Состав для искусственного льда

 

Применение: в ледотехнике, в качестве строительного материала для возведения гидротехнических и других сооружений, а также для предотвращения пыления эолоотвалов или других мелкодисперсных пылевидных материалов. Сущность изобретения: предлагаемый состав содержит воду, поливиниловый спирт, глицерин, мелкодисперсный инертный материал, пенообразователь и тетраборат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%: поливиниловый спирт 5-10; мелкодисперсный инертный материал, преимущественно глина, зола, песок 10-30; глицерин 2-4; тетраборат натрия 0,5-1; пенообразователь (ПО-1, ПО-ЗА, Волгонат) 0,1-4; вода остальное, что обеспечивает повышение прочности, теплостойкости и снижение водопроницаемости искусственного льда при оттаивании. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 09 К 3/24

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕ НТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4953155/04 (22) 30.04.91 (46) 23.02.93. Бюл. hL 7 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт гидротехники им. Б.Е.Веденеева (72) Н.К.Васильев, Е.Л,Разговорова, И,Н.Шаталина, Ю.А.Иванов и В,Н.Харитонов (56) Авторское свидетельство СССР

М 334454, кл. F 25 С 1/02, 1971.

Авторское свидетельство СССР

М 1242505, кл, С 09 К3/24, 1985. (54) СОСТАВ ДЛЯ ИСКУССТВЕННОГО

ЛЬДА (57) Применение: в ледотехнике, в качестве строительного материала для возведения гидротехнических и других сооружений, а Изобретение относится к ледотехнике и может быть применено в строительстве плотин мерзлого типа, дамб, экранов, перемычек и т.п., а также для предотвращения пылеиия эолоотвалов или отвалов других мелкодисперсных пылевидных материалов.

Цель изобретения — повышение прочности, теплостойкости и снижение водопроницаемости искусственного льда при оттаивании.

Поставленная цель достигается тем, что состав для искусственного льда, включающий воду, поливиниловый спирт и глицерин, содержит мелкодисперсный инертный материал, пенообразователь и тетраборат натрия при следующем соотношении компонентов, мас. ь:

Поливиниловый спирт 5-10

Мелкодисперсный инертный материал 10-30

Глицерин 2-4

„„5U „„1796650A1 также для предотвращения пыления эолоотвалов или других мелкодисперсных пылевидных материалов. Сущность изобретения: предлагаемый состав содержит воду, поливиниловый спирт, глицерин, мелкодисперсный инертный материал, пенообразователь и тетраборат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.$: поливиниловый спирт 5 — 10; мелкодисперсный инертный материал, преимущественно глина, зола, песок 10 — 30; глицерин 2-4; тетраборат натрия 0 5 — 1; пенообразователь (R0-1, ПО-ЗА, "Волгонат")

0,1 — 4; вода остальное, что обеспечивает повышение прочности, теплостойкости и снижение водопроницаемости искусственного льда при оттаивании. 1 табл.

Тетраборат натрия 0,5 — 1

Пенообразователь 0,1 — 4

Вода Остальное

Предлагаемый авторами состав льда является экологически неактивным.

Кроме того, лед, полученный по заявляемому составу, нерастворим в мерзлом состоянии. практически нерастворим в талом состоянии, Последнее обусловлено реакцией ПВС с тетраборатом натрия с созданием мало ра ство римого бо ратко м плексн ого соединения ПВС.

Предлагаемый состав позволяет получить прочный водонепроницаемый лед с длительным сохранением этих свойств в талом виде. 3а счет пористости полученного льда увеличивается его теплостойкость.

Искусственйый лед готовят следующим образом, Приготавливается водный раствор поливинилового спирта (ПВС) (ГОСТ 107779-78) 1796650

5-10 мас.%. Растворение ПВС осуществляется при 10 — 80 С. Затем добавляется пенообразователь (марок ПО-1, ПО-6, "Волгонат") в количестве 0,1-4 мас. и мелкодисперсный инертный (нерастворимый или малорастворимый в воде) материал, например золу, песок, порошки глин, суглинка в количестве от 10 до 30 мас.%.

На следующем этапе приготавливают раствор тетрабората натрия (бупы) (ГОСТ

8429-69) в глицерине, который добавляют в первый с перемешиванием. Содержание глицерина должно составлять 2-4 мас.$, а буры 0,5-1,0 мас., При перемешиаании происходит вовлечение воздуха в материал, Кратность полученного материала может достигать 5. Приготовленный материал охлаждают и замораживают, Тетраборат натрия взаимодействует с

ПВС с созданием бораткомллексного соединения — практически нерастворимо в воде, а мелкодисперсный инертный материал обволакивает частицы поверхностной пленкой; Адсорбция ПВС на частицах мелкодисперсного материала. создает условия для равномерного распределения малорастворимого бораткомплексного соединения по всему объему создаваемого материала. Равномерность распределения обеспечивает водонепроницаемость создаваемого искусственного льда. Причем экспериментально установлена тенденция: с повышением температуры растворения ПВС в воде снижается растворимость бораткомплексного соединения, который становится практически йерастворим в холодной воде (до 20 С) при температуре растворения ПВС в воде выше 30 — 40ОС. Добавление пенообразователя улучшает теплофизические свойства искусственного льда, теплостойкость, теплоиэолирующая способность за счет пористости, Эксйерйментально установлено, что содержание ПВС менее 5 мас,% не обеспечивает достаточного.. количества бораткомплексного соединения по всему объему материала. Содержание ПВС свыше

