Портал для специалистов архитектурно-строительной отрасли

+7 (495) 380-3700

info@ardexpert.ru

Совершенствование технологии приготовления цветных пластбетонных смесей и устройство покрытий из них

Сигитова И.С., соискатель, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова. Северо-Кавказский филиал, г. Минеральные Воды;
Марков С.В., к.т.н., доцент, ФГБОУ ВО НИУ «Московский государственный строительный университет»;
Лукьянов А.С., магистр АО « ВНИИжелезобетон».

В связи со старением и изменением свойств и цвета горячих цветных пластбетонных смесей в процессе приготовления, транспортирования и укладки предлагается определять допустимое время для выполнения этих технологических операций по времени старения цветных пластбетонных смесей при температуре 130°С -150°С в слое 10 мм для достижения показателя трещиностойкости - прочности при сжатии при 0 °С нормативного предела – 13,0 МПа и изменения цвета, отличающегося от заданного.

Показано различие допустимого значения времени выполнения технических операций в зависимости от температуры старения, вида и содержания пигмента в пластбетонной смеси.

f274281f4224f1b4883803bf237522c6.jpg

Программами государственного развития на ближайшие годы, предусмотрены внедрения в практику строительства и развития городских территорий наукоемких технологий, способных внедрить в практику строительства новую палитру строительных материалов и высокоэффективных конструктивных решений, направленных на энергосбережение и энергоэффективность. Развитию новых теоретических исследований в области строительства и дорожного хозяйства посвящены работы [1-6,15-20]. 

Развитие городских территорий невозможно без благоустройства, озеленения, мощения дорожных покрытий, установки малых форм и архитектурных цветовых решений, обустройства малых рек и водоемов в местах проживания жителей городов [24-28]. Принимаемые технические решения базируются на законодательных государственных и территориальных актах, направленных на правовое регулирование градостроительной деятельности в масштабах эксплуатируемых и вновь строящихся территориальных делениях. [31-33].

Значительная доля в объемах инвестирования при застройке городских территорий принадлежит пластбетонным смесям и устройствам покрытий из них. Технологические режимы приготовления горячих композиционных материалов на органических термопластичных вяжущих будь то асфальтобетонные смеси или цветные пластбетонные смеси определяются вязкостью, смачивающей способностью органического вяжущего поверхности зерен минерального заполнителя, устойчивостью вяжущего к термоокислительному старению при температурах приготовления смесей, а так же продолжительностью перемешивания смесей.

Для битумоминеральных смесей характерно значительное повышение оптимальных температур перемешивания в зависимости от типа гранулометрии заполнителя. В частности при использовании одной и той же марки битума по мере изменения гранулометрии заполнителя в смеси от типа «А», «Б», «В», «Г» и до типа «Д» и повышения в смеси содержания минерального порошка оптимальная температура перемешивания значительно возрастает [14,35].

Горячие цветные пластбетонные смеси на термопластичных вяжущих приготавливают при температурах перемешивания 130-150ºС. перемешивание при более высоких температурах вызывает изменение их цвета и старение [21]. В связи с присутствием в составе цветных пластбетонов пигментов чаще всего окислов металлов изменение цвета и старение пластбетонных смесей происходит с различной интенсивностью в зависимости от вида пигмента, его содержания, температуры приготовления смеси, продолжительности транспортирования смеси к месту укладки и укладки [22].

Из изложенного следует, что качество и цвет пластбетонов в значительной степени определяется продолжительностью пребывания цветных пластбетонных смесей в горячем состоянии в процессе приготовления, транспортирования и укладки. Очевидно, что этот фактор необходимо учитывать при планировании графика работ по устройству цветных пластбетонных смесей на термопластичном вяжущем. В настоящей работе предлагается следующее решение поставленной задачи.

При наборе состава цветной пластбетонной смеси показатели качества и цвет следует определять после выдерживания смеси при температуре приготовления в течении времени транспортирования к месту укладки. Во время старения при высоких температурах композиционных материалов (битумных полимербитумных) происходит повышение показателей теплостойкости и водостойкости и снижения показателей трещиностойкости. В цветных пластбетонах на термопластичных вяжущих изменение качества при высокотемпературном старении будет происходить по схеме, аналогичной для битумоминеральных композиций.

