автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Полимерцементные композиции для радиационно-нагруженных конструкций

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА. ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ 1ШШЕРНО-СТРОИТЕПЬНЫЙ ИНСТИТУТ им.В.В.КУЙШЕНА

На правах рукописи ШАРШОВ Серик Мурзабаевич

ПОДИМЕРЦЕШШМЕ КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ РАДИЩЮННО-НЛГРУХЕШШХ КОНСТРУКЦИИ

05.23.05 - Строительные материалы и изделдя

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на осиоквше ученой стеггвяи квндвдатв технических наук

Москва - Г991

Работе выполнена в Московском инженерно-строительном институте им. В.В.Куйбышева. ..........

Научный руководитель

Официальные оппоненты

- кандидат технических наук, доцент ПОПОВ К.Н.

- доктор технических наук, профессор Хрулен В.М.

- кандидат технических наук, доцент Покровский К.К.

Ведущая организация

- ВНИИ Коррозии

Защита состоится " ^ " 199£-г. в "

чао. на заседании специализированного совета К 053.11.02 в Мс ковоком инженерно-строительном институте им.В.В.Куйбышева по адресу: ПЗП4, Москва, ПИшзовая наб., 8, ауд. №

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке институт!

Просим Вас принять участие в защите и направить Ваш отз! по адресу: 129337, Москва, Ярославское шоссе, д. 26, ШСИ им.В.В.Куйбышева, Ученый совет.

Автореферат разослан " " 1991 г. № 7°/<г''<

Ученый секретарь специализированного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работн. В современном промышленном строительстве все больше появляется объектов, в которых строительные конструкции подвержены воздействиям ионизирующего излучения, агрессивных сред и повышенных температур. Поэтому в технологии строительных материалов появилось новое направление - создание материалов с высокой стойкостью к указанным воздействиям.

Одним из возможных направлений поиска новых материалов -создание композиционных материалов на основе сочетания минеральных и полимерных вяжущих, так называемых полимерцементшх материалов.

При разработке новых областей применения учитывают особенности свойств полимеров: высокую адгезии, водостойкость, гидро-фобность, высокие диэлектрические показатели и способность изменять реологические свойотва бетонных смесей. Однако органические полимерные материалы теряют мехлпгческую прочнеть при воздействии ионизирующего излучения (до поглощенных доз Ю5..ЛО7 Гр). Цементные материалы сохраняют прочностные свойства в полях ионизирующего излучения с поглощенной дозой до ¿О*0 Гр., но при высоких физико-шханических свойствах имеют погашенные диэлектрические характеристики из-за пористой структуры материала и его гидрофильноета. В связи с этим перспективно создашь высокоэффективных омонсличявавдих электроизоляционных материалов для радиационно-нагруженных конструкций (интегральные поглощенные дозы 10® - 5-Ю8 Гр) ядерно-Знзнчесюис установок на основе неорганических вяжущих модифицируемых полимерными компонентами.

В диссертации рассматриваются лолимерцементные композиции (ПЦК) для омоноличавания электроизоляции магнитов станций дробления Ускорительно-накопительного кошлекса (УЖ). Однако принятые принципы подхода к проектировании составов и технологии получения ПЦК применимы и для использования в других целях.

Исследования выполнен« в соответствии о координационным планом № в-02-11-06-06 Государственного комитета по использованию атомной энергии и программой научно-исследовательской работы М11СИ ш.В.В.Куйбишева.

Ноль пя(1оти -- разработка и исследование свойств омоноличи-ввкщего изоляционного материала, сохраняющего прочностше и электрофизические свойства в условиях воздействия ионизирующего излучения с поглощенными дозами до 3-10® Гр. и повышенных температур.

