автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Строительные композиты на основе полибутадиеновых олигомеров для защиты от радиации

□ОЗОБТ84 1 На пРавах рукописи

ПЕРЕКАЛЬСКИИ ОЛЕГ ЕВГЕНЬЕВИЧ

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОМПОЗИТЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИБУТАДИЕНОВЫХ ОЛИГОМЕРОВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ РАДИАЦИИ

05 23 05 - Строительные материалы и изделия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж - 2006

003067841

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Воронежский государственный архитектурно-строительный университет на кафедре железобетонных и каменных конструкций

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ведущая организация

доктор технических наук, профессор Суровцев Игорь Степанович

доктор технических наук, профессор Королев Евгений Валерьевич

кандидат технических наук, доцент Шмелев Геннадий Дмитриевич

ГОУВПО Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, г Санкт-Петербург

Защита состоится 27 февраля 2007 г в 14 часов в 3220 ауд на заседании диссертационного совета Д 212 033 01 в Воронежском государственном архитектурно-строительном университете по адресу. 394006, г Воронеж, ул 20-летия Октября, д 84

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан 27 января 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

В В Власов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одним из новых видов конструкционных материалов, созданных в последнее время, является каучуковый бетон или, сокращенно, - каутон Каутон был разработан и исследован в Воронежском государственном архитектурно строительном университете (ВГАСУ) Его отличает набор эффективных эксплуатационных характеристик, среди которых надо выделить высокую, практически универсальную химическую стойкость, благоприятные физико-механические свойства, технологичность, малую усадоч-ность и др Применение каутонов в практике строительства - один из подходов к решению важной народно-хозяйственной задачи, включающей в себя решение проблем коррозии, отрицательного воздействия температуры, деградации материала при повышенном УФ - излучении, радиации и других неблагоприятных природных и техногенных факторов Применение каутонов в конструкциях и изделиях позволит увеличить межремонтный период, надежность и долговечность зданий и сооружений, особенно, если это касается их эксплуатации в условиях воздействия агрессивных сред различного характера

Во ВГАСУ ранее уже были проведены исследования, направленные на изучение физико-механических, теплофизических и технологических свойств каутона, установлено его поведение в условиях воздействия широкого спектра агрессивных сред, изучены вопросы долговечности и надежности этого материала, произведено опытно-промышленное внедрение каутона в качестве конструкций и изделий, работающих в химически агрессивных средах на предприятиях различных отраслей промышленности Итогом этих исследований являются положительные практические результаты и отзывы, а также интерес со стороны промышленности к этому композиту Следует отметить, что каутон по сравнению с другими коррозионно-стойкими композитами, основой которых служат полимеры, выгодно отличается и стоимостью, одним их важнейших показателей эффективности любого строительного материала

Тем не менее, остается неизученным направление, где, по нашему мнению, может эффективно и наиболее полно быть использован эксплуатационный потенциал материала класса каутонов - этим направлением является исследование поведения каутоновых композитов в условиях воздействия ионизирующих излучений различного рода и, что наиболее важно, его поведение в условиях совместного действия ионизирующих излучений и химически агрессивных сред, поскольку, как показывает существующий опыт, именно комплексное воздействие агрессивных сред различной природы — случай, наиболее часто встречающийся на практике

В настоящей работе произведен ряд исследований с целью восполнения существующего пробела Решение поставленных в диссертационной работе задач даст возможность определить долговечность каутона в условиях воздействия ионизирующих излучений и химически агрессивных сред, прогнозировать изменение его прочностных и деформационных характеристик в зависимости от длительности эксплуатации, а также проектировать составы, способ-

V I

ные гарантировать изделиям и конструкциям на основе каутона требуемые эксплуатационные характеристики

Цель и задачи исследования - разработка на основе жидких каучуков с использованием доступных ресурсов эффективных композитов, предназначенных для эксплуатации в условиях воздействия ионизирующих излучений, в том числе при совместном действии химически агрессивных сред, а также изучение физико-механических и технологических свойств разработанных материалов

В соответствии с поставленной целью необходимо было решить следующие задачи

- обосновать возможность использования композитов на основе жидких каучуков, способных эффективно работать в условиях воздействия ионизирующих излучений, в том числе и в условиях совместного действия химически агрессивной среды и ионизирующего излучения,

- при помощи современных методов анализа (ИК - спектроскопии, рентгенофазового анализа) изучить изменения, происходящие в структуре каучуковых композитов при воздействии на них различных ионизирующих излучений,

- определить радиационную стойкость и радиационно-защитные свойства, изучаемых композитов, при различных мощностях и дозах излучений,

- исследовать поведение каучуковых композитов в условиях совместного воздействия ионизирующих излучений и химически агрессивных сред,

- на основе проведенных исследований обосновать, разработать и оптимизировать составы каучуковых композитов, обладающие высокими эксплуатационными характеристиками в условиях совместного воздействия ионизирующих излучений и химически агрессивных сред,

- определить основные эксплуатационные характеристики разработанных композитов

Научная новизна работы заключается в разработке и исследовании композитов на основе жидких каучуков, обладающих высокими радиационно-защитными свойствами, а также эффективными эксплуатационными характеристиками при работе в условиях совместного воздействия ионизирующих излучений различного вида и химически агрессивных сред, что отвечает требованиям современной строительной индустрии к материалам подобного рода

Впервые изучено влияние у- и нейтронного излучения на структуру каучуковых композитов, определены радиационная стойкость и радиационно-защитные свойства каутонов, в том числе коэффициент ослабления у-излучения, мощность дозы у-излучения, прошедшего через материал при различной энергии и поглощенной дозе у-квантов Получены графоаналитические модели, адекватно описывающие влияние ионизирующего излучения на каучуковые композиты

Предложено введение в разработанный композит легирующих добавок, повышающих его эксплуатационные характеристики при работе в условиях одновременного воздействия ионизирующих излучений и химически агрес-

сивных сред Получены многофакторные нелинейные модели, позволяющие количественно оценить взаимное влияние компонентов каучуковой композиции на эксплуатационные характеристики материала Определены основные эксплуатационные характеристики разработанного композита

Научная новизна работы подтверждена двумя патентами РФ на изобретения «Полимербетонная смесь» № 2261232 от 09 02 2004 г и № 2266876 от 09 08 2004 г

Практическое значение работы состоит в появлении возможности на основе ее научных результатов решать комплекс задач, связанных с получением конкурентоспособных полимерных композитов - каучуковых бетонов, которые отличает высокая радиационная и химическая стойкость, высокие ра-диационно-защитные свойства, также другие благоприятные эксплуатационные характеристики Все это позволяет рекомендовать разработанные составы для изготовления новых и защиты уже существующих строительных изделий и конструкций от агрессивного воздействия среды

Практическая значимость проведенных исследований заключается в получении научно-прикладных знаний, позволяющих на основании установленных аналитических и экспериментальных зависимостей проектировать элементы и изделия, на основе каучуковых композитов Использование доступного сырья не только снижает стоимость композита, но и повышает его конкурентоспособность

Внедрение каутонов в практику строительства позволит повысить эффективность и надежность сооружений, работающих в условиях воздействии агрессивных сред различного характера, а значит, и общую безопасность среды жизнедеятельности человека

Внедрение результатов. Результаты диссертационной работы реализованы при разработке «Технологического регламента изготовления полимербе-тонной смеси для специального применения» Теоретические разработки и результаты экспериментальных исследований использованы в учебном процессе при постановке лекционного курса, курсовом и дипломном проектировании студентами и магистрантами ГОУВПО ВГАСУ

Достоверность полученных результатов и выводов, сделанных по работе, обеспечена методически обоснованным комплексом исследований с использованием современных средств исследований и измерений, применением математических методов планирования экспериментов и статистической обработкой результатов

Публикации и апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на четырех научно-технических конференциях ВГАСУ (2003 2006 г г), III международной научно-технической конференции РААСН «Проблемы обеспечения безопасности строительного фонда России» (г Курск, 2004 г ), VIII академических чтениях РААСН «Современное состояние и перспектива развития строительного материаловедения» (г Самара, 2004 г ), первой международной научно-практической конференции «Оценка риска и безопасность строительных конструкций» (г Воронеж 2006 г) и опубликованы в 11 печатных работах

На защиту выносятся:

- результаты экспериментальных исследований по определению влияния гамма- и нейтронного излучения на структуру каучукового композита,

- экспериментальные данные об изменении величины значения линейного и массового коэффициента ослабления гамма излучения,

- результаты эксперимента, доказывающего высокую радиационную стойкость каутона, в том числе при совместном воздействии ионизирующего излучения и химически агрессивных сред,

- схему представлений об условиях и факторах, обеспечивающих высокие эксплуатационные характеристики каучуковых композитов при воздействии на них ионизирующих излучений

- разработанные составы каучукового бетона, обладающие высокой радиационной и химической стойкостью и радиационно-защитными свойствами,

- комплекс математических моделей, описывающих влияние состава на эксплуатационные свойства композита

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов и списка использованных источников Содержит 143 страницы машинописного текста, включая 25 рисунков, 27 таблиц Список использованных источников включает 149 наименований

Автор выражает благодарность доктору технических наук, профессору Потапову Ю Б , а также доктору технических наук, профессору Борисову Ю М за консультации по теоретическим и практическим вопросам, касающихся исследований каутона

Автор искренне признателен сотрудникам кафедры ядерной физики Воронежского государственного университета Вахтелю В М и Лукину А Н за оказанную помощь в получении данных экспериментальных исследований радиационной стойкости радиационно-защитных каутонов

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы цели и задачи, научная новизна и практическая значимость работы

В первом разделе охарактеризованы проблемы, связанные с хранением и захоронением радиактивных отходов, среди них - проблема поиска наиболее эффективного материала для конструкций хранилищ отходов ядерного цикла

Обоснованы общие требования, предъявляемые к такого рода материалам, в том числе приведены характеристики ионизирующих излучений, представлены данные о коэффициентах ослабления ^излучения материалов, используемых в строительстве (свинца, глины, мрамора, песка и др ) Применительно к указанным целям изучены данные об использовании в защитных конструкциях различных материалов, проанализированы их достоинства и недостатки Рассмотрены существующие разработки в области использования бетонов в качестве материала для защиты от ионизирующих излучений обычных бетонов на портландцементе, бетонов с добавками бора, серпентинитовых бетонов, баритовых бетонов, лемонитовых бетонов, гематитовых, магнетитовых

