Здатна до тужавіння композиція (варіанти), проникний відносно рідин композиційний матеріал (варіанти) та способи його одержання

1. Здатна до тужавіння композиція для виготовлення проникного відносно рідин композиційного матеріалу, що включає: - частинковий матеріал, вибраний з одного або більше з наступних: кам'яний агрегат, керамічний агрегат або твердий матеріал промислового виробництва; та - зв'язувальний агент, який містить: - полімервмісне в'яжуче; - волокно, яке присутнє в кількості до 25% мас.; та - від 20 до 60% мас. розчинника з низькою молекулярною масою, здатного до миттєвого випаровування або випаровування при тужавінні композиції для утворення пустот в стужавілій композиції. 2. Здатна до тужавіння композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що розчинник з низькою молекулярною масою присутній в кількості від 20 до 50% мас. 3. Здатна до тужавіння композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що розчинник з низькою молекулярною масою вибраний з-поміж С1-С6 естерів, вуглеводневих розчинників або С1-С6 кетонів. 4. Здатна до тужавіння композиція за п. 3, яка відрізняється тим, що С1-С6 естери вибрані з трет 2 (19) 1 3 86062 4 13. Спосіб за п. 12, який відрізняється тим, що додатково включає покриття стужавілого попереднього покритого частинкового матеріалу зв'язувальним агентом. 14. Проникний відносно рідин композиційний матеріал, виготовлений з композиції за будь-яким з пп. 1-10. 15. Здатна до тужавіння композиція для виготовлення проникного відносно рідин композиційного матеріалу, що містить: - частинковий матеріал, вибраний з одного або більше з наступних: кам'яний агрегат, керамічний агрегат або твердий матеріал промислового виробництва; та - зв'язувальний агент, який містить: - від 25% до 50% мас. акрилового полімеру на основі метакрилату; - волокно, яке присутнє в кількості до 25% маc; - від 10 до 35% мас. гомополімеру ізоціанату та відповідного ізоціанатного полімеризуючого агента для утворення структурованого полімеру із зазначеним акриловим полімером; і - від 20 до 60% мас. розчинника з низькою молекулярною масою, здатного до миттєвого випаровування або випаровування при тужавінні композиції для утворення пустот в стужавілій композиції. 16. Здатна до тужавіння композиція за п. 15, яка відрізняється тим, що розчинник з низькою молекулярною масою присутній в кількості від 20 до 50% мас. 17. Здатна до тужавіння композиція за п. 15, яка відрізняється тим, що розчинник з низькою молекулярною масою вибраний з-поміж С1-С6 естерів, вуглеводневих розчинників або С1-С6 кетонів. 18. Здатна до тужавіння композиція за п. 17, яка відрізняється тим, що С1-С6 естери вибрані з трет-бутилацетату або н-бутилацетату, вуглеводневі розчинники вибрані з бензолу, толуолу, диметилбензолу, етилбензолу, циклогексану, кумолу, нафталіну, антрацену, біфенілу, циклотерпенів та терфенілу. 19. Здатна до тужавіння композиція за п. 15, яка відрізняється тим, що в'яжуче містить акриловий полімер на основі метакрилату, вибраний з етилметакрилату, метакрилатних співполімерів, метилметакрилового, бутилметакрилового та метилметакрилатного співполімеру. 20. Здатна до тужавіння композиція за п. 19, яка відрізняється тим, що акриловий полімер являє собою метилметакрилатний співполімер і він присутній у кількості від 25 до 40% мас. зв'язувального агента. 21. Здатна до тужавіння композиція за п. 20, яка відрізняється тим, що метилметакрилатний співполімер присутній в кількості приблизно 30% мас. в'яжучого. 22. Здатна до тужавіння композиція за п. 15, яка відрізняється тим, що волокно вибране із скловолокна, арамідного волокна, вуглецевого волокна або природного волокна. 23. Здатна до тужавіння композиція за п. 22, яка відрізняється тим, що волокно являє собою скловолокно з довжиною волокон від 0,5мм до 6мм. 24. Здатна до тужавіння композиція за п. 22, яка відрізняється тим, що скловолокно присутнє в кількості приблизно 9% мас. в'яжучого. 25. Здатна до тужавіння композиція за п. 15, яка відрізняється тим, що гомополімер ізоціанату та відповідний ізоціанатний полімеризуючий агент вибрані з: (a) гексаметилендіізоціанатного гомополімеру та гексаметилендіізоціанату, (b) метилендифенілдіізоціанатного гомополімеру та метилендифенілдіізоціанату, (c) толуолдіізоціанатного гомополімеру та толуолдіізоціанату, (d) полімерного метилендифенілдіізоціанатного гомополімеру та полімерного метилендифенілдіізоціанату, (e) нафталіндіізоціанатного гомополімеру та нафталіндіізоціанату, (f) метилізоціанатного гомополімеру та метилізоціанату. 26. Здатна до тужавіння композиція за п. 15, яка відрізняється тим, що гомополімер ізоціанату та відповідний ізоціанатний полімеризуючий агент присутні в кількості від 10 до 50% мас. в'яжучого. 