Для достижения поставленной цели необходимо било решить оледукщне частные задачи:

- на основе анализа литературных данных наметить пути оптимизации состава разрабатываемого материала с улучшенными технологическими и эксплуатационными свойствами а выбрать исходные материалы: минеральное вяжущее, полимерный композит и добавки;

- оптимизировать состав псиишерцементной композиции, удовлетворявшей требованиям прочности (Ксж = 20 МПа, Е„= 6 Ша), электросопротивления = 10® Ом.м) и тепяостойкочти ( Т = 200°С) и сохрашшсих эти свойства после дозы облучения 3*10®Гр;

- исследовать зависимость прочностных, диэльктрических, вязкоупругих, рволого-технологических свойств и радиационной стойкооги ВДС от еа состава;

- выявить структурные изменения в материале под действием радиации;

- разработать оптимальную с точки зрения жизнеспособности (не менее 4 ч.) технологию приготовления и нанесения ползмерце-ментных смесей;

- определить технико-экономический эффект от использования полимэрцеыентной изоляции в радазционно-нагрузьенных установках и на объектах промышленного строительства.

Научная новизна работа:

- обоснована возможность применения обычного портландцемента в качестве минерального вяжущего для электроизоляционных ПЦК, работавших в условиях ионизирующего излучения;

- выявлены особенности реологии ПЦК на основе водонераство-ривдх эпоксидно-диановнх смол;

- получен . комплекс зависимостей свойств ПЦК на различных составляющих (минеральное вянущее: портландцемент, белый цемент, высокоглиноземистнй цемент; полимерные составляющие: эпок-сидно-диановая смола, смесь фурфурол-ацетонового мономера и эпок сидно-сланцевой смолы) от иокнэирутеого излучения в пределах по-

а

глодекной дозы 3-Ю Гр;

- установлен механизм радиационного старения эпоксидно-цементных материалов при облучении до дозы 3-10® Гр.

Практическое значение работн:

- разработан электроизоляционный полямерцоментный материал на основа портландцемента и термореактивной полимерной составляющей: зпоксидно-дианового олигомера или смеси фурфурал-ацетонового мономера и эпоксидно-сланцевой смолы;

- предложен способ получения ПЦК смеси на водонераотвори-1шх эпоксидных олигомерах;

- получены данные, позволяющие прогнозировать важнейшие фи-зико-мехягтеские п электрофизические свойства ПЦК на стадии проектирования состава;

- усовершенствована технология изготовления изоляции магнитов на основе предложенных ПЦК.

Внедрение результатов работы осуществлено: '

- в Институте физики высоких энергий (Госкомитет СССР по использованию атомной энергии) для устройства элект-чизоляции обмоток магнитов станций дроблешш протонного пучка;

- на технологической линия ЗКЕК "ЗпездшЖ" при устройстве гидроизоляции бетонных ванн. Экономический эф|в-.т от предложенной композиции составил 1Ц224 тыс.руб.

Апробация работы;

Оснсв;шй положения диссертационной работы доклвднвзлясь на ХШГ-ой научно-техшпескоН консСеренщш ШСИ ш.В.В.Куйбышева, Москва, Г991 г.; из Всесовзной конференции "Применение эффектив-|гих полшерцементных композиций и бетонов в строительстве", Тюмень, 1990 г.; Всесоюзном совецашш по ускорителям заряяешшх частиц, Институт теоретической и экспериментальной ф13Е1Ш, Москва, 1980 г.; Республиканской научно-технической конференции "Научно-технический прогресс в технологии строительных материалов',' Алма-Ата, 1990 г. . Публикации. По материалам диссертации опубликован« 3 печатные работы.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы (126 наименований) и 3 приложений, изложена на 16Ф страницах машинописного текста, в том число £ 1 рисунков и ! 6 таблиц.

