структуры полимер бетонного слоя и его контактной зоны с цементным бетоном.

4.5. Влияние формующих поверхностей и смазки на качество поверхности

4.6. Исследование долговечности двухслойных изделий.

Выводы.

5. ЗАВОДСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ИЗДЕЛИЙ С ПОЛИМЕР НШ СЛОЕМ.

5.1. Опыт изготовления изделий на различных заводах . 14d

5.2. Разработка технической и нормативной документации.

5.3. Отработка технологических режимов р и качества двухслойных изделий. 14У

5.4. Технология получения двухслойных изделий для полов. -Lai

5.5. Технико-экономическое обоснование производства бетонных плит полов с полимерным покрытием.

Выводы.

Глава но во избежание спонтанного протекания реакции. Такие свойства полиэфиров как низкая вязкость, хорошая смачивающая опособность, быстрая отверждаемость, высокая когезионная прочность позволяют с успехом применять их во многих областях строительства в качестве связующего наполненных композиций. В получении новых материалов на основе полимеров с заданными свойствами весьма важную роль играют наполнители, функции которых чрезвычайно многообразны. Введение таких наполнителей, как маршалит, зтрафит, кокс, андезит, диабазовая мука и др., позволяет уменьшить усадку полимерных композиций, снизить их стоимость и получить высокие физико-механические и эксплуатационные показатели материала [43, 49, 58, 70, Ю О В зависимости от фракционного состава применяемого наполнителя композиции на основе синтетических смол

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Эффективное соединение в композиционном материале слоев с различными физико-механическими свойствами возможны только при ограничении концентрации напряжений, развивающихся преимущественно на границе слоев из-за усадочных деформаций, при температурных воздействиях и механических нагрузках.

Надежная совместная работа полимербетонного и бетонного слоев может быть обеспечена при их объединении с помощью зерен крупного заполнителя, которые выполняют роль "шпонок" по контактной зоне.

2. Исследования, выполненные методом конечных элементов, показали, что соотношение модулей упругости щебеночного и полимерного слоев не должно быть более 3.

3. Теоретически обоснованы и экспериментально исследованы рациональные геометрические соотношения, составы полимерного и бетонного слоев. Установлено, что наибольшая прочность на отрыв и сдвиг слоев достигается, если толщина полимерного слоя составляет от 1/10 до 1/3 наибольшей крупности частиц щебня, уложенного на полимербетонный слой.

4. Разрушение двухслойного материала на отрыв и сдвиг происходит преимущественно по контакту щебня с цементным бетоном и в значительной мере зависит от вида и фракционного состава щебня. Наиболее высокие характеристики материала достигнуты при ис -пользовании щебня из плотных каменных пород (гранита, известняка) фракции 10-20 мм при заполнении игл 50-80$ общей площади полимерного слоя, толщина которого должна составлять от 2 до 5 мм.

5. Технология изготовления двухслойных плит полов предусматривает нанесение и разравнивание полимербетонного состава в форме, укладку щебня, предварительное выдерживание до начала гелеобразования состава, укладку и уплотнение мелкозернистого бетона и тепловую обработку. Рекомендовано вакуумирование поли-мербетонного слоя при остаточном давлении 0,005-0,01 МПа и отработан режим виброуплотнения слоя мелкозернистого бетона цри амплитуде 0,3 мм, частоте 50 Гц и его вакуумирования при остаточном давлении 0,01-0,05 МПа в течение 1,5-2,5 минут, обеспечивающий немедленную распалубку и высокое качество изделий.

6. Обоснованы рациональные условия твердения композиционного материала, включающие предварительное выдерживание полимер-бетонного состава в течение 20 минут при температуре 50°С. Последующая тепловая обработка двухслойных изделий осуществляется при температуре 60-70°С, относительной влажности от 25 до 60$ в течение 8-12 часов.

7. Разработаны эффективные полимермин еральные составы для слоистых изделий, обеспечивающие их высокие физико-механические и эксплуатационные свойства, заданные цвет, текстуру и внешний вид, иммитирующий шлифованный гранит. Рекомендованные и используемые в производстве плит полов "Гранитин" составы обеспечивают о показатели истираемости не более 0,4 г/см и ударостойкости не о менее 450 дщ/см . Рабочий слой изделий характеризуется малой пористостью, водопоглощением не более 0,6$ и прочностью на сжатие не менее 90 МПа.

8. На двухслойные плиты для полов разработаны технические условия, временный технологический регламент, инструкция по технологии производства и нормативно-техническая документация.

