Разработка мастики нового типа для гидроизоляции транспортных конструкций тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.05, кандидат технических наук Алексеев, Дмитрий Станиславович

• Алексеев, Дмитрий Станиславович
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Алексеев, Дмитрий Станиславович

Введение.

Глава 1. Гидроизоляционные материалы в транспортном строительстве Аналитический обзор.

Глава 2. Изучение бутадиенстирольного термоэластопласта.

2.1. Структура и свойства бутадиенстирольного термоэластопласта.

2.2. Влияние добавок на свойства термоэластопласта.

2.3. Старение и стабилизация бутадиенстирольного термоэластопласта.

2.4. Свойства растворов термоэластопластов.

2.5. Формирование полимерного покрытия.

2.6. Незавершенность релаксационных процессов при формировании покрытия

2.7. Структура и свойства покрытий из растворов термоэластопластов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка мастики нового типа для гидроизоляции транспортных конструкций»

Строительство транспортных сооружений, как одна из областей развития промышленного и социального потенциала РФ, нуждается в повышение долговечности бетонных и железобетонных конструкций, разработке новых эффективных строительных материалов, в том числе полимерных покрытий с высокой адгезией, прочностью, химической стойкостью, технологичностью.

Применяемые в транспортном строительстве современные рулонные и мастичные материалы имеют ряд недостатков. Рулонные материалы на битумной и битумно-полимерной основе не обладают необходимыми свойствами и не достаточно технологичны при применении (необходимо наплавлять или наклеивать), мастичные материалы имеют невысокую прочность, долго высыхают, нельзя получить толстослойные покрытия и наносить их при отрицательных температурах.

Существующие мастичные гидроизоляционные материалы зарубежного производства, которые превосходят по своим свойствам отечественные материалы, являются очень дорогими материалами, что ограничивает их применение в транспортном строительстве.

Цель работы заключалась в разработке нового эффективного мастичного материала, аналогичного по свойствам с современными зарубежными материалами, применяемыми в транспортном строительстве при производстве гидроизоляционных работ, но имеющей более низкую стоимость, является актуальным.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи: выбор сырьевых компонентов; физико-химическое изучение мастики при формировании покрытия; определение упругопластических характеристик; оценка долговечности; изучение взаимодействия бетона с покрытием при действии многократно повторных нагрузок.

Научная гипотеза заключалась в том, что при определенном соотношении эластичных и жестких блоков в термоэластопласте и введением в состав модификаторов иной природы, можно получить гидроизоляционный материал с улучшенными свойствами.

В исследовании были использованы метод ИК-спектроскопии для изучения компонентов мастики, физико-механические методы определения прочности, деформативности, адгезии. Были также применены методы по определению технологических свойств. Разработан метод оценки стойкости бетона с покрытием при действии многократно повторных нагрузок.

Научная новизна работы заключается в определении закономерностей формирования свойств покрытия в зависимости от структурных особенностей исходных пленкообразующих компонентов; установлении зависимости влияния функциональных групп компонентов мастики на физико-механические свойства сформированного покрытия; расчета коэффициента безотказной работы бетона с покрытием при воздействии многократно повторяющихся нагрузок на растяжение при изгибе; оценки долговечности покрытия на бетоне в различных средах.

В области разработки новых, в том числе полимерных материалов были учтены работы Ю.М Баженова, И.А. Сусорова, В.В. Козлова, В.Г. Микульского, К.А. Адрианова, А.А. Цернанта, Е.А. Андроповой, В.Н. Федосова, А.С. Фрейдина, В.М. Хрусталева.

Особую благодарность выражаю д.т.н., проф. Сусорову И.А. и Хаиту E.JI. за помощь при проведении работы.

Заключение диссертации по теме «Строительные материалы и изделия», Алексеев, Дмитрий Станиславович

117 ВЫВОДЫ

1. Разработан состав мастики, которая может быть применена для гидроизоляции и защиты от коррозии ответственных строительных конструкций транспортных сооружений.

2. В исходном бутадиенстирольном термоэластопласте для производства мастики, оптимальное соотношение между полибутадиеновым и полистирольным блоками должно составлять 70/30 %, чтобы обеспечивать высокую относительное удлинение, морозостойкость. Введение инден-кумароновой смолы повышает адгезию к металлу, водостойкость; эпоксидный олигомер повышает адгезию, износостойкость, химическую стойкость.

3. Инфракрасной спектрометрией было установлено сохранение функциональных групп: эпоксидных и карбонильных, присутствием которых можно объяснить формирование свойств покрытия.

4. В качестве растворителя, следует применять толуол, который совместим с обоими блоками термоэластопласта, а при формировании пленки, равномерно испаряется из неё и не возникает высоких внутренних напряжений.

5. Покрытие показало высокую стойкость при нахождении в агрессивных средах: морской воде, 5ти % растворе NaOH, технических жидкостях: моторном масле и тосоле.

В течение 75 циклов (10 лет) ускоренных испытаний в умерено холодной климатической зоне, покрытие сохранило высокую адгезию к бетонной и металлической поверхностям.

6. При действии многократно повторных нагрузок, применение покрытия на бетоне, нанесенное на растянутую зону, повышает стойкость бетона и приводит к повышению вероятной безотказной работы.

7. Разработан состав гидроизоляционный мастики. Покрытие на основе разработанной мастики обладает высокой адгезией, прочностью, эластичностью, износостойкостью, водостойкостью. Мастика может быть применена для гидроизоляции и антикоррозионной защиты по бетону и металлу.

Мастика может быть применена для железобетонных и металлический конструкций, погружаемых в грунт, в том числе в агрессивных условиях эксплуатации, подпорных стенок, фундаментов, ростверков, оцинкованных металлических труб и других конструкций

8. Высокий срок службы покрытия позволит увеличить продолжительность службы конструкций сооружений, значительно сократить расходы на восстановление и содержание транспортных сооружений.

Российская федерация

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Алексеев, Дмитрий Станиславович, 2004 год

1. Артамонов B.C., Молгина Г.М. Защита от коррозии транспортных сооружений. -М, -«Транспорт», 1976. -192 с.

2. Сафрончик В.И. Защита от коррозии строительных конструкций и технологического оборудования. -Л.:Стройиздат, 1988. -255с.

3. Шнейдорова В.В. Антикоррозионные лакокрасочные покрытия в строительстве. -М.:Стройиздат, 1980.-180 с

4. Справочник по клеям и клеящим мастикам в строительстве/ О.Л.Фиговский, В.В.Шолохова и др.; Под ред. В.Г.Микульского и О.Л. Фиговского.-М.:Стройиздат, 1984.-240 с.

5. Повалаев М.И., Михайлова O.K., Шнейдорова В.В. Гидроизоляционная композиция и мастика на основе модифицированного битума./Тезисы док. на семинаре «Общение опыта проектирования, устройства и эксплуатации кровель промышленных зданий». М., 1975.

6. Энциклопедия полимеров. Ред.: В.А. Кабанов, Т.1, 2 и 3. -М., «Советская энциклопедия», 1974.

7. Новиков В.У. Полимерные материалы для строительства: Справочник. -М.:Высш. шк., 1995. -448 с.

8. Честерфилд Х.В. Лакокрасочные покрытия. -М.: Химия, 1968. -640с.

9. Воробьев В.А. Технология полимеров. Учеб. Для студентов специальности «Производство строительных изделий и конструкций» высших учебных заведений. Изд. 1-е. -М., «Высш. школа», 1971.-360 с.

10. Лакокрасочные покрытия. Технология и оборудование. Справ. Изд./А.М.Елисаветский, В.Н.Ратников, В.Г.Дорошенко и др.; Под ред. А.М.Елисаветского. -М.:Химия, 1992-416 с.

11. Воробьева Г.Я. Химическая стойкость полимеров материалов. -М.: Химия, 1981.-296с

12. Дымант А.Н., Покровский Н.С. Эпоксидно-каучуковые покрытия для антикоррозийной и антикавитационной защиты энергетических сооружений. -Л.: Энергия, 1974. -56с.

13. Ф.В.Емельянов, В.В.Иванов, В.Л.Шаболдин. Химстойкость эпоксидных покрытий, модифицированных жидкими каучуками// ЛКМ и их применение. -2001. -№6. С.32-34

14. Лосев П.И., Тростянская Е.Б. Химия синтетических полимеров. Издат. «Химия», -М. 1971. -616 с.

15. Полиуретановые лакокрасочные материалы. В.А.Ямских. Лакокрасочные материалы и их применение. 1995, №2. 19-22 с.

16. Новые антикоррозионные и гидроизоляционные материалы на основе хлорсульфированного полиэтилена. Лакокрасочные материалы и их применение. -1997.- № 7-8. -С.55-56

17. Полимеризационные пленкообразователи/Под ред. Едисеевой В.И. — М.: Издат. «Химия», 1977. -214 с.

18. Синтетический каучук./Под ред. И.В.Гармонова.- Л.: Химия, 1983.- 560с.

19. Лабутин А.Л. Антикоррозионные и герметизирующие покрытия на основе синтетических каучуков. -Л.: Химия, 1982. -с. 100-200.

20. Ношей А., Мак-Грат Дж. Блок-сополимеры/Пер. с англ. Н.И. Никоноровой, С.Г. Тарасовой; Под ред. Ю.К. Годовского. -М.: Мир, 1980. -478 с.

21. Термоэластопласты/Под ред. В.В. Моисеева. -М.: Химия, 1985.-184 с.

22. Кулезнев В.Н. Смеси полимеров. М.: Химия, 1980. -304 с.

23. Г.Баттерд, Д.У.Трегер. Свойства привитых и блок-сополимеров./Пер. З.С.Цаллаговой. -Л.: Химия, 1970. -216 с.

24. Blockcopolymers/Ed by D.C. Allport, W.H. Janes. London: Applied Sci Publ.Ltd. 1976. -620p.

25. Мортои M.-B. Многокомпонентные системы./Под ред. Р.Ф. Голда. -М., Химия, 1974. С.97-114

26. Розинер Я.М., Нестерова С.И., Малюгина А. Л. и др. Бутадиен-стирольные термоэластопласты, соополимеры и блоксополимеры. -М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1968.-65с.

27. Юдин В.П., ШаталовВ.П., Нестерова С.И. Синтез, свойства и применение изопрен-стирольных и бутадиен-стирольных термоэластопластов. -М., ЦНИИТЭнефтехим, 1975. -61с.

28. Суркова Н.С., Ткаченко Сидирович Е.А. и др. Высокмол. соед., 1974, № 11, с. 21-23.

29. Аскадский А.А., Андрющенко Т.А., Зубов П.И. Структура и свойства блок-сополимеров полистирола и полибутадиена//Успехи химии. -1984, -т.53,-№8, С. 13 80-1406

30. Шибанов Ю.Д., Годовский Ю.К. Микрорасслаивание и стеклование в блок-сополимерах.// Успехи химии. -1988, -т.57, -№10, С.1713-1741.

31. Берлин А.А., Гильман И.М. Получение и свойства блок-сополимеров, образующихся при пластикации смесей каучука и полистирола// Каучук и резина. -1960. -№ 12. С. 1 -3

32. Сухарева Л.А., Земцов А.И., Киселёв М.Р., Зубов П.И. Влияние химического строения термоэластопластов на их свойства// Колл. ж. -1976, -т.38, -№4, С.736-740

33. Бобович Б.Б. Свойства, модификация и применение термоэластопластов. -М.: ЦНИИТЭИлёгпром, 1975.

34. Смеси блок-сополимеров с другими полимерами. Краус Г.; под ред. Д. Пола и С. Ньюмена. -М.: Мир, -1981. -T.I. С.549

35. Krause G., Rollmann K.W., Gardner I.O.-J. Polymer Sci. Polymer Phys. Ed., 1972, v. 10, № 10, p. 2061-2072.

36. Шур A.M. Высокомелекулярные соединения. -M., «Высшая школа», 1971.-520с.

37. Ester G.M., Cooper S.L., Tobolsry A.V.-J. Macromol. Sci., 1970, pt C,v.4, N2, p. 313-366.

38. Ерусалимский Б.Л., Любецкий С.Г. Процессы ионной полимеризации. -Л., Химия, 1974. -256с.

39. Усиление эластомеров. Под ред. Дж. Крауса; пер с англ, под ред. К.А. Печковской. -М.: Химия, 1968. -484 с.

40. Миронова Е.Ф. Особенности надмолекулярной структуры в бутадиен-а-метилстирольных термоэластопластах/Л1иЬЬег-94: Препр. докл. Межд. конф. -М,-1994.-Т. 3. С. 299-305

41. Лакокрасочные материалы и покрытия/Г.С.Фомин; под ред.Г.П.Воронина. -М.:ВНИИстандарт, 1998.-575с.

42. Molau G.E., Wittbrodt W.M. Makromolek., 1968, Bd. 1, s.260.

43. Price C., McAdam J.D., Lally T.P., Woods D. Polymer, 1974, Bd. 13, s.228.

44. Бобович Б.Б., Динсбург Б.Н.// Каучук и резина. -1974, -№ 11. С.13-15

45. Вострякова Н.В., Кудряшова В.Г., Аваков С.А.//Тр. НИИРП, -1979, -№5, С.129-131

46. Козлов В.В., Ремейко О.А. Отделка железобетонных и бетонных изделий.-М. :Высш.шк., 1987.-184с.

47. Моисеев В.В., Ковшов Ю.С. и др. Промышленность синтетичнского каучука. -М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1974.-53с.

48. Свойства и применение термоэластопластов. -Воронеж: Изд-во Воронеж, ун-та, 1975. -205с.

49. В.П. Шаталов, Н.Ф. Соколова, А.Н. Кондратьев, В.П. Сафонова. Влияние пластификаторов на свойства бутадиен-стирольного термоэластопласта ДСТ-30// Каучук и резина. -1972. -№ 1. С.25-27

50. Эмануэль Н.М., бурлаченко АЛ. Химическая физика старения и стабилизации полимеров. -М, Наука, 1982. -360с.

51. Миронова Е.Ф., Кондратаев А.Н.,Шаховская Л.И. и др. Зависимость структуры и свойств термоэластопласта от условий формирования плёнок// Промышленность СК, шин и РТИ.-1985, -№б, С.7-11

52. Авербух М.З., Никонорова Н.И., Розиноер Я.С. Мицеллообразование в растворах блок-сополимеров// Колл. Ж.-1976. -т.38,- №3, С.419-424

53. Fizar G.Z., Kratochvil P.- Makromol. Chem., 1972, Bd.l 10, s.301

54. Запп Р.П. Образование связей на границе раздела между различными эластомерными фазами// Многокомпонентные системы/ Под ред. Р.Ф. Голда-М.: Химия, 1974. с.114-129

55. Canham P.A., Lully Т.Р., Price С., Stubbersfield R.B., J. Chem. Soc. Faraday Trans., 1980, P-l, v. 76, N9, p. 1857-1867.

56. Enyieghilam M., Houston D.J.- In.: Proc. 7th Inter. Cjngr., Rhepl. Gothenburg, 1976, p. 236-237; Авебух M.3., Быстрова Н.И., Никонорова Н.И., Касаткин В.А. Высокомол. соед., 1973, т. 15, №11, с. 804.

57. Мортон М.- В. Многокомпонентные системы. Под ред. Р.Ф. Голда. -М.: Химия,-1974. С.97-114

58. Влияние коллоидно-химических характеристик бутадиен-стирольных дисперсий на свойства покрытий. Сухарева Л.А., Бакирова Е.В., Губанова Е.В., Басин Ю.М.// ЛКМ и их применение. -2000, -№9. С. 26-30

59. Папков С.П. Физико-химические основы переработки растворов полимеров. -М.: Химия, 1971. -372с.I

60. Повстугар В.И., Кодолов В.И., Михайлова С.С. Строение и свойства поверхности полимерных материалов. -М.: Химия, 1988. -192с.

61. Зубов П.И., Сухарева Л.А. Структура и свойства полимерныхпокрытий. М.: Химия, 1982. -256 с.

62. Зубов П. И. Воронков В. А., Сухарева JI. А. // Высокомол. соед. -196-сер. Б.,-т. 10, С. 92

63. Айнбиндер С. Б., Джалилов Ф., Цируле К. И.// Структура и свойства полимерных материалов. -Рига: Зинатне, -1979, С. 61

64. Голыитейнайте 3. В., Бальтенас Р. А.//Полимерные материалы и их исследования. -Вильнюс, -1973, -вып. 13, С. 91

65. Липатов Ю. С. Физикохимия наполненных полимеров. -М.гКиев, Наукова думка, 1967. -233 с.

66. Зубов П. И., Сухарева Л. А., Шевердяева Г. А. и др.// Коллоид, ж.-1963, -т. 25, С.438

67. Зубов П. И., Голикова В. С., Сухарева Л. Л.//ДАН СССР. -1965, -т. 161, С. 864

68. Сухарева Л.А., Зубов П.И., Патуроев В.В. и др.//Мех. полимеров, -1969,-№5. С. 793

69. Сухарева Л.А., Воронков В.А., Зубов П.И.//Мех. полимеров, -1969, -№ 5. С. 793

70. Шварц М. Анионная полимеризация. Пер. с англ. -М.: Мир, 1971. -669с.

71. Беляев А.В., Кочнова З.А. и др. Отверждение эпоксидных олигомеров с участием амипропилэпоксисиланов//ЛКМ и их применение.- № 1, -1990. С. 2426

72. Кинлок Э. Адгезия и адгезивы. -М. 1991. -485с.

73. А.с. Ru 2185406 С1. 7 С 09 D 109/06. Россия, 2002.

74. А.с. Ru 2185405 С2. 7 С 09 D 109/06. Россия, 2000.

75. А.с. Ru 2187523 С2. 7 С 09 D 5/08. Россия, 2000.

76. А.с. Su 1624686 А1. 7 С 09 D 5/08. Россия, 1996.

77. А.с. Ru 2125072 С1 6 С 09 D 109/06 5/34. Россия, 1999.

78. А.с. С 09 D 109/06. Россия, 1996.

79. А.с. С 09 D 153/00 5/08. Россия, 1998

80. Песецкий С.С., Егоренков Н.И., Щербаков С.В. Влияние воды на адгезионное взаимодействие полиамидов с алюминием// Колл. жур. -№ 1. -1985. С. 93-98

81. Соконденсаты жидких карбоксилсодержащих каучуков и низкомолекулярных эпоксидных олигомеров./З.А.Кочнова, Е.С.Жаворонок. -№1,-1999. 30-31 с.

82. Соколов В.З. Инден-кумароновые смолы. -М.:Металургия, 1978. -218с.

83. Гидротированные оксиды алюминия активные наполнители композиционных материалов. № 1, 2003.15-17 с.

84. Рекомендации по применению конструкционных полимеррастворов при реконструкции и строительстве гражданских зданий/ НИЛЭП ОИСИ, М.: Строииздат, 1986. 112 с.

85. Дымант А.Н., Покровский Н.С. Эпоксидно-каучуковые покрытия для антикоррозийной и антикавитационной защиты энергетических сооружений. -Л.: Энергия, 1974. -56с.

86. Грибов Л.А. Теория инфракрасных спектров полимеров. Монография. Главная редакция физико-математичской литературы издательства «Наука», 1977.

87. Тарутина Л.И., Познякова Ф.О. Спектральный анализ полимеров. -Л.: Химия, 1986. -248 с.

88. Семушин A.M., Яковлев В.Ф., Иванова Е.В. Инфракрасные спектры поглощения ионообменных материалов/Справочное пособие. -Л.: Химия, 1980. -96с.