Двтор защищает:

- состав изаляциоьяо-омоноличивающвго материала, сохраняющего требуемые физико-механические и диэлектрические свойства при интегральных дозах облучения до 3*10® Гр. при использовании для омоноличиваотя конструкций и узлов электротехнических установок;

- способ получения ПЦК на основе водонерастворимых эпоксвд-но-диановых олигомеров без специальных эмульгаторов;

- результаты исследований:

- влияние состава ПЦК на реологические характеристики смесей;

- прочностянх, электрофизических и вязкоут*ругих свойств;

- изменения свойств и структуры ПЦК от воздействия ионизирующих излучений;

- технологии омонсличивания обмоток магнитов;

- результаты производственной проверки и оценки эффективно! ти применения разработанных составов (в том числе радиационно-нагруженннх конструкций).

СОДЕРВДИЕ РАБОТЫ

В настоящее время известны электротехнические установки, работающие при высоких уровнях облучения, в которых используют для омонояичиваищей изоляции как минеральные веществ» так и полимерные материалы. Анализ результатов ранее проведенных исследований свидетельствует о том« что минеральная изоляция обладает высокой стоимостью, а полимерная изоляция на основе наполнен ных эпоксидных полимеров ке выдерживает доз облучения 5-10^ -10® Тр., теряя механические свойства.

В этой связи, наиболее приемлемы с точки зрения стоимости и стабильности физико-механических, диэлектрических свойств -поллмерцементныэ композиции (ПЦК). В полимерцементной композиции каждый компонент выполняет свои специфические функции, придавая материалу в целом высокие эксплуатационные свойства. Деле сообразность ПЦК обуславливается тем, что цементный камень вше няет функции радиационносгойного каркаса, несущего механическую нагрузку, а полимер обладает высокими диэлектрическими свойства ми в отношении электроазоляцяоннь": параметров. Их исследованию посвящены работы многих советских (В.И.Соломатов, Ю.СЛеркинсм: Ю.М.Башнов.В.В.Патуроев, л др.) и зарубезшых (И.Охама, Л.Скупи

Ь.М.Пайлеря и др.) ученых.

Однако комплексные исследования прочностных, диэлектрических свойств материалов ПЦК и их радиационной стойкости почти не проводились. Решению этих вопросов в данной работе и уделено основное внимание.

При выборе неорганического вяжущего для 1Щ исходили из следующих иэедпосшюк:

- химико-мннэралышй состав цемента должен обеспечивать высокое электросопротивление цементного камня;

- способность цемента набирать прочность совместно с органической полимерной составляющей;

- начало схватывания смеси ПЦК не ранее 3...4 час. *

Для исследоьагшя был принят обьгащй портландцемент (ГОСТ

10178-85). Для сравнительные иссладоваш:!! использовались: оелий цемент (ГОСТ 365-78) Шуровского цементного завода и високоглино-земистый цемент "Талш" (ТУ 03-33^-78).

В качестве полимерного компонента ПЦК бил выбран эпоксцдно-диановый олигомер марки ЭД-20, облагающий высоким г сазателем радиационной стойкости среда полиме шх материалов. В качестве отвердителя использовали ароматический ^як-параамшюбеизплаяи-лин (ПАЕА) и ускоритель полимеризации холодного отверздонля УП-0633М. С целью раоширеюш сырьевой базы полимеров использовали смесь йэрЯурел-ацетоиового мономера и эпоксидно-сланцевой смолы ФАЭ.'И -30 (ТУ 6-05-211-1313-66) и оувардягель СКОГ (эпоксидаро-ванные кубовые остатки гвкоаштилендиамша) (ТУ 6-05-211-1388-84).

Для улучшеш^ц^зико-мехащпеских, диэлектрических и '¿ехно-логлчееккх свойстй^использовзли комплексную добавку: тонкодисперсный кремнезем, оуперпластафикатор С-3, кремнийорганичьскую добавку (КОД Т33-176).

Одной из езяных проблем приготовления ПЦК является выбор способа совмещения цементной составляющей о водонерастворимым одигомером. Наряду с ранее известными способами, а именно:

1. Полимер веодится в смеси, содержспие воду:

а) в цементное тесто;

б) в пементно-песчагшй раствор.

