Технология устройства напыляемой полимерной гидроизоляции мостовых сооружений при пониженных температурах

Объектом исследования является технология устройства напыляемой нагреваемой гидроизоляции мостовых сооружений на основе изоционата под горячие асфальтобетонные смеси (литой асфальтобетон и щебеночно-мастичный асфальтобетон). Предметом исследования является методика теплофизического моделирования взаимодействия нагреваемой напыляемой смеси компонентов гидроизоляции с основанием с учетом температуры окружающего воздуха, временем полимеризации, теплопроводности и макрошероховатости основания. Цель работы: разработка научно обоснованного технологического решения, обеспечивающего направленное теплофизическое регулирование устройства напыляемой полимерной гидроизоляции плиты проезжей части мостовых сооружений на основе изоционатов при пониженных температурах на основе предупреждения возникновения и устранения точечных дефектов (каверн). Для этого поставлены и решены следующие научные задачи: 1. Провести комплексный анализ существующих технологий, методов технического нормирования, теплофизического моделирования и контроля качества устройства гидроизоляции железобетонных и металлических пролетных строений мостовых сооружений. 2. Разработать методологию теплофизического моделирования взаимодействия напыляемого слоя гидроизоляции с основанием и окружающим воздухом на основе положений технологической теплофизики. Разработать алгоритм расчета и компьютерную программу для исследования процесса теплофизического взаимодействия нагретого напыленного слоя гидроизоляции с основанием и воздухом. 3. Исследовать на основе реального производственного процесса напыления слоя гидроизоляции при температуре окружающего воздуха от 0 градусов и до 10 градусов изменение температурного поля посредством тепловизора и процесс образования точечных дефектов (каверн) на макрошероховатом основании, покрытом грунтовочным слоем. 4. Разработать рекомендации по усовершенствованию технологии устройства напыляемой полимерной гидроизоляции плиты проезжей части железобетонных и металлических пролетных строений мостов при температурах от 0 градусов и до 10 градусов с целью расширения строительного сезона. Научная новизна: 1. Разработана методология теплофизического моделирования взаимодействия напыляемого слоя полимерной гидроизоляции плиты проезжей части железобетонных и металлических пролетных строений мостовых сооружений при пониженных температурах с основанием и воздухом с учетом выявленной автором зависимости времени остывания и полимеризации от температуры напыления и окружающей среды. 2. Предложено новое применение модели технологической теплофизики в задаче взаимодействия напыляемой нагреваемой двухкомпонентной смеси с основанием и воздухом при устройстве гидроизоляции на поверхности железобетонной или металлической плиты проезжей части мостового сооружения при температуре окружающего воздуха от 0 градусов до 10 градусов. 3. Применение элементарных функций в разработанном вычислительном алгоритме и компьютерной программе моделирования процесса теплофизического взаимодействия нагретого слоя напыляемой гидроизоляции с основанием и воздухом с подтверждением достоверности расчета на основе применения тепловизорного мониторинга. 4. Впервые разработана классификация точечных дефектов и установлен механизм образования каверн (нарушения целостности) в слое гидроизоляции на склоне макрошероховатости, связанный с температурой и расходом напыляемой смеси, временем остывания и полимеризации, а также шириной и высотой склона макрошероховатости. Экспериментально установлена толщина слоя гидроизоляции, до которой происходит интенсивное кавернообразование – 1,1 мм. Положения, выносимые на защиту: 1. Основные подходы и теоретическая основа технического нормирования, теплофизического моделирования, устройства и контроля качества напыляемой нагреваемой гидроизоляции мостовых сооружений с совместным учетом скорости остывания и полимеризации напыляемого материала гидроизоляции и геометрии макрошероховатости железобетонной и металлической ортотропной плит. 2. Достижение соответствия результатов вычислительного моделирования процесса теплофизического взаимодействия нагретого напыленного слоя гидроизоляции с основанием и воздухом с результатами измерения теплового поля с помощью тепловизора. Результаты ранжирования доминирующих факторов, влияющих на изменение теплофизического взаимодействия. 3. Классификация и механизм образования каверн (нарушения целостности) в слое гидроизоляции на склоне макрошероховатости, связанный с температурой и расходом (толщиной) напыляемой смеси, временем остывания и полимеризации, а также шириной и высотой склона макрошероховатости. 4. Впервые разработаны рекомендации по устройству бесшовной напыляемой мостовой гидроизоляции из двухкомпонентных полимерных материалов на основе изоционатов на железобетонных и стальных ортотропных плитах пролетных строений мостовых сооружений при пониженных температурах с возможностью расширения строительного сезона до одного месяца в конце года на основе предупреждения возникновения и устранения каверн. 5. Из-за применения новой технологии обеспечивается снижение количества текущих ремонтов с 24 до 8 для диапазона 49 лет.