Таким образом старение цветных пластбетонных смесей можно оценивать по изменению показателя трещиностойкости и цвета. Показателем трещиностойкости асфальтобетона является прочность при сжатии при 0ºС, значение которой для покрытий в IV и V климатических зонах согласно ГОСЬ 9128-97 не должно превышать 13,0 МПа. Время в течении которого цветная пластбетонная смесь, находясь при высоких технологических температурах 150-130ºС (во время перемешивания, транспортирования и укладки), достигает значения прочности при сжатии при 0ºС/13,0 МПа может служить ограничивающим пределом по времени транспортирования и укладки цветных смесей при условии сохранения их цвета. В случае изменения при высокотемпературном старении цвета смеси от заданного ранее срока достижения прочности при сжатии при 0ºС, принимается значение времени старения до изменения цвета от заданного.

Было изучено изменение прочности при сжатии при 0ºС и цвета цветных пластбетонных смесей в процессе выдерживания в сушильном шкафу в слое 10 мм при температурах 150 и 130 ºС.

Цвет пластбетонных смесей определяли по фотоснимкам. Были изучены цветные пластбетоны 4-х составов, с содержащих различные пигменты: желтый светопрочный железоокисный (состав 1), зеленая окись хрома техническая (состав 2), красный железноокисный (состав 3 и 4). Составы цветных пластбетонных смесей представлены в таблице 1.

Таблица 1. Составы цветных пластбетонных смесей

Компоненты Содержание, % мас. в составах
1 2 3 прототип
Нефтеполимерная

смола

3,8 3,8 3,8 4,2
Экстракт селективной очистки масел 3,4 3,4 3,4 3,8
Песок фракции 0,14-5,0 мм 80,0 80,0 80,0 80,0
Минеральный порошок 9,8 10,8 10,8 9,0
Пигмент железоокисный красный - - 2,0 3,0
Окись хрома техническая - 2,0 - -
Пигмент желтый светопрочный 3,0 - - -

Таблица 2. Измерение прочности при сжатии при 0 С пластбетонов в процессе выдерживания при 150º и 130º С

Показатели № состава пластбетонной смеси
1 2 3 прототип
Прочность при сжатии при 0ºС, МПа в процессе выдерживания в течение,ч      

0 ч

6,4 6,6 6.7 7,8
0,5 ч 8,88)/8,0 9,0/8,0 9,3/8,7 10,6/8,3
1,0 ч 10,1/9,2 9,8/8,7 10,9/9,9 11,3/9,2
1,5 ч 11,6/10,1 10,7/9,9 11,7/11,0 12,9/10,5
2,0 ч 12,2/11,2 11,8/10,6 13,2/12,2 13,7/11,2
2,5 ч 12,9/11,7 12,2/10,8 13,4/13,1 14,1/12,6
3,0 ч 13,3/12,2 12,9/11,4 14,2/13,6 14,6/13,4
3,5 ч 14,2/13,1 13,6/12,4 14,9/14,0 15,0/13,8
4,0 ч 14,7/13,3 13,6/12,7 15,6/14,5 15,6/14,3
4,5 ч 14,9/13,8 13,7/12,8 16,0/14,8 16,0/14,9
5,0 ч 15,3/14,0 14,3/13,2 16,7/15,3 16,4/15,4
5,5 ч 15,5/14,3 14,6/13,5 17,1/15,9 16,9/15,7
6,0 ч 15,8/14,5 14,9/13,7 -/16,3 -/-
6,5 ч 16,0/14,9 15,2/14,0 -/16,6 -/-

*) в числителе: прочность при сжатии при 0ºС после выдерживания при 150ºС, в знаменателе: то же после выдерживания при 130ºС

Как следует из таблицы 2 и рисунка 1, стандартное максимальное значение прочности при 0ºС по ГОСТ 9128-97 для IV и V климатических зон, равное 13,0 МПа, образцы с пигментом желтым (состав 1) достигают через 2,5 ч выдерживания при 150ºС и через 3,5 ч выдерживания при 130ºС, с окисью хрома (состав 2) через 3,0 ч выдерживания при 150ºС и через 4,7 ч выдерживания при 130ºС. С пигментом красным железоокислым (состав 3) через 2 ч выдерживания при 150ºС и через 2,5 ч выдерживания при 130ºС, при выдерживании смеси по состав 4 при 150ºС прочность при 0ºС достигает стандартного значения через 1,5 ч, а при выдерживании при 130ºС- через 2,5ч.

