автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Эпоксидно-битумные композиты каркасной структуры

ПЕНЗЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРООИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

РГВ 0/1

На правах рукописи

Калгин Юрий Иванович

ЭПОКСИДНО-БИТУМНЫЕ КОМПОЗИТЫ КАРКАСНОЙ СТРУКТУРЫ

Специальность 05.23.05 "Строительные материалы и изделия"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Пенза - 1997

Работа выполнена в Московском государственном университете

путей сообщения.

Научные руководители

- академик РААСН. доктор технических наук, профессор Соломатов В.И. доктор технических наук, профессор Ерофеев В. Т.

Официальные оппоненты

член-корреспондент РААСН. доктор технических наук, профессор Бобрышев А.Н., кандидат технических наук Кожевников М.А.

Ведущая организация : АО " ЖБК - 1 ", г. Саранска.

Защита состоится "13 " ноября 1997 года в /3 00 часов в аудитории на заседании совета К 064.73.01 по присуждению

ученой степени кандидата техническиих наук в Пензенской государственной архитектурно-строительной академии по адресу: г. Пенза, ул. Титова. 28.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке академии. Автореферат разослан " 13 " октября 1997 года.

I?

Ученый секретарь диссерташюдаогохювета К 064.73.01, кандидат технических наук, доцент У^Ъ^/?с/У ¿¡Значков ю.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. Создание долговечных и эффективных строительных композиционных материалов, способных обеспечить длительную и надежную работу защитных покрытий по строительным конструкциям, и полов в зданиях с агрессивными средами, является чрезвычайно актуальной задачей. Одним из эффективных способов повышения долговечности и снижения стоимости строительных композитов является получение материалов с оптимальной структурой на модифицированных полимерных связующих.

Несмотря на все увеличивающиеся темпы использования в строительстве материалов на полимерных связующих некоторые вопросы структурообразования, технологии и оптимизации составов композитов с модифицирующими добавками, а также их долговечность в условиях воздействия различных агрессивных сред остаются малоизученными.

Цель работы заключается в научном обосновании приемов и методов получения эффективных строительных композитов каркасной структуры на эпоксидно-битумном связующем для устройства антикоррозионных защитных покрытий строительных конструкций и изготовления полов промышленных предприятий.

Для этого потребовалось решение следующих задач.

1.Установить основные закономерности структурообразования каркасных эпоксидно-битумных.композитов и разработать предложения по оптимизации их структуры и составов.

2.Разработать и оптимизировать применительно к каркасным полимербетонам эпоксидно-битумные связующие, обладающие пониженной усадкой, повышенной прочностью и долговечностью в условиях воздействия химически агрессивных сред, микроорганизмов и циклически действующих температур.

3.С учетом особенностей технологии, структуры и свойств каркасов и связующих, разработать рациональную технологию изготовления каркасных эпоксидно-битумных полимербетонов.

4.Исследовать физико-технические свойства каркасных полимербетонов на эпоксидно-битумных связующих.

Научная новизна. Впервые проведены комплексные исследования свойств эпоксидно-битумных связующих и каркасных композитов на их основе. Разработаны теоретические основы созда-

ния эффективных эпоксидно-битумных связующих. С позиций полиструктурной теории разработаны принципы формирования эпоксидно-битумных композиционных материалов, установлены закономерности формирования структуры и свойств композитов в зависимости от структурных факторов. Исследовано влияние содержания битума и его природы на физико-механические свойства эпоксидно-битумных композитов. Оптимизированы составы композитов для изготовления полов и покрытий стойких в условиях воздействия химически агрессивных сред, микроскопических организмов и циклически действующих температур. Исследовано влияние природы наполнителя на структурообразование. прочность и долговечность эпоксидно-битумных композитов. Разработана теоретическая модель процесса усадки и расширения композитов. Предложены активные добавки для снижения усадочных деформаций и повышения химического сопротивления эпоксидно-битумных композитов. Разработана технология изготовления и установлены основные физико-технические свойства композитов каркасной структуры.

