автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Полимерный герметик холодного применения на основе стирольных вяжущих для герметизации швов покрытий на аэродромах авиации Вооруженных Сил

ВОРОНЕНОКАЯ ЙЮУЛАРСТВЕННАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ \

^ \ На правах рукописи

ШУБИН ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ

ПОЛИМЕРНЫЙ ГЕРМЕТИК ХОЛОДНОГО ПРИМЕНЕНИЯ НА ОСНОВЕ СТИРОЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ШВОВ ПОКРЫТИЙ НА АЭРОДРОМАХ АВИАЦИИ ВООРУЖЕННЫХ СИЛ

05. 23.05 - строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж - 1994

Работа выполнена на кафедре вданий и сооругзпкй. Воронежского

высшего военного авиационного инженерного училища' '

Научный руководитель - кандидат технических наук,

доцент а И. Москаленко

Официальные оппоненты -

доктор технических наук, профессор К И. Харчевников кандидат технических наук; доцент В. И. Васильев

Ведущая организация - Главное инженерное управление ВВС.

Защкта диссертации состоится " 8 " апреля 1994 г. в 14 час. на заседании Докторского совета Д 063.79.01 при Воронежской государственной архитектурно-строительной академии по адресу: 394680, Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84, ауд. 20, корпус 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института Автореферат разослан М 1997 г.

Ученый секретарь Докторского совета, кандидат технических наук, доцент

Е Е Власов

. - 3 -

ОБИДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В процессе строительства и эксплуатации аэродромов Вооруженных сил (ВС), а также аэропортов гражданской авиации (ГА) возникает ряд сложных проблем, к которым относится проблема надежной герметизации деформационных швов аэродромных покрытий в условиях воздействия различного рода внешних нагрузок. Разгеметизация деформационных швов покрытия приводит к разрушению основания, а также к существенному снижению несушей способности самого покрытия. Недостаточная стойкость материалов, применяемых в настоящее время для устройства швов, к разрушающему воздействию газовых струй (ГС), реактивных двигателей (РД) самолетов является одним из основных факторов досрочного выхода из строя РД, возникновению предпосылок к летным происшествиям, а также интенсивному разрушению взлетно-посадочных полос (ВПП). Разрушенные участки трудно поддаются ремонту и восстановлению. Стоимость работ по ремонту и восстановлению разрушенных и поврежденных участков на аэродромах авиации ВС соизмерима со стоимостью устройства новых покрытий.

В СНГ до настоящего времени в основном применяют традиционные битумные материалы. Однако они имеют ряд существенных недостатков:

- недостаточные термостойкость и морозостойкость;

- недостаточное относительное удлинение:

- требуют предварительный разогрев при применении:

- долговечность не более 1 года.

Установлено, что одним из перспективных и наиболее экономичным материалом для герметизации деформационных швов является полимерный материал. Поэтому дальнейший поиск экономичного и эффективного материала с улучшенными физико-механическими и эксплуатационно-технологическими свойствами для устройства деформационных швов на покрытиях аэродромов авиации ВС остается важной научной и практической задачей.

Целью диссертационной работы является разработка методики подбора и определения состава полимерного герметика холодного отверждения для герметизации деформационных швов аэродромных покрытий на аэродромах авиации ВС, определение

основных физико-механических и технологических показателей материала и разработка рекомендаций для его промышленного изготовления и применения.

Научная новизна работы. Экспериментально-теоретически подтверждена возможность получения концевых реакционноспоробных групп при термоокислитедьной деструкции жестких бутадиёнстирольных каучуков и последующего . холодного структурирования ди-или полиизоцианатами. >

Выполнены исследования влияния температуры, времени, скорости перемешивания концентрации раствора каучука, а также вида растворителя на процесс термоокислительной деструкции бута-диенетирольного каучука.

Установлена зависимость основных физико-механических показателей герметика от глубины термоокислительной деструкции бутадиенстирольного каучука.

Предложен способ получения герметика холодного применения из крупнотоннажных бутадиёнстирольных стирольных каучуков, а также каучуков несоответствующих ГОСТу, ТУ или их отходов.

Разработана методика проектирования состава мастики для этого герметика и рекомендации ее промышленного производства

Уточнена методика лабораторных испытаний герметиков для деформационных швов цементобетонных аэродромных покрытий.