2. Полимер смошвается о сухим воществом, затем добавляется вода а другие компоненты.

- 8 -

Нами предложены еще два способа:

1. Двухстадийнов совмещение олитомера с цементным тестом (рис. I).

2. Введение олитомера в виде эмульсии (рис. 2).

Экспериментальную оценку эффективности способов приготовления ПЦК на основе эпоксидных адигомеров производили по прочностному критерию, диэлектрическим показателям и удобоукладываемосэт смеси. В результате исследования рекомендован способ двухстадий-ного совмещения олитомера: когда часть полученного цементного Tf та совмещают с олигомером в соотношении 1:1 -Г:3 с образование* обратной дисперсии, а затем эта дисперсия вводится в оставшуюся чаоть цементного теста и перемешивается. При этом уменьшается степень шогокомтнентности смеси (не нужен эмульгатор), обеспечивается пониженная вязкость смеси ПЦК, повышается дисперсность и равномерность распределения олитомера в цементной матрице. Скс рость перемешивания 3...I4 тыс.об/мин.

Изучение реологических свойств смеси ШЩ производилось на техническом вискозиметре "Реогесг-2". Смеси с различными П/Ц (05 0,10; 0,15; 0,25; I) и В/Д = 0,35 и 0,4 получены при скорости перемешивания 3 и 14 тыс.об/мин. Исследование позволило выявить некоторые особенности, зависящие в первую очередь от скорости перемепшвания и заключаются 2 следующем:

- при скорости перемешивания 3 тыс.об/мин. вязкость дисперсии монотонно возрастает с увелк'энием количества олитомера при значениях В/Ц = 0,35 и 0,4;

- при скорости 14 тыс.об/шш. вязкость дисперсии ттеяе возрастает, но не монотонно, а как бы в два этапа: ,

1) введение в цементное тесто небольших количеств эпоксвд-ного олитомера (до П/Ц = 0,03) вызывает существенное увеличение вязкооти;

2) увеличение содержания олитомера в интервале П/Ц = 0,05 до 0<15 мало влияет на изменение вязкости смеси.

3) дальнейшее увеличение содержания олитомера от 0,16 до 0,25 снова вызывает скачкообразное повышение вязкости.

Увеличение П/Ц свыше0,25 приводит к иному состоянию дисперсии - образованию обратной дисперсии, т.е. наполненного полимерг

Исследование структурообразоракия ПЦ смесей в начальный период твердения проводили с помощью конического пластометра КП-1 и ультразвуковой установки по двум направлениям:

- влияние количества полимерного компонента в ПИ смесях

_ —

Рис 1. Способ приготовления пол^'ериечентной композиции боя пмулыяторр. - двухстядийное совмещение олнгомера.

Цемент На"ол!ттрть

<3

лигомрп Птвеоянтрть Вода

©

Цр*л*нт Няпо.гнитрль Отяеркятеаь • Вопч ' Оппгомрр

Гил 2, Спопобя приготовления полумчрцеуентной иочпоаиляч

А - Полимерная сосгбвлящяя вводится в виде эмульсии:

олнгомер + отвердятель + пода Е - Полимерная составляет,пя вводится в виде ямульоии: отлррдитель > пола и олигомррн.

(Ц/Ц = 07-0,2/;.

- влияние комплексной добавки - тонкодисперсный кремнезем, суперпластификатэр и кремнийоргадическая добавка.

