Материалы на основе полимеров

К числу наиболее перспективных и эффективных материа­лов для ремонта аэродромных покрытий относят синтетические поли­меры, применяемые в качестве компонентов вяжущих для поверхност­ной обработки и полимербетонов, а также компонентов клеевых сос­тавов, мастик, герметиков, ремонтных смесей.

Получаемые на основе полимеров ремонтные материалы обладают высокой механической прочностью, сопротивляемостью истиранию и удару, адгезией, тепло - морозо- и водостойкостью. Несмотря на высокую стоимость, и сложность применения, полимер­ные материалы находят все большее применение для ремонта аэрод­ромных сооружений благодаря снижению трудоемкости, сроков, мате­риалоемкости. Экономическую эффективность использования опреде­ляют на основании технико-экономического расчета для конкретных условий ремонта.

В состав эпоксидного вяжущего входят эпоксидная смола, ее отвердитель и пластификатор. Полиэфирные вяжущие готовят из полиэфирных смол, их отвер- дителей и ускорителей твердения. Для поверхностной обработки применяют вяжущие № 1-6 на основе эпоксидных смол . Примечание. Заполнители составов 1—4 предназначаются для полимербето­нов на эпоксидном вяжущем, заполнитель состава 5 — для полимербетона на по­лиэфирном вяжущем.

.

Полимербетоны приготовляют на основе любых эпоксидных и полиэфирных вяжущих, составы которых приведены в таблицах. Помимо вяжущего, в состав полимербетонов входит заполнитель. Соотношение между вяжущим и заполнителем по массе в среднем соо тавляет 1:6. В качестве заполнителей полимербетонов используют стан­дартные дробленые (из прочных эффузивных пород) или природные (крупные и средней крупности) пески или их смесь с добавлением в отдельных случаях минерального порошка. Твердение полимербетонов происходит только в воздушно-сухих условиях при устойчивых положительных температурах. Для эпоксид­ных вяжущих № 1-4 и 6-8 температура приготовления и твердения полимербетона не должна быть менее 16 °С, а для полиэфирных — 18 °С. При температуре ниже 5 °С твердение эпоксидных вяжущих прак­тически прекращается, вязкость полимербетонов, клеев, мастик сущест­венно повышается, что затрудняет технологические процессы их приго­товления и нанесения. Для отверждения эпоксидных полимербетонов в условиях малых положительных температур вводят катализаторы. Одним из наиболее эффективных из них является фуриловый спирт. Поэтому состав № 5 эпоксидного вяжущего применяют для приготов­ления полимербетона, пригодного для использования при низких поло­жительных (менее 5 °С) температурах. Для ускорения реакции полимери­зации в условиях отрицательных температур в состав эпоксидных вяжу­щих вводят ускорители - солянокислый анилин или хлористое железо. Так, например, полимербетон, приготовленный на основе эпоксидного вяжущего в составе эпоксидной смолы ЭД-20-100, фурилового спир­та — 30, полиэтиленполиамина — 30, хлорного железа — 8 или соляно­кислого анилина — 3,6 частей по массе может твердеть при температу­ре — 20 °С. Максимальная температура приготовления полимерных вя­жущих и компаундов на их основе ограничена временем, в течение.ко­торого они сохраняют свои технологические качества или жизнеспособ­ность. При жизнеспособности полимерных вяжущих или полимербетонов 15—20 мин максимальная температура воздуха при их приготовлении и применении составляет 35 °С для всех эпоксидных составов, кроме № 7, который пригоден для использования при более высокой темпе­ратуре. Полимербетоны на полиэфирном вяжущем состава А приготов­ляют и используют при температурах воздуха до 35 °С, а состава Б — 40 °С.

Эпоксидные полимербетоны готовят путем смешива­ния эпоксидного вяжущего с зерновой смесью заполнителя. Эпоксид­ное вяжущее получают смешиванием эпоксидной смолы с пластифика­тором. Параллельно в бетоносмесителе с принудительным перемешива­нием смешивают зерна различных фракций заполнителя. Перед заливкой в бетоносмеситель в вяжущее вводят отвердитель. Смесь перемешивают в бетоносмесителе в течение 7—10 мин до получения однородной массы.

Эпоксидно-каменноугольное вяжущее приготов­ляют смешиванием в стандартных металлических бидонах предваритель­но нагретой в водяной бане до 60 °С препарированной (содержащей до 4 % влаги) каменноугольной смолы с эпоксидной смолой и растворите­лем. В бетоносмесителе смешивают зерна различных фракций, получая смесь требуемого зернового состава. Затем в вяжущее добавляют отвердитель и после их тщательного перемешивания жидкую смесь вводят в минеральный материал, находящийся в бетоносмесителе. Заполни­тель и вяжущее с отвердителем смешивают в течение 7—10 мин до полу­чения однородной массы. Жизнеспособность эпоксидно-каменноугольного полимербетона при температуре воздуха 25 ° с составляет 40— 50 мин.

Эпоксидно-битумное и эпоксидно-дегтевое вя­жущие готовят следующим образом . В водяной бане подогревают битум или деготь до температуры 60 °С и вводят его в емкость с эпок­сидной смолой. Содержимое емкости перемешивают в течение 3 мин. После охлаждения полученной смеси на воздухе в нее вводят отвердитель и снова перемешивают в течение 3 мин. В бетоносмеситель нагружа­ют вяжущее с отвердителем и пофракционно засыпают и смешивают с вяжущим минеральный материал. Приготовление эпоксиднобитумного или эпоксидно-дегтевого полимербетонов ведут до полного обволакива­ния минеральных частиц вяжущим и получения однородной смеси.