27. Здатна до тужавіння композиція за п. 26, яка відрізняється тим, що гомополімер ізоціанату та відповідний ізоціанатний полімеризуючий агент присутні в кількості приблизно 25% мас. в'яжучого. 28. Спосіб одержання проникного відносно рідин композиційного матеріалу, що включає стадії забезпечення здатної до тужавіння композиції за будь-яким з пп. 15-27, пресування здатної до тужавіння композиції та тужавіння композиції при температурі приблизно на 10°С вище температури склування в'яжучого з наступним зниженням температури. 29. Спосіб за п. 28, який відрізняється тим, що додатково включає стадію попереднього покриття частинкового матеріалу зв'язувальним агентом з підібраною в'язкістю. 30. Спосіб за п. 29, який відрізняється тим, що додатково включає покриття стужавілого попереднього покритого частинкового матеріалу зв'язувальним агентом. 31. Проникний відносно рідин композиційний матеріал, виготовлений з композиції за будь-яким з пп. 15-27. Даний винахід стосується легкого, проникного щодо рідин композиційного матеріалу, придатного для застосування як брущатка, блоки, плитка, зливові стічні решітки й тому подібне, не обмежую чись переліченим. Зокрема, даний винахід стосується твердіючої композиції для виготовлення проникного щодо рідини композиційного матеріалу, котрий має високі характерні міцність на роз 5 рив та міцність на згин. Проникний щодо рідин композиційний матеріал, описаний у даному винаході, дозволяє рідині вільно протікати через структуру, не впливаючи на структурну цілісність композиційного матеріалу, і відфільтровує частинкові забруднення з рідини в міру її проходження через дану структуру. Даний винахід також стосується процесу одержання проникного щодо рідини композиційного матеріалу. У нинішній час поверхні доріг, під'їзних шляхів, пішохідних доріжок та патіо покривають різновидом матеріалів, сформованих у вигляді мостильної плитки або подібного. Звичайно, таке дорожнє покриття та мостильну плитку виготовляють із композицій, таких як цементуючі матеріали, котрі включають змішані піски, стійкі до У Φ природні оксиди, при потребі, природний камінь та сухий цемент для зв'язування даного композиційного матеріалу. В альтернативному варіанті дані композиції можуть складатись із глин, що змішані з деякими або всіма з вищеперелічених матеріалів та обпалені при високих температурах для виготовлення плитки або брущатки. Проте, ці традиційні матеріали мають кілька вад. Ключовим недоліком таких бетонних матеріалів та матеріалів із обпаленої глини є їх непроникність щодо рідин, зокрема щодо води. Поверхні, що покриті мостильною плиткою або брущаткою, звичайно розміщують у такий спосіб, що поверхневі води збираються у дренажному місці і спрямовуються до зливових стоків та вивідних водоводів, несучи з собою усі види забруднювачів, зібраних з непроникної поверхні. Після зливу забруднювачі забруднюють вивідні водоводи і роблять води непридатними для застосування їх як міських водоресурсів та завдають шкоди морському середовищу. Крім того, непроникні дорожні покриття зі зливовими водозбірними системами перешкоджають зливовим водам повертатись до підземних водоносних пластів, котрі є природними місцями збору зливових вод, що призводить до зниження рівнів води у підземних водоносних пластах і підвищення засоленості підземних вод. Це робить підземні водоносні пласти непридатними як міські водоресурси. Крім того, коли має місце недостатній водний дренаж, наприклад, дощової води або промивних вод, вода збирається або накопичується на поверхні. Таке накопичення часто спричинює небезпечні ситуації, включаючи аквапланування транспорту на гудронованих шосе та дорогах, так само як і різні особисті травми, котрі виникають через нещасні випадки на слизьких поверхнях, наприклад, на вході до будинку, на автостоянці і т.д. Крім того, традиційні дорожні покриття на основі бетону та обпаленої глини виявляють крихке руйнування через природу складових у композиціях, і часто руйнуються несподівано під більшими ваговими навантаженнями, що може мати місце при застосуванні транспорту. Матеріал даного винаходу, при його використанні у міському середовищі замість схожих непроникних композиційних матеріалів, фільтрує забруднені зливові стоки, знижуючи у такий спосіб 86062 6 забруднення вивідних водоводів, і дає можливість зливовим водам повертатись до традиційних підземних водоносних пластів шляхом перетікання через покриття, знижуючи таким чином вичерпання та засолення важливих міських водоресурсів. Відповідно, предметом даного винаходу є забезпечення твердого, гнучкого, здатного нести навантаження композиційного матеріалу, котрий здатен вільно перепускати через себе воду, і в такий спосіб долає або пом'якшує одну або кілька проблем попереднього рівня техніки, або забезпечує корисну комерційну альтернативу. Згідно з першим аспектом даного винаходу, забезпечується твердіюча композиція для виготовлення проникного щодо рідин композиційного матеріалу, що включає: - частинковий матеріал; та - зв'язувальний агент, який містить: - 25% та 40% за вагою акрилового полімеру на основі метакрилату; - 0-20ваг. % волокна, - 10-35ваг.