автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Мелкозернистый полиэфирный полимербетон с использованием изоцианатсодержащих ускорителей твердения и карбонатсодержащих наполнителей

^ркменскии шшпехничежш институт

'о На правах рукописи

/

КАКАДЖАНОВ ФАРХАД ХОММАТОВИЧ

удк 691.175:666.972.124

МЕЛКОЗЕРНИСТЫЙ ПОЛИЭФИРНЫЙ ПОЯИМЕРБЕТОН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИЗОЦЙЛНЛТСОДЕРЖЛЩИХ УСКОРИТЕЛЕЙ ТВЕРДЕНИЯ И КАРБОНАТСОДЕРХШЦНХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ

Специальность 05.23.05 Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ашгабат - 1996

Работа выполнена в научно-исследовательском институте сейсмостойкого строительства (НИИСС) Министерства строительства и архитектуры Туркменистана.

Научный руководитель; академик Международной инженерной академии, член АН Туркменистана, доктор технических наук, профессор Чощшмсо Какабай Чощшмепич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Бабаев Мухаммст Гельдыепмч

(НИИ сейсмостойкого строительства Министерства

строительства и архитектуры Туркменистана)

кандидат технических наук Гудаиовмч Татьяна Геннадиевна

(Центральная лаборатория ПО "Туркментеология")

Ведущее предприятие: Проектный институт "П ром монтаж-проект" УС "Туркмснцслтрострой" Шшаркстрои Туркменистана

Защита диссертации состоится ШО//Л 1996 г.

в /^г^часов на заседании специализированного совета ВАК Туркменистана К.2.В.016. по специальности 05.23.05 "Строительные материалы и изделия" по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Туркменском политехническом институте по адресу: 744025, Ашгабат, ул.Нуры Халмамедова, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан " 1996 г.

Ученый секретарь специализированного совета,

кандидат технических наук, доцент Ким Валерий Лаолосич

-з-

ОБЩАЯ ХАРА ГЕРИСТИКА РАБбТьГ

Актуальности работы. Срьди смол, используемых а'кйчестрр связующего в полимербегонах, в странах СНГ наиболее широко распространены полиэфирные смолы. Они отличаются низкой вязкостью, достаточно высокой стойкостью в кислых и оксилительных средах, относительно невысокой стоимостью и при отверждении даю г светлые и прозрачные продукты с высокими прочностными характеристиками. Однако для их отверждения используют такие дорогие и дефицитные реагенты как растворы еолей металлов переменной валентности з стироле, триметакрилаге гриэтаноламина или в кислом дибутилфосфате.8 связи с этим представляют практический интерес изоцианатсодержащие отходы Производств а качестве ускорителей твердения. Кроме того, использование изоцианатсодержащих отходов промышленности для строительных целей будет способствовать решению одного из вопросов охраны окружающей среды.

В качестве наполнителей в полимербетонах для республик Средней Азии наиболее доступным и дешевым является мелкозернистый карбонатсодержащий барханный песок. Его запасы практически неограничен«. Используемая сегодня технология производства поли-мербетона предусматриваетахтивмзацию поверхности наполнителя путем обработки его кислотой, нефтью или ПАВамм. При этом песок диспергируют и фракционируют. Поэтому представляет интерес рассмотреть возможность использования пзека а качестоз наполнителя в естественном виде без какой-либо обработки. Кроме того, исследователями уделяется сравнительно мало снимания влиянию влажности наполнителя на сгрухтуросбразование и свойства получаемого изделия из полимербетона.

В связи с вышеизложенным, можно констатироиагь, что область

применения гюлимербепоиов с использованием мелкозернистых карбонатсодержащих песков еще достаточна четко не определена.

Необходимо также отметить, что до настоящего времени промышленное производство изделий из полимврбвтона в странах СНГ одерживалось отсутствием необходимого оборудовании для их изго-гоблвнкя. Имеющийся опыт (1ро*оводсгва основывался на использовании импортной техники, в частности, литьевой машины ДВ-30 фирмы "Респекта" {ФРГ}- выпуск подобного оборудования ссаь^ег-ного производства стран Содружества (литьевой машины марки МЛ-20)поэволит полнее удовлетворять потребности народногохоз: яйства страны в новых эффективных строительных материалах.

Цель и зйдячч и£сл$цо0$ни#. Целью настоящей работы является разработка и внедрение а строительство мелкозернистых полимер-бетонов на основе ненасыщенной полиэфирной смолы с изоцианат-содержащими ускорителями твердения и мелкозернистого карбо-натсодержащего песка. Областью применения данной разработки может быть: изготовление двухслойных облицовочных, плит с цемен-тсбетонным основанием, заделка трещин в специальных железобетонных сооружениях, омоиоличиваиие ответственных сборных железобетонных конструкций, устройство швов между тюбингами туннелей и стволов шахт, эксплуатируемых в агрессивных средах.

