автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Герметизирующие мастики для стыков строительных конструкций на основе бутилкаучука и отходов производства

ВВЕДЕНИЕ

1. УПРАВЛЕНИЕ СВОЙСТВАМИ ПОЛИМЕШЫХ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИХ МАСТИК

ЗА СЧЕТ ВВЕДЕНИЯ В ВДПТУРУ ТЕХНОГЕННЫХ ПРОДУКТОВ.

IЛ. Герметизирующие мастики, применяемые в сборном строительстве

1.2. Методы улучшения физико-механических, технологических и эксплуатационных свойств мастик.

1.3. Использование отходов промышленности при изготовлении композиционных строительных материалов. 2£

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Характеристика объектов исследования

2.2. Методики и методы исследования.

2.3. Методика определения водопроницаемости стыков.

2.4. Методика определения воздухопроницаемости стыков.

3. ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ СТЫКОВ ОГРАВДАЩИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСГРУКЩЙ.

3.1. Факторы, влияющие на работу герметика в стыках

3.2. Определение усилий, возникающих в мастике при максимальной ширине раскрытия стыка.

4. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕШТИЗИРУЩИХ МАСТИК С ПОВЫШЕННОЙ ДЕФОШАТИШОСГЬЮ И АДГЕЗИЕЙ

4.1. Влияние наполнителя на основные физико-механические свойства герметизирующих мастик.

4.2. Влияние пластификаторов на адгезию и деформативность мастик . .5$

4.3. Исследование изменения величины внутренних напряжений от вида и соотношения наполнителей и пластификаторов.

4.4.- Оптимизация составов мастик

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ СВОЙСТВ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИХ МАСТИК

В ПРОЦЕССЕ СТАРЕНИЯ.

5.1. Испытание мастик в аппарате искусственной погоды

5.2. Испытание загерметизированных стыков на водопроницаемость.

6. РАЦИОНАЛЬНЫЕ ОБЛАСТИ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ

6.1. Технические решения герметизации стыков наружных стен крупнопанельных зданий.

6.2. Технология производства бутилкаучуковых мастик.

6.3.(Переработка исходных компонентов .• ••.

6.4. Технология применения бутилкаучуковых мастик .».

6.5. Рет экономичой эффективни от ользования изобретения "Композиция для герметизации и гидроизоляции",, (а №1277164).,.,.

ВЫВОДЫ.ИЗ

Решение задач капитального строительства, намеченных программными государственными документами, требует качественного совершенствования как методов его ведения, так и структуры строящихся объектов.

Круга но панельное домостроение, составляющее более 60 % от общего жилищного строительства, обусловлено его т ех ник о ««экономическими преимуществами* Но при этом особое значение приобретают вопросы, связанные с надежной и долговечной гидроизоляцией и герметизацией узлов и сооружений в целом.

Дальнейшее развитие сборного строительства вызывает необходимость решать задачи по разработке новых эффективных герметизирующих материалов, технологии их изготовления и применения с учетом сырьевых баз, использованием отходов промышленности, сниманием расходов» При этом сле^е? повышать качество изготовления сборных элементов, точность их монтажа, разрабатывать новые конструктивные схемы стыков, способы и методы герметизации.

Опыт строительства и эксплуатации полнооборннх зданий показывает, что эффективность герметизащш в основной зависит от физик о«механических»техн0логнчееких и эксплуатационных свойств герметизирующих мастик*

Отсутствие достаточного количества и ассортимента эффективных герметизирующих материалов для нужд сборного строительства приводит к необходимости ремонта стыков и устранению дефектов в них уже в первые годы эксплуатации зданий, что составляет более 60 млн.руб* потерь.

Одним из способов улучшения качества выпускаемых герметиков на основе бутилкаучука» позволяющих существенно повысить их тех-дологические и эксплуатационные свойства, является введение в их рецептуру наполнителей и пластификаторов, являющихся отходами производства»

Использование вероятностно-статистического метода, анализа и оптимизации инженерных решений при разработке рецептуры бутил-каучукового герметика с отходами промышленности, позволяет целенаправленно изменять свойства материала, получать готовое изделие с заданным уровнем комплекса свойств.

Цель диссертационной работы - повышение деформативноети и адгезии герметизирующих иастж на основе бутилкаучука и отходов производств для обеспечения эксплуатационной надежности и долговечности отыков сборных строительных конструкций.

