ПІДВИЩЕННЯ ФІЗИКО-МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ ШЛЯХОМ ЗАПОВНЕННЯ ДЕФЕКТНИХ ПОРОЖНИН ЗМІЦНЮЮЧИМИ РЕЧОВИНАМИ :

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету й завдання дослідження, показано наукову новизну, практичне значення отриманих результатів дослідження, а також особистий внесок здобувача та апробацію результатів дисертаційної роботи.

У першому розділі представлено результати аналізу існуючих теоретичних уявлень і практичних аспектів поліпшення характеристик КМ. У працях              В.М. Вирового, В.С. Дорофеєва, О.М. Гереги визначено, що основною причиною втрати міцності КМ є тріщини й порожнини, які можуть збільшуватися з часом під впливом зовнішніх навантажень. З цього випливає висновок, що основним методом підвищення довговічності матеріалів є усунення пористості за рахунок заповнення порожнин рідинами, що затвердівають.

Просочування бетону, азбестоцементу та інших капілярно-пористих матеріалів бітумами, смолами та іншими спеціальними речовинами із метою підвищення їх довговічності і стійкості в особливих умовах є відомим методом поліпшення властивостей пористих матеріалів. Проте внаслідок малої глибини просочування і частково недостатньої міцності просочувальної композиції не вдавалося суттєво підвищити міцність бетону.

Визначено можливість підвищення щільності бетонних виробів просочуванням петролатумoм (дослідження В.Л. Чернявського), метилметакрилатом та стиролом (дослідження Ю.М. Баженова, Д.О. Угінчуса, Г.О. Улітіної); використання останніх матеріалів стримується значною вартістю та пожежо-небезпечністю. У працях О.Г. Вандоловського та М.М. Токарєва визначено можливість насичення пористих матеріалів рідким склом. Роботи О.Л. Шагіна та  Г.Ш. Салія доводять позитивну роль епоксидної смоли як речовини, що разом із скловолокном дозволяє значно підвищити міцність залізобетонних елементів. Насичування виробів епоксидною смолою не досягнено внаслідок її значної в’язкості.

У другому розділі наведено характеристики основних об’єктів, матеріалів та   методик досліджень. Згідно з поставленими завданнями розроблено методику та обладнання для проведення експериментів, необхідних для уточнення здобутих  теоретичних рішень. Маса зразків визначалася вимірювачем ваги W108, в'язкість просочувальних рідин − віскозиметром ВЗ-246. Для визначення твердості полімер-ної плівки застосовано прес Бринеля. Структура КМ визначено за допомогою мікроскопа МБС-2. Показники міцності КМ на стиск та вигин визначалося випробуванням балок 4×4×16 см контрольних та насичених просочувальним складом встановлювали стандартними методами на стандартному устаткуванні згідно з ГОСТ 10180-90. Для отримання вірогідної інформації експериментальні дані було оброблено методами математичної статистики, що дозволило визначати зони, близькі до оптимальних.

У третьому розділі наведено теоретичні дослідження, спрямовані на поліпшення якості виробів із бетону шляхом перетворення бетону на складний КМ із залученням до його складових епоксидної смоли ЕД-20.

Теоретично розраховано можливість підвищення якості бетону за рахунок насичення бетону полімерами, що дозволяє досягти зменшення пористості і підвищення непроникненості нового композиційного матеріалу – бетонополімеру (БП). Властивості БП залежать як від властивостей бетону та полімеру, так і від технології насичування. Чим міцніший полімер, що використовується для просочування, і чим більша його кількість у бетонополімері, тим міцніший бетонний кам'яний скелет і тим вища його міцність. Під час просочування бетону конфігурація його пор і капілярів визначає швидкість просочування. Висота підіймання рідини обернено пропорційна до радіуса капіляра, а швидкість руху рідини прямо пропорційна до квадрата радіуса й обернено пропорційна до в'язкості рідини. У роботі доведено, що  тільки в тонких капілярах із жорсткими стінками мономер утримуватиметься досить міцно, а полімер зміцнюватиме матрицю.

За міцністю цементний камінь є найслабкішим елементом через наявність пор і порожнин. Залежність міцності бетону від радіуса пор цементного каменю розглядається в працях А.М. Плугіна, Л.М. Решетнік. Поява пор є неминучою, оскільки з води замішування, що вводиться в цемент у кількості 35-50%, лише 13% міцно зв'язується з твердою фазою, а простір, що звільняється (22-37%) – це порожнини. Отримані авторами залежності дозволяють дійти висновку, що найнебезпечнішими, які найбільшою мірою знижують фізико-механічні властивості бетону, є капілярні пори радіусом 50 нм і більше, а також макрокапіляри радіусом  0,01 мк і більше. Отже, теоретично встановлено, що не всі пори однаковою мірою знижують міцність бетону, тому її можна підвищити шляхом заповнення насамперед великих (капілярних) пор.

Такий висновок дозволяє припустити можливість застосування для просочування більш в'язкі, ніж ефіри, рідини. Проте висока в'язкість епоксидної смоли в чистому вигляді вимагає для просочування досить тривалого часу, і оскільки початок полімеризації, наприклад, ЕД-20 починається через 40 хвилин, цей період є граничною величиною й лімітує час просочування. Завданням досліджень є підбирання складів і технологічних рішень, що забезпечують достатню глибину просочування протягом часу, за який не збільшувалась би в’язкість компаунду внаслідок полімеризації смоли. Для вирішення поставленого завдання необхідно розробити:

1)  склад  компаундів з пониженою в'язкістю на основі  епоксидної смоли;

2) технологічні прийоми, що забезпечували б прискорення просування просо-чувальної рідини по капілярах.