бетонов, бетонов на заполнителях с большим содержанием металла Приведен обзор данных об использовании в защитных конструкциях металлов - наиболее часто используемых материалах, а также стекла Особое внимание в разделе уделено обоснованности использования в защитных конструкциях полимерных материалов, обладающих не только высокими радиационно-защитными свойствами, но и повышенной прочностью, стойкостью к агрессивным средам, водо- и газонепроницаемостью, технологичностью и высокими изоляционными свойствами На основании выполненного сравнительного анализа дано обоснование перспектив использования для защиты от ионизирующих излучений каучуковых композитов (каутонов) - бетонов нового класса, обладающих высокими механическими характеристиками наряду с универсальной химической стойкостью

Во втором разделе представлена характеристика используемых материалов и описаны методики проведенных исследований

В качестве связующего для каутона в настоящей работе применялся каучук смешанной микроструктуры марки ПБН Отверждающую группу составляли сера техническая, ускоритель вулканизации - тетраметилтиурамди-сульфид (тиурам-Д), активатор вулканизации - цинковые белила, кальцийсо-держащий компонент — оксид кальция В качестве наполнителя использовалась зола-унос Заполнителями являлись песок и гранитный щебень Кроме этого, в качестве специальных добавок последовательно применялся цинкапт, двуокись титана, сульфат бария

Наряду с традиционными методами исследований материалов (определены пределы прочности при сжатии, растяжении при изгибе и т д), в разделе приведена методика испытания образцов на радиационную стойкость с использованием радиоактивного источника Со60 на установке ГУРХ-1000 с энергией ^-излучения Еу- 1,25 МэВ, а также описан примененный метод инфракрасной спектроскопии, выполнявшийся на приборе «1Я-75 Бресогс!» в диапазоне частот от 400 до 4 ООО см"1, основанный на возникновении характеристических полос поглощения при прохождении инфракрасных лучей через вещество Метод использовали для исследования структуры каучуковых композитов Для этих же целей использовали и рентгеновский метод, основанный на изучении дифракционной картины рентгеновских лучей, рассеянных на кристалле Применяли дифрактометр Дрон - 4 - 07 (по Брегу - Брентано) в интервале углов 0 от 10 до 70°, при этом использовали медный анод и никелевый фильтр, скорость вращения гониометра составляла 1 град /мин Линейный коэффициент ослабления ^-излучения экспериментально определяли с помощью линейного 4 096-канального полупроводникового гамма - спектрометра Теоретические вычисления значений массовых коэффициентов ослабления гамма-излучения в диапазоне энергий от 0,1 до 1,5 МэВ для исследуемых материалов поглотителей проводили при помощи специальной программы ХСОМ

Схема проведения экспериментальных измерений представлена на рисунках 1, 2 Химическая стойкость каутона, подвергнутого воздействию у-излучения, определяли по изменению веса и прочности при испытании на сжа-

тие после выдержки образцов в течение 1 года в жидких агрессивных средах

Рисунок 1 — Геометрия измерения ЛКО в защитном боксе

Рисунок 2 - Блок-схема у-спектрометра для измерения ЛКО

В третьем разделе представлены результаты рентгенофазового анализа структуры каутона ранее разработанных Борисовым Ю М составов - с крупным и мелким заполнителем приведенных в таблице 1 Рентгенофазовому анализу подвергли облученные у-лучами и нейтронами, а также для сравнения не-облученные образцы материала Для проведения фазового анализа была получена расчетная дифрактограмма, т е набор межплоскостных расстояний с соответствующим набором относительных интенсивностей После чего полученную дифрактограмму сравнивали с табличными значениями эталонов, что позволяло однозначно идентифицировать присутствующие в образце фазы В результате исследований установлено, что в случае облучения как у-квантами, так и нейтронами, в образцах каутона не происходит никаких изменений присутствующих кристаллических фаз

Таблица 1 - Составы каутона с крупным и мелким заполнителем

Наименование компонентов Содержание компонентов, мае. %

Составы с крупным Составы с мелким

заполнителем заполнителем

Каучук ПЕН 9 11,28

Сера техническая 4,5 5,64

Гйурвм-Д 0,45 0,56

Оксид цинка 1,62 2,03

Оксид кальция 0,45 0,56

Зола-унос ТЭЦ 8 ¡0,03

Кварцевый песок 24 Остальное (69,9)

Гранитный щебень Остальное (51,98) -

Для изучения влияния на структуру каучуковых материалов составов, приведенных в таблице 1, у- и нейтронного облучения использовали метод инфракрасной спектроскопии. Каутон - прессовали в таблетки с порошком наполнителя КВг; инфракрасные спектры исследовали на Фурье-спектрометре ФТ-02 (Инфралюм) в спектр ал ймой области 4 ООО - 400 см'1 (2,5 - 25 мкм). Полученный спектр обрабатывался с помощью программы «От тс».

На рисунке 3 представлены спектры каутона, до (спектр 1) и после (спектр 2) воздействия на него у-излучения (1-108 Р) в интервале 400-2 ООО см"1, в котором отмечены наиболее существенные изменения произошедшие в структуре материала.

Рисунок 3 - Спектры каутона

По полученным данным видно, что интенсивность линии I 747 см-1 снизилась, что свидетельствует об изменении двойной связи С=0 в карбок-

сильной группе. Наиболее вероятным объяснением этого следует принять перераспределение электронной плотности связи ОО на С-О и С-Н, что в свою очередь приводит к усилению линий 2 550 см"1 и 1 628 см"1 н появлению новой линии -1 314 см"', Это свидетельствует о структурной модификация каучука.

Аналогичные изменения прослеживаются и на ИК-епектре каутона при облучении его нейтронами рисунок 4, где присутствуют полосы при I 440 и 1 370 см";, асимметричные и симметричные колебания СН2-групп при i 322 см1, 971 см"1 (|СН=СН-(транс)деформади^кные колебания), 677 см"1 (-СП=СН-(цис] деформационные колебания), а также при 919 см"1, относящиеся к деформационным СН-колебаниям в винильной группе. После обработки нейтронами интенсивность указанных полос уменьшается, а полосы 1 322 и 677 см'1, от носящиеся к деформационным колебаниям -СН=СН-(транс) связей, практически исчезают, что свидетельствует о модификации и частичной деструкции полимерной части каутона.

Рисунок 4 - Спектры каутона

Так как известно, что прессование образца н бромиде калия имеет некоторые недостатки, то для большей детализации исследований в настоящей работе были получены ЙК-спектры нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО). На И К-спектрах НПВО образцов каутона присутствуют полосы I 166, I 081, 1 060, 800, 774, 693 см"1, относящиеся к силикатной основе образца, обуславливающие валентные симметричные и асимметричные колебания связей В результате эксперимента было выявлено наличие на ИК-

спектрах нолибугадиенового каучука полос 680, 910 и 998 см"1 - §{СН) вне-плоскостные в группе С1Т-СН-. Анализ ИК-спсктров НПВО (рисунок 5) показывает, что указанные полосы на спектрах каутона появляются в виде «пле-чей» на фоне полос $1-0, Кроме этого, облучение каутона у- излучением при-

водит к обострению полос 1 166, I ОЙ), 1 060, 800, 774, 693 см"1, что указывает на уменьшение доли полос 680, 910 и 998 см'1 - о(СН) внсплоскостных колебаний С-Н в группе -СН-СН-. Данный факт, свидетельствующий о разрушении кратных связей каучука, согласуется с выводами, сделанными выше на основе ИК-спсктров пропускания.

Рисунок 5 - ИК-спектры 1III ВО каутопа

Если в случае у-излучения отмечено уменьшение интенсивности полос, соответствующих кратным связям при сохранении полос в области 2 930, 1 440 см"1, то при облучений каутопа нейтронами указанные полосы исчезали, что свидетельствует не только о разрушении кратных связей (полосы 910 и 998 см"1 - 8{СН) вне плоскостных колебаний С-11 а группе -СН-СН-). но и о разрушении углеводородной цепи (отсутствие полос СН-связей 2 930, 1 440 см"'). Профиль полос 81-0 I 166, I 081, 1 060, 800, 774, 693 см"1 при облучении нейтронами не изменяется, что указывает на устойчивость этих связей.

В четвертом разделе приведены результаты изучения радиационно-защитных свойств каутопа. Радиационно-защитные характеристики материала по отношению к у-излучению определяют процессами взаимодействия у-квантов с веществом материалов, поэтому достаточно полными для практических задач характеристиками радиационно-защитных свойств различных материалов можно считать линейные и массовые коэффициенты ослабления у-иэлучешя, коэффициент передачи энергии и фактор накопления. При этом линейный коэффициент ослабления у-излучения // определяли по формуле:

Н - На* И, 0)

где ¡л - полный линейный коэффициент ослабления; ца - линейный коэффициент полного пог лощения, характеризующий часть полной энергии пер-

вичного гамма-кванта, которая передается электронам и атомам вещества поглотителя, - линейный коэффициент истинного рассеяния, характеризующий долю первичной рассеянной энергии излучения.

