Технология получения полимербетона с улучшенными характеристиками на основе фурфурола для использования в гидротехническом строительстве

Автор: Жангазы Нуржанович Молдамуратов, Райхан Сальтайевна Имамбаева, Нурлан Сальтаевич Имамбаев, Алтайы Аманкулович Игликов, Сагынтай Жакыпалиевич Таттибаев

Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild

Рубрика: Технологии производства строительных материалов и изделий

Статья в выпуске: 4 т.14, 2022 года.

Бесплатный доступ

Введение. Исследования свойств полимербетона показали, что он выгодно отличается от обычного бетона такими показателями, как механическая прочность, стойкость к агрессивным воздействиям различных сред, водостойкость, истираемость, водонепроницаемость, морозостойкость. В настоящее время можно получить полимербетоны с характерными и химическими свойствами: заданной плотностью, прочностью, деформативностью, пластичностью, коррозиостойкостью. Методы и материалы. Исследования проводились методом сравнения лабораторных испытаний полимербетона на фурфурольном связующем. Фурфурол обладает большой реакционной способностью и может образовывать смолообразные соединения со многими химическими продуктами. В фурфурол в разных соотношениях добавлялся дифениламин. В качестве отвердителя использовались бензолсульфокислота, серная кислота и их смесь при соотношении 1:1 по весу. Заполнителем различных составов полимеррастворов служил молотый песок или молотый андезит на наноструктурированном микро- наполнителе. Испытания проводились на прочность, химическую стойкость, износостойкость, водостойкость, истираемость, адгезию с металлом. Структурные изменения свойств изучались методом электронно-микроскопического анализа. Результаты и обсуждение. Установлено, что раствор дифениламина в фурфуроле, при условии отверждения его серной кислотой, бензолсульфокислотой или смесью этих кислот, является полимерным связующим, способным при твердении в обычных условиях с кислотостойкими заполнителями образовывать материал высокой прочности. Определено, что при приготовлении смолы соотношение фурфурола и дифениламина должно быть в пределах 1:0,5–0,3 по весу. Смола, содержащая 1 весовую часть фурфурола и 0,5 весовую часть дифениламина, условно названа ФД-1; содержащая 1 весовую часть фурфурола и 0,4 весовую часть дифениламина – ФД-2, смола же с 0,3 весовой частью дифениламина – ФД-3. Заключение и выводы. Введение в состав полимербетона наноструктурированного микронаполнителя позволит сэкономить дорогостоящую смолу. Сравнением технологий получения смолы ФД и изготовления полимербетона, а также из предварительных данных испытаний изучаемых материалов можно определить возможные технико-экономические преимущества полимербетона на смоле ФД перед применяемым в настоящее время в строительстве гидротехнических сооружений полимербетоном на мономере ФА (фурфуролацетоновый). Полимербетон на смоле ФД обладает высокой прочностью и превышает прочность полимербетона на мономере ФА на 20–25%.

Еще

Полимербетон, фурфурол, дифениламин, смола, наноструктурированные микронаполнители, полимерраствор, гидротехнические сооружения

Короткий адрес: https://sciup.org/142234645

IDR: 142234645   |   DOI: 10.15828/2075-8545-2022-14-4-306-318

Список литературы Технология получения полимербетона с улучшенными характеристиками на основе фурфурола для использования в гидротехническом строительстве

  • Jakiyayev BD, Moldamuratov ZN, Bayaliyeva GM, Ussenbayev BU, Yeskermessov ZE. Study of local erosion and development of effective structures of transverse bank protection structures. Periodicals of Engineering and Natural Sciences (PEN). 2021; 9(3): 457–473. Available from: https://doi.org/10.21533/pen.v9i3.2191
  • Kryžanowski A, Mikoš M, Šušteršic J, Planinc, I. Abrasion resistance of concrete in hydraulic structures. ACI Materials Journal. 2009; 106(4): 349–356. Available from: https://doi.org/10.14359/56655
  • Balzannikov MI, Mikhasek AA. The use of modified composite materials in building hydraulic engineering structures. In Procedia Engineering. 2014; 91: 183–187. Elsevier Ltd. Available from: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.12.043
  • Mazgaleva A, Bobylskaya V, Reshetnikov M. Concrete Polymer Material for the Protection of Concrete and Reinforced Concrete Structures of Hydraulic Structures from Biological Damage. In Lecture Notes in Networks and Systems. 2022; 402 LNNS: 1148–1158. Springer Science and Business Media Deutschland GmbH. Available from: https://doi.org/10.1007/978-3-030-96380-4_126
  • Moldamuratov ZhN, Iglikov AA, Sennikov MN, Madaliyeva EB, Turalina MT. Irrigation channel lining using shotcrete with additives. Nanotechnologies in Construction. 2022; 14(3): 227–240. Available from: https://doi.org/10.15828/2075-8545-2022-14-3-227-240. – EDN: BIEVUB.
  • Elshin IM. Polymer concretes in construction of hydraulic structures. Hydrotechnical Construction. 1981; 15(5): 269–272. Available from: Available from: https://doi.org/10.1007/BF01426730
  • Susilorini RM, Iskandar IR, Santosa BI. Long-Term Durability of Bio-Polymer Modified Concrete in Tidal Flooding Prone Area: A Challenge of Sustainable Concrete Materials. Sustainability (Switzerland). 2022; 14(3): 1565. Available from: https://doi.org/10.3390/su14031565
  • Onyshchenko A, Garkusha M, Klymenko M. Analysis of design and construction of hydrotechnical structures of transport construction in the from of water pipes made of polimer matters. Dorogi i Mosti. 2021; 24: 112–133. Available from: https://doi.org/10.36100/dorogimosti2021.24.112
  • Galvão JCA, Portella KF, Joukoski A, Mendes R, Ferreira ES. Use of waste polymers in concrete for repair of dam hydraulic surfaces. Construction and Building Materials. 2011; 25(2): 1049–1055. Available from: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2010.06.073
  • Sennikov MN, Omarova GE, Moldamuratov ZN. Study of the development of soil in the formation of channels hydraulic and static stability of cross-sectional shapes. World Applied Sciences Journal. 2014; 30(1): 99–104. Available from: https://doi.org/10.5829/idosi.wasj.2014.30.01.14008
  • Mazitova AK, Aminova GK, Buylova EA, Zaripov II, Vikhareva IN. Biodegradable polymer materialsand modifying additives: state of the art. Part III. Nanotechnologies in Construction. 2021; 13(2): 73–78. Available from: https://doi.org/10.15828/2075-8545-2021-13-2-73-78
  • Abdrakhmanova LA, Galeev RR, Khantimirov AG, Khozin VG. Efficiency of carbon nanostructures in the composition of wood-polymer composites based on polyvinyl chloride. Nanotechnologies in Construction. 2021; 13(3): 150–157. Available from: https://doi.org/10.15828/2075-8545-2021-13-3-150-157
  • Morozova MV, Ayzenshtadt AM, Akulova MV, Frolova MA, Shamanina AV. Evaluation of the possibility to use powders of polymineral silica-containing sands as a hydrophobizing coating. Nanotechnologies in Construction. 2021; 13(4): 222–228. Available from: https://doi.org/10.15828/2075-8545-2021-13-4-222-228
  • Baldanov AB, Bokhoeva LA, Shalbuev DV, Tumurova TB. Collagen Based Bio-Additives in Polymer Composites. Nanotechnologies in Construction. 2022; 14(2): 137–144. https://doi.org/10.15828/2075-8545-2022-14-2-137-144
  • Grzesiak S, Pahn M, Klingler A, Akpan EI, Schultz-Cornelius M, Wetzel B. Mechanical and Thermal Properties of Basalt Fibre Reinforced Polymer Lamellas for Renovation of Concrete Structures. Polymers. 2022; 14(4): 790. Available from: https://doi.org/10.3390/polym14040790
  • Kujawa W, Tarach I, Olewnik-Kruszkowska E, Rudawska A. Effect of polymer additives on the microstructure and mechanical properties of self-leveling rubberised concrete. Materials. 2022; 15(1): 249. Available from: https://doi.org/10.3390/ma15010249
  • Bondarev BA, Pankov AE, Belyaev TK. The influence of structure forming factors on low-cycle fatigue of a polymer composite material based on furfural acetone monomer (FAM). Bulletin of PNRPU. Construction and Architecture. 2019; 10(2): 119–125. Available from: https://doi.org/10.15593/2224-9826/2019.1.10
  • Gutarowska B, Kotynia R, Bieliński D, Anyszka R, Wreczycki J, Piotrowska M, Dziugan P. New sulfur organic polymer-concrete composites containing waste materials: Mechanical characteristics and resistance to biocorrosion. Materials. 2019; 12(16): 2602. Available from: https://doi.org/10.3390/ma12162602
  • Korneev AD, Meleshkin MF, Borkov PV. The durability of composite materials based on furfurolacetone monomer. Construction Materials. 2013; 15: 64–65.
  • Kumar A, Arora HC, Kapoor NR, Mohammed MA, Kumar K, Majumdar A, Thinnukool O. Compressive Strength Prediction of Lightweight Concrete: Machine Learning Models. Sustainability (Switzerland). 2022. 14(4): 2404. Available from: https://doi.org/10.3390/su14042404
  • Flohr A, Osburg A. Design and Development of Concretes for Special Rehabilitation Tasks. In MATEC Web of Conferences. 2018; 199: 07001. EDP Sciences. Available from: https://doi.org/10.1051/matecconf/201819907001
  • Jin-Min G, Yi W, Yi-Shun Z. Experimental research on modified polymer concrete. Electronic Journal of Geotechnical Engineering. 2014; 19: 4167–4176.
  • Gunasekaran M. Polymer-Impregnated Concrete Insulators/Insulating Structures. In 2019 IEEE Electrical Insulation Conference, EIC. 2019; 193–196. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc. Available from: https://doi.org/10.1109/EIC43217.2019.9046588
  • Tchetgnia-Ngassam IL, Lespinasse F, Marceau S, Chaussadent T. Physico-chemical properties and durability of polymer modified repair materials. In Concrete Repair, Rehabilitation and Retrofitting III – Proceedings of the 3rd International Conference on Concrete Repair, Rehabilitation and Retrofitting, ICCRRR. 2012. 916–921. Available from: https://doi.org/10.1201/b12750-152
  • Manapbayev B, Alimbayev B, Amanbayev E, Kabdushev A., Moldamuratov Zh. Study of internal corrosion on the turning angles in steel pipes. E3S Web of Conferences. 2021; 225:01004. Available from: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202122501004
Еще
Статья научная