В связи с поставленной целью решались следующие задачи:

- исследовать мэоцианатсодержащие отходы производства в качестве ускорителей полимеризации ненасыщенной полиэфирной смолы и определить свойства полиэфирной композиции с новым ускорителем полимеризации;

- подобрать cocías мелкозернистого полиэфирного полимербе-тсиа и исследовать его основные свойства;

- изучить особенности технологии подобранных составов и palpa-

ботать заводскую технологию .изготовления двухслойных плит с использованием мелкозернистого полиэфирного лолимербетона с иэоцианатсодержащими ускорителями твердения;

- осуществить опытное внедрение результатов исследования яутем выпуска нормативно-технической документации с определением технико-экономической эффективности разработки.

Авгор-за.ш>ишаи.

- результаты исследования свойств полиэфирных композиций с иэоцианатсодержащими ускорителями твердения: прочность при изгибе, степень полимеризации, диэлектрические характеристики;

- результаты исследований и предложения по подбору режима отверждения полиэфирной композиции, полученной при использовании математических методов планирования экспериментов;

- результаты оптимизации прочности разработанных составов мелкозернистого лолимербетона;

- результаты исследований структуры ненаполненной отверж-денной полиэфирной композиции и композиции при елажном наполнителе;

- результаты исследований по влиянию влажности наполнителя на водостойкость мелкозернистого полиэфирного лолимербетона;

- результаты опытных данных по основным физико механическим свойствам и химической стойкости разработанных составов полимер-бетонов;

- разработанную технологию приготовления мелкозернистых полиэфирных полимербетонов с изоцианатсодержащими ускорителями твердения и технологию изготовления двухслойных декоративных плит по этой разработке;

- результаты расчета техиика-экономичесхой эффективности данной разработки при опытно-промышленном внедрении а виде двухслойных Декоратизных плит.

-6- доказана принципиальная возможг теть получения плотных малоусадочных составов полиэфирных полимербетоное с использованием изоцианатсодержащих ускорителей твердения;

- установлен механизм и получены математические модели отверждения ненасыщенной полиэфирной смолы изоцианатсодержащими ускорителями твердения и особенности получения композиций на их основе;

- раскрыт механизм струхтурообразования мелкозернистых полиэфирных полимербетоное с изоцианатсодержащими ускорителями твердения при влажном наполнителе;

- установлена возможность определения прочности мелкозернистых полиэфирных полимербетоное с изоцианатсодержащими ускорителями твердения по средней плотности;

- раскрыта закономерность кинетики деструкции мелкозернистого полиэфирного полимербетона с изоцианатсодержащими ускорителями твердения на неактивированном харбонатсодержащем песке при испытании на водостойкость, атмосферостойкость, щелочестой-кость и кислотостойкосгь.

Практическое ан&чвнце работы Разработаны составы, технология и рекомендации по изготовлению мелкозернистых полиэфирных полимербетоное с изоцианатсодержащими ускорителями твердения. Выполнен технико-экономический расчет эффективности разработки.

Реализация работы Результаты исследований использованы при разработке РСНТССР 43-89 "Инструкции по технологии производства двухслойных декоративных плит".

Алрп&аииарабаш. По результатам исследований были сделаны доклады и сообщения: на Республиканской региональной научно-технической конференция "Применение и перспективы развития лег-

ких бетонов в строительстве" (г.Ашхабад, 1987г.), на Всесоюзной научно-технической конференции "Бетон и железобетон. Ресурсо-и энергосберегающие конструкции и технологии на Дальнем Востоке" (Владивосток, 1088г.), журнале "Известия* АН Туркменистана (Ашгабат, № 6,1995г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе выпущен один информационный листок и республиканские строительные нормы, получено авторское свидетельство на изобретение под № 1724627 "Полимербетонная смесь".

Объем работы Диссертация содержит 163 страниц машинописного текста, 43 рисунка и 23 таблицы; состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы и 5 приложений.

цель диссертационной работы, наименование проведенных исследований, защищаемых автором, научная новизна, практическое значение работы и внедрение полученных результатов.

Влздаойлияадроанализирован опыт использования полиэфирных смол в строительстве как у нас в страна, так и за рубежом. В обзоре приводятся схема полимеризации полиэфирной смолы, используемые при этом отверждающие агенты, технология изготовления и свойства получаемых изделий.

Проведенный анализ показывает, что при использовании полиэфирных смол а качестве связующего а полимербетонах, стеклопластиках йли других композиционных материалах, следует учитывать их негативные свойства, которые могут привести к прежде-

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

г. обоснована актуальность разработки, изложены:

■ ■ - V -8- .

