Силіційорганічні покриття для високотемпературного захисту залізобетону на основі наповненого поліметилфенілсилоксану

Abstract

Дисертаційна робота присвячена питанням розробленню компонентного складу поліфункціональних покриттів на основі наповнених поліметилфенілсилоксанів з метою регулювання їх властивостей (атмосферо-, температуро- і вогнестійких) для захисту будівельних конструкційних матеріалів від дії атмосферних агресивних чинників, високих температур та вогню. Методами фізико-хімічного аналізу встановлено можливість утворення при нагріванні у покритті стійких до дії високих температур мулітової та цирконової фаз. Встановлено закономірності формування мікро- та макроструктури матриці покриття за рахунок поліфункціональності, проведено оптимізацію компонентних добавок для поліметилфенілсилоксанового покриття для залізобетону, що підвищує їх довговічність при дії зовнішніх агресивних факторів та високих температур. Розроблено проект технологічних умови отримання вихідних складів захисних покриттів та методи їх нанесення на поверхню матеріалу, який захищається. Вивчено експлуатаційні властивості захисних покриттів у широкому інтервалі температур та методи їх регулювання модифікуючими додатками. Здійснено промислову апробацію розроблених компонентних складів покриттів для захисту залізобетонних конструкційних будівельних матеріалів, які працюють в умовах високотемпературного нагрівання. Диссертационная работа посвящена вопросам разработки компонентного состава полифункциональных покрытий на основе наполненных полиметилфенилсилоксанов с целью регулирования их свойств (температуро- и огнестойких) для защиты строительных конструкционных материалов от действия атмосферных агрессивных факторов, высоких температур и огня Методом математического планирования эксперимента и статистической обработки полученных результатов исследований предложены составы исходных композиций для высокотемпературных защитных покрытий, установлены закономерности и количественные зависимости процессов взаимодействия компонентов в наполненных силицийорганических композициях за температуры нагревания 1273 К с образованием высокотемпературных муллитовой и цирконовой фаз для формирования защитного слоя. Предложены составы исходных композиций с использованием наполнителей заданного состава (Al2О3, ZrО2), модификаторов - каолина и каолинового волокна, которые обеспечивают высокую атмосферо- температуро- и огнестойкость покрытий для защиты железобетонных конструкционных материалов в условиях природных агрессивных факторов и высокотемпературного действия газовой среды, а также эффективные методы интенсификации процессов структуро- и фазообразования защитных покрытий путем введения оксидов и силикатных добавок для регулирования их эксплуатационных свойств в широком интервале температур за сет направленной кристаллизации муллитовой и цирконовой фаз. Структура защитного покрытия представлена переплетенными игольчатыми кристаллами муллита, пластинчатыми - циркона, остатками оксидного наполнителя и порами. Пористость защитного покрытия зависит от температуры нагревания, его толщины и скорости нагревания. Установлено, что с увеличением толщины покрытия от 300 до 800 мкм показатель пористости возрастает в 3,2-5,3 раза, а скорость нагревания от 20 до 60 град/мин. - в 8,2-9,4 раза. Проведено оценивание уровня эксплуатационных свойств защитного покрытия на основе наполненного полиметилфенилсилоксана, которое имеет улучшенные эксплуатационные показатели (атмосферная стойкость, адгезионная прочность, сплошность и жаростойкость) за счет использования соответствующих оксидных силикатных компонентов и силицийорганических соединений. Полученные данные указывают, что покрытия всех предложенных составов имеют высокий показатель обобщенной оценки эксплуатационных и защитных свойств при температурах нагревания до 1273 К и могут использоваться в качестве температуро- и огнезащитных покрытий для строительных конструкционных материалов. Установлены общин закономерности формирования микро- и макроструктуры матрицы покрытия за счет полифункциональности, проведена оптимизация компонентных добавок для наполненного полиметилфенилсилоксанового покрытия для железобетонных строительных конструкционных материалов, которые повышают их долговечность при действии внешних агрессивных факторов и изменении температур; а также предложен метод комплексной оценки уровня качества эксплуатационных защитных свойств. Осуществлена промышленная апробация разработанных компонентных составов покрытий конструкционных железобетонных строительных материалов, которая подтверждает возможность их использования для высокотемпературной защиты в промышленных условиях. Разработан проект технических условий, технологический регламент получения покрытий и инструкция из их использования. Экономический эффект от внедрения разработанных композиций для защитных покрытий составляет для 1т металла 562 грн, а 1м3 бетона – 83,4 грн. The thesis deals with the problem component composition of multifunctional covers based on polymethylphenilsyloxan for the regulation of their properties (atmospheric, temperature and fireproof) for the protection of building construction materials against the action of atmospheric aggressive factors, high temperatures and fire. The possibility of the formation of high temperature resistant mullite and zirconium phases was determined by methods of physical-chemical methods. The regularities of the formation of micro and macrostructure of covering matrix due to polyfunctionality were defined. Optimization of component additives for the polymethylphenilsyloxan covering for metals and concrete that increase their durability under the action of outer aggressive factors and high temperature was made. Technological conditions for the obtaining of the initial composition of the protection coverings were developed as well as the methods of their application over the protected material. Maintenance properties of the protection coverings in the wide temperature range and methods of the regulation by the modification additives were investigated. Approbation of the developed component composition of the protection covering for the construction building materials that work in the high temperature conditions was carried out.