Экспериментально была получена зависимость ц от энергии у - квантов, позволившая, основываясь на теоретических значениях массовых коэффициентов истинного поглощения при известном элементном составе материала поглотителя, рассчитать значения ца и

Интегральной характеристикой радиационно-защитных свойств является мощность экспозиционной дозы за защитой из данного материала-поглотителя при его толщине с1 В простейшем случае моноэнергетического направленного излучения мощность дозы Р можно оценить по формуле

Р(Е^,с1) = Р0е{-">)В, (2)

где Р0 - мощность дозы без поглотителя, ц - линейный коэффициент ослабления, с! - толщина поглотителя, В — фактор накопления, характеризующий рассеянное в поглотителе вторичное излучение

Для решения радиационно-защитных задач, в которых необходимо определять экспозиционные и поглощенные мощности доз, для каутона были получены достоверные зависимости линейных и массовых коэффициентов ослабления от энергии гамма-излучения

Как известно, ослабление потока гамма-излучения при прохождении через слой материала-поглотителя происходит в результате взаимодействия у-квантов как с материальными частицами, составляющими вещество поглотителя, так и энергетическими полями, поэтому основными видами взаимодействия у-квантов с веществом являются следующие процессы

1 Фотоэффект, который состоит в том, что атом вещества-поглотителя полностью поглощает гамма-квант и теряет при этом один из электронов из своей электронной оболочки Этот вид взаимодействия является наиболее существенным при энергиях у-квантов до 0,2 МэВ,

2 Когерентное или томсон-рэлеевское рассеяние, при котором фотон отклоняется электронами атомов без потери энергии Этот процесс дает некоторый вклад в сечение взаимодействия при низких энергиях,

3 Некогерентное или комптоновское рассеяние фотон рассеивается электроном атома и передает ему момент и энергию, достаточную, чтобы перевести электрон из связанного состояния в несвязанное Этот процесс является доминирующим в области энергий у-квантов от 0,1 до 5 МэВ,

4 Рождение пар электрон-позитрон в поле ядра и в поле электронов атомов Этот процесс имеет место лишь при энергиях, превышающих удвоенную массу покоя электрона, т е больше 1,022 МэВ Рожденная пара, проходя через вещество, тратит свою энергию на тормозное излучение и ионизацию атомов среды Затем позитрон аннигилирует, создавая новые фотоны

Применительно к каутону в результате рассмотренных процессов интенсивность монохроматического параллельного пучка у-излучения 1(х), прошедшего через слой вещества х, ослабляется и определяется формулой

/(х) = /0|Г'" (3)

>

где /0 - интенсивность потока гамма-излучения до поглотителя, /л - коэффициент ослабления потока излучения, который носит название линейного коэффициента ослабления (ЛКО) материала поглотителя

При помощи формулы (3) была определена интенсивность пучка у-квантов после прохождения слоя любой толщины Иногда в практических вычислениях толщину слоя вещества удобнее измерять не в единицах длины (см), а в единицах массы вещества, заключенного в вырезанном из слоя столбике, с единичной площадью основания (в г/см2) В этом случае вместо линейного коэффициента ослабления ц пользуются массовым коэффициентом ослабления г = (х / р, где р — плотность вещества-поглотителя При этом описанные процессы могут происходить и независимо друг от друга Поэтому значения полных коэффициентов ослабления //иг состоят из слагаемых, отвечающих каждому из этих процессов коэффициента фотоэлектрического поглощения Цфота(тф,шо), коэффициента рэлеевского рассеяния /^оД^ог), коэффициента комптоновского рассеяния цнет! (г„г„л,) и коэффициента образования пар

Тшр )

(4)

^ Тфото~\~ Тнеког~^~ Тщу (5)

Следует отметить, что массовые коэффициенты ослабления, соответствующие каждому из указанных выше процессов, вычисляются с помощью приближений, согласованных с экспериментальными данными Точность вычисления в диапазоне от 0,1 до 1,5 МэВ не ниже 3%

Для каутона массовые коэффициенты ослабления определяли по ф-ле

т = т1а1+т2а2+ ( (6)

где г, - массовый коэффициент ослабления 1-го элемента, входящего в смесь, а, - массовая доля 1-го элемента в смеси или соединении (таблица 2)

Таблица 2 - Элементный состав материалов-поглотителей

Элемент Каучук Kayчук+песок Каучук+гравий

массовая доля, % массовая доля, % массовая доля, %

Н 4,320 1,250 2,160

С 34,380 9,950 17,190

Zn 5,620 1,520 2,810

О 18,770 43,410 34,562

Ca 2,140 0,570 1,070

Si 14,470 37,450 27,695

N 0,230 0,060 0,115

S 20,070 5,790 10,035

Fe - - 4,040

Mg - - 0,266

Na - - 0,058

Практическое определение линейных коэффициентов ослабления выполняли путем определения ослабления пиков полного поглощения в аппаратурном спектре гамма-спектрометра при прохождении пучка гамма-квантов через различные слои х, вещества-поглотителя с использованием известной зависимости

1(х) = 1ле-" (7)

>

где /0 - интенсивность потока гамма-излучения до поглотителя, 1{х)-интенсивность потока гамма-излучения после прохождения слоя поглотителя толщиной х, ц - ЛКО материала-поглотителя (рисунки 6,7)

9000 -

8000 7000 6000

с

| 5000

I-® 4000

о

3000 2000 1000

i 1 • - - - Без поглотителя -каучук+лесок(5см) ---каучук+песок(9см)

1 / t

t t t

* *

;

500

700

900

Рисунок 6 - Аппаратурные спектры гамма-излучения, прошедшего через различные слои каучука с песком

1 1 - - - Без поглотителя -каучук+гравий (5см) ---каучук+гравий (9см)

1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 I 1 1 1

■ 1 • • 1 1 » t *

3L 1 fci 1 Т 1 J 1 1 ■ 1 ■ • 1

а ■ 1 ■ % " 1 ' «Л t J -ji.....

100 300 500 700 900 1100 1300 ' 1500

Рисунок 7 — Аппаратурные спектры гамма-излучения, прошедшего через различные слои каучука с гравием

Площадь пика полного поглощения (фотопика) 5 гамма-квантов конкретной энергии Еу в аппаратурном спектре связана с интенсивностью потока гамма-квантов соотношением

Б=1Т^еФ(Ег) (8)

»

где /'„„ - время набора спектра, £ф (Еу) " фотоэффективность регистрации гамма-квантов данной энергии детектором

Время набора спектров в работе было принято постоянным (Ттм=сопз1), значит, подставив (7) в (8), можно получить зависимость изменения площади пиков полного поглощения при прохождении гамма-излучения через различные слои х, материала-поглотителя

5 Ос,) = 5(0) е"* (9)

После логарифмирования обеих частей уравнения (9) получено уравнение прямой линии

1п5 (х,) = 1п5 (0)-// х, (10)

9

в котором линейный коэффициент ослабления ц играет роль коэффициента наклона данной прямой

Экспериментальное определение линейного коэффициента ослабления в работе выполняли по следующему алгоритму

- проводили измерения гамма-спектров источников Ей-152, Се-137, Со-60, N3-22 при различной толщине поглотителя х,. устанавливаемого на пути потока гамма-излучения,

- для каждой конкретной энергии Е-, определяли площади пиков полного поглощения Б„ соответствующие слою поглотителя х,

- строили экспериментальную зависимость 1пБ, от х,. которая затем, по методу наименьших квадратов, аппроксимировали прямой линией вида у = Ах + В При этом значение коэффициента аппроксимации В с точностью до знака соответствовало искомому значению ЛКО /л--В

Сравнение значений линейных и массовых коэффициентов ослабления гамма-излучения, полученных экспериментальным путем, а также соответствующие им теоретические значения массовых коэффициентов ослабления показывает хорошее согласие теории и эксперимента в точках, соответствующих реперным значениям энергии гамма-квантов

Экспериментальные значения массовых коэффициентов ослабления аппроксимировали в диапазоне энергий 0,1 — 1,5 МэВ функциональной зависимостью вида

т(см /г) = --з--(11)

V ' (Ь + Е") '

>

где Е - энергия гамма-квантов (МэВ)

Зависимости вида (11) позволили определить коэффициенты ослабления гамма-квантов для произвольно выбранной энергии в диапазоне от 0,1

до 1,5 МэВ для любого из исследованных материалов-поглотителей

В таблице 3 дано сравнение поглощающих свойств исследуемых материалов с цементным бетоном (для узкого пучка излучения) В таблице приведены слои вещества, необходимые для ослабления первичного потока гамма-квантов в 2, 10 и 100 раз Из таблицы видно, что по своим радиационно-защитным свойствам традиционные составы каутона - каучук с гравием и каучук с песком — близки к бетону

Таблица 3 - Сравнение поглощающих свойств исследуемых материалов с бетоном (узкий пучок), хиг - слой половинного ослабления, д;1/10 - слой ослабления в 10 раз, дс1/100 - слой ослабления в 100 раз

Бетон, р = 2,3 г/см3

Ег, МэВ р.,см 1 "*1/2> см /10 , СМ ■*1/100> см

0,1 0,378 1,834 6,091 12,180

0,2 0,275 2,520 8,373 16,750

0,5 0,194 3,573 11,870 23,740

1,0 0,141 4,916 16,330 32,660

1,5 0,116 5,975 19,850 39,700

Каучук с песком, р = 1,988 г/см3

0,1 0,351 1,976 6,563 13,126

0,2 0,255 2,719 9,032 18,063

0,5 0,177 3,924 13,035 26,070

1,0 0,129 5,389 17,901 35,801

1,5 0,105 6,617 21,981 43,961

Каучук с гравием, р =2,098 г/см3

0,1 0,398 1,743 5,789 11,577

0,2 0,273 2,541 8,442 16,885

0,5 0,187 3,711 12,327 24,655

1,0 0,136 5,102 16,950 33,900

1,5 0,110 6,281 20,865 41,731

В пятом разделе рассмотрены вопросы эксплуатации каутона в условиях воздействия ионизирующего излучения, а также совместного воздействия ионизирующего излучения и химически агрессивных сред, также определены способы повышения химического сопротивления каутона, предложены новые составы каутона, отличающиеся повышенной химической стойкостью и ра-диационно-защитными свойствами

Установлено, что каучуковый бетон относится к радиационно-стойким композитам В результате проведенных экспериментов получены данные о влиянии у-излучения на прочностные и деформационные характеристики каутона Графические интерпретации полученных зависимостей для дозы 5 МГр представлены на рисунках 8 и 9

ф

со X

> 1

АУ 4х во

\

60 -ч

у

\ 40

У г

20

* /

V

-0 004

-О 002

О 002 0 004 0 006 0 008

0 01

Относительные поперечные деформации

Относительные продольные деформации

Рисунок 8 — Относительные продольные и поперечные деформации каутона 1 - до облучения, 2 - после облучения

го с: 2

го 5

О.

о

-е-

&

§

26000

22000

18000

14000

10000

Ч

о\ \\

\\ V V

2

ъ -о-

1 / ------С —а__

- а.

