ПОЛИМЕРБЕТОНННАЯ СМЕСЬ ПОЛИКВАРЦИТ
POLYMER-CONCRETE MIX POLYQUARTZITE

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении строительных конструкций, работающих на изгиб и сжатие, например плит покрытий и перекрытий, балок и ригелей, ограждающих конструкций, а также при изготовлении деталей конструкций городских коммуникаций, в частности для устройства канализации. Возможно также применение для работ с реконструируемым трубопроводом, таким как канализационный коллектор, где назначение реконструкции, например, защита от химической коррозии и механического истирания. Обычно к конструкциям, погруженным в агрессивные среды, каковой, несомненно, является, в частности, совокупность веществ сбрасываемых в коллекторы городской канализации, особенного крупных мегаполисов, предъявляются особые требования по химической, механической и другим видам устойчивости.
Известна полимерная композиция (изобретение патент РФ №2032640) для изготовления строительных изделий, включающая формальдегидсодержащую смолу, щелочной отвердитель, портландцемент, заполнитель и воду, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности на сжатие и изгиб, в качестве формальдегидсодержащей смолы она содержит фенолформальдегидную смолу резольного типа, в качестве щелочного отвердителя 85%-ный водный раствор аммиака. В известном изобретении заявлено следующее соотношение компонентов, мас.%:
Фенолформальдегидная смола резольного типа
15-30
25%-ный водный раствор аммиака
0,2-1,0
Портландцемент
10-30
Заполнитель
40-60
Вода
Остальное
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является полимербетонная смесь, включающая эпоксидную смолу, триглицидилхлорполиольную смолу, аминный отвердитель и кварцевый песок, отличающаяся тем, что она в качестве эпоксидной смолы содержит эпоксидную диановую смолу, в качестве аминного отвердителя смесь полиоксипропиленамина м.м. 480 - 550 с дицианэтилдиэтилентриамином в соотношении 1 3 1, либо смесь полиэтиленполиамина м.м. 180 - 220 с дицианэтилдиэтилентриамином в соотношении 0,33 1 1 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Эпоксидная смола
23,5-30,3
Триглицидилхлорполиольная смола
30,3-35,3
Аминный отвердитель
11,6-12,2
Кварцевый песок
Остальное
Недостатки покрытия: низкая износостойкость, низкая химическая стойкость, а также низкая технологичность вследствие высокой начальной вязкости смеси и недостаточно высокие влагостойкость и долговечность.
Целью изобретения является разработка полимербетонной смеси, обладающей высокими эксплуатационными свойствами, обеспечивающими высокий уровень физико-механических характеристик за счет увеличения износостойкости, снижения водопоглощения при сохранении высокой химической стойкости и долговечности произведенных из него конструкций.
Указанная цель достигается тем, что полимербетонная смесь, включающая ненасыщенную полиэфирную эпоксидную смолу на ортофталевой основе, отвердитель и кварцевый наполнитель, содержит в качестве ненасыщенной полиэфирной эпоксидной высоко-реактивную смолу с низкой вязкостью, в качестве отвердителя применен пероксид метилэтилкетона, а в качестве кварцевого наполнителя содержит композицию из кварцевого песка, кварцевого щебня и кварцевой муки при следующем соотношении компонентов мас.%:
кварцевый щебень фракции 40-20 мм
29%
кварцевый щебень фракции 10-5 мм
19%
кварцевый песок фракции 0,1-3-1 мм
32%
кварцевая мука
12%
полиэфирная смола
08%
Ненасыщенные полиэфирные смолы на ортофталевой основе устойчивы против возможных химических воздействий, возникающих в коммунальных канализационных сетях.
В заявляемой смеси применяется ненасыщенная полиэфирная смола на ортофталевой основе, а именно высоко реактивная смола с низкой вязкостью, например торговой марки «Viapa» - UP 002/60. Применение таких видов смол с заведомо изначально с меньшей вязкостью (относительно известных смесей для полимербетонных конструкций) обеспечивает возможность создания изделий (конструкций) со сложной конфигурацией вследствие лучшего заполнения смесью мелких деталей мастер форы. Кроме того, например, для реконструкции действующего трубопровода заявляемая полимербетонная смесь является прекрасным заполнителем выявленных дефектов, старых и новых швов и т.п. В результате применения высоко реактивной смолы получается твердый, глубоко полимеризованный композит. Применение в заявляемой полимербетонной смеси в качестве отвердителя эпоксидной смолы пероксид метилэтилкетона обеспечивает при производстве советующих работ более короткое время от гелеобразования до отверждения образца, а также улучшенное смешивание и совместимость смолы с наполнителем. Таким образом, решается вопрос достижения технического результата - повышение технологичности процесса производства указанных объектов и работ.
