Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время в Российской Федерации функционируют более 1600 крупных и более 500 тысяч мелких животноводческих предприятий, птицефабрик с подстилочным и бесподстилочным содержанием животных и птицы. Развитие агропромышленного комплекса в большинстве случаев сопровождается наличием отходов производства, многие из которых представляют собой значительную вредность не только для окружающей среды, но и для самих зданий и сооружений сельскохозяйственного назначения. Особенно остро этот вопрос стоит в зоне эксплуатации животноводческих объектов. Это приводит к значительным экономическим потерям, к снижению эффективности производства, к ухудшению экологической обстановки вокруг производственных сельскохозяйственных зон. Свой вклад в агрессивность среды животноводческих помещений вносят продукты гниения кормов и различные дезинфицирующие средства. Так как большинство животноводческих объектов, в том числе полы, лотки, каналы, отстойники, очистные сооружения и навозохранилища возведены из бетона и железобетона, который интенсивно разрушается под воздействием агрессивных сред животноводческих помещений, основное внимание в наших исследованиях было уделено защите бетонных и железобетонных элементов и частей зданий.
Диссертационное исследование выполнялось по программе «Комплексное использование минерального сырья», в рамках общероссийской программы 01.87.0.001.003 Минсельхоза Российской Федерации: тема ХIУ «Разработать методы повышения долговечности и эффективности работы строительных конструкций сельскохозяйственных зданий и сооружений» и по программе 5.02 «Экология, охрана окружающей среды Сибири» в период 1995 - 2009 гг., и в соответствии с научно-технической программой Новосибирского государственного аграрного университета «Создание и опытно-промышленное освоение новых энергосберегающих технологий и техники модульного исполнения для производства строительных материалов из местного сырья и промышленных отходов». Исследования проведены в научных лабораториях СО РАН, Новосибирского государственного аграрного университета, НПО «СибГЕО» и др.
Цель работы: исследование составов и технологии защитных полимерсиликатных композиций комплексного действия и применение их для антикоррозионной защиты бетонных и железобетонных конструкций на объектах сельскохозяйственного назначения.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:
-
Проанализировать причины коррозионного разрушения строительных конструкций и инженерных систем сельскохозяйственных зданий и сооружений. Дать оценку прочностных свойств и коррозионной стойкости традиционных материалов и конструкций, используемых в сельском строительстве.
-
Определить основные закономерности формирования структуры малопроницаемых композиционных материалов с различными минеральными наполнителями для использования в защитных пропитках и облицовках каналов навозоудаления и других частей животноводческих зданий.
-
Осуществить комплекс лабораторных исследований образцов, стендовые и полигонные испытания экспериментальных защитных покрытий.
-
Провести оценку предлагаемых методов защиты разрушаемых мест в бетонных и железобетонных конструкциях сельскохозяйственных объектов на контактных поверхностях «полимерсиликатная защита - бетон» и разработать способы повышения адгезии.
-
Выработать методические принципы определения оптимальной степени наполнения полимерсиликатных композиций с заданными свойствами, а также разработать выработать методы прогнозирования долговечности поверхностного предлагаемых защитных покрытий.
-
Разработать технологию нанесения коррозионностойких защитных покрытий для элементов строительных конструкций и частей зданий сельскохозяйственного назначения.
-
Выполнить оценку технической и экономической эффективностей применения коррозионностойких к агрессивным средам животноводческих помещений покрытиям.
Научная новизна работы заключается в том, что в ней установлены особенности и технологические принципы формирования полимерсиликатных покрытий, обеспечивающих надежную защиту от коррозии конструкций и инженерных систем сельскохозяйственных зданий. При этом установлено следующее:
-
Из числа моно- и бинарных защитных композиций (латекс, дисперсия поливинилацетатной эмульсии (ПВА), латекс + жидкое стекло, ПВА + жидкое стекло и др.) наиболее высокие свойства имеют составы, включающие (% мас.): дисперсию ПВА (40-60), жидкое натриевое стекло (25-35) и воду (до 15).