Предложена методика комплексной оценки долговечности герметика по методу условного года.

Исследованы физико-механические процессы старения герметика от воздействия климатических и эксплуатационных факторов.

Разработаны рекомендации по технологии применения герметика на объектах авиации ВС и ГА.

Достоверность подученных результатов подтверждена результатами натурных испытаний нового герметика на аэродромах авиации ВС России и результатами его лабораторных испытаний, выполненных совместно с представителями и на базе НИИ к Г1Ш "Аэропроект", ЦНИИ 26 МО РФ, в сравнении с лучшими мировыми аналогами.

Практическое значение работы. Разработка практических рекомендаций по технологии промышленного производства мастики для герметика холодного отверждения, практических рекомендаций для его приготовления и применения

на аэродромах ВС и в других отраслях народного хозяйства.

Внедрение результатов работы. Результаты исследований использованы при разработке технологического регламента получения герметика холодного отверждения на Воронежском заводе синтетического каучука по ТУ 38.303-03-037-90. Проведены натурные испытания на аэродромах авиации ВС и аэропортах ГА. Утвержден акт межведомственных испытаний герметика холодного отвервдения Заместителем командующего ВВС по тылу - Начальником Тыла ВВС от 9 марта 1992 года, в котором принято решение на применение, его на аэродромах авиации ВС. Также в итоговом отчете по теме НИР "Подно-жие-2", итоговом отчете "Лесоводчество" (проекте нового руководства по эксплуатации аэродромов авиации ВС).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и ее основные результаты доложены и обсуждены на Всесоюзных научно-технических конференциях по проблемам повышения эффективности метеорологического, аэродром-но-технического и инженерно-аэродромного обеспечения авиации ВС в Воронежском ВВАИУ по теме НИР "Подножие-2" (1990,1991, 1992 г.г.).

Публикации. Основные положения диссертации достаточно полно отражены в 11 работах, в том числе в трех авторских свидетельствах на изобретения и патенте.

Структура и объем работы. Диссертация содержит введение, четыре главы, заключение, список литературы и приложения; работа изложена на 161 странице машинного текста, включает 35 таблиц, 22 рисунка, список литературы из 125 наименований, приложение на 44 страницах.

На защиту выносится: обоснование требований к герметику холодного отверждения с учетом специфики его работы в конструкциях покрытий на аэродромах, выбор полимерного вяжущего, отйердителя и различных химических добавок для повышения его физико-механических и технологических показателей-,

способ получения герметизирующего материала холодного отверждения на основе крупнотоннажного синтетического каучука;

экспериментально-теоретическое обоснование возможности получения, мастики для герметика холодного отверждения из отхо-

дов бутадиенотирольного каучука или каучука, несоответствующего ГОСТу и ТУ;

результаты экспериментальных исследований, подтверждающих его технологические показатели и основные физико-механические свойства в различных условий* ¡эксплуатации, а таксе область вффектявного применения материала в строительстве;

методику комплексной количественной оценки долговечности герметика для деформационных швов цементобетонного покрытия по принципу условного года;

практические рекомендации для промышленного изготовления и применения на аэродромах авиации с учетом критериев стабильности свойств и эффективной работы' герметика в конструкции во времени.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе проведен анализ исследований материалов для устройства деформационных швов аэродромных покрытий, а также анализ параметров климатических и эксплуатационных воздействий на материал для герметизации. Проанализированы основные причины разрушения герметизирующего материала и сформулированы основные требования к материалам для герметизации деформационных швов аэродромных покрытий. В заключении главы сформулированы цель и задачи исследований.

Натурное обследование искусственных покрытий аэродромов ВВС показали, что разгерметизация швов аэродромных покрытий вдет в основном по двум направлениям - полное выдувание реактивной струей, либо выкрашивание.

Причины могут быть различные но динамика разрушения, как показали испытания, одинакова и характеризуется следующими зависимостями:

О > а : е < е , (1)

г а<1 га г

где о - напряжения в герметике, возникающие при температурном

г

скатии плит;

о - адгезионная прочность герметика к бетону;

еа- величина придельного относительного удлинения герме-га тика;

е - расчетное относительное увеличение ширины шва при г максимальных годовых колебаниий температуры.