Кварц является инертным заполнителем и устойчив к химическим воздействиям, высушенный, например обдувом, при высокой температуре и откалиброванный кварцевый песок и мука. В зависимости от геометрических размеров полимербетонных изделий, выбирается соответствующая фракция кварцевого щебня. К примеру, для тонкостенных конструкций применяется кварцевый щебень фракции 2.0-2.8. Для толстостенных и соответственно объемных конструкций применяется кварцевый щебень фракции 2.9-16.0. В заявляемой полимербетонной смеси применяется разработанная заявителем композиция из кварцевого песка, кварцевого щебня и кварцевой муки, процентный состав которой выбран так, что он становится оптимальным для создания определенного набора физико-химических свойств получаемого изделия из полимербетона. Указанные оптимальные соотношения выявлены опытным эмпирическим путем, в частности при испытаниях на износостойкость и величину водопоглощения.
Наличие в заявляемом составе кварцевого песка, крупной и мелкой фракций кварцевого щебня и кварцевой муки в оптимальном сочетании как раз и определяют достижение технического результата износостойкости. Наличие в нем оптимального количества кварцевой муки обеспечивает также еще и снижение водопоглащения за счет ликвидации пор, капилляров и т.д.
3
Испытание на износостойкость (истираемость) осуществляется с помощью шлифовального круга. Износостойкость определяется параметром истирания (истираемость). Для испытаний были представлены три образца: с составами А, Б и В (Объемная масса кг/куб. см 2200-2400 1500-1800, Удельный вес 23 кН/м). Результаты можно свести к следующим данным: Истираемость г/кв. см 0,015-0,025 0,02-0,03; Истирание (макс.) 0,4 мм.
Водопоглощение определяется в соответствии с методикой, изложенной в ГОСТ 12730.3-78. Результаты: Водопоглощение за 24 ч % 0,05-0,1 0,05-0,3.
В таблице 1 приведены варианты исходной смеси для вариантов А, Б и В и параметры результирующего композита.
Из таблицы 1 видно, что образец Б, изготовленный так, что его состав соответствует заявляемой полимербетонной смеси, является оптимальным по ряду представленных в таблице показателей (в частности, обладает наименьшей истираемостью).
Кроме того, выбранный отвердитель (например, пероксид метилэтилкетона (перекись метилэтилкетоназа)) за счет создания высокой однородности смеси в цикле отверждения обеспечивает повышенную гладкость поверхности получаемого образца. Образец, изготовленный из заявленного полимербетона, имеет гладкую (шероховатость менее 0,1 мм) и не имеющую пор поверхность, предотвращающую появление отложений.
Долговечность созданных из заявленного полимербетона образцов, определяемая, в частности, высокой износостойкостью, низким водопоглощением и отсутствием лишних отложений на поверхности, значительно превышает аналогичный параметр известных полимербетонных смесей. Плановая долговечность составляет не менее 80-ти лет при условии соблюдения установленных правил технической эксплуатации систем и сооружений коммунального водоснабжения и канализации.
Полимербетонная смесь, включающая ненасыщенную полиэфирную эпоксидную смолу на ортофталевой основе, отвердитель и кварцевый наполнитель, может дополнительно содержать ускоритель процесса отверждения.
Полимербетонная смесь, включающая ненасыщенную полиэфирную эпоксидную смолу на ортофталевой основе, отвердитель и кварцевый наполнитель, может дополнительно содержать ингибитор процесса отверждения.
В процессе кристализации (синоним - полимеризация) применяют в качестве ускорителя, например, кобальт-аминовую смесь, а в качестве ингибитора (замедлителя), например, фенол и трикрезол. В зависимости от соотношения указанных компонентов можно регулировать процесс кристализации полимербетона. К примеру, оптимальное соотношение отвердителя с ускорителем гарантирует оптимальный процесс кристализации даже при низких температурах окружающей среды. Очень важен правильный баланс компонентов при производстве полимербетона. Так, к примеру, недостаточное количество отвердителя и ускорителя может привести к замедлению и даже к остановке процесса полимеризации полимербетонной смеси. Применение ингибитора (замедлителя) необходимо при изготовлении конструкций больших форматов, когда требуется заполнение опалубки полимербетонной смесью в несколько этапов. Ингибитор дает возможность управления процессом начала полимеризации, а также временем обработки полимербетонной смеси.
В материале «ПОЛИКВАРЦИТ» применяется кварцевая мука в качестве заполнителя для исключения пористости материала, поэтому материал - «тяжелый полимербетон».
Промышленное использование полимербетонной смеси «ПОЛИКВАРЦИТ» определяется оптимальными свойствами материала при производстве изделий (трубопроводов) различной формы, позволяет реконструировать каналы и камеры со сложной геометрией, в частности, даже на действующем объекте. Изготовление заявляемой смеси несложно осуществляется на стандартном промышленном оборудовании.