088ee7fbe91866f84fa6294658a24db8.png

Рисунок 1 Изменение прочности при сжатии Rсж при 0ºС в процессе выдерживания цветной пластбетонной смеси при 150ºС ( _ ) и при 130ºС (- - - ), х – состав 1, - состав 2, - состав 3, - состав 4

609b8abbdd211704880347ba82b7bfb7.png

Рис.2 Изменение цвета пластбетонных смесей в процессе выдерживания при 150ºС

8f61d733464b9df5e771e87a6fb24071.png

Рис.3 Изменение цвета пластбетонных смесей в процессе выдерживания при 130ºС

Как следует из рисунка 2 и 3, изменение цвета пластбетонной смеси практически не меняется при выдерживании смеси (состав 1) с желтым пигментом при 150ºС в течение 2,0 ч, при 130ºС- в течение 3,5 ч; с пигментом окисью хрома (состав 2) при выдерживании при 150ºС в течение 3,5 ч, при 130ºС - в течение 5,0 ч; с пигментом красным железоокислым (состав 3) соответственно в течение 2,0 ч и 2,5 ч; с пигментом железноокисным (состав 4) при выдерживании при 150ºС - в течение 1,0 ч, а при выдерживании при 130ºС – в течение 2,0 ч.

Таким образом, продолжительность выдерживания цветной пластбетонной смеси в горячем состоянии с укладкой в покрытие составляет для составов: пример 1 - не более 2 ч при выдерживании при 150 С и не более 3,5 ч при выдерживании при 130ºС; пример 2 - не более 3 ч при выдерживании при 150ºС и не более 4,7 ч при выдерживании при 130ºС; пример 3 – не более 2 ч при выдерживании при 150ºС и не более 2,5 ч при выдерживании при 130ºС; для прототипа - не более 1,0 ч при выдерживании при 150ºС и не более 2,0 ч при выдерживании при 130ºС (таблица 3).

Таблица 3

Примеры Время выдерживания смеси, ч до достижения прочности при 00С, 13 МПа Продолжительность сохранения цвета, ч при выдерживании при температуре
Температура выдерживания
150ºС
130ºС
150ºС
130ºС
№1 2,5 3,5 2,0 3,5
№2 3 4,7 3,5 5,0
№3 2 2,5 2,0 3,0
№4 1,5 2,5 1,0 2,0

Литература

1.Бондаренко В.М., Боровских А.В., Марков С.В., Римшин В.И. «Элементы теории реконструкции железобетона». Москва, 2002

2.Бондаренко В.М., Римшин В.И., «Квазилинейные уравнения силового сопротивления и диаграмма Ϭ - Ԑ бетона» Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2014. №6. С.40 – 44.

3.Бондаренко В.М. Римшин В.И. «Усиление железобетонных конструкций при коррозионных повреждениях», учебное пособие, Москва, 2009.

4.Бондаренко В.М., Римшин В.И., «Примеры расчета железобетонных каменных конструкций» Москва, 2014. (4 – е издание, исправленное)

5.Бондаренко В.М., Римшин В.И., «Остаточный ресурс силового сопротивления поврежденного железобетона» Вестник Отделения строительных наук Российской академии архитектуры и строительных наук, 2005. №9.

6.Бондаренко В.М., Римшин В.И., « Строительная наука – направления развития» Строительные материалы. 1998. № 4. С. 2.

7.Ерофеев В.Т., Емельянов Д.В., Седова А.А., Римшин В.И., Балатханова Э.М. «Исследование свойств наполненных составов на активированной воде затворения» Естественные и технические науки. 2014. № 9 – 10 (77) С.429 – 431

8.Ерофеев В.Т., Болдина И.В., Родин А.И., Карпенко Н.И., Карпенко С.И., Римшин В.И., Луценко А.Н., Ерасов В.С. «Определение расчетных характеристик бетонов, производимых ООО «Комбинат строительных материалов» (Республика Мордовия)». Фундаментальные исследования. 2014. № 9 – 9. С. 1935 – 1941

9.Ерофеев В.Т., Богатов А.Д., Ларионов Е.А., Римшин В.И. « К вопросу длительной прочности бетона» Архитектура. Строительство. Образование. 2014. № 2 ( 4). С. 32 – 43

10.Ерофеев В.Т., Травуш В.И., Карпенко Н.И., Баженов Ю.М., Жидкин В.Ф., Родин А.И., Римшин В.И., Смирнов В.Ф., Богатов А.Д., Казначеев С.В., Родина М.А. «Биоцидный Портландцемент» Патент на изобретение RUS 2491239 27.02.2012.

11.Ерофеев В.Т., Римшин В.И., Баженов Ю.М., Травуш В.И., Карпенко Н.И., Магдеев У.Х., Жидкин В.Ф., Бурнайкин Н.Ф., Родин А.И., Смирнов В.Ф., Богатов А.Д., Казначеев С.В. «Биоцидный Портландцемент» Патент на изобретение RUS 2491240 29.02.2012.

12.Ерофеев В.Т., Римшин В.И., Баженов Ю.М., Магдеев У.Х., Жидкин В.Ф., Бурнайкин Н.Ф., Родин А.И., Богатов А.Д., Казначеев С.В., Родина М.А. «Портландцемент». Патент на изобретение RUS 2496729 29.02.2012.

