Методические рекомендации по устройству покрытий из полимербетона на эпоксидной или полиэфирной смоле на участках дорог, подверженных повышенному износу (46210)

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА СССР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ (союздорнии)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УСТРОЙСТВУ ПОКРЫТИЙ ИЗ ПОЛИМЕРБЕТОНА НА ЭПОКСИДНОЙ ИЛИ ПОЛИЭФИРНОЙ СМОЛЕ НА УЧАСТКАХ ДОРОГ, ПОДВЕРЖЕННЫХ ПОВЫШЕННОМУ ИЗНОСУ

Одобрены Минтрансстроем СССР

Москва 1974

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УСТРОЙСТВУ ПОКРЫТИЙ ИЗ ПОЛИМЕРБЕТОНА НА ЭПОКСИДНОЙ ИЛИ ПОЛИЭФИРНОЙ СМОЛЕ НА УЧАСТКАХ ДОРОГ, ПОДВЕРЖЕННЫХ ПОВЫШЕННОМУ ИЗНОСУ. Союздорнии. М., 1974.

Изложены требования к полимербетонам на эпоксидной и полиэфирной смоле и к составляющим их связующим и минеральным материалам. Приведены основные свойства полимербетонов.

Даны составы полимербетонов на эпоксидной и полиэфирной смоле; составы их связующих и минеральной части; технология приготовления и укладки в покрытие. Приведен перечень машин и механизмов для устройства тонкослойного полимерного покрытия. Изложен контроль качества полимербетона и устройства полимерного покрытия, а также техника безопасности при работе с эпоксидными и полиэфирными смолами и материалами на их основе.

Работа выполнена на основе исследования свойств полимербетона на эпоксидной и полиэфирной смоле, применяемого для устройства тонкослойного полимерного покрытия по цементобетону.

Табл. - 5, рис. - 6.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящие «Методические рекомендации по устройству покрытий из полимербетона на эпоксидной или полиэфирной смоле на участках дорог, подверженных повышенному износу» можно использовать в качестве практического пособия при укладке полимербетонного слоя по цементобетонному покрытию (или основанию) в местах воздействия: масел или жидкого топлива (стоянки автомобилей, заправочные станции); хлористых солей, применяемых при борьбе с гололедом; на остановочных площадках; перекрестках дорог; переходно-скоростных полосах и участках, требующих повышения шероховатости по условию безопасности движения.

Дорожная одежда с полимербетонным покрытием обладает большей морозо-, водоизносостойкостью, чем с цементобетонным покрытием.

Для устройства полимерного покрытия предлагается применять полимербетоны на эпоксидной смоле, отвечающие требованиям работы покрытия в местах повышенного износа, и в опытном порядке - полимербетоны на полиэфирной смоле.

«Методические рекомендации» составлены на основе исследования свойств полимербетона на эпоксидной или полиэфирной смоле и опытно-экспериментальных работ.

В них изложены требования на связующие и минеральные материалы для приготовления полимербетонной смеси на эпоксидной или полиэфирной смоле; составы связующего и полимербетонной смеси; технология приготовления и укладки связующего и смесей; механизация производства работ по устройству полимерного покрытия; контроль за производством работ и техника безопасности.

«Методические рекомендации» составлены кандидатами технических наук Н.Д. Дорониной и М.Я. Телегиным, инж. В.А. Зениной. Инж. Г.Н. Фабрикантовым написан раздел «Механизация устройства покрытий».

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. На участках дороги с цементобетонным покрытием, подверженных действию агрессивных реагентов (масел, жидкого топлива, хлористых солей) или повышенных нагрузок (остановочные площадки, перекрестки дорог), наблюдается больший износ покрытий. Для усиления таких покрытий рекомендуется поверх укладывать тонкий слой толщиной 0,5 - 1 см из полимербетона на эпоксидной смоле или толщиной 1 - 2 см из полимербетона на полиэфирной смоле.

Полимербетон на эпоксидной (или полиэфирной) смоле - материал, получаемый в результате уплотнения, формирования и отверждения полимербетонной смеси, приготовленной смешением эпоксидного (или полиэфирного) связующего с минеральными материалами (подобранного зернового состава), взятых в весовом соотношении от 1 : 5 до 1 : 10.

