Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Методическое пособие 826

.pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
30.04.2022
Размер:
40.53 Mб
Скачать

Научный журнал строительства и архитектуры

Для математического описания ползучести аэродромных герметизирующих материалов использовалась теория наследственности Больцмана, уравнение которой в случае линейных свойств деформации имеет вид интегрального уравнения Вольтерра 2-го рода [5, 10]:

 

(t)

 

1

t

 

(t)

 

K(t ) )d(t),

(2)

 

E

 

E

0

 

где σ(t) и ε (t) — напряжения и деформации в момент наблюдения t при одноосном напряженном состоянии, Па; τ — предшествующее моментуt время, с; Е — модуль упругости, Па; K(t) — функция скорости ползучести, мм/с.

При σ(t) = σk = const из соотношения (2) уравнение ползучести герметизирующего материала примет вид [5]:

 

 

k

 

t

 

 

 

t

1 K d ,

(3)

 

E

 

 

 

0

 

 

t

 

 

 

 

 

где 1 K d — податливость герметизирующего материала.

 

0

Дифференцируя обе части уравнения (3) по t, получим:

K(t)

E

 

d (t)

.

(4)

k

 

 

 

dt

 

где σk — напряжения в материале в момент наблюдения t, Па;

Функция K(t) является слабосингулярной или функцией со слабой особенностью и, как показывает практика, наиболее адекватно описывает процессы деформирования упруговяз- ко-пластических материалов.

График такой функции может быть получен по результатам прямого численного дифференцирования опытной кривой ползучести, построенной по результатам проведения натурных испытаний на ползучесть аэродромных битумно-полимерных герметиков.

Таким образом, были проведены натурные испытания на кратковременную ползучесть и релаксацию аэродромных битумно-полимерных композитов, модифицированных постоянным магнитным полем различной напряженности с учетом температурного диапазона эксплуатации материала в покрытии, определенного техническими условиями производителя.

В качестве опытного образца герметика, используемого на аэродромах государственной авиации при производстве ремонтно-строительных работ, был выбран битумнополимерный герметик (БПГ—35⃰, 35— температура хрупкости герметизирующего материала в зависимости от отрицательного температурного порога его эксплуатации, °С) (рис. 1).

Рис. 1. Образцы испытуемого аэродромного битумно-полимерного герметика (БПГ—35⃰)

70

Выпуск № 4 (56), 2019

ISSN 2541-7592

Форма образцов испытуемого битумно-полимерного герметика представляла собой призмы размером 40×40 мм (рис. 1).

Испытания проводились в «Центре коллективного пользования имени профессора Ю. М. Борисова» Воронежского государственного технического университета на универсальной электромеханической испытательной системе INSTRON—5982. Испытания аэродромного герметизирующего материала на ползучесть и релаксацию проводились путем приложения к испытуемым образцам герметика постоянных сжимающих нагрузок и измерений деформаций ползучести и релаксации напряжений при заданной температуре, напряженности магнитного поля и времени обработки образцов (рис. 2).

а)

б)

в)

г)

Рис. 2. Универсальная электромеханическая испытательная система INSTRON—5982:

а) общий вид установки; б) измерительный узел; в) система нагружения; г) температурная камера

Механические испытания на ползучесть и релаксацию БПГ—35, модифицированного магнитным полем различной напряженности, проводились по следующей методике:

подготовленные образцы битумно-полимерного герметика были обработаны в по-

стоянном магнитном поле на экспериментальной электромагнитной установке при напряженности магнитного поля до 34×104 А/м с шагом в 8,5×104 А/м (предварительно материал был разогрет до рабочей температуры 160 °С);

максимальное время обработки испытуемых образцов составило 10 мин, с шагом в 2,5 мин;

71

Научный журнал строительства и архитектуры

применяемая испытательная система включала систему нагружения, измерительный узел, температурную камеру;

нагружающий механизм обеспечивал быстрое приложение нагрузки с погрешностью, не превышающей 1 % от заданной статической нагрузки;

максимальная величина рабочей нагрузки нагружающего механизма обеспечивала статическое напряжение в образце не менее 0,7 долей от предела кратковременной прочности при отрицательном температурном пороге эксплуатации испытуемого материала;

скорость приложения нагрузки была постоянна для всей серии испытаний;

система нагружения включала демпферные устройства для предотвращения возникновения колебаний в нагружающем механизме и образце за счет внешних источников;

температурная камера обеспечивала постоянный и заданный температурновлажностный режим испытаний;

измерительный узел испытательной системы включал датчики деформаций и напряжений и цифровой канал их автоматической регистрации.