10 мас,% ограничено повышенной вязко, стью раствора. Повышенная вязкость делает практически невозможным перемешивание раствора вместе с мелкодисперсной добавкой, тем самым не достигается однородности распределения бораткомплексного соединения между частицами добавки, Содержание мел кодисперсной добавки ниже 10 мас;% недостаточно для предотвращения образования сгустков бораткомплексного соединения ПВС, при содержании более 30 мас.% затруднено перемешивание смеси и ухудшается воэдухововлечение. Добавление глицерина более 2 мас.% необходимо для пластифицирования ПВС и для растворения необходимого количества буры; при содержании глицерина более 4 мас.% заметно действие его как антифриза, снижающего температуру замерзания воды, Содержание пенообраэователя опреде"0 ляется его типом: для ПО-1А 4 вес.%, для

ПО-ЗА 2-3 вес.%, для "Волгоната" 0,1 мас.%.

Количество добавляемого тетрабората натрия определяется в общем виде реакци15 онным соотношением с ПВС. Однако длина цепей и ПВС -сн снсн2 он варьируется даже у ПВС одной марки в до20 статочно широких пределах. Эксперимен..тально определена нижняя граница содержания тетрабората натрия 0,5 мас.%, которая достаточна для создания минимальйого количества водоупорного.матери25 ала, При содержании тетрабората натрия более 1 мас.% возможен случай неполного реагирования и он остается в растворе; Пористость создаваемого материала повышает его теплостойкость при кратности

30 первоначальной пены менее 2, это увеличение несущественно. Прй кратности более 5 наблюдается резкое уменьшение прочйостных характеристик. Цикл замораживания улучшает прочностные характеристики ма35 териала.Рассматриваем. механизированный способ. В зимний период при отрицательных.температурах воздуха производят следующие операции. Растворяют порошок

40 ПВС в воде в количестве 5-10 мас,%. В этот раствор добавляют йенообразователь {f10-1 в количестве 4 вес.%) и мелкодисперсный материал, например золу, в количество от 10 до 30 мас.%. Приготовленную суспензию, подают в воздушно-пенный ствол, например, струйного типа при давлении напора до 10 атм. В этот же ствол подают 25%-й раствор тетрабората натрия в глицерине, Регулированием расхода подачи обеспечи50 вают содержание тетрабората натрия и гли церина на выходе из ствола 0,5 — 1 и 2 — 4 мас.% соответственно. В ствол принудительно от компрессора или используя разрежение от стриного потока подают воздух, 55 обеспечивая кратность выходящей пены от

2 до 5, Полученный пористый материал наносят на поверхности для выполнения гидроизоляционных работ послойно с толщиной слоев от 0,5 до 2-3 см и замораживают холодным воздухом атмосферй.

1796650

Содержание компонентов,мас.7;

Время до потери Прочноводонепроницае- сть

Кратность льда

Тетраборат мости с первоПенообраэовав талом состоя"

ГлицеМелкодисперсный наполнител

Вода при переходе из мерзлого состояния в талое при изгибе, в начальрин ной натрия тель нии пены талом состоятемп. нии (зола) воды

20 С при темп6рат.

200С, МПа

4,5 1,2

5,0

6,0

6;5

7,0

До 100

До 100

До 100

До 100 о 100

0,5

2.. 4

2.

4

5

8

5,0

1,4

5,0

52

6,0

1,6

1,0

0,1

5,5

Составитель Т.,Ильинская

Техред М,Моргентал Корректор Т, Вашкович

Редактор

Заказ 631 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям tl pH ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

В таблице представлены результаты испытаний искусственного льда.

Полученный по заявляемому составу искусственный лед экологически неактивен и имеет закрытопористую структуру с прочно.. стью при изгибе 2-3 МПа. при сжатии 4-10

-МПа, близкой к прочности мерзлого грунта.

Искусственный лед абсолютно водонепро° ницаем в мерзлом состоянии, теплостоек; в талом состоянии (при положительных температурах) потеря водонепроницаемости при температуре воды до 10 С не зафиксирована, при температуре воды 20 С водо-. проницаемость проявляется через длительное время (через несколько сотен часов). В талом состоянии лед сохраняет механические свойства твердого тела, прочностные характеристики снижаются не более 40 g» от значений в мерзлом состоянии, причем при высушивании материала механическая прочность возрастает.

Формула изобретения

Состав для искусственного льда, вклю5 чающий поливиниловый спирт, глицерин и воду, о т л и ч э ю шийся тем, что, с целью повышения прочности льда, теплостойкости и водонепроницаемости при оттаивании, он дополнительно содержит мелкодисперсный

10 инертный материал, пенообразователь и тетраборэт натрия при следующем соотношении компонентов, мэс.g:

Поливиниловый спирт 5-10

Мвлкодисперсный ийертный

15 материал 10-30

Глицерин " 2-4

Тетраборат натрия . 0,5-1

Пенообразователь 0,1-4

Вода Остальное.