Практическое значение работы заключается в разработке рациональной технологии изготовления композитов оптимальной "структуры на основе эпоксидно-битумных связующих для эксплуатации в условиях воздействия агрессивных сред, микроскопических организмов и циклически действующих температур. Предложена эффективная технология получения каркасных композитов на эпоксидно-битумных связующих на уровнях микро и макроструктуры. Получены составы каркасных и матричных композитов, обладающие улучшенными физико-техническими показателями. Разработаны безусадочные и расширяющиеся составы эпоксидно-битумных связующих, позволяющие формировать каркасные композиты с пониженными структурными напряжениями.

Реализация работы. Результаты исследований использованы при устройстве опытных участков полов в А.О. "Молоко" г.Рузаевка и при проведении ремонтных работ на автодороге п.Октябрьский - Красные Поляны Ардатовского района Р. Мордовия.

Апробация работы и публ и-к а ц и и. Результаты исследований докладывались на научно-технических конференциях в гг.Саранске (1994. 1995. 1996 гг.), Суздале (1994. 1995,1996 гг), Барнауле 1997 г.. По результатам исследований опубликовано 10 печатных работ.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из

введения, восьми глав, общих выводов, списка литературы из 107 наименований, приложений и содержит 203 страницы машинописного текста, 40 рисунков, 35 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность темы, определены цель диссертационной работы, ее научная новизна и практическая значимость. Отмечено внедрение полученных результатов в строительстве.

В первой главе приводится обзор литературы по структурообразованию, свойствам, технологии изготовления эпоксидных полимербетонов и их применению в строительстве.

Современное представление о структуре , технологии и свойствах КСМ, в том числе и на полимерных связующих, основывается на работах В.И. Соломатова, Ю.М. Баженова. А.Н.Бобрышева. П.Г. Ко-мохова, Ю.С. Липатова, У.Х. Магдеева, В.В. Патуроева,'Ю.Б.Потапова, А.П.Прошина, И.Е.Путляева, Р.З. Рахимова. Ю.А.Соколовой, В.П.Селяева, В.Т.Ерофеева. В.И. Калашникова. В.Д.Черкасова. В.Г. Хозина ,**" А.П.Федорцова. Ю.Г. Иващенко, Л.Скупина, М. Энгулеску, и многих других ученых. Основные положения современной теории структурообразования и технологии КСМ'наиболее полно представлены в работах профессора В.И. Соломатова и его учеников.

Согласно теории, развиваемой под руководством В.И. Соломатова. КСМ рассматриваются полиструктурными. т.е. составленными из многих структур (от атомных и молекулярных до макроструктур в объеме всего изделия), переходящих одна в другую по принципу "структура в структуре". При этом КСМ рассматриваются на двух уровнях: микро и макроструктуры. Выделение данных уровней отражает объективные закономерности структурообразования и формирования свойств КСМ. Микроструктура включает связующее вещество, отвердители, модификаторы, растворители и тонкодисперсные наполнители. Макроструктура формируется путем совмещения микроструктуры с заполнителями мелких и крупных фракций.

Рассмотрена зависимость свойств микроструктуры от основных структурообразующих факторов: удельной поверхности наполнителя, его количества, физико-химической активности наполнителя к вяжущему. Указаны оптимальные значения дисперсности наполнителя и степени наполнения. Показано, что улучшение свойств связующих

- б -

достигается при условии физико-химической активности наполнителя к полимеру. Проанализированы способы улучшения структуры полимерных связующих. Рассмотрены вопросы структурообразования поли-мербетонов на уровне макроструктуры, показана зависимость прочности от основных структурообразующих факторов.