Результаты натурных испытаний на ползучесть БПГ—35, модифицированного магнитным полем различной напряженности при заданной температуре и времени обработки образцов аэродромного герметизирующего материала, представлены на рис. 3, 4.

Рис. 3. Результаты натурных испытаний БПГ—35 на ползучесть при t = +22 °C

1 — напряженность магнитного поля — 0 А/м, время обработки материала в магнитном поле — 0 мин; 2 — напряженность магнитного поля — 8,5×104 А/м, время обработки материала в магнитном поле — 2,5 мин;

3 — напряженность магнитного поля — 8,5×104 А/м, время обработки материала в магнитном поле — 10 мин; 4 — напряженность магнитного поля — 17×104 А/м, время обработки материала в магнитном поле — 5 мин; 5 — напряженность магнитного поля — 17×104 А/м, время обработки материала в магнитном поле — 10 мин

Рис. 4. Результаты натурных испытаний БПГ—35 на ползучесть при t = 35 °C

72

Выпуск № 4 (56), 2019

ISSN 2541-7592

Установлено, что наиболее эффективным является модифицирование аэродромных битумно-полимерных герметиков при следующем режиме обработки герметизирующих материалов в магнитном поле: напряженность магнитного поля 8,5×104 А/м; время обработки 2—3 минуты. Скорость ползучести БПГ при этом увеличилась на 40 % по сравнению с необработанным материалом, в том числе и при отрицательном пороге эксплуатации герметика.

2. Исследование процесса релаксации битумно-полимерных герметиков модифи-

цированных постоянным магнитным полем. Для математического описания релаксации герметизирующих материалов также использовалось интегральное уравнение Вольтерра 2-го рода для напряжений [5, 10]:

t

 

 

(t) E (t) E T(t ) ( )d ,

(5)

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

где T(t) — функция скорости релаксации материала, Па/с.

 

 

Полагая ε (t) = εk = const, получим [5]:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t E k

 

 

t

 

 

 

 

1

T d ,

(6)

 

 

 

 

0

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T(t)

1

 

 

d (t)

,

 

(7)

 

 

E k

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

где 1 T( ) d — модуль релаксации герметизирующего материала.

 

0

Результаты натурных испытаний на релаксацию напряжений БПГ—35, модифицированного магнитным полем различной напряженности при заданной температуре и времени обработки образцов аэродромного герметизирующего материала, представлены на рис. 5, 6.

Рис. 5. Результаты натурных испытаний БПГ—35 на релаксацию напряжений при t = +22 °C:

1 — напряженность магнитного поля — 0 А/м, время обработки материала в магнитном поле — 0 мин; 2 — напряженность магнитного поля — 8,5×104 А/м, время обработки материала в магнитном поле — 2,5 мин;

3 — напряженность магнитного поля — 8,5×104 А/м, время обработки материала в магнитном поле — 10 мин; 4 — напряженность магнитного поля — 17×104 А/м, время обработки материала в магнитном поле — 5 мин; 5 — напряженность магнитного поля — 17×104 А/м, время обработки материала в магнитном поле — 10 мин

Анализ полученных зависимостей показал, что скорость релаксации материала также увеличилась на 35 %, что свидетельствует о появлении после обработки композита в магнит-

73

Научный журнал строительства и архитектуры

ном поле особой формы состояния его полимерного наполнителя — высокоэластического состояния полимера.