Частный случай. Напряжения скатил герметика при усадке (а )

выше, чем адгезионная прочность его к бетону (а ):

Л d

а > о _ ; е < с , ( 2 )

u a a m и

В втом варианте, поскольку величина адгезионной прочности незначительна, произойдет отслаивание герметика от поверхности бетона.

а<сг ;е<г, (Э)

г ad *« г

По мере увеличения пшрины шва происходит растяжение герметизирующего материала. Поскольку относительное увеличение ширины шва не соответствует величине относительного удлинения герметизирующего материала, то в последнем появляются трещины, которые являются причиной выкрашивания.

а > а : е > е , ( 4 )

ad m m г

В этом случае разгерметизация гава не происходит.

Расчетное относительное увеличение ширины огая в соответствующем климатическом районе может быть определена по формуле:

A Tía

е =-----100«, ( 5 )

Ъ

ь

где I - расстояние между деформационными швами, м: pi

а - коэффициент температурного расширения бетона, 1/°С: ъ

Ъ - ширина шва между смежными плитами, м: b

АТ - максимальная годовая амплитуда температуры воздуха,°С.

Как показывает анализ 18 климатических районов, максимальные годовые колебания температуры поставляют от 70 до 1Ю°С, следовательно,теоретическое относительное удлинение при ширине шва 10 мм и расстоянии между ними (СНиП 2.05.08.85.) 6,12,18, 24 м должно быть не менее 72, 144, 216, 288% соответственно. Натурные испытания на опытном участке автомобильной дорога Москва-Минск-Врест с бетонным покрытием с достаточно высокой точностью подтверждают, что относительное удлинение герметика, полученное по формуле,не отличается от результатов, полученных при натурных испытаниях.

Поскольку относительное удлинение любого герметизирующего

материала уменьшается со временем, т.е.происходит процесс старения, необходимо,чтобы вта величина (с целью увеличения срока эксплуатации) бьша увеличена на коэффициент потери д»формативное™ во времени (к ):

е = к е , ( б )

га V г

Воздействие полокительных и отрицательных температур с переходом через 0°С в различных районах нашей страны не одинаково, а зависит от количества оттепелей и частоты образования гололеда ( в 11 климатическом районе > 65 циклов). Так как для удаления гололеда с цементобетонного покрытия в основном используется тепловой метод, количество циклов замораживания и оттаивания герметизирующего материала [Н] можго определить по формуле:

К = (п + т т , ( 7 )

д О £ |

где т - количество случаев гололедов за зимний сезон;

т ~ количество оттепелей за зимний сезон;

at

й - коэффициент, учитывающий повторный-проход тепловых машин по одному и тому ке следу за счет перекрытия смежных проходов на 0,4-0,5 м.

Для тепловых машин »тог коэффициент можно определить по формуле:

ь + ъ

к = , ( а )

го

где Ь ~ ширина рабочего органа тепловой машины, м;

г о

Ъ - ширина перекрытия смежных проходов тепловой

«р

машиной, м.

Экспериментально установлено, что при длительном воздействии растягивающих напряжений на герметик в шве покрытий, если при этом его относительная деформация превышает 30 процентов от предельной, в иве появляются продольные трещины по герметизирующему материалу. Это явление наблюдается и при положительных температурах, но особенно резко проявляется яра отрицательных, когда деформативность герметика уменьшается.

Для повышения надежности герметизации швов на аэродромном покрытии к существующим требованиям для герметиков установлены дополнительные:

- адгезионная прочность к бетону при рабочей температуре эксплуатации от -60 до +10Q°C должна бить не менее 0.5 МПа:

- относительное удлинение (%) ггри температуре +20°С и более - 250; от -20 до 0°С - 150; от -40 до -60°С - 40;

- когезиокная прочность при рабочей температуре эксплуатации от -60 до +100°С должна быть не более адгезионной;

- температура хрупкости в шве шириной 10 мм при глубине заливки до 30 мм и деформации прогиба кромок плит 5 мм должна быть не выше -60°С.

- герметик не должен падплавляться при воздействии на него газовой струи реактивного двигателя в течение 120 - 150 с, с сохранением надежности герметизации шва после прекращения воздействия .

- герметик не должен липнуть к пневматику самолета при температуре Ю0°С.