Определялись следующие параметры: пластическая прочность Рг мера релаксационной ползучести и мара предельной ползучести. Параллельно определялись сроки схватывания ГЦ смесей на приборе Вика (см.табл.] . Для количественного сравнения скорости струк-турообразования смесей мы ввели условный показатель "контрольный уровень пластической прочности",, принятый для данных условий 0,1 МПа. Оценивая в целом эффект введения ояигомера в смесь ПИК, следует отметить, улучшение технологичности смесей и повышение качественных: показателей, В частности, полимерный комгк*-нент также как и комплексная добавка, расширяя временной диапазон' интенсивного структурообразования и сдвигая его в сторону больших времен, способствует увеличению жианеспосойности ПЦК. Этот эффект наблюдается и при исследовании смеси ПЦК с комплексными добавками на двух видах олигомера (ЭД-20 и <МЭИС-30) .С по мощью ультрозвукового импульсного метода можно производить оцен ку структурообразования смеси ПЦК в начальный иериод твердения. Следует подчеркнуть, что период интенсивного роста скорости уль тразвука коррелирует с индукционным периодом коагуляциокного структурообразования, полученным с помощью конического шгагтэ-метра..

ПЦК оптимизировалась как сложная многокомпонентная система с помощью метода математического планирования эксперимента,, при этом варьировались: В/Ц= 0,35; 0,375;: О.ЛОГХ^ ; П/Ц-0,05; 0Д0; 0,15(Х2) ; содержание кремнезема$10£ = 0;. 5;. 10/Хд)

После обработки данных были получены уравнения регрэссии дл прочности при сжатия - ¡?сж и объемного электросопротивления - Д Уравнения реграссии показали,, что как на прочность,, так и на электросопротивление нсибольшее влияние оказывает полимерцемент ное отношение, а на электросопротивление - В/Ц и соотношение В/1 и активного кремнезема: Е^ = 69,037 - 3,893'Х^ - ?,093-х| - 1Д-Х§ - 2,95-Х! +

5,55'Хд + 6,,05-Х^Х^ - 1,1-Х^з + 0,95-Х2Х3 + 1,15-Х1Х2Х3 -

2,0'Х^Хд + 1,2-Х2Х^

87 „793-9,617-Х^ -3,41?-х| +1,433-Х§ +6,-90^ + 3,41-7^ ч-

- И -

Таблице

' Эпоксидно-цементные смеси 'Смеси с комплекс-Показатели с П/Ц ной добавкой,при

"о ОДО 0,125 0,15 0,2 О ОД ОД

Сроки схватывания, час.-мин

начало 2-20 4-45 5-00 5-30 7-00 7-00 8-00 6-00

конец 6-20 8-15 8-35 9-00 9-10 9-20 10-00 9-40

Время достижения :

- условного уровня пластической прочности,

час-мин 4-40 5-35 7-10 7-50 8-00

- индукционного периода,

час-мин

начало 3-00 4-50 4-00 3-30 3-50 4-20 2-30 5-00 конец 5-30 7-55 7-00 7-00 7-00 8-40 8-00 8-30

- максимума меры релакс. полэучьсии

МПа-1 3-45 5-15 4-20 4-40 4-50 4-40 5-00 6-00

3,35 Х3 + 2,563 Х^з - 1,863 Х^-Ю.Эбг Х2Х§ ? 1,762 ХдХ|

Результаты исследования основных прочностных свойств , а аак-же обьемного электросопротивления (й^, Д,) о использованием портландцемента и олигомера ЭД-20, полученных по двум режимам твердения ( воздушновлвжяь^= (90-5)$ в течении 28 суток и термовлажно стная обработка при 85°С в течении ГО час) показывают, что оптимальное количество олигомера 10$ от массы цемента и В/Ц= 0,375. Причем при термовлажностной обработке ПЦК отмечаются результаты Еыше, чем при нормальном твердении.

Снижение процентного содержания полимерной составляющей в ПЦК приводит к перераспределению энергии поглощаемого ионизирующего излучения между компонентами ПЦК в сторону увеличения доля , приходящейся на цементный, камень. Это уже априори позволяет говорить , о повышении радиационной стойкости таких ПЦК. Для экспериментального подтвервдения этой гипотезы были проведены исследования прочностных и электрофизических свойств ПЦК выбранного состава.

Облучение проводилось на гамма-установка / ШШИ им.Л,Я.Карпова/ с мощъностью дозы 7,5 Гр/с,. температуре облучения 38°С. Доза облучения 107 Гр. „ Г 10 Гр., 3-108Гр. Наряду с этим, исследования проводились на ПЦК о белым и Внсокоглиноземистым цементом на олиго-мере ЭД-20 и ФАЭИС-30 для ПЦК с обычным портландцементом.

Результаты испытания рис. 3 позволяют сделать вывод, что облучение наодноанвчно влияет на физико^ыекагаческив и электрофизические характеристики ПЦК.. Это зависит как от рецептурного состава,. так я от степани изменения составляющих ПЦК.. Следует подчеркнуть,, что снижение прочностных свойств наблвдавтся для всех ПЦК,. за исключением ПЦК на ос: ве олигомера ФАЭИС-30,. у которого поел» довы 3'108Гр. прочность при нагибе увеличивается на 28 %, а на сжатие - на 25 {8.

Критерием качества ПЦК, используемых для омоноличиваяия влек-трогахничэских конструкций служит удельное электросопротивление» Следует отметить,. что> значение В^У ПЦК на портландцементе с ФАЭИС-30 наибольшее 9,£-10® Ом-м при максимальной доав облучения. Использование ЭД-20 вместо ФАЭИС-30 показало снижение Р„до 4,2'10^0м« но это удовлетворяет эксплуатационным требованиям изоляции рис.З Таким образом,, полученные результаты свидетельствуют о возможности' и' целесообразности использования портландцемента в качестве неорганической составляющей и эпоксидной смолы 0Д-20 я качестве полимера для омоноличивавдей изоляции до поглоданных доз 3*10°Гр., ПЦК на основе портландцемента и ФАЭИС-30 для работы при больших радиационных нагрузках..

Дилатометрическим е^аилзом показано,, что термический коэффициент. линейного расширения ТКЛР у всех исследуемых материалов цементных и ЩК в интервале температур -55...-50°С приблизительно одинаков;, разница значений ТКЛР для различных "атериалов составляет 20...30 %,.

Одним из важнейших преимуществ применения ПЦК в качестве электроизоляции является повышение повышенные вязкоупругие свойства. Исследования атих свойств проводились методом вынужденных резонансных колебаний с определением динамического модуля упругости (Е») и тангенса угла механических потерь ЧуЛв интервале температур 18..,200°С. Народу с ПЦК на основе портландцемента я смолы ЭД-20, а также ФАЭИС-30 для более детального изучения вязкоупру-гих свойств, рассматриваются составы чисто цементный и чисто полимерный,- Результаты показывают,, что ЩК обладает лучшими вязко-

Ю9

10е

10

ся

60

50

4С

30

23 г

20 10

ТТЛ_

со

I

ПИВ г1и Г

12 3

Рис.3. Прочность и объемное электрическое минеральных и полимерных вяжущих

1 - цемент Талюм 4 - подшерцемент

2 - полимеодемент на Талюме на белом цементе _3 - цемент" белый 5 - портландцемент 7 [_]- необлученные щ- гапма-ойлученяе 10 Гр

4 5 6 7

соаротивление изоляционных материалов на осноев

6 - полимерцемент на портландцементе ? - полимерцемент на портландцементе

и 4АЭИС - 30 «

§§- гамма облучение 3-1СгГр

упругими свойствами,, чем цементные материалы- Это выражается в меньшей величине динамического модуля упругости и более высоких значениях таш _.иса угла механических потерь. Эти свойства при облучении остаются вша,, чем у цементных материалов»

Изучение влияния ионизирующего излучения на структуру ПЦК проводилось с применением метода физико-химического анализа исходных образцов и после довы облучения 3*10® Гр. Рентгенофазо-вым анализом установлено,, что после облучения как цементного камня,, так и цементной матрицы полимврцемантной композиции происходят изменения в фазовом составе цементного,, на что указывают1 следующие результата увеличение высоты пиков принадлежащих кальциту;, уменьшение пиков портлаццита и негидротированного цемента,

В ПЦК в сравнении с чистым цементным камнем меньше карбонизация,. что свидетельствует о его более совершенной изначальной структуре. В целом ионизирующее способствует формированию более плотной структуры цементного камня наличие низкоосновных гидросиликатов,, тобарморитового геля, гидроалюмината и четырехкальци-евого монокарбонатного гидроалюмината .

