МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА СССР
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ (СОЮЗДОРНИИ)
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО УСТРОЙСТВУ ДОЛГОВЕЧНОЙ РАЗМЕТКИ ЦЕМЕНТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ СИНТЕТИЧЕСКИХ СМОЛ
Одобрены Техническим управлением Министерства строительства и эксплуатации автомобильных дорог РСФСР
МОСКВА 1974
Описаны особенности полимерно-минеральной смеси, приготовленной на основе эпоксидных и полиэфирных смол; охарактеризованы материалы, применяемые для приготовления смеси, и особенности подбора ее состава. Даны методика лабораторных испытаний по оценке качества подобранной смеси и технология устройства долговечной разметки из полимерно-минеральной смеси на цементобетонном дорожном покрытии. Приведен перечень машин, механизмов, инструментов и спецодежды, необходимых при устройстве долговечной разметки.
ПРЕДИСЛОВИЕ
В последние годы на автомобильных дорогах с интенсивным движением для разметки все шире используют термопласты. Срок службы разметочных полос из термопласта на асфальтобетонных покрытиях составляет 2 - 3 года (т.е. значительно выше, чем срок службы разметочных полос, устроенных с применением нитроэмали «ОРУД» и даже эмали ЭП-5155), а на цементобетонных покрытиях несколько ниже (по зарубежным данным - 1 - 2 года).
Более долговечной разметкой по цементобетонным покрытиям является разметка с применением термореактивных (эпоксидных и полиэфирных) смол холодного отверждения.
В 1971 - 1972 гг. в Союздорнии проведены исследования с целью разработать способ устройства долговечной разметки цементобетонных покрытий с применением эпоксидных и полиэфирных смол.
В результате проведенных исследований установлены составы эпоксидно- и полиэфирно-минеральных мелкозернистых смесей, способы их приготовления и нанесения на дорожные покрытия.
Настоящие «Методические рекомендации по устройству долговечной разметки цементобетонных покрытий с применением синтетических смол» составлены на основе проведенных лабораторных исследований и опытно-экспериментальных работ канд. техн. наук М.Я. Телегиным и инж. В.П. Фомичевой.
Все замечания и пожелания по данной работе просьба направлять по адресу: 143900, Балашиха-6 Московской обл., Союздорнии.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1. Эпоксидно- или полиэфирно-минеральную смесь, предназначенную для разметки дорог с цементобетонным покрытием получают путем смешения в холодном состоянии полимерных связующих и мелкозернистых каменных материалов подобранного состава.
Полимерное связующее, приготовленное на основе эпоксидной смолы ЭД-5 и отвердителя (полиэтиленполиамина), имеет небольшую жизнеспособность (время, в течение которого его можно распределять по поверхности) - 0,5 часа, а после затвердевания становится хрупким. Для увеличения жизнеспособности и повышения пластичности в эпоксидное связующее вводят пластификатор - дибутилфталат или фуриловый спирт. При использовании полиэфирной смолы в качестве связующего требуемое время отверждения достигается за счет введения в полиэфирную смолу (полиэфирмалеинатную полуфабрикатную смолу (лак) ПЭ-246) ускорителя - нафтената кобальта и отвердителя - перекиси циклогексанона в заданном количестве.
Для повышения прочностных показателей и уменьшения усадки в полимерное связующее вводят наполнители - кварцевый песок, поливинилхлорид, стеклянную крошку, стеклянную муку и др., в весовом соотношении от 1:0,5 до 1:1.
2. Полимерно-минеральную смесь для разметки приготавливают непосредственно перед ее распределением путем смешения в холодном состоянии полимерного связующего и минеральной части смеси в весовом соотношении от 1:1,5 до 1:2,5.
Для получения связующего белого цвета чаще всего применяют двуокись титана рутильной формы (TiO2) в количестве 20 - 30 % от веса связующего. Однако эксперименты, выполненные Союздорнии, показали, что даже 15 % пигмента придают смеси цвет, соответствующий цвету эталона.
Время от распределения смеси до открытия движения транспорта в зависимости от температуры воздуха, силы ветра и состава смеси колеблется от 3 по 5 час. Долговечная разметка с применением синтетических смол приведенного состава позволяет:
а) обеспечить надежное сцепление с цементобетонным покрытием;
б) повысить шероховатость разметочных полос до заданной нормы;
в) сократить время затвердевания эпоксидно-минеральной смеси (3 - 4 часа) при применении в качестве пластификатора фурилового спирта.
