Об инновационном защитном покрытии для конструкций из стальной проволоки
На рынке материалов для строительной отрасли появилось инновационное полимерное покрытие для проволоки, используемой для создания габионов и гибких сетчатых конструкций, необходимых для укрепления откосов и защиты от опасных склоновых процессов. Это покрытие под названием PoliMac®/«ПолиМак®» и соответствующие изделия производит итальянская транснациональная компания Officine Maccaferri SpA («Маккаферри»). С 1994 года компания имеет подразделение в России и представительства в остальных странах СНГ и производит конструкции из сетки двойного кручения на собственном заводе в Московской области.
Здесь мы кратко расскажем о доказательствах преимуществ покрытия «ПолиМак®» по сравнению с более традиционным покрытием из поливинилхлорида (ПВХ).
Введение
Современные международные стандарты требуют оценки условий окружающей среды и определения их влияния на срок службы инженерных сооружений уже на стадии проектирования. А эти условия со временем становятся все более жесткими. И это стимулирует разработку новых материалов для изготовления конструкций с улучшенными характеристиками, особенно в сферах геотехники, гидротехники, борьбы с эрозией, защиты объектов инфраструктуры от опасных склоновых процессов и защиты окружающей среды.
В журнале «Геоинфо» уже не раз появлялись статьи об эффективной защите от многих опасных склоновых процессов (камнепадов, осыпей, селевых потоков, лавин) и для укрепления рукотворных откосов с помощью таких достаточно экономичных сооружений, как противокамнепадные завесы, барьеры, габионы, для создания которых используются сетки и тросы из стальной проволоки. Для предохранения этой проволоки от коррозии помимо покрытий из цинка или цинк-алюминия также используются дополнительные покрытия из поливинилхлорида (ПВХ).
Однако сооружения на основе проволоки постоянно подвергаются воздействию агрессивных факторов – кислотных дождей, грунтов, загрязненных щелочами и кислотами, ультрафиолетового облучения возрастающей интенсивности, экстремальных температур и пр. И хотя сами по себе конструкции могут быть надежны, агрессивная среда разрушительно действует на материалы, что влияет на срок их службы. Ухудшение условий окружающей среды и рост их агрессивности требуют достойного ответа в отношении материалов. Так родилась идея создания принципиально нового защитного покрытия, которое сможет увеличить длительность эксплуатации металлоконструкций.
В итальянской транснациональной компании Officine Maccaferri SpA (далее – «Маккаферри»), имеющей подразделение в России и представительства в странах СНГ и производящей надежные конструкции на основе проволоки двойного кручения, разработали особо прочное, долговечное и экологически безопасное покрытие из смеси инертных полимеров с прекрасной адгезией к проволоке. Данное покрытие устойчиво к истиранию, воздействию химически агрессивных веществ, ультрафиолета и низких температур. Химики и технологи работали над его формулой несколько лет. После множества испытаний, проверок на соответствие европейским стандартам качества (EN 10223-3, EN 10245-3) и доработок на рынке появились металлоконструкции из проволоки с этим покрытием, которое получило название PoliMac®/«ПолиМак®», для использования в строительной, горнодобывающей и экологической сферах (рис. 1).
Испытания покрытия «ПолиМак®» на сопротивление истиранию
Технологи «Маккаферри» выполнили лабораторные испытания покрытия «ПолиМак®» на истирание в сравнении с ПВХ на основе стандарта EN 60229-8. Были взяты образцы проволоки с покрытиями «ПолиМак®» и ПВХ длиной по 600 мм. Специальное устройство типа пневматического пистона двигало прижатую к покрытию металлическую точку вверх и вниз со скоростью 300 мм/с. Испытание считалось завершенным, когда происходило полное истирание полимерного покрытия в месте контакта с металлической точкой. В результате «ПолиМак®» выдерживал до 100 тысяч циклов истирания, то есть оказался в 10 раз более устойчивым к такому воздействию по сравнению с традиционным ПВХ (рис. 2).
Испытания на воздействие низких температур
Лабораторные испытания покрытий «ПолиМак®» и ПВХ на растрескивание при долговременном воздействии низких температур были выполнены в соответствии со стандартом ASTM D 746. При этом определялись температуры, под воздействием которых разрушалось 50% покрытий образцов. Результаты показали, что «ПолиМак®» полностью сохраняет свои свойства при температуре до минус 35 °C (а ПВХ – только до минус 9 или минус 10 °C) (рис. 3). То есть конструкции с таким покрытием можно смело устанавливать и эксплуатировать в зимних условиях.