Рис. 6. Результаты натурных испытаний БПГ35 на релаксацию напряжений при t = −35 °C: 1, 2, 3, 4, 5 — то же, что на рис. 5

Выводы

1.Для прогнозирования механического поведения аэродромных битумно-полимерных герметиков в деформационных швах жестких аэродромных покрытий проведено экспериментальное исследование, учитывающее реологических особенности материала. Предложена методика проведения натурных испытаний на ползучесть и релаксацию аэродромных битум- но-полимерных композитов, модифицированных магнитным полем различной напряженности с учетом температурного диапазона эксплуатации материала в покрытии.

2.Установлено, что наиболее эффективным является модифицирование битумно

полимерных герметиков при следующем режиме их обработки в магнитном поле: напряженность магнитного поля 8,5×104 А/м; время обработки 2—3 минуты. При этом скорость ползучести и релаксации герметиков увеличивается на 40 % по сравнению с необработанными материалами.

Библиографический список

1.Виноградов, Г. В. Реология полимеров / Г. В. Виноградов, А. Я. Малкин. — М.: Химия, 1977. —

438 с.

2.Клименко, Л. П. Исследование физико-механических характеристик эластомеров за пределами упругих деформаций / Л. П. Клименко, И. С. Родюков, В. В. Лазукин. // Отчет о научно-исследовательской работе. — Воронеж: ВВАИИ, 1998. — 42 с.

3.Коваленко, П. В. Влияние температуры на реологические свойства битумно-полимерной композиции / П. В. Коваленко, З. П. Шульман, В. К. Липский, А. А. Маханек // Региональные проблемы экологии: пути решения: материалы IV междунар. экологического симпозиума / Полоцк. гос. ун-т. — Новополоцк, 2007. — С. 70—77.

4.Коваленко, П. В. Исследование свойств битумно-полимерных композиций / П. В. Коваленко // Вестник Полоцкого государственного университета. — 2008. — № 2. — С. 128—133.

5.Колтунов, М. А. Ползучесть и релаксация / М. А. Колтунов. — М.: Высш. шк., 1976.

6. Кульчицкий, В. А. Аэродромные покрытия. Современный взгляд / В. А. Кульчицкий, В. А. Макагонов, Н. Б. Васильев. — М.: Физ.-мат. лит., 2002. — 528 с.

7.Лазукин, В. В. Технология герметизации швов аэродромных покрытий / В. В. Лазукин // Информационный листок. ВЦНТИ № 79-213-02. — Воронеж, 2002. — 2 с.

8.Руденская, И. М. Реологические свойства битумов / И. М. Руденская, А. В. Руденский. —М.: Высш. шк., 1967. — 119 с.

74

Выпуск № 4 (56), 2019

ISSN 2541-7592

9.Седов, Л. И. Механика сплошной среды / Л. И. Седов. — СПб.: Лань, 2004. — 528 с.

10.

Уржумцев, Ю. С. Прогностика деформативности полимерных материалов / Ю. С. Уржумцев,

Р. Д. Максимов. — Рига, 1975. — 416 с.

11.

Хойберг, А. Д. Битумные материалы. Асфальты, смолы, пеки / А. Д. Хойберг. — М., 1974. —

249 с.

 

12. Чанг, Дей Хан. Реология в процессах переработки полимеров / Чанг Дей Хан, Г. В. Виноградов, М. Л. Фридман. — М.: Химия, 1979. — 368 с.

13. Шульман, З. П. Реофизика конгломератных материалов / З. П. Шульман, Я. Н. Ковалев, Э. А. Зальцгендлер. — Минск: Наука и техника, 1978. — 240 с.

14.Научный журнал. Механика полимеров. — 1968. — Вып. 1. — 158 с.

15.Обзор герметизирующих материалов для аэродромных покрытий 26 ЦНИИ. — М.: Изд-во МО РФ. —

2001.

16.Технические аспекты модифицирования битумно-полимерного производства [Электронный ресурс] // MASSENZA: оф сайт компании. — https://www.massenza.ru/tehnicheskie-aspekty-modificirovaniya-bituma- polimerami-i-proizvodstva-pbv.

17.Энциклопедия полимеров: в 2 т. Т. 2 / под ред. В. А. Кабанова. — М.: Советская энциклопедия, 1977. — 1152 с.