Внедрена первая линия изготовления плит полов "Гранитин" произо водительностью 8 тыс.м в год на заводе ЖЕИ-7 Главмоспромстрой-материалов. Изготовлена и проходит испытания на комбинате

Стройиндустрия" полуавтоматическая установка для изготовления двухслойных плит. В настоящее время проектируется на ее основе 2 линия производительностью 60000 м в год.

Фактический экономический эффект от использования изделий по действующей линии завода ЖБИ-7 составляет 45120 руб. в год.

Экономический эффект от замены декоративных плит, выпускаемых Московским комбинатом строительных материалов плитами "Гранитин", изготавливаемых на проектируемой линии Люберецкого комбината строительных материалов и конструкций, составит 437 400 руб.

1. Основные направления экономического и социального развития СССР на 1.81-1985 годы и на период до 1990 года. - Правда, 1980, 2 декабря.

2. Абелян Р.Д. Исследование в области разработки технологии производства декоративного камня на полимерном связующем: Дисс. на соиск.уч.ст.канд.техн.наук. Б.М., 1974. 130 с.

3. Авдеев Г.М., Ли П.З., Седов Л.Н. "Отверждение смолы ПН-1 различными инициирующими системами, "Пластические массы", № 8, 1967, с.26-29.

4. А.С. I9849I (СССР). Мастика "Эфураль" для наливных полов / Е.Д.Белоусов, Г.Ш.Бродский и др. Опубл. в Б.Н., 1967, № 14, с.57.

5. А.С. 694470 (СССР). Способ изготовления бетонных изделий. В.И.Соломатов, А.Е.Шейнин и др. Опубл. в Б.И., 1979, № 40, с.83.

6. А.с. 716827 (СССР). Эмульсионная смазка для металлических форм / О.И.Довжик, В.А.Соколов и др. Опубл. в Б.И., 1980, № 7, с.69-70.

7. Альперин В.Н., Чапский К.А. Светопрозрачные стеклопластики в строительстве. М., Стройиздат, 1968, 175 с.

8. Алыниц И.М., Афанасьева Н.Г., Град Н.М., Коршунов М.А. "Новые тройные инициирующие системы для полиэфирных связующих", "Пластические массы", № 4, 1968, с.17-18.

9. Багдасарьян Х.С. Теория радикальной полимеризации. М., "Наука", 1966, 300 с.

10. Баженов Ю.М., Гусев Б.В., Давидюк А.Н. и др. Поверхностная обработка бетонов различными пропиточными материалами. -В кн. Композиционные материалы и конструкции для сельскохозяйственного строительства. Саранск. 1980, с.4-8.

11. Баженов Ю.М. Бетон при динамическом нагружении. М., Строй-издат, 1970, 272 с.

12. Балалаев Г.А. и др. Производство антикоррозионных работ в промышленном строительстве. М., Стройиздат, 1973, 270 с.

13. Белоусов Е., Фиговский 0. Полы из полимерных материалов. "Строитель", № 9, 1965, с.24-25.

14. Винарский В.Л. Защитные покрытия и футеровки в строительстве. Киев. "Буд1вельник", 1976, 173 с.

15. Винарский В.Л. Эпоксидные смолы в строительстве. Киев, "Буд1вельник", 1972, 153 с.

16. Вольфсон С.А. Композиционные полимерные материалы сегодня и завтра. М., Знание, 1982, 62 с.

17. Вяземская Н.И., Калинин Е.В. Применение эпоксидных полимер-бетонов для ремонта гидротехнических сооружений Сб. Перспективы применения бетонополимеров и полимербетонов в строительстве, М., Стройиздат, 1977, с.79-80.

18. Ганс У.Х.-А. Поточная технология изготовления полиэфирных полимер бе тонов. Реферативная информация, серия "Промышленность полимерных, мягких кровельных и теплоизоляционных строительных материалов". Вып.8, М., ВНШЭСМ, 1978, с.12-14.

19. Ганс У.Х.-А., Фиговский О.Л. Декоративные плиты из полимер-бетонов для покрытия полов. М., ВНИИЭСМ, 1979, 45 с.

20. Гарин В.Н., Долгополов Н.Н. Полимерные защитные и декоративные покрытия строительных материалов. М., Стройиздат, 1975, 191 с.

21. Гернштейн И.Н., Уваров Е.П. "Промышленное строительство", № 4, 1964, с.34.

22. Голант Щ.Н. применение эффективных материалов при ремонтежилых и общественных зданий. М., Стройиздат, 1979, 136 с.