-
Для снижения усадки и напряженного состояния полимерсиликатных защитных покрытий целесообразно введение в их состав минеральных наполнителей, наиболее эффективными из которых являются портландцемент, отходы асбестоцементного производства и минеральный технический продукт «дегидрол». Суммарное оптимальное количество минеральной добавки составляет 30 % мас.
-
Совместное введение в качестве добавки отходов асбестоцементного производства (8-12 % мас.) и дегидрола (6-10 % мас.) обеспечивает хорошее проникновение защитного покрытия вглубь конструкции, его высокую адгезию к основанию и хорошую эксплуатационную стойкость защитного покрытия.
-
Использование полимерсиликатной композиции, содержащей (% мас.): дисперсии ПВА с жидким стеклом - 70-72, отходов асбестоцементного производства - 15-17 и дегидрола - 12-14, позволяет получать защитные покрытия, имеющие усадку - 0,5-0,7 %, водопоглощение - 0,4-0,6 %, морозостойкость - более 300 циклов; адгезию к бетонному основанию 2,5-4,8 МПа и высокую химическую стойкость.
Практическая значимость результатов работы
-
Предложены составы полимерсиликатных покрытий, обеспечивающих надежную защиту от коррозии бетонных, железобетонных и каменных частей и конструкций зданий и сооружений сельскохозяйственного назначения.
-
Предложена технология нанесения полимерсиликатных защитных покрытий; разработаны и утверждены временные технические условия ВТУ 279-3306 «Антикоррозионные защитные покрытия для сооружений и коллекторов на сельскохозяйственных и производственных объектах».
-
Разработаны и внедрены прогрессивные методы реконструкции и ремонта зданий и сооружений с использованием полимерсиликатных наполненных и ненаполненных композиций, что обеспечивает значительное уменьшение межремонтных периодов, сокращение трудовых, материальных и энергетических затрат, сохранение строительных конструкций.
-
Осуществлено опытно-производственное внедрение результатов исследования на сельскохозяйственных и производственных объектах, животноводческих комплексах Новосибирского района Новосибирской области.
Достоверность основных положений и выводов диссертации определяется большим объемом экспериментальных данных с использованием современных методов научного исследования на аттестованном оборудовании. В работе использованы такие методы анализа материалов, как рентгенофазовый, дериватографический, порометрический, фотоэлектроколориметрический, микроструктурный и другие, а также математическое планирование эксперимента.
На защиту выносятся:
- экспериментальное обоснование по формированию защитных полимерсиликатных композиций с добавками направленного действия, обеспечивающими высокое проникновение и антикоррозионные качества защищаемым конструкциям в условиях воздействия агрессивных сред сельскохозяйственного производства;
- установленные возможности регулирования усадочных и внутренних напряжений путем введения минеральных дисперсно-армирующих добавок, что обеспечивает высокое проникновение и адгезию между бетонным основанием и защитным покрытием;
- результаты исследования основных свойств контактных слоев в системе «защищаемая конструкция – полимерсиликатная композиция» в широком диапазоне составов и защищаемых материалов;
- результаты опробования и внедрения разработанных составов в производственных условиях, а также технико-экономическая оценка разработанной технологии защиты бетонных и каменных материалов от коррозионного разрушения.
Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы докладывались на ежегодных научно-технических международных, общероссийских, региональных и межвузовских конференциях и семинарах в г. Новосибирске (НГАУ, НГАСУ (Сибстрин), «СтройСибе» на Сибирской Ярмарке), в гг. Томске, Казани, Одессе в 2006 – 2011 гг.
Публикации. Основные результаты научных исследований опубликованы в монографии и 8 статьях, в том числе 1 - в изданиях, рекомендуемых ВАК; по результатам проведенной работы оформлена заявка на патент.