20

40

60 80 100 Напряжения, МПа

Рисунок 9 - Модуль деформации каутона 1- до облучения, 2 - после облучения

Из анализа полученных данных видно, что при поглощенной дозе у- излучения 5 109 Рентген модуль деформации каутона при сжатии несколько увеличился (7%), при этом коэффициент радиационной стойкости каутона Крс>1 Незначительное увеличение прочности каутона при сжатии объясняется деполимеризацией каучукового вяжущего

В дальнейшем было установлено изменение механических характеристик каутона при поглощенной дозе 8 10х Рентген (приближенно соответствует 8 МГр)

В качестве примера на рисунке 10 показано влияние различных поглощенных доз у-излучения на прочность каутона при сжатии Определение прочности каутона при сжатии проводили при наборе ими поглощенных доз 1,1 МГр, 2,2 МГр, 3,5 МГр, 5,4 МГр и 8,1 МГр Следует отметить, что после воздействия на каутон различных доз излучения внешних изменений у материала не отмечено Все образцы сохранили неизменными цвет и геометрические параметры

я 105-з:

Й 95-

= 85 .Рисунок 10 — Влияние по-

&глощенной дозы г-изл на

о 80 -

*прочность каутона при

о. 75 • сжатии

с 0 2 4 6 8

Поглощенная доза, МГр

Согласно полученным данным прочностные характеристики каутона при воздействии у-излучения изменяются незначительно падение прочности при сжатии составило всего 12% от первоначальной Установленное изменение прочности при сжатии каутоном в зависимости от поглощенной дозы адекватно описывается математической моделью

у = -0,087х" + 1,0392х3 - 3,0639х2 + 1,592х + 88,428, (12)

где х - поглощенная каутоном доза, у - прочность каутона при сжатии Известно, что материал считается радиационно-стойким, если его прочностные показатели снижаются не более чем на 25% от своего первоначального значения Таким образом, каутон классифицируется как материал устойчивый к воздействию у- излучения при поглощенной дозе до 8,4 МГр, а это одно из основных требований к материалам, используемым при конструировании хранилищ радиоактивных отходов

Для изучения совместного влияния химически агрессивных сред и ионизирующего излучения был выполнен эксперимент, позволяющий судить о химической стойкости материала после воздействия на него ^излучения Поглощенная доза ^излучения при этом составляла 5 МГр При выборе состава агрессивных сред была учтена их распространенность и результаты ранее проведенных исследований В качестве агрессивных сред были приняты вода, 70%-ный раствор серной кислоты, 5%-ный раствор фосфорной кислоты, 3%-ный раствор азотной кислоты, 36%-ный раствор соляной кислоты, 5%-ный раствор уксусной кислоты, 10%-ный раствор молочной кислоты, 10%-ный

раствор лимонной кислоты, 25%-ный водный раствор аммиака, 10%-ный раствор едкого натрия, 10%-ный раствор едкого калия, дизельное топливо, ацетон, 30%-ный раствор медного купороса и насыщенный раствор хлорида натрия

По результатам испытаний определяли изменение массы образцов Дгп, прочность на сжатие апч, модуль упругости Е, коэффициент стойкости Кст

Анализ экспериментальных данных показал (таблица 4), что каутон обладает универсальной химической стойкостью и сохраняет ее после воздействия /-излучения Коэффициенты стойкости каутона во всех средах оказались выше 0,8, кроме 36%-ной соляной кислоты, где он оказался равен 0,69, что также является вполне достаточным в абсолютном значении по сравнению с другими композитами

Таблица 4 - Изменение коэффициента химической стойкости облученного материала по сравнению с необлученным

Наименование среды (экспозиция образцов в течение 1 года) До облучения После облучения Сравнение Кчс облучен с необлучен, %

70%-ный раствор серной кислоты 0,92 0,92 0

5%-ный раствор фосфорной кислоты 0,935 0,9 -3,7

3%-ный раствор азотной кислоты 0,81 0,8 -1,2

36%-ный раствор соляной кислоты 0,69 0,69 0

5%-ный раствор уксусной кислоты 0,816 0,78 -4,4

10%-ный раствор молочной кислоты 0,95 0,94 -1

10%-ный раствор лимонной кислоты 0,873 0,87 -0,3

25%-ный водный раствор аммиака 0,815 0,79 -3,1

10%-ный раствор едкого натрия 0,871 0,82 -5,9

10%-ный раствор едкого калия 0,91 0,9 -1,1

Насыщенный вод р-р хлорида натрия 0,957 0,95 -0,7

30%-ный раствор медного купороса 0,835 0,816 -2,3

Ацетон 0,881 0,83 -5,8

Дизельное топливо 0,878 0,85 -3,2

Анализ имеющегося практического опыта и теоретических данных показывает, что существует возможность повышения химической стойкости каутона, подвергнутого воздействию радиационного излучения в хлорсодержа-щих соединениях В качестве ионизирующего излучения было выбрано у излучение как наиболее часто встречающееся среди радиоактивных отходов Задача по увеличению химической стойкости каутона решалась в первую очередь по отношению к соляной кислоте как к среде, наиболее заметно снижающей прочностные и деформационные характеристики данного материала Была проведена оптимизация полимерной матрицы и гранулометрического состава композита

Главное внимание в работе по оптимизации матрицы композита было уделено наиболее простому и доступному методу повышения химической стойкости - введению активных добавок, физико-химически взаимодействующих с каутоном и образующих дополнительные связи

Поскольку при вулканизации каучука не вся сера оказывается «связанной», то введение добавок (цинкапт), позволяющих увеличить плотность пространственной сшивки полимера, должно привести к улучшению физико-механических характеристик композита и к повышению его инертности по отношению к агрессивной среде

В связи с этим проведен эксперимент, варьируемыми параметрами в котором были «сера+тиурам-Д» и цинкапт На рисунке 11 графически представлена поверхность отклика по результатам проведенного эксперимента

п результате проведенного регрессионного анализа экспериментальных данных получено общее уравнение, адекватно описывающее изменение стойкости композита в зависимости от содержания «серы+тиурам-Д» и цинкапт Кхс(х1,х2) = -0,216+0,454х1 + 0,58х2 - 0,051х? - 0,8x2 + 0,022х,х2

где X] - количество «серы+тиурам-Д», х2 - количество цинкапта В результате эксперимента определено оптимальное количество «серы+тиурам-Д» Х1=4,54 % и цинкапта - х2=0,42 % Стойкость каутона после 90 сут выдержки в 36 %-ном растворе соляной кислоты при этом повысилась с 0,83 до 0,94 После года "испытаний в соляной кислоте стойкость каутона оптимизированного состава повысилась с 0,69 на 28 % и составила 0,88

С точки зрения увеличения радиационно-защитных свойств при у-излучении оптимизацию каутоновой матрицы не проводили, поскольку общеизвестно, что решение данной задачи за счет матрицы, имеющей малый объ-

05 5|52 сера

цинкагп"% 0 +тиурам-Д %

Рисунок 11 - Поверхность отклика коэффициента химической стойкости после выдержки в 36%-ном растворе соляной кислоты от содержания серы+тиурам-Д и цинкапта»

емный вес в составе всего материала, неэффективно и следует повышать общую плотность материала

При проведении оптимизации гранулометрического состава с точки зрения повышения химической стойкости каутона была определена необходимость замены в составе композиции реакционноспособных по отношению к соляной кислоте компонентов на менее реакционноспособные Исследования показали, что наиболее реакционноспособным компонентом каутона по отношению к 36 %-ному раствору соляной кислоты является гранитный щебень, поэтому замена этого заполнителя должна повысить инертность каутона Для подтверждения этого предположения была изготовлена серия каутоновых образцов, в составе которых гранитный щебень был заменен крупным кварцевым песком По результатам годичных испытаний массопоглощение каутона составило 0,83 %, а снижение прочности 24 %

Состав на гранитном щебне за этот период потерял 31 % прочности при сжатии, -массопоглощение за этот период составило 1,14 % Таким образом, замена гранитного щебня на кварцевый песок позволила повысить коэффициент химической стойкости каутона на 7 %, а массопоглощение снизить на 0,31%

Очевидным способом повышения радиационно-защитных свойств по отношению к ^-излучению является повышение плотности материала путем введения в его состав тяжелого заполнителя, например свинца Свинец, как материал, обладающий высокими радиационно-защитными свойствами, широко применяется в настоящее время, а его высокая химическая устойчивость в неорганических кислотах позволяет применять его, к примеру, для изготовления пластин кислотных аккумуляторов В качестве содержащего свинец заполнителя, на наш взгляд, ввиду большой распространенности и технологичности, наиболее перспективно применение свинцовой дроби

С учетом изложенного, нами предложен компонентный состав каутона, обладающий как высокой химической стойкостью, так и высокими радиаци-онно-защитными свойствами (таблица 5)

Таблица 5 - Компонентный состав каутона со свинцовой дробью

Наименование компонентов Содержание компонентов, мае %

Низкомолекулярный каучук ПБН 4,86

Сера техническая 2,05

Тиурам-Д 0,28

Цинкапт 0,23

Оксид цинка 0,8

Оксид кальция 0,15

Зола-унос ТЭЦ 4,32

Кварцевый песок 13,12

Свинцовая дробь Остальное (74,01)

При этом экспериментальным путем были определены основные эксплуатационные характеристики предложенного состава каутона (таблица 6)

Таблица 6 - Основные свойства разработанного композита

Наименование показателя Значения

Средняя плотность, кг/м1 4 060

Предел прочности при сжатии, МПа 45

Предел прочности при изгибе, МПа 15

Водопоглощение (после 360 суток экспозиции), % 0,05

Максимальная рабочая температура, °С 85

Коэффициент линейного ослабления, см'1 0,29

Коэффициент радиационной стойкости при дозе у изл 5 Мгр 0,99

Проведенные исследования позволяют утверждать, что каутоны, особенно со свинец-содержащим заполнителем, имеют высокие радиационно-защитные характеристики наряду с практически универсальной химической стойкостью и перспективны для применения в качестве строительных материалов конструкций хранилищ радиоактивных отходов

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 Показано, что строительные композиты на основе жидких каучуков обладают эффективными эксплуатационными характеристиками при работе в условиях воздействия ионизирующих излучений и химически агрессивных сред различного характера

2 Как показал рентгенофазовый анализ и ИК - спектроскопия в структуре каучуковых композитов при воздействии у-излучения до величины поглощенной дозы 5 МГр не происходит изменений, влияющих на эксплуатационные свойства материала

3 Воздействие нейтронного излучения на каучуковый композит выражается в разрушении связей -СН=СН-{транс), оставшихся «свободными» после процесса вулканизации (5 - 10 % от первоначального количества), т е не задействованных в формировании пространственного каркаса полимерной матрицы материала, поэтому их разрушение не оказывает влияния на основные физико-механические и химические свойства композита,