Отмечено, что наибольшее применение в строительстве находят полимербетоны на эпоксидных связующих, что обусловлено структурными особенностями эпоксидных полимеров: возможностью получения их как в жидком так и в твердом состоянии, способностью отверж-датся в широком температурном интервале в слоях любой толщины, незначительной по сравнению с другими термореактивными полимерами усадкой, высокими значениями адгезионой и когезионной прочности, химической стойкостью к действию агрессивных жидкостей, атмосферостойкостью, хорошей окрашиваемостью и совмещаемостью с другими полимерами. Также показано, что применение эпоксидных смол в чистом виде, в качестве связующего, не оправдано по ряду технических и экономических причин, поскольку эпоксидные смолы имеют: повышенную вязкость, малую жизнеспособность, низкую де-формативность, повышенную хрупкость, а также высокую стоимость.

, Расширение применения эпоксидных композитов, повышение их эффективности и долговечности, снижение стоимости основываются на применение модифицированных связующих, всесторонней оптимизации структуры и составов полимербетонов на уровнях микро и макроструктуры. Выполнен анализ существующих методов модификации эпоксидных вяжущих, которые подразделяются на три основные группы: химические, физико-химические и физические. Указано, что в качестве малодефицитных модифицирующих добавок могут быть использованы нефтяные битумы. В настоящее время вопросы структурообразования, технологии изготовления, а также физико-технические свойства эпоксидно-битумных композитов не исследованы.

Во второй главе сформулированы цель и задачи исследований диссертационной работы. Описаны важнейшие характеристики применяемых материалов. Для получения связующих использовались: эпоксидная смола марки ЭД-16; нефтяные битумы марок БНД 90/130, БНД 200/300. Отверждение производилось полиэтиленпо-лиамином. В качестве наполнителей использовались следующие порошкообразные материалы : графит, портландцемент, силикогель. оксид алюминия. Мелким заполнителем служил кварцевый песок с модулем крупности 1,4 . В качестве крупного заполнителя применя-

лись гранитный щебень и керамзит.

При исследовании физико-технических свойств связующих, каркасов и полимербетонов использованы современные механические, физико-механические и математические методы. Физико-механические характеристики определялись в соответствии с ГОСТ. Стойкость связующих и каркасных композитов определялась по изменению прочности, массосодержания образцов, выдержанных определенный период времени в жидких агрессивных средах. В качестве агрессивных сред рассматривались: вода, водные растворы соляной и серной кислоты 5 и 10 % - ной конц.. мочевины 20 и 50 7. -ной конц. .10 7. -ной раствор едкого натра, растворы хлористого натрия различной конц.. бензин, дизельное топливо и моторное масло. Агрессивные среды и их концентрация выбраны из условия использования композитов на эпоксидно-битумных связующих в промышленном строительстве, а также для устройства и ремонта дорожных покрытий.

Для измерения усадочных напряжений связующих'использовали консольный метод. Неразрушающий метод контроля свойств материала производился с помощью ультразвукового прибора марки УКБ-1. При оптимизации составов и технологии изготовления композитов применены методы математического планирования эксперимента. Обработку результатов исследований производили с помощью современных статистических методов.

В третьей главе сформулированы теоретические предпосылки создания композитов на основе эпоксидно-битумных связующих с улучшенной структурой. Приведены предполагаемые механизмы взаимодействия эпоксидной смолы и нефтяного битума при приготовлении композиционного материала, выполнено прогнозирование физико-технических и физико-химических свойств эпоксидных композитов при введении в состав добавки битума.

Наиболее важными соединениями битумов с точки зрения реакционной способности и совместимости с эпоксидными смолами являются асфальтены и смолы. Гипотетическая модель молекулы асфаль-тена имеет полициклическую структуру с молекулярной массой 2020 -2080, содержащую 42-43 ароматических кольца. 18-19 метильных групп. 15-16 метиленовых групп. Содержание углерода в асфальте-нах составляет 78-80 7. , содержание гетёроатомов в сумме (по массе атомов кислорода, азота, серы, металлов) доходит до 4,5-5,5 7. . Известно, что функциональные концы асфальтена, образующиеся в процессе жесткой отгонки летучих из тяжелых продуктов