Комплексный подход к решению проблемы герметизации предопределил постановку и решение следующих задач:

- обоснование необходимости повышения урввня деформативных и адгезионных свойств герметикой для стыков сборных конструкций;

- выбор техногенных пластификаторов и наполнителей и оценка эффективности их использования в бутилкаучуковнх композициях;

- обоснованна целесообразности использования модифицированных наполнителей и исследовать их влияние на свойства мастик;

- оценка влияния плаетифжаторов и наполнителей на адгезионные и дефорнативные свойства мастик;

- определение зависимости адгезионных свойств мастики от внутренних напряжений;

- определение оптимального соотношения исходных компонентов, обеспечивающие максимальное повышение основных физико-^ехани^с-кнх свойств герметика; определить рациональную область применения мастис;

-разработать технические решения и технологию герметизации стыков о применением мастик на основе бутилкаучука и отходов производства;

- внедрить результаты исследований на объектах Главки ев гор-строя и разработать нормативную документацию на производство и применение мает ж в сборном строительстве.

Работа выполнялась в соответствии с отраслевой научно-технической программой "Стыки элементов наружных стен крупнопанельных жилых зданий, возводимых в различных климатических районах страны, утвержденной Госкомархитектурой при Госстрое CCGF, шифр 0:55,Q4.J34.

Научная новизна работы» Определен комплекс факторов, влияющих на работу маетики в стыкахi обоснована и подтверждена расчетами необходимость повышения уровня де формативное™ и адгезии мастики, Установлена зависимость адгезии маетики от внутренних напряжений, возникающих в результате улетучивания растворителя. Определен ны возможности снижения внутренних напряжений за счет ©нижняя густоты пространственной сетки полимера с помощью пластификаторов, а также за счет уменьшения прочности связи на границе полимер-наполнит ель с помощью модифицированных наполнителей* Показана эффективность введения пластификаторов и модифицированных наполнителей для улучшения адгезии и деформативности мастж (а .с* 1270164, а.с, I370I27, а.с. 1525187).

Установлено, что разработанные материалы отличаются стабильной адгезией и деформативностью свойств в процессе эксплуатации (а.с. 1270 164, а.с. 1344775, а.с. Ю54394), повышенной устойчив востью к циклическим нагрузкам, что обеспечивает надежность герметизации стыков.

Практическая ценность» На основании результатов проведенных исследований разработаны (а.с. 1054*894, a.c»I270l64) составы герметизирующих мастик, отличающиеся повышенной адгезией не только к сухим, но и влажным поверхностям,что позволяет упростить технологический процесс их применения, исключая трудоемкие операции по просушиванию стыкуемых элементов. Разработанные мастики обладают также повышенной деформативностью (относительное удлинз-ние составляет 350-650 то же время у них сохраняются достаточная прочность, вязкостные показатели и тиксотропность. На указанные мастики разработаны техничзские условия ТУ II3-04-7-8~86 (опытная партия 600т, a,c,I270l64) и ТУ Ш-04~31-72-89 (опытная партия 600 т, а.с*1525187)* Осуществлен выпуск опытных партий мае тик на Киевском заводе химикатов в объеме 640 т, по а,с.1270164 с подтверэденным экономическим эффектом 1,0X4 млн.руб., в том числе доля автора 16 % или 161 тыс,руб. и 20 т по а .с ,1525187, при выпуске заплашфованных 600 т мастики экономический эффект составит 1,2 млн.руб., доля автора по указанному изобретению 25.%

Разработана техническая документация на производство и применение новых мастик: технологические регламенты на изготовление, утвержденные Киевским заводом химисатов; инструкции по применению утвержденные НИШП Госстроя УССР, Они выпускаются Киевским заводом химикатов и широко применяются в различных регионах страны (Киев, Петрозаводск, Хабаровск, Нижневартовск, Симферополь и др.) достоверность научных положений,выводов и рекомендации подтверждается результатами комплексных физико-механических и технологических испытаний в лабораторных и производственных условиях, а также анализом опыта использования герметизирующих мастик в строительстве »

Апробация работы. Результаты работы доложены на всесоюзных республиканских и отраслевых конференциях по разработке и применению герметизирующих мастик и других композитов в строительстве (Москва, Ленинград - 1984-1987, Киев - 1982-1989, Одесса - 1980, 1989 и др.). Ряд положений диссертационной работы были отражены в конкурсной работе, отмеченной в 1988 году Премией Совета Министров СССР в области строительной науки и техники, а также серебряной Медалью ВДНХ СССР.