временному разрушению конструкции или снижению эксплуатационных качеств изделия. Большие усадочные деформации полиэфирной композиции, которые опасны при получении мелкоштучных изделий, будут оказывать негативное действие при омоноличивании стыков сборных конструкций или при устройстве защитного (декоративного) слоя, например по бетонному основанию. При заделке стыков сборных конструкций, усадочные деформации полиэфирного композита создают местные внутренние напряжения по границе стыка. Эти напряжения могутувеличиваться в процессе эксплуатации конструкции и в конечном счете приведут к ее разрушению. 8 случае устройства защитного < декорагив носо) слоя по бетонному основанию, например, при изготовлении двухслойных облицовочных плит, из-за усадки полиэфирного лолимербетона происходит коробление цемектобетонного основания. Для--устранения-этого в настоящее время применяют либо цементобетонное основание повышенной прочности, либо пластифицируют лолимербетонную, композицию каучуками, либо устраивают промежуточный пластичный слой между защитным слоем и основанием. Уменьшение усадки полиэфирной композиции в конструкциях или изделиях позволит избежать вышеуказанных негативных последствий. Малоусадочный полимербетон (раствор]} может быть использован для омоноличиаания особо ответственных .сборных железобетоннык конструкций, устройства швов между тюбингами туннелей и стволов шахт, гидроизоляции напорных водопроводных труб, заделки трещин б железобетонных сооружениях, для изготозления двухслойных ^облицовочных плит с цементо-бетонкым основанием..

На основе обзорной информации сформулированы-цель и задачи исследований. • - - • - .- •.

' • -9-

риалов. В качестве связующего в экспериментах использована ненасыщенная полиэфирная смола марки ПН-1. 8 качестве инициатора твердения принята гидроперекись изопропилбензола (гипериз), а ускорителя - изоцианатсодержащие отходы производства. Ими являются: г.олиизоцианат марки "К" (IV 6-03-29-77), представляющий собой кубовые остатки при полном отгоне легколегучих компонентов и при чистом отгоне 4,4-дифенилметандиизоцианага из полиизо-цианата марок "Ая и "5", а также толуйлендиизоцианат. марки Т-50 (ТУ 6-03-7-29-81), представляющий собой переработанный отход производства толуилендиизоцианата Т 65/35^ Оба ускорителя полимеризации представляют собой жидкость темно-коричнезого цвета плотностью 1,24-1,28 кг/л, растворяются в ацетоне, толуола, хлорбензоле и других органических растворителях. Полиизоцианаг марки "К" (ГРК") имеет вязкость по 83-4 68с., содержит 25-29 % изоцианатных групп, содержание смол - 75 %. По паспортным данным толуи-лендиизоцианат марки Т-50 (Т-50) имеет следующие характеристики: вязкость при 20-25 °С 0,3-3,0 Па с, массовая доля изоцианатных групп в пределах 3'1 -37 %, количество толуилендиизоцианата 45-55 %, на более 2,5 % массовой доли общего хлора и не более 0,5 % массовой доли гидрсшизуемого хлора.

Сравнение свойств полимербетона, изготовленного с использованием изоцианатных ускорителей полимеризации проводилось на образцах, изготовленных с использованием ускорителя УНК (10 % --ныГ> раствор нафтената кобальта в стироле),.

В качестве наполнителя использован кара-кумский мелкозернистый карбонатсодержащий песок ашгабатского месторождения. Его минералогический состав представлен в основном кварцем и кремнистыми обломками {49,1 %), а также кальцитом (20,86 %}.

Кроме того, применялся диоксид титана (рутил) как мелкодис-

персный и, одновременно, декоративный отбеливающий компонент полимербатонной смеси. В качестве заполнителя использованы фракции мытого горного песка Бюзмейинского карьера, минералогический состав которого представлен на 90 % крепким плотным кальцитом мелкозернистой структуры.

Физико-механические характеристики образцов материала определены по стандартным методам. Диэлектрические характеристики (диэлектрическая проницаемость 6 и тангенс угла диэлектрических потерь замерялись с помощью прибора ИДХ типа 7004, принцип работы которого основан на измерении изменения емкости и проводимости накладного измерительного конденсатора при помещении его на поверхность диэлектрического изделия.

Результаты экспериментов обрабатывались с помощью методов математической статистики.

В тратьей главе представлены результаты исследований по подбору состава полимерной композиции, где одним из важных воп-' росов является порядок-введения и перемешивания исходных компонентов. В данном случае оба вводимых реагента - гипериз и изо-цианатсодержащий ускоритель твердения { П"КЯ или Т-50) - реак-ционноспособны по отношению как к смоле, так и друг к другу. В первую очередь смешивали ГП со смолой. При этом достигается относительно равномерное распределение инициатора твердения по объему полимерной композиции. Последующее введение изоцианатсо-держащего ускорителя твердения способствует тому, что вероятность взаимодействия изоцианатов с гидроксилами полиэфирной смолы и водой снижается из-за их (полиизоцианатоа) более высокой реакционной способности к гидроперекисям.

Запись кинетики температуры саморазогрева, определение степени полимеризации на приборе Сскслет, а также измерение диэлек-

тричёских свойств полимерной композиции показывают, что изо-цианатсодержащие ускорители твердения проявляют больше активности при полимеризации (особенно П"К"), чем УНК. Так, например, степень отверждения полиэфирной композиции с изоцианагсо-держащими ускорителями твердения на 3,11 - 3,58 % больше, чем с УНК.

