Введение 4
1. Состояние вопроса, постановка целей и задач исследования 9
1.1. Виды полимербетонов и их свойства 9
1.2. Коррозионная стойкость полимербетонов 19
1.3. Каучуковые бетоны (каутоны) 25
1.4. Теоретические методы оценки химического сопротивления полимербетонов 33
1.5. Проницаемость полимербетонов (массоперенос, определение параметров массопереноса) 37
1.6. Стойкость полимербетонов при совместном воздействии на него факторов времени и среды 43
1.7. Цели и задачи исследований 45
1.8. Выводы 46
2. Применяемые материалы. Экспериментальные исследования стойкости каучукового бетона в агрессивных средах 47
2.1. Применяемые материалы и методы исследования 47
2.1.1. Применяемые материалы и технология изготовления образцов 47
2.1.2. Методика исследования каутона на химическую стойкость 50
2.2. Водостойкость каутона 54
2.3. Сопротивление каутона действию различных агрессивных сред 56
2.3.1. Стойкость в неорганических кислотах 57
2.3.2. Стойкость в органических кислотах 69
2.3.3. Стойкость в растворах щелочей и оснований 74
2.3.4. Стойкость в растворах солей, растворителях и нефтепродуктах 79
2.4. Выводы 84
3. Аналитическая оценка химической стойкости каутона 85
3.1. Аналитическая оценка химической стойкости при действии агрессивных сред 85
3.2. Прогнозирование долговечности каутона в условиях воздействия агрессивных сред 107
3.3. Расчет и прогнозирование глубины проникновения агрессивных сред в композит 109
3.4. Выводы 114
4. Стойкость каутона при совместном воздействии на него факторов времени и среды 115
4.1. Прочность и деформативность каутона при одновременном воздействии длительно приложенной сжимающей нагрузки и агрессивной среды 115
4.2. Исследование влияния повышенных и пониженных температур
на прочность и деформативность каутона 136
4.3. Стойкость каутона в условиях совместного длительного воздействия температуры и агрессивной среды 143
4.4. Выводы 150
5. Разработка каутонов, повышенной стойкости. Опыт производственного внедрения и экономическая эффективность каутона 152
5.1. Разработка составов каутона, высокостойких к действию соляной кислоты 152
5.2. Область рационального применения каутона и опыт его производственного внедрения 171
5.3. Технико-экономическое обоснование применения каутона 173
5.4. Выводы 180
Основные выводы 182
Список использованных источников 184
Приложение 1. Статистическая обработка результатов экспериментальных
исследований 201
Приложение 2. Результаты расчета стойкости и массопоглощения каутона...207 Приложение 3. Прогнозирование долговечности каутона на срок службы
10 лет по ГОСТ 25881-83 212
Приложение 4. Акты о внедрении результатов работ 222
А
Актуальность работы. В условиях наметившегося роста и развития основных отраслей промышленности и сельского хозяйства появилась возможность реконструкции старых или создания новых производственных площадей. Обеспечение сохранности зданий и сооружений в течение заданного срока эксплуатации, увеличение межремонтного периода и надежности строительных конструкций является одним из главных направлений повышения эффективности капитальных вложений в условиях рыночных отношений. Особенно актуально этот вопрос стоит в отраслях, где конструкции зданий и сооружений подвержены действию агрессивных сред. По этой причине строительство испытывает острую потребность в новых коррозионностойких материалах и конструкциях, способных резко увеличить надежность и сроки службы сооружений. Одним из путей решения этой проблемы является применение полимерных композиционных материалов (полимербетонов), обладающих высокой химической стойкостью, прочностью и другими благоприятными эксплуатационными свойствами.
На настоящий момент достаточно широкое применение получили полимербетоны на основе фурановых, эпоксидных, полиэфирных, карбамидных и некоторых других смол. Однако промышленное производство этих смол в России за последние годы резко сократилось, либо оказалось полностью за пределами государства (фурановые), в результате чего стоимость их резко возросла. В этой ситуации решение вопросов, связанных с защитой строительных конструкций от агрессивного воздействия среды возможно при применении альтернативных видов промышленно выпускаемых полимеров, например, диеновых олигомеров, принадлежащих к классу жидких каучуков.
На кафедре железобетонных и каменных конструкций ВГАСУ в течение ряда лет проводятся работы по созданию композиционных материалов на основе жидких каучуков различных марок - каутонов. Каутоны - материалы, характеризующиеся ценным набором эксплуатационных показателей, и что особенно важно - высокой стойкостью к действию агрессивных сред различного характера.
Создание надежных и эффективно работающих строительных конструкций, выполненных из каутона невозможно без изучения вопроса о его сопротивлении действию агрессивных сред, а также вопросов долговечности и надежности этого материала.
1. Исследованы прочность и деформативность каутона в: вода, 30 %-ном растворе серной кислоты, 70 %-ном растворе серной кислоты, 5 %-ном растворе фосфорной кислоты, 3 %-ном растворе азотной кислоты, 5 %-ном растворе соляной кислоты, 36 %-ном растворе соляной кислоты, 5 %-ном растворе уксусной кислоты, 10 %-ном растворе молочной кислоты, 10 %-ном растворе лимонной кислоты, 25 %-ном растворе аммиака, 10 %-ном растворе едкого натрия, 10 %-ном растворе едкого калия, 30 %-ном растворе медного купороса, насыщенном растворе хлорида натрия, дизельное топливо, ацетон. Получены коэффициенты химической стойкости и массопоглощения в агрессивных средах с учетом температуры.
2. Снижение механических характеристик каутонов во времени обуславливается физическими и, в меньшей мере, химическими процессами, интенсивность которых зависит от скорости проникновения агрессивной среды. Коэффициент стойкости каутона во всех испытанных минеральных кислотах находится в пределах от 0,69 до 0,95; для органических - от 0,82 до 0,95, для щелочей и оснований - от 0,82 до 0,96; для растворителей и нефтепродуктов - 0,88;
для растворов солей - от 0,81 до 0,96.
3. Обоснованы и разработаны аналитические способы расчета физико-химической стойкости каутонов и их долговечности на базе теории диффузионной кинетики массопереноса. Получены выражения для количественной оценки стойкости, позволяющие прогнозировать изменение механических свойств каутона, а также его долговечность в различных агрессивных средах.
