Рекомендации по применению высокомолекулярных соединений в борьбе с морозным выпучиванием фундаментов (стр. 3 )

все операции по приготовлению и применению эпоксидных компаундов производить в изолированном помещении, оборудованном вытяжной вентиляцией, или на открытом воздухе;

все операции, связанные с введением отвердителей в нагретую смолу, их перемешиванием, производить в вытяжном шкафу, предохраняющем работающих от непосредственного контакта с парами, пылью или неотвержденными компаундами;

в качестве емкостей для переноски на производственном участке небольших количеств жидкостей смолы или компаундов применять бумажные стаканы, которые после загрязнения их снаружи или после окончания работы сжигать;

для уменьшения контакта лиц, работающих со смолами, отвердителями и компаундами, при уборке рабочие поверхности столов покрывать бумагой, которую после загрязнения удалять;

при работе с эпоксидными смолами, отвердителями и компаундами пользоваться полиэтиленовыми перчатками на бязевой подкладке или резиновыми;

поверхности стен, потолков, полов и оборудования, которые должны быть гладкими, систематически обмывать горячей мыльной водой или содовым раствором;

в помещении, в котором ведутся работы с эпоксидными компаундами, установить раковину с подведенной к ней горячей и холодной водой;

лицам, работающим с эпоксидными смолами, компаундами и их отвердителями, в течение рабочего дня периодически мыть руки и лицо теплой водой и вытираться мягкими бумажными салфетками или полотенцами разового употребления;

брызги смолы, отвердителя или компаунда на кожу немедленно смывать марлевым тампоном, смоченным этилцеллозольвом или ацетоном, после чего пораженное место тщательно промывать теплой мыльной водой и затем осушить с помощью бумажных мягких салфеток или полотенца разового употребления;

прием пищи, в том числе и спецмолока, на производственном участке категорически запретить;

запретить вынос спецодежды для стирки ее на дому, а также выход в ней из производственных помещений;

ограничить срок пользования спецодеждой семью днями;

не допускать к работе с эпоксидными компаундами лиц, кожа которых обладает повышенной чувствительностью.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

ВВЕДЕНИЕ

Морозное выпучивание фундаментов наносит большой ущерб народному хозяйству. Малонагруженные фундаменты различных трубопроводов, линий электропередач, контактной сети, мостовых переходов, малоэтажных зданий и других сооружений выпучиваются в зимний сезон года на громадной территории Советского Союза.

В результате выпучивания фундаментов сооружения раньше срока выходят из строя, а иногда даже в процессе строительства разрушаются.

Разработка мер борьбы с морозным выпучиванием фундаментов началась в конце прошлого столетия и не прекращается до сих пор. К настоящему времени разработано много различных способов, которые можно разделить на следующие четыре основные группы. В первую группу входят способы, которые связаны с заменой пучинистого грунта на непучинистый. Эти приемы дают хорошие результаты, но в большинстве случаев они экономически нецелесообразны. Вторая грунта способов связана с осушением грунтов. К сожалению, эти методы не всегда оказываются надежными. Приспособление конструкции фундаментов против их морозного выпучивания - третья группа способов. На практике этими способами часто пользуются, хотя они значительно удорожают строительство.

Физико-химические способы - последняя (четвертая) группа - стали разрабатываться лишь недавно. Всего предложено несколько способов. Одни из них связаны с физико-химической обработкой окружающего фундамент грунта, чтобы он не пучился при промерзании, например, засоление грунта, гидрофобизация грунта и т. п., другие - с обработкой поверхности фундамента, чтобы уменьшить силы смерзания грунта с фундаментом, например, битуминизация, смолизация и т. д.; третьи - с одновременной обработкой и грунта, и поверхности фундамента.

Настоящие Рекомендации рассматривают физико-химический способ. Суть его заключается в том, что поверхность фундамента, находящаяся в слое сезонного промерзания - протаивания, покрывается пленкой высокомолекулярных соединений (компаундов), которая сильно (в несколько раз) снижает силы смерзания грунта с фундаментом. Соответственно этому в несколько раз уменьшаются силы выпучивания фундаментов.

Рекомендуются следующие три рецепта компаундов: рецепт К-ПП (разработан ), рецепт К-ЭПЭ (разработан ), рецепт К-ЭПА (разработан НИИ пластмасс).

Рецепт К-ПП был проверен в течение трех зим полевыми опытами в Игарке. Рецепты К-ЭПЭ и К-ЭПА были проверены полевыми опытами в г. Воркуте.