Для определения оптимального режима отверждежк» полимерной композиции проведена серия опытов. Параметром оптимизации была принята прочность при изгибе. Варьировались следующие факторы: содержание ускорителя твердения (X,), продолжительность термообработки (Х2), температура термообработки (X,). С целью контроля выходных параметров за пределами +1...-1 был принят близкий к ротабеяьиым трехуровневый план бокса-Беншна. Уравнения регрессии" прочности полимерных композиций после отбрасывания незначимо коэффициентов приняли вид: для композиции с П:"К" : RK= 236,17 -92.43Х,2 -90,5SX/-103,1SX/ , МПа (1)

для композиции с T-5G R,= 241,63 +5,36Х,+6,35Х3-93,12Х,г-93,77Х/-107,04^. МПа (2) Анализ полученных моделей показал, что все уравнения адекватно описывают исследуемые параметры для поинятого уровня доверительной вероятности 95 %. Модели решены графическим способом. Анализ полученных результатов показывает, что в композициях с изоцианатсодержащими ускорителями твердения оптимальная прочность соответствует температуре прогрева 100 СС и времени 6 часов при любом количестве инициатора твердения. Вместе с тем, зависимость (1) представляет собой эллипс, а (2) - параболообраз-ную кривую, что объясняется различной активностью • изоцианат-содержащих ускорителей тзердения. Более плавный набор прочности полиэфирной композиции с Т-50 способствует получению бо-

лее равномерной структуры связующего, чем с П*К". Подтверждение этому нашло отражение в результатах микрофотосъемки образцов в отверждвнной полиэфирной композиции.

Оптимизация составов полиэфирного полимербетона основывалась на концепции получения композиции с максимальной плотностью упаковки зерен наполнителя и заполнителя при требуемой удобоу клад ываемосги. Наибольшая плотность укладки обеспечивалась при использовании заполнителя прерывистого зернового состава. На основе подобранных составов мастик, с учетом коэффициента раздвижки зерен заполнителя, получены оптимальные составы полиэфирного полимербетона, приведенные в таблице 1.

Эксперименты показали целесообразность ограничения коли. чества изоцианатсодбржащего компонента в наполненных полиэфирных композициях. При содержании ускорителя твердения менее 2,5% по массе относительно смолы, наблюдается резкое снижение показателя степени полимеризации и, как следствие, интенсивное ухудшение физико-механических свойств полимербетона. вместе с тем, количество изоцианатсодержащего ускорителя твердения не должно превышать 5 % по массе относительно смолы. В противном случае, это приводит к резкому увеличению экзотермического эффекта и ускорению процессов полимеризации, что вызывает интенсивное испарение летучих веществ из полимербетонной смеси. При этом происходит либо растрескивание образцов, либо вспучивание.

Полиэфирная композиция при использовании в качестве ускорителя твердения Т-50 оказывается более чувствительной к влажности песка. Это объясняется течто Т-50 проявляет активность при повышенных температурах. При этом происходит накладка процесса полимеризации смолы и взаимодействия изоцианатов с разогретыми парами воды. Оба этих процесса усиливают друг друга,

Таблица!

Составы мелкозернистого полиэфирного полиыербетона

№№ пп Компоненты Составы

1 2 3 '4 5' 6 ■ 7 8 9 10 и В "

1. Ненасыщенная полиэфир-

ная смола марки ПН-1 10,7 10,7 10,7 10,67 10,47 10,0 10,7 10,7 10,7 10,61 10,61 10,0

2. Инициатор твердения

(гипериз) 0,54 0,53 0,53 0,53 0,52 0,50 0,54 0,53 0,53 . 0,53 0,53 0,50

3. Ускоритель твердения

ПК 0,27 0,27 0,27 0,53 0,52 0,50 - - - - - .

Т-50 - - - - - 0,27 0,27 0,27 - - -

УНК 1,06 1,06 1,06

4. Мелкозернистый карбо-

натсодержащий песок 27,54 37,43 36,38 27,47 37,35 36,39 27,54 37,43 36,38 27,32 37,14 35,49

5. Песок мытый горный,

фракции -5 - 2,5 38,07 - - 37,97 - 38,07 - - 37,77 - -

2,5-1,25 - ' 43,13 - - 48,63 - 48,13 - 47,74 -

. 1,25 - 0,63 - 49,32 - 50,11 - - 49,32 - 50,11

0,63 - 0,315 . 20,48 - - . 20,43 - - 20,48 - - 20,32 - -

6. Двуокись титана 2,40 2,94 2,80 2,40.. 2,51 2,50 2,40 2,94 2,80 2,39 2,92 2,90

; (рутил) о — •

увеяичмвают количество новых газовых пузырьков, тем самым уменьшая плотность смеси. В случае с П"К", схватывание и начало твердения проходи г при нормальной температуре. При этом процесс испарения влаги уравновешивается силой (юверхностного натяжения полимерной пленки, постепенно набирающей прочность.

Установлено, что на формирование структуры рассматриваемых составов полиэфирного полимербетона заметное влияние оказывает минералогический состав самого наполнителя. Это показали дери-ватографяческие исследования наполненных и ненапалненных полиэфирных композиций.