3. Эффективность применения полимерно-минеральных смесей на основе полиэфирных и эпоксидных смол в значительной мере зависит от тщательности очистки покрытия и соблюдения установленной технологии приготовления смеси и ее укладки.
Расчеты показали, что сопоставимая стоимость устройства долговечной разметки на основе полимерных смол примерно на 20 - 30 % ниже, чем стоимость разметки на основе алкиднонитроэпоксидной эмали ЭП-5155.
МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПОЛИМЕРНО-МИНЕРАЛЬНЫХ СМЕСЕЙ, И ОСОБЕННОСТИ ПОДБОРА ИХ СОСТАВА
4. Для приготовления эпоксидного связующего могут быть использованы (табл. 1):
- эпоксидная смола марки ЭД-5 (ГОСТ 10587-72) или эпоксидная смола марки ЭИС-1 (ТУ 38109-1-71);
- пластификатор - дибутилфталат (ГОСТ 8728-38) или фуриловый спирт (СТУ 89-257-62);
- отвердитель - полиэтиленполиамин (СТУ 49-2529-62).
Таблица 1
Связующее |
Состав связующего, вес. ч. |
||||
|
Смола |
Отвердитель |
Пластификатор |
Ускоритель |
Пигмент |
Эпоксидное |
Эпоксидная марки ЭД-5 или ЭИС-1-100 |
Полиэтиленполиамин - 10 - 15 |
Дибутилфталат или фуриловый спирт - 20 - 25 |
- |
Двуокись титана - 20 |
Полиэфирное |
Полиэфирная марки ПЭ-246-100 |
Перекись циклогексанона - 3 |
- |
Нафтенат кобальта - 1 |
Двуокись титана - 20 |
5. Для приготовления полиэфирного связующего требуются (см. табл. 1):
- раствор полиэфирной полуфабрикатной смолы (лака) ПЭ-246 (МРТУ 6-10-791-68);
- ускоритель - нафтенат кобальта (СУ 30-14195-64);
- отвердитель - перекись циклогексанона (прилагается к полиэфирной смоле марки ПЭ-246).
6. При проектировании состава полимерно-минеральной смеси подбирают: зерновой состав минеральной части смеси, состав полимерного связующего и весовое соотношение полимерного связующего к минеральной части смеси.
7. Для приготовления минеральной части полимерно-минеральной смеси необходимы следующие минеральные материалы (табл. 2):
- песок кварцевый среднезернистый, чистый (минимальное содержание глинистых частиц не более 0,5 %);
- стеклянная крошка (фракции 1,25 - 0,63 мм), чистая, из обыкновенного стекла с показателем преломления света 1,55;
- поливинилхлорид марки Л-7, удовлетворяющий требованиям МРТУ 6-01-1-62.
Зерновой состав минеральной части смеси должен обеспечивать повышенную шероховатость.
Таблица 2
Материал |
Количество компонентов, %, в составе |
||
|
№ 1 |
№ 2 |
№ 3 |
Кварцевый песок или стеклянная крошка фракции 1,25 - 0,63 мм |
65 |
70 |
50 |
Среднезернистый кварцевый песок |
25 |
15 |
50 |
Стеклянная мука фракции < 0,63 мм |
10 |
- |
- |
Поливинилхлорид |
- |
15 |
- |
Рекомендуемые для разметки дорог составы полимерно-минеральной смеси, показавшие в лабораторных условиях удовлетворительные результаты, приведены в табл. 3.
Таблица 3
Номер состава |
Полимерное связующее, вес. ч |
Минеральная часть смеси, % |
Весовое соотношение связующего к минеральной части смеси |
1 |
Раствор ненасыщенной полиэфирной смолы (лака) ПЭ-246-100 |
Кварцевый песок или стеклянная крошка фракции 1,25 - 0,63 мм - 65 |
1:2 |
|
Нафтенат кобальта - 1 |
|
|
|
Перекись циклогексанона - 3 |
Среднезернистый кварцевый песок - 25 |
|
|
Двуокись титана (пигмент) сверх веса связующего - 20 |
Стеклянная мука фракции < 0,63 мм - 10 |
|
2 |
Эпоксидная смола марки ЭД-5 или ЭИС-1-100 |
Кварцевый песок или стеклянная крошка фракции 1,25 - 0,63 мм - 65 |
1:2,2 |
|
Дибутилфталат или фуриловый спирт - 25 |
Среднезернистый кварцевый песок - 25 |
|
|
Полиэтиленполиамин - 15 |
Стеклянная мука фракции < 0,63 мм - 10 |
|
|
Двуокись титана (пигмент) - 20 |
|
|
МЕТОДИКА ЛАБОРАТОРНЫХ ИСПЫТАНИЙ
8. Для испытаний образцов на износостойкость полимерную смесь приготовляют порциями по весу и заливают в цилиндрические формы, диаметр и высота которых равны 5 см. Затем образцы выдерживают в помещении при температуре 18 - 20 С в течение 24 час.