Эпоксидное связующее - смесь эпоксидной смолы или эпоксидного компаунда с отвердителем.

Эпоксидный компаунд - смесь эпоксидной смолы с пластификатором или модификатором, или эластомером.

Полиэфирное связующее - смесь полиэфирной смолы с ускорителем и отвердителем.

Эпоксидное связующее, наполненное песком, - смесь этих материалов в весовом соотношении от 1 : 0,5 до 1 : 1,5.

2. В зависимости от размера максимальной фракции минеральной части полимербетона различают крупнозернистый, среднезернистый, мелкозернистый и песчаный полимербетон на эпоксидной или полиэфирной смоле.

3. Наиболее эффективен для повышения прочности цементобетонных покрытий песчаный полимербетон на эпоксидной или полиэфирной смоле, приготовленный с применением минерального материала размером до 5 мм.

4. Технологические свойства связующего и полимербетонной смеси на эпоксидной или полиэфирной смоле зависят от вида и количества составляющих их материалов.

5. Жизнеспособность полимербетонной смеси на эпоксидной смоле (время, в течение которого смесь можно укладывать) зависит от жизнеспособности эпоксидного связующего, вида и количества минерального материала. В свою очередь жизнеспособность эпоксидного связующего зависит от количества отвердителя - полиэтиленполиамина, а также от вида и количества пластификатора.

6. Жизнеспособность эпоксидного связующего уменьшается с увеличением в его составе отвердителя.

Оптимальное количество отвердителя - полиэтиленполиамина - находится в пределах 10 - 20 вес. ч. на 100 вес. ч. эпоксидной смолы марки ЭД-5 или ЭИС - 1 при температуре воздуха 20 ± 5 °С.

Жизнеспособность эпоксидного связующего увеличивается при введении в его состав пластификатора.

Пластификаторы - дибутилфталат и полиэфир ПН-1 - приблизительно в 2 - 3 раза увеличивают жизнеспособность эпоксидного связующего, а каменноугольный деготь и жидкий битум - в 1,2 - 1,7 раза при введении их в связующее от 10 до 40 вес. ч. на 100 вес. ч. эпоксидной смолы.

Наименьшая жизнеспособность отмечается у эпоксидного связующего, пластифицированного фуриловым спиртом (2 - 2,5 час при температуре воздуха 20 ± 5 °С).

7. Жизнеспособность полимербетонной смеси на эпоксидной смоле, приготовленной с весовым отношением связующего к минеральной части 1 : 7, в 2 - 3 раза меньше, чем эпоксидного связующего, т.е. если жизнеспособность связующего 5 - 6 час, то смеси - 1,5 - 2 час при температуре воздуха 20 ± 5 °С.

8. Полимербетонная смесь на эпоксидной смоле начинает набирать прочность сразу же после введения отвердителя, причем вначале наиболее интенсивно. Так, через 24 часа предел прочности при сжатии при температуре воздуха 20 ± 5 °С составляет 500 кгс/см, а через 28 суток - 800 кгс/см (рис. 1).

Рис. 1. Динамика роста прочности полимербетона на эпоксидной смоле (состав связующего: ЭД-5-100 вес. ч., полиэтиленполиамин - 15 вес. ч., фуриловый спирт - 30 вес. ч.) во времени:

1 - отверждение при температуре 18 - 23 С; 2 - то же, ниже 0 С

Через 1 - 3 года прочность полимербетона всего на 10 - 15 % выше прочности полимербетона месячного возраста.

9. Жизнеспособность полиэфирного связующего зависит от количества отвердителя - перекиси циклогексанона и ускорителя - нафтената кобальта.

По МРТУ-6-10-791-68, оптимальное количество отвердителя соответствует 3 вес. ч., а ускорителя - 1 вес. ч. на 100 вес. ч. полиэфирной смолы.

10. Жизнеспособность полимербетонной смеси на полиэфирной смоле уменьшается с увеличением в составе смеси минерального материала (при увеличении минерального материала от 1 до 7 вес. ч. на 1 вес. ч. полиэфирного связующего жизнеспособность смеси уменьшается от 30 до 20 мин при температуре воздуха 20 ± 5 °С).