нефтепереработки , располагаются более или менее равномерно по контуру частицы. Причем эти концы , обладая реакционной способностью за счет атомов кислорода, серы, азота, реагируют как с подобными себе группами других частиц, так и с эпоксидной смолой. особенно в неотвержденном состоянии. Это позволяет считать, что эпоксидная смола с добавкой нефтяного битума под воздействием асфальтенов и смол полимеризуется. Смолы содержат гетероато-мов еще больше,чем асфальтены. а значит, и более реакционноспо-собны. Поскольку асфальтены и смолы содержат значительное количество гетерогенных атомов (О,N.Б.металлы) - до 4,5-5,5 7. , можно предположить, что их полимерные, полициклические частицы окаймлены по периметру реакционноспособными группами: -ОН : -БН: -С00Н; -СОН: -50 Н; =МН; -ЛН : -N0 : =С=0 и др. . которые могут вступать во взаимодействие, как между собой, так и эпоксигруппа-ми.Наличие функциональных групп в частицах асфальтенов и смол придает гидрофильный характер их поверхности, благодаря чему они хорошо прилипают к поверхности эпоксидной смолы, хорошо совмещаются с ней и могут пластифицировать отверждаемую смолу.

Масла, как парафиновые, так и ароматические, имеют лиофоб-ный характер, т.е. обладают меньшим сродством с поверхностью эпоксидных смол. Низкое йодное число (26-36 %), низкое кислотное число (0,90-2,7 мг КОН), незначительное содержание гетероатомов предполагает низкую реакционную способность масел и эту часть битума нельзя отнести к полезной части битума как эффективного модификатора эпоксидной смолы. Их роль сводится лишь к разбавлению массы, набуханию в них асфальтенов, благодаря чему они снижают реакционную способность последних.

Наличие в эпоксидной смоле двух типов функциональных групп (эпоксидных и гидроксильных) позволяет проводить отверждение различными веществами, способными взаимодействовать не только с эпоксидными, но и с гидроксильными группами. Эпоксидная смола содержащая эпоксидные группы на концах цепей, может вступать в реакцию с соединениями содержащими активный водород. Реакционно-способные компоненты битума будут вступать в реакцию с эпоксидной смолой, особенно полно при малом содержании отвердителя.

Известно, что прочность и долговечность полимерных композитов зависит от-дисперсности наполнителя, степени взаимодействия наполнителя с полимером, количества полимера и модификатора в связующем, количественного содержания наполнителя. При выполне-

нии иследований. методом математического моделирования, получены эффекты указанных факторов на показатели прочности, химической стойкости и долговечности композитов на основе эпоксидно-битумных связующих.

За счет применения наполнителей можно достигнуть снижения до минимума усадочных деформаций, а в некоторых случаях получение расширяющихся полимербетонов. Последние можно •получить за счет использования специальных наполнителей, которые при взаимодействии с жидкой фазой увеличиваются в обьеме. Моделирование процесса расширения полимербетонов было выполнено при помощи метода конечных элементов. Изменяемыми параметрами являлись: отношение активный наполнитель-полимер (Н/П), величина отношения модулей упругости полимерного связующего (Ее) и активного наполнителя (Ен). В результате расчета были получены значения деформаций при различных вариантах Н/П и Ес/Ен. Полученные результаты показали, что значительное влияние на. деформации оказывает содержание активного наполнителя, а отношение упругих показателей не существенно влияет на процесс деформирования. Результаты исследований апроксимированы по формуле, представляющей собой полином 4-й степени, характеризующей процесс расширения в зависимости от степени наполнения :

Ьр = Ьо (0,682 + 2.038Х - 2,39Х2+ 6.418Х3- 5.04Х4) , где Ьр и Ьо соответственно деформации композиций с активным наполнителем и чистым полимером, X = Н/П.

