Укрепление цементно-бетонных покрытий флюатированием
Ввиду большой стоимости цементнобетонных покрытий актуальность проблемы обеспечения их долговечности все более возрастает. Необходимо разработать новые методы предохранения их от разрушения.
Проведенные исследования и испытания цементно-бетонного аэродромного покрытия показали, что одним из эффективных способов улучшения его свойств, повышения долговечности и износостойкости является укрепление поверхностного слоя покрытия методом флюатироваиия. Этот метод состоит в обработке поверхности бетона растворами солей кремнефтористоводородной кислоты (флюатов) и основано на химическом взаимодействии их с компонентами бетона и образовании высокопрочных нерастворимых соединений. Наиболее дешевым и доступным флюатом признан кремиефтористый магний. Свободная гидроокись кальция и углекислый кальции, находящиеся в цементном камне бетона, взаимодействуют с кремнефтористым магнием И образуют прочные, нерастворимые в воде фториды кальция, магния и окись кремния (Кремнезем). Полученные продукты реакции заполняют поры бетона, кристаллизуются в них, создавая, минеральный скелет, упрочняющий и уплотняющий структуру материала.
Применение флюатов в строительстве известно давно, но широкое их внедрение лимитируется отсутствием промышленного производства. В настоящее время объем применения флюатов в народном хозяйстве пока очень мал и узко специализирован. Для укрепления цементно-бетонного аэродромного покрытия метод флюатирования применен впервые. Было обработано 150 тыс. м2 поверхности покрытия и испытаны его прочностные свойства.
Раствор кремнефтористого магния (изготовитель — Винницкий химический завод) для производственных испытаний доставляли к месту работ в специальных гуммированных железнодорожных цистернах. Расход флюата на обработку 1 м2 покрытия составил при концентрациях его 6; 14 и 20% соответственно 1,5; 1 и 0,9 л. На поверхность покрытия его наносили аппаратом механического розлива. Через 3—5 ч после флюатирования поверхность была готова к эксплуатации.
Для выявления изменения прочности поверхностного слоя покрытия круглые металлические штампы диаметром 5 см приклеивали эпоксидным клеем к цементно-бетонной поверхности, не обработанной и обработанной флюатом. После затвердения клея штампы отрывали с помощью портативного прибора дом- кратного типа. Отрыв происходил по бетону, а не по материалу склеивания, поэтому фиксируемое усилие отрыва характеризует прочность поверхностного слоя ботона. По. показаниям манометра определяли величину напряжений при отрыве штампов. Полученные средние значения прочности поверхностного слоя цементно-бетонного аэродромного покрытия показывают, что прочность обработанной раствором флюата поверхности возрастает в 1,9—2 раза. Глубина проникновения раствора флюата в бетон достигает 5 мм. На покрытии образуется плотная химически инертная пленка, увеличивающая срок службы покрытия на 4—5 лет.
Прочность поверхностного слоя цементобетона на второй год эксплуатации после обработки флюатом понижается незначительно, на третий год— на 11%, на четвертый — на 20%. Эта закономерность позволяет- рекомендовать флюатирование цементно-бетонных покрытий с трех-четырехгодичной периодичностью. Проведенные испытания Союздорнии показали, что флюатирование не изменяет коэффициента сцепления колес самолетов с покрытием как в сухом, так и в мокром состоянии.
Лабораторные исследования физико- механнческих характеристик обработанных флюатом образцов выявили, что после флюатироваиия водопоглощение бетона снижается через 24 ч на 16— 23%, а через 96 ч на 10—12%. Испытание флюатированных образцов на истк- рание (износостойкость) проведено на приборе ЛКИ-2 и барабане Деваля. Флюатирование повышает устойчивость поверхности бетона « истиранию. После 8 циклов (1120 оборотов) истирания потеря массы необработанных образцов составляет 34,8 г, а обработанных 21,62 г. Глубина истирания необработанных образцов 597 мк, а обработанных 386 мк. Таким образом, при флюатировании повышается устойчивость поверхности бетона к истиранию на 36%- Поверхность некоторых бетонных образцов обрабатывали растворами флюатов указанных концентраций за три раза с перерывами между обработками ие менее 24 ч. Оказалось, что после флюатироваиия поверхностная твердость бетона по Бринеллю увеличивается на 35%, а по шкале Мооса в 1,75—2 раза.
Водопроницаемость образцов бетона определяли на приборе конструкции ВНИИСТ. Устойчивость флюатирован- ного бетона к давлению воды повысилась до 11 —14 кгс/см2, а контрольные образцы выдерживали давление воды до 6 кгс/см2 в течение 10—40 мин. Испытания показали, что при флюатировании увеличивается предел прочности бетона при сжатии на 6%, незначительно повышается стойкость поверхности к топливу (авиакеросин, бензии А-72). Исследования показали значительные защитные свойства флюатированиой поверхности цементно-бетонного аэродромного покрытия от разрушающего действия химического реагента НКМ, применяемого для борьбы с обледенением покрытия.
Наряду с повышением физико-химических и механических характеристик цементно-бетонного покрытия метод флюатироваиия дает определенный технико-экономический эффект. При расчете учитывали срок увеличения службы покрытия при флюатировании, среднюю годовую стоимость эксплуатации и стоимость 1 м2 обработанного и необработанного покрытий. Годовой экономический эффект, полученный от повышения долговечности покрытия при флюатированни, составляет 35,4 р. на каждые 100 м2 цементно-бетонного покрытия.