автореферат диссертации по строительству, 05.23.08, диссертация на тему:Технология устройства электропроводных защитных радиопоглощающих покрытий методом набрызга

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ШЕШРНО-СТРОИТЕЛШЫЙ ИНСТИТУТ ИМЕНИ В.В .КУЙБЫШЕВА

Ни правах руиопио*

МАМБЕТАЛИЕВ HypwardeK Таджиевкч

ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ ЗАЩИТНЫХ РАЦИОПОГЛОШАЮШИХ ПСРРЫТИЯ МЕТОДОМ НАБРЫЗГА

06.23,08 - Технология в организация промышленного я гражданского отроительогаа

А в i о р е $ о р е i дяооертация на ооиокенве ученой огепеня кандидата технических наук

Мооква ~ 1992

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамонк иняоцерно-строи ельном институте 1В1.В,В»КуйбнпюЕа

Научный руководитель - кандидат технически* наук* дсц&нт

©■►В'^БЕДОУСвВ!

Официальные оппонента: - докво®'технических наук„ профессор

Я.РДАШШ - кандидат- технияееких наук, от.и.о. BVOJH'IPOKOB

Водущая организация - Центраштоэ конструкторское йