143570, Московская область, городской округ Истра, село Кучи, квартал 0080319, здание 147784, помещение 2 пн-пт, с 10-00 до 18-00
+7(950)670-77-88
Обратный звонок

ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИМЕРБЕТОНОВ НА ОСНОВЕ АКРИЛОВЫХ СВЯЗУЮЩИХ В РАЗЛИЧНЫХ ОБЛАСТЯХ СТРОИТЕЛЬСТВА И РЕМОНТА

  • Главная
  • Новости
  • ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИМЕРБЕТОНОВ НА ОСНОВЕ АКРИЛОВЫХ СВЯЗУЮЩИХ В РАЗЛИЧНЫХ ОБЛАСТЯХ СТРОИТЕЛЬСТВА И РЕМОНТА

Рыбалко В.П., д.т.н., Писаренко Е.И., к.х.н., Корчмарек А.С.,

Дьяченко П.Б., к.т.н., Паламарчук А.А., Тимерханов С.А.

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

 

В Инновационном центре «Полимер» РХТУ им. Д.И. Менделеева совместно с ООО «Центр «Полимер» - РХТУ» разработана серия ремонтных материалов марки ГЭКОС на основе акриловых связующих для антикоррозионной защиты, придания специальных свойств и ремонта бетонных и железобетонных сооружений и конструкций, цементо- и асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог и аэродромов, для упрочнения и повышения стойкости их поверхностных слоёв.

 

Полимербетон марки ГЭКОС-М0 [1] – отечественный быстротвердеющий высокопрочный материал для капитального, текущего (планового) и аварийного ремонта дорожных и аэродромных покрытий [2] (табл.1).

 

Таблица 1

Характеристика Значение
Время отверждения, мин 40-60
Температуры применения (окружающего воздуха), °С от - 60°С

до +50°С
Прочность на сжатие, МПа:

через1 час

через 1 сутки

через 2 суток

  

⩾35

⩾55

⩾60
Прочность на растяжение при изгибе (через 2 суток), МПа ⩾12
Адгезия к бетону (через 2 суток), МПа ⩾3,5
Марка по морозостойкости не менее F2500
Коэффициент химической стойкости [1] ⩾0,8

 

В настоящее время продолжается разработка новых составов и технологий полимербетонов для различных областей применения при строительстве и ремонте искусственных сооружений и транспортной инфраструктуры, таких как:

  1. химические анкерные системы;
  2. тактильные элементы;
  3. противоскользящие покрытия;
  4. ремонт плит ПАГ в процессе их производства и эксплуатации;

а также расширяется сфера применения материала марки ГЭКОС-М0 в уже «традиционных» областях – при ремонте сколов цементобетонных плит аэродромных и дорожных покрытий, мостов, эстакад и путепроводов, а том числе переходных зон деформационных швов.

 

1. Химические анкерные системы

Химические анкеры, т.е. конструктивные элементы из затвердевшего в результате химической реакции полимерного композиционного состава, широко применяются в различных областях строительства и ремонта [3]. Например, в случае аэродромных покрытий, химические анкеры заменяют собой стальные при ремонте цементобетонных аэродромных покрытий и монтаже огней светосигнального и другого оборудования.

 

Химические анкеры на основе акриловых связующих, благодаря короткому времени отверждения и высокой скорости набора прочности, малой усадке, обеспечению герметизации соединения, высокой адгезионной прочности и химической стойкости соответствуют современным техническим требованиям к химическим анкерным системам [4].

 

2. Тактильные элементы

В Российской Федерации осуществляется Государственная программа «Доступная среда» на 2011 - 2020 годы» [5]. В её рамках действует подпрограмма №1: для обеспечения условий доступности приоритетных объектов и услуг в приоритетных сферах жизнедеятельности инвалидов и других маломобильных групп населения.

 

В соответствии с нормативными документами [6, 7] тактильные указатели на пешеходной поверхности должны быть изготовлены из долговечных, нескользких материалов, не препятствующих их очистке от снега, грязи и мусора, иметь повышенную износостойкость к интенсивным механическим воздействиям. Срок службы указателей должен быть равен сроку службы прилегающего покрытия.

 

Для этих целей применяются тактильные плитки, изготавливаемые из разнообразных материалов и разных стран-производителей: керамические, фарфоровые, стальные, резиновые, бетонные, керазмитогранитные и пр. [8]. Здесь применение полимербетонов может оказаться более эффективным.

 

3. Противоскользящие покрытия

Полимерные противоскользящие покрытия могут быть использованы на [9]: пешеходных переходах, остановках общественного транспорта, железнодорожных перронах, велосипедных дорожках, участках дорог повышенной опасности (повышенной кривизны и уклонов и пр.) около школ, детских садов, больниц, ступенях и пандусах, сборно-разборных металлических конструкциях, применяемых на транспортных объектах Минобороны и МЧС России и т.д.

 

Высокое сцепление позволяет нанести противоскользящее покрытие практически на любые поверхности, на «новый» или «старый» бетон, асфальтобетон без удаления «старого» покрытия и устройства выравнивающего слоя и т.д. При этом с помощью полимерного слоя могут быть устранены дефекты поверхностного слоя бетона (асфальтобетона) и повышена его прочность [10].

 

Противоскользящие покрытия изготавливаются из полимерного связующего и песков различных фракций или отсева гранитной (кварцевой) крошки.

 

Разработанные полимербетоны на основе акрилового связующего не уступают отечественным и зарубежным аналогам, изготавливаемым на основе других синтетических смол, а по экономической эффективности и прогнозируемому сроку службы превосходят их.

 

4. Ремонт плит ПАГ в процессе их производства и эксплуатации

Сборные покрытия из плит ПАГ широко применяются в районах Сибири и Крайнего Севера, на аэродромах с малой интенсивностью полётов, на военных аэродромах. При этом, актуален быстрый и качественный ремонт таких покрытий [11].

 

Несмотря на то, что основным принципом ремонта сборного аэродромного покрытия из плит ПАГ является не ремонт каждой дефектной плиты в отдельности, а ее замена, отдельные дефекты сборных плит могут быть устранены без их замены [12]. Среди таких дефектов: раковины, выбоины, сколы кромок плит размером менее 50 мм, поверхностное шелушение и пр.

 

Для повышения прочности и плотности поверхностного слоя покрытия, предотвращения морозного шелушения цементобетона, консервации и заполнения мелких трещин, повышения стойкости к антигололедным реагентам и противообледенительным жидкостям может производиться нанесение на верхнюю (лицевую, рабочую) поверхность плит ПАГ связующего бетона марки ГЭКОС-М0 (без заполнителя) как пропиточного, со средним расходом 0,3 кг/м2.

 

Более, чем десятилетний положительный опыт применения указанной технологии службами различных аэропортов доказал, что такая превентивная обработка не только предотвращает развитие процессов разрушения поверхности сборных аэродромных покрытий из плит ПАГ в процессе их эксплуатации, но и является экономически более выгодной по сравнению с ремонтно-восстановительными работами на более поздних стадиях разрушения плит.

 

Связующее полимербетона марки ГЭКОС-М0 или мелкозернистый состав полимербетона (без щебня) эффективно применяется для ремонта раковин, выбоин, сколов кромок плит ПАГ (как эксплуатируемых, так и новых, полученных при их изготовлении и транспортировке) размером менее 50 мм.

 

На Международном военно-техническом форуме «Армия-2018» полимербетоны на основе акриловых связующих были отобраны Главным управлением научно-исследовательской деятельности и технологического сопровождения передовых технологий (инновационных исследований) Министерства обороны Российской Федерации для участия в специальной экспозиции «Инновационный клуб» [13], а также были представлены на конференции «Композитные материалы специального назначения» [14].

 

Ремонт аэродромных покрытий

Начиная с 2004 года полимербетон марки ГЭКОС-М0 широко применяется при ремонте искусственных покрытий аэродромов (искусственные взлетно-посадочные полосы, рулёжные дорожки, перроны, места стоянок) [15]. Материал ГЭКОС-М0 включен в перечень ремонтных материалов ФАВТ [16].

 

Основные преимущества проведения ремонтных работ с использованием полимербетона марки ГЭКОС-М0:

  1. Возможность выполнения работ круглогодично, в том числе при низких отрицательных температурах воздуха, при выпадении осадков во время проведения работ и др.
  2. Универсальность: возможность укладки материала слоем любой толщины при ремонте цементобетонных или асфальтобетонных покрытий.
  3. Возможность выполнения работ в сжатые сроки («технологические окна»), до 2 часов, за счет:
  1. короткого срока твердения и высокой скорости набора прочности;
  2. простоты и «дуракоустойчивости» (низкой чувствительности к изменению параметров) технологии. При выполнении работ с использованием материала ГЭКОС‑М0 не требуются:
  • специальная подготовка ремонтируемой подложки для повышения адгезии (установка анкеров, нанесение праймера и др.);
  • уход за отремонтированным участком;
  • вторичная защита отремонтированных участков;
  • привлечение специализированных подрядных организаций (использование простейшего набора строительных инструментов).
  1. «Удобство» условий поставки и хранения: фасовка по требованию Заказчика, не боится замораживания, не требует теплого складского помещения.

 

Ремонтно-восстановительные работы с использованием полимербетона марки ГЭКОС-М0 постоянно проводятся в аэропортах Московского авиационного узла («Внуково», «Домодедово», «Шереметьево», «Жуковский», «Остафьево»), международном аэропорте (МА) «Нижний Новгород» (Стригино), МА «Ярославль» (Туношна), МА «Уфа», МА «Казань», МА «Минеральные Воды», МА «Сургут», аэродроме «Мячково», Казанском авиационном заводе им. С.П. Горбунова, Лётно-исследовательском институте им. М.М. Громова, Российской самолетостроительной корпорации «МиГ».

 

Срок службы отремонтированных участков– не менее 10 лет. Подтверждено актами обследования (мониторинга) элементов летного поля аэродромными службами и отзывами. Отремонтированные участки покрытий МА «Нижний Новгород» (Стригино), МА «Домодедово» успешно эксплуатируются более 13 лет.

 

С 2018 года организация АО «ИРМАСТ ХОЛДИНГ» выполняет ремонтные работы на ИВПП-1 аэропорта Шереметьево с использованием полимербетона марки ГЭКОС-М0 в зимних условиях при отрицательной (ниже минус 10°С) температуре окружающего воздуха. Работы проводятся в ночные технологические «окна» длительностью не более 7 часов, прочность на сжатие спустя 2,5 часа составляет не менее 40 МПа, при этом прогрев ремонтного материла и ремонтируемого участка не требуется. На данный момент отремонтировано более 25 м2 покрытия на всю его толщину (32 см).

 

В соответствии с технологией, аналогичной технологии применения обычной бетонной смеси, для ремонта цементобетонного аэродромного покрытия бетоном ГЭКОС-М0, требуется произвести вырубку дефектного бетона (рис. 1а, б) и очистку участка (скола), перемешать сухую смесь заполнителей и связующее (рис. 1в), уложить и уплотнить с помощью вибрации (глубинных или поверхностных вибраторов) приготовленную смесь (рис. 1г), выровнять и загладить поверхность отремонтированного участка покрытия (рис. 1д).

 

Поскольку ремонтные материалы на органическом связующем, обычно, характеризуются более высоким коэффициентом линейного температурного расширения по сравнению с цементным бетоном и материалами на основе цемента (более чем в 1,5 или даже в 10 раз, в зависимости от состава и структуры материала), при ремонте следует предусмотреть устройство шва по контуру скола из деформируемого материала толщиной 5-10 мм по типу шва расширения. Как показал опыт, при устройстве такого шва не наблюдаются разрушения по краям отремонтированного скола в процессе эксплуатации.

Рис. 1 Технология ремонта цементобетонного аэродромного покрытия полимербетоном ГЭКОС-М0.

 

Очистка вибраторов и других механизмов и инструментов, контактирующих с полимербетонной смесью, производится водой, в течение 30-60 минут после приготовления смеси, в зависимости от температуры воздуха.

 

Контроль прочности и морозостойкости полимербетона ведётся так же, как обычного цементного бетона, с помощью отформованных образцов и/или выбуренных кернов. Применение неразрушающего метода контроля прочности полимербетона производится в соответствии с [17] по градуировочной зависимости [18].

 

Высокая адгезия полимербетона марки ГЭКОС [19] позволяет использовать его в аварийных случаях, когда нет времени для разборки дефектного бетона, подготовки скола по отработанной технологии. В этом случае полимербетон заполняет широкие трещины и участки между расколовшимися частями бетона и омоноличивает (склеивает) их. Это позволяет открыть движение самолётов и заменить аварийный скол в кратчайшие сроки (рис.2).

Рис.2 Омоноличивание частей аварийного скола с помощью полимербетона ГЭКОС-М0.

 

Ремонтные материалы на органических связующих обычно полностью перекрывают нижележащий слой бетона, образуют паронепроницаемый ремонтный слой, что приводит к скоплению воды под ним и последующему отслоению уложенного отремонтированного слоя.

 

Материалы серии ГЭКОС, в отличие от многих аналогов, из-за особенностей структуры отверждённого полимера в результате его модификации с использованием нанопорошков оксида титана [20] и графеновых частиц [21], образуют паропроницаемый слой, что исключает возникновение указанной критической ситуации. Многолетний опыт эксплуатации отремонтированных сколов (вставок) плит цементобетонного аэродромного покрытия аэропорта «Внуково» подтверждает отсутствие их разрушения.

 

Ремонт переходных зон деформационных швов

Одним из важных направлений применения полимербетона марки ГЭКОС‑М0 является устранение дефектов деформационных швов в железобетонных конструкциях (на мостах, путепроводах и пр.), возникших при строительстве и эксплуатации.

 

В 2017 году совместно с АО «Научно-исследовательский институт транспортного строительства» (АО «ЦНИИС») был разработан Технологический регламент по ремонту железобетонных конструкций деформационных швов. В соответствии с этим регламентом в декабре 2017 г. при температуре воздуха до минус 6°C на ряде мостов и эстакад с использованием материала ГЭКОС-М0 были успешно выполнены работы по устранению дефектов в виде пустот и неплотного прилегания металлической полки деформационного шва к железобетонной обойме методами инъектирования (с применением мелкозернистого состава) (рис. 3а) и заливки (рис. 3б). Мониторинг после года эксплуатации показал эффективность проведения таких работ: отличное сцепление материала ГЭКОС-М0 с окружающим бетоном, разрушений не обнаружено.

Рис. 3а Внешний вид металлической полки железобетонной обоймы деформационного шва до (а) и после (б) ремонта полимербетоном ГЭКОС-М0 методом инъектирования.

Рис. 3б Внешний вид металлической полки железобетонной обоймы деформационного шва до (а) и после (б) ремонта полимербетоном ГЭКОС-М0 методом заливки.

 

В 2018 году на объектах ГУП «Гормост» осуществлена апробация полимербетона ГЭКОС-М0 в качестве материала для ремонта переходных зон деформационных швов. Осенью 2018 г был произведен ремонт всех переходных зон автомобильного путепровода МКАД «Волгоградский проспект – Новорязанское шоссе». Через 2 часа после окончания работ было открыто движение автотранспорта по отремонтированным переходным зонам деформационных швов.

 

В итоге, применение бетона химически стойкого марки ГЭКОС-М0 позволяет значительно повысить эффективность и качество ремонтных работ дорожных и аэродромных покрытий за счет:

  • существенного, более, чем в 10 раз, сокращения сроков проведения работ (короткое время твердения материала (40-60 мин), исключение ряда технологических операций (нанесение праймера, установка анкеров, уход, вторичная защита и пр.), и соответственного уменьшения трудо-, энерго- и стоимостных затрат;
  • высоких физико-механических показателей и долговечности применяемых материалов (натурное наблюдение более 13 лет), обеспечивающих увеличение межремонтного периода (повышения эксплуатационного ресурса), что исключает затраты на повторные ремонтные работы;
  • обеспечения бесперебойной работы объектов транспортной инфраструктуры, благодаря возможности проведения ремонта цементо- и асфальтобетонных покрытий круглогодично, во всех природно-климатических зонах России.

Бетон химически стойкий марки ГЭКОС-М0 – отечественная разработка, что позволяет оперативно и индивидуально решать поставленные задачи и направленно регулировать технологические и физико-механические свойства материала с учётом конкретных условий ремонта или строительства.

 

Список литературы

  1. ГОСТ 25246-82 Бетоны химически стойкие. Технические условия: стандарт. − М.: Изд-во стандартов, 1982. − 10 с.
  2. Рыбалко В.П., Писаренко Е.И., Корчмарек А.С., Дьяченко П.Б. Бетон химически стойкий на основе акрилового связующего для круглогодичного ремонта дорожных и аэродромных покрытий // 76-ая научно-методическая и научно-исследовательская конференция Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ): Статья в сборнике научных трудов. Москва, 2018. Секция ОНИЛ «ЦЕМЕНТ» «Цементные бетоны», с. 44-52.
  3. ГОСТ Р 57787-2017 Крепления анкерные для строительства. Термины и определения. Классификация. – М.: Стандаринформ, 2017. – 10 с.
  4. СТО НОСТРОЙ 2.14.96-2013 Системы фасадные. Навесные фасадные системы с воздушным зазором. Монтаж анкерных креплений. Правила, контроль выполнения и требования к результатам работ. – М., 2013. – 33 с.
  5. Постановление Правительства РФ от 1 декабря 2015 г. N 1297 «Об утверждении государственной программы Российской Федерации «Доступная среда» на 2011 - 2020 годы» (с изменениями и дополнениями) [Электронный ресурс]. URL: http://base.garant.ru/77668698/ (Дата обращения 29.12.2018 г.).
  6. ГОСТ Р 56305-2014 Технические средства помощи слепым и слабовидящим людям. Тактильные указатели на пешеходной поверхности. – М.: Стандартинформ, 2015. – 16 с.
  7. ГОСТ Р 52875-2007 Указатели тактильные наземные для инвалидов по зрению. Технические требования. – М.: Стандартинформ, 2008. – 11 с.
  8. Мосейчук А.В. Основы формирования доступной среды для инвалидов: Иллюстрированное справочное пособие/ А.В. Мосейчук –– Челябинск: Министерство социальных отношений Челябинской области, 2014. [Электронный ресурс] URL: http://pnu.edu.ru/media/filer_public/2013/05/16/medot-ukaz_oformlenie.pdf (дата обращения: 29.12.2018 г.).
  9. Возный С. И. и др. Производство холодных пластиков для разметки шероховатых покрытий //Современные проблемы науки и образования. – 2011. – №. 6. – С. 131-131.
  10. Бусел Д. А. и др. Полимерцементный состав для создания полос противоскольжения //Труды БГТУ. Серия 2: Лесная и деревообрабатывающая промышленность. – 2016. – №. 2 (184).
  11. Попов В. А. Материалы и технологии ремонта жестких аэродромных покрытий //Строительные материалы. – 2008. – №. 5. – С. 48-50.
  12. Руководство по эксплуатационному содержанию аэродромов экспериментальной авиации (РЭСА ЭА) (утверждено приказом Министерства промышленности и торговли РФ от 30 декабря 2009 г. № 1215) [Электронный ресурс]. URL: http://base.garant.ru/197969/ (дата обращения: 29.12.2018 г.).
  13. Полимерные высокопрочные ремонтные материалы холодного отверждения для круглогодичных (от минус 60°С до +50°С) аварийных работ на объектах Минобороны России / Презентации участников «Инновационного клуба». Тема «Строительство и ремонтные материалы». [Электронный ресурс] URL: http://клубинноваций.рф/bprogram/4117/32816.html (дата обращения: 29.12.2018 г.).
  14. Всепогодные импортозамещающие быстротвердеющие полимерные конструкционные материалы (полимербетоны) для капитальных и аварийных ремонтных работ цементобетонных спецсооруженийи объектов транспортной инфраструктуры для Министерства обороны Российской Федерации / Международный военно-технический Форум "АРМИЯ-2018", 21 - 26 августа 2018 года, КВЦ "Патриот", Кубинка. [Электронный ресурс] URL: http://www.mirexpo.ru/exhibitions/forum-army-2018.shtml (дата обращения: 29.12.2018 г.).
  15. Рыбалко В.П., Писаренко Е.И., Корчмарек А.С., Дьяченко П.Б. Быстротвердеющие ремонтные материалы – бетон химически стойкий // V Национальная выставка инфраструктуры гражданской авиации NAIS-2018 (г. Москва, 7-8 февраля 2018 г.): Каталог эффективных технологий, новых материалов, современного оборудования в области проектирования, строительства и эксплуатации объектов аэродромной инфраструктуры ФГУП «Администрация гражданских аэропортов (аэродромов)» / Крокус Экспо.
  16. Перечень материалов, предназначенных для эксплуатационного содержания и текущего ремонта аэродромов [Электронный ресурс] URL: https://www.favt.ru/dejatelnost-ajeroporty-i-ajerodromy-materially-soderjaniya/ (дата обращения: 29.12.2018 г.).
  17. ГОСТ 22690-2015 Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля. – М.: Стандартинформ, 2016. – 20 с.
  18. Korchmarek A. S. et al. Influence of the initiating system on the strength of polymer composites based on methyl methacrylate //International Polymer Science and Technology. – 2008. – Т. 35. – №. – С. T17. DOI: 10.1177/0307174X0803501004
  19. Rybalko V. P. et al. Controlling the adhesion properties of high-filled polymethyl methacrylate composites //Polymer Science Series D. – 2016. – Т. 9. – №. 4. – С. 359-363. DOI: 10.1134/S1995421216040171
  20. Rybalko V. P. et al. Effect of inorganic nanopowders on properties of acrylic composites //Russian Journal of Applied Chemistry. – 2015. – Т. 88. – №. – С. 826-832. DOI: 10.1134/S107042721505016X
  21. Rybalko V. P. et al. Carbon nanofillers for modification of cold-curable composites based on methyl methacrylate //Russian Journal of Applied Chemistry. – 2015. – Т. 88. – №. 9. – С. 1489-1493. DOI: 10.1134/S1070427215090165
Новости