4 Каутон обладает высокой радиационной стойкостью — снижение его прочности на сжатие после поглощенной дозы 8,4 МГр составило 12 %, при изгибе 15 %, а значение модуля упругости изменилось на 8 %

5 Определение экспериментальных значений линейного и массового коэффициента ослабления у-излучения показывает, что каутон при воздействии на него у-излучения в диапазоне энергий 0,1 - 1,5 МэВ характеризуется как материал с высокими радиационно-защитными свойствами

6 Сравнение экспериментальных значений коэффициента линейного и массового ослабления исследуемого материала доказало согласие теории и эксперимента в диапазоне энергий от 0,1 до 1,5 МэВ, что позволяет рекомендовать применение принятой теоретической модели взаимодействия у-излучения и вещества для решения практических задач, связанных с проектированием на его основе изделий и конструкций, защищающих от ионизирующих излучений

7 Применение математических методов планирования экспериментов позволило разработать и оптимизировать новые составы каутона с повышенной хлоростойкостью К„ с > 0,8 в условиях воздействия у-излучения

8 Разработанные новые составы каутона обладают эффективным набором эксплуатационных характеристик в условиях воздействия ионизирующих излучений и химически агрессивных сред различного характера Коэффициент ослабления у-излучения в композитах предложенного состава при энергии у-квантов 0,662 МэВ составляет 0,29 см"1 при средней плотности 4 060 кг/м3 и пределе прочности при сжатии — 75 85 МПа, при изгибе 15 25 МПа, модуле упругости Е = 18700 МПа

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1 Суровцев И С , Перекальский О Е Изучение влияния гамма- и нейтронного излучения на структуру каучукового композита на основе полибутадиенового олигомера Вестник Воронежского государственного технического университета Том 2 №11 / Воронежский государственный технический ун-т - Воронеж 2006 с 109 - 110 Лично автором написаны с 109 (статья опубликована в издании, входящем в перечень ВАК)

2 Панфилов Д В , Перекальский О Е Деформационно-прочностные характеристики каутона, армированного металлическими фибрами ЦНТИ № 79-074-02, Воронеж, 2002, 2 с Лично автором написана с 2

3 Воронов А В , Перекальский О Е Радиационно-защитные характеристики каутона ЦНТИ № 79-074-10, Воронеж, 2002, 2 с Лично автором написана с 2

4 Перекальский О Е Химическая стойкость каутона ЦНТИ № 79-074-04, Воронеж, 2002, 2 с Лично автором написана с 1

5 Борисов 10 М, Суровцев И С , Потапов Ю Б , Перекальский О Е , Воронов А В Каутон (каучуковый бетон) - радиационно-стойкий материал Проблемы обеспечения безопасности строительного фонда России Материалы III Международных академических чтений РААСН / Курск гос техн ун-т - Курск 2004 с 205 -208 Лично автором написаны с 205 - 206

6 Суровцев И С , Потапов Ю Б , Борисов Ю M , Вахтель В M , Перекальский О Е Ослабление гамма-излучения композитным материалом - каутоном Современное состояние и перспектива развития строительного материаловедения VIII академические чтения РААСН / Изд-во Самарск гос арх -строит ун-та - Самара 2004 с 478 - 479 Лично автором написана с 479

7 Суровцев И С, Борисов Ю M, Перекальский О Е Радиационная стойкость каутона Современное состояние и перспектива развития строительного материаловедения VIII академические чтения РААСН / Изд-во Самарск гос арх -строит ун-та - Самара 2004 с 474 - 477 Лично автором написаны с 474 - 476

8 Патент РФ № 2261232 от 09 02 2004 г Полимербетонная смесь Потапов Ю Б , Борисов Ю М, Перекальский О Е и др

9 Патент РФ № 2266876 от 09 08 2004 г Полимербетонная смесь Потапов Ю Б , Борисов Ю М, Перекальский О Е и др

10 Yu Potapov, Yu Bonsov, О Perekalsky, I Surovtsev Atténuation of y-radiation of polymer concrete and lts résistance to radioactive radiation Scientific Israel -Technological Advantages No 1 «Materials Engineering» Israel Vol 7 2005 79 - 82 pp

11 Суровцев И С, Борисов Ю M, Перекальский О Е Радиационная стойкость как необходимое условие безопасности строительных конструкций хранилищ радиоактивных отходов Оценка риска и безопасность строительных конструкций Тезисы докладов Первой международной научно-практической конференции / Воронежск гос арх-строит ун-т - Воронеж 2006 с 183 - 185 Лично автором написаны с 184-185

Подп в печать 22 01 07 г Формат 60x84 1/16 Уч-изд л -1,4Усл-печ 1,5 л Бумага писчая Тираж 100 экз Заказ №29 Отпечатано отделом оперативной полиграфии Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Воронежский государственный архитектурно-строительный университет 394006, Воронеж, ул 20-летия Октября, 84

ВВЕДЕНИЕ.

Структура и объем работы.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Хранение накопленных радиоактивных отходов.

1.2 Характеристика ионизирующих излучений. Требования к материалам защиты от ионизирующих излучений.

1.3 Опыт использования в защитных конструкциях различных материалов.

1.3.1 Использование в защитных конструкциях бетонов.

1.3.2 Использование металлов в защитных конструкциях.

1.3.3 Использование в защитных конструкциях стекла.

1.3.4 Использование в защитных конструкциях полимерных материалов и каучуковых бетонов (каутонов).

1.4 Цели и задачи исследований.

Выводы.

2 ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Применяемые материалы и технология изготовления образцов.

2.2 Методики проведенных исследований.

2.2.1 Методика проведенных испытаний на сжатие.

2.2.2 Методика испытаний на растяжение при изгибе.

2.2.3 Методика исследования радиационной стойкости.

2.2.4 Методика определения массы образцов.

2.2.5 Методика исследования структуры композитов.

2.2.6 Методика определения линейного коэффициента ослабления гамма-излучений.

2.2.7 Методика проведенного исследования химической стойкости каутона

2.3 Основные приборы, инструменты и оборудование, использованные при проведении исследований.

Выводы.

3 ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ КАУТОНА.

3.1 Рентгенофазовый анализ образцов каутона.

3.2 Исследование структуры каутона методом инфракрасной спектроскопии (ИКС).

Выводы.

4 РАДИАЦИОННО-ЗАЩИТНЫЕ СВОЙСТВА КАУТОНА.

4.1 Радиационно-защитные свойства материалов на основе жидких каучуков (каутонов) от воздействия у-излучений.

4.2 Прохождение гамма-излучения через каутон.

4.3 Экспериментальное определение коэффициентов ослабления гаммаизлучения в различных материалах.

4.4 Обработка результатов измерений.

Выводы.

5 ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА КАУТОНА.

5.1 Радиационная стойкость композиционных материалов на основе полибутадиеновых олигомеров.

5.2 Стойкость каутона в условиях совместного воздействия ионизирующего излучения и агрессивной среды.

5.3 Разработка составов каутона, обладающих повышенными радиационно-защитными свойствами и химической стойкостью.

5.3.1 Оптимизация полимерной матрицы.

5.3.2 Проектирование гранулометрического состава заполнителей „119 Выводы.

Актуальность работы. Одним из новых видов конструкционного материала, созданного в последнее время, является каучуковый бетон или, сокращенно, - каутон. Каутон был разработан и исследован в Воронежском государственном архитектурно строительном университете (ВГАСУ). Его отличает эффективный набор эксплуатационных характеристик, среди которых надо выделить высокую, практически универсальную химическую стойкость, благоприятные физико-механические свойства, технологичность, малую усадочность и др. Применение каутонов в практике строительства -один из подходов к решению важной народно-хозяйственной задачи, включающей в себя решение проблемы коррозии, отрицательного воздействия температуры, повышенного УФ-излучения, радиации и других неблагоприятных природных и техногенных факторов. Применение каутонов в конструкциях и изделиях позволит увеличить межремонтный период, надежность и долговечность зданий и сооружений в целом, особенно, если это касается их эксплуатации в условиях воздействия агрессивных сред различного характера.

Во ВГАСУ ранее уже были проведены исследования, направленные на изучение физико-механических, теплофизических и технологических свойств каутона, установлено его поведение в условиях воздействия широкого спектра агрессивных сред, изучены вопросы долговечности и надежности этого материала, выполнено опытно-промышленное внедрение каутона в качестве конструкций и изделий, работающих в химически агрессивных средах на предприятиях различных отраслей промышленности. Итогом этих исследований являются положительные практические результаты и отзывы, а также интерес со стороны промышленности к этому композиту. Следует отметить, что каутон в сравнении с другими коррозионно-стойкими композитами, основой которых служат полимеры, выгодно отличается и стоимостью, одним их важнейших показателей эффективности любого строительного материала.

Тем не менее, остается неизученным направление, где, по нашему мнению, может эффективно и наиболее полно быть использован эксплуатационный потенциал материала класса каутонов - этим направлением является исследование поведения каутоновых композитов в условиях воздействия ионизирующих излучений различного рода и, что наиболее важно, его поведение в условиях совместного действия ионизирующих излучений и химически агрессивных сред, поскольку, как показывает существующий опыт, именно комплексное воздействие агрессивных сред различной природы - случай, наиболее часто встречающийся на практике.

В настоящей работе предпринята попытка восполнить существующий пробел. Решение поставленных в диссертационной работе задач даст возможность определить долговечность каутона в условиях воздействия ионизирующих излучений и химически агрессивных сред, прогнозировать изменение его прочностных и деформационных характеристик в зависимости от длительности эксплуатации, а также проектировать составы, способные гарантировать изделиям и конструкциям на основе каутона требуемые эксплуатационные характеристики.

Цель и задачи исследования - разработка на основе жидких каучуков с использованием местных ресурсов эффективных композитов, предназначенных для эксплуатации в условиях воздействия ионизирующих излучений, в том числе при совместном действии химически агрессивных сред, а также изучение физико-механических и технологических свойств разработанных материалов.