Исследования показали, что изоцианатсодержащий ускоритель твердения уменьшает усадку полиэфирного полимербетона. Возможно следующее обьяснение полученного результата. В процессе твердения наполненной полиэфирной композиции часть воды принимает участие в структурообразовании полимерной матрицы. Происходит адсорбирование воды на поверхность изоцианатсодержащих молекул полимера путем образования водородных связей типа -0-Н...С1-,

I

... гф-Н-..0=С=, Н-О...Н-Ы= . При этом, обьем полимерной матрицы .увеличивается. Кроме того, при взаимодействии изоцианатов с водой образуются молекулы углекислого газа. Образующиеся молекулы СОг способствуют частичному разрыхлению молекул полимерной матрицы, образуя микропоры закрытого типа. Последние,в свою очередь, воспринимают усадочные деформации.

Исследовано влияние влажности наполнителя на водостойкость полимербетона. Водостойкость незаполненной полиэфирной композиции оказывается выше при использовании изоцианатсодержащих ускорителей твердения. Соответственно к двенадцати месяцам испытаний, водопоглощение полиэфирной композиции с ускорителем твердения УНК составило 2,4 %, а на изоцианатсодержащих ускори-

гелях твердения 1,2-1,81 %. Величина водопоглощения увеличивается с увеличением концентрации изоцианатсодержащего ускорителя твердения. По-видимому, это связано с разуплотнением звеньев молекул полимера из-за образования пузырьков углекислого газа при взаимодействии изоцйанатоа с влагой, содержащейся в смола. Кроме того, увеличению водопоглощения может способствовать оставшаяся химически не связанной часть функциональных групп (NCO), которые связывают воду, проникающую а полимербетон.

Установлено, что прочность образцов полимербетона с влажностью наполнителя до 1,3 %, при выдерживании в течение года в воде, составила выше 22 МПа при сжатии и 3 МПа при изгибе. Это обстоятельство позволяет использовать наполнитель непосредственно на стройплощадке без предварительной сушки.

Установлено, что прочностные характеристики и средняя плотность полиэфирного полимербетона с изоцианатсодержащими ускорителями твердения находятся в обратной пропорциональной зависимости от влажности используемого наполнителя. Получены кривые зависимостей прочностных характеристик подимербетоноз от их средней плотности.

В четвертой главе приведены результаты исследований основных физико-механических свойств и химической стойкости мелкозернистых полиэфирных полимербетоноз с изоцианатсодержащими ускорителями твердения.

Установлено, что в процессе полимеризации полиэфирной композиции образуются более гибкие полиуретановые химические связи, чем при использовании УНК в качестве ускорителя твердения.

Результаты исследований модуля упругости и ударной вязкости полимербетона подтвердили это (табл.2).

Таблица 2.

Модуль упругости (МПаИО3) и ударная вязкость (Дж/смг) мелкозернистого полиэфирного полимербетона

N2 состава по таблице 1

. Свойства 1 4 7 10

Модуль упругости при модуле крупности наполнителя Мк = 3,0 Ударная вязкость 19,2 3,05 20,2 3,20 17,7 3,12 21,0 2,93

Результаты экспериментов показали, что увеличение коэффициента температурного расширения (КТР) происходит одновременно с уменьшением модуля упругости полимербетона. При изменении температуры от 20 до 80 °С величина КТР изменяется у всех приведенных составов незначительно. 8 интервале 80-100 °С наблюдается резкое повышение КТР, что, по-видимому, связано с ростом влияния высокоэластичных деформаций полимера при нагреве выше температуры стеклования.

Установлено, что адгезия исследованных составов полимербетона к цементному бетону марки М200 выше прочности цементного бетона на разрыв.

Исследования атмосферостойкости полиэфирного полимербетона показали, что характерно увеличение показателей прочности в первые три месяца испытаний. Затем идет резкий спад и относительная стабилизация к двенадцати месяцам. Кроме того, массо-поглощение в первые месяцы испытаний характеризуется двумя

экстремальными значениями. По-видимому, это связано со следующими причинами. В течение первого месяца (минимум) происходит интенсивное улетучивание химически несвязанных соединений с поверхности образцов. Это могут быть остатки жидкой и газообразной фаз в теле пблимербетона. Далее увеличение массопоглощения, вероятно, идет за счет фотохимических реакций поверхностных слоев образцов, а также процессов окислен!« и уплотнений (следовательно и упрочнения) граничных с воздухом поверхностей. По достижении пика насыщения (максимум) новообразования разрушают микроструктуру образца и выветриваются. Эго сопрсаождавтся интенсивной потерей прочности и массы образцов. Стабилизация прочности и массопоглощения достигается за счет уменьшения площади соприкосновения еще непрореагировавшей поверхности полимер-бетона с окружающей средой, образования защитного слоя на поверхности образцов из продуктов взаимодействия с атмосферой.

Исследования химической стойкости полиэфирных полимербе-тоноз с изоцианатсодержащими ускорителями твердения были проведены в 10 % -ных водных растворах №ОН и НЫ03 - наиболее агрессивных по отношению к полиэфирам.