18. Ali, A. H. Investigations of Physical and Rheological Properties of Aged Rubberised Bitumen / A. H. Ali, N. S. Mashaan, M. R. Karim // Advances in Materials Science and Engineering. — 2013. — January. — Р. 1—7.

19. Faxina, A. Rheological Behavior of Asphalt-Rubber Binders Modified With Shale-Oil Residue and Polyphosphoric Acid / A. Faxina, A. Furlan, G. Fabbri // Journal of Testing and Evaluation. — 2013. — № 5. — Р. 719—728.

20. Liliana Costa, M. B. Incorporation of Waste Plastic in Asphalt Binders to Improve their Performance in the Pavement / M. B. Liliana Costa, Hugo M. R. D. Silva, Joel R. M. Oliveira, Sara R. M. Fernandes // International Journal of Pavement Research and Technology. — 2013. — Vol. 6, № 4. — Р. 457—464.

21.

Mezger, T. G. The Rheology Handbook: For Users of Rotational and Oscillatory Rheometers /

T. G. Mezger. — Hannover: Vincentz Network, 2006. — 298 p.

22.

Mohamed, A. A. Rheological Properties of Crumb Rubbermodified Bitumen Containing Antioxidant /

A. A. Mohamed, M. O. Husaini Omar Hamzah, H. Ismail // The Arabian Journal for Scienceand Engineering.— 2009. — Vol. 34. —Р. 3—12.

References

1.Vinogradov, G. V. Reologiya polimerov / G. V. Vinogradov, A. Ya. Malkin. — M.: Khimiya, 1977. —

438 s.

2.Klimenko, L. P. Issledovanie fiziko-mekhanicheskikh kharakteristik elastomerov za predelami uprugikh deformatsii / L. P. Klimenko, I. S. Rodyukov, V. V. Lazukin. // Otchet o nauchno-issledovatel'skoi rabote. — Voronezh: VVAII, 1998. — 42 s.

3.Kovalenko, P. V. Vliyanie temperatury na reologicheskie svoistva bitumno-polimernoi kompozitsii / P. V. Kovalenko, Z. P. Shul'man, V. K. Lipskii, A. A. Makhanek // Regional'nye problemy ekologii: puti resheniya: materialy IV mezhdunar. ekologicheskogo simpoziuma / Polotsk. gos. un-t. — Novopolotsk, 2007. — S. 70—77.

4.Kovalenko, P. V. Issledovanie svoistv bitumno-polimernykh kompozitsii / P. V. Kovalenko // Vestnik Polotskogo gosudarstvennogo universiteta. — 2008. — № 2. — S. 128—133.

5.Koltunov, M. A. Polzuchest' i relaksatsiya / M. A. Koltunov. — M.: Vyssh. shk., 1976.

6.Kul'chitskii, V. A. Aerodromnye pokrytiya. Sovremennyi vzglyad / V. A. Kul'chitskii, V. A. Makagonov, N. B. Vasil'ev. — M.: Fiz.-mat. lit., 2002. — 528 s.

7.Lazukin, V. V. Tekhnologiya germetizatsii shvov aerodromnykh pokrytii / V. V. Lazukin // Informatsionnyi listok. VTsNTI № 79-213-02. — Voronezh, 2002. — 2 s.

8.Rudenskaya, I. M. Reologicheskie svoistva bitumov / I. M. Rudenskaya, A. V. Rudenskii. —M.: Vyssh. shk., 1967. — 119 s.

9.Sedov, L. I. Mekhanika sploshnoi sredy/ L. I. Sedov. — SPb.: Lan', 2004. — 528 s.

10. Urzhumtsev, Yu. S. Prognostika deformativnosti polimernykh materialov / Yu. S. Urzhumtsev,

R.D. Maksimov. — Riga, 1975. — 416 s.

11.Khoiberg, A. D. Bitumnye materialy. Asfal'ty, smoly, peki / A. D. Khoiberg. — M., 1974. — 249 s.

12.Chang, Dei Khan. Reologiya v protsessakh pererabotki polimerov / Chang Dei Khan, G. V. Vinogradov, M. L. Fridman. — M.: Khimiya, 1979. — 368 s.