Полиэфирный полимербетон приготовляют в бетоносме- сительной установке, куда засыпают необходимый состав заполнителя, заливают полиэфирную смолу и в течение 5—7 мин перемешивают. В смесь вводят отвердитель и снова перемешивают в течение 5 мин. Вслед за отвердителем в смесь вводят ускоритель и опять перемешивают в тече­ние 5 мин. При этом необходимо иметь в виду, что вводить в смесь инициатор гипериз и ускоритель нафтенат кобальта следует отдельно, так как при их совмещении может произойти воспламенение или взрыв. Особенностью приготовления полиэфирных полимербетонов является то, что каждый последующий компонент смеси вводится после тщатель­ного ее перемешивания. Перемешивание полимерных материалов с заполнителем производят до получения однородной массы. Общая продолжительность приготовления полимербетона составляет 15—20 мин. Жизнеспособность смеси при температуре воздуха 25 С составляет 40-50 мин, при 10°С - 1,2- 2ч, при-6 °С- 2,5-3 ч.

В практике ремонта аэродромных покрытий нашли применение и некоторые другие виды полимербетонов.

Полимерсиликатные бетоны характеризуются по­вышенной стойкостью при воздействии высоких температур (свыше 200 °С), технологичностью и высокой прочностью. Наибольшее расп­ространение и практическое применение получили бетоны на вяжущем из жидкого стекла с добавкой фурилового спирта. Расход жидкого стекла устанавли­вают исходя из подвижности бетонной смеси, которая должна состав­лять по конусу 1—2 см. С понижением расхода жидкого стекла увели­чиваются прочность и плотность бетонов. Плотность полимерсиликат­ного бетона 1,4—1,8 т/м³, предел прочности при сжатии 17,4—20,0 МПа.

Полимерсиликатный бетон приготовляют в специально предназна­ченных бетономешалках на месте производства работ. Бетонную смесь готовят в количестве, которое можно уложить в дело в течение 30 мин после его замешивания (до начала схватывания). Сначала приготовляют сухую смесь из зерен различных фракций заполнителя перемешиванием их в бетоносмесителе, а затем в передвижных растворо- и бетономешал­ках с принудительным перемешиванием вблизи с участком ремонтных работ смешивают заполнитель с жидким стеклом и другими компонен­тами.

Полимерцементный бетон получают введением в бе­тонную смесь эмульсий и латексов высокополимеров и водораствори­мых смол. Он обладает высокой прочностью и пластичностью. Полимерцементобетонную смесь готовят из портландцемента марки 500, щебня фракции 5—10 или 5—20 мм, песка крупностью 0,14-5 мм, воды и полимера. В качестве полимеров используют поливинилацетатную эмуль­сию ПВАЭ, эмульсии инденкумароновых смол, синтетический латекс. Соотношение цемента, песка и щебня в полимерцементобетоне такое же, как и в обычном цементобетоне. Полимерцементное отношение (П/Ц) при использовании ПВАЭ находится в пределах 0,20-0,25, а при исполь­зовании эмульсии инденкумароновой смолы — 0,1—0,3. Технология приготовления полимерцементобетона не отличается от приготовления обычного цементобетона. Его компоненты смешивают в обычной бетономешалке принудительного действия. В бетономешалку заливают воду и полимер. После одноминутного их перемешивания в бетономешалку загружают цемент. Смесь перемешивают 1-2 мин. За­тем в бетономешалку загружают песок и щебень. Длительность пере­мешивания всех компонентов 4—5 мин.

Асфальтобетон на полимерно-битумном вяжу­щем приготовляют из щебня, минерального порошка и полимерно- битумного вяжущего в асфальтобетонных смесителях с лопастными ме­шалками принудительного действия. Полимерно-битумное вяжущее (ПБВ) готовят из битумов марок БНД 60/90 и БНД 90/130, дивинилстирольных термоэластопластов типа ДСТ-30 с содержанием связанного стирола 28—32 %, растворителей (каменноугольных и нефтяных соль­вентов, нефтяного ксилола, автомобильного бензина, дизельного топ­лива, керосина). Асфальтобетон на полимербитумном вяжущем при положительной температуре обла­дает в 1,5—2 раза большей упругостью, чем обычный асфальтобетон. Однако при отрицательной температуре его модуль упругости в 5—6 раз меньше, чем у обычного асфальтобетона.

Эпоксидный клей — полимерный материал, используемый при ремонте аэродромных покрытий из цементобетона. Его готовят путем смешения эпоксидной смолы с пластификатором, раствори­телем и отвердителем в смесительной установке. Вначале в эпоксид­ную смолу при ее перемешивании вводят пластификатор и растворитель. После их перемешивания в образовавшуюся смесь добавляют отвердитель и весь состав снова перемешивают до образования однородной массы. Емкость для приготовления эпоксидного клея должна быть в 2 раза больше объема смешиваемой массы. Для повышения адгезии (в 1,5—2 раза) в эпоксидный состав вводят поверхностно-активные добавки: диметилалкилбензил аммония хло­рид фракций или алкилбензилдиметил аммония хлорид фракции С,₀ - С., (АБДА). Жизнедеятельность эпоксидного клея зависит от количества вносимого в него отвердителя. Быстротвердеющий клей должен быть уложен в дело за 30 мин, а медленнотвердеющий — в течение 2 ч.

Ремонтные смеси на эпоксидном клее исполь­зуют для заделки повреждений и дефектов в цементобетоне. Их готовят путем смешения эпоксидного клея с минеральной засыпкой, состоящей из каменной мелочи, сухого песка и цемента. Каменную мелочь получают из очень прочных изверженных горных пород (с пределом прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии не менее 120 МПа).

Жизнедеятельность приготовленной ремонтной смеси составляет 30-40 мин.