УДК 691.678.073
Баталин Б.С., Крафт В.Г., Пастухов А.И.
Пермский государственный технический университет
Постоянно повышающиеся требования к современным строительным материалам и изделиям заставляют совершенствовать существующие и заниматься разработкой новых материалов с высокими эксплуатационными свойствами.
Эксплуатация современных строительных изделий зачастую протекает в условиях действия различных агрессивных сред. Это способствует преждевременному разрушению и, как следствие, ведет к дополнительным экономическим затратам. Проблема осложняется разнообразием самих агрессивных факторов. Данные обстоятельства приводят к необходимости разработки материалов, обладающих универсальным набором свойств: высокими физико-механическими и высокой стойкостью к действию различных агрессивных сред.
Одним из таких материалов являются высоконаполненный термопласт.
Использование полимерных связующих для производства строительных материалов позволят приблизиться к решению еще одного очень важного аспекта проблемы – экологического. Не секрет, что современные города буквально завалены пластиковой бутылкой, полиэтиленовой пленкой и другими полимерными материалами, и это притом, что полимер является весьма дорогостоящим и ценным сырьем. Во многих зарубежных странах (США, Германия, Италия и ряд других) уже давно налажены и успешно работают производства по переработке пластмасс, расчетливые иностранцы нашли вполне успешный выход решения проблемы экологии и экономической выгоды.
При организации производства изделий из высоконаполненных термопластов появляется возможность решения проблемы утилизации пластмассовых упаковочных материалов.
На кафедре строительных материалов и специальных технологий строительного факультета ПермГТУ разработана технология получения композиционного материала – высоконаполненного термопласта. Основные компоненты при его производстве: термопластичные полимеры и различные заполнители. В качестве связующих могут быть использованы: полипропилен, полиэтилен, полистирол и другие термопласты, имеющие вторичное происхождение (разнообразные отходы). Роль заполнителей могут выполнять: песок, гравий, щебень, керамзит, бой кирпича и другие зернистые материалы.
Использование в качестве матрицы термопласта позволило получить материал с высокими физико-механическими свойствами и высокой стойкостью против большинства агрессивных сред, встречающихся в практике эксплуатации зданий и сооружений.
Физико-механические показатели материала на основе вторичного полипропилена приведены в таблице 1
Высоконаполненный термопластичный материал обладает стойкостью к действию: солей, щелочей, слабых кислот, органических и неорганических жидкостей.
Эффективность использования подобных материалов была подтверждена проведением натурных испытаний в условиях воздействия органических агрессивных сред.
Использование тарного пищевого полипропилена в композиции обеспечивает отсутствие вредных влияний на организм человека и на животных.
Технология производства высоконаполненных термопластов состоит из нескольких основных переделов: подготовка исходных материалов, нагревание, смешивание полимера с заполнителями, формование изделия.
Технология получения термопластов, разработанная авторами, позволяет добиться широкого варьирования их свойств. Использование различных комбинаций связующих позволяет существенно расширить сырьевую базу и заметно снизить стоимость получаемого материала. Технология производства допускает применение даже загрязненных (без первичной очистки) термопластов.
При разработке высоконаполненных термопластов наиболее важной задачей является задача снижения расхода вяжущего. Это связано с тем, что полипропилен, несмотря на то, что в данном случае он является отходом, тем не менее, представляет собой наиболее дорогой компонент обсуждаемой композиции. В то же время, снижая содержание вяжущего, нельзя допустить снижения полезных свойств композиции. Таким образом, необходимо найти компромисс между себестоимостью и качеством изделий.
При рассмотрении данной проблемы было исследовано влияние гранулометрического состава заполнителя на расход вяжущего. Установлено, что применение мелкого заполнителя фракции менее 0,14 мм приводит к резкому увеличению расхода связующего при постоянной вязкости разогретой формовочной массы.
Одним из возможных путей снижения расхода вяжущего является применение механической активации вяжущего при формовании. Дело в том, что высокие физико-механические и физико-химические параметры изделий, получаемых из таких композиций, обеспечиваются адгезионным взаимодействием между вяжущим и поверхностью заполнителя. Механическая активация способствует повышению этого взаимодействия.
Гранулометрический состав и вид заполнителя также существенно влияют на технологические и физико-механические свойства материала.
На основе полученного композита возможно наладить изготовление изделий для дорожного строительства (в виде плит тротуарных), кровельного материала — черепицы, специальных облицовочных материалов (плитки кислотоупорные) и др.
Наиболее рациональной и эффективной областью применения полученного материала являются помещения, в которых существует высокие концентрации агрессивных сред, причём изделия будут способны противостоять не только отдельным агрессивным средам (соли, слабые кислоты, щелочи…), но и средам, работающим совместно. Устойчивость этих изделий к солям намного превосходит устойчивость дорожных цементных бетонов, которые катастрофически коррозируют под влиянием соли, применяемой для удаления снега и льда в зимнее время.
Авторами были изготовлены опытные образцы тротуарной и кислотостойкой плитки.
Образцы изделий были представлены на выставке «ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВО УРАЛА И ПОВОЛЖЬЯ», прошедшей 20-23 ноября 2001года в г. Пермь, где вызвали большой интерес.
