Введение к работе
Актуальность темы. Развитие ядерных технологий определяет необходимость разработки и внедрения новых высокоэффективных композиционных материалов с защитными свойствами от ионизирующих излучений.
Потребность в таких материалах неуклонно возрастает. Россия - одна из крупнейших ядерных держав. В РФ насчитывается 34 тысячи ядерных и радиационно опасных объектов, 29 атомных энергоблоков, 113 научно-исследовательских реакторов, 245 атомных подводных лодок', из которых 120 выведены из эксплуатации и содержат 170 атомных реакторов с невы-груженным топливом, 12 атомных надводных судов, тысячи тонн- отработанного ядерного топлива.
В России от Чернобыля пострадали 19 областей и республик. 7608 населенных пунктов оказались в чернобыльской зоне. В них живут около 3 миллионов человек, в том числе 600 тысяч детей. Правительство России объявило эти регионы зонами бедствия.
Радиационное пятно расползается по стране. Радиоактивному загрязнению в той или иной степени подверглась территория, равная почти 1000000 км2, на которой проживает более 10 миллионов человек. Радиоактивное загрязнение из Чернобыля достигло Англии и Франции, на севере -южных районов Скандинавии.
Засекреченная долгое время каштымская авария 1957 г. была во много раз крупнее чернобыльской. Если Чернобыль по масштабу трагедии равен тремстам Хиросимам, то российский Урал - нескольким Чернобылям. С точки зрения ядерной радиации - это самое грязное место в мире.
Вблизи Новой Земли Советский Союз затопил почти 17000 контейнеров с радиоактивными отходами и несколько реакторов с подводных лодок. В лесах Ивановской области целые озера отравлены ракетным топливом. Таких районов в России - 13. В настоящее время в России существует 28 военных баз, на территории которых размещены 7114 стратегических ядерных боезарядов.
Рост онкологических заболеваний на 70% специалисты связывают с ухудшившейся экологической средой. Вся территория России охвачена радиоактивным поясом, что усугубляет экологическую обстановку в стране. Ликвидация всех последствий катастрофы невозможна, ибо они вечны. Следует говорить о приспособлении, адаптации человечества, всей биосферы к новому состоянию.
Особую актуальность в сложившейся ситуации приобретают материалы для проведения ремонтно-восстановительных и отделочных работ зданий и сооружений, эксплуатируемых в районах с повышенным радиационным
фоном. К таким материалам относятся радиационностойкие полимерные мастики, замазки, шпаклевки.
В качестве связующих для них предложено использовать резорцино-формальдегидную смолу, обладающую рядом положительных свойств по сравнению с другими полимерами, а в качестве наполнителя - отходы производства оптического стекла. Применение данного наполнителя и различных модифицирующих добавок позволяет получить материалы с хорошими физико-механическими характеристиками и высокой плотностью, определяющей защитные свойства материала к ионизирующим излучениям.
Технология изготовления таких материалов разработана на кафедре строительных материалов Пензенской государственной архитектурно-строительной академии.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является разработка и исследование свойств эффективных высокошютных резорциновых композитов, предназначенных для защиты от радиации.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-
Изучить влияние используемых компонентов на процессы структу-рообразования резорциновых композитов (РК).
-
Исследовать влияние модифицирующих добавок и технологических факторов на физико-механические, деформативные, адгезионные свойства РК, на развитие в них внутренних напряжений, усадку.
-
Исследовать водостойкость модифицированных РК.
-
Изучить радиационную стойкость и защитные свойства РК.
-
Разработать составы высокоплотных резорциновых мастик, обладающие высокими защитными свойствами от воздействия ионизирующих излучений.
Научная новизна работы. Разработаны составы высокоплотных резорциновых мастик, обладающие повышенной стойкостью к действию радиации и имеющие высокие значения линейного коэффициента ослабления у-лучей.
В качестве наполнителя предложено использовать отходы производства оптического свинцовосодержащего стекла марки ТФ-110, хорошо поглощающего ионизирующие излучения.
Установлены закономерности структурообразовния резорциновых композитов с наполнителем ТФ-110 и различными органическими и минеральными добавками. Исследована молекулярная структура высокоплотных резорциновых мастик методом инфракрасной спектроскопии.
Исследовано влияние на реологические, физико-механические, деформативные и защитные свойства резорциновых композитов следующих добавок: жидкости 136-41, ГКЖ-10, суперпластификатора С-3, ОП-10, мы-
лонафта, портландцемента М400, гипса Г-4А, отходов после химической полировки стекла (ОПХ).
Разработаны рецепты комплексных добавок на основе портландцемента М400, оксида свинца и ГКЖ-10. Получены математические модели, позволяющие установить зависимость внутренних напряжений и линейного коэффициента ослабления у-лучей материала от соотношения компонентов в комплексных добавках при разных концентрациях наполнителя.
Изучены водостойкость и радиационная стойкость резорциновых композитов.
Установлены рациональные области применения разработашюго материала.
Практическая значимость и реализация результатов работы. Созданы новые резорциновые мастики с высокими защитными характеристиками для проведения ремонтно-восстановительных и отделочных работ зданий и сооружений, эксплуатируемых в условиях повышенной радиации. Разработанные составы могут применяться для приклеивания штучных облицовочных материалов, заделки стыков и трещин в строительных конструкциях, выравнивания поверхностей стен и полов, а также в качестве связующих для особо тяжелых полимербетонов.
Применение модифицирующих добавок позволяет значительно улучшить технологические и физико-механические свойства резорциновых композиций.
Использование в качестве наполнителя отходов производства оптического стекла марки ТФ-110, а в качестве минеральной добавки - ОПХ способствует решению проблемы утилизации многотоннажных отходов производства.
Определены технологические режимы приготовления' композиций. Разработаны нормативные документы по изготовлению и применению резорциновых композитов для защиты от радиации (ТУ «Резорциновая мастика для защиты от ионизирующих излучений», 1998, г. Пенза).
Разработанные резорциновые композиты получили промышленную проверку и опытное внедрение на заводе АО «Красный гигант» в Пензенской области при проведении ремонта элементов ограждающих конструкций методом нанесения на поврежденные участки мастик и замазок с улучшенными защитными характеристиками.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Пензенской государственной архитектурно-строительной академии (1996-1998 тт.); Ill Международной научно-практической конференции «Вопросы планировки и застройки городов»
(Пенза, 1996 г.); Ill Региональной студенческой научно-технической конференции «Экология, природопользование, охрана окружающей среды» (Пенза, 1996 г.); IV Региональной научно-технической конференции «Экология, природопользование, охрана окружающей среды» (Пенза, 1997 г.); Международной научно-технической конференции «Резервы производства строительных материалов» (Барнаул, 1997 г.); IV Международной научно-практической конференции «Вопросы планировки и застройки городов» (Пенза, 1997 г.); Международной научно-практической конференции «Международное сотрудничество в области архитектуры, гражданского проектирования и защиты окружающей среды» в Турции (Kemer, 1997 г.); Международной научно-технической конференции «Современные проблемы строительного материаловедения» (Пенза, 1998 г.); Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы строительного материаловедения» (Томск, 1998 г.); научно-технических конференциях (Тюмень, 1996 г., Саранск, 1997 г.) .
Публикации. По результатам исследований опубликовано 17 научных работ, поданы 2 заявки на патент, по одной заявке получено положительное решение (приоритет от 02.09.97 г., №97115586/04).
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Содержит 201 страницу машинописного текста, 72 рисунка, 25 таблиц. Список литературы состоит из 136 работ советских, российских и зарубежных авторов.
