— Все документы — Отраслевые и ведомственные нормативно-методические документы — Проектирование и строительство автомобильных дорог — МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ СМЕРЗАЮЩИХСЯ ГРУНТОВ И ДРУГИХ ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПЕНОПЛАСТОМ И ПЕНОЛЬДОМ

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ СМЕРЗАЮЩИХСЯ ГРУНТОВ И ДРУГИХ ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПЕНОПЛАСТОМ И ПЕНОЛЬДОМ

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ СМЕРЗАЮЩИХСЯ ГРУНТОВ И ДРУГИХ ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПЕНОПЛАСТОМ И ПЕНОЛЬДОМ

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

СОЮЗДОРНИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ

СМЕРЗАЮЩИХСЯ ГРУНТОВ

И ДРУГИХ ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

ПЕНОПЛАСТОМ И ПЕНОЛЬДОМ

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие. 2

1. Общие положения. 2

2. Исходные компоненты, состав и свойства пенистых материалов  3

Быстротвердеющий пенопласт. 3

Пенолед. 5

Правила транспортировки и хранения компонентов. 6

3. Средства механизации. 6

Выбор базового пеногенератора и установки. 6

Пеногенераторы с механическим распределением пены.. 7

4. Расчет толщины теплоизоляционного слоя и расхода пенистых материалов  8

Определение толщины теплоизоляционного слоя. 8

Определение расхода теплоизоляционного материла. 10

5. Технология производства теплоизоляционных работ Утепление карьеров и складированных материалов. 11

Утеплениецементобетонного покрытия. 12

Контроль качества и приемка  работ. 13

6. Стоимость и технико-экономическая эффективность теплоизоляционных работ  13

7. Техника безопасности. 15

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. 16

Основные свойства исходных. компонентов для получения БТП   16

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. 17

Технические данные пеногенераторных установок (машин)17

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. 19

Организация растворного узла. 19

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. 19

Результаты расчета толщины теплоизоляционного слоя грунта из БТП   19

по теоретическому решению задачи теплопереноса (метод Ю. Я. Андрейченко)19

ПРИЛОЖЕНИЕ 5. 20

Фактические данные об эффективности и объемах внедрения БТП   20

и пенольда в различных. регионах СССР. 20

ПРИЛОЖЕНИЕ 6. 20

Расчет приведенных затрат вариантов установок. 20

по приготовлению и  распределению БТП.. 20

 

Утверждены зам. директора Союздорнии

канд. техн. наук Б.С. Марышевым

Проведено обобщение материалов по защите грунтов, стройматериалов и цементобетона от промерзания быстротвердеющим пенопластом и пенольдом. Приведены данные по выбору рецептуры, механизации и технологии изготовления пен. Предложена методика расчета толщин отепляющих покрытий с учетом среднестатистических климатологических данных. Обобщены результаты полевых наблюдений и приведены сведения об эффективности и экономике утепления.

Выполнение предложенных рекомендаций позволит повысить качество и эффективность теплозащиты, усовершенствовать технологию получения быстротвердеющих пенопластов.

Предисловие

В практике дорожного и аэродромного строительства разработка грунтов и сооружение земляного полотна в зимнее время сопряжены с определенными трудностями; в результате снижается качество строительства, что обусловлено высокой прочностью смерзшегося грунта и попаданием в тело насыпи его комьев.

Одним из путей существенного облегчения разработки грунта зимой и заметного снижения дефектов "зимнего" земляного полотна может служить использование такой индустриальной технологии разработки, укладки и уплотнения грунта, которая предусматривает полное или частичное предохранение его от промерзания.

Немаловажное значение имеет теплоизоляция, например, твердеющего и набирающего прочность цементобетонного покрытия в холодное и жаркое время года, которая препятствует чрезмерному охлаждению и нагреву покрытия, сглаживает суточные перепады температуры на его поверхности.

"Методические рекомендации по теплоизоляции смерзающихся грунтов и других дорожно-строительных материалов пенопластом и пенольдом" излагают комплекс вопросов по подбору составов исходных компонентов, выбору необходимых средств механизации и технологии выполнения работ по отеплению "поверхностей грунтовых карьеров, некоторых покрытий и складированных материалов быстротвердеющим пенопластом и замерзающими пенами, приготавливаемыми на месте производства работ.