23. Гусев Б.В., Давидюк А.Н., Магдеев У.Х., Муджири Б.Г. Модификация поверхности бетонных и железобетонных изделий. -Промышленность строительных материалов Москвы, 1978, № 5, с.18-20.

24. Гусев Б.В., Зазимко В.Г., Нетеса Н.И. Исследование напряженно- деформированного состояния композитов с использованием метода конечных элементов. Изв.вузов. Строительство и архитектура. 1981, № 8, с.13-16.

25. Далматов В.Я. Оценка и пути повышения стойкости полов к ударам. Научн.тр. / ЦНИИПромзданий, М., 1974, вып.34. Полы производственных зданий, с.4-12.

26. Далматов В.Я., Иртуганова С.Х., Галактионов А.И. Ударная стойкость сплошных покрытий полов из модифицированных поли-меррастворов на основе мономера ФА Научн.тр. / ЦНИИПромзданий, М., 1974, вып.34. Полы производственных зданий,с.80-88.

27. Далматов В.Я., Ким И.П., Фиговский О.Л. и др. Полы промышленных зданий. М., Стройиздат, 1978, 136 с.

28. Денисов Л.И., Домокеев А.Г., Иванов О.М., Кулькова В.М. Бетонные покрытия полов промышленных зданий. М., Стройиздат, 1971, 129 с.

29. Джабаров В.М., Хорькова М.А. и др. Пропитка бетона мономерами и полимеризация их в поровом пространстве. В кн.: Исследование бетонов с применением полимеров. М., 1980, с.52-57.

30. Дзугаев В.А., Бондарь К.Я., Попов В.Т., Соломенко М.Г. Полимеры в строительстве (опыт применения пластмасс в современном строительстве). Киев, "БудГвельник", 1967, 244 с.

31. Елшин И.М. Полимербетоны в гидротехническом строительстве. М., Стройиздат, 1980, 192 с.

32. Елшин И.М., Мощанский Н.А., Олехнович В.А., Берман Г.М. Синтетические смолы в строительстве (международный опыт). Киев, "Буд1вельник", 1969, 160 с.

33. Зенкевич O.K., Чанг И. Метод конечных элементов в теории сооружений и в механике сплошных сред. Пер. с англ. М., "Недра", 1974, 239 с.

34. Иртуганова С.Х., Дидман B.C., Галактионов А.И. Усовершенствованные полимеррастворы для химически стойких покрытий полов. Научн.тр. / ЦНИИПромзданий, М., 1974, вып.34. Полы производственных зданий, с.72-79.

35. Карабанов Б.П., Соколова Л.А., Шалтала Г.А. Опыт применения полимербетонных плит. "Техника защиты от коррозии", 1974, вып.4(91), с.5-7.

36. Каргин В.А., Слонимский Г.Л. Краткие очерки по физико-химии полимеров, "Химия", М., 1967, с.231.

37. Кардашов Д.А. Синтетические клеи. М., Химия, 1968, 592 с.

38. Кардашов Д.А. Конструкционные клеи. М., Химия, 1980, 288 с.

39. Карпинос Д.М., Олейник В.И. Полимеры и композиционные материалы на их основе в технике. Киев, Наук.думка, 1981, 180 с.

40. Кацнельсон М.Ю., Бадаев Г.А. Пластические массы: Свойства и применение: Справочник. Л., "Химия", 1978, 384 с.

41. Кольцова Т.Я., Кербер М.Л., Акутин М.С. и др. Клеи повышенной прочности. "Пластические массы", № 10, 1981, 40-42 с.

42. Кошкин В.Г. и др. В сб.трудов ВНИИНСМ "Полимерные строительные материалы", 1972, вып.33.

43. Кошкин В.Г., Фиговский О.Л., Смокин В.Ф., Небратенко Л.М. Монолитные эпоксидные, полиуретановые и полиэфирные покрытия полов. М., Стройиздат, 1975, 121 с.

44. Кошкин В.Г., Черкинский Ю.С., Ларкина В.И. и др. Монолитныемастичные и полимерцементные полы, Строитель, № 9, 1965, с. 17-20.

45. Ли П.З., Михайлова З.В., Быкова Л.В. Сополимеризация ненасыщенных полиэфиров с различными мономерами , Пластические массы , № 6, 1966, с.19-21.

46. Липатов Ю.С. Физико-химия наполненных полимеров. Киев, "Наукова думка", 1967, 233 с.

47. Литвин А.Н. Железобетонные конструкции с полимерными покрытиями. М., Стройиздат, 1974, 175 с.

