Разработка технологии образцов бетона с использованием модифицированной полимерной арматуры (стр. 1 из 4)

Федеральное Агентство по Образованию Российской Федерации

Государственный Технический Университет

Технологический Институт

Кафедра химической технологии

Научно-практическая работа

На тему:

«Разработка технологии образцов бетона, с использованием модифицированной полимерной арматуры».

Выполнил:

Проверил:

2008

Содержание

1. Введение

2. Характеристика исходного сырья

3. Объекты исследования

4. Методы и методики исследования

5. Результаты эксперимента и их обсуждение

6. Выводы

7. Заключение

8. Список использованной литературы

1. Введение

Как известно, сталь является очень прочным, выгодным в использовании, но весьма дорогим материалом. Поэтому уже давно ученые и специалисты всего мира пытаются найти аналог стали, который обладал бы подобными свойствами, но, вместе с тем, затраты на него были бы минимальны. Сегодня среди прогрессивных строительных материалов, все более широко применяемых в строительстве, можно назвать группу полимерных и цементосодержащих материалов, армированных волокном. Из этих материалов уже строят мосты и здания, их используют при реконструкции и усилении существующих сооружений. Обладая такими положительными свойствами, как большая прочность, повышенная стойкость против коррозии, низкая теплопроводность, эти материалы позволяют создавать новые конструкции и технологии для строительства мостов и других искусственных сооружений. Использование текстильных материалов для армирования бетона - это новая тенденция последних лет [1].

Широкое использование полимерных материалов в современной технике связано с разработкой новых методов модификации полимеров или отдельных компонентов композиции. Основная тенденция промышленности пластмасс в настоящее время заключается не столько в разработке новых полимеров, сколько в модификации известных материалов.

Цель работы: опытным путём изучить прочностные характеристики, не модифицированной и модифицированной полимерной арматуры, а также прочностные характеристики бетонных образцов, неармированных и армированных модифицированной полимерной арматурой.

2. Характеристика исходного сырья

Эпоксидный олигомер дианового ряда, ЭД-20. Выбор эпоксидного связующего объясняется широким температурным интервалом отверждения от 5 до 150⁰С, отсутствием летучих продуктов при отверждении, малой усадкой в процессе отверждения, высокими электроизоляционными и механическими свойствами полученных сетчатых полимеров. (ГОСТ 10587-93):

CH₃

CH₂ CH-CH₂-O - - C - -O-[-CH₂-

CH₃

CH₂ CH₃

-CH-CH2-O- -C- -O-]_n-CH₂-CH CH₂

CH₃

O

Свойства ЭД-20:

Внешний вид вязкая, прозрачная, желтого

цвета жидкость

Массовая доля иона хлора, % 0,005

Массовая доля эпоксидных групп, % 20-25

Массовая доля гидроксильных групп, % не более 0,8

Массовая доля летучих веществ, % не более 0,8

Динамическая вязкость, Па∙с (при 25±0,1⁰ С) 12-25

Время желтинизации, ч 4

Содержание эпоксидных групп, % 21,4

Средняя молекулярная масса, кг/моль 0,4-0,6

Полиэтиленполиамин (ПЭПА ТУ6-02-594-85) - смесь различных аминов. Данный отвердитель является эффективным и сравнительно дешёвым, что и объясняет выбор именно ПЭПА в качестве отвердителя для эпоксидной смолы.

H₂N(CH₂CH₂NH)_nH; n=1-4

Это вязкая маслянистая жидкость от светлого до темно-бурого цвета с плотностью в пределах 1000-1040 кг/м³, с содержанием аминоазота до 22%, общего азота-29-34%, минеральных примесей-0,2% и хлора-0,4%. В ПЭПА содержание низкокипящих фракций при остаточном давлении 10 мм рт. ст. и температуре до 240К составляет около 1% и кубового остатка, кипящего при температуре выше 473К не менее 55%.

ПЭПА растворяется в воде, бензоле, этаноле, четыреххлористом углероде, слабо растворяется в бензине, токсичен, вызывает сильную коррозию оборудования [2].

Стеклянные нити (СН) (ГОСТ 17139-2000).

Характеризуются высокой прочностью, тепло и хемостойкостью, не сорбируют влагу, характеризуются низкой теплопроводностью, негорючие. СН термостойки: температурный интервал эксплуатации от – 60 до +450⁰ С. удельная прочность (отношение прочности при растяжении к плотности) выше, чем у стальной проволоки.