Экспериментальные данные полностью подтвердили нестойкость 8 щелочах полиэфирных полимербетонов, в том числе с изоцианатсодержащими ускорителями твердения. В первые три месяца экспозиции коэффициент стойкости снизился в среднем до 0,4, а у составов с Т-50 - до 0,25. Затем в течение девяти месяцев прочностные показатели всех составов снизились практически до нуля.

Экспериментальные данные по исследованию кисло тоетой кости показали, что глубина проникновения кислоты а образец не превысила 3 м|л. Характерным является резкая потеря массы образцов в первый месяц выдерживания в кислоте. Дальнейший рост массопог-

лощения и, соответственно, снижение прочности можно объяснить следующим. Вследствие реакции-нейтрализации между НЫОа и СаСОа, образуется соль Са{Г>Ю3)2, препятствующая свободному проходу молекул Н!М03 вглубь образца, и, одновременно, оказывающая местное давление на полимерную матрицу. Кроме того, расклинивающий эффект, путем разложения полимера на составляющие кислоту и гликоль, оказывает вода, образующаяся вследствие вышеупомянутой реакции нейтрализации. Присутствие же изоциа-натсодержащего компонента в составе полимербетона позволяет химически связать часть проникшей в образец воды. При этом происходи г уплотнение структуры полимербетона под поверхностным слоем новообразований ит Са{Ы03)2 с последующим расклинивающим эффектом. 8ел1!чи:,'л массопоглощения полимербетона с '.лго-цианатсодержащими ускорителями твердения выше, но также на 1431,2 % оч&загкются выше и прочностные характеристики, чэм у полимербетона с УНК.

В.п&тйМШШ изложены особенности технологии изготовления полиэфирного полимербетона с изоцианатсодержащими ускорителями твердения. Разработка технологии основывалась на следующих результатах исследований: необходимости рассева заполнителя по фракциям; использовании мелкозернистого карбона «содержащего барханного песка в естественном виде с добавлением мелкодисперсного наполнителя в виде двуокиси титана; ограничении влажности наполнителя 1,3 %, первоочередном смешивании смолы с инициатором твердения из-за высокой реакционной способности изоцианатсодержащих ускорителей твердения к гидроксильным группам полиэфирной смолы и к гипаризу; ограничении продолжительности приготовления полимербетонной смеси и формования изделия временем до начала схватывания смеси.

Разработана технология изготовяэния двухслойных декоратив-

ных плит с использованием мелкозернистого полиэфирного полимербетона с изоцианётсодержащими ускорителями твердения, которая состоит из следующих ерерацнй:. . .

- подачи цементобетснных плит в помещение цеха, складировании их на стеллаже и соответствующем выдерживании на стеллаже до достижения ими внутрицеховой температуры; цементобетонные плиты должны быть с сухой поверхностью,;,

- подготовки исходных компонентов полимербетонной композиции, включая сушку, фракционирование и подачу в наполнительные бункера заполнителей и наполнителей; дозирования и подачи в смесительную установку заполнителей и наполнителей; подготовки и подачи в смесительную установку полиэфирной смолы, инициатора и ускорителя полимеризации, отбеливающей и пигментной паст;

- очистки и смазки форм под двухслойные декоративные плиты, а также по необходимости, нанесение фактурного слоя на форму и выдерживание ее до заполнения литой полимерной композицией в течение 15-30 мин (начало гелеобразования);

- приготовления мелкозернистой литой полимерной композиции в смесительной установке типа "Респекта" или МЛ-20;

- предварительного вибрирования и выравнивания литой мелкозернистой полимербетокной композиции;

- втапливания цементобегониой плиты в литую мелкозернистую полимербетонную композицию с одновременным вибрированием или без него;

- термообработки двухслойных декоративных плит в камере полимеризации;

- распалубки, приемки, маркировки и складирования.

С учетом результатов исследований подготовлены и изданы республиканские строительные нормы РСН ТССР 48-89 "Инструкция

по технологии производства двухслойных декоративных плит"."

Эффект от внедрения двухслойных декоративных плит согласно приведенного технико-экономического расчета составил 842,63 маната на 1 м2 плиты.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработаны новые составы полимерных композиций наос нова полиэфирной смолы и изоцианатсодержащих ускорителей твердения {полиизоцианат марки "К" и тсшуилендиизсцианат Т-50).

2. Оптимизирован режим отверждения полиэфирной смолы с изоцианатсодержёщими ускорителями твердения. Установлена закономерность струкхурсюбразоваиия полиэфирной композиции. Показано, что наименьшей активностью в качестве ускорителя твердения обладает толуылендиизоцианат Т-50 из-за выраженной полифракционности химического состава.

3. Установлена зависимость струетурообразования наполненных полиэфирных композиций с изоцианатсодержащими ускорителями твердения от влажности и минералогического состава используемого наполнителя. Оптимизированы составы мелкозернистого полиэфирного полимербетона. Установлено, что количество изоцианат-содержащего ускорителя твердения в полимербетонной смеси должно быть ограничено 2,5-5,0 % от массы смолы. При этом влажность используемого наполнителя должна быть не более 1,3 % по массе. Расход смолы для принятой литьевой технологии производства составляет 10-10,7% по массе.