Во второй главе изложено уточнение методики проведения испытаний материалов для герметизации швов аэродромных покрытий, предложена новая методика испытаний по методу "условного года". Осуществлено экспериментально-теоретическое обоснование выбора полимерного вяжущего и отвердителя из недефицитного отечественного сырья.

Войсковой частью 44526 совместно с НИИ и ГШ АЭРОПРОЕКТ были разработана методика испытаний аэродромных герметиков. Однако, по существующей методике каждый показатель оценивается на новом образце, что приводит к условному недостоверному результату и сводится чисто к сравнительной характеристике отдельных свойств материала. Следует также отметить, что такие показатели, как коэффициент потери деформатиннооти герметика в процессе эксплуатации, усталостный износ герметика за счет суточных колебаний плит и коэффициент потери деформативности при длительном воздействии растягивающих напряжений, в методике испытаний аэродромных герметиков не учитываются.

Для более достоверной оценки долговечности герметика на стадии лабораторных исследований ее целесообразно определять из расчета годового цикла климатического и эксплуатационного воздействий, т.е. метода условного года.

Основной принцип, заложенный в разработку метода ускоренных испытаний - это научно обоснованная трансформация климатических и эксплуатационных воздействий на деформационные швы аэ-

родромных покрытий в адекватные значения режимов лабораторных испытаний. Она сводится к следуицему: отбор значимых климатических и эксплуатационных факторов; расчет эквивалентных, заложенных в эксперимент, значений климатических и ексилуатационных воздействий на герматик; трансформация эквивалентных значений експлуатационных факторов в адекватные показатели режимов лабораторных испытаний.

Как показали исследования, методика определения долговечности герметика испытанных по методу условного года, на 25-30$ точнее, чем при испытаниях по существующей методике.

При испытании образцов по методу условного года были заложены следующие показатели реишов лабораторных испытаний табл. 1.

Таблица 1

Основные показатели режимов лабораторных испытаний

по методу условного года

N N п/п

5.

6.

7.

Показатели

I

Воздействие отрицательных и поло- I жительных температур о переходом I через 0°С I

Воздействие солнечного света в ! широком спектре (ультрафиолетовое, ( инфракрасное ) I

Знакопеременные деформационные I нагрузки, возникающие вследствие I температурного расширения и сжатия I плит (при 100$ относительном удлине-! нении и температурах от +20 до I -50°С) I

Динамические нагрузки, возникаю- I щие в шва смежных плит аэродромного I покрытия при проезде по нему самолета

Воздействие высокотемпературных газовых струй реактивных двигателей самолетов и тепловых машин

Воздействие растворов химических реагентов

Знакопеременные деформационные нагрузки, возникающие вследствие колебания температур на поверхности и по глубине покрытия

Ед. измер.

цикл

Мдж/м

цикл

I тыс. I колебаний

I цикл

26,6

час

I колебаний

Примечания: 1. Величина показателей, представленных в табл. 1, обусловлена одним годом эксплуатации материала в А климатическом районе.

2. Критерием оценки долговечности является разрушение материала на одном из показателей испытаний.

2

Э

4

- II -

Во:*д''й'>,1'1)и»? отрицательных и положительных температур с переколем через 0ЛС определяется по формуле (б).

Воздействие солнечной радиации в ультрафиолетовом спектре излучения определяется по формуле:

Н= 0.091, (9)

где 1 - тодовгш интенсивность солнечной радиации, МДж/мя.

Осуществлено экспериментально-теоретическое обоснование выбора полимерного кнжуш,его и отвердителн, а тякясе исследованы основные параметры, влинюшие на процесс получения основного компонента герметики.

Основной компонент "А" герметика (мастика) представляет собой композицию, включающую н себн, мае,95: деотруктированный бутадиенетирольный каучук - 40,0 - 60,0 низкомолекулярный полиэтилен (НМПЭ) - 4,0 - в,О

инденкумяронокгш смола (ИКС) - 1,0 - 2,0

антиоксидянт - 0,5 -1,5

Получение мастики (компонента "А") состоит ия двух последовательных операций: деструкции каучука и отгонки лишнего растворители из системы.

Кроме органических растворителей и катализаторов,процесс деструкции высокомолекулярны* каучуков требует присутствия кислорода воздуха, который приводит к преобладанию деструктивных процессов над структурирующими и служит для образования активных центров.

