Введение к работе
Актуальность работы. Строительные материалы, обеспечивающие конструкциям в сочетании с высокой прочностью высокую эксплуатационную надежность и долговечность, являются востребованными для строительства различных сооружений. Радикальным способом повышения долговечности строительных материалов является применение композитов на полимерных связующих. Несмотря на все возрастающие темпы использования в строительстве бетонов с применением полимеров, некоторые проблемы их структурообразования и долговечности в условиях воздействия различных климатических факторов остаются малоизученными.
Данное исследование посвящено разработке эффективных составов, пригодных для изготовления строительных изделий и защитных покрытий по строительным конструкциям на эпоксидном связующем, изучению структуры и физико-механических свойств полимерных композитов, изменения названных показателей под влиянием пластификаторов и наполнителей различной природы, условий эксплуатации и т.д. Учитывая различные пути повышения долговечности материалов, в диссертационной работе в качестве таковых выбрано использование аминофенольного отвердителя для эпоксидных смол, позволяющего отверждать изделия во влажных условиях, и каркасной технологии, снижающей усадочные деформации в покрытиях. Технология изготовления каркасных строительных композитов на первом этапе заключается в склеивании зерен крупного заполнителя в каркас, а на втором – в пропитке пустот каркаса матричными композициями. С помощью различных способов модификации улучшены физико-технические свойства матричных и каркасных полимербетонов. Отрицательное воздействие повышенных и пониженных температур, переменной влажности сопровождается, как правило, биологическими разрушениями. В работе проведены систематические исследования разрушающего действия морской воды и переменной влажности в климатической зоне Черноморского побережья с учетом фактора биоповреждений и получены количественные зависимости стойкости эпоксидных композитов в результате старения.
Цель и задачи исследования. Цель диссертационной работы заключается в оптимизации составов эпоксидных композитов, исследовании их биологической стойкости и старения в морской воде, грунтах и воздушной среде климатической зоны Черноморского побережья.
Задачи исследований состоят в следующем.
1. Установить количественные зависимости изменения свойств эпоксидных композитов от основных структурообразующих факторов: содержания аминофенольного отвердителя, пластификаторов и наполнителей различной природы, дисперсности последних.
2. Установить видовой состав микроорганизмов, заселяющихся на эпоксидных композитах в климатической зоне переменной влажности Черноморского побережья.
3. Получить количественные зависимости изменения свойств эпоксидных композитов в морской воде, грунтах и воздушной среде климатической зоны Черноморского побережья.
4. Подобрать эффективные составы эпоксидных каркасных полимербетонов, позволяющие повысить долговечность зданий и сооружений и улучшить экологическую ситуацию в них.
Научная новизна работы:
установлены закономерности и получены количественные зависимости изменения физико-механических свойств эпоксидных композитов от количественного содержания аминофенольного отвердителя;
разработаны регрессионные математические модели зависимости прочности и жесткости эпоксидных композитов от вида и количественного содержания пластификатора, гранулометрического состава минеральной фазы;
установлены количественные зависимости физико-механических свойств мелкозернистых и каркасных композитов от основных структурообразующих факторов;
выявлен видовой состав микроорганизмов, заселяющихся на эпоксидных полимербетонах при выдерживании образцов в условиях климатической зоны Черноморского побережья;
установлены количественные зависимости изменения свойств эпоксидных композитов в условиях воздействия модельных сред продуктов метаболизма мицелиальных грибов и бактерий;
установлены закономерности и получены количественные зависимости изменения свойств эпоксидных материалов под воздействием морской воды, повышенной влажности, циклически действующих температур и микроскопических организмов в климатической зоне Черноморского побережья.
Практическая значимость работы состоит в разработке оптимальных составов эпоксидных композиционных материалов для изготовления защитных покрытий и каркасных полимербетонов, пригодных для применения в условиях воздействия морской воды и климатических факторов в зоне Черноморского побережья.
Внедрение результатов работы. Данные, полученные в ходе экспериментальных исследований, использованы при устройстве покрытий открытой площадки на территории гостиничного хозяйства ООО «РАХАС-Инвест» (г. Сочи), а также для ремонта бетонного цоколя административного здания на территории филиала ООО «РАХАС-Инвест» (г. Сочи), о чем свидетельствуют соответствующие акты о внедрении. Составы полимерных композитов, отверждающихся в условиях повышенной влажности и под водой, рекомендованы Министерством строительства и архитектуры РМ при строительстве сооружений в особых условиях.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на следующих внутривузовских, всероссийских и международных конференциях и семинарах: VIII Международной научно-технической конференции «Актуальные вопросы строительства» (Саранск, 2009), Международной научно-технической конференции «Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов» (Пенза 2009), Международной научно-практической конференции молодых ученых «Эффективные материалы, технологии, машины и оборудование для строительства и эксплуатации современных транспортных сооружений» (Белгород, 2009), Х Международной научно-технической конференции «Эффективные строительные конструкции: теория и практика» (Пенза, 2010), III Межвузовской научно-практической ежегодной конференции «Новые технологии и инновационные разработки» (Тамбов, 2010), V Международной студенческой научно-практической конференции «Традиции, тенденции и перспективы в научных исследованиях» (Чистополь, 2010), Всероссийской научно-практической конференции «Ресурсоэффективные технологии в строительном комплексе региона» (Саратов, 2011), научной конференции «XXXIX Огаревские чтения» (Саранск, 2011), V Московском Международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 2013), XII Международной научно-технической конференции «Актуальные вопросы архитектуры и строительства» (Саранск, 2013).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 22 работы (в том числе три статьи в журналах, рекомендованных ВАК).
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, выводов, списка использованной литературы из 216 наименований, приложения. Она изложена на 178 страницах машинописного текста, включает 45 рисунков, 35 таблиц.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с паспортом специальности 05.23.05 – Строительные материалы и изделия (п. 1. Разработка теоретических основ получения различных строительных материалов с заданным комплексом эксплуатационных свойств; п. 4. Разработка методов прогнозирования и оценки стойкости строительных материалов и изделий в заданных условиях эксплуатации; п. 5. Разработка методов повышения стойкости строительных изделий и конструкций в суровых условиях эксплуатации; п. 7. Разработка составов и принципов производства эффективных строительных материалов с использованием местного сырья и отходов промышленности. Работа выполнена на кафедре строительных материалов и технологий Мордовского государственного университета имени Н.П. Огарёва. Автор выражает глубокую благодарность кандидатам технических наук А. Д. Богатову, В. А. Худякову и С. В. Казначееву и доктору биологических наук В. Ф. Смирнову за оказанную помощь и научные консультации по отдельным разделам диссертационной работы.
