Состав для искусственного льда

( 9) 09 КЗ/2 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН льскийнееваороваХаритоНОГО ике,в качествля возведенисооружений,ос,1 О ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(56) Авторское свидетельство СССРМ 334454, кл. Е 25 С 1/02, 1971.Авторское свидетельство СССРМ 1242505, кл, С 09 К 3/24, 1985.(54) СОСТАВ ДЛЯ ИСКУССТВЕНЛЬДА(57) Применение: в ледотехнстроительного материала дгидротехнических и другихИзобретение относится к ледотехнике и может быть применено в строительстве плотин мерзлого типа, дамб, экранов, перемычек и т.па 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, вклю 1 ающий воду, поливиниловый спирт и глицерин, содержит мелкодисперсный инертный материал, пенообразователь и тетраборат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:Поливиниловый спирт 5-10 Мелкодисперсный инертныйматериал 10-30 Глицерин 2-4 также для предотвращения пыления эолоотвалов или других мелкодисперсных пыле- видных 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 (П 0-1, 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 - 1Пенообразователь 0,1 - 4Вода ОстальноеПредлагаемый авторами состав льда является экологически неактивным.Кроме того, лед, полученный по заявляемому составу, нерастворим в мерзлом состоянии, практически нерастворим в таломсостоянии, Последнее обусловлено реакцией ПВС с тетраборатом натрия с созданием малорастворимого бораткомплексногосоединения ПВС.Предлагаемый состав позволяет получить прочный водонепроницаемый лед сдлительным сохранением этих свойств в талом виде. За счет пористости полученногольда увеличивается его теплостойкость,Искусственйый лед готовят следующимобразом,Приготавливается водный раствор поливинилового спирта (ПВС) (ГОСТ 107779-78)5-10 мас.%. Растворение ПВС осуществляется при 10 - 80 С. Затем добавляется пенообразователь (марок ПО, ПО, "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 перемешивании 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 - 40 ОС. 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 длярастворения необходимого количества буры; при содержании глицерина более 4мас.% заметно действие его как антифриза,снижающего температуру замерзания воды,Содержание пенообраэователя опреде 10 ляется его типом: для ПОА 4 вес.%, дляПО-ЗА 2-3 вес.%, для "Волгоната" 0,1мас.%,Количество добавляемого тетраборатанатрия определяется в общем виде реакци 15 онным соотношением с ПВС. Однако длинацепей и ПВС -сн снс а,0 Нварьируется даже у ПВС одной марки в до 20 статочно широких пределах. Экспериментально определена нижняя границасодержания тетрабората натрия 0,5 мас,%,которая достаточна для создания минимального количества водоупорного.матери 25 ала, При содержании тетрабората натрияболее 1 мас.% возможен случай неполногореагирования и он остается в растворе; Пористость создаваемого материала повышает его теплостойкость при кратности30 первоначальной пены менее 2, это увеличение несущественно. Прй кратности более 5наблюдается резкое уменьшение прочйостных характеристик. Цикл замораживанияулучшает прочностные характеристики ма 35 териала,.Рассматриваем механизированныйспособ. В зимний период при отрицательных.температурах воздуха производят следующие операции, Растворяют порошок40 ПВС в воде в количестве 5-10 мас,%. В этотраствор добавляют йенообразователь(ПО в количестве 4 вес,%) и мелкодисперсныйматериал, например золу, в количество от 10до 30 мас.%. Приготовленную суспензию,45 подают в воздушно-пенный ствол, например, струйного типа .при давлении напорадо 10 атм. В этот же ствол подают 25%-й.раствор тетрабората натрия в глицерине,Регулированием расхода подачи обеспечи 50 вают содержание тетрабората натрия и гли церина на выходе из ствола 0,5 - 1 и 2 - 4мас.% соответственно. В ствол принудительно от компрессора или используя разрежение от стриного потока подают воздух,55 обеспечивая кратность выходящей пены от2 до 5, Полученный пористый материал наносят на поверхности для выполнения гидроизоляционных работ послойно столщиной слоев от 0,5 до 2-3 см и замораживают холодным воздухом атмосФерй,1796650 Содержание компонентов, мас.Крат- Время до потери ность водонепроницаеПрочность Тетраборат льда мости с первоПенооб- раэовзв талом состояПВС ГлицеМелко- дисперсный напо- лнител Вода началь- при е при изгибе, в рин реходв из мерзлого состояния в талое ной тель натрия нии пены талом СОСТОЯпри темп, нии2.4 4 5 8 8 10 5,0 1,4 5,0 5.2 5 6,0 1,6 1,0 0,1 5,5 Составитель Т.,ИльинскаяТвхред М,Моргентал Корректор Т. Вашкович Редактор Заказ 631 Тираж Йодписнов ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская йаб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. 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 4-10МПа, близкой к прочности мерзлого грунта, Искусственный лед абсолютно водонепро ницаем в мерзлом состоянии, твплостоек; вталом 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 ф от значений в мерзлом состоянии,причем при высушивании материала механическая прочность возрастает.Ф о р мул а изобретения Состав для искусственного льда, вклю чающий поливиниловый спирт, глицерин иводу, о т л и ч э ю щ и й с я тем, что, с целью повышения прочности льда, теплостойкости и водонепроницаемости при оттаивании, он дополнительно содержит мелкодисперсный 10 инертный материал, пенообразователь итетраборзт натрия при следующем соотношении компонентов, мзс,:Поливиниловый спирт 5-10 Мвлкодисперсный ийертный15 материал 10-30Глицерин " 2-4 Тетраборат натрия . 0,5-1 Пенообразователь . 0,1-4 Вода Остальное.