% гомополімеру ізоціанату та відповідного ізоціанатного полімеризуючого агента для утворення структурованого полімеру із зазначеним акриловим полімером на основі метакрилату; В оптимальному варіанті твердіюча композиція містить 20-50ваг.% низькомолекулярного в'язкого розчинника. Частинковий матеріал може вибиратись незалежно з різних кам'яних або керамічних агрегатів. В оптимальному варіанті частинковим матеріалом є базальт. Придатні акрилові полімери на основі метакрилатів можуть вибиратися з етилакрилату, метилметакрилату, метакрилатних співполімерів, метилметакрилового, бутилметакрилового та метилметакрилатного співполімеру. В оптимальному варіанті використовується метилметакрилатний співполімер, і він складає від 20 до 50% зв'язувального агента. В оптимальнішому варіанті метакрилатний співполімер присутній у кількості 2540%, а у ще більш оптимальному варіанті-30% від зв'язувального агента. У даній композиції використовуються волокна. Придатні волокна можуть вибиратись із таких волокон як скловолокно, арамідне волокно або вуглецеве волокно, або із природного волокна, котре включає, проте не обмежуючись цим, шовк, джут, коноплю, сизаль. Відповідно, волокно у даному винаході є скловолокном. Придатні довжини скловолокон складають від 0,05мм до 6мм. В оптимальному варіанті довжина скловолокна складає 3 мм. Відповідно, дане волокно присутнє у кількості, що складає від 0 до 25% від зв'язувального агента. В оптимальному варіанті кількість скловолокна складає приблизно 9% від зв'язувального агента. Фахівцеві у даній галузі зрозуміло, що коли вибране інше волокно, ніж скловолокно, потрібна щільність волокна у композиції може досягатись при кількостях, котрі відмінні від розкритої ваги скловолокна та розкритої довжини скловолокна. Наприклад, у порівнянні з арамідним волокном, скловолокно має більш високу питому вагу, так що потрібна щільність волокна у затверділому зв'язу 7 вальному матеріалі буде одержана при більшій вазі скловолокна, ніж арамідного волокна. Гомополімер ізоціанату та відповідний ізоціанатний полімеризуючий агент можуть вибиратись із гексаметилендіізоціанатного гомополімеру (homo HDI): гексаметилендіізоціанату (HDI), метилендифенілдіізоціанатного гомополімеру: метилендифенілдіізоціанату, толуолдіізоціанатного гомополімеру: толуолдіізоціанату, полімерного метилендифенілдіізоціанатного гомополімеру: полімерного метилендифенілдіізоціанату, нафталіндіізоціанатного гомополімеру: нафталіндіізоціанату, метилізоціанатного гомополімеру: метилізоціанату. В оптимальному варіанті гомополімером ізоціанату та відповідним ізоціанатом є homo HDL:HDI, який присутній у кількості від 10 до 50ваг.%. В оптимальному варіанті гомополімер ізоціанату та відповідний ізоціанатний полімеризуючий агент присутній у кількості від 20 до 40%, і в оптимальнішому варіанті - у кількості, що складає приблизно 25% від зв'язувального агента. В оптимальному варіанті полімеризуючим агентом є HDI, що присутній у кількості від приблизно 0,02 до 0,005% від зв'язувального агента. Низькомолекулярний в'язкий розчинник може вибиратись із С1-С6 ефірів, включаючи третбутилацетат, n-бутилацетат, вуглеводневі розчинники, котрі включають бензол, толуол, диметилбензол та їх ізомерні форми, етилбензол, циклогексан, кумол, нафталін, антрацен, біфеніл, циклотерпени, терфеніл або С1-С6 кетони. В оптимальному варіанті в'язким розчинником є бутилацетат, котрий присутній у кількості 0-60%, а в оптимальному варіанті-20-50%. В оптимальнішому варіанті бутилацетат присутній у кількості близько 37% від зв'язувального агента. Такі змінні як температура та вологість впливають на в'язкість суміші, і кількість низькомолекулярного розчинника підбирається згідно з превалюючим навколишнім середовищем. Відповідно, в'язкість зв'язувального агента має підбиратись таким чином, щоб зв'язувальна суміш була достатньо в'язкою і прилипала до поверхні частинкового матеріалу, коли на останній наносять зв'язувальний матеріал. Низькомолекулярний розчинник також потрібен для полегшення створення в об'ємі затверділого композиційного матеріалу максимальної площі порожнин. У міру, як композит стверджується, в'язкий розчинник випаровується, зменшуючи в такий спосіб об'єм зв'язувального матеріалу у твердіючому композиційному матеріалі та збільшуючи до максимуму площу порожнин усередині композиту. Згідно з другим аспектом винаходу, забезпечується спосіб одержання проникного щодо рідин композиційного матеріалу, який включає наступні стадії: 1. пресування твердіючої композиції згідно з першим аспектом; та 2. отвердження вищезазначеної композиції при температурі приблизно на 10°С вище температури склування структурованого полімеру, що присутній у зв'язувальній суміші, з наступним зниженням вищезазначеної температури. 