Исследования поровой структуры ПЦК на различных полимерных системах ЭД-20 и ФАЗИС-30 на ртутном поромере в интервале пор 0,02,.... 15 мкм установлено уменьшение пористости при увеличении содержания олигомера до 10^. Облучение ПЦК приводит к изменению пористости , в частности гелевая пористость значительно увеличивается у ПЦК на ЭД-20 в 1,7 раза, а у ФАЭГ.С-30 в 1,3 раза.

Исследования микргструктуры проводили с помощью электронного сканирующего микроскопа "Зс^". Установлено, что епоксидный поли мер находится в цементной матрице либо в виде округлых глобул размером 25...30 мкм„ либо располагается в порах цементного камня, уменьшая их диаметр и модифицируя поверхность. Контакт эпоксидного полимера с цементной матрицей очень тесный.. Посла дозы облучения Ю.;..3-108 Гр. эпоксидный олигомер в результате дополн нительной сшивки уменьшается в обьеме, что нарушает контакт между цементным камнем и полимером и снижает физяко -механические свойства эпоксидно-цементных ПЦК.. Полимерная фаза ФАЭИС-ЗЭ образует в цементной матрице пленочные структуры и мелкие глобулы размером 1- 5мкм ., Это объясняется пониженной вязкостью и более легкой совместимостью этих смол с цементным гестом. При об-

лучении до до8 3-108Гр.. ГШ на основа ФАЗИС-ЗО практически не изменяются,, а упрочнение структуры материала может быть объяснено за счет радиационной сшивки полимерного компонента»

Разработана технология изготовления омоноличиващей изоляции конструкции, работающих в условиях ионизирующего излучения способом вакуумной ппропиткя, которая позволяет существенно повысить еа качество,, долговечность и снизить трудоемкость..

Таким образом, выполненные исследования позволяют рекомендовать состава ПЦК на основе портландцемента в качестве г

- изоляционно-омоноличиваодих составов обмоток электромагнитов станций дробления протонного пучка1 экономический эффект1 . от эксплуатации ускорителя составит около 83 тыс.руб. в год ^

- использование ПЦК на основе ЭД-20 для ремонта бетонных ванн, работающих в контакте с водой экономический эффект эа сокращения материало- и трудоемкости работ, повышения качества покрытий составил 72,9 руб. на 1 кв.м покрытия ..

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1, Комплексом физико-механических исследований показана возможность и целесообразность применения портландцемента в качестве минерального,вяжущего в эпоксидно-цементных комлоэицион-.. ных материалах для омоноличивания изоляции,, работающей в полях ионизирующего излучения и повышенных температур..

2.. Разработан новый композиционный материал на основе п рт-ландцемента и ФАЭИС-30, отличающийся повышенной радиационной стойкостью при вы соких электроизоляционных показателях. Прочностные свойства таких ПЦК при Д/Ц = 0,10 после облучения до поглощенных доз 3-Ю8 Гр. но снижаютсяг как у ПЦК на эпоксвдно-ди-ановых смолах,, а повышаются при сжатии на 15...20^ и при изгибе 15 % .