Теоретические результаты подтверждены экспериментальными исследованиями. При выполнении исследований в качестве активного наполнителя рассматривался силикогель марки ШСМВ-150. Результаты эксперимента показали , что при введении данного наполнителя в количестве до 1,5 7. величина усадки практически не снижается. При введении силикогеля в количестве 10 % был получен безусадочный полимербетон. а при 20 % получен эффект расширения. Это позволяет полученные модели использовать для проектирования составов обладающих малой усадкой и расширяющимися свойствами.

В четвертой главе рассмотрены вопросы струк-турообразовайия и приведены результаты исследования физико-механических свойств эпоксидно-битумных связующих. Установлено, что прочность эпоксидно-битумных композитов сохраняется на достаточно высоком уровне при содержании битума в связующем до 30 X. При большем содержании битума в эпоксидно-битумном композите проис-

ходит резкое падение прочности. Установлена благоприятная роль добавки битума на водостойкость композитов. Выявлено, что введение битума в состав эпоксидного связующего оказывает не только пластифицирующий, но и водоотталкивающий эффект. Показано, что для совмещения с эпоксидной смолой более предпочительны глубоко-окисленные дорожные или строительные битумы.

Эксперементально установлено , что предварительное разжижение вязкого битума перед совмещением с эпоксидной смолой позволяет избежать дополнительного нагрева компонентов модифицированного связующего, что неизбежно при перемешивании эпоксидной смолы и битума при отсутствии растворителя. Выявлены зависимости изменения физико-механических свойств композитов от природы растворителя. Установлено, что лучшие показатели соответствуют составам в которых в качестве растворителей применялись: ацетон, бутиловый спирт и бензин..

Показано влияние природы наполнителя на физико-механические свойства эпоксидно-битумных композитов. Наибольшей прочностью характеризуются композиты в которых в качестве наполнителя использовались порошки гранита, кварца, портландцемента. Пониженную прочность имеют составы наполненные известняком, доломитовой мукой, графитом, цементной и кирпичной пылью.

Приводятся зависимости свойств композитов от дисперсности и количественного содержания наполнителя. Наибольшая прочность соответствует композитам, наполненным порошками с дисперсностью 40 м2/кг в количественном содержании 1:1 по массе по отношению к содержанию эпоксидно-битумного связующего. Предельное наполнение эпоксидно-битумных композитов установлено при соотношении 1:6 по массе в случае использования кварцевого песка фракции 0,63-1,25 и 0,315-0,63 мм и 1:5 по массе соответственно для фракции 0,14-0,315 и менее 0,14 мм.

Анализ результатов исследований прочностных свойств эпоксидно-битумных композитов выявил интервал оптимального содержания отвердителя. Оптимальная потребность в отвердителе для перевода эпоксидно-битумной композиции в твердое состояние состовля-ет 14-18 масс, частей на 100 масс, частей эпоксидной смолы при содержании битума в связующем от 10 до 30 7. . При содержании битума 40 % и более увеличение расхода полиэтиленполиамина не приводит к повышению прочности, т.к. из-за большого количества битума молекулы эпоксидной смолы достаточно удалены друг от друга.

- 11 -

что затрудняет организацию жесткой трехмерной сетки.

В пятой главе изложены результаты исследований химического и биологического сопротивления эпоксидно-битумных композитов. Получены количественные зависимости изменения коэффициента химической стойкости эпоксидно-битумных связующих в воде, растворителях, маслах, а также в водных растворах кислот, щелочей, солей и минеральных удобрений. Установлено, что введение битума повышает водостойкость эпоксидных композитов. При содержании битума в связующем в количестве 30 У. повышается водостойкость на 15 % . Показано, что модификация эпоксидного связующего битумом в количестве до 30 7. незначительно снижает его стойкость в растворах кислот, а также в маслах и растворителях. Установлено положительное влияние битума на химическое сопротивление эпоксидно-битумных связующих в растворах мочевины 20 7. и 50 % -ной концентрации. Выявлено влияние типа растворителя, применяемого для предварительного разжижения битума перед совмещением его с эпоксидной смолой, на химическое сопротивление эпоксидно- битумных композитов в водных' растворах кислот и щелочей. Наиболее высокое химическое сопротивление имеют составы в которых в качестве растворителя применялся толуол, бензин и ор-то-ксилол. Исследовано влияние битума на биологическое сопротивление эпоксидных композитов. Показано, что введение добавки битума в эпоксидный полимербетон, в количестве до 20 % , приводит к снижению биостойкости на 1 балл при испытании в условиях благоприятных для роста микроскопических грибов.

