Защита бетона от наледей в зимний период
ВВЕДЕНИЕ
Вопрос повышения срока эксплуатации изделий из бетона является одним из наиболее актуальных в строительной отрасли. Ввиду высоких пористости и капиллярного водопоглощения, цементобетон становится уязвимым под действием многочисленных факторов, способствующих разрушению целостности его структуры. Попеременное замораживание-оттаивание, воздействие агрессивных жидкостей (сульфатных растворов, образующихся в результате применения противогололедных солевых реагентов) накладывают существенный отпечаток на срок службы материалов. Повышение водостойкости, а также снижение адгезии льда к поверхности бетона определяют его долговечность, что особенно актуально для дорожно-строительных материалов.
Одним из перспективных путей защиты бетона от образования наледей в зимний период является достижение антиадгезионного эффекта системы между льдом и бетонной поверхностью путем создания антиобледенительного сверх- и супергидрофобного слоя на поверхности цементобетонных изделий.
Целью ра
СОДЕРЖАНИЕ
АННОТАЦИЯ. 5
ВВЕДЕНИЕ. 6
ГЛАВА 1.Состояние вопроса. 10
1.1. Существующие способы борьбы с обледенением дорожных покрытий. 10
1.2. Существующие подходы к созданию гидрофобных противогололед-ных покрытий 21
1.3. Опыт применения защитных дорожных покрытий, обладающих ан-тигололедными свойствами 45
1.4. Вывод…………………………………………………………………. 51
ГЛАВА 2. Теоретические основы формирования структуры цементнобетонной поверхности, определяющие ее гидрофобные и антиобледенительные (льдофобные) свойства. 54
2.1. Теоретические основы механизма адгезии льда к поверхности бетона и принципы разрушения его поверхностного слоя. 54
2.2. Адаптация понятийного аппарата в области антиобледенительных гидрофобных и льдофобных поверхностей. 60
2.3. Химическая природа и структурно-морфологические особенности тонкодисперсных материалов. 64
2.4. Топологические особенности тонкодисперсных минеральных ком-понентов. 74
2.5. Модель рациональной шероховатой структуры поверхности цемен-тобетона 78
2.6. Теоретический расчет стабильности эмульсий на основе силоксано-вого компонента и ПВС-эмульгатора с использованием метода гид-рофильно-липофильного баланса 85
2.7 Вывод. 91
ГЛАВА 3. Проектирование составов и свойства комплексного антиобледенительного защитного покрытия для мелкозернистого бетона. 94
3.1. Подбор эмульгатора в зависимости от молекулярного веса и концен-трации для приготовления эмульсий . 94
3.2. Свойства гидрофобных силоксановых эмульсий в зависимости от способа приготовления и состава . 98
3.3. Эффективность гидрофобных эмульсий в зависимости от способа приготовления и дозировки нанесения на МЗБ. 107
3.4. Влияние состава и структуры комплексного защитного покрытия на гидрофобные свойства мелкозернистого бетона. 112
3.5. Микроструктурные особенности комплексного гидрофобного за-щитного покрытия. 125
3.6. Модель функционирования комплексного антиобледенительного защитного покрытия. 130
3.7. Адгезионные и физико-механические свойства гидрофобизированно-го МЗБ. 133
3.8 Вывод. 145
ГЛАВА 4. Технология производства гидрофобизированных плит тротуарных и технико-экономическое обоснование результатов исследования 148
4.1. Технологическая схема производства гидрофобизированных плит тротуарных. 149
4.2. Технология восстановления антиобледенительных свойств гидрофо-бизированных плит тротуарных в процессе эксплуатации. 154
4.3. Технико-экономическое обоснование эффективности производства гидрофобизированных плит тротуарных. 156
4.4 Вывод. 165
Основной вывод. 166
Список литературы. 170
Литература
1. Аналитический обзор «Сравнительный анализ происшествий на дорогах России и США». Москва, октябрь, 2021. 12 с. [Электронный ресурс]. - Режим доступа www.zadorogi.ru, свободный.