Предлагаемый нами способ борьбы с морозным выпучиванием фундаментов при помощи полимерных пленок уменьшает силы выпучивания от 2,5 раз до 8 раз в зависимости от марки пленки и формы фундамента.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Теоретические основы применения высокомолекулярных

соединений в борьбе с морозным выпучиванием фундаментов

Касательные силы морозного выпучивания фундаментов, достигающие, как известно, значительных величин, зависят главным образом от сил смерзания грунта с фундаментом. Снизить силы смерзания - значит снизить силы выпучивания.

Смерзание пучинистых грунтов с поверхностью фундаментов происходит в том случае, если поверхность последних смачивается водой, адсорбированной частицами соприкасающегося грунта:

, (1)

где - поверхностная энергия смачиваемой поверхности на границе с воздухом;

- поверхностная энергия на границе смачивающейся поверхности и смачивающейся жидкости;

- поверхностная энергия жидкости на границе с воздухом;

- угол смачивания.

Если

, (2)

т. е.

, (3)

то имеет место десорбция воды с поверхности.

Полностью устранить смачиваемость поверхности фундаментов практически очень трудно, но снизить величину смачиваемости сравнительно легко. Это достигается, с одной стороны, за счет уменьшения общей величины поверхности фундамента (главным образом, за счет микронеровностей), с другой стороны - за счет снижения энергии смачиваемости.

Как показали эксперименты, проведенные в лаборатории физико-химии мерзлых грунтов НИИ оснований, этого можно достигнуть путем нанесения на поверхность фундамента тонкой пленки специально подобранного высокомолекулярного соединения. При этом необходимо учитывать свойства образующихся пленок, которые должны удовлетворять следующим требованиям: прочно удерживаться на поверхности фундамента, быть водонепроницаемыми, морозостойкими и обладать высокой механической прочностью.

Исходя из этих требований, были проведены значительные поисковые работы. В результате установлено, что все известные высокомолекулярные соединения в принципе пригодны для целей понижения прочности примерзания пучащихся грунтов к фундаментам, как, например, фенолформальдегидные, меламино-формальдегидные и эпоксидные смолы, а также силоксаны и др.

Теоретически допустимо, что влажный грунт не должен смерзаться с фундаментом, если поверхность последнего покрыта гидрофобным веществом. В действительности этого не происходит, так как с понижением температуры смачиваемость полимерной пленки восстанавливается.

Эпоксидные компаунды, которые мы рекомендуем, выгодно отличаются от многих других высокомолекулярных соединений тем, что они, снижая в несколько раз силы примерзания грунта к поверхности фундамента, обладают высокой адгезией к бетону, морозостойкостью, водонепроницаемостью, атмосферостойкостью. Они являются прекрасным антикоррозионным средством. Пленка эпоксидных компаундов долговечна.

Предложенные компаунды менее токсичны по сравнению с другими высокомолекулярными соединениями того же порядка.

Эпоксидные смолы, как известно, представляют собой олигомеры и полимеры, содержащие в макромолекуле эпоксидные группы (оксирановый цикл)

Они применяются для изготовления клеев, лаков, заливочных компаундов и т. д. Они образуют также гидрофобные пленки на поверхности твердых тел. Эпоксидные смолы в зависимости от условий полимеризации могут или склеивать различные тела, или образовывать гидрофобные пленки.

В основе склеивания, как известно, лежит смачиваемость, обусловленная взаимодействием полярных групп со смачиваемой поверхностью. Все полярные группы, входящие в состав поверхностно-активных веществ (-ОН; - СООН; -NH и др.), являются гидрофильными.

Если твердая полимерная пленка, образованная на поверхности бетона, характеризуется слабым химическим сродством к воде, в том числе и к воде, содержащейся в грунтовой системе, вполне естественно сделать следующее предположение. Гидрофобные свойства полимерной пленки в данном случае формируются под влиянием силового поля поверхности бетона, поскольку полимеризация эпоксидной смолы сопровождается раскрытием оксиранового цикла с образованием полярной группы - ОН. Адгезионно-когезионная прочность пленки обусловливается образованием химической связи гидроксила с поверхностными окислами бетона.

В связи с этим полимеризацию эпоксидной смолы на поверхности бетона структурно можно представить себе следующим образом:

Следовательно, гидрофобность поверхности пленки обуславливается совокупностью нераскрытых оксирановых циклов, образующих поверхность. При этом свойства поверхности в значительной мере, по-видимому, зависят от особенностей так называемой сшивки макромолекул.

Выполненные исследования и полученные экспериментальные данные по решению интересующей нас проблемы следует считать лишь начальной стадией. Предстоит провести дополнительные поиски среди существующих высокомолекулярных соединений или синтезировать новые вещества, которые бы характеризовались возможно большим сродством к бетону. В данном случае мы исходим из того предположения, что с увеличением фильности между бетоном и полимером будут формироваться пленки с максимально выраженными гидрофобными свойствами.