86062 8 В оптимальному варіанті спосіб включає стадію попереднього нанесення на частинковий матеріал зв'язувального агента з підібраною в'язкістю. В оптимальнішому варіанті спосіб додатково включає стадію покриття отвердженого частинкового матеріалу з попередньо нанесеним покриттям зв'язувальним агентом. Згідно з третім аспектом даного винаходу, забезпечується виріб виробництва із застосуванням способу згідно з другим аспектом. В оптимальному варіанті вищезазначений виріб виробництва вибирається із брущатки, мостильної плитки, блоків, покриття для підлоги та стін, підпірної стінки та перекриття водоприймального колодязя (решітки). В одному варіанті втілення даний виріб виробництва являє собою мостильну плитку або подібне. В альтернативному варіанті втілення даний виріб виробництва являє собою перекриття водоприймального колодязя для фільтрування зливового водозбору до його зливу у відвідні водоводи. Короткий опис фігур Для більш легкого розуміння та практичного застосування даного винаходу оптимальні варіанти втілення винаходу та попередній рівень техніки будуть описані лише як приклад з посиланням на супровідні фігури, на яких: Фіг.1 являє собою репрезентативну схему вигляду зверху проникного щодо рідин композиційного матеріалу, що зображує частинковий матеріал, зв'язаний полімерним зв'язувальним матеріалом з включенням волокон, та порожнини, котрі утворились між частинковим матеріалом. Фіг.2 являє собою вигляд у перспективі перекриття підземного водоприймального колодязя згідно з оптимальним варіантом втілення даного винаходу. Детальний опис винаходу Приклади Приклад 1: Склад зв'язувального агента Якщо не зазначено інше, відсотки подані тут як вагові відсотки. Частина 1 Метакриловий полімер, з гідроксильним функціональним числом близько 150КОН/г (33,75%), додають до п-бутилацетату (33,75%). Потім цю суміш додають до змішаних складових Частини 2. Частина 2 В окремій посудині змішують наступні речовини: n-бутилацетат (9%), 1,6-гексаметилендіізоціанатний гомополімер (homo HDI) (приблизно 13,5%), гексаметилендіізоціанат (0,005%). Частина 3 Скляне волокно (10%) з розміром волокон 3мм змішують із сумішшю Частини 1 та Частини 2. У розглянутій композиції зв'язувального агента можуть бути зроблені заміни різних хімікатів. Наприклад, акрилові полімери на основі метакрилатів застосовуються як структуровані поліоли. Такі акрилові полімери є придатними, оскільки вони жорсткі та сильно розгалужені і дають надзвичайно міцний та стійкий матеріал, який не можна одержати з використанням традиційних поліуретанів. Крім того, на відміну від полікарбонатів та поліефі 9 рів, дані полімери мають необхідні властивості стійкості до УФ. Придатні акрилові полімери на основі метакрилатів можуть вибиратись із розгалужених метакрилатів, етилакрилату, метакрилатних співполімерів, метилметакрилового, бутилметакрилового та метилметакрилатного співполімеру. Фахівцеві у даній галузі також зрозуміло, що хоча оптимальний варіант втілення описує метакрилатний співполімер з гідроксильним функціональним числом 150КОН/г, дане гідроксильне число може бути пристосоване до реагуючого діізоціанату таким чином, що чим більше гідроксильне число, тим більша кількість ізоціанатів буде потребуватись у цій реакції. Відповідно, може бути використаний метакрилатний співполімер, що має гідроксильні числа, які варіюють від 15 до 250КОН/г. Автором було встановлено, що при використанні таких співполімерів, армованих волокнами, результуючий зв'язувальний агент є виключно в'язким, і виявляє вельми високу міцність на розтяг та високі ударно-міцнісні властивості. Суміш Частини 1 та суміш Частини 2 поєднують у посудині, і поєднані суміші ретельно змішують. Волокно додають після ретельного перемішування суміші. Приклад 2: Частинкові матеріали У проникному щодо рідин композиційному матеріалі може використовуватись різновид частинкових матеріалів, включаючи різні типи порід та кераміки. Придатні типи порід включають кислі вивержені гранітні породи і можуть вибиратись із граніту, адамеліту, гранодіориту, гранофіру, ріоліту та ріодациту. Придатними також є проміжні типи вивержених порід, котрі можуть вибиратись із діориту, порфіру та трахіту. Основні типи вивержених порід можуть вибиратись із базальтових порід, включаючи базальт, долерит та лімбургіт. Придатними також є метаморфічні типи порід, котрі можуть вибиратись із роговика, кварциту, сланцю, філіту, гнейсу та діориту. Також придатними є осадові типи порід, такі як річковий гравій. Ще більш придатним частинковим матеріалом є базальт. Хоча частинковий матеріал може мати правильну або неправильну форму, в оптимальному варіанті він є видовженим і має збільшену площу поверхні, до якої може