13.Ерофеев В.Т., Баженов Ю.М., Магдеев У.Х., Жидкин В.Ф., Родин А.И., Римшин В.И., Богатов А.Д., Бурнайкин Н.Ф., Казначеев С.В., Родина М.А. «Портландцемент». Патент на изобретение RUS 2496728 27.02.2012.

14.Ещенко А.И., Печеный Б.Г., Данильян Е.А. Влияние содержания минерального порошка и ПАВ на оптимальные температуры перемешивания асфальтобетонных смесей. Сб. научных трудов по материалам международной научно-практической конференции «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития» Том 7. Технические науки. Одесса. Черноморье. 2005. – с.41-42.

15.Казачек В.Г. и др. под ред. В.И. Римшина, «Обследование и испытание зданий и сооружений». Учебник для студентов ВУЗов, обучающихся по специальностям «Промышленное и гражданское строительство» направления подготовки «Строительство», Москва 2006. Сер. Для высших учебных заведений (Изд. 2006. 2-е, перераб. и доп.).

16.Курбатов В.Л., Римшин В.И., Шумилова Е.Ю. «Практическое пособие производителя работ» Белгород, 2013

17.Курбатов В.Л., Римшин В.И. под ред. Римшина В.И. «Практическое пособие инженера – строителя», Москва, 2012.

18.Кришан А.Л., Астафьева М.А., Римшин В.И. «Предельные относительные деформации центрально-сжатых железобетонных элементов». Естественные и технические науки. 2014 № 9-10 (77). С. 370-372.

19.Кришан А.Л., Астафьева М.А., Наркевич М.Ю., Римшин В.И. «Определение деформационных характеристик бетона», Естественные и технические науки. 2014. № 9-10 (77). С.367-369.

20.Нотенко С.Н. и др. под ред. В.И.Римшина, А.М.Стражникова «Техническая эксплуатация жилых зданий». Учебник для студентов высших учебных заведений, обучающихся по строительным специальностям/ Москва, 2012. Сер. Для высших учебных заведений (Изд. 3-е, перераб. и доп.

21.Оксак С.В. Свойства цветных дорожных бетонов на термопластичном вяжущем.

22.Печеный Б.Г. Битумы и битумные композиции. М. Химия. 1990. 256 с.

23.Римшин В.И. « Вести РААСН» Промышленное и гражданское строительство. 1996. № 4. С. 54.

24.Римшин В.И. «Достижение науки - в практику строительства» Бетон и железобетон. 1995. № 6. С. 30 – 31.

25.Римшин В.И., Иванов В.В. «Внедрение энергоэффективных технологий при проектировании и реконструкции жилой застройки». Вестник Иркутского государственного технического университета. 2014. № 8 (91). С. 104- 109.

26.Римшин В.И., Иванов В.В. « К вопросу обустройства малых городов России» Вестник Волгоградского государственного архитектурно – строительного университета. Серия: строительство и архитектура. 2013. № 31- 1 (50). С. 155 – 164.

27.Римшин В.И., Екимов В.К., Кустикова Ю.О. « Городские инженерные сооружения» Москва. 2005.

28.Римшин В.И., Филимонова И.И. «Реновация жилой застройки и анализ экологической ситуации Пресненского района ЦАО г. Москвы» Вестник Иркутского государственного технического университета. 2014. № 9 (92). С.126 – 131.

29.Римшин В.И. «Повреждения и методы расчета усиления железобетонных конструкций». Диссертация на соискание учетной степени доктора технических наук, Москва, 2001.

30.Rimshin V.I., Larionov E.A., Erofeyev V.T., Kurbatov V.L. «Vibrocreep of concrete with a nonuniform stress state». Life Science Journal.2014. T. №11. С. 278-280.

31.Римшин В.И., Греджев В.А. «Основы правового регулирования градостроительной деятельности» Москва. 2015.(2-е издание, переработанное и дополненное)

32.Римшин В.И., Греджев В.А. «Правоведение. Основы законодательства в строительстве» Москва 2015. Сер. Учебник XXI век. Бакалавр

33.Римшин В.И., Греджев В.А. «Правовое регулирование городской деятельности и жилищное законодательство» Москва. 2013. Сер. Высшее образование ( 3-е издание, стереотипное)

34.Теличенко В.И., Римшин В.И. «Критические технологии в строительстве» Вестник Отделения строительных наук Российской академии архитектуры и строительных наук. 1998. №4. С.16 – 18.

35.ТУ-400-24-110-76. Смеси цветные пластбетонные для дорожного строительства. М.: «Главмосинсстрой». 1977. – 47 с.

Комментарии