3. Предложен способ приготовления ПЦК без эмульгаторов на основе водонерастворимнх олигомврных смол,, который существенно улучшает структуру полимерыементного камня: повышается дисперсность и равномерность распределения олигомера в цементной матрице, благодаря чему повышаются основные эксплуатационные характеристики материяла..-

1 Применены в .Институте физики высоких энергий Госкомитета СССР по использованию атомной энергии / Отдел пучков /

4.. Исследования реологических свойств смесей ЩК показали, что их вязкость зависит от количества полимера и воды затворе-ния, а также от интенсивности перемешивания смеси. Общая тенденция - повышенно вязкости смеси с увеличением содержания олигоме-ра.

5,. Получены зависимости физико-механических и электрофизичео ких свойств ПЦК от вида и количества полимерной составляющей,во-доцемантногсг отношения и комплекса добавок.. На основании полученной зависимости определены составы материалов с различными технологическими свойствами. .

6. На основании анг 1за структурообраэования ПЦК в начальный период твердения можно констатировать улучшение технологичности смесей и повышение их качественных показателей от введения полимерной системы.. В частности,, полимерный компонент, расширяя временной диапазон интенсивного структурообраэования и сдвигая его в сторону больших времен, способствует увеличению жизнеспособности ПЦК 5,5Г..»6 ч.. при Т = 18°С ,

7. Исследования.микроструктуры ПЦК в исходном состоянии и после дозы облучения 3-10® Гр. с помощью сканирующего электронного микроскопа показали, что :

- полимерная фаза ив эпоксидных смол располагается в.виде округлых глобул 25...30 мки»-в матрице цемента, и в виде пленок, выстилающих поры цементного камня; посла дозы облучения 10®... 3*10® Гр. эпоксидный олигомер уменьшается в объеме, в результата чего нарушается контакт' меэду црментпи ¡камнем и полимером:: это объясняет снижение физико-механических свойств эпоксидно-цементных ПЦК;

- полимерная фаза из МЗИС-ЗО образует в цементной матрице пленочные структуры и мелкие глобулы размером 1...Б мкм ;. вто объясняется пониженной вязкостьв и более легкоГ совместимостью этих смол с цемептныммтестом;, при облучении до доз 3-108 Гр.. внешние признаки структуры ПЦК на основе ФАЭЙС-30 практиче- < ски на изменяются,, а упрочнение материала может быть объяснено, за счет радиационной сшивки полимера..

8. Разработана технология изготовления омоноличивводей изоляции конструкции,, работающая в условиях ионизирующего излучения, которая позволяет существенно повысить качество, долговечность и снизить трудоемкость.

9. Применение разработанных составов для изоляции обмоток магнитов ускорительного комплекса дает экономический эффект ■ 3,4...4,6 тнс.руб. на 1 магнит, что обусловлено удлинением межремонтного периода и сокращением численности персонала, занятого ремонтом. Использование эпоксидно-цемвнтныхАКомпозпциЙ для ремонта и восстановления бетонных конструкций позволяет получить надежные результаты без предварительной сушки старого бетона с . обеспечением высокой водостойкости ремонтируемых участков..

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1^Л1!арипов С.М. , Торпвдева Н.К., Попова А.К. Диэлектрические свойства эпоксидно-цементных материалов // Применение эффективных полимерцаменткнх композиций и бетонов в строительства. Тюмень, 1990.. -С.. 40-41..

2. Шарштов С.М., Попов К.Н. ,Бушра Халид Бушра. Полимерце-ментный композиционный материал на основе водонерастворямых эпоксидных смол // Использование полимерных материалов в строительства. -Алма-Ата, 1990. -С. 34-35.

3.. Соловьев В.Н., Попов К.Н. „ Шарипов С.М. Бетонополимер-ная изоляция отклоняющих магнитов УНК // Радиационные проблемы на ускорителе. XII всесоюзное совещание по ускорителям заряженных частиц. -Москва, 1990. -С. 245.

Подписано в печать IS.II.9I Формат 60x84^/16 Печать сфс. [1-360 Объем I уч.-пзд.л. Т. 100 Заказ/^ Бесплатно

Ротапринт ШСИ им.В.В.Куйбышева