89. Казицына Л.А., Куплетская Н.Б. Применение УФ-,ИК- и ЯМР -спектроскопии в органической химии. -М., «Высш. Школа», 1971. -264 с.

90. Бартенев Г.М., Зуев Ю.С. Прочность и разрушение высокоэластических материалов. -М., Л.:Издательство «Химия», 1964. -388 с.

91. Каргин В.А., Слонимский Г.Л. Краткие очерки по физико-химии полимеров. -М.:Химия, 1967. -232 с.

92. Рыбьев И.А. Строительные материалы на основе вяжущих веществ. .-М.: Высш. школа, 1978.-309с.

93. Сухарева JI.A. Долговечность полимерных покрытий. -М.: Химия, 1984. -240с.

94. Зубов П.И. Сухарева Л.АЖоллойдный журн. -1963, -т.25, -№14. С. 434-437

95. Логанина В.И., Мишанин С.И. Прогнозирование срока службы защитно-декоративных покрытий. -Пенза: Пенз. Гос. архитектурно-строит. инт, 1994. -49 с.

96. Композиционные материалы: Справочник/ В.В. Васильев, В.Д. Протасов, В.В. Болотин. -М.: Машиностроиение, 1990. -510с.

97. Сухарева Г.Я. Химическая стойкость полимерного материала. -М.: Химия, 1981.-296 с.

98. Моисеев Ю.С., Заиков Г.Е. Химическая стойкость полимеров в агрессивных средах. -М.: Химия, 1979. -288 с.

99. Зуев Ю.С.Разрушение полимеров под действием агрессивных сред. -М.: Химия, 1972. -215 с.

100. Баженов Ф.М. Бетон при динамическом нагружении. -М., 1970.-273 с.

101. Орленко Л.П. Поведение материалов при интенсивных динамических нагрузках. Машиностроение, 1966.

102. Берг О.Я. Исследования прочности и долговечности бетона транспортных конструкций//Труды ЦНИИС,-вып.60. Трансжелдориздат, 1966.

103. Мурашов В.И., Сигалов Э.Е, Байков В.Н. Железобетонные конструкции. -М.:Госстройиздат, 1962. -660 с.

104. Микульский В.Г., Козлов В.В. Склеивание бетона. -М. Стройиздат, 1975.-236с.

105. Гуль В.Е., Кулезнев В.Н. Структура и механические свойства полимеров.-М.:Высш. школа, 1966.-316 с.

106. Песецкий С.С., Егоренков Н.И., Щербаков С.В. Влияние воды наадгезионное взаимодействие полиамидов с алюминием// Коллой. жур. -№ 1. -1985. С. 93-98.

107. Смыслова Р.А. Клеи и герметики. /Под ред. Д.А. Кардашова. -М., Химия, 1978.-197с

108. Шрейнер С.А., Зубов П.И. Влияние внутренних напряжений на адгезионные свойства желатиновых пленок//Колл. ж-л,- №4, -XXII, -1960.

109. Карякина М.И. Физико-механические основы процессов формирования и старения покрытий. -М.:Химия, 1970. -215 с.

110. Сырьевые продукты для лакокрасочных материалов/М.М.Гольдберг, Т.А.Ермолаева, М.Л.Лившиц и др. -М.:Химия, 1978. -510 с.

111. Шварц. А.Г., Динзбург Б.Н. Совмещение каучуков с пластиками и синтетическими смолами. -М.: Химия, 1972. -232 с.

112. Хан Г., Шапиро С. Статистические модели в инженерных задачах. Пер. с англ. -М.:Мир, 1969. -398 с.

113. Гольштейнайте 3. В., Бальтенас Р. А.//Полимерные материалы и IB исследования. -Вильнюс, -1973, -вып. 13, с. 91.

114. Огибалов П.М., Ломакина В.А. Механика полимеров. -М.: Мос-кий ун-т, 1975.-530 с.

115. Цереза Р. Блок- и привитые сополимеры. Пер. с англ, под ред. С.Р. Рафикова. -М.: Мир, 1964. -288 с.