Введение к работе
Актуальность работы. Совершенствование известных и создание новых строительных материалов и изделий, обеспечивающих улучшение эксплуатационных показателей, повышение эффективности и снижение материалоемкости, стоимости и трудоемкости их изготовления являются важнейшими задачами в области строительного материаловедения.
В связи с тем что в настоящее время в зарубежной и отечественной промышленности новые химические и биологические технологии все больше заменяют другие производственные процессы, происходит рост числа предприятий с агрессивными технологическими средами. Поэтому задача увеличения объемов выпуска долговечных и эффективных материалов композиционного типа с повышенной прочностью, способных обеспечить длительную и надежную работу конструкций и сооружений в агрессивных средах при различных физико-механических воздействиях, становится чрезвычайно актуальной и требует незамедлительного решения. Одним из способов повышения прочности и долговечности композиционных материалов (КМ) и изделий на их основе является применение при их изготовлении дисперсной арматуры и полимерных вяжущих.
Известно, что введение в состав бетонов дисперсной арматуры позволяет увеличить их ударную вязкость, повысить прочность на растяжение, трещиностойкость, морозостойкость, снизить истираемость и т. д.
При производстве строительных полимерных композиционных материалов - клеевых композиций, полимеррастворов, полимербетонов и т.д. нашли широкое применение эпоксидные смолы. Благодаря уникальному сочетанию комплекса эксплуатационных свойств, таких как высокие прочностные характеристики, хорошая адгезия к различным поверхностям, высокая стойкость к действию агрессивных сред, эпоксидные композиционные материалы значительно превосходят традиционные составы, содержащие минеральные вяжущие, а также материалы на основе других синтетических смол (полиэфирных, фурановых, карбамидных и др.).
Композиты на основе эпоксидных смол используются при устройстве защитно-конструкционных, гидроизоляционных и декоративных покрытий, полов; изготовлении, восстановлении и усилении несущих конструктивных элементов зданий и сооружений и т.д.
Несмотря на все возрастающие темпы использования в строительстве бетонов с применением полимерных связующих, некоторые проблемы их структурообразования и долговечности в условиях воздействия интенсивных механических нагрузок, химических и биологических агрессивных сред остаются малоизученными. Современная технология приготовления композитов и изделий на их основе базируется на общепринятой технологии изготовления цементных бетонов и изделий. Это приводит к тому, что бетоны изготавливаются с большим расходом дорогостоящих вяжущих, трудоемкими остаются операции по изготовлению и укладке бетонов, которые особенно трудно выполнять в случае высоковязких составов.
Одним из перспективных направлений, способствующих дальнейшему совершенствованию строительных композитов, является получение материа-
лов каркасной структуры. Технология их изготовления включает предварительное создание оптимальных смесей заполнителей и склеивание зерен друг с другом с последующим заполнением пустот полученного каркаса матрицей. Такая технология позволяет получать высоконаполненные каркасные композиты, облегчает технологию их приготовления и укладки.
Специфическая структура каркасных композитов и своеобразная технология их изготовления с применением дисперсного армирования позволяет создавать на их основе материалы с заданными свойствами и изделия различного назначения. В этой связи изучение закономерностей структурообра-зования, физико-технических свойств и технологии приготовления строительных дисперсно-армированных каркасных эпоксидных композитов является весьма актуальной проблемой.
Цель и задачи исследования. Цель диссертационной работы заключается в научном обосновании приемов и методов получения эффективных дисперсно-армированных каркасных композитов на основе эпоксидных связующих. Для этого потребовалось решение следующих основных задач.
Экспериментально и теоретически обосновать предпосылки и пути создания дисперсно-армированных композиционных материалов каркасного типа на эпоксидном вяжущем с улучшенными физико-техническими свойствами.
Разработать оптимальные клеевые и матричные составы, пригодные для создания дисперсно-армированных каркасных композитов, обладающих повышенной прочностью и долговечностью в условиях воздействия химических и биологических агрессивных сред.
Исследовать и оптимизировать по показателям прочности и долговечности составы дисперсно-армированных каркасов, пригодных для формирования каркасных композитов оптимальной структуры.
Установить основные закономерности структурообразования дисперсно-армированных каркасных композитов и исследовать прочность, де-формативность, химическую стойкость и другие свойства материалов.
5. Разработать рациональную технологию изготовления дисперсно-
армированных строительных композитов и строительных изделий на их ос
нове, осуществить их внедрение в строительной отрасли.
Научная новизна работы.
Выявлены основные закономерности структурообразования дисперсно-армированных каркасных композитов на уровнях микро- и макроструктуры и их объединения.
Разработаны эффективные матрицы каркасных композитов для изготовления изделий и конструкций и установлены количественные зависимости изменения их стойкости в условиях воздействия химических и биологических агрессивных сред.
Получены количественные показатели прочности, деформативности и долговечности дисперсно-армированных каркасов на тяжелых и легких заполнителях.
Выявлены закономерности структурообразования и получены зависимости прочности и долговечности каркасных композитов от количества дисперсной арматуры.
Разработана рациональная технология изготовления изделий на основе дисперсно-армированных каркасных композитов.
Установлены основные физико-технические свойства дисперсно-армированных каркасных строительных композитов.
Практическая значимость работы. Разработаны и предложены составы дисперсно-армированных каркасных композитов, эффективные для ремонта и укладки покрытий, полов, изделий и конструкций производственных зданий, обладающих требуемыми показателями прочности, деформатив-ности, химической и биологической стойкости.
Внедрение результатов работы. Разработанная технология прошла промышленную апробацию в ООО «Босал» и ООО «Строительная сфера» в г. Саранске.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научно-практических конференциях: "Актуальные проблемы современного строительства" (г. Пенза, 2007 г.); "XXXV Огаревские чтения" (г. Саранск, 2007 г.); "Эффективные материалы, технологии, машины и оборудование для строительства и эксплуатации современных транспортных сооружений" (г. Белгород, 2009 г.); "Теория и практика повышения эффективности строительных материалов" (г. Пенза, 2011 г.).
На защиту выносятся:
результаты исследования влияния основных структурообразующих факторов (дисперсной арматуры и наполнителя) на прочность и деформатив-ность дисперсно-армированных каркасных композитов;
результаты исследования стойкости композитов в условиях воздействия воды, водных растворов едкого натра, серной кислоты, стандартной среды мицелиальных грибов и модельной среды продуктов их метаболизма;
- рациональная технология изготовления дисперсно-армированных
строительных композитов и строительных изделий на их основе;
- составы дисперсно-армированных композитов каркасной структуры,
обладающих повышенной прочностью и долговечностью.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ (в том числе четыре статьи в центральных рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ).
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, общих выводов, списка литературы, приложений. Она изложена на 201 листе машинописного текста, включает 91 рисунок, 24 таблицы, 2 приложения.
Диссертационная работа выполнена на кафедре строительных материалов и технологий Мордовского государственного университета имени Н. П. Огарева в соответствии с паспортом специальности 05.23.05 - «Строительные материалы и изделия», п. 13 - «Создание материалов для специальных конструкций и сооружений с учетом их специфических требований».
Автор выражает глубокую благодарность к.т.н. доценту В. В. Леснову за оказанную помощь и научные консультации по отдельным разделам диссертационной работы.