Полимербетонная смесь на полиэфирной смоле также начинает набирать прочность после введения отвердителя, через 3 - 4 часа прочность достигает 150 - 250 кгс/см2 (предел прочности при сжатии), а через 6 часов - 400 кгс/см2 при температуре воздуха 20 ± 5 °С.

Набор прочности полимербетонной смеси на полиэфирной смоле при температуре воздуха 20 ± 5 °С происходит наиболее интенсивно в первые семь суток и практически заканчивается через 12 - 14 суток. Дополнительное незначительное нарастание прочности происходит в последующие три месяца.

11. Механические и деформативные свойства полимербетонов на эпоксидной или полиэфирной смоле зависят от вида и количества составляющих их материалов.

12. Основные показатели механических свойств полимербетона на эпоксидной смоле (пределы прочности при сжатии, растяжении и износ) с увеличением количества отвердителя и пластификатора повышаются до определенного значения, затем снижаются при постоянном соотношении связующего и минеральной части (рис. 2).

13. Аналогичная зависимость свойств полимербетона от количества ускорителя и отвердителя в составе связующего характерна и для полимербетона на полиэфирной смоле (рис. 3).

14. Свойства полимербетона на эпоксидной или полиэфирной смоле зависят от вида, зернового состава и количества минерального материала. Более плотные смеси обеспечивают более высокую прочность полимербетона.

С увеличением количества минерального материала в смеси свойства полимербетона сначала улучшаются, а затем ухудшаются.

Рациональное весовое соотношение эпоксидного или полиэфирного связующего и минерального материала в смеси рекомендованных составов находится в пределах от 1 : 5 до 1 : 7.

15. Полимербетоны, приготовленные с применением каменной мелочи из прочных горных пород, имеют значительно большую прочность по сравнению с полимербетонами, приготовленными с применением каменного материала из слабых горных пород.

Рис. 2. Зависимость прочности при сжатии и растяжении полимербетона на эпоксидной смоле от количества отвердителя (а) и пластификатора (б):

1 - дибутилфталат 20 вес. ч.; 2 - полиэфир ПН-1 - 20 вес. ч.; 3 - фуриловый спирт - 30 вес. ч.; 4 - тиокол; 5 - каучук СКД-10-10

Рис. 3. Зависимость износа (1) и прочности при растяжении (2) и сжатии (3) полимербетона на полиэфирной смоле от количества ускорителя - нафтената кобальта (а) и отвердителя - перекиси дихлогексанола (б)

ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПОЛИМЕРБЕТОНА НА ЭПОКСИДНОЙ ИЛИ ПОЛИЭФИРНОЙ СМОЛЕ

16. Требования к эпоксидному и полиэфирному связующему и полимербетону с заданными свойствами приведены в табл. 1 и 2.

Таблица 1

17. Для приготовления полимербетона на эпоксидной или полиэфирной смоле применяются следующие минеральные материалы.

Каменная мелочь свежего дробления, чистая (содержание пылеватых и глинистых частиц, определяемых отмучиванием, - не более 1 %) размером 5 - 2,5; 2,5 - 1,25 мм. Каменную мелочь получают дроблением горных пород высокой прочности и износостойкости.

Предел прочности при сжатии в водонасыщенном состоянии исходной горной породы должен быть не менее 800 кгс/см2, потери при истирании в полочном барабане - не более 35 %.

Таблица 2

Морозостойкость каменной мелочи при непосредственном замораживании - Мрз. 50. Содержание зерен пластинчатой (лещадной) формы не должно превышать 15 %.

Песок - кварцевый, крупный, с модулем крупности (МК) более 2,5 (содержание зерен крупнее 0,63 мм более 50 %), а также средний с модулем крупности (МК) 2,5 - 2,0 (содержание зерен крупнее 0,63 мм - 35 - 50 %).

Кварцевый песок должен быть чистым и не иметь посторонних примесей. Содержание в песке зерен, проходящих сквозь сито с отверстиями 0,14 мм, должно быть не более 15 %. Количество пылеватых, глинистых и илистых частиц, определяемых методом отмучивания, не должно превышать 1 % по весу.