В шестой главе приведены результаты исследования по технологии получения эпоксидно-битумных связующих . каркасов и каркасных композитов на их основе. Установлено . что на свойства композитов оказывает влияние последовательность введения составляющих компонентов при приготовлении связующих. Было рассмотрено пять технологических последовательностей, различающихся очередностью введения компонентов в смеситель: эпоксидная смола + разжиженный битум + отвердитель + наполнитель; эпоксидная смола + разжиженный битум + наполнитель + отвердитель; разжиженный битум + наполнитель + эпоксидная смола + отвердитель; эпоксидная смола + отвердитель + разжиженный битум + наполнитель; эпоксидная смола + 0,5 отвердителя + разжиженный битум + 0,5 отвердителя + наполнитель. Наилучшие показатели показал состав, который изготавливался последовательным совмещением эпок-

свдной смолы, разжиженного битума, отвердителя и наполнителя.

Методом математического планирования эксперимента проведена оптимизации режима термообработки эпоксидно-битумных полимер-бетонов. Установлены оптимальные показатели продолжительности и температуры термообработки. Наибольшая прочность композита на эпоксидно-битумном связующем достигается при температуре отверждения 90°С и длительности прогрева 13 часов. Применение для отверждения температур свыше 90°С нежелательно, т.к.1 это приводит к термическому разложению находящегося в композите битума, особенно в пределах поверхностных слоев образцов, что способствует увеличению проницаемости композита и ухудшению водостойкости. Методом математического планирования эксперимента исследовано влияние дисперсного армирования на прочность каркасов с применением эпоксидно-битумных связующих. Установлено, что наибольшие физико-механические характеристики достигаются при содержании арматуры в количестве 3.0 % по массе и длине 30 мм.

Изучена технология получения высоконаполненных покрытий полов . В этом случае пустоты, уложенного на бетонную поверхность. каркаса заполняются сначала порошкообразным материалом, а затем низковязкой матрицей. Проведена оптимизация технологии изготовления полимербетонов, изготавливаемых этим способом.

Эксперементально установлена зависимость физико-механических свойств эпоксидно-битумных каркасных композитов от степени отверждения каркаса перед его пропиткой матрицей. Показано, что наилучшими свойствами обладают композиты полученные пропиткой матрицей каркасов, которые отверждались перед пропиткой в течении 24 часов при нормальной температуре. Исследован режим термообработки каркасных композитов с помощью электрического тока. Показана перспективность данного метода отверждения , при получении отдельных видов изделий .

В седьмой главе приводятся результаты исследования физико-технических свойств каркасных композитов на основе эпоксидно-битумных связующих. Показана повышенная демпфирующая способность эпоксидно-битумных композитов по сравнению с немоди-фицированными прототипами. При содержании битума в количестве 30 7. по массе коэффициент затухания колебаний возрастает почти в 2 раза. Установлены упругие характеристики эпоксидно-битумных композитов. Показано, что введение битума в количествах 20-30 7. способствует повышению деформативности композитов при достаточно