Для выяснения влияния глубины деструкции каучука в различных растворителях; рассматрикали зависимость физико-механических: показателей от величины характеристической вязкости каучука.

Из сопоставления смесей кСилол + нефрао и толуол + нефрас (рис. 1) видно,что в смеси с толуолом деструкция полимера идет быстрее. Относительное удлинение герметикой, содержащих толуол + нефрао, было н 5 раз больше, когезионняя прочность в 2.5 раза больше, чем у образцов, содержащих ксилол+нефрао.

На основании проведенных исследований установлено:

1. Длн деструкции бутадиенстирольного каучука СКС-ЗОАРКПН в качестве растворители целесообразно использовать толуол.

2. В качестве инициаторов .инструкции необходимо применять: сиккатив в количестве от 0.6 до 1,0 мае.Ж, канифольное мыло от 1,0 до 1.7 мае.«.

3. Наиболее оптимальная деструкция каучука нвблюдается

при сухом остатке раствора каучука 15-18 мао. .% при температуре деструкции 100 - 110°С.

4. Наибольшая производительность установки при отгонке избыточного растворителя достигается в условиях вакуума 0,06-0,07 МПа, при температуре 95 - 100°С.

5. Лучше показатели прочности и относительного удлинения герметика достигаются яри характеристической вязкости 0,4*0,65 дл/г, (рис.2).

Piio. I. Зависимость деструкции каучука от вида растворителя

Рис. ?.. Зависимость прочности и относительного удлинения от степени деструкции

- 13 -

В третьей главе изложены методики и анализ результатов экспериментальных исследований основных физико-механических свойств полимерного герметика и технологических показателей.

Для выработки практических рекомендаций экспериментально били установлены зависимости основных параметров герметика от соотношения компонентов, которые характеризуются следующими уравнениями регрессии в натуральных показателях:

Я = 0.059 + 0.005С + 0.052Л О.ЗбА - 0.0075Л2 - 0,12Аа, (10)

Г

= 0,013 + 0,ЗИ - 0.029П - 0.0298И3 - 0.017Й1ГЧ 0.034ИП, (11) 1*"= 1,53 - 0.0075И - 0.0543К - 0,0115ИЯ + 0,0023ИК. (12)

Г

с. = 264.3 - 45.1С +■ 78.ЗЛ + 114,4А + 10.7СЯ - 350А, (13)

е'= 465,9 - 58.37И - 26.9П + 3,0ИЯ + 1, Ша +• З.Ш1, (14)

е" = 72,7 - 1.1И + 5.3К - 1,0 Иа - 0.1КЙ, (15)

Р = 34,56 - 39.63С + 4.37Л - 1.01А + 8.38С3 - 0,95Ла. (16)

где И - когезионная прочность герметика с добавками ИКС. г (С), латекса ВСК-70/2 (Л) и антиокеидянта ВТС-150 (А), (МПа);

н' - когезионная прочность герметика с НМПЭ (П) и г откердителем (И), (МПа):

я'"- когезионная прочность герметика о наполнителем г (резиновой крошкой) (К), (МПа):

€ - относительное удлинение герметика с добавками

ИКС, латекса БСК-70/2 и янтиокидянта БТС-150, (%)",

к' - относительное удлинение герметика с введением дополнительно НМПЭ, ($);

с"- относительное удлинение х'ерметикн с наполнителем (резиновой крошкой), (%) ;

р - пористость герметика, (%).

Используя полученные урянненин (10,11,12,13.14.15.16), можно прогнозировать свойства герметика и оптимизировать состав материала по требуемым техническим характеристикам в расчетных условиях вксплуятации и но стоимости.

Расчетное значение относительного удлинения (е ) при из-

Г

веетной характеристической вязкости (г|) в атом случае может

определено по формуле:

г = 1784ц - 5805г;2 + 722бг)э) ; ( 17 )

Г

где к - вмперический коэффициент (X г/дл).

Формула (17) справедлива при п = 0,15 до 0,8, поскольку в нижнем значении материал становится хрупким, а в верхнем полимеризация деотруктированного каучука идет очень длительное время.