48. Макаренков В.Н. Цветные дорожные пластбетоны. Воронеж, Изд.Воронежекого университета, 1975, 166 с.

49. Максимов Ю.В., Патуроев В.В., Путляев И.Е., Фанталов A.M. Новые конструкции химически стойких беспыльных полов на основе полимеров для промышленных зданий. М., Стройиздат, 1974, 59 с.

50. Малкес Л.Я. и др. Контроль качества бетона и железобетона методом люминисцентной дефектоскопии. Сб. "Вопросы теории и технологии железобетона" (Тез.докладов УЛ. Всесоюзн.конференции по бетону и железобетону), Харьков, 1972.

51. Метхалф А. Композиционные материалы, т.1. "Поверхности раздела в металлических композициях". М., Мир, 1978, 438 с.

52. Мощанский Н.А., Путляев И.Е. Современные химически стойкие поля. М., Стройиздат, 1973, 120 с.

53. Мощанский Н.А., Путляев И.Е., Пучнина Е.А. и др. Химически стойкие мастики, замазки и бетоны на основе термоактивных смол. М., Стройиздат, 1968, 184 с.

54. Народное хозяйство СССР в 1980 г.: Стат.ежегодник / ЦСУ СССР. М., Финансы и статистика. 1981, 583 с.

55. Николаев А.Ф. Технология пластических масс. Л., "Химия", 1977, 367 с.56. Патент США № 3433761.

56. Патуроев В.В. Перспективы применения в строительстве поли-мербетонов. В кн.: Исследование бетонов с применением полимеров. М., 1980, с.3-6.

57. Патуроев В.В. Технология полимербетонов (физико-химические основы). М., Стройиздат, 1977, 236 с.

58. Потапов Ю.Б., Соломатов В.И., Селяев В.П. Полимерные покрытия для железобетонных конструкций. М., Стройиздат, 1973, 128 с.

59. Прейскурант № 05-02 оптовые цены на синтетические смолы и пластические массы. М., Прескурантиздат, 1980, 254 с.

60. Прейскурант № 05-01 оптовые цены на химическую продукцию. М., Прейскурантиздат, 1974, 142 с.

61. Призмазоков A.M., Швидко Я.И. Эпоксидные компаунды в транспортном строительстве. М., "Транспорт", 1977, 119 с.

62. Путляев И.Е. Кинетика усадки и внутренние усадочные напряжения в полимерных материалах на основе реактопластов. Сб. НИИЖБ. Конструктивные и химически стойкие полимербетоны. М., Стройиздат, 1970, с.70.

63. Путляев И.Е., Уварова И.Б. Химически стойкие полы промзданий из полимерных мастик. Обзор. М., Стройиздат, 1978, 72 с.

64. Рекомендации по технологии изготовления полимерных бетонови применению их в транспортном строительстве. М., Изд.ЦНИИС, 1972, 35 с.

65. Рекомендации по технологии поверхностной пропитки бетонныхи железобетонных изделий составами на основе эпоксидных смол. М., Тлавмоспромстройматериалы", 1981, 17 с.

66. Сб. "Методы исследования цементного камня и бетона". Госстройиздат, М., 1970.

67. Сегерлинд JI.Д. Применение метода конечных элементов/ Перевод с англ. М., Мир, 1979, 392 с.

68. Седов Л.Н., Михайлова З.В. Ненасыщенные полиэфиры. М., "Химия", 1977, 232 с.

69. Смокин В.Ф., Фиговский О.Л. Полиэфирные и полиуретановые смолы в строительстве. Киев, "БудГвельник", 1974, 148 с.

70. Соломатов В.И., Клюкин В.И., Кочнева Л.Ф. и др. Армополимер-бетон в транспортном строительстве. "Транспорт", М., 1979, 232 с.

71. Соломатов В.И., Рева В.Ф., Козюк С.М. Долговечные полы из полимербетона на основе эпоксидной смолы. "Техника защиты от коррозии". М., 1970, № 5, с.17-21.

72. Соломатов В.И., Карычева Н.П., Белявский И.Ю. Укладка пласт-бетонного покрытия пола в депо. "Транспортное строительство",1967, № 6, с.26-27.

73. Сорочишин А.Г. Стеклопластики. (Производство и применение). М., Стройиздат, 1964, 251 с.

74. Справочник по пластическим массам под редакцией В.М.Катаева, В.А.Попова, Б.И.Сажина, Т.П. "Химия", М., 1975, 566 с.

