Применение листовых полимерных материалов для защиты строительных конструкций от коррозии
Проблема повышения срока службы и снижения эксплуатационных расходов промышленных зданий и сооружений химической, нефтехимической, металлургической и других смежных отраслей промышленности вызывает необходимость усиления борьбы с коррозией бетона и металла и изыскания новых эффективных методов защиты.
В отечественной антикоррозионной технике для защиты строительных конструкции и сооружений чаще всего применяют лакокрасочные покрытия и комбинированные керамические футеровки с использованием штучных килотоупоров. Однако в ряде случаев защита лакокрасочными материалами, создающими на поверхности пленку толщиной 0,2—0,4 мм, и многослойными футеровками, фильтрующими жидкости, не может быть признана удовлетворительной. Наиболее эффективной защитой служат листовые пластмассы как в качестве футеровочных, так и конструкционных материалов. Практическое применение получили полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, фторопласты, фаолит, поливинилхлорид, бипластмассы и стеклопластики благодаря высокой химической стойкости к агрессивным средам, герметичности, высокой прочности, достаточной тепло- и хладостойкости, технологичности.
Полиолефины (полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен) обладают почти универсальной химической стойкостью и высокими физико-механическими показателями. Сырье для получения полиолефинов недефицитно и имеет относительно низкую стоимость. Создана промышленная база по производству этих материалов, которая с каждым годом расширяется.
Полиолефины в виде пленок различной толщины используются для защиты от коррозии оборудования, специальных сооружений и строительных конструкций. Однако ввиду отсутствия надежных методов крепления этих материалов к защищаемой поверхности в настоящее время область применения их в значительной мере ограничена.
Для облицовки емкостей в качестве защитного материала в ряде случаев используют полиэтилен и в последнее время полипропилен, предварительно подвергнутые специальной обработке (инфракрасными лучами, горячими газами, хромовой кислотой или раствором хромового ангидрида в тетрахлор-этане). Приклеивают полиэтилен и полипропилен клеями на основе синтетических каучуков. Полученные таким образом покрытия, к сожалению, не всегда оказываются долговечными вследствие растрескивания при деформациях, возникающих из-за большого (в 8—10 раз) градиента линейного расширения термопласта и металла.
Одним из методов повышения эффективности крепления листовых полиолефинов к защищаемой поверхности является создание дублированных материалов, состоящих из термопласта и эластичной подложки и способных надежно приклеиваться к бетону и металлу. Применением эластичного подслоя достигается выравнивание разности температурных деформаций облицовочного материала и защищаемой конструкции, и таким образом предотвращается возникновение внутренних напряжений в футеровке.
В развитии работ, проведенных ранее НИИХИММАШ по созданию дублированных материалов, ВНИПИ Теплопроект исследованы полиэтилен и полипропилен с подложками из резиновых и различных стеклотканых материалов методом экструзионного нанесения расплава термопласта на подложку.
Для дублирования использовались полиэтилен ВД и НД, полипропилен марок ПП-3 и ПП-4, полиизобутилен листовой ПСГ-200, бутилкаучук, СКН-40, СКС-30 и др., а также стеклотканью материалы марок М-40, АСТТ, ХМ-900.
Установлено, что наибольшая прочность адгезионной связи кристаллических термопластов с подслоем достигается при следующих оптимальных параметрах дублирования: температура расплава полиэтилена — 195°С, полипропилена — 235°С, давление прижимных валков — не менее 10 кГ/см?, время контакта расплава полимера с подложкой под давлением — не менее 30 сек, добавка сажи и термопласты — не более 5%, толщина термопласта — 1,0—1,2 мм.
Двухслойные защитные материалы могут крепиться к бетонной и металлической поверхности эпоксидными, полиэфирными клеями и клеем 8S-1I. Для сварки швов покрытий используется пистолет-экструдер ПСПЭ-5М.
В последнее время Донецким Промстройннипроектом разработаны полимержелезобетонные конструкции, в которых поверхность железобетона защищена облицовкой из полимерного материала. В этом случае используется совместная работа трех материалов: стальная арматура воспринимает растягивающие усилия, бетон — сжимающие, а полимер придает конструкции непроницаемость, химическую стойкость, износостойкость. Для облицовки используются полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и ряд других термопластичных материалов, изготовляемых в виде листов любой длины и ширины до 1884 мм, у которых одна сторона ребристая, а другая гладкая. Профилированные листы могут быть надежно скреплены с железобетоном путем предварительной укладки в опалубку до бетонирования изделия или втапливания их ребер в поверхностный слой свежеотформованных изделий. Применение таких конструкций дает возможность совмещать бетонные и антикоррозионные работы и получать значительный экономический эффект.
Широкое распространение при защите от коррозии бетонных и железобетонных конструкций нашел полихлорвиниловый пластикат — листовой материал, получаемый вальцеванием смеси полихлорвиниловой смолы с пластификатором (дибутил-фталатом) и стабилизатором (стеаратом кальция). Пластикат водостоек, не подвержен действию кислот, щелочей слабых и средних концентраций и многих органических растворителей, обладает довольно высокими физико-механическими показателями.
Для крепления пластиката к защищаемой поверхности до последнего времени использовался клей 88-Н, а также перхлорвиниловые клеи.
Во ВНИПИ Теплопроект проведены работы по созданию нового клея для приклеивания полихлорвинилового пластиката к металлическим и бетонным поверхностям. Предлагаемый клей ЛЛР-IV представляет собой компаунд на основе акрилового сополимера БМК-5 и нефтеполимерной смолы и имеет ряд преимуществ перед пер хлорвиниловым клеем и клеем 88-Н: высокую водостойкость, химическую стойкость, теплостойкость (до +120°С). Разработана технология приклеивания пластиката толщиной листа 8—5 мм к защищаемом поверхности с применением клея ЛAP-IV. Сварка швов покрытия производится с помощью ролика-зубчатки и воздушной горелки на всю глубину нахлестки (2—2.5 см).
Большой интерес представляет также применение в качестве облицовочных материалов при антикоррозионной защите железобетонных и металлических конструкций фторопластов, обладающих универсальной химической стойкостью. Облицовка, как правило, ведется по сетке. Пленка из фторопластов, нагретых до размягчении, накладывается на сетку и прессуется. Наиболее перспективны двухслойные материалы, наружный слой которых состоит из фторопласта-4, а внутренний — из этого же материала с минеральными наполнителями, которые без всякой обработки могут приклеиваться любыми клеями к защищаемой поверхности.
Использование дублированных полимерных материалов для защиты от коррозии бетонных и металлических строительных конструкций и сооружений позволит резко увеличить срок их службы, полностью исключить толстостенные дорогостоящие и многодельные футеровки. Экономический эффект от использовании полимерных листовых материалов взамен футеровок на 1000 М2 только благодаря сокращению капитальных затрат составляет без учета долговечности покрытия 12 000 руб.
Канд. тех, наук Э. Г. БАЛЛЛЛЕВ, инженеры Ю. С.
КУРИЦЫНА, Э. А. КОГАН