На защиту выносятся:

- обоснование целесообразности повышения уровня деформативных и адгезионных свойств мастики для обеспечения долговечности и надежность герметизации стыков сборных строительных конструкций

- информация о положительном влиянии модифицированных наполнителей и пластификаторов на физико-механические, технологические и эксплуатационные свойства мастик;

- оптимальные составы герметизирующих мастик с техногенными компоне нтами;

- основные технологические параметры производства и применения мастик;

- результаты оценки эксплуатационных характеристик мастик и долговечности герметизации.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ.в том числе 5 авторских свидетельств.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов,содержит 142 страницы машинописного текста (в том числе 32 рисунка и 12 таблиц), списка литературы и приложений»

выводы

1« Введение пластификаторов и модифицированных наполнителей может в значительной степени улучшать физико-механические и эксплуатационные характеристики герметизирующих мастик на основе бутилкаучука.

2. Пластификаторы уменьшают густоту пространственной сетки полимера, соответственно уменьшаются внутренние напряжения, что является причиной повышения адгезионных способностей мастики.

3. Модифицированные наполнители также снижают внутренние напряжения в мастике за счет уменьшения прочности взаимосвязи на границе полимер-наполнитель и, соответственно, увеличивают адгезию мастики к субстрату и повышают ее деформативные свойства.

4. Экспериментально и теоретически обоснована необходимость повышения адгезионных и деформативных свойств мастики, позволяющих сохранять герметичность стыков в течение 20-25 лет.

5. Использование идей и методов математической теории эксперимента позволило оптимизировать составы и свойства разработанных мастик с учетом воздействия на них в процессе работы циклических нагрузок и атмосферного старения.

6. Комплексные исследования мастики на фрагментах, в аппарате искусственной погоды и в натуре подтвердили высокую степень эксплуатационной надежности отыков строительных конструкций.

7. Разработанные технические решения герметизации и эффективные наполнители дают возможность применять герметизирующие мастики с адгезионной прочностью к бетону не менее 0,5 МПа, относительным удлинением не менее 450 % и когезионной прочностью не более 0,3 МПа практически при любых конструктивных схемах зданий.

8, Откорректированы технические решения герметизации крупнопанельных домов серии Ш-96, HI-I27, XII-334, Ш-94 и др., разработаны республиканские строительные нормы по проектированию и выполнению герметизации РСН 298-84, ВСН Главк иевгор-строя 9-83 и другие нормативные документы.

9. Исследование по технологическим параметрам производства мастик, отраженные в диссертационной работе, учтены при разработке технологических регламентов их производства на Киевском заводе хиаикатов. ^Организован выпуск мастик, который составил в I986-I9S9 гг более 700 тонн, а экономический эффект автора 161 тыс.руб.

1. Аверко-Антонович Л.А., Кирпичников П.А., Смыслова Р.А.

2. Полисульфидные олигомеры и герметики на их основе, Л.:Химия, 1983. 128 с.

3. А.с.1054394. Композиция на основе бутилкаучука /Кузнецов А.Д., Баглай А.П., Карапузов Е.К., Круглицкий Н.Н., Момот В.Я., Map-чук А.В. /Опубликовано 5.II.83. Ш№42.

4. А.с. I270I64. Композиция для герметизации и гидроизоляции /Карапузов Е.К., Баглай А.П., Таранов В.А., Круглицкий Н.Н., Беспалый А.И., Момот В.Я., Дяминов М.С., Марчук А.В. / Опубликовано 15.11.86 ЕИ № 42.

5. А.с. 1344775. Мастика для герметизации и гидроизоляции /Момот В.Я., Михайлов B.C.» Дяминов М.С., Марчук А.В., Баглай А.П., Карапузов Е.К., Чернышев В.Н. Опубликовано 15.10.87. БИ № 38.

6. А.с. I370I27. Композиция для гидроизоляции и герметизации /Кучер Р.В., Карапузов Е.К., Баглай А.П., Шевчук С.И., Минько С.С., Момот В.Я. Опубликовано 30.01.88. БИ № 4.

7. А.с. I525I87. Герметизирующая композиция /Карапузов Е.К., Баглай А.П., Кендис М.Ш., Новиков Е.Ш, Кныр А.Б., Марчук А.В. Опубликовано 30.11.89. ЕЙ № 44.