высоких прочностных показателях. Установлено, что эпоксидно-битумные композиты обладают повышенной трещиностойкостью. При повышении содержания битума в композите в количестве более 20 7. происходит увеличение верхней условной границы микротрещинообра-зования на 25-30 7.. Установлена повышенная ударная прочность каркасных полимербетонных покрытий, укладываемых по подслою армированному стеклотканью . Выявлены зависимости изменения усадочных деформаций композитов от содержания битума и растворителя. Показана пониженная усадка у эпоксидно-битумных композитов при введении битума в связующее в разжиженном состоянии. Установлена зависимость ползучести эпоксидно-битумных каркасных композитов от вида заполнителя. Показано, что наибольшей длительной прочностью обладают композиты, где в качестве заполнителя использовался кирпичный бой, а наименьшей наполненные гранитом. Эксперементально исследована теплостойкость и морозостойкость каркасных и матричныххкомпозитов с различным содержанием битума в связующем. Показано, что введение битума в эпоксидное связующее не ухудшает морозостойкость эпоксидных композитов. Установлена зависимость теплостойкости каркасных и матричных , эпоксидно-битумных композитов от вида заполнителей и наполнителей. Установлено, что наилучшей теплостойкостью обладают композиты, наполненные графитом, кирпичной пылью, порошком стеклобоя, а наименьшей с известняком и цементной пылью. Исследовано химическое сопротивление каркасных эпоксидно-битумных композитов от вида заполнителя в водных растворах кислот, щелочей,минеральных удобрений, а также в среде растворителей и масел. Установлено, что наибольшая химическая стойкость соответствует образцам наполненным кирпичным боем и гранитом. Образцы, наполненные керамзитом показали меньшую стойкость практически во всех средах. Установлено, что применение каучука марки СКН-40 в эпоксидно-битумном связующем способствует повышению их стойкости в бензине. Установлена эффективность применения фунгицидной добавки на основе оловоорганического полимера для повышения биологической стойкости композитов.

В восьмой главе приводится опыт производственного внедрения результатов исследований и экономическая эффективность применения эпоксидно-битумных каркасных композитов.

Разработанная технология и составы эпоксидно-битумных каркасных композитов внедрены в 1996 г. при устройстве покрытий в

помещениях А.О. "Молоко" г. Рузаевки и при ремонте автодороги п.Октябрьский - Красные Поляны Ардатовского р-на Р.Мордовия для заделки трещин и сколов в звеньях водопропускных труб и ремонте ж/б ограждений.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1. Впервые проведены комплексные исследования структуры, свойств и технологии получения эпоксидно-битумных связующих и каркасных комозитов на их основе. Получены композиционные строительные материалы, обладающие улучшенными физическими, механическими и эксплуатационными свойствами.

2. Разработаны теоретические основы получения эпоксидных композитов, модифицированных нефтяными битумами с оптимальными свойствами и структурой. Показан механизм взаимодействия эпоксидных и битумных связующих в процессе структурообразования композита.

3. Получены количественные зависимости прочности, жесткости, химического и биологического сопротивления, а также стойкости в условиях воздействия циклически действующих температур эпоксидно-битумных композитов от содержания модифицирующей добавки.

4. Установлена роль различных растворителей и наполнителей в структурообразовании композитов. Показано, что лучшие показатели прочностии и стойкости достигаются при применении в качестве растворителя ацетона и бензина, а в качестве наполнителей порошков кварца и гранита.

5. Установлено повышение деформативных свойств и водостойкости эпоксидно-битумных композитов. Показано, что при содержании битума в количестве до 20-30 7. повышается деформативность на 30- 40 7., а водостойкость на 15 % при сохранении высоких прочностных показателей.

6. Исследованы процессы усадки эпоксидно-битумных композитов при твердении. Получены аналитические выражения процессов расширения композитов с применением активных наполнителей, увеличивающих свой обьем при взаимодействии с жидкой фазой. Получено эксперементальное подтверждение полученных результатов. Показано снижение усадки эпоксидных композитов при введении добавки

- 15 -

битума в разжиженном состоянии.

7. Получены зависимости изменения массосодержания' и коэффициента стойкости эпоксидно-битумных композитов при выдерживании в химических и биологических агрессивных средах. Предложены способы повышения химического и биологического сопротивления эпоксидно-битумных композитов. Показано увеличение химического сопротивления составов в безине на 10 7. при введении добавки каучука марки СКН-40. Получен материал с биоцидными свойствами за счет добавления полимерного биоцида-латекса АБП-40.