75

Научный журнал строительства и архитектуры

13.Shul'man, Z. P. Reofizika konglomeratnykh materialov / Z. P. Shul'man, Ya. N. Kovalev, E. A. Zal'tsgendler. — Minsk: Nauka i tekhnika, 1978. — 240 s.

14.Nauchnyi zhurnal. Mekhanika polimerov. — 1968. — Vyp. 1. — 158 s.

15.Obzor germetiziruyushchikh materialov dlya aerodromnykh pokrytii 26 TsNII. — M.: Izd-vo MO RF. —

2001.

16.Tekhnicheskie aspekty modifitsirovaniya bitumno-polimernogo proizvodstva [Elektronnyi resurs] // MASSENZA: of sait kompanii. — https://www.massenza.ru/tehnicheskie-aspekty-modificirovaniya-bituma- polimerami-i-proizvodstva-pbv.

17.Entsiklopediya polimerov: v 2 t. T. 2 / pod red. V. A. Kabanova. — M.: Sovetskaya entsiklopediya, 1977. —

1152 s.

18. Ali, A. H. Investigations of Physical and Rheological Properties of Aged Rubberised Bitumen / A. H. Ali, N. S. Mashaan, M. R. Karim // Advances in Materials Science and Engineering. — 2013. — January. — Р. 1—7.

19. Faxina, A. Rheological Behavior of Asphalt-Rubber Binders Modified With Shale-Oil Residue and Polyphosphoric Acid / A. Faxina, A. Furlan, G. Fabbri // Journal of Testing and Evaluation. — 2013. — № 5. — Р. 719—728.

20. Liliana Costa, M. B. Incorporation of Waste Plastic in Asphalt Binders to Improve their Performance in the Pavement / M. B. Liliana Costa, Hugo M. R. D. Silva, Joel R. M. Oliveira, Sara R. M. Fernandes // International Journal of Pavement Research and Technology. — 2013. — Vol. 6, № 4. — Р. 457—464.

21.

Mezger, T. G. The Rheology Handbook: For Users of Rotational and Oscillatory Rheometers /

T. G. Mezger. — Hannover: Vincentz Network, 2006. — 298 p.

22.

Mohamed, A. A. Rheological Properties of Crumb Rubbermodified Bitumen Containing Antioxidant /

A. A. Mohamed, M. O. Husaini Omar Hamzah, H. Ismail // The Arabian Journal for Scienceand Engineering.— 2009. — Vol. 34. —Р. 3—12.

ELECTROMAGNETIC INSTALLATION FOR MODIFICATION

OF BITUMINO-POLYMER COMPOSITES APPLICABLE IN CONSTRUCTION AND REPAIR OF RIGID COATINGS OF STATE AVIATION AERODROMS

A. V. Burakov 1, E. E. Sobolev 2

Military Training and Scientific Center of the Air Force

«Air Force Academy named after Professor N. Ye. Zhukovsky and Yu. A. Gagarin» 1, 2 Russia, Voronezh

1PhD in Engineering, Lecturer of the Dept. of Engineering and Airfield Support, tel.: (8919)245-72-25, e-mail: schetchik777@mail.ru

2PhD student of the Dept. of Engineering and Airfield Support, tel.: (8980)530-90-99,

e-mail: sobolev_jenia@mail.ru

Statement of the problem. The objective of the study is to investigate the effect of constant magnetic field strength on the rheological characteristics of aerodrome bitumen-polymer sealants used to seal the expansion joints of hard airfield coatings.

Results. As a result of the study, it was found that the most effective is the modification of bitumenpolymer sealants in the following mode of processing them in a magnetic field: magnetic field strength 8.5×104 A/m; processing time 2—3 minutes. At the same time, the creep and relaxation rate of aerodrome sealants increases by40 % compared to untreated materials.

Conclusions. To predict the mechanical behavior of aerodrome bitumen-polymer sealants in the expansion joints of hard aerodrome coatings, an experimental study was carried out taking into account the rheological characteristics of the material. A technique is proposed for conducting full-scale tests to creephonor and relaxation of aerodrome bitumen-polymer composites modified with a magnetic field of various strengths taking intoaccount the temperature range of operation of the material in the coating.

