Введение к работе
Актуальность работы. Полимерные композиты в строительстве применяются достаточно широко как для производства строительных изделий и конструкций, так и для защиты их от агрессивного воздействия внешней среды
Для производства полимерных композитов часто используются эпоксидные смолы, применение которых позволяет получить материалы с высокими прочностными и технологическими свойствами Однако они отличаются высокой хрупкостью и относительно высокой стоимостью В связи с тем, что область технических задач постоянно расширяется, весьма актуальными являются исследования по созданию полимерных композитов с требуемым комплексом свойств Основой таких исследований являются полиструктурная и термоактивационная теории механического поведения твердых тел Изучение закономерностей разрушения и деформирования композитных материалов с позиций термоактивационной концепции позволяет прогнозировать их долговечность в широком диапазоне эксплуатационных параметров
В настоящее время особое внимание уделяется вопросу рационального использования отходов производства Согласно многочисленным исследованиям, для наполнения и модификации полимеров можно применять отходы промышленности Такой подход позволит не только значительно снизить стоимость эпоксидных композитов, но и в определенной степени решить экологическую проблему утилизации отходов
Целью работы является разработка эпоксидных композитов с повышенными эксплуатационными свойствами, наполненных отходами деревообработки и промышленного производства для гидро-, теплоизоляции и защиты строительных изделий и конструкций от действия УФ-облучения
В работе поставлены следующие задачи:
на основе физических представлений о механизмах разрушения и деформирования твердых тел выбрать наполнители (из утилизируемых промышленных отходов) для получения композитов с заданным комплексом эксплуатационных свойств,
для определения наиболее эффективных составов эпоксидно-древесных композитов на основе аналитической модели оптимизации изучить влияние твердых промышленных отходов на физико-механические и теплофизиче-ские характеристики при действии кратковременных нагрузок,
с позиции термофлуктуационной концепции выявить закономерности разрушения и деформирования (объемного и поверхностного) разработанных эффективных эпоксидно-древесных композитов при действии различных видов нагрузок в широком интервале температур,
для прогноза долговечности эпоксидно-древесных композитов получить значения физических и эмпирических термофлуктуационных констант,
изучить влияние эксплуатационных факторов (циклов попеременного замачивания-высушивания и замораживания-оттаивания, УФ-облучения, теп-
лового старения) на прочность и долговечность эпоксидно-древесных композитов;
— разработать рекомендации по использованию эпоксидно-древесных ком
позитов для защиты различных строительных изделий в зависимости от ус
ловий их эксплуатации
Научная новизна работы состоит в следующем
физические представления термофлуктуационной концепции разрушения и деформирования твердых тел использованы для создания эффективных вы-соконаполненных эпоксидных композитов и прогнозирования их работоспособности;
для получения водостойкого с высокими теплотехническими характеристиками эпоксидного композита предложен ряд наполнителей из утилизируемых отходов производства (древесные опилки и стружка, пенополисти-рольная, пенополиуретановая и резиновая крошка, асбофрикционный порошок);
впервые разработана графоаналитическая модель для определения эффективных составов высоконаполненных эпоксидно-древесных композитов,
установлены физико-механические и теплофизические свойства новых эпоксидных композитов при использовании их в нормальных условиях и в условиях воздействия активных сред,
впервые получены значения термофлуктуационных констант эпоксидно-древесных композитов при различных видах нагружения,
уточнена методика прогнозирования долговечности и даны рекомендации по использованию предложенных композитов для защиты строительных изделий различного назначения от силовых и атмосферных воздействий
Достоверность полученных экспериментальных результатов обеспечивается проведением экспериментов с необходимым количеством повторных испытаний на поверенном оборудовании, применением метода математического планирования эксперимента; статистической обработкой экспериментальных данных, сопоставлением результатов исследований с аналогичными данными других авторов
Практическое значение работы. Разработаны новые высоконаполнен-ные эпоксидные композиты с использованием крупнотоннажных отходов различных производств для гидро-, теплоизоляции, защиты строительных изделий и конструкций от УФ-облучения Даны рекомендации по применению эпоксидно-древесных композитов в составе строительных изделий. Предложена и проверена методика прогнозирования долговечности эпоксидно-древесных композитов для защиты строительных изделий и конструкций различного назначения
Внедрение результатов. Разработанные композиты использовались ООО «ЛТД Строитель» и ООО «СУ Донское» при строительстве ряда объектов в г Тамбове
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на восьмых и десятых академических чтениях отделения строительных наук
РААСН (Самара, 2004, Пенза - Казань, 2006), Международной научно-практической конференции Прогрессивные технологии развития (Тамбов, 2004), IV Международной научно-технической конференции Надежность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований фундаментов (Волгоград, 2005), X научной конференции ТГТУ (Тамбов, 2005); Международной научно-технической конференции «Композиционные строительные материалы. Теория и практика» (Пенза, 2005, 2007), XI научной конференции ТГТУ «Фундаментальные и прикладные исследования, инновационные технологии, профессиональное образование» (Тамбов, 2006), V Международной научно-технической конференции «Эффективные строительные конструкции Теория и практика» (Пенза, 2006), Всероссийской научно-практической конференции «Водные и лесные ресурсы России Проблемы и перспективы использования, социальная значимость» (Пенза, 2006), VIII Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии» (Тула, 2007)
Публикации. По результатам исследований опубликовано 16 научных работ по теме диссертации 12 научных статей, 2 тезиса докладов, патент и положительное решение о выдаче патента на изобретение Две статьи опубликованы в изданиях из перечня ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, определенных ВАК РФ.
Автор защищает:
графоаналитическую модель оптимизации состава и полученные новые составы эпоксидных композитов, наполненных отходами промышленности, с повышенными эксплуатационными характеристиками для защиты строительных изделий и конструкций,
результаты исследований влияния наполнителей на термофлуктуацион-ные закономерности разрушения и деформирования эпоксидно-древесных композитов и полученные значения термофлуктуационных констант, позволяющих прогнозировать долговечность,
уточненную методику прогнозирования долговечности эпоксидно-древесных композитов для защиты строительных изделий и конструкций,
рекомендации по применению разработанных эпоксидно-древесных композитов для защиты и повышения долговечности древесностружечных и пенополистирольных плит, а также деревянных элементов строительных конструкций
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, содержит 216 страниц, в том числе 145 страниц машинописного текста, 34 таблицы, 90 рисунков, список литературы из 116 наименований и 2 приложения
Автор выражает благодарность научному консультанту кандидату технических наук, доценту кафедры «Конструкции зданий и сооружений» Киселевой О А