Анализ результатов показывает, что при увеличении НМПЭ прочность герметика увеличивается и при содержании 1% НМПЭ и 7% полиизоцианотов (1ШЦ) прочность достигает 1,6 МПа. Однако, при етом же содержании ПЩ и НМПЭ относительное удлинение составляет 200 %. Поэтому оптимальное значение ПЩ и НМПЭ должно быть А% и 5% соответственно.

Для снижения внутренних напряжений, возникающих при полимеризации,» также уменьшения стоимости герметика целесообразно введение н масгику наполнителя (резиновой крошки или муки). Установлено, что при содержании наполнителя более 60 мае.% герметик становится нетехнологичным для герметизации швов аэродромных покрытий вследствие увеличения его вязкости. Однако ето дает возможность регулировать подвижность мастики, что очень важно при герметизации вертикальных швов сборных железобетонных сооружений, арочных укрытий для самолетов, а также при устройстве безрулонной мягкой кровли.

Изучение процесса старения герметика с добавками анти-оксидантя типа ВТС-150, высокомолекулярного каучука типа СКОЗОАРКПН, предварительно растворенного в растворителе, и НМПЭ проводились с помощью дифференциально-термического анализа (ДТА). Из данных ДТА следует, что потеря массы композиции с НМПЭ в три раза меньше, чем у других исследуемых образцов и составляет 4,6$.

В процессе испытания на старение под действием УФ-облуче-ния установлено:

- когезионняя прочность герметика модифицированного НМПЭ увеличивается на 10-15&, а относительное удлинение уменьшается на 5-10%:

- когезионная прочность и относительное удлинение герме-

тика не модифицированного НМПЭ уменьшаются на 25-30%.

- морозостойкость всех испытываемых образцов изменилась соответственно процентному изменению относительного удлинения при когезионном разрыве:

- адгезионная прочность герметизирующего материала во всех испытаниях была выше когезионной.

Из »того следует, что введение н деструктированный каучук низкомолекулярного полиэтилена замедляет термоокислительные процессы и циклизацию диеновой части каучука.

Испытания на усталость проводились на приборе, имитирующем нагрузки, испытываемые герметиком при проезде гго покрытию самолет», т.е. знакопеременный изгиб, как результат взаимного перемещения смежных плит с амплитудой до 5 мм с частотой 1 гц. Герметик испытывало« при различных' температурах, соответствующих климатическим (среднемесячным) колебаниям: от 20°С до -5°С. Количество колебаний принималось 20000. которое соотнетсву-нт одному году эксплуатации аэродрома. За критерий эксплуатационной пригодности герметика при испытаниях на усталость принималась целостность герметизации шва.

Методики испытания герметика на стойкость к температурным деформациям плит покрытия предусматривает испытание его на деформатикность, т.е. способность к растяжению - при одновременном понижении температуры от 20°С до -40°С. На изготовленном для этих целей приборе величина деформации при испытаниях ограничивалась 200 что является практически достаточным для аэродромного покрытия. Количество повторяющихся циклов испытании одной модели шва на де^юрмативность определяет срок эксплуатационной пригодности соответствующего герметика в годах.

В четвертой главе приведены рекомендации но технологии приготовления полимерной мастики для герметика холодного отверждения на основе буталиенотирольного каучука, описание технологической схемы и технологического процесса. Разработаны рекомендации по технологии приготовления и применения материала для герметизации деформационных швов аэродромного покрытия на аэродромах авиации ВС.

При исследовании влияния нодгрунтовки на адгезионные свойства материала в шве сравнивали швы.заполненные герметиком колодного отверждения, где часть образцов швов грунтовалась

тиетзорем битума в керосине в соотношении 1:1, квитируя покрытая, швы которых ранее были заполнены мастиками типа РКВ. Другая часть грунтовалась раствором мастики для полимерного герметика в керосине 1:1, а третья часть образцов швов не грунтовалась вообще. Лучшая степень герметизации достигается в образцах, где шов не грунтовался. Это связано с тем, что растворитель, находящийся в герметике, мигрирует из него в бетон, вовлекая при атом за собой молекулы каучука. Применение герметика с подгрунтовкой на основе мастики не увеличивает адгезию по сравнению с образцами, которые не грунтовались вообще.

Исследование применения герметика на старых покрытиях, где швы ранее были заполнены мастиками типа РБВ, показали:

1. Полимерный герметик холодного отверздения совместим с битумными герметизирующими материалами и не требует тщательной очистки боковых граней плит от него.