8. Антикоррозионные полимерные строительные материалы /Мурафа А.В., Хозин В.Г., Бобырева Н.И. и др. Казанский инж.-строительный ин-т, Казань: Б.И.;1986; с.50-51.

9. Аскадский А.А. Структура и свойства теплостойких полимеровтМ., Химия, 1981. -320 с.

10. Асторита Дж., Марруччи Дж. Основы гидромеханики неньготоновских жидкостей. Пер.с англ. /Под ред.Ю.А.Цуевича.- М.: Изд-во "Мир", 1978.- 310 с.

11. Ахназарова С.Л., Кафаров В.В. Методы оптимизации эксперимента вхимической технологии.-М.: Высшая школа.1985.-327 с.

12. БаглаЙ А.П., Чернышев В.Н. Исследование влияния наполнителей на основные свойства строительных бутилкаучуковых герметиков.-Отроит, производство: Респ.межвед.науч.-техн.сб.-К.; 1986, вып. 25 --31-36 с.

13. БаглаЙ А.П., Карапузов Е.К. Новые полимерные материалы. Строительные материалы и конструкции, 1986.- №3. с.12.

14. БаглаЙ А.П., Карапузов Е.К., Кузнецов А.Д. Герметизация стыков. Строительство и архитектура,1981.- №5.-с.15-16.

15. БаглаЙ А.П., Карапузов Е.К., Шилов А.А. Надежная герметизация стыков.- Городское хозяйство, 1982.- №4. с.14-15.

16. БаглаЙ А.П., Карапузов Е.К., Омельченко А.А. Герметизация стыков сборных зданий и сооружений.-К.: Будивельник, 1989.-143 с.

17. Баженов Ю.М., Вознесенский В.А. Перспективы применения математических методов в технологии сборного железобетона.М.: Огройиздат, 1974.- 192 с.

18. Барабащук В.И,, Креденцер Б.П., Мирошниченко В.И. Планирование эксперимента в технике.-К.: Техника, 1984.- 200 с.

19. Барамбойн Н.К. Механохимия высокомолекулярных соединений. Изд. 3-е перераб. и доп.-М.; Химия,1978, 384 с.

20. Барженев Г.М., Зеленев Ю.В. Курс физики полимеров. Л.; Химия, 1976.- 288 с.

21. Бартенев Г.М. Структура и релаксационные свойства эластомеров. -М.: Химия,1979. 289 с.

22. Бартенев Г.М. Прочность и механизм разрушения полимеров.- М.:, Химия,1984. 280 с.

23. Басин В.Е. Адгезионная прочность.- М., Химия, 1981.- 208 с.

24. Басов Н.И., Казанков Ю.В., Любартович В.А. Расчет и конструирование оборудования для производства и переработки полимерных материалов.-М.: Химия, 1986. 488 с.

25. Бекин Н.Г., Шанин Н.П. Оборудование заводов резиновой промышленности,- Л.: Химия, 1978,- 400 с.

26. Берлин А.А., Басин В.Е. Основы адгезии полимеров.- М.: Химия, 1974.- 392 с.

27. Бондарь А.Г., Огатюха Г.А., Потяженко И.А. Планирование эксперимента при оптимизации процессов химической технологии (алгоритмы и примеры). Вица школа. Головное изд-во, 1980. 264 с.

28. Браунли К.А. Статистическая теория и методология в науке и технике./ Пер. с англ. М.С.Никулина.- Наука.1977.- 407 с.

29. Братчун В.И., Повэун А.И., Золотарев В.А. Модификация каменноугольных дорожных дегтей комплексными добавками.- Изв.вузов. Стр-во и архитектура, 1985, №3, с.72-76.

30. Бутилкаучуковые герметики холодной вулканизации. Ободынская Н.Е., Федорова О.А., Чернышев В.Н., Кузнецов А.Д. М., НИИТЭХИМ, 1974, 32 с.

31. Бытовые и промышленные герметики на основе эластомеров. Чернышев В.Н., Шамраев Г.М., Лебо Ю.Г., Протасов В.Г. М., НИИТЭХИМ,1976, 53 с.

32. Бухина М.Ф. Техническая физика эластомеров.-М.: Химия, 1984.-224 с.

33. Ващук В.Я., Сирота З.С., Оушко О.Ю. Тиоколобитумные герметики. Вопросы строительства и эксплуатации мелиоративных систем, вып.5. К.: УкрНИИГиМД979.- 74-80 с.

34. Веселовский Р.А. Регулирование свойств клеев с помощью поверхностно-активных веществ. В кн.: Полимеры 70. -К.: Наук.думка, 1980.- 121 с.