В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:

- обосновать возможность использования композитов на основе жидких каучуков, способных эффективно работать в условиях воздействия ионизирующих излучений, в том числе и в условиях совместного действия химически агрессивной среды и ионизирующего излучения;

- при помощи современных методов анализа (Ж - спектроскопии, рентгенофазового анализа) изучить изменения, происходящие в структуре каучуковых композитов при воздействии на них ионизирующих излучений различного вида;

- определить радиационную стойкость и радиационно-защитные свойства, изучаемых композитов, при различной мощности и дозе излучений;

- исследовать поведение каучуковых композитов в условиях совместного воздействия ионизирующих излучений и химически агрессивных сред;

- на основе проведенных исследований обосновать, разработать и оптимизировать эффективные составы каучуковых композитов, обладающие высокими эксплуатационными характеристиками в условиях совместного воздействия ионизирующих излучений и химически агрессивных сред; определить основные эксплуатационные характеристики разработанных композитов.

Научная новизна работы заключается в разработке и исследовании эффективных композитов на основе жидких каучуков, обладающих высокими радиационно-защитными свойствами, а также эффективными эксплуатационными характеристиками при работе в условиях совместного воздействия ионизирующих излучений различного вида и химически агрессивных сред, что отвечает требованиям современной строительной индустрии к материалам подобного рода.

Впервые изучено влияние у- и нейтронного излучения на структуру каучуковых композитов, определены радиационная стойкость и радиационно-защитные свойства каутонов, в том числе коэффициент ослабления гамма-излучения, мощность дозы гамма-излучения, прошедшего через материал при различной энергии и поглощенной дозе у-квантов. Получены графо-аналитические модели, адекватно описывающие влияние ионизирующего излучения на каучуковые композиты.

Предложено введение в разработанный композит легирующих добавок, повышающих его эксплуатационные характеристики при работе в условиях одновременного воздействия ионизирующих излучений и химически агрессивных сред. Получены многофакторные нелинейные модели, позволяющие количественно оценить взаимное влияние компонентов каучуковой композиции на эксплуатационные характеристики материала. Определены основные эксплуатационные характеристики разработанного композита.

Научная новизна работы подтверждена двумя патентами РФ на изобретения «Полимербетонная смесь» № 2261232 от 09.02.2004 г. и № 2266876 от 09.08.2004 г.

Практическое значение работы состоит в обеспечении возможности на основе ее научных результатов решать комплекс задач, связанных с получением конкурентоспособных полимерных композитов - каучуковых бетонов, которые отличает высокая радиационная и химическая стойкость, высокие радиационно-защитные свойства, также другие благоприятные эксплуатационные характеристики. Все это позволяет рекомендовать разработанные составы для изготовления новых и защиты уже существующих строительных изделий и конструкций от агрессивного воздействия среды.

Практическая значимость проведенных исследований заключается в получении научно-прикладных знаний, позволяющих на основании установленных аналитических и экспериментальных зависимостей выполнять проектирование элементов и изделий, выполненных на основе каучуковых композитов. Использование местных сырьевых материалов не только снижает стоимость композита, но и повышает его конкурентоспособность.

Внедрение каутонов в практику строительства позволит повысить эффективность и надежность сооружений, работающих в условиях воздействии агрессивных сред различного характера, а значит, и общую безопасность среды жизнедеятельности человека.

Внедрение результатов. Результаты диссертационной работы реализованы при разработке «Технологического регламента изготовления полимербетонной смеси для специального применения» Теоретические разработки и результаты экспериментальных исследований использованы в учебном процессе при постановке лекционного курса, курсовом и дипломном проектировании студентами и магистрантами ГОУВПО ВГАСУ.

Достоверность полученных результатов и выводов, сделанных по работе обеспечена методически обоснованным комплексом исследований с использованием современных средств исследований и измерений, применением математических методов планирования экспериментов и статистической обработкой результатов.

Публикации и апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на четырех научно-технических конференциях ВГАСУ (2003. 2006 г. г.), III международной научно-технической конференции РААСН «Проблемы обеспечения безопасности строительного фонда России» (г. Курск, 2004 г.), VIII академических чтениях РААСН «Современное состояние и перспектива развития строительного материаловедения» (г. Самара, 2004 г.), первой международной научно-практической конференции «Оценка риска и безопасность строительных конструкций» (г. Воронеж 2006 г.) и опубликованы в 11 печатных работах.

На защиту выносятся:

- результаты экспериментальных исследований по определению влияния гамма- и нейтронного излучения на структуру каучукового композита;

- экспериментальные данные об изменении величины значения линейного и массового коэффициента ослабления гамма-излучения;

- результаты эксперимента, доказывающего высокую радиационную стойкость каутона, в том числе при совместном воздействии ионизирующего излучения и химически агрессивных сред;

- схему представлений об условиях и факторах, обеспечивающих высокие эксплуатационные характеристики каучуковых композитов при воздействии на них ионизирующих излучений.

- составы каучукового бетона, обладающие высокой радиационной стойкостью и радиационно-защитными свойствами, а также высокой химической стойкостью;

- комплекс математических моделей, описывающих влияние состава на эксплуатационные свойства композита.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов и списка использованных источников. Содержит 143 страницы машинописного текста, включая 25 рисунков, 27 таблиц. Список использованных источников включает 149 наименований.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Научно - практически доказано, что строительные композиты на основе жидких каучуков обладают эффективными эксплуатационными характеристиками при работе в условиях воздействия ионизирующих излучений и химически агрессивных сред различного характера.

2. Как показал рентгенофазовый анализ и ИК - спектроскопия в структуре каучуковых композитов при воздействии гамма-излучения до величины поглощенной дозы 5 МГр не происходит изменений, влияющих на эксплуатационные свойства материала.

3. Воздействие нейтронного излучения на каучуковый композит выражается в разрушении связей -СН=СН-(транс), оставшихся «свободными» после процесса вулканизации (5 - 10% от первоначального количества), т. е. не задействованных в формировании пространственного каркаса полимерной матрицы материала, поэтому их разрушение не оказывает влияния на основные физико-механические и химические свойства композита.

4. Каутон обладает высокой радиационной стойкостью - снижение его прочности на сжатие после поглощенной дозы 8,4 МГр составило 12%, при изгибе 15%, а значение модуля упругости изменилось на 8%.

5. Определение экспериментальных значений линейного и массового коэффициента ослабления гамма-излучения показывает, что каутон при воздействии на него гамма-излучения в диапазоне энергий 0,1 - 1,5 МэВ характеризуется как материал с эффективными радиационно-защитными свойствами.

6. Сравнение экспериментальных значений коэффициента линейного и массового ослабления исследуемого материала доказало согласие теории и эксперимента в диапазоне энергий от 0,1 до 1,5 МэВ, что позволяет рекомендовать применение принятой теоретической модели взаимодействия гамма-излучения и вещества для решения практических задач, связанных с проектированием на его основе изделий и конструкций защищающих от ионизирующих излучений.

7. Применение математических методов планирования экспериментов позволило разработать и оптимизировать новые составы каутона с повышенной хлоростойкостью Кхс>0,8 в условиях воздействия гамма-излучения.

8. Разработанные новые составы каутона обладают эффективным набором эксплуатационных характеристик в условиях воздействия ионизирующих излучений и химически агрессивных сред различного характера. Коэффициент ослабления гамма-излучения композитов предложенного состава при энергии у - квантов 0,662 МэВ составляет 0,29

I 1 см" при средней плотности 4 060 кг/м и пределе прочности при сжатии -75.85 МПа, при изгибе 15.25 МПа, модуле упругости Е = 18 700 МПа.

1. А. с. № 1724623 RU, С 04 В 26/04 Полимербетонная смесь / Потапов Ю. Б. и др. № 4848872; Заявлено 09.07.90; Опубл. 07.04.92, Приоритет 09.07.90 - 6 с.

2. А. с. № 1772092 RU, С 04 В 26/04 Полимербетонная смесь / Ю. Б. Потапов и др. № 4797288; Заявлено 28.02.90; Опубл. 30.10.92, Приоритет 28.02.90 - 4 с.

3. А. с. № 1781186 RU, С 04 В 26/02 Полимербетонная смесь / Потапов Ю. Б., Чернышев М. Е., Бутурлакин В. Т. и др. № 4912575; Заявлено 21.02.91; Опубл. 15.12.92, Приоритет 21.02.91 -6 с.

4. Барабаш Д. Е. Полимербетон на основе эпоксидированного дивинил-пипериленового сополимера для оперативного ремонта аэродромных покрытий: Дис. канд. техн. наук / Д. Е. Барабаш. Воронеж, 1997.- 176 с.

5. Берг О. Я. Физические основы теории прочности бетона и железобетона / О. Я. Берг. М.: Госстройиздат, 1962 - 96 с.

6. Беркин С. И., Дмитриева М. Г., Анисимова А. С. Ренгенограммы минералов. М.: АН СССР, вып. 1,1962. - 44 с.

7. Берлин А. А. Полиэфиракрилаты / А. А. Берлин. М.: Наука, 1967.-372 с.

8. Бетоны корпусов ядерных реакторов / Библиографический указатель / Прочность и радиационная стойкость материалов, применяемых в корпусах ядерных реакторов. Л.: ВНИИГ им. В. К. Веденеева., 1973. - 118 с.

9. Биологическая защита ядерных реакторов / Справочник / Перевод с английского языка под ред. Егорова Ю. А. М.: Атомиздат, 1965.- 180 с.

10. Болт Р., Кэррол Дж. Действие радиации на органические материалы / Под. ред. Карпова В. J1. М.: Атомиздат, 1965. - 499 с.

11. Борисов Ю. М. Высокоэффективные композиционные материалы на основе жидких каучуков / Ю. М. Борисов // Информационный листок. Воронеж: ЦНТИ, 1997. - № 42 - 97. - 2 с.

12. Борисов Ю. М. Несущая способность внецентренно сжатых элементов из каутона / Ю. М. Борисов, С. А. Пинаев, Д. В. Панфилов // Экологический вестник Черноземья. Воронеж. вып. 11, 2001. - С. 40-43.

13. Борисов Ю. М. Эффективные композиционные материалы на основе низкомолекулярного полибутадиенового олигомера смешанной микроструктуры ПБН: Дисс. канд. техн. наук / Ю. М. Борисов. Воронеж, 1998.-230 с.

14. Бродер Д. Л., Зайцев JI. Н., Комочков М. М. Бетон в защите ядерных установок. М.: Атомиздат, 1966. - 240 с.

15. Веселкин А. П., Егоров Ю. А., Кучеряев В. А. / Защитные свойства железо-серпентинитового бетона. // Атомная энергия, 1966, 20, №1, с. 76 - 77.

