Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка высокопрочных высоконаполненных полимерных гибридных нанокомпозитов и технологии их применения для аварийного ремонта цементо- и асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог, взлетно-посадочных полос аэродромов и других объектов высшей категории ответственности

Докладчик: Писаренко Елена Ивановна

Должность: старший научный сотрудник, к.х.н.

Цель проекта:
Интенсивная эксплуатация действующей транспортной инфраструктуры (часто находящейся в предаварийном состоянии), неблагоприятные природно-климатические условия на значительной части территории России, а также высокая вероятность разрушений в результате чрезвычайных ситуаций природного или техногенного характера предъявляют повышенные требования к срокам выполнения и качеству ремонтно-восстановительных работ и диктуют необходимость использования конструкционных композитов, которые должны отвечать следующим требованиям: высокая скорость отверждения и достижение минимально-необходимых эксплуатационных характеристик в сжатые сроки при любых (в том числе и отрицательных) температурах, высокие физико-механические свойства и адгезия к ремонтируемым поверхностям, долговечность, а также адаптированность к круглогодичному проведению ремонтно-восстановительных работ. В настоящее время на российском рынке отсутствуют материалы, удовлетворяющие всем вышеперечисленным требованиям. Целью проекта является разработка рецептур и технологии применения быстротвердеющих высокопрочных высоконаполненных полимерных гибридных нанокомпозитов на основе акрилового связующего с комплексом высоких физико-механических характеристик, достигаемым через 1,5−2 часа, для круглогодичного аварийного ремонта автомобильных дорог, взлетно-посадочных полос аэродромов и других объектов в любых природно-климатических условиях России.

Основные планируемые результаты проекта:
В результате выполнения проекта будут получены следующие научные и научно-технические результаты: техническая документация на изготовление и применение высокопрочных высоконаполненных полимерных гибридных нанокомпозитов; лабораторная методика оценки долговечности системы «ремонтируемая поверхность – ремонтный материал»; рецептуры высокопрочных высоконаполненных полимерных гибридных нанокомпозитов, адаптированных к круглогодичному проведению ремонтно-восстановительных работ в широком температурном интервале, в условиях ограниченного времени, при невозможности обеспечения полноценного качества ремонтируемой подложки и других форс-мажорных обстоятельствах; экспериментальные партии высокопрочных высоконаполненных полимерных гибридных нанокомпозитов для изготовления Контрольных участков; проект технического задания на проведение последующих опытно-технологических работ.

Для достижения вышеуказанных результатов необходимо проведение комплексных исследований, направленных на изучение влияния нанонаполнителей на структуру и свойства формирующейся в их присутствии полимерной матрицы; влияния состава разрабатываемых композитов, условий их отверждения и степени подготовки ремонтируемой поверхности на скорость набора прочности, долговечность, физико-механические (прочность на сжатие, прочность на растяжение при изгибе и пр.) и адгезионные свойства; а также необходимо проведение отработки технологии применения высоконаполненных гибридных нанокомпозитов на основе акрилового связующего для ремонтно-восстановительных работ на реальных объектах, включая изготовление экспериментальных партий гибридных нанокомпозитов и контрольных участков с их использованием.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Разрабатываемые высокопрочные высоконаполненные полимерные гибридные нанокомпозиты могут быть использованы при круглогодичных плановых и аварийных ремонтно-восстановительных работах на объектах транспортной инфраструктуры: цементо- и асфальтобетонные покрытия объектов высшей категории ответственности (взлетно-посадочные полосы, рулежные дорожки, перроны, ангары аэродромов и вертодромов); дорожные «одежды» автомобильных дорог, мостов, эстакад, путепроводов, тоннелей, железнодорожных платформ и путей (в том числе фрагментов, подверженных действию высоких статических и постоянных или кратковременных динамических нагрузок − опоры, фрагменты пролетных сооружений, деформационные швы, водоприемные лотки и др.).

Текущие результаты проекта:
1. Проведен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, в рамках которого проанализированы основные проблемы выполнения ремонтно-восстановительных работ с учетом специфики их проведения, а также географических и природно-климатических условий России; проанализированы технологические и эксплуатационные характеристики отечественных и зарубежных конструкционных материалов для ремонтно-восстановительных работ; проведен анализ исследования путей создания и направленного регулирования скорости отверждения и комплекса физико-механических характеристик высокопрочных высоконаполненных полимерных композитов на основе акрилового связующего, а также эффективности использования нанонаполнителей для повышения физико-механических свойств композиционных материалов.
2. Обоснован выбор направления исследований и способов решения поставленных задач.
3. Проведены патентные исследования по ГОСТ Р 15.011-96, в результате которых были выявлены основные тенденции развития направления исследований в области высоконаполненных композиций на основе акриловых связующих, использующихся в строительной отрасли, в том числе и при ремонте существующих конструкций; в области использования нанонаполнителей для модификации физико-механических свойств акриловых композитов; а также в области получения высоконаполненных полимерных нанокомпозитов.
4. Исследовано влияние нанонаполнителей на структуру и свойства формирующейся в их присутствии полимерной матрицы с привлечением таких методов, как сканирующая электронная микроскопия, ИК-Фурье-спектроскопия, дифференциальная сканирующая калориметрия и др.
5. Разработана программа и методика испытаний экспериментальных образцов высокопрочных высоконаполненных полимерных гибридных нанокомпозитов на основе акрилового связующего.
6. Разработан лабораторный регламент получения экспериментальных образцов высокопрочных высоконаполненных полимерных гибридных нанокомпозитов на основе акрилового связующего.
7. Изготовлены экспериментальные образцы высокопрочных высоконаполненных полимерных гибридных нанокомпозитов на основе акрилового связующего (более 200 шт.).
8. Проведены испытания экспериментальных образцов высокопрочных высоконаполненных полимерных гибридных нанокомпозитов на основе акрилового связующего по разработанной программе и методикам.
9. Разработана Технологическая инструкция применения высокопрочных высоконаполненных полимерных гибридных нанокомпозитов на основе акрилового связующего для ремонтно-восстановительных работ.
10. Отработана технология применения высокопрочных высоконаполненных полимерных гибридных нанокомпозитов на основе акрилового связующего на реальных объектах.
11. Разработана технологическая карта на производство ремонтно-восстановительных работ с применением высокопрочных высоконаполненных полимерных гибридных нанокомпозитов на основе акрилового связующего.