2. Адгезионные свойства герметика снижаются на 20-24% по сравнению с образцами, грани которых не грунтовались.

Разрушение образцов, швы которых были не обработаны и обработаны раствором мастики в керосине во всех случаях происходило по герметику, т.е. адгезионная прочность материала к бетонному покрытию была выше когезионной прочности.

Натурные испытания на аэродромах показали, что оптимальная глубина заливки шва покрытия соответствует тройной его ширине. К примеру: ширина шва 10 мм. значит его глубина заливки должна быть не менее 30 мм.

Экономический эффект от использования герметика, тыс. руб., в сравнениии с базовым вариантом для герметизации швов аэродромных, покрытий в ценах на 1 июля 1992 г. представлен в табл.2.

Таблица 2

Экономический эффект от использования герметика А1ТГХ0

Класс I аэродро-! ма на 1 аэродром в сравнении с вариантом N 2 I

по прямым I по затратам ! годовым эксплуатационным ! затратам I

I 3238,3 I 647,6 I

II _ _ ___ 2158,8 I _ _ i _ 431,8 !

_ ИТ 1619,2 I 323,9 I

С учетом соблюдения технологии изготовления и применения получены физико-механические и технологические показатели аэродромного полимерного герметика холодного отверждения (АПГХО), представленные в табл.3.

Таблица 3

Основные физико-механические и технологические показатели герметика АПГХО в сравнении с базовыми вариантами.

N 1 1 п/п|Наименование показателей ! Величина показателей по сравниваемым вариантам

1 1 2

I АПГХО РБВ ! УТ-51-Г-З1

1. ! Состояние до применения 1 1 1 жидкий твердый в брикетах ! пастооб-! разный 1 1

2. ! Температура применения, !°С, от----до от +5°С до + 60° С +180°С !от +5°С до ¡+40°С

3. 1 Количество основных ко! мпонентов при поставке дна один I два 1

4. ! Деформативность в бе! тонных моделях швов тто-! крытий,55 не менее 1 при температуре +20°С -1 при температуре 0°С -1 при температуре -30°С - 250 120 80 25-30 0 . 0 1 1 1 1 ! 110 60 I 0

5. I Адгезия к бетону 1 1 Обеспечивает целостность герметизации шва при заданной в п.5 деформач'ивкости.

6. 1 Когезионная прочность ! (разрыв по герметику), ! МПа, не менее 0,6 » 1 0,5 I I I 0,196-0,20

Продолжение табл.2

N I I Величина показателей по

1 1 сравниваемым вариантам I

' 1 I 1 — 2 j

! 1 АПГХО I РБВ УТ-51-Г-31 I

7. 1 Время отверждения (вре-1 ]

1 мя с момента заливки до| I

! начала эксплуатации) 1 I по мере

1 при температуре +5°С и I не более (остыва- на более I

1 вше | 24 час. ла 24 чао. I

8.1 Водопоглощение, % по I < I

! массе за 24 ч, не более| 0 ! 2-3 5 I

9.1 Стойкость к выдуванию I I

1 термогазовой струей ре-| !

! активных двигателей, с, !•

1 (при температуре 300°С I 180 ! 30 80 I

! и скорости потока до I I

1 200 м/с). 1 I

10.i Прилипает к гсневматикам! I

! колес транспортных I I

I средств при температуре! I

I выше,°С I 150 I 40 120 I

11.Юрок службы (целост- I I

I нооть герметизации) в I I ДО 1

! швах аэродромного пок- I 6 I года 5 I

! рытия - не менее, лет I I

12.! Срок гарантийного хра- I !

I нения мастики для rep- I I

! метика в герметичной I I

! таре при температуре I I

! от -50°С до +60°С - не ! \

I менее ! 9 мес. I 1 год б мес. I

- 19 -

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Подтверждена возможность получения концевых реакцион-носпособных групп при термоокислительной деструкции жестких бу-тадиенстирольных каучуков и последующего холодного структурирования их ди-шш полиизоцианатами.

2. Выполнены исследования влияния температуры, времени, скорости перемешивания, концентрации раствора каучука, а также вида растворителя на процесс термоокислительной деструкции бу-тадиенетирольного каучука.