прилипати зв'язувальний агент, і збільшену поверхню контакту між частинковим матеріалом. На додаток до попередньо перелічених матеріалів, котрі можуть використовуватись як частинковий матеріал, придатний частинковий матеріал може також включати осколки або шматки гончарних виробів та/або кераміки, включаючи, проте не обмежуючись цим, кремнезем та карбіди титану, алюмосилікати та оксиди і скло. Також можуть використовуватись вироблені тверді матеріали, такі як обпалена глина або затверділі цементуючі сполуки. Розмір частинок даного матеріалу варіюється від 1 мм до 50мм, і може бути пристосований для реалізації тих цілей, для яких призначений композиційний матеріал. Наприклад, частинковий матеріал у вигляді тонких агрегатів від 1 до 5мм придатний для застосуван 86062 10 ня при виготовленні, наприклад, нековзних підстилок у басейнах та нековзного покриття для поверхонь, де люди ходять босоніж. Матеріали з середнім розміром зерна, що варіюється у межах 10-20мм, найбільш придатні для використання у фільтраційних зливових системах та промислових застосуваннях, таких як звукопоглинальні панелі, гудроновані покриття, поверхні доріг та мостів, пішохідні доріжки та входи, де потрібні нековзні поверхні, наприклад, лікарні та школи і тому подібне. Матеріали з зерном більше 20мм мають важливе застосування у самодренажних підпірних стінах та деяких застосуваннях, пов'язаних з фільтрацією зливових та каналізаційних стоків. Ступінь проникності композиційного матеріалу визначається розміром та формою частинок частинкового матеріалу. Середовище зі скруглених частинок середнім розміром 14мм має більш високу проникність, ніж середовище з видовжених агрегатів розміром 5-0мм. Типово, частинковий матеріал з розміром частинок 10-15мм неправильної форми має проникність 30 літрів за секунду на квадратний метр композиційного матеріалу при товщині 50мм. Фахівцеві у даній галузі зрозуміло, що розмір, форма та міцність на стискання частинкового матеріалу будуть визначати міцність, поруватість, фільтраційні властивості та здатність поглинати звук проникного щодо рідин композиційного матеріалу. Приклад 3: Спосіб одержання проникних щодо рідин композиційних матеріалів Проникний щодо рідин композиційний матеріал одержують у наступний спосіб з використанням зв'язувального агента та частинкових матеріалів Прикладів 1 та 2, відповідно. Вибраний частинковий матеріал промивають для вилучення всіх сторонніх матеріалів з поверхні частинкового матеріалу. Ця стадія промивання включає в оптимальному варіанті занурення матеріалу в воду і його вібраційну або струшувальну обробку для відокремлення небажаних сторонніх речовин. Після видалення всього непотрібного стороннього матеріалу з поверхні частинкового матеріалу надлишок води із матеріалу вилучають шляхом дренажу. Потім частинковий матеріал висушують у барабанній сушарці доти, поки вміст вологи в ньому буде менше 0,014%. Висушений частинковий матеріал охолоджують до температури нижче 30°С. Потім на охолоджений, сухий частинковий матеріал попередньо наносять покриття шляхом поміщення матеріалу в обертальний барабан з відміреною кількістю зв'язувального агента, котрий має в'язкість, що підігнана до приблизно 130сП. Це досягається шляхом додавання до зв'язувального матеріалу придатного низькомолекулярного розчинника з високою летючістю, такого як С1-С6 ефіри, наприклад, трет-бутилацетат та nбутилацетат. Змішуваннячастинкового матеріалу зі зв'язувальним агентом проводять до рівномірного покриття поверхні частинкового матеріалу. Ця стадія попереднього покриття встановлює однорідний механічний зв'язок між частинковим матеріалом та зв'язувальним матеріалом. Оскільки части 11 нковий матеріал є, загалом, поруватим, і оскільки зв'язувальний матеріал дає значну усадку під час твердіння, утворення однорідного механічного зв'язку між частинковим матеріалом та зв'язувальним матеріалом має досягатись як попередній процес. Сприятливим є те, що це попереднє покриття також герметизує поверхню частинкового матеріалу і гарантує, що волога не абсорбується повторно на частинковому матеріалі. Після нанесення попереднього покриття і до його висушування частинковий матеріал періодично струшують, щоб запобігти зв'язуванню частинок з покриттям між собою. Приблизна кількість зв'язувального агента з в'язкістю 150сП для частинкового матеріалу у процесі нанесення покриття складає 200мл на 11кг частинкового матеріалу, коли розмір частинок дорівнює від 10 до 15мм. Коли композиційний матеріал є достатньо сухим, його витримують як мінімум протягом 48 годин для забезпечення отвердження зв'язувального матеріалу. Після цього композиційний матеріал знову змішують зі зв'язувальним агентом, в'язкість якого не підганялась шляхом додавання додаткових низькомолекулярних розчинників, використовуючи приблизне відношення зв'язувального