"Методические рекомендации" разработаны в дополнение и развитие соответствующих положений глав СНиП 3.06.03-85, СНиП 2.05.02-85 и "Руководства  по сооружению земляного полотна автомобильных дорог" (М.: Транспорт, 1982). Они представляют собой переработку "Методических рекомендаций по технологии отепления грунта пенистыми материалами при его зимней разработке" (Союздорнии. М., 1979). Причем существенной переработке и расширению подверглись разделы, относящиеся к вопросам механизации, технологии и области применения пенистых материалов. Дополнительно приведены сведения о внедрении и экономической эффективности применения этих материалов в различных регионах страны.

"Методические рекомендации" составили кандидаты технических наук В.М. Иевлев, М.П. Костельов (Ленинградский филиал Союздорнии), инженеры Ф.В. Панфилов, А.И. Суворов (Союздорнии) и А.Л. Давыдов. Общее редактирование выполнено канд. техн. наук М.П. Костельовым.

1. Общие положения

1.1. "Методические рекомендации по теплоизоляции смерзающихся грунтов и других дорожно-строительных материалов пенопластом и пенольдом могут быть использованы при планировании и проведении теплоизоляционных работ в случаях сооружения земляного полотна, оснований и покрытий автомобильных дорог в зимний и жаркий летний периоды.

1.2. Теплообменные процессы между грунтом (илидругим дорожно-строительным материалом) и окружающим воздухом регулируются с помощью специального пенопокрытия, устраиваемого из быстротвердеющего пенопласта (БТП) и замерзающей водо-воздушной пены (пенолед).

БТП является универсальным и наиболее эффективным из всех используемых в дорожном строительстве теплоизоляционных материалов. Его применение позволяет полностью или частично предотвратить промерзание или перегрев защищаемого грунта, цементобетона или другого материала.

Пенолед позволяет снизить глубину промерзания грунта, особенно в районах с холодным континентальным климатом, но полностью защитить от действия мороза не может, так как должен укладываться только на замерзшую поверхность при устойчивой отрицательной температуре воздуха (не выше минус 10°С).

1.3. Область применения БТП в дорожном строительстве следующая:

защита грунтовых карьеров от промерзания;

теплоизоляция цементобетонных покрытий при их укладке в осенне-зимний период и защитаих от чрезмерного перегрева и для уменьшения суточного перепада температур на их поверхности в условиях жаркого климата;

теплоизоляция штабелей складированных смерзающихся дорожно-строительных материалов.

Область применения пенольда:

снижение глубины промерзания грунтовых карьеров в районах с холодным климатом;

снижение промерзания буртов дорожно-строительных материалов;

дополнительное утепление карьеров в целях уменьшения расхода БТП; применяется после укладки БТП только при наступлении зимнего периода года.

1.4. БТП и пенолед имеют ряд преимуществ перед другими теплоизоляционными материалами:

возможность их получения в полевых условиях непосредственно на месте и в момент производства теплоизоляционных работ;

полная механизация процесса их получения и распределения по тепло изолируемой поверхности;

минимальная теплопроводность по сравнению с известными теплоизоляционными материалами.

1.5. БТП наиболее целесообразно укладывать в предзимний период при положительной температуре воздуха, хотя эту операцию можно производить и при отрицательной температуре. В условиях морского климата, характеризуемого частыми оттепелями в зимний период, необходимо пенопокрытие укрыть водонепроницаемой пленкой.

Пенолед из водо-воздушной пены обычно применяют в декабре или январе в зависимости от климатической зоны места работ.

1.6. Рациональность применения пенистых теплоизоляционных материалов для открытых дорожно-строительных работ в зимний период должна подтверждаться технико-экономическим расчетом. При этом следует учитывать, что утепление не только облегчает разработку грунта и материалов, но в значительной мере повышает качество возводимого земляного полотна и устойчивость дорожной конструкции в целом.

1.7. Пенистые материалы не нуждаются в специальной утилизации после использования, так как не оказывают вредного воздействия на биосферу. Пенолед без остатка стаивает вместе со снегом. БТП не содержит вредных компонентов, а некоторые его виды даже полезны для растений. Так, БТП, отвержденный ортофосфорной кислотой, в почве постепенно разлагается, являясь при этом медленно действующим азотным удобрением. Соответствующими инструкциями Министерства водного хозяйства и Министерства сельского хозяйства разрешено применять БТП в гидромелиоративном строительстве для улучшения структуры почв и для защиты буртов сельскохозяйственной продукции от замерзания в зимний период.

2. Исходные компоненты, состав и свойства пенистых материалов

Быстротвердеющий пенопласт

2.1. БТП получают путем вспенивания в смесительном устройстве (пеногенераторе) сжатым воздухом водного раствора карбамидоформальдегидной смолы и пенообразователя с последующим отверждением полученной пены при помощи катализатора (крепителя).

2.2. Для приготовления БТП, практически пригодны любые марки карбамидоформальдегидных смол, выпускаемых отечественной промышленностью в соответствии с ГОСТ 14231-78, однако предпочтительнее использовать смолы марок КФ-Б (быстроотверждающуюся) и КФ-МТ (малотоксичную), применяемые специально для производства теплоизоляционных материаловх).

_____________

х) На некоторых производствах пока еще продолжается выпуск смол, маркируемых по прежней нормативно-технической документации. Из таких смол наиболее пригодными для получения БТП являются МФ-17Б и КС-П.

Карбамидоформальдегидная смола представляет собой водную вязкую суспензию с плотностью 1,26-1,28 г/см3, негорючую, невзрывоопасную, белого или бледно-желтого цвета, замерзающую при температуре около минус 18°С.

2.3. Для вспенивания БТП можно использовать различные пенообразователи жидкого и порошкообразного вида (ПО-1, ПО-3, сульфонол, волгонат и др.); предпочтение следует отдавать пенообразователям алкиларилсульфонатного типа (сульфонол, волгонат).

2.4. Для отверждения БТП следует использовать быстродействующие катализаторы, в основном органические и неорганические кислоты (соляную, ортофосфорную, щавелевую), некоторые соли (хлористое железо, сернокислый аммоний, хлористый аммоний и др.), эфиры жирных кислот (дибутилсульфат и др.). Поскольку не все виды катализаторов реагируют со всеми марками смол, то катализатор приобретают только после его проверки на реактивность с имеющейся смолой.

2.5. Наиболее распространенным и дешевым катализатором является соляная кислота HCl, представляющая собой жидкость с резким запахом, характерным для хлористого водорода. Обычная концентрированная соляная кислота содержит 37 % хлористого водорода и имеет истинную плотность 1,19 г/см3, она дымит на воздухе. Кислота для технических целей обычно окрашена примесями (главным образом Fe2О3) в желтый цвет и содержит около 27,5 % НСl. Синтетическая соляная кислота содержит 31 % HCl. В составе БТП обычно используется кислота, разбавленная до 4-5%-ной концентрации. Основные характеристики рабочих компонентов, применяемых для получения БТП, приведены в прил. 1.

2.6. Для получения БТП? используют бытовую воду (лучше питьевую), не содержащую щелочей, кислот и нефтепродуктов.

2.7. В зависимости от типа установки для получения БТП перечисленные выше компоненты могут полироваться отдельно либо смешиваться непосредственно перед получением пенопласта в определенном сочетании. По наиболее распространенной схеме получения БТП используют два рабочих раствора: водный раствор смолы и пенообразователя и водный раствор катализатора (слабая кислота).

2.8. Для получения БТП на практике в основном используются следующие компоненты: смола - 30-33 %; пенообразователь - 1-4 %; соляная кислота 4-5 %-ной концентрации - 15-16 %; вода - 50-55 %.

В соответствии с этой рецептурой расход исходных компонентов для получения 1 м3 пенопласта с различной кратностью (т.е. отношением конечного его объема к объему раствора исходных материалов) при использовании различных пенообразователей приведен в табл. 1.

При использовании пенообразователя сульфонол или волгонатих расход на 1 м3 раствора должен быть в пределах 10-12 кг (сульфонол) и 2,5-3 кг (волгонат). Для получения 1 м3 пены расход этих пенообразователей уменьшается пропорционально кратности пены.

2.9. На выходе из пеногенератора БТП представляет собой постепенно загустевающую сметанообразную текучую массу. Через 1-3 мин после приготовления начинается процесс отверждения пены под действием катализатора - отвердителя. Этот процесс может продолжаться от 30-40 мин до нескольких часов в зависимости от температуры воздуха и количества или концентрации катализатора. Полученная пена содержит большое количество влаги (до 300-600 %), которая затем постепенно испаряется.

Если на выходе из пеногенератора пена имеет плотность 30-100 кг/м3, то в закрепленном и высушенном на воздухе состоянии она представляет собой легкий пористый материал белого цвета с плотностью 15-50 кг/м3, прочностью при сжатии 0,01-0,1 МПа и низкой теплопроводностью (коэффициент теплопроводности - 0,03 -0,06 Вт/(мград.). БТП достаточно устойчив к воздействию погодных условий - смене положительных и отрицательных температур, ветровым и снеговым нагрузкам, не растворяется в воде. Затвердевшая пена не горит и поэтому не представляет собой пожарной опасности, на открытом пламени она обугливается без воспламенения.

Таблица 1

Номер

по

пор.

Исходный компонент

Потребность в компонентах для

получения

1 м3 раствора, кг

Расход компонента, кг, для получения

1 м3 пены при кратности

10

20

30

40

50

1

Смола КФ-Б,

МФ-17Б и др.

340

34,0

17,0

11,3

8,5

6,8

2

Пенообразователь ПО-1 или ПО-3

45

4,5

2,3

1,5

1,1

0,9

3

Катализатор - соляная кислота 4-5 %-ной концентрации или ортофосфорная кислота 3-4 %-ной концентрации

165

16,5

8,2

5,5

4,1

3,3

4

Вода

550

55,0

27,5

18,3

13,8

11,0

 

Всего:

1100

110,0

55,0

36,6

27,5

22,0

Примечание. Для приготовления 1 м3 раствора расход пенообразователя сульфонол должен быть в пределах 10-12 кг, волгонат - 2,5-3 кг. Для получения 1 м3 пены расход этих пенообразователей уменьшается пропорционально кратности пены.

2.10. Поскольку БТП содержит около 40-50 % закрытых и около 50-60 % открытых пор, он является водо - и воздухопроницаемым. При длительном действии атмосферных осадков БТП насыщается водой и частично теряет свои теплоизоляционные свойства, что необходимо учитывать при его практическом применении.

2.11. Основные физико-механические свойства БТП - теплопроводность, прочность, водопроницаемость - можно регулировать путем изменения кратности пены в широком диапазоне. Кратность пены определяет плотность БТП, поскольку усадка твердеющей пены при правильном соотношении смолы и кислоты незначительна (рис. 1).

2.12. Увеличение кратности пены (снижение плотности) имеет положительную и отрицательную стороны: улучшаются теплоизоляционные свойства БТП (рис. 2), но снижается прочность (несущая способность) и увеличиваются водонасыщение (рис. 3), усадка и раздуваемость пены. С повышением кратности пены уменьшается расход компонентов и соответственно снижается себестоимость пенопласта. Поэтому рациональные пределы значений кратности пены при изготовлении БТП колеблются от 20 до 60 и назначаются в зависимости от конкретных условий и места строительства.


Рис. 1. Влияние концентрации кислоты на усадку пены


Рис. 2. Зависимость прочности s и теплопроводности l пенопласта от его кратности n


Рис. 3. Влияние плотности r БТП на его водонасыщение W

2.13. В районах с суровым континентальным климатом рекомендуется использовать легкие пенопласты кратностью от 40 до 60, обладающие минимальной теплопроводностью.

В районах, где имеется опасность зимних оттепелей и, следовательно, водонасыщения покрытия (например, Мурманская обл., Прибалтика, Ленинградская обл. и др,), следует использовать более тяжелые пенопласты (кратностью 20-40), обладающие меньшей водопроницаемостью и повышенной прочностью при эксплуатации.

В указанных районах, теплоизолирующие покрытия из БТП лучше устраивать в более поздний период - конец осени или даже начало зимы.

В районах с сухим континентальным климатом предпочтительно более раннее утепление карьеров и складированного материала в целях сохранения естественного тепла изолируемого объекта.

Пенолед


Возврат к списку
(Нет голосов)

Комментарии (0)


Чтобы оставить комментарий вам необходимо авторизоваться
Самые популярные документы
Новости
Все новости