Введение к работе
Атуальность темы. Перспективным путем решения проблемы долговечности в строительстве является применение композиционных материалов на полимерных связующих, обладающих повышенной прочностью, высоким химическим сопротивлением, износостойкостью и трещиностойкостью. Совокупность указанных свойств опре-ляет эффективность новых технических решений при реконструкции производств химической обработки металлов путем изготовления химически стойких конструкций, фундаментов, различного технологического оборудования, электролизных (гальванических) и травильных ванн на металлургических предприятиях.
Дальнейший научно-технический прогресс в этом направлении определяется развитием научных основ получения полимерных строительных композитов с комплексом заданных свойств, совершенствованием технологии изготовления армополимербетонных конструкций и изделий.
Наибольшее распространение среди полимербетонов нашел Фура-ноеый. Сочетание высоких физико-механических характеристик, универсальной химической стойкости в растворах кислот и щелочей и сравнительно невысокая стоимость позволяет считать фураноєьіе смолы ( ФА, ФАМ ) наиболее перспективными.
Одним из перспективных путей улучшения функциональных свойств фурановых композитов является направленное воздействие на формирование структуры в процессе изготовления изделий на их основе.
Работа выполнялась в соответствии с комплексной программой ГКНТ СССР 073.01 (1988 - 1990 г.г.) в рамках госбюджетной научно-исследовательской темы " Разработка научных основ получения полимерных композиционных материалов на основе синтетических скол, органических волокон и дисперсных наполнителей" ( № ГР 01870001719) и в соответствии с темой "Разработка и углубление научных основ создания полимерных композиционных материалов с заданными свойствами", заказ-наряд СПИ-12(П), СГТУ 1.10.91.15.,№ Г? 01910043322 (1991 - 1995 г.г.), а также планом внедрения новой техники ПО Тлавметиз" МЧМ СССР в 1986 - 1990 г.г.
Цель и задачи исследования.
Целью работы является установление взаимосвязи структурной организации и деградации фурановых композитов на стадии технологической переработки и эксплуатации конструкций.
Поставленная цель определила следующие основные задачи:
изучить свойства минеральных наполнителей и оценить их поверхностную активность различными физико-химическими методами;
определить влияние наполнителей с различной активностью на структурообразование полимерных композиций на основе ФАМ;
определить влияние основных структурообразующих факторов (степени наполнения, дисперсности минеральных наполнителей и активности их поверхности) на прочностные характеристики композиций и их химическую стойкость;
изучить механизм изменения эксплуатационных свойств наполненных полимерных связующих в агрессивных средах и предложить модель их деградации;
разработать рекомендации по приготовлению составов поли-мербетонов. оптимальных по показателям химического сопротивления;
осуществить опытно-промышленное внедрение разработанных составов конструкционного полимербетона ФАМ и технологии изготовления армополимербетонных конструкций технологического оборудования.
Научная новизна.
Высокоинформативными физико-химическими методами анализа проведены комплексные исследования и оценены поверхностные свойства различных горных пород и минералов. Установлена взаимосвязь кислотно-основных свойств их поверхности с химико-минералогическим составом.
Разработан способ и показана эффективность термохимической модификации поверхности кремнеземсодержащих наполнителей.
Выявлена роль структурообразующих факторов в формировании структуры и эксплуатационных сеойств фурановых композитов.
Установлен механизм и предложена модель деградации фурановых наполненных связующих, учитывающая процессы самоорганизации структуры при деградации в адсорбционно-активных средах.
Новизна технических решений, положенных в основу исследований, защищена 5 авторскими свидетельствами.
Практическая значимость. Разработаны обоснованные рекомендации получения высокоэффективных составов фурановых композитов с применением различных минеральных наполнителей и заполнителей. Осуществлена опытно-промышленная апробация результатов в заводских условиях при реконструкции травильных
отделений метизно-металлургических предприятий путем изготовления армополимербетонных коробчатых конструкций технологического оборудования. Экономический эффект от внедрения только на Магнитогорском метизно-металлургическом заводе (в ценах 1990 г.) составил 120,3 тыс. руб./год .
Положения, выносимые на защиту:
комплекс экспериментальных данных по исследованию характеристик наполнителей различного химико-минералогического состава и взаимосвязь кислотно-основных свойств с процессами структурообра-зования в фурановых связующих;
способ направленного изменения поверхностных свойств крем-неземсодержащих наполнителей в присутствии сульфатов металлов постоянной и переменной валентности;
метод рационального выбора минеральных наполнителей для фурановых связующих и полимербетонов;
механизм и модель деградации фурановых наполненных связующих в эдсорбционно-активных средах;
эффективные составы фурановых полимербетонов и технология изготовления крупногабаритных коробчатых конструкций технологического оборудования.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований, приведенные в диссертации, опубликованы в 17 работах и доложены на научно-технических конференциях Саратовского государственного технического университета в 1981 - 1995, г.г.; на всесоюзной конференции "Механика композитных материалов" (Рига, 1983); на всесоюзной конференции "Использование вторичных ресурсов и местных материалов в сельском строительстве" (Челябинск, 1991); на международной конференции по механике разрушения материалов МКР-8 (Киев. 1993) . а также на других научно-технических конференциях и семинарах в 1990 - 1992 г. г.
Разработки, созданные по результатам исследований, экспонировались в 1987 году на ВДНХ СССР и удостоены бронзовой медали.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения , 5 глав, общих выводов, списка использованной литературы из 135 наименований отечественных и зарубежных источников и приложений, содержит 155 страниц машинописного текста. 38 рисунков и 42 таблицы.
Рабочая гипотеза исследований базируется на системно-структурных представлениях технологической наследственности качества полимерных композиционных материалов.