9. Износостойкость образцов определяют прибором Курденкова (полевой износомер), имитирующим износ покрытия под действием движения.
О сопротивлении полимерно-минеральной смеси изнашиваемости образца на приборе Курденкова судят по износу образца при трении в течение 15 сек об абразивный диск постоянной твердости, вращающийся со скоростью 100 об/мин и передающий удельное давление постоянной величины (0,5 кгс/см2).
За показатель износостойкости принимается величина потери веса образца.
Среднюю величину износа определяют по формуле
где P - величина потери веса образца, г
- объемный вес образца, г/см3;
E - площадь прорези, см2.
Для сравнения заготавливают партию образцов из цементобетонной смеси подобного зернового состава, которые служат эталоном при определении износостойкости (табл. 4).
Таблица 4
Смесь |
Средняя величина износа в партии, г |
Полиэфирно-минеральная на основе полиэфирной смолы |
0,09 |
Эпоксидно-минеральная на основе |
|
эпоксидной смолы ЭИС-1 |
0,08 |
эпоксидной смолы ЭД-5 |
0,15 |
Цементобетонная |
0,60 |
10. Влияние вида связующих материалов на сцепление наращиваемого нового бетона со старым устанавливают следующим образом.
Сначала приготавливают половинки бетонных образцов размером 80??4040 мм из песчаного раствора (1:3) с В/Ц = 0,45, после заполнения формы уплотняют в течение 3 мин на вибростоле и затем выдерживают в ванне с водой 28 суток.
Затем половинку приготовленного образца укладывают в форму размером 1604040 мм, на торцовую часть поверхности образца наносят полимерное связующее слоем 1 мм, после чего свободную часть формы заполняют бетонным раствором и уплотняют образец на вибростоле в течение 3 мин.
Склеенный образец выдерживают в ванне с водой 28 суток, после чего испытывают его на растяжение при изгибе стандартным 5-тонным прессом.
11. Для склеивания старого образца с новым бетоном применяют полимерные клеи различных составов. В наших исследованиях с этой целью были использованы клеи на основе: эпоксидных смол ЭД-5 и ЭИС-1 с дибутилфталатом или фуриловым спиртом и полиэтиленполиамином; полиэфирных смол и цементных растворов.
При испытании на растяжение при изгибе образцы разрушились по бетону, за исключением образца, склеенного цементным клеем. В последнем случае разрушение произошло по шву склеивания.
12. Испытание затвердевшей полимерно-минеральной смеси на светостойкость и стойкость к повышенной влажности при повышенной температуре осуществляют в следующей последовательности.
Металлические пластины очищают механическим путем и обезжиривают бензином «калоша».
Нижнюю сторону пластины окрашивают алкиднонитроэпоксидной эмалью ЭП-5155, на верхнюю - рабочую сторону - наносят белую полимерно-минеральную смесь, приготовленную на основе термореактивных (эпоксидных и полиэфирных) смол.
13. Приготовленные образцы выдерживают в помещении при температуре воздуха 20 - 24 С в течение 24 час.
Окрашенные образцы испытывают на светостойкость и стойкость к воздействию повышенной влажности при повышенной температуре (40 - 50 С) в аппарате искусственной погоды ИП-1-3 под воздействием дуговых и ртутно-кварцевых ламп (ПРК-2) в течение 12 час.
В аппарате предусмотрено внутреннее и внешнее орошение; внутреннее орошение осуществляется автоматически по четырем режимам.
14. Периодически, через каждые 6 час испытания, определяют белизну и отраженный блеск белой полимерно-минеральной смеси, нанесенной на металлические пластины, с использованием фотоэлектрического блескомера ФБ-2.
При замере отраженного блеска сравнивают блеск замеряемого образца с эталонным. За эталон принимают увиолевое стекло, отраженный блеск которого равен 65. Величина, на которую отклоняется световой указатель микроамперметра (М-95) от цифры «65», показывает процент блеска испытуемого образца.
Измерение белизны (рассеянное отражение) производят аналогично при положении фотоэлемента в среднем отверстии головки. За эталон белизны принимают полированную поверхность молочно-белого стекла, белизна которого принята за 100 %. Значение, полученное на шкале микроамперметра, показывает процент белизны испытуемого образца.