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.