3. Установлена зависимость основных физико-механических показателей герметика от глубины термоокислительной деструкции бутадиенстиролъного каучука.

4. Предложен способ получения герметика холодного применения из крупнотоннажных бутадиенстиролъннх стиролъных каучуков, а таю», каучуков не соответствующих ГОСТу или ТУ, их отходов.

П. Разработана методика проектирования состава мастики для этого герметика и рекомендации по ее промышленному производству.

6. Уточнена методика лабораторных испытаний герметиков для деформационных швов цементобетонных аэродромных покрытий.

7. Предложена методика комплексной оценки долговечности герметика по методу условного года.

8. Разработаны и оптимизированы составы герметика для герметизации деформационных швов аэродромных покрытий на' объектах авиации ВС и МГА.

9. . Исследованы физико-механические процессы старения герметика от воздействия климатических и эксплуатационных факторов.

10. Разработаны рекомендации по технологии применения герметика на объектах авиации ВС и МГА.

11. Проведены натурные испытания герметика на аэродромах авиации ВС и аэропортах ГА.

12. Аэродромный полимерный герметик (АПГХО) внедрен в производство на Воронежском заводе СК по ТУ 38. 303-03-037-90.

13. Экономический эффект от использования герметика, в сравнении с лучшим отечественным аналогом на 10000 м покрытия составляет 107945 руб. , ( в ценах на 1. июля 1992 г.).

Основные положения диссертационной работы отраяены в следующих публикациях:

1. A.C. 1732680 (СССР). Герметик холодного отверкдения/ Шубин В.И., Москаленко В.И. и др.// 1992.

2. A.C. 1790207 (СССР). Герметик холодного отверздения/ Шубин В.И., Москаленко В.И. и др.// 1992.

3. A.C. 1815990 (СССР). Гермэтик холодного отверждения/ Шубш В.И., Москаленко В.И. и др.// 1992.

4. Шубин В.И. Положительное решение НИИГГО по заявке на патент N 5024930/05 (004567) от 20.01.1992 г., "Герметик».

5. Москаленко В.И., Шубин В.И. и др. Перспективные материалы для строительства и эксплуатационного содержания аэродромов., Воронеж 1989:- С. 3-4.

6. Шубш В.И..Москаленко В.И. К вопросу о, повышении'надежности герметизации швов аэродромных покрытий// Сборник статей,выпуск 9-, Воронеж., 1991.- С. 43-46.

7. Шубш В.И., Москаленко В.И. Новый композиционный материал для заполнения деформационных швов бетонных аэродромных покрытий // Проблемы повышения еффективности метеорологического, аородромно-технического и инженерно-аэродромного обеспечения авиации ВС СССР: тез. докл. II Всесоюзн. косф., Воронеж 1989. С. 59-61.

8. Шубин В.И., Москаленко В.И. Новый композиционный материал душ заполнения деформационных евов бетонных аэродромных покрытий // Сб. статей ВВИАИУ, Вороне:к 1989.-С. 34-36.

9- Шубин В.И. Эксплуатационно-технологические свойства и область применения аэродромного полимерного герметика холодного отверждения АЛГХ0 // Тез. докл. III-ей Всесоюзн.НТК. Воронеж, 1992.-г С. 10-12.

10. Шубин В.И. Совершенствование методики оценки долговечности аэродромных герметиков с учетом климатических условий // Тез. докл. III-ей Всесоюзн.НТК. ВВВАИУ, Воронен, 1992.- С. 12-14.

11. Шубин В.И. Основные требования к герметику для заполнения швов аэродромных покрытий // статья в сборнике НТК в/ч 15650 Минобороны, М., 1991.- С.73-76.

Шубин Владимир Иванович •

ПОЛИМЕРНЫЙ ГЕРМЕТИК ХОЛОДНОГО ПРИМЕНЕНИЯ НА ОСНОВЕ СТИРОЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ШВОВ ПОКРЫТИЯ НА АЭРОДРОМАХ АВИАЦИИ ВООРУЖЕННЫХ СИЛ

05. 23. 05 - строительные материалы и изделия

Подписано в печать 20.02.94. Печать офсетная. Формат 60x84/16. Бумага писчая. 1,25 уч. - изд. л. Зак. 51. Тираж 100 экз.

Тип. ЕВВАИУ. Воронеж.