4. Выявлена принципиальная возможность получения малоусадочных составов полимербетона на основе ненасыщенной полиэфирной смолы с изоцианатсодержащим ускорителем твердения. Усадка

!......-21-

таких пояимербетонов при влажности наполнителя 0,25 % составляет • 0-0,28 %, что более чем на 22,2 % ниже, чем у полимербетона с ускорителем твердения УНК. ■" " "

5. Установлен характер изменения физико - механических . свойств мелкозернистого полиэфирного полимербетона от влажиос-

ти наполнителя при выдержке в водной среде. Показано, что прочностные характеристики ненаполненных полиэфирных композиций с изоцианатсодержащйми ускорителями твердения после одного года выдержки в воде на 14,5-46,9 % выше, чем с УНК. Соответственно величина водопоглощения меньше на 24,6-48,8 %. Прочностные характеристики наполненных полиэфирных композиций при влажности наполнителя до 1,3 % при выдерживании в воде в течение одного Года стремятся к нижнему пределу: 22 МПа при сжатии и 3 МПа -при изгибе.

6. Установлено, что прочность на изгиб и прочность на сжатие разработанных составов мелкозернистого полиэфирного полимер-бетона с изоцианатсодержащим ускорителем твердения, находятся в прямой пропорциональной зависимости прочности полимербетона от средней плотности.

• 7. Определены модуль упругости, удельная ударная вязкость и коэффициент температурного расширения. Установлено, что у мелкозернистого полиэфирного полимербетона с «зоцианатсодержащими ускорителями твердения модуль упругости ниже на 4,58-14,97 % по сравнению с аналогичным полимбрбетоном с ускорителем УНК; удельная ударная вязкость выше на 4,1-9,25 %, а коэффициент температурного расширения изменяется в пределах 12,3-13,6 !/6С при изменении температуры от 20 до 80 °С.

- 8. Выявлены закономерности влияния атмосферных воздействий на структурообразование и физико-механические свойства разрабо-

танкых составов мелкозернистого полиэфирного полимербетона с изоцианатсодержащкм ускорителем твердения. Отмечено, что в первые три месяца испытаний характерно увеличение показателей прочности, сопровождающееся увеличением массы образцов полимербетона. В дальнейшем процесс уменьшения прочности и массы образцов стабилизируется к двенадцати месяцам. При этом коэффициенты стойкости составов полимербетона с изоцианатсодер-жащимиускорителями твердения равны 0,81-0,97при сжатии и 0,841,10 при изгибе, что подтверждает атмосферостойкоеть исследованного материала.

9. Изучена химическая стойкость разработанных составов мелкозернистого полиэфирного полимербетона при воздействии азотной кислоты и щелочи. Установлено, что составы полиэфирного полимербетона с изоцианатсодержащим ускорителями твердения, также как и с ускорителем твердения УН К, нестойки в щелочах. Вместе с тем, кислотостойкость таких полимербетонов выше на 14- 31,2 %, чем у полимербетона с ускорителем твердения УНК.

10. Разработана технология приготовления мелкозернистых полиэфирных оолимербетонных композиций с изоцианатсодержащими ускорителями твердения на мелкозернистом карбонатсодержащем барханном песке и технология изготовления из них двухслойных декоративных плит. Подготовлены и изданы республиканские строительные нормы РСН ТССР 43-89 "Инструкция по технологии производства двухслойных декоративных плит". -

11. Расчет технико-экономической эффективности показал, что аффект от внедрения в производство двухслойных декоративных плит на основе данной разработки вместо барханлитовых плит составляет 80892480 манат а год и/т 842,63 мам, на I мг плиты.

Основное содержание диссертационной работы изложено *

работах;

1. Какаджанов Ф.Х., Чощшиев К.Ч. Изделия из керамзитобегона с полимерным покрытием //Тезисы докладов республиканской региональной научно-технической конференции. Применение и перспективы развития легких бетонов в строительстве. - Ашхабад, 1987,-C.S0-182.

2. Какаджанов Ф.Х., Чощшиев К.Ч., Сапарлыев И. бетонные плигы с декоративным химстойким полимербетонным покрытием на основе полиэфирной смолы и барханного песка // Материалы Всесоюзной научно-технической конференции. Бетон и железобетон, рееурсо- и энергосберегающие конструкции и технологии на Дальнем Востоке. - Владивосток, 1988,- С.264-266.

3. Какаджанов Ф.Х., Чощшиев К.Ч., Сапарлыев И. Производство двухслойных плит с использованием отечественной литьевой машины МЛ-20 // Информационный листок о научно- техническом достижении Na 88-39,- Ашхабад, 19S3.

4. Инструкция по технологии производства двухслойных декоративных плит. РСН ТССР 48-39/ Госстрой ТССР / Какаджанов Ф.Х., Чощшиев К.Ч. и др.- Ашхабад, 1989,- 30с.