агента до частинкового матеріалу 440мл зв'язувального агента на 11кг частинкового матеріалу, коли розмір частинок складає 10-15мм. Хоча в даному варіанті втілення відношення зв'язувального агента до частинкового матеріалу з розміром частинок 10-15мм складає приблизно 440мл : 11кг, фахівцеві у даній галузі зрозуміло, що це відношення буде варіюватися згідно з площею поверхні використаного частинкового матеріалу. Наприклад, відношення зв'язувального агента до частинкового матеріалу з розміром частинок 2мм складає приблизно 480мл : 11кг. Неотверджений композиційний матеріал переносять у замкнутий простір, такий як прес-форма або ділянка, обмежена формами, й піддають вібраційній обробці до рівномірного розподілення у даному замкненому просторі. Ця вібраційна обробка також сприяє обтіканню зв'язувального матеріалу навколо частинкового матеріалу в замкнутому просторі. Щільне волоконне включення дає можливість зв'язувальному матеріалу легко текти навколо частинкового матеріалу, але збиратись у місцях стиковки частинок частинкового матеріалу. Сприятливим є те, що це дозволяє накопичуватись волокнам у місцях контакту частинкового матеріалу і формувати в подальшому найбільшу можливу поверхню з'єднання в точках контакту частинкового матеріалу. Коли композиційний матеріал призначений для виготовлення брущатки та плитки, його піддають пресуванню у дві стадії. Первинною стадією є прикладання однорідного, спрямованого вниз тиску на краї маси доти, поки не досягається найбільша поверхня контакту між частинками матеріалу на краях замкнутого простору без роздавлювання частинкового матеріалу або видавлювання зв'язувального агента із проміжків між частинками матеріалу. 86062 12 Вторинну стадію пресування здійснюють шляхом прикладання рівномірного тиску по всій поверхні маси матеріалу. Тиск прикладають доти, поки не досягають максимального контакту між частинками всієї маси композиційного матеріалу і знову без роздавлювання частинкового матеріалу або видавлювання зв'язувального агента із точок контакту між частинками матеріалу. Зрозуміло, що процес виробництва брущатки та плитки потребує двох стадій пресування, оскільки кінцевий продукт має 6 безпідпоркових боків і експлуатується інколи за жорстких умов перед тим, як його кладуть у положення для застосування. Проте, коли композиційний матеріал виливається in situ для доріг, шляхів, підпірних стінок і такого подібного, де принаймні один із боків спирається, наприклад, нижньою частиною, і продукт не переміщується від місця його виробництва, застосовується одна стадія (лише) пресування по всій площі верхньої поверхні. Зазвичай це проводиться як одночасна стадія вібраційної обробки / пресування шляхом протягування плоскої вібруючої плити через поверхню матеріалу при прикладанні у той самий час деякого спрямованого вниз тиску. Коли композиційний матеріал призначений для брущатки та плитки, він "стверджується" шляхом повільного підвищення температури в печі до приблизно 80°С протягом кількох хвилин, в оптимальному варіанті-10-30 хвилин Ця температурна областьвище температури склування 70°С структурованого полімеру, що описаний у цьому прикладі. Фахівцеві у даній галузі зрозуміло, що зазначена температура отвердження є специфічною для конкретного структурованого полімеру, котрий утворився, та впливу на температуру склування включень волокна та розчинника у полімер. Потім температура знижується на приблизно 10°С нижче температури склування, наприклад, 70°С, перед вилученням із печі. Після вилучення з печі композиційний матеріал охолоджується за сухих умов до температури нижче близько 30°С. Охолодження може проводитись шляхом обдування поверхні маси матеріалу повітрям за допомогою вентилятора. На відміну від звичайних бетонних матеріалів та матеріалів із обпеченої глини, проникний щодо рідин композиційний матеріал даного винаходу не дає усадки під час твердіння і зберігає потрібні розміри та вагу. Коли композиційний матеріал виливається in situ, він стверджується за допомогою тепла від джерела, що підвішене над матеріалом, який виливається, підвищуючи температуру матеріалу вище температури склування. Не бажаючи обмежуватись будь-якою конкретною теорією, автор даного винаходу вважає, що несподівано висока міцність даного отвердженого проникного щодо рідин композиційного матеріалу, що утворився, зумовлена наступними процесами: 1. механічний зв'язок, що утворився між частинковим матеріалом та зв'язувальним агентом під час процесу попереднього нанесення покриття, 13 2. армування зв'язувального матеріалу щільними волоконними включеннями у зв'язувальну суміш, 3. утворення найбільшої поверхні контакту між частинками матеріалу під час стадій пресування, 4. найбільше можливе накопичення отвердженої зв'язувальної речовини у ділянках стикування частинок матеріалу. Фахівцеві у даній галузі