8. Разработана технология получения эпоксидно-битумных композитов. Подобраны эффективные разжижители, способствующие более эффективному совмещению эпоксидных и битумных связующих. Установлена оптимальная технология совмещения компонентов образующих композит. Оптимизированы режимы отверждения композитов в условиях термической обработки и под воздействием электропрогрева.

9. Разработаны методы повышения прочностных свойств композитов каркасной 'структуры на эпоксидно-битумных связующих при восприятии ими статических и динамических нагрузок. Достигнуто повышение прочности композитов в 1,5-2 раза при их дисперсном армировании и устройстве каркасных покрытий по армированному подслою.

10.Проведены обоснование и оптимизация составов эпоксид-ногбитумных композитов для производственного внедрения. Результаты исследований внедрены при устройстве опытных участков покрытий в А.О.'Шлоко" г. Рузаевка.

Основные положения диссертационной- работы опубликованы в следующих работах:

1. Калгин Ю.И. Разработка и исследование модифицированных полимербетонов./ Тез. докл. Российской научно-техн. конф. Современные технологии и материалы при строительстве и эксплуатации автодорог. Суздаль, 1994, с.109 .

2. Калгин Ю.И., Ерофеев В.Т. Разработка и исследование модифицированных полимербетонов. / Тез. докл. Междунардной науч-но-технич. конф.¡Современные проблемы строительного материаловедения. Академические чтения РААСН. Самара 1995, с. 53.

3. Калгин Ю.И., Ерофеев В.Т. Разработка и исследование модифицированного полимербетона. /Тез. докл. Российской науч-

но-техн. конф.: Экономия энергии при строительстве, эксплуатации автомобильных дорог и производстве строительных материалов". Суздаль, 1995, с.55.

4. Калгин Ю.И. Получение и исследование эпоксидно-битумного полимербетона". / Тез. • докл. Международной научно-техн. конф.: Долговечность строительных материалов и конструкций. Саранск, 1995, с.14.

5. Калгин Ю.И., Ерофеев В.Т.. Соломатов В.И. Получение эпоксидно-битумных композитов для устройства и ремонта дорожных покрытий с использованием местных материалов и побочных продуктов производства. / Тез. докл. Российской научно-техн. конф.: Проблемы дорожного строительства. Суздаль, 1996. с.37.

6. Соломатов В.И., Ерофеев В.Т., Калгин Ю.И. Исследование прочности и деформативности эпоксидно-битумного полимербетона.

/ Тез. докл. Международной научно-технич.конф.Современные проблемы строительного материаловедения. Вторые академические чтения РААСН. Казань, 1996. с.12.

7. Калгин Ю.И., Ерофеев В.Т.. Соломатов В.И. Моделирование физико-технических свойств эпоксидно-битумных композитов от структурообразующих факторов. /Тез. доклада на 36 межд. семинаре по проблемам моделирования и оптимизации композитов: • Компьютерное материаловедение ■ и обеспечение качества. Одесса, 1997, с. 51-52.

8. Ерофеев В.Т..Соломатов В.И.. Калгин Ю.И.. и др. Биологическое сопротивление строительных материалов./Тез. доклада на 36 межд. семинаре по проблемам моделирования и оптимизации композитов: Компьютерное материаловедение и обеспечение качества. Одесса. 1997, с. 106.

9. Калгин Ю.И., Черкасов В.Д.. Ерофеев В.Т..Соломатов В.И. Демпфирующие свойства эпоксидных полимербетонов. / Тез. докл. Международной научно-технич. конф.: Резервы производства строительных материалов. Часть 2. Барнаул , 1997. - С. 115.

10. Калгин Ю.И. Повышение демпфирующих свойств эпоксидных полимербетонов./ Тез. доклада на второй конф. молодых ученых Мордовского госуниверситета. Саранск, 1997 , с. 210.