Keywords: hard airfield cover, expansion joint, bitumen-polymer sealant, rheological characteristics, creep, stress relaxation.

76

Выпуск № 4 (56), 2019

ISSN 2541-7592

DOI 0.25987/VSTU.2019.56.4.007

УДК 625.7/.8:625.083.5

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ БИТУМНО-ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ,

ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И РЕМОНТЕ ЖЕСТКИХ ПОКРЫТИЙ АЭРОДРОМОВ ГОСУДАРСТВЕННОЙ АВИАЦИИ

А. В. Бураков 1, Е. Е. Соболев 2

Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина»1, 2

Россия, г. Воронеж

1Канд. техн. наук, преп. кафедры инженерно-аэродромного обеспечения, тел.: (8919)245-72-25, e-mail: schetchik777@mail.ru

2Адьюнкт кафедры инженерно-аэродромного обеспечения, тел.: (8980)530-90-99, e-mail: sobolev_jenia@mail.ru

Постановка задачи. Разработать техническое устройство, повышающее физико-механические характеристики битумно-полимерных композитов в деформационных швах жестких аэродромных покрытий.

Результаты. Спроектирована и изготовлена электромагнитная установка для обработки аэродромных битумно-полимерных герметиков в постоянном магнитном поле. Проведена проверка установки на однородность магнитного поля. Получена тарированная зависимость индукции магнитного поля установки от силы тока. В ходе механических испытаний образцов аэродромных герметиков, обработанных электромагнитным полем экспериментальной установки, выявлено увеличение реологических характеристик герметизирующего материала на 40 %.

Выводы. Для реализации технологии модифицирования битумно-полимерных композитов в магнитном поле разработана электромагнитная установка, позволяющая производить обработку герметизирующего материала в достаточно широком диапазоне напряженности магнитного поля. Выделены рациональные режимы обработки материала. Предложено оригинальное техническое решение по практическому применению технологии модифицирования битумно-полимерных композитов в постоянном магнитном поле в виде оснащения плавильно-заливочных установок электромагнитным модулем, позволяющим повысить физико-механические характеристики би- тумно-полимерных герметиков.

Ключевые слова: жесткое аэродромное покрытие, деформационный шов, битумно-полимерный композит, электромагнитная установка для модифицирования аэродромных битумно-полимерных герметиков, разгерметизация деформационных швов.

Введение. В настоящее время в сложившихся неблагоприятных экономических условиях полномасштабная реконструкция жестких покрытий аэродромов государственной авиации представляется проблематичной. Это обуславливает необходимость поиска и применения перспективных технических решений и внедрения прогрессивных технологий ремонта [3].

Анализ эксплуатации жестких покрытий аэродромов государственной авиации показал, что изменение качественных характеристик летательных аппаратов, а также температурновлажностные напряжения совместно с напряжениями от динамических нагрузок, создаваемые пневматиками авиационных судов, приводят к повреждению деформационных швов жестких аэродромных покрытий. Разгерметизация швов жестких аэродромных покрытий значительно снижает срок их эксплуатации [2, 10, 13]. Увеличение интенсивности полетов усиливает отрицательный эффект вышеуказанных факторов и ускоряет процесс разрушения герметизирующего материала в деформационных швах покрытий [1, 2]. Разрушение приме-

© Бураков А. В., Соболев Е. Е., 2019

77

Научный журнал строительства и архитектуры

няемых для герметизации деформационных швов битумно-полимерных герметиков (БПГ) приводит к попаданию естественной влаги в основание покрытия, тем самым снижая его эксплуатационные характеристики. Следствием этого является возникновение и развитие трещин и нарушение ровности покрытия. Опасность сквозных усадочных трещин состоит в том, что они так же снижают несущую способность жестких аэродромных покрытий, создавая условия для проникания воды в грунтовое основание.

Эксплуатационное состояние деформационных швов как конструкционного элемента жестких аэродромных покрытий напрямую зависит от физико-механических характеристик, применяемых для герметизации швов битумно-полимерных композитов.