2. Icy Road Safety [Электронный ресурс]. - Режим доступа www.icyroadsafety.com, свободный.
3. Методы защиты дорог от обледенения [Электронный ресурс]. - Режим доступа http //www.vinokna.ru/stat/1766_stat.html, свободный.
4. Дорошенко Ю.М. Кремнийорганические добавки - эффективные модификаторы цементного бетона покрытия дорог / Ю.М. Дорошенко, А.Ю. Дорошенко // Бетон и железобетон. - 2017. - № 1(8). - С. 56-60.
5. Каприелов С.С. Высокопрочные бетоны повышенной морозосолестойкости с органоминеральным модификатором / С.С. Каприелов, А.В.Шейнфельд, Е.С. Силина, Н.Ф. Жигулев, С.Т. Борыгин // Транспортное строительство. - 2017. - № 11. - С. 24-27.
6. Чулкова И.Л. Структурообразование строительных композитов на основе принципа сродства структур / И.Л. Чулкова // Вестник Сибирской государствен¬ной автомобильно-дорожной академии. - 2014. - № 6 (28). - С. 83-87.
7. Королева Е.Л. Исследование коррозионной стойкости модифицированного бетона в среде сточных вод / Е.Л. Королева, Е.Г. Матвеева, О.В. Науменко, Т.Н. Нырикова // Вестник МГСУ. - 2016. - № 2. - С. 101-108.
8. Матвеева Е.Г. Фибробетон с добавкой нанодисперсного кремнезема / Е.Г. Матвеева, Е.Л. Королева // Вестник МГСУ. - 2016. - № 3. - С. 140-146.
9. Селяев В.П. Многофункциональные модификаторы цементных композитов на основе минеральных добавок и поликарбоксилатных пластификаторов /В.П. Селяев, Т.А. Низина, А.В. Балбалин // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. - 2015. - № 31-2 (50). - С. 156-163.
10. Селяев В.П. Программный комплекс для моделирования стесненной се-диментации частиц наполнителей в процессе отверждения полимерных систем / В.П. Селяев, Т.А. Низина, Ю.А. Ланкина, А.Н. Зимин, Д.Р. Низин // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. - 2012. - № 8 (163). - С. 34-37.
11. Галдина В.Д. Битумные композиции с добавкой агрегатов наночастиц / В.Д. Галдина, B.C. Прокопец // Строительные материалы, оборудование, техноло¬гии XXI века. - 2018. - № (16). - С. 16-17.
12. Автомобильные дороги и мосты. Экология зимнего содержания автомобильных дорог автомобильных дорог. Обзорная информация. Выпуск 3-2003 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://basel.gostedu.ru/56/56234/.
13. Абельханова Д. Р. Повышение эффективности применения противого-лоледных реагентов при эксплуатации автомобильных дорог: дис. ... канд. техн. наук / Дана Равильевна Абельханова - М., 2013. - 169 с.
14. Королев И. В. Фторсодержащие УФ-отверждаемые порошковые композиции и гидрофобные покрытия на основе олигоэфиракрилатов: дис. ... канд. хим. наук / Иван Владимирович Королев - Санкт Петербург, 2016 г. - 152 с.
15. Применение реагентов для борьбы с гололеди
Известно, что для системы «лед - бетон» значение возникающих напряжений при растрескивании льда составляет около 2,5 МПа, что соизмеримо со значением растягивающего напряжения Ϭраст цементобетона (приблизит. 3 МПа) [155].
Таким образом, обеспечение минимальных сил адгезионного сцепления Ϭад между верхним бетонным и ледяным слоями позволяет избежать разрушение и выкрашивание поверхностей бетонных дорожных покрытий.
Достижение антиадгезионного эффекта би-системы «лед - бетонная поверхность» возможно путем создания антиобледенительного (льдофобного) сверх- и супергидрофобного слоя на поверхности бетона, что приведет к ряду положительных характеристик:
повышение поверхностного натяжения водяной капли на поверхности бетона;
уменьшение площади контакта «вода/лед - бетон»;
формирование слабых адгезионных сил сцепления би-системы при отрицательных температурах.
На