Силіційорганічні покриття на основі наповненого поліметилфенілсилоксану для вогнезахисту залізобетону

Abstract

Дисертація присвячена питанням розроблення компонентного складу поліфункціональних покриттів на основі наповнених поліметилфенілси-локсанів з регульованими властивостями для захисту будівельних конструкційних матеріалів від дії атмосферних агресивних чинників, високих температур та вогню. Методами фізико-хімічного аналізу підтверджено утворення при нагріванні покриття стійких до дії високих температур мулітової та цирконової фаз. Встановлено закономірності формування мікро- та макроструктури матриці покриття за рахунок поліфункціональності, проведено оптимізацію компонентних добавок у складі поліметилфенілсилоксанового покриття для залізобетону, що підвищує його довговічність при дії зовнішніх агресивних факторів та високих температур. Розроблено проект технічних умов ТУ У 243-02071016-116:2011 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 матеріалів, які працюють в умовах високотемпературного нагрівання. Диссертация посвящена вопросам разработки компонентного состава полифункциональных покрытий на основе наполненных полиметилфенилсилоксанов с регулированными свойствами 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 композиций для огнестойких защитных покрытий. Установлены закономерности и количественные зависимости процессов взаимодействия компонентов в наполненных силицийорганических композициях при температуре нагревания 1273 К с образованием высокотемпературных муллитовой и цирконовой фаз для формирования защитного слоя. Предложены составы исходных композиций с использованием наполнителей (Al2О3, ZrО2), модификаторов - каолина и каолинового волокна, обеспечивающие высокую атмосферо- температуро- и огнестойкость покрытий для защиты железобетонных конструкционных материалов в условиях природных агрессивных факторов и высокотемпературного действия газовой среды. Установлены 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 счет направленной кристаллизации муллитовой и цирконовой фаз. Структура полученного защитного покрытия представлена переплетенными игольчатыми кристаллами муллита, пластинчатыми - циркона, остатками оксидного наполнителя и порами. Пористость защитного покрытия зависит от его толщины, температуры и скорости нагревания. Установлено, что с увеличением толщины покрытия от 300 до 800 мкм показатель пористости возрастает в 3,2–5,3 раза, а с возрастанием скорости нагревания от 20 до 60 град/мин. – в 8,2–9,4 раза. Установлены общие закономерности формирования микро- и макроструктуры матрицы покрытия за счет полифункциональности, проведена оптимизация компонентных добавок для наполненного полиметилфенилси¬локсанового покрытия для железобетонных строительных конструкционных материалов, которые повышают их долговечность при воздействии внешних агрессивных факторов и изменении температур. Проведено оценивание уровня эксплуатационных свойств полученного защитного покрытия с улучшенными эксплуатационными показателями (атмосферную стойкость, адгезионную 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. Проведена промышленная апробация разработанных компонентных составов покрытий для конструкционных железобетонных строительных материалов, подтверждающая возможность их использования для высокотемпературной защиты в промышленных условиях. Разработан проект технических условий ТУ У 243-02071016-116:2011, технологический регламент получения покрытий и инструкция по их использованию. Получен экономический эффект от внедрения разработанных композиций для защитных покрытий, составляющий для 1 м2 металла 562 грн., а 1 м2 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.