Использование материалов на основе битумов, модифицированных полимерами, относится к одной из наиболее стремительно развивающейся технологий аэродромного и дорожного строительства [3—5, 14, 17, 18, 20, 21]. Однако материалы, применяемые для герметизации деформационных швов и санации трещин, имеющие невысокую стоимость (такие, как битумно-полимерные композиты) в свою очередь, обладают невысокими физикомеханическими характеристиками, что особенно относится к таким показателям, как адгезия, теплостойкость, температура хрупкости и растяжимость. Данные материалы должны сохранять прочность при повышенной температуре, то есть быть теплостойкими; сохранять эластичность при отрицательных значениях температуры, то есть быть морозостойкими; сопротивляться сжатию, удару, разрыву под воздействием движущихся авиационных судов; обеспечивать хорошее сцепление с сухой и влажной поверхностью минеральных материалов; сохранять в течение длительного времени первоначальную вязкость и прочность [6, 7, 19].

Актуальной проблемой в области аэродромного обеспечения полетов государственной авиации является разработка перспективных технических решений и технологий, обеспечивающих долговечность деформационных швов жестких аэродромных покрытий, которая во многом определяется физико-механическими характеристиками применяемых герметизирующих материалов.

1. Анализ способов повышения функциональных показателей битумно-

полимерных композитов. Битумно-полимерные композиты содержат более трех компонентов, включая различные модифицирующие добавки, пластификаторы, структурирующие и стабилизирующие добавки (например, тонкодисперсные порошки и волокнистые наполнители). Для повышения физико-механических характеристик битумно-полимерных композитов известны многочисленные решения по введению в битум различных компонентов: адгезионных добавок, полимеров, резиновой крошки, растительных масел, антиоксидантов, наномодификаторов, природных битумов, волокон, серы, а также различных структурирующих и стабилизирующих компонентов [9, 11, 12, 15].

Таким образом, основным механизмом регулирования свойств битумно-полимерного композита в настоящее время является создание сетки полимера внутри битума, в результате которого получают вяжущее, армированное полимером. Битумно-полимерные композиты имеют микроили макронеоднородные структуры, то есть являются композиционными материалами. Основными компонентами битумно-полимерных композитов являются битум и полимерные добавки (модификаторы), а также пластификаторы, корректирующие определенные свойства материала, минеральные компоненты и др. Согласно ОДМ 218.2.003-2007 под битумно-полимерным композитом понимается вяжущее, полученное введением в битум полимера и поверхностно активных веществ, а при необходимости пластификатора. Чаще всего используют полимеры типа SBS.

Существующие в настоящее время исследования по активации магнитным полем полимера в жидкотекучем состоянии или при его отверждении [8] позволили расширить применение данной перспективной технологии и разработать электромагнитную установку для модифицирования битумно-полимерных композитов, применяемых при ремонте жестких покрытий аэродромов государственной авиации.

78

Выпуск № 4 (56), 2019

ISSN 2541-7592

2. Описание и тарировка экспериментальной электромагнитной установки для модифицирования битумно-полимерных композитов. В рамках реализации поставленной научной задачи авторами разработана экспериментальная электромагнитная установка для обработки образцов аэродромных герметиков в постоянном магнитном поле (рис. 1).

Рис. 1. Экспериментальная электромагнитная установка для обработки образцов битумно-полимерных герметиков в постоянном магнитном поле:

а), б), в) вид установки по элементам; г) общий вид установки; 1 — наборный прямоугольный сердечник; 2 — катушки индуктивности;

3 — лабораторный автотрансформатор (ЛАТР); 4 — амперметр; 5 — медная емкость для испытуемого образца аэродромного герметика (рабочая ячейка);

6 — устройство для нагревания образца аэродромного герметика горячим воздухом в диапазоне температур от +20 до +200 °С; 7 — выпрямительный мост на 10 А и сглаживающий конденсатор;

8 — теплоизоляция сердечника, изготовленная из стекловолокна и тефлона

Основным элементами электромагнитной установка являются:

наборный прямоугольный сердечник сечением 26 см2 (марка стали 3424 ГОСТ

21427.4-78);

катушки индуктивности, изготовленные из провода ПЭТВ-2 диаметром 1 мм по 550 витков каждая;

амперметр на 10 А;

79