16. Влияние облучения на материалы и элементы электронных схем. / Под. ред. Быкова В. Н., Соловьева С. П. М.: Атомиздат, 1967. - 427 с.

17. Вознесенский В. А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях / В. А. Вознесенский. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Финансы и статистика, 1981. -263 с.

18. Волков М. И. Методы испытания строительных материалов. -М.: Стройиздат, 1974.-301 с.

19. Воробьев В. А. Строительные материалы: Учеб. для вузов / В. А. Воробьёв, А. Г. Комар. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1976.-475 с.

20. Воробьева Г. Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств / Г. Я. Воробьёва. М.: Химия, 1975.-326 с.

21. Воскресенский Е. В., Егоров Ю. А. / К вопросу о применении барийсерпетинитового цемента в защите реакторов атомных электростанций.

22. Вопросы физики защиты реакторов. М.: Атомиздат, 1974, - с. 18-20.

23. Головкин Н. В., Искрин В. С. Специальные бетоны. Л.: ЛВИКА им. А. Ф.Можайского, 1964. - 133 с.

24. Голубев Б. П. Дозиметрия и защита от ионизирующих излучений. М.: Атомиздат, 1976. - 57 с.

25. Горшков В. С., Тимашев В. В., Савельев В. Г. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ: Учеб. пособие. М.: Высш. школа, 1981. - 335 с.

26. Горшков Г. В. Проникающие излучения радиоактивных источников. -JI.: Наука, 1967.-395 с.

27. ГОСТ 10180-90. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. М.: Изд-во стандартов, 1991. - 34 с.

28. ГОСТ 13474-79. Шкаф сушильный. М.: Изд-во стандартов, 1981.- 12 с.

29. ГОСТ 166-80. Штангенциркуль. М.: Изд-во стандартов, 1980.-6с.

30. ГОСТ 18105-86. Бетоны. Правила контроля прочности. М.: Изд-во стандартов, 1992. - 18 с.

31. ГОСТ 215-73. Термометры ртутные стеклянные лабораторные. М.: Изд-во стандартов, 1987. - 4 с.

32. ГОСТ 22685-89. Формы для изготовления контрольных образцов бетона. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1990. - 8 с.

33. ГОСТ 24104-80. Весы технические. М.: Изд-во стандартов, 1980.- 12 с.

34. ГОСТ 24452-80. Бетоны. Методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона. М.: Изд-во стандартов, 1985. - 18 с.

35. ГОСТ 25246-82. Бетоны химически стойкие. Техническиеусловия. М.: Изд-во стандартов, 1982. - 10 с.

36. ГОСТ 25336-82. Эксикатор. М.: Изд-во стандартов, 1986. - 9 с.

37. ГОСТ 25881-83. Бетоны химически стойкие. Методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 1983. - 8 с.

38. ГОСТ 427-75. Линейки измерительные металлические. М.: Изд-во стандартов, 1979. - 9 с.

39. ГОСТ 6613-86. Сита металлические с сеткой. М.: Изд-во стандартов, 1987. - 2 с.

40. ГОСТ 7.32-2001. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления. М.: Изд-во стандартов, 2001. - 16 с.

41. ГОСТ 7473-93. Смеси бетонные. Технические требования. М.: Изд-во стандартов, 1994. - 7 с.

42. ГОСТ 8267-93. Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические требования. М.: Изд-во стандартов, 1994.- 18 с.

43. ГОСТ 8736-93. Песок для строительных работ. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1994. - 24 с.

44. Грасси И. Химия деструкции полимеров / Н. Грасси М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1959. - 184 с.

45. Грасси Н. Химия процессов деструкции полимеров / Н. Грасси -М.: Химия, 1959.-216 с.

46. Грожан Г. А. Резины и эбониты в антикоррозионной технике / Г. А. Грожан // Производство РТИ и АТИ: Темат. обзор. Сер. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1976. - 68 с.

47. Гуль В. Е. Структура и механические свойства полимеров / В. Е. Гуль, В. Н. Кулезнев.-М.: Высш. школа, 1966.-314 с.

48. Действие излучения на неорганические стекла / Бюргановская Г. В., Варгин В. В., Леко Н. А. и др. // М.: Атомиздат, 1968. - 242 с.

49. Десов А. Е. / Технология и свойства тяжелых бетонов. //

50. Труды НИИЖБ. М: НИИЖБ, 1959, - с. 32.

51. Долежел Б. Коррозия пластических материалов и резин / Б. Долежел. М.: Химия, 1964. - 248 с.

52. Дороненков И. М. Защита промышленных зданий и сооружений от коррозии в химических производствах / И. М. Дороненков. М.: Химия, 1969.-252 с.

53. Дубровский В. Б. Радиационная стойкость строительных материалов. М.: Стройиздат, 1977. - 240 с.

54. Дубровский В. Б., Аблевич 3. Строительные материалы и конструкции защиты от ионизирующих излучений: Совместное советско-польское изд. / Под ред. В. Б.Дубровского. М.: Стройиздат, 1983. - 240 с.

55. Дубровский В. Б., Жолдак Г. И. / Бетоны на железорудных заполнителях в условиях высоких радиационно-температурных нагрузок // Вопросы физики защиты реакторов. М.: Атомиздат, 1972, - с.327.

56. Дубровский В. Б., Миренков А. Ф., Поспелов В. П. / Гематитовый жароупорный бетон для биологической защиты атомных электростанций. // Энергетическое строительство. М., 1967, № 7. - с. 8-11.

57. Дьяков Е. М. Радиационное старение полиэтилена в строительных конструкциях. Автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. М.: 1981. - 20 с.

58. Дьяков Е. М., Лосев В. И. / Действие излучений ускорителей на прочностные свойства полиэтилена и полипропилена. // Материалы и конструкции защит ядерных установок. Сборник трудов МИСИ. № 114,-с. 126 - 135.

59. Егер Т. Бетон в технике защиты от излучений / Сборник переводных материалов с немецкого / М.: Изд-во Главного управления по использованию атомной энергии при Совете Министров СССР, 1960. - 92с.

60. Заиков Г. Е. Химическая стойкость полимеров в агрессивных жидких средах / Г. Е. Заиков, Ю. В. Моисеев // Пластические массы. 1972. -№11.-С. 24-27.

61. Защита от ионизирующих излучений. / Под ред. Гусева Н. Г. // Т. 1. Физические основы защиты от излучений // М.: Энергоатомиздат, 1969. - 367 с.

62. Защита от радиоактивных излучений. /Под ред. Николаева А. В. М.: Металлургиздат, 1961. - 420 с.

63. Защитный материал для атомных реакторов и способ его изготовления. Пат. Франция, кл. Y 21 f, № 1448730 31.1, 1964-1966, S. А. Alsetex.

64. Зевин JI. С., Хейкер Д. М. Рентгеновские методы исследования строительных материалов. М.: Стройиздат, 1965. - 362 с.

65. Иващенко Ю. Г., Хомяков И. В., Пшенин В. И. Структура и свойства фурановых композитов с активированными минеральными наполнителями // Композиционные строительные материалы. Саратов. 1990. с. 33 -39.

66. Искусственный заполнитель для бетона конструкций, защищающих от радиоактивного излучения. Пат. Великобритания, кл. CIH, № 1185893,21,111. 1967-1970. Koch. А.

67. Кесслер И. Методы ИКС в химическом анализе. / Пер. с нем. -М.: Мир, 1964.-287 с.

68. Князев В. К. Эпоксидные конструкционные материалы в машиностроении. М.: Машиностроение, 1977. - 183.

69. Комаровский А. Н. Строительные материалы для защиты от излучений ядерных реакторов и ускорителей. М.: Изд-во Главного управления по использованию атомной энергии при Совете Министров СССР, 1958.- 123 с.

70. Комаровский А. Н. Строительство ядерных установок. М.: Атомиздат, 1969. - 196 с.

71. Кореневский В. В., Пергаменщик Б. К. / О требовании к бетону и к конструкции защиты реактора из железобетона. // Вопросы физики защиты реакторов. М.: 1974, - с. 12.

72. Корнеев А. Д. Эпоксидные полимербетоны / А. Д. Корнеев, Ю. Б. Потапов, В. И. Соломатов. Липецк: ЛГТУ, 2001. - 181 с.

73. Корректировка технико-экономического обоснования строительства завода РТ 2 на ГХК. - Санкт-Петербург, Изд-во ВО ВНИПИЭТ, 1993.-35 с.

74. Крашенников А. И. Жидкие каучуки / А. И. Крашенников, В. П. Шаболдин. М.: Знание, 1987. - 32 с.

75. Ли X., Невилл К. Справочное руководство по эпоксидным смолам. / Под ред. Александрова Н. В. М.: Энергия, 1973. - 416 с.

76. Ма Б. М. Материалы ядерных энергетических установок: Пер. с англ. М.: Энерогоатомиздат, 1987. - 408 с.

77. Макарова Т. В. Исследование параметров режима отверждения каучуковобетонной смеси / Т. В. Макарова // Сб. материалов 52 научно-технической конференции / ВГАСА. Воронеж, 2000. - С. 57 - 59.

78. Макарова Т. В. Особенности формирования микроструктуры матрицы бетонов на основе каучукового вяжущего / Т. В. Макарова // Материалы 51 научно-технической конференции / ВГАСА. Воронеж, 1998.-С. 33 - 35.

79. Макарова Т. В. Эффективные строительные композиты наоснове жидкого стереорегулярного полибутадиенового каучука: Дис. канд. техн. наук / Т. В. Макарова. Воронеж, 1998. - 234 с.

80. Максимов М. Т., Оджагов Г. О. Радиоактивные загрязнения и их измерение. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 304 с.

81. Материалы и конструкции защит ядерных установок. / Под ред. Комаровского А. Н. М.: МИСИ, Сборник № 56, 1968. - 155 с.

82. Машкович В. П. Защита от ионизирующих излучений / Справочник. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энерогоатомиздат, 1982. -296 с.

83. Миркин Л. И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. М.: 1961. - 870 стр.

84. Михеев В. И. Ренгенометрический определитель минералов. М: Росгеолитиздат, 1957. - 68 с.

85. Мощанский Н. А. Конструктивные и химически стойкие полимербетоны / Н. А. Мощанский, В. В. Патуроев. М.: Стройиздат, 1970. - 194 с.

