§ 2.1. Комплексная теплогидроизоляция (ч. 5)
Комплексная теплогидроизоляция. Как указывалось, она выполняется из водонепроницаемых теплоизоляционных материалов: асфальтокерамзитобетона (АКБ), асфальтошлакобетона (БШС), легких полимербетонов и пеноэпоксидов, свойства которых приведены в табл. 2.6 и 2.7 [28, 62, 108].
Асфальтокерамзитобетон является смесью битума с керамзитовым гравием и песком, а асфальтошлакобетон — с топочным шлаком каменного угля, которые в горячем виде заливаются за опалубку или защитное ограждение. Наибольшей технико-экономической эффективностью отличается асфальтокерамзитобетон (АКБ), применяемый для теплогидроизоляции гидротехнических сооружений в зоне переменных горизонтов воды и для защиты бесканально прокладываемых теплопроводов при следующем соотношении компонентов (% массы):
| Гидротехнический | Теплотехнический | |
|
Нефтяной битум БНД 40/60 или БН 70/30 Резиновая крошка + машинное масло Керамзитовый гравий крупностью до 20 мм песок крупностью до 5 мм Минеральный наполнитель — зола ТЭС |
38 4+2 35 — 21 |
28 1,5+0,5 25 28 17 |
Таблица 2.6
Физико-механические свойства теплогидроизоляционных материалов (по Н.А. Смирнову, В.И. Сахарову)
| Свойства | Асфальтокерамзитобетон (АКБ) | Асфальтошлакобетон (БШС) | Пеноэпоксиды |
| Объемная масса, кг/м3 | 700—1100 | 1500—1800 | 50—320 |
|
Предел прочности, МПа: при сжатии растяжении изгибе |
1,6—4,0 0,2—1,0 0,8—1,5 |
1,5—2,0 0,2—0,5 0,7—1,0 |
0,5—5,0 0,3—3,0 0,5—7,0 |
| Коэффициент теплопроводности, Вт/м·град | 0,13—0,22 | 0,6—0,7 | 0,04—0,1 |
| Температуропроводность, м2/ч | (4÷7)·10–3 | 10–3 | 10–3—10–4 |
| Теплоустойчивость, ° С | 80—150 | 60—100 | 150—170 |
| Температура хрупкости, ° С | –20÷–50 | –6÷ + 20 | –70 |
| КЛРТ, 1/°С | (3÷6)·10–5 | (6÷15)·10–5 | (2÷8)·10–5 |
| Водопоглощение под вакуумом, % | 0,2—0,8 | 5—8 | 4—6 |
| Адгезия к бетону, МПа | 0,1—1,5 | 0,1—0,3 | 1,2—3,5 |
Таблица 2.7
Состав и свойства легких фурановых полимербетонов
| Состав и свойства | На керамзите | На шунгите | На шунгизите |
|
Соотношение компонентов, % массы мономера ФА + отвердителя БСК пористого гравия крупностью до 20 мм дробленого пористого песка минерального порошка |
12+3 12+3 37 30 18 |
7,7+1,9 7,7+1,9 54,2 27,5 8,7 |
11+2,7 11+2,7 30,3 46 10 |
| Плотность, кг/м3 | 1200 | 1600 | 1100 |
|
Прочность, МПа: при сжатии растяжении изгибе |
45,0 4,8 14,0 |
64,8 6,2 18,9 |
28,8 4,5 10,8 |
| Теплопроводность, Вт/м·град | 0,43 | 1,3 | 0,7 |
Можно изменять теплофизические свойства АКБ в достаточно широком диапазоне, используя в качестве заполнителя керамзит и шунгизит, а в качестве наполнителя — перлит и вермикулит, что позволяет получать теплопроводность даже менее 0,12 Вт/м·град. Деформационные свойства АКБ также можно изменять, если органическим вяжущим служит тугоплавкий битум — рубракс, сплавы битума с асфальтитом и полимербитумные сплавы (табл. 2.8). Исследования показали, что теплопроводность АКБ можно изменять от 1,0 до 0,5 Вт/м·град при теплоустойчивости до 150° С, что обеспечивает длительную службу теплогидроизоляции на эксплуатируемых теплопроводах.
Таблица 2.8
Состав и свойства теплофикационных асфальтокерамзитобетонов
| Состав и свойства | БР-5 | БР-7 | БР-7А | БТ-15 | БТЭП-12 |
|
Состав АКБ смеси, % массы: основное органическое вяжущее |
Рубракс |
Нефтяной битум БНД 40/60 |
|||
| 28 | 16 | 9,0 | 25,5 | 26,25 | |
| добавка асфальтита | Нет | 2,0 | 9,0 | Нет | Нет |
| резиновая крошка + масло | 2,0 | 2,0 | 2,0 | — | — |
| добавка каучука — пластификатора | Нет | Нет | Нет |
ДСТ-30 4,5 |
СКЭПт-30 3,75 |
| Минеральная часть (керамзит + зола ТЭС) | 70 | 80 | 80 | 70 | 70 |
| Температура размягчения вяжущего, ° С | 134 | 98 | 118 | 124 | 122 |
| Температура хрупкости вяжущего, ° С | +5 | –7 | –12 | –45 | –38 |
| Глубина проникания вяжущего, ° П | 3,2 | 26,1 | 39,6 | 2,5 | 2,7 |
|
Динамическая прочность асфальтокерамзитобетона, МН·м/м3: при +20° С 0° С 12° С |
5,1 3,2 2,3 |
3,2 1,0 1,0 |
1,8 0,8 0,5 |
3,6 1,9 1,1 |
1,3 1,8 0,75 |
С другой стороны, изменяя плотность АКБ от 0,8 до 1,1 г/см3 и обеспечивая эластичность покрытия даже при сильных морозах, можно регулировать давление АКБ смеси на опалубку и трещиноустойчивость покрытия для достижения требуемой надежности изоляции на напорных гранях гидросооружений. Расход составляющих приведен в табл. 2.9.
Таблица 2.9
Расход составляющих асфальтокерамзитобетона для покрытий (кг/м2)
| Материал | Толщина покрытия, см | ||
| 10 | 20 | 30 | |
| Асфальтокерамзитобетон | 100—105 | 200—210 | 300—315 |
|
В том числе: строительный битум БН 70/30 резиновая крошка машинное масло керамзитовый гравий крупностью до 20мм дробленый керамзит крупностью до 5мм минеральный порошок, зола ТЭС |
28—40 4—7,4 2—3,1 25—36,5 6—20 15—19 |
56—80 8—14,8 4—6,2 50—73 12—40 30—38 |
84—120 12—22,2 6—9,3 75—109 18—60 45—57 |
Впервые комплексная теплогидроизоляция из горячих асфальтовых мастик с защитой деревянными брусьями была осуществлена в 1934—1936 гг. на доках в Мурманске и Комсомольске-на-Амуре [39], а затем, с использованием битумно-шлаковой смеси (БШС) и металлической обшивки,— на ряде причалов побережья северных морей. Эти работы показали высокую надежность асфальтовой теплогидроизоляции даже в наиболее сложных эксплуатационных условиях. Однако теплогидроизоляция из асфальтокерамзитобетона все еще весьма дорога и трудоемка; кроме того, она требует применения горячих смесей.