Введение к работе
Актуальность темы исследования. Цветной полимер- или пластбетон находит все более широкое применение в мировом градостроительстве и при сооружении автомагистралей не только благодаря своим внешне весьма привлекательным характеристикам, но и в результате ценных потребительских и функциональных качеств. В первую очередь это вымощенные цветным полимербетоном площади и улицы, которые делают выразительнее красоту памятников архитектуры (дворцов, музеев, скульптурных композиций), кроме того, такие покрытия являются действенным инструментом для обеспечения безопасности дорожного движения. Цветные покрытия используют для зонирования территорий промышленных предприятий, устройства спортивных площадок, полов в складских и заводских помещениях. Такие покрытия не дают «потеряться» остановкам общественного транспорта, парковкам, велосипедным дорожкам, пешеходным зонам, помогают ориентироваться на современных многоуровневых с множеством развязок автострадах, структурируют площадки автозаправочных станций. Этот материал делает более эффективным освещение в тоннелях и на эстакадах, позволяет легче «читать» дорожную разметку. Цветной полимербетон облегчает навигацию по рулежным дорожкам и взлетно-посадочным полосам аэродромов, территориям морских портов и грузовых терминалов.
В нашей стране созданию цветных покрытий ранее не уделялось должного внимания, оно имело эпизодический характер и на сегодняшний день ограничивается применением дорогостоящих зарубежных материалов и технологий.
В настоящее время среди материалов, используемых для цветных покрытий, лидирующее положение занимают цементобетоны. Это обусловлено быстрым освоением технологий производства тротуарной плитки и относительной простотой придания цементобетону нужного цвета. Однако цементобетон имеет ряд существенных недостатков, таких как низкая морозостойкость, неоднородность окраски, скользкость, большая трудоемкость, преимущественное использование ручного труда, также его использование приводит к тому, что покрытие из асфальтобетона прерывается небольшими, плохо сочетающимися с ним участками из цветной тротуарной плитки.
Широкое и многоцелевое применение цветных покрытий возможно лишь на основе использования материалов, отвечающим требованиям, предъявляемым к нежестким покрытиям, т.е. к асфальтобетонам. Такие материалы могут быть получены за счёт применения в них термопластичных вяжущих, близких по своим свойствам к битумам, но обладающих светлой окраской дающей возможностью окрашивать их в различные цвета за счет введения пигментов.
Поэтому разработка такого полезного и практичного материала, как цветной полимербетон, является задачей важной и актуальной.
Цель диссертационной работы: разработка комплексного полимерного вяжущего на основе нефтеполимерной смолы, модифицированной каучуком и вторичным полиэтиленом, с требуемыми реологическими свойствами и долговечных, трещиностойких цветных полимербетонов, с требуемыми физико-механическими характеристиками.
Для достижения поставленной в работе цели были решены следующие задачи:
теоретически обоснован и экспериментально подтвержден выбор компонентов комплексного полимерного вяжущего (КПВ) для получения цветного полимербетона;
выявлены механизмы воздействия на свойства разработанного вяжущего;
исследованы процессы структурообразования в комплексном полимерном вяжущем и полимербетоне на его основе, а также динамика их старения;
-разработаны составы цветных полимербетонов и исследованы их тепло-, морозо-, водо- и трещиностойкость;
установлена экономическая целесообразность использования цветных полимербетонов на основе КПВ;
проведена опытно-производственная проверка полученных полимер- бетонных смесей;
разработаны технические рекомендации по приготовлению цветных полимербетонных смесей на основе комплексного полимерного вяжущего и устройству цветного покрытия.
Объект исследования - комплексное полимерное вяжущее (КПВ) и цветные полимербетоны на его основе.
Предмет исследования - получение комплексного полимерного вяжущего и цветных полимербетонов с требуемыми физико-механическими, технологическими и эксплуатационными свойствами.
Научная новизна:
теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения вяжущего для цветных полимербетонов, обладающего требуемым комплексом реологических свойств, с использованием каучуко- полиолефиновых компонентов, нефтеполимерной смолы и пластифицирующего компонента;
выявлен механизм воздействия каучука и вторичного полиэтилена на процессы структурообразования и физико-механические свойства разработанного вяжущего и полимербетонов на его основе;
получен новый цветной полимербетон для устройства покрытий с высокой прочностью, трещиностойкостью, устойчивый к колееобразованию и процессам старения;
установлено усиливающее влияние полиэтилена и пигмента на физико-механические свойства цветных полимербетонов, а также положительное влияние каучука на трещиностойкость полимербетона;
исследованиями установлена ингибирующая роль каучука и полиэтилена в процессе старения разработанного вяжущего и цветных полимербе- тонов.
На защиту выносятся:
результаты теоретических и экспериментальных исследований по разработке комплексного полимерного вяжущего (КПВ) и цветных полимербе- тонов на его основе;
полученные зависимости свойств комплексного полимерного вяжущего от количественного содержания его компонентов;
результаты моделирования и прогнозирования физико-механических свойств цветного полимербетона в зависимости от содержания каучука и полиэтилена в составе комплексного полимерного вяжущего;
экономическая целесообразность использования разработанного вяжущего в производстве цветных полимербетонов.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в работе, подтверждена сходимостью результатов параллельных испытаний, соответствием результатов лабораторных и опытно-производственных работ, выполненных с использованием современных поверенных приборов, оборудования и методов испытаний, в том числе экспериментально-статистических методов математического планирования эксперимента и теории математической статистики.
Практическое значение работы:
разработан состав и технология получения комплексного полимерного вяжущего (КПВ), а также показана возможность направленного регулирования его свойств путем варьирования содержания исходных компонентов;
теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения цветных полимербетонов на основе КПВ с показателями физико-механических свойств, не уступающих традиционным асфальтобетонам;
получены экспериментально-статистические модели изменений свойств полимербетона в зависимости от состава вяжущего;
установлены технологические режимы приготовления и требования к показателям качества цветного полимербетона на основе КПВ;
по результатам проведенных исследований получены патенты РФ: № 2340641 от 10 декабря 2008г., № 2426754 от 20 августа 2011 г., № 2418019 от 10 мая 2011 г., № 2447035 от 10 апреля 2012г.
Апробация результатов исследования. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждались на международных научно- практических конференциях Ростовского государственного строительного университета (Строительство 2007 - 2012 гг.).
Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 22 публикациях, включая 4 в ведущих рецензируемых научных журналах рекомендуемых ВАК, и 4 патента.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка используемой литературы из 172 наименований, в том числе на иностранных языках, 4 приложений. Работа изложена на 173 страницах машинописного текста, содержит 41 таблицу и 25 рисунков.
