ЭПОКСИДНЫЕ ДИСПЕРСНО-АРМИРОВАННЫЕ КАРКАСНЫЕ КОМПОЗИТЫ ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

К строительным материалам и конструкциям, применяемым в транспортном строительстве, предъявляются повышенные требования в отношении прочности, деформативности, атмосферо-, морозо- и коррозионной стойкости, поскольку они работают в условиях воздействия интенсивных механических нагрузок, химически и биологически агрессивных сред. На сайте http://www.metalform.ru/ Вы можете также заказать резку металла и арматуры!

К основным недостаткам традиционных бетонов относятся их недостаточно высокая прочность при воздействии растягивающих, срезающих, истирающих и динамических нагрузок, хрупкость разрушения, незначительная стойкость в условиях воздействия циклических температур и биохимических сред. Радикально улучшить их физико-механические свойства, показатели долговечности и технико-экономические характеристики позволяет введение в состав бетонов дисперсной арматуры, в качестве которой применяются короткие волокна, изготавливаемые из металла, природных и синтетических неорганических и органических материалов.

В Мордовском госуниверситете разработаны композиционные материалы каркасной структуры, технология изготовления которых позволяет увеличить прочность при сжатии и растяжении соответственно на 10…15 % и 15…30 %, при действии ударных нагрузок в 2.3 раза, морозостойкость в 1,3.2 раза, снизить расход связующих и истираемость на 10. 15 % по сравнению с бетонами, получаемыми по традиционной технологии. Каркасная технология включает в себя предварительное получение высокопористого каркаса с последующим заполнением его пустот матрицей. Высокопористые каркасы, изготавливаемые по технологии крупнопористых бетонов, могут приме

няться как самостоятельно, например, в качестве дренажных труб и слоев, подготовок под дорожные одежды и полы, теплоизоляционных изделий и слоев в стеновых панелях, плитах перекрытия и полов, так и в виде полуфабрикатов, с последующей их пропиткой при изготовлении каркасных бетонов.

Основные требования, предъявляемые к каркасу — максимальная проницаемость при достаточной прочности, хорошая адгезия между заполнителем и клеем. Пропиточные матрицы при этом должны иметь необходимую подвижность и прочность. Дальнейшее улучшение физико-механических свойств каркасов и повышение эффективности технологии каркасных композитов возможно за счет введения дисперсной арматуры в состав клея каркаса и матрицы.

Значительный интерес представляет изучение свойств армированных каркасов, которые авторы исследовали методом математического планирования эксперимента на плане Бокса В3 с повторными экспериментами в центральной точке. Упруго-прочностные характеристики каркасов, матриц и каркасных композитов определяли на образцах-балочках размером 40X40X160 мм и 20X20X70 мм, вязкость матричных композиций устанавливали вискозиметром типа ВЗ-4. Уровни варьирования факторов были приняты по результатам предварительных экспериментов. Переход от кодированных значений факторов (-1, 0, +1) к вещественным осуществлялся в следующих интервалах: Х1 — разжижающая добавка (0, 10 и 20 % от массы вяжущего), Х2 — дисперсная арматура (0, 15 и 30 % от массы вяжущего) и Х3 — отношение вяжу- щее/крупный заполнитель (В/З = 1/15, 1/19 и 1/23).

Количественное содержание указанных факторов принималось на 100 мас. ч. связующего ЭД-20 и 10 мас. ч. отвердителя полиэтиленполиамина. В качестве компонентов применяли: разжижающая добавка — бензин марки Аи-92, дисперсная арматура — минеральная вата типа Б (ОАО «Теплоизоляция», г. Саранск), крупный заполнитель — высокопрочный пор- фиритовый щебень марки 1200 (ООО «ВКБ», г. Минь- яр).

Порядок приготовления клея каркаса следующий: эпоксидное связующее перемешивали с разжижающей добавкой, после чего вводили отвердитель и дисперсную арматуру. Минеральную вату предварительно измельчали в роторной ножевой мельнице РМ-120 до длины волокна 1…3 мм. Компоненты клея перемешивали в миксере в течение 120 с, затем вводили крупный заполнитель (щебень фракции 5.10 мм) и перемешивали вручную до равномерного обволакивания связующим зерен щебня в течение 120 с. Уплотнение каркасной смеси производили на встряхивающем столике 30 ударами при частоте 1 удар/с. Составы твердели в сушильном шкафу при температуре 80 °С в течение 6 ч.

Графики упруго-прочностных свойств каркасов, построенные по математическим моделям (1)-(3), показаны на рис. 1-3.

Пропиточные матрицы готовили совместным перемешиванием компонентов в миксере в течение 120 с, составы и основные характеристики которых приведены в табл. 1.

Каркасные композиты получали пропиткой оптимальных составов дисперсно-армированных каркасов матрицами при подаче сверху вниз. Уплотнение образцов производили на встряхивающем столике 30 ударами при частоте 1 удар/с. Составы оптимальных по прочности каркасов, матриц и упруго-прочностные характеристики композитов приведены в табл. 2.

На основании полученных результатов можно сделать вывод, что введение дисперсной арматуры положительно влияет на упруго-прочностные характеристики композитов каркасной структуры и позволяет получать широкий спектр эффективных материалов с заданными свойствами.