Высокая прочность при растяжении: стеклянные нити имеют очень высокий предел прочности при растяжении, превышающий прочность других текстильных волокон. Удельная прочность превышает аналогичную характеристику стальной проволоки.

Природа СН неорганическая, они не горят и не поддерживают горение. Высокая температура плавления, позволяет их использовать в области высоких температур.

СН не воздействуют на большинство химикатов и не разрушаются под их влиянием. Устойчивы к воздействию грибков, бактерий и насекомых, не сорбируют влагу, следовательно, не набухают, не растворяются и не разрушаются под ее воздействием, они имеют низкий коэффициент линейного расширения и большой коэффициент теплопроводности. Эти свойства позволяют эксплуатировать их при повышенных температурах [3].

Таким образом, свойства нитей зависят от условий получения и условий их эксплуатации (табл.1).

Таблица 1 .

Основные свойства стеклянных нитей

Показатели	Единицы измерения	СН
Плотность	кг/м3	1600-1800
Линейная плотность	текс	0,012-0,014
Начальный модуль (модуль эластичности)	МПа	793
Напряжение при разрыве	МПа	17-34

3. Объекты исследования

Полимерная арматура. При получении ПКМ, в качестве связующего, использовали эпоксидную смолу ЭД-20, отверждаемую полиэтиленполиамином, а в качестве армирующих наполнителей - стеклянную нить. Арматуру получаем путем пропитки технической нити – раствором термореактивного связующего (эпоксидного). Эпоксидное связующее получаем путем смешивания смолы ЭД-20, отвердителя (ПЭПА) и ацетона в следующем массовом соотношении - 9,0:1,0:0,9. Берем катушку с нитью. Устанавливаем ее на подающее устройство. Пропускаем нить через фиксирующие и направляющие элементы установки. Приготовленный раствор связующего заливают в пропиточную ванну. Включив установку, необходимо следить за стабильностью подачи нити в пропиточную ванну. После прохождения пропиточной ванны нить, пройдя через направляющие кольца, наматывается на мотовило. В движение мотовило приводит двигатель переменного тока. Передача вращающего момента от двигателя к мотовилу осуществляется посредством ременной передачи. Количество сделанных мотовилом оборотов регистрируется счетчиком нити.

После окончания намотки извлекаем полученный материал, предварительно сделав надрезы вдоль оси мотовила. Пропусканием через кольцо препрегу придают форму цилиндра, после чего образец дополнительно обматывают одиночной пропитанной нитью. Далее полученные цилиндры определенной длины подвергают термостатированию при определенной температуре в интервале 30-70 градусов в течение 8-12 мин. Для окончательного отверждения далее образцы выдерживают при комнатной температуре в течение суток. Для изучения влияния УФ излучения на кинетику отверждения и свойства получаемого материала в термостате находится источник УФ излучения, который включается во время термостатирования.

Таким образом, по предлагаемой технологии обработка УФ облучением проводится одновременно с термостатированием.

Далее определяем характеристики материала в полученном изделии. Для этого из отвержденных цилиндров выпиливают образцы стандартных размеров предусмотренных ГОСТом. Результаты испытаний и расчетов заносят в таблицы.

Экспериментальная установка. При разработке технологии модификации полимерной арматуры возникла необходимость создания установки для изучения влияния ультрафиолетового излучения (УФИ) на физико-механические характеристики получаемого нами материала. Так как организация непрерывного процесса изготовления и модификации материала в лабораторных условиях не представляется возможной, нами было принято решение о разделении стадий пропитки, модификации и формования. Таким образом, нами были изготовлены три функционально независимых устройства.

Устройство для пропитки волокон и нитей связующим (рис.1). Волокно или нить с паковки 1 поступает на вход пропиточной ванны 2. Ванна представляет собой емкость, в которой происходит пропитка наполнителя раствором термореактивного связующего (эпоксидного). Для обеспечения стабильного натяжения и равномерной пропитки в ванне были установлены направляющие элементы. После прохождения пропиточной ванны пропитанная нить наматывается на вращающееся мотовило 4. Передача вращательного движения от электродвигателя 6 к мотовилу осуществляется с помощью ременной передачи 5. Равномерность намотки обеспечивается укладчиком 3. С помощью него можно регулировать шаг намотки. В движение укладчик приводится электродвигателем постоянного тока 8. Управление работой укладчика осуществляется с пульта 7.