86. Накамото. Инфракрасные спектры неорганических и координационных соединений. -М.: Мир, 1966.-412 с.

87. Нейтронная защита. Пат. ФРГ, кл. 21,21/32, № 1167459, 20. V 1960-1964, Yoodyear Fire and Rubber Co.

88. Немец О. Ф., Гофман Ю. В. Справочник по ядерной физике. -Киев: Наукова думка, 1975.-385 с.

89. Николаев А. В., Афанасьев Ю. А., Рябинин А. И., Дядин Ю. А., Марчук О. Н., Краткий курс радиохимии. М.: Высшая школа, 1969. -335 с.

90. Облегченные защитные материалы. USA, Newtron, III, № 3, 1,1970.

91. Общий курс строительных материалов: Учебное пособие для строит, спец. вузов. / Под ред. И. А. Рыбьева. М.: Высш. школа, 1987.-584с.

92. Основы радиационного материаловедения стекла и керамики / Бреховских С. М., Викторова Ю. Н., Гринштейн Ю. Л. и др. // М.: Стройиздат, 1971. - 256 с.

93. Панфилов Д. В. Дисперсно армированные строительные композиты на основе полибутадиенового олигомера: Дисс. . канд. техн. наук / Д. В. Панфилов. Воронеж, 2004. - 188 с.

94. Панфилов Д. В. Несущая способность внецентренно сжатых элементов из каутона / Д. В. Панфилов // Международная студенческая научно-техническая конференция: Сб. тез. докл. Белгород, 2001. - 4.1. -С. 236.

95. Пат. 2120425 RU, 6 С 04 В 26/04. Полимербетонная смесь / Ю. Б. Потапов, Ю. М. Борисов, Т. В. Макарова. № 97119574/04; Заявлено 26.11.97; Опубл. 20.10.98, Приоритет 26.11.97. - 8 с.

96. Патуроев В. В. Полимербетоны / В. В. Патуроев. М.: Стройиздат, 1987. - 287 е., ил.

97. Патуроев В. В. Технология полимербетонов. М.: Стройиздат, 1977.-240 с.

98. Перепелкин К. Е. Воздействие жидких агрессивных сред на ориентированные полимерные материалы / К. Е. Перепелкин // Пластические массы. 1977. - № 10. - С. 24 - 26.

99. Пинаев С. А. Короткие сжатые элементы строительных конструкций из эффективного композита на основе бутадиенового полимера: Дис. канд. техн. наук / С. А. Пинаев. Воронеж, 2001. - 191 с.

100. Поликутин А. Э. Прочность и трещиностойкость наклонных сечений изгибаемых элементов строительных конструкций из армокаутона: Дисс. . канд. техн. наук / А. Э. Поликутин. Воронеж, 2002. - 218 с.

101. Потапов Ю. Б. Аналитическое определение водостойкости каутона / Ю. Б. Потапов, Ю. М. Борисов, В. А. Чмыхов // Актуальные проблемы современного строительства: Материалы Всероссийской XXXI конференции. Пенза, 2001. - С. 85 - 87.

102. Потапов Ю. Б. Высокоэффективные композиты на основе жидких каучуков и карбамидных смол / Ю. Б. Потапов, С. Н. Золотухин, М. Е. Чернышов // Известия ВУЗов. Строительство. Новосибирск, 1994. - № 5.-С. 30-40.

103. Потапов Ю. Б. Полиэфирные полимербетоны / Ю. Б. Потапов, В. И. Соломатов, А. Д. Корнеев. Воронеж: Издательство ВГУ, 1992. - 172 с.

104. Потапов Ю. Б. Разработка и исследование эффективных композитов и изделий на их основе с комплексом заданных свойств: Дис. д-ра техн. наук / Ю. Б. Потапов. Саранск, 1983. - 436 с.

105. Потапов Ю. Б. Теоретические основы коррозии полимербетонов в агрессивных средах / Ю. Б. Потапов, В. П. Селяев, А. П. Федорцов // Перспективы применения бетонополимеров и полимербетонов в строительстве: Сб. научных трудов. М.: Стройиздат, 1976.

106. Потапов Ю. Б. Эффективные полимербетоны для коррозионностойких строительных конструкций: Учеб. Пособие / Ю. Б. Потапов, Ю. М. Борисов, Г. П. Шмелёв, С. Н. Золотухин. Воронеж: ВГАСУ, 2001.- 124 с.

107. Пушкарев Ю. Н. Исследование процессов структурирования низкомолекулярных полибутадиенов и разработка антикоррозионных покрытий на их основе: Автореф. дисс. канд. тех. наук / Ю. Н. Пушкарёв. -Л., 1979.-21 с.

108. Радиационная стойкость материалов. Справочник. / Под ред. Дубровского В. Б. М.: Атомиздат, 1976. - 264 с.

109. Радиационная стойкость материалов радиотехнических конструкций. Справочник. / Под ред. Сидорова Н. А., Князева В. К. М.: Советское радио, 1976. - 568 с.

110. Радиационная стойкость органических материалов. Справочник. / Под ред. Милинчука В. К., Туликова В. И. М.: Энергоатомиздат, 1986. -612 с.

111. Рекомендации по методам испытаний полимербетонов. М.: НИИЖБ Госстроя СССР, 1984. - 18 с.

112. Рекомендации по методике определения прочностных и деформативных характеристик полимербетонов при кратковременном и длительном нагружении. М.: НИИЖБ, 1985. - 22 с.

113. Руководство по рентгеновскому исследованию минералов. / Под ред. В. А. Франнк-Каменецкого. JL: изд-во «Недра», 1975. - 165 с.

114. Румшинский J1. 3. Математическая обработка результатов эксперимента. -М.: Наука, 1971. 192 с.

115. Саблин И. Н. Тяжелый бетон с заполнителем из чугунных чушек. Защита от радиоактивных излучений. Атомная энергия, 1968, т. 24, вып. 1, с. 103 - 104.

116. Свечникова Т. Т. Особо тяжелые асфальтовые бетоны для радиационной защиты. Автореф. дис. канд. техн. наук. - Пенза: ПГАСА, 1998.- 150с.

117. Седова Т. А. Применение спектроскопии внутреннего отражения в судебной экспертизе / Т. А.Седова. JL: Изд-во Лен. ун-та, 1987 - 108с.

118. Селяев В. П. Современные строительные композиты и их технология: Проблемы и перспективы развития / Под ред. В. П. Селяева. -Саранск: Изд-во Мордовского ун-та, 1994. 176 с.

119. Сидякин П. В., Карпов В. Л., Егоров Б. И., Егорова 3. С. / Радиационное превращение в эпоксидных олигомерах на основе эпихлоргидрида и п/п-диоксидифенилпропана. // Высокомолекулярные соединения, 1971, т. 13, № 10, с. 195 - 206.

120. Сидякин П. В., Карпов В. Л., Егоров Д. И. / Радиационная стойкость эпоксидных покрытий. // Тезисы докладов на совещании по радиационному модифицированию полимеров (9-13 декабря 1968 г.). М.: Наука, 1968,-с. 70-71.

121. Соломатов В. И. Сопротивление полимербетонов воздействию агрессивных сред / В. И. Соломатов, Ю. Б. Потапов, А. П. Федорцев // Известия ВУЗов. Сер. Строительство и архитектура. 1981. - № 2. - С. 75 -80.

122. Соломатов В. И. Химическое сопротивление композиционных строительных материалов / В. И. Соломатов, В. П. Селяев. М.: Стройиздат, 1987. - 264 с.

123. Соломатов В. И. Химическое сопротивление материалов / В. И. Соломатов, В. П. Селяев, Ю. А. Соколова // Применение полимерных смол в бетонных и железобетонных конструкциях. М.: МИИТ, 2001. - 234 с.

124. Соломатов В. И. Химическое сопротивление полимербетонов / В. И. Соломатов, Л. Ф. Кончева, Л. В. Масеев // Вопросы применения полимерных материалов в строительстве: Сб. научных трудов. Саранск, 1976.-С. 47-48.

125. Строительство атомных электростанций: Учеб. пособие для студентов строительных вузов / Дубровский В. Б., Лавданский П. А., Нешумов Ф. С. и др.; Под ред. Дубровского В. Б. М.: Энергия, 1979. -232 с.

126. Федорцов А. П. Исследование химического сопротивления и разработка полиэфирных полимербетонов, стойких к электролитам и воде: Дис. канд. техн. наук / А. П. Федорцов. М., 1980. - 160 с.

127. Физико-химические методы анализа. / Алексовский В. Б., Бардин В. В., Булатов М. И. и др. / Под ред. Алексовского В. Б. Л.: Химия, 1988.-376 с.

128. Химический энциклопедический словарь / Под ред. И. Л.

129. Кнунянц. М.: Советская энциклопедия, 1983. - 792 с.

130. Химическая стойкость резин и эбонитов в агрессивных средах. -М.: Химия, 1967.-84с.

131. Худяков В. А. Разработка и исследование свойств модифицированных эпоксидных композитов для защиты от радиации. -Автореф. дис. канд. техн. наук. Пенза: ПГАСИ, 1994. - 141 с.

132. Чернышов М. Е. Оптимизация параметров приготовления полимерного связующего на основе жидких каучуков / М. Е. Чернышов // Эффективные композиты, конструкции и технологии: Тр. ВИСИ. -Воронеж, 1991.-С. 8- 11.

133. Чмыхов В. А. Сопротивление каучукового бетона действию агрессивных сред: Дис. канд. техн. наук. / В. А. Чмыхов. Воронеж, 2002. -231 с.

134. ЭВМ и оптимизация композиционных материалов / Под ред. Вознесенского В. А. К.: Будивэльнык, 1989. - 240 с.

135. Энциклопедия полимеров. М.: Советская энциклопедия, 1974.-482 с.

136. Ядерная энциклопедия. М.: Изд-во благотворительного фонда Ярошинской, 1996. 240 с.

137. JCPDS International Center for Diffraction Data. PDF-2 Database. Version 2.16 U.S.A. 1987-1995.

138. Mike Т. M., Steierman B. L., Degering E. F. J. Am. Ceram. Soc., 43 -405 (1960).

139. Yallaher R. B. and Kitzes A. S. Summury Report on Portland Cement Concretes for Shielding. Oak Ridge National Lab. March 2, 1953

140. ORNL 1414). US Atomic Energy Comission.