зрозуміло, що вищезазначена композиція може змінюватись для задоволення різних умов обробки, таких як температура та вологість, котрі можуть впливати на розчинності у сумішах. Сприятливим є те, що даний проникний щодо рідин композиційний матеріал значно легший, ніж традиційні композиційні матеріали. Наприклад, квадратний метр бетонних плит товщиною 50мм важить приблизно 115кг, тоді як квадратний метр проникного щодо рідин композиційного матеріалу товщиною 50мм важить приблизно 66кг. Менша вага зумовлена наявністю порожнин у даній проникній масі. Перевагами даного легкого матеріалу є легкість транспортування та обробки, і потрібна менша конструкційна опора при його використанні над рівнем землі, такому як для підпірних стінок, протизвукових бар'єрів і тому подібного. Приклад 4: Результати проведених випробувань Проникність щодо рідин Проникний щодо рідин композиційний матеріал має унікальні та сприятливі фізичні властивості у порівнянні з традиційним бетоном або іншими композиційними матеріалами. Суттєвим є те, що даний винахід запроваджує високопористий та проникний щодо рідин композиційний матеріал, котрий дозволяє воді вільно перетікати через нього. Типово, швидкість течії води складає 30 літрів за секунду через площу 1 квадратний метр при товщині 50мм для конструкції з частинкового матеріалу з розміром частинок 10-15мм. У прикладі застосування з використанням проникного щодо рідин композиційного матеріалу були виготовлені та випробувані на поруватість три мостильних камені. Камені були гідроізольовані алюмінієвою ізоляцією навколо ребер каменів. Ізоляція виступала на 50мм над верхньою поверхнею каменя. Потім на верхню відкриту поверхню каменя 370x370мм наливали воду з максимальною швидкістю 1,6л за секунду. Поруватість каменя була більшою, ніж зазначена швидкість течії, що підтверджується відсутністю накопичення води на поверхні каменя. Проникний до рідин композиційний матеріал забезпечує дренаж через камінь більший, ніж був би отриманий при дощі 700мм/годину або 700л/м2/годину. Ця поруватість значно перевищує інтенсивність будь-якого дощу тривалістю 5 хвилин, що дається у стандарті AS3500.3.2 - 1998. Пластичність, напруження при розтягуванні та вагові властивості Проникний щодо рідин композиційний матеріал виявляє пластичне руйнування як за стискуючих, так і за розтягаючих умов без потреби в армуванні. Бетонні продукти та продукти з обпеченої глини без армування сталлю виявляють крихке 86062 14 руйнування. Тобто у точці розлому вони руйнуються негайно і повністю. Бетон зі стальним армуванням все ще виявляє крихкий розлом, але армуюча сталь надає конструкції пластичних властивостей. На відміну від цього, даний отверджений композиційний матеріал у точці розлому не руйнується негайно, а скоріше починає руйнуватись і все ще зберігає багато своїх властивостей. Руйнування є, скоріше, розривним, ніж крихким руйнуванням. Типово, деталь розмірами 350ммx100ммx100мм, що зроблена з агрегату частинкового матеріалу з розміром частинок 10-15мм і знаходиться на опорах з кожного кінця на відстані 25мм, виявляє максимальне навантаження 6050 Η перед руйнуванням. Крім того, сприятливим є те, що проникний щодо рідин композиційний матеріал досягає високого напруження при розтяганні у зовнішній волоконній структурі, тобто на відміну від звичайного бетону або обпеченої глини дана структура є гнучкою і має значну міцність на згин. Міцність на згин є бажаною, оскільки вона запроваджує структуру, що може нести високі навантаження. Типово, деталь розмірами 350ммх100ммx100мм, що зроблена з частинкового матеріалу з розмірами частинок 10-15мм і спирається на опори на відстані 25мм з кожного кінця, виявляє деформацію в точці розриву 0,98мм, модуль пружності 1740МПа та модуль розриву 1,83МПа. Проникний щодо рідин композиційний матеріал має малу вагу, меншу, ніж вага існуючих схожих композиційних матеріалів. Типово, бетонні мостильні камені і тому подібне важать приблизно 110кг на квадратний метр при товщині 50мм, тоді як проникний щодо рідин композиційний матеріал, що був виготовлений із середовища з питомою вагою 2,8, важить 66кг на квадратний метр при товщині 50мм. Хоча автор даного винаходу передбачає широке застосування проникного щодо рідин композиційного матеріалу у формі мостильного каменю та плитки, передбачаються й інші застосування при потрібних властивостях, що описані вище. Перекриття для водоприймального колодязя Сприятливим є те, що проникний щодо рідин композиційний матеріал має високу структурну цілісність і тому може використовуватись як опорний або безопорний матеріал для багатьох інженерних застосувань, таких як дорожнє полотно, підпірні стінки, перекриття для зливових решіток та колодязів. В альтернативному варіанті втілення даний винахід забезпечує засоби фільтрації забруднювачів зі зливових стоків у міру, як зливові