РОЗРОБКА ПОЛІМЕРНИХ НАПОВНЕНИХ КОМПОЗИЦІЙ ДЛЯ РЕМОНТУ ШТУЧНИХ СПОРУД ЗАЛІЗНИЧНОГО ТРАНСПОРТУ
DOI:
https://doi.org/10.15802/bttrp2025/333792Ключові слова:
наповнений полімерний композиційний матеріал, міцність, поліметилметакрилат, наповнювач, рециклінгАнотація
Мета. Дослідження залежності міцності при вигині та стиску полімерних матеріалів від вмісту наповнювача, визначення оптимальної кількості наповнювача, розробка та застосування складу для ремонту штучних бетонних споруд. Методика. Міцність наповненого полімерного композиційного матеріалу визначали шляхом випробування зразків на стиск і вигин зразків-балочок розмірами 40´40´160 мм з побудовою графічних залежностей при різній кількості наповнювача у 50, 100, 150 та 200 масових часток від загального об’єму композиції. Як наповнювач використано фракцію з розмірами частинок менше 0,14 мм, отриману в результаті подрібнення відходів залізничних залізобетонних шпал. Результати. Встановлено, що залежності міцності при вигині і стиску мають нелінійний характер при збільшенні кількості наповнювача у композиції. Найбільшу міцність як при вигині та і при стиску демонструють зразки, які містять 100 мас.част. рециркульованого дрібного наповнювача – 28,5 МПа і 114,0 МПа, відповідно, що порівняно з міцністю чистого полімеру (30,0 МПа і 100,5 МПа). Збільшення частки відходів подрібнення бетону в полімерній композиції до 200 мас.част. призвело до зниження міцності полімерного розчину на стиск у 7 разів, а міцності при вигині вдвічі. Наукова новизна. Отримані залежності розкривають механізм утворення структури в наповнених композиціях, де як наповнювач використовуються рециклінгові відходи подрібнених бетонних конструкцій. Чим менший розмір частинок наповнювача, тим більша їхня питома поверхня і тим значніша їхня роль у формуванні поверхні міжфазної взаємодії. Зі збільшенням кількості частинок наповнювача зростає пористість матеріалу, у тому числі за рахунок пористості самого вторинного заповнювача, що призводить до зниження його міцності та здатності до пружної оборотної деформації. Отримані залежності дають підґрунтя для створення розрахункових моделей визначення складів полімер-композиційних наповнених матеріалів з урахуванням гранулометричного складу наповнювачів. Практична значимість. Використання як наповнювачів подрібнених відходів зруйнованих бетонних конструкцій забезпечить повторне використання та утилізацію таких відходів. Уведення до складу полімерних композиційних матеріалів дрібного наповнювача знизить вартість таких матеріалів для проведення ремонтних робіт та відновлення об’єктів інфраструктури, підвищить довговічність відремонтованих конструкцій, зменшить міжремонтні терміни.
Посилання
Abokifa, M., & Moustafa, M. A., (2021). Experimental behavior of poly methyl methacrylate polymer concrete for bridge deck bulb tee girders longitudinal field joints. Construction and Building Materials, 270, 121840. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.121840 (in English)
Czarnecki, L. (2018). Polymer-Concrete Composites for the repair of concrete structures. MATEC Web of Conferences, 199, 01006. DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201819901006 (in English)
Li, S., Mao, Z., & Deng, M. (2023). Preparation of Butyl Acrylate Copolymer Emulsion and Its Regulation Effect on Cement Hydration. Materials, 16, 2887. DOI: https://doi.org/10.3390/ma16072887 (in English)
Naseem, Z., Shamsaei, E., Sagoe-Crentsil, K., & Duan, W. (2023). Microstructural and polymer film interaction mechanisms: Insights of GO-reinforced polymer-modified cement composites. Journal of Building Engineering, 80, 107962. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2023.107962 (in English)
Sakr, M. R., & Bassuoni, M. T. (2021). Silane and methyl-methacrylate based nanocomposites as coatings for concrete exposed to salt solutions and cyclic environments. Cement and Concrete Composites, 115, 103841. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2020.103841 (in English)
Shi, C., Bu, K., & Ma, C. (2024). Effects of styrene–acrylic emulsion on bond performance and interface microstructure of repair mortar of ternary cementitious system. Journal of Applied Polymer Science, 141(16), 55263. DOI: https://doi.org/10.1002/app.55263 (in English)
Su, F., He, T., He, Z., Yu, Q., & Wang, H. (2024). Mechanism of Acrylate Emulsion-Modified Cement-Based Materials. Molecules, 29, 1260. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules29061260 (in English)
Trykoz, L., Kamchatnaya, S., Pustovoitova, O., Atynian, A., & Saiapin, O. (2019). Effective Waterproofing of Railway Culvert Pipes. The Baltic Journal of Road and Bridge Engineering, 14(4), 473-483. DOI: https://doi.org/10.7250/bjrbe.2019-14.453 (in English)
Trykoz, L. V., Kamchatna, S. M., Zinchenko, O. S., Pustovoitova, O. M., & Borodin, D. Y. (2024). Study of strength and strains of composite materials based on filled polymers. Сучасне будівництво та архітектура, 8, 72-79. DOI: http://dx.doi.org/10.31650/2786-6696-2024-8-72-79 (in English)
Karavaiev, T. A., Osyka, V. A., Komakha, V. O., et al. (2019). Protsesy khimichnoi vzaiemodii v systemi mineralnyi napovniuvach-modyfikator-plivkoutvoriuvach. Pytannia khimii ta khimichnoi tekhnolohii, 6, 83-91. DOI: http://dx.doi.org/10.32434/0321-4095-2019-127-6-83-91 (in English)
MR V.2.3-37641918-888:2017 (2017). Metodychni rekomendatsii z vidnovlennia zalizobetonnykh konstruktsii mo-stiv i trub metodom iniektsiinoho prosochuvannia polimernymy rozchynamy. Kyiv: DP «DerzhdorNDI». (in Ukrainian)
Netesa, M. I., Krasniuk, A. V., Netesa, A. M., & Nikiforova, N. A. (2021). Optymizatsiia skladiv betoniv iz vtorynnymy produktamy promyslovosti. Mosty ta tuneli: teoriia, doslidzhennia, praktyka, 19, 51-61. (in Ukrainian)
Onyshchenko, A. M., Harkusha, M. V., Fedorenko, O. V., & Harkusha, I. Yu. (2024). Zastosuvannia hidroizoliatsiinykh system na osnovi metylmetakrylatnoi smoly na transportnykh sporudakh. Mosty ta tuneli: teoriia, doslidzhennia, praktyka, 25, 74-86. (in Ukrainian)
R V.2.3-37641918-934:2023 (2023). Rekomendatsii z ulashtuvannia hidroizoliatsiinykh system na osnovi metylmetakrylatnoi smoly na transportnykh sporudakh. Kyiv: DP «UkrNDNTs». (in Ukrainian)
Trykoz, L. V., Zinchenko, O. S., & Nykytynskyi, A. V. (2024). Vyznachennia mitsnisnykh ta strukturnykh kharakterystyk tsementno-pishchanykh rozchyniv z vykorystanniam retsyklinhovykh napovniuvachiv. Naukovyi visnyk budivnytstva, 111, 72-79. (in Ukrainian)
