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

Методи дослідження. Для досягнення поставленої мети в роботі було проведено експерименти наступними методами. Реологічні властивості карбамідних полімеррозчинів визначалися шляхом вивчення рухливості сумішей і термінів їх полімеризації. Дослідження міцностних характеристик полімерного каменю виконувалися шляхом іспитів його на стиск і вигин. Оптимізація складів виконувалась за допомогою математичного моделювання. Дослідження фізичних і експлуатаційних властивостей карбамідних полімеррозчинів виконувалась шляхом дослідження їх водопоглинення, водонепроникності, паропроникності та ізносостійкості. Деформативні властивості карбамідних полимеррозчинів вивчалися шляхом визначення коефіцієнта лінійного температурного розширення і показника усадки полімеррозчинного каменю. Адгезійні властивості полімеррозчинів до поверхні бетону визначалися шляхом відриву полімеррозчину від поверхні бетону. Хімічна і біологічна стійкість карбамідних полімеррозчинів визначалася шляхом їх експозиції в розчинах сірчаної кислоти і їдкого натру, а також у воді прибережної зони ріки Дніпро.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному:

- розроблено моделі, які відображають реологічні та міцностні характеристики карбамідних полімерних розчинів і дозволяють їх оптимізацію;

- встановлено, що за рахунок суттєвого впливу співвідношення затверджувача та наповнювача можливе керування властивостями полімеррозчинів на стадії готування та експлуатації, такими як водопоглинання, водонепроникність та міцність;

- визначено особливості формування контактної зони “бетонна поверхня- карбамідний полімеррозчин”, які полягають у зміцненні міжфазного шару за рахунок оптимального наповнення системи, що призводить до зростання міцності зчеплення ремонтного шару з бетонною поверхнею споруди;

- встановлено, що підвищення стійкості карбамідних полімеррозчинів в агресивному середовищі забезпечується утворенням тонкоплівкової структури полімеру з рівномірно розташованими частками мікронаповнювача;

- встановлено закономірності формування деформативних властивостей карбамідних полімеррозчинів сумісних з показниками бетону споруди, яка ремонтується, що досягається керуванням процесом структуроутворення полімерного розчину.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблено склади карбамідних полімеррозчинів на основі смоли КФ-МТ-15 для відновлення і захисту бетону транспортних споруд в зоні змінного рівня води.

Розроблено основи технології нанесення карбамідних полімеррозчинів на поверхню бетону способом торкретування.

Доведено економічну ефективність застосування карбамідних полімеррозчинів на основі смоли КФ-МТ-15 для відновлення і захисту бетону транспортних споруд в зоні змінного рівня води.

Результати практичних розробок знайшли застосування при відновленні та захисті аварійних ділянок водоводу Дніпро – Західний Донбас в зоні змінного рівня води.

Особистий внесок здобувача полягає в наступному. Проведено аналіз процесів порушення цілісності бетону і матеріалів для його відновлення, а також розкриті закономірності структуроутворення полімеррозчинів. Оптимізовано реологічні та міцностні властивості карбамідних полімеррозчинів. Встановлено фізичні, експлуатаційні та деформативні властивості карбамідних полімеррозчинів, які прийнято для ремонту транспортних споруд в зоні змінного рівня води. Досліджено зміни міцностних і адгезійних характеристик полімеррозчинів при різних умовах експлуатації, а також їх хімічну і біологічну стійкість. Рекомендовано рецептури полімеррозчинів на основі смоли КФ-МТ-15 для відновлення бетону в зоні змінного рівня води і розроблені основні положення технології проведення ремонтно-відбудовних робіт способом торкретування.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати роботи доповідалися на науково-практичному семінарі “Добавки в бетон. Система “Релаксол ” (м. Запоріжжя, 1999 р.), на науково-практичному семінарі “Энергосберегающие технологии цементов и бетонов” (м. Київ, 2000 р.), на науково-технічному семінарі “Армування ґрунту при будівництві, реконструкції, захисту будівель та споруд” (м. Вінниця, 2001 р.), на наукових семінарах кафедри будівель і будівельних матеріалів ДІІТ (м. Дніпропетровськ, 1999-2001 р.).

Публікації. Основні положення дисертації опубліковані в 5 наукових виданнях, що затверджені переліком ВАК України [1-5].

Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел й одного додатка. Робота викладена на 159 сторінках, в тому числі 114 основного тексту, 53 рисунків, 18 таблиць, 139 найменувань використаних джерел та один додаток.

 

 

У першому розділі наведено аналіз причинно-наслідкових зв'язків у процесі порушення цільності бетону. З проведеного аналізу випливає, що довговічність гідротехнічних споруд із бетону знаходиться в залежності від ряду факторів, характер яких обумовлений, з одного боку, технічною якістю проектних рішень будівельного виробництва, з іншого боку, звичайним чи передчасним руйнуванням, а також зниженням несучої здатності матеріалів, пов'язаним із порушенням нормальних умов експлуатації та появою екстремальних силових впливів. Таким чином, пошкодження в зоні змінного рівня води транспортних споруд, пов'язано з порушенням його цільності і є найбільш розповсюдженими і одночасно найбільш небезпечними, а також важко усуваються.

Для ліквідації пошкоджень, пов'язаних із порушенням цільності бетону, вимагаються, як спеціальні заходи, так і використання матеріалів, що мають необхідні властивості.

В результаті виконаного аналітичного огляду матеріалів, які використовують в будівельній практиці для відновлення цілісності бетону гідротехнічних споруд в зоні змінного рівня води, встановлено, що використовувати традиційні цементні розчини для торкретування в цій зоні є малоефективним. Відремонтовані цементними розчинами конструкції через комплекс експлуатаційних впливів у цій зоні не довговічні. Матеріали для ремонту в зоні змінного рівня води повинні мати високі показники по міцності, здатності до стирання, водонепроникності, морозостійкості, біостійкості, корозійної стійкості та забезпечувати високий ступень зчеплення з поверхнею старого бетону. Проведені дослідження показують, що всьому комплексу вимог щонайкраще задовольняють полімеррозчини (фуранові, епоксидні, фенолоформальдегідні, поліефірні, карбамідні та ін.).

Попередні експерименти показали, що найбільш ефективним для вирішення проблеми є використання в практиці ремонтно-відбудовних робіт полімеррозчинів на основі карбамідних смол, тому що вони є малотоксичними, дешевими і полімеррозчини на їх основі мають необхідні фізико-механічні властивості для експлуатації в