води проходять від замощених ділянок до системи збору зливових вод. У нинішній час колодязі для збирання зливових вод співіснують із замощеними ділянками, такими як дорожнє полотно та стоянки для автомобілів. Вода збирається на замощених ділянках під час дощу й перетікає до найнижчої точки на цій замощеній ділянці. Передбачається, що спущена з замощених ділянок вода має збиратись до її накопичення для виключення затоплення. Спущена вода збирається в різних точках на замощеній ді 15 86062 лянці та спрямовується через систему підземних труб до водовідвідних ділянок, де зливається у водоводи. Спущена вода переноситься від замощених ділянок до підземної трубопровідної системи через колодязі для збору зливових вод. Звичайно вони мають коробчату конструкцію, зроблені з бетону та встановлені впоперек потоку спущеної води, нижче рівня поверхні замощеної ділянки. Спущена вода, що тече в напрямку нижніх точок на замощених ділянках, спадає в збиральні коробки. Збиральні коробки мають два типи усть, підземні та бокові. Підземні устя знаходиться на тому самому рівні, що й дорожнє покриття, і захищені металевими решітками, достатньо міцними щоб витримати вагу транспортного засобу, і з отворами, достатньо великими для захоплення потрібної кількості води. Проте, ці металеві решітки, як було показано, небезпечні для руху пішоходів та велосипедистів. Крім того, вони не мають засобів для фільтрування забруднень, тобто існуючі металеві впускні решітки не відфільтровують забруднювачі від зливової води в міру, як вона надходить до збиральних колодязів. Отвори бокових усть є вертикальними отворами, що звичайно вбудовані у бічну частину водостоків, і є відкритими. Захисних решіток або фільтраційних кришок для отворів бокових усть не передбачено. У міру, як зливовий стік проходить уздовж замощених поверхонь, великі забруднювачі, наприклад, недопалки сигарет, пластикові пакети, папір та листяні відходи збираються й осідають у збиральних колодязях. Автор винаходу передбачає, що проникний щодо рідин композиційний матеріал може використовуватися для фільтрування забруднювачів зі зливових вод до їх надходження у збиральну систему шляхом запровадження перекриття устя водоприймального колодязя. Варіант втілення типового перекриття для зливових вод показаний на Фіг.1. Перекриття 10 включає проникний щодо рідин композиційний матеріал 12, що поміщений у стальний каркас 14. Розміри можуть змінюватись згідно з типом, розміром та формою отвору устя водоприймального колодязя, наприклад, отвір підземного типу або лінтелівського (Lintel) типу (бокове устя), типом транспорту, котрий звичайно перетинає даний збиральний колодязь, якщо це Комп’ютерна верстка В. Клюкін 16 має місце, та вимогою до даного водоприймального колодязя приймати потрібний об'єм стічної води. Сприятливим є те, що застосування проникного щодо рідин композиційного матеріалу в такий спосіб дозволяє дощу та зливовим водам збиратись та дренувати через поверхню. Великі забруднювачі, такі як пластикові пакети та пляшки, листяні відходи, недопалки сигарет і тому подібне, залишаються на поверхні, а деякі мікрозабруднювачі, такі як вуглеводні, важкі метали та інші затримуються всередині проникної маси композиційного матеріалу. Тому вода, що надходить до водовідвідних систем, попередньо фільтрується перед входженням до водовідводу з очевидною користю для навколишнього середовища. Застосування, що пов'язані зі зниженням рівня звуку Автор даного винаходу також передбачає, що проникний щодо рідин композиційний матеріал може знайти застосування як ефективний матеріал, котрий знижує рівень звуку. Коли звукова енергія спрямована на проникний щодо рідин композиційний матеріал, частина її буде відбиватись від фасеток неоднорідної поверхні композиту, а частина буде входити у порожнини та абсорбуватись усередині композиційного матеріалу. Типово, композиційний матеріал товщиною 50мм із частинкового матеріалу з частинками неправильної форми розміром 10-15мм забезпечує значне зниження рівня звуку, наприклад, від 25 до 40 децибелів. Ефективність композиційного матеріалу як звукознижувача визначається розміром та формою частинок і відсотком порожнин у проникній масі. Неправильна форма частинок та більший відсоток порожнин у масі підвищують ефективність зниження рівня звуку. Передбачається, що композиційний матеріал може знайти застосування у великих комерційних приміщеннях, таких як басейнові комплекси, аудиторії, у придорожніх звукопоглинаючих панелях та стінках, що розділяють торговельні та офісні приміщення. Фахівцеві в даній галузі зрозуміло, що даний винахід не обмежується варіантами, що детально описані тут, і що можливо передбачити множину інших варіантів, котрі, тим не менше, відповідають в широкому сенсі суті та обсягу даного винаходу. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601