Властивості і технологія полімерних карбамідних розчинів для ремонту транспортних споруд в зоні змінного рівня води

Виконаний аналіз встановлених закономірностей структуроутворення полімеррозчинів. Показано, що проектування оптимальних складів композитів на основі поліструктурної теорії включає дві стадії: оптимізація мікроструктури й оптимізація макроструктури. З цих позицій визначено основні напрямки оптимізації карбамідних полімеррозчинів: по рухливості, термінам полімеризації, міцності, морозостійкості, деформативності, хімічної стійкості та ін.

На підставі цього сформульована робоча гіпотеза дисертаційної роботи, що полягає в наступному. Відновлення несучої здатності конструкцій транспортних споруд і їхній захист у зоні змінного рівня води може забезпечуватися шляхом застосування полімеррозчинів на основі карбамідних смол за рахунок їх високих адгезійних властивостей до бетону, високій морозостійкості та хімічній стійкості, низького водопоглинення при власній деформативності близької до деформативності бетону, при цьому необхідно враховувати вибір матеріалів, оптимізацію складів і спеціальну технологію нанесення полімеррозчинів.

В другому розділі наведено основні характеристики матеріалів, що використовувались у дослідженнях. Використовувались стандартні методи досліджень основних властивостей полімеррозчинів, а також спеціально розроблені методики визначення рухливості полімеррозчинних сумішей і термінів їх полімеризації. Обрано метод математичної оптимізації полімеррозчинів.

У третьому розділі виконано вибір факторів, які варіюються, та інтервалів варіювання, які наведено у табл. 1 і 2. Для проведення досліджень обрані наступні компоненти. Карбамідна смола марки КФМТ15 (Рубежанський хімічний завод), затверджувачи  щавлева кислота (С2Н2О4) та хлорне залізо (FeCl3), наповнювач  пил газоочистки виробництва феросиліція (ПГВФ)  (Стахановський завод виробництва феросплавів).

Згідно з цими планами досліджувалася рухливість полімеррозчинної суміші, терміни її полімеризації, міцність на стиск і вигин полімеррозчинного каменю та обиралися оптимальні склади.

В результаті проведених експериментів було отримано моделі, що відображають реологічні та міцностні властивості карбамідних полімеррозчинів.

 

Таблиця 1

Фактори першого планованого експерименту, які варіюються

Рівні Смола КФМТ15, кг/м3 Затверджувач С2Н2О4, кг/м3 ПГВФ, кг/м3

-1 500 35 0

0 600 70 75

+1 700 105 150

 

Таблиця 2

Фактори другого планованого експерименту, які варіюються

Рівні

Смола КФМТ15, кг/м3 Затверджувач FeCl3, кг/м3 ПГВФ,

кг/м3

-1 400 40 0

0 500 80 75

+1 600 120 150

 

Для першого планованого експерименту: П1  рухливість полімеррозчинної суміші, мм; t1  час полімеризації полімеррозчинної суміші, хв; Y11 – міцність на стиск зразків у віці 2 доби – водного твердіння (тобто опущені у воду відразу після кінця полімеризації) ; Y12 – міцність на стиск зразків у віці 28 діб – водного твердіння; Y13 – міцність на вигин зразків у віці 2 доби – водного твердіння; Y14 – міцність на вигин зразків у віці 28 діб – водного твердіння; Y15 – міцність на стиск зразків у віці 2 доби – твердіння на суші (18…200С, вологість 60…70%) ; Y16 – міцність на стиск зразків у віці 28 діб – твердіння на суші; Y17 – міцність на вигин зразків у віці 2 доби – твердіння на суші.

Для другого планованого експерименту: П2 – рухливість полімеррозчинної суміші, мм; t2 – час полімеризації полімеррозчинної суміші, хв; Y21 – міцність на стиск зразків у віці 2 доби – водного твердіння; Y22 – міцність на стиск зразків у віці 28 діб – водного твердіння; Y23 – міцність на вигин зразків у віці 2 доби – водного твердіння; Y24 – міцність на вигин зразків у віці 28 діб – водного твердіння; Y25 – міцність на стиск зразків у віці 2 доби – твердіння на суші (18…200С, вологість 60…70%) ; Y26 – міцність на стиск зразків у віці 28 діб – твердіння на суші; Y27 – міцність на вигин зразків у віці 2 доби – твердіння на суші.

Нижче наведено моделі, що відображають реологічні та міцностні характеристики полімеррозчинів.

Моделі першого планованого експерименту:

П1 =258, 93+27, 9X1+18, 5X2-0, 4X3+0, 76X12 -6, 44X22 -8, 54 X32-

-1, 6 X1 X2 -1, 6 X1 X3 -1 X2 X3 -1, 2 X1 X2X3

t1=19, 51+13, 9X1-46, 7X2+0, 7X3+5, 255X12 +28, 65X22 +1, 06 X32 --12, 5 X1 X2 +0, 5 X1 X3 +0, 3 X2 X3 -0, 7 X1 X2X3

Y11=35, 97+2, 99X1+7, 41X2-2, 63X3-5, 12X12-10, 78X22-3, 63X32+

+0, 09X1 X2 -1 X1 X3 +3, 57 X2 X3 +0, 33 X1 X2X3;

Y12 =40, 26+3, 94X1+3, 3X2-1, 9X3-5, 28X12 -8, 02X22 -4, 5 X32 -0, 66 X1 X2 -

- 0, 48 X1 X3 +2, 58 X2 X3 -0, 51 X1 X2X3;

Y13=12, 96+1, 3X1+3, 01X2-0, 76X3-2, 28X12-3, 67X22-1, 67 X32 +0, 6 X1 X2 -

- 0, 42 X1 X3 +1, 13 X2 X3 +0, 05 X1 X2X3;

Y14 =11, 85+2, 2X1+1, 48X2-0, 15X3-0, 85X12-1, 6X22-0, 29 X32+0, 25 X1 X2 -

- 0, 27 X1 X3 +0, 94 X2 X3 -0, 03 X1 X2X3;

15 =38, 76+3, 24X1+6, 11X2-2, 23X3-4, 95X12-10, 84X22-3, 78X32+

+0, 48 X1X2 – 1, 76 X1 X3 +3, 22 X2 X3 +0, 06 X1 X2X3;

Y16 =42, 98+3, 2X1-0, 77X2-0, 4X3-1, 43X12 -2, 05X22 -1, 91 X32 -0, 08 X1 X2 -