Испытания на ускоренное старение под воздействием ультрафиолетового излучения
Поскольку сеточные защитные сооружения монтируются на открытой местности, они подвержены воздействию солнечного и в том числе ультрафиолетового излучения. Поэтому были выполнены испытания прочности покрытий «ПолиМак®» и ПВХ на разрыв при растяжении после облучения ультрафиолетом (под флуоресцентной УФ-лампой) в течение 2,5 тыс. часов в соответствии со стандартами ISO 4892-3, ISO 527-1 и EN 10223-3. В итоге прочность покрытия «ПолиМак®» на разрыв оказалась на 35% больше, а удлинение до разрыва – в 4 раза больше по сравнению с ПВХ (рис. 4).
Испытания на жесткость
Для оценки устойчивости покрытий «ПолиМак®» и ПВХ к механическим повреждениям при монтаже и к ударным воздействиям в результате проявлений опасных склоновых процессов были выполнены лабораторные испытания на жесткость с помощью дюрометра (штампа-твердомера) в соответствии со стандартом ASTM D 2240. Результаты показали, что жесткость покрытия «ПолиМак®» на 23% выше по сравнению с ПВХ (рис. 5).
Испытания на химическую устойчивость
Химически агрессивная среда может сильно сократить срок службы изделий из металлической проволоки, даже защищенной различными покрытиями. Поэтому были выполнены испытания покрытий «ПолиМак®» и ПВХ на воздействие наиболее распространенных химически агрессивных веществ в высоких концентрациях (такие воздействия вполне могут оказаться реальными при использовании металлоконструкций, например, для защиты насыпей хвостохранилищ или других промышленных объектов, а иногда и в природе). За основу были взяты требования к характеристикам синтетических материалов, указанным в ГОСТ Р 58146-2018.
Образцы проволоки с соответствующим покрытием помещали в растворы химически агрессивных веществ (распространенных на производстве и/или в природе) в разных концентрациях. Эксперимент считался законченным, когда на проволоке появлялась ржавчина. Результаты показали, что покрытие «ПолиМак®» по сравнению с ПВХ:
- на 40% устойчивее к воздействию серной кислоты;
- на 61% устойчивее к воздействию муравьиной кислоты;
- на 60–90% устойчивее к воздействию уксусной кислоты;
- на 10–20% устойчивее к воздействию азотной кислоты;
- на 100% устойчивее к воздействию бензилового спирта;
- на 100% устойчивее к воздействию гидроксида натрия при температуре 60 °C и выше;
- на 100% устойчивее к воздействию раствора аммиака;
- одинаково с ПВХ устойчиво к воздействию гидроксида кальция;
- одинаково с ПВХ устойчиво к воздействию гидроксида калия (но без ограничений в отличие от ПВХ).
То есть в целом покрытие «ПолиМак®» намного более устойчиво к воздействиям химически агрессивных веществ по сравнению с ПВХ (рис. 6).
Заключение
Таким образом, дополнительные лабораторные испытания подтвердили, что инженерные конструкции из проволоки с инновационным экологически безопасным покрытием «ПолиМак®» будут иметь значительно более долгий срок службы (примерно в 2 раза) при гораздо более низких и редких затратах на ремонт по сравнению с конструкциями с традиционным защитным покрытием из поливинилхлорида (ПВХ). К тому же «ПолиМак®» может быть нанесен на проволоку большего диаметра по сравнению с ПВХ, что позволит изготавливать более широкий спектр изделий с таким покрытием.
Благодаря уникальным свойствам «ПолиМак®» можно использовать в проектах, в которых будет присутствовать взаимодействие с абразивными или химически агрессивными средами. Металлоконструкции с этим покрытием можно будет широко применять для защиты от опасных склоновых процессов как в естественных условиях (например, для защиты инфраструктуры от камнепадов, осыпей, селей и лавин), так и для укрепления откосов на антропогенных объектах (например, в горнодобывающем секторе, в транспортном, гидротехническом и геотехническом строительстве, в сфере защиты окружающей среды), в том числе в химически и физически агрессивной среде (рис. 7, 8).
В ближайшее время с новым покрытием «ПолиМак®» будут доступны такие продукты компании Maccaferri, как системы армирования грунта «Террамеш®» и «Зеленый Террамеш®»; габионные конструкции; матрацы «Рено®»; системы защиты от камнепадов «Стилгрид®»; геомат «Макмат®».
Журнал остается бесплатным и продолжает развиваться.
Нам очень нужна поддержка читателей.
Поддержите нас один раз за год
Поддерживайте нас каждый месяц