35. Виноградов Г.В., Малкин А.Я. Реология полимеров.-М.: Химия,- 440 с.

36. Вознесенский В.А. Статистические решения в технологических задачах. -Кишинев: Картя молдовеняска, 1968.- 231 с.

37. Вознесенский В.А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях.-2-е изд. -М.; Финансы и статистика, 1981.- 263 с.

38. Вознесенский В.А., Абакумов В.В. Экспериментально-статистическое моделирование и оптимизация полимерсодержащих композиционных материалов. -К.: 0-во "Знание" УССР, 1989.- 16 с.

39. Вознесенский В.А., Ляшенко Т.В., Огарков Б.Л. Численные методы решения строительно-технологических задач на ЭВМ.- К.: Вища школа, 1989.- 304 с.

40. Вострокнуров Е.Г., Новиков М.И., Новиков В.И., Прозоровская Н.В. Переработка каучуков и резиновых смесей (реологические основы, технология, оборудование)М.; Химия, 1980.- 280 с.

41. Вострокнуров Е.Г., Виноградов Г.В. Реологические основы переработки эластомеров.- М.: Химия, 1988.- 232 с.

42. Выровой В.Н., Гризан Ю.М., Трофимова Л.Е. Применение математической теории эксперимента в задачах реологии композиционных материалов. -К. : об-во "Знание" УССР, 1980.- 18 с.

43. Выровой В.Н.» Ляшенко Т.В. Физико-химическая механика и оптимизация композиционных материалов.- К.: об-во "Знание" УССР, 1987.-20 с.

44. Герметизация стыков сборных зданий и сооружений: Справочник /А.П.Баглай, Е.К.Карапузов, А.А.0мельченко.-К.: Будивельник, 1989.- 144 с.

45. Гризан Ю.М. Модификация технологических и эксплуатационных свойств полимерсодержащих герметиков при воздействии ультразвука. Автореф.дис.канд.техн.наук:05.23.05.- Харьков.- 1988.- 22 с.

46. Гордон А., Форд Р. Спутник химика. Физико-химические свойства методики, библиография. Пер. с англ. Е.Л.Розенберга, С.И.Коппель. -М.: йзд-во "Мир", 1976.- 541 с.

47. Гулимов А.Г., Петербургский П.Г. Исследования деформации мастики

48. Лило" в швах цементнобетонных покрытий.-Тр.СогаздорНИИ. -М.: 1986.«82-96 с.

49. Гуль В.Е. Прочность полимеров.-М.: Химия,1964.- 228 с.

50. Гуль В.Е., Акутин М.С. Основы переработки пластмасс.-М.:Химия, 1985.- 400 с.

51. Гуль В.Е., Дьяконова В.П. Физико-химические основы производства полимерных пленок:Учеб.пособие для вузов.-М.:Высш.школа, 1978.- 279 с.

52. Дворкин Л.И., Соляной И.А., Бойко И.Ф. Материалы и изделия в мелиоративном строительстве /Справочник.-К.: Будивельник, 1982.- 140 с.

53. Догадкин Б.А., Донцов АД., Шершнев В.А. Химия эластомеров. -М.: Химия, 1981.- 376 с.

54. Дрейпер Н., Олит Г. Прикладной регрессионный анализ: В 2-х кн.- 2-е изд. -М.: Финансы и статистика, 1986.- 366 с.

55. Елшин И.М. Полимербетоны в гидротехническом строительстве.-М.: Стройиздат, 1980.- 191 с.

56. Ермаков В.И., Шеин B.C., Рейхсфельд В.0. Ийкенерные методы расчета процессов получения и переработки эластомеров.-Л.: Химия, 1982.- 334 с.

57. Завражин Н.Н., Северинова Г.В., Громов Ю.Е. Производство отделочных работ в строительстве./ Заруб.опыт.-М.: Огройиздат., 1987.-320 с.

58. Золотарев В.А., Жданюк В.К., Псюрник В.А. Закономерности температурных переходов в дегтях, дегтевых вяжущих и дегтебетоне.- Автомобильные дороги, 1985, №9 20-21 с.

59. Земзеров С.Н. Механизация герметизационных работ в гидромелиоративном строительстве.- Л.: Стройиздат, Ленигр.отд-ние, 1976.

60. Земзеров С.Н. Механизированная герметизация швов.-Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1979.- 144 с.59