75. Статистические алгоритмы и программы. Науч.тр. МИНХ им. Г.В.Плеханова. Вып.1. М., 1978, 157 с.

76. Стренг Г., Фикс Дж. Теория метода конечных элементов. "Мир", М., 1977, 349 с.

77. Ткачук Б.М., Зубкова З.А., Пиотрковская В.Г., Белецкая Т.В. Сополимеризация модифицированной ненасыщенной полиэфирной смолы с различными мономерами. "Пластические массы", № 9, 1967, с.3-6.

78. Уварова И.Б., Сулейманова Ж.М., Новикова А.Н. Химически стойкие наливные полы из полимерных материалов. В кн.:

79. Исследование бетонов с применением полимеров. М., 1980, с.82-88.

80. Федорова В.А. Разработка и исследование сплошных покрытий полое на основе эпоксидных компаундов: Дисс. на соиск.уч. ст.канд.техн.наук. М., 1977, 170 с.

81. Фиговский 0.Л. Экспериментальные исследования в области прогнозирования долговечности покрытий полов производственных зданий. М., ЦНИИпромзданий, 1979, 119 с.

82. Фиговский О.Л. Полимерные покрытия полов производственных зданий. Сб. "Опыт проектирования устройства и эксплуатации полов производственных зданий". М., Стройиздат, 1977, с.4-6.

83. S3. Фрейдин А.С., Шолохова А.Б. О прочности соединений бетона на синтетических клеях при различных воздействиях. " Бетон и железобетон", № 9, 1965, 18-19 с.

84. Фридман В.В. Исследование свойств полимерного бетона для применения его в двухслойных железобетонных конструкциях. Автореферат дисс. на соиск.уч.ст.канд.техн.наук. М.,1969,17с.

85. Хоменко В.П., Власюк Н.В. Защита строительных конструкций от коррозии (справочное пособие). Киев, "Буд1вельник", 1971, 142 с.

86. Хрулев В.М. Синтетические клеи и мастики (применение в строительстве). М., "Высшая школа", 1970, 368 с.

87. Чуйко А.В., Иващенко Ю.Г., Бурханов Р.Х. и др. Упрочненные полимербетонные плиты для полов. Сб. "Опыт проектирования, устройства и эксплуатации полов производственных зданий". М., Стройиздат, 1977, с.42-43.

88. Шестеркина Н.Ф. Разработка и исследование пластифицированных полиэфирных мастик для монолитных покрытий по бетону: Дисс. на соиск.уч.ст.канд.техн.наук. М., 1972, 163 с.

89. Шейкин А.Е. Строительные материалы. М., Стройиздат, 1978, 432 с.

90. Шейкин А.Е., Чеховский Ю.В., Бруссер М.И. Структура и свойства цементных бетонов. М., Стройиздат, 1979, 344 с.

91. Шипелевский Б.А., Беляков Б.Н. Производство железобетонных конструкций с полимерными полами. Сб. "Опыт проектирования, устройства и эксплуатации полов производственных зданий", М., Стройиздат, 1977, с.24-26.

92. Шнейдерова В.В., Мигаева Г.С. Химически стойкие лако1фасоч-ные покрытия для железобетонных конструкций. "Бетон и железобетон", № 9, 1965, 16-18 с.

93. Щрейнер С.А., Зубов П.И. ДАН СССР, т.124, № 5, 1102, 1959.

94. A clams М., Browne R., French Е. Llsln^ po/j^me г concrete. -„Raiment LnternaUonar, WS vol.3,114, р.212ЛЧ, ZM.

95. Eoenlj H.V. Unsaturated pofyester Stucture and Properties. Amsterdam, 1964, 222s.96. „ Civ if E n^ineerin^" 6 7 , /V 8 , P. 37.

96. JaKU&owsKlE. Beschichtunjen mii „ F^ussi^Kunststoffen"- Die Mdpp , Ш1 , Mi , ^ 7, S 556-559.98; Lava.1 G. „ 1/app^icaUon des mztieres pUsii^ues aux revetemntsde sols indusirieis" Consiructm , Ш2 , У 2

97. Lau/rece 1R. Po^ester Resins .Xondon, I960, 2S1s.100. lKe£senJC.£. TTiecknici^ properties of potymers and Composites. Tl.f. 4914, Reinhoid pu^.-214 p.

98. Plastics, design and processing, 1961, p.7.

99. IftKch F. lndusiriejuss^oden aus Kunstha rz . ~ -Fussioclen Forum, 3uni/l^di , 6 9