5. Чощшиев К.Ч., Какаджанов Ф.Х. Дериватографическое исследование полимерных композиций, включающих госсиполоеую смолу и кара кумские барханные пески //Сейсмостойкое строительство и строительные материалы.- Ашхабад, 1989.- С.3-6.

S. Чощшиев К.Ч., Сапарлыев И., Какаджанов Ф.Х. Перспективы использования а Туркменской ССР многослойных строительных конструкций и изделий. //Тезисы докладов республиканской науно-технической конференции. Сейсмостойкое строительство и строительные материалы. -Ашхабад, 1S90.-С. 103-104.

7. Кг.гзд адноа Ф.Х. Влтание ускорителей твердения на химическую

стойкость мелкозернистого полиэфирного полимербетона // Тезисы докладов республиканской научно-практической конференции. Сейсмостойкое строительство и, строительные магериалы.т Ашхабад, 1990.-С.111-113.

8. Какаджанов ФХ^ формирование структуры полимербетона при повышенной влажности наполнителя. Ц Тезисы докладов республиканской научно-практической конференции. Сейсмостойкое строительством строительные материалы. - Ашхабад, 1990.-С. 113-

9. A.c. N» 1724627-МКИ С04 826/18 "Полимербетонная смесь" / Ф.Х. Какаджанов, К. Ч.Чощшиев, И.Сапарлыеа, И.Е.Путляеа Ц БИ №13 oT07.04.S2r. - • ' ■-.:

10. Какаджанов Ф.Х., Чощшиев К.Ч. Структурообразоааниеполиэфирного полимербетона при влажном наполнителе. //"Известия" АН Туркменистана.-Ашгабат,1995.-С.245.

11. Чощшиев К.Ч., Какаджанов Ф.Х; Использование изоцианат-содержащих отходов производств в качестве ускорителей твердения ненасыщенных полиэфирных смол //Проблемы и перспективы развития нефти, газа, энергетики и химии а Туркменистана. Тезисы докладов Международной научно-методической конференции.-Ашгабат, 1995.-С. 195-196.

115.

Какаджанов Фархад Хомматович

МЕЛКОЗЕРНИСТЫЙ ПОЛИЭФИРНЫЙ ПОЛИМЕРБЕТОН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИЗОЦИАНАТСО ДЕРЖАЩИХ УСКОРИТЕЛЕЙ ТВЕРДЕНИЯ И КАР50НАТС0ДЕРЖАЩИХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ

Автореферат

-2 5-

Агпо*аз1Уа

§и ¡^йе ро!*Ы1Г котрогвгуаБу Меп козгаг^ с)игитП таййа-Ьгуп д^атадупу 9аШат*угу]у1агуп с1игит!, §еу!я Ьет maydada§^y пе1уе51 дбгкегйсЯ А^га^уп Ьет, еваБу ^ка-теЬатй догкегр, рЫтенгаэр/апуп фгщеб!, Лв1еМг1'к с^й/11т!еп кезд'Шеяс!!. ЕкярептепШзп р!ап!а|йугтадуп гг^етайк тейхМагу и!апу?ап уас^ауйа роНей'г котрог^уапуп да1атак герггм (угудйагйд!) эа^апур а!упа'у. 8и с]185«йаз»уас1а ¡§!етр duzu!en таусЗа догпи$Н ро!!тегЬе1опуп ¿йгипшт ЬегкНд'тт сзй§ пеЙ)е!еп догкегйуаг. §еу!е Иат, do!dura!madyk gatadytan ройеАг котрог^г/апуп йигйгтигиЯ Ьаг1ад1агупуп пе1|']ез1 дейгНуаг. 8и у(ту роНбЯг роП-тегЬекэпуп ¡§!еп|1ел dU2^jm¡Griлe сЗОгП адгевзк// диг§ар а!у]у эгеаапуп: вичуиг», а§дагуп, агсй к^эЫазупуп Шз1г!еп Ьэг!ад1агуп пе^е?еп а9у'ур догкег'|к(|. Ви1ап1ап Ьа§да-йа фегир ¿иги'еп ййгит!епп Тигктегиз1апуп 1еЫду кКтаШ §ег11епг^е 1аЬога1оггуа пизда1агупуп а1тоз1вга ^ус)ат-1у(уду Ьаг!апу1ду.

|ет1вп'|1еп ¡§1 ебазуг^а 1к">да11у Ьегед р№а1агупуп (с1а51аг/п>^11 1аууаг!ауу§ 1вЬпо1од"|уа5у уйгв ?укагукЗу, hem-de Ьи 1еЬтк|-ykdysady р»^а!у)ук ЬаэаЬупуп пеН|е!еп $укагук1у. пе11]е!ег1 Ьоуип^а № 1724627 потег езазуг^а "РоЬ'тегЬеЪзп garyndysy" diyen а1 ЬНеп а\у1ог!ук §а1^а1пагоазу Ьеп1й1.

Разрешается в печать 19.03.96 г. Д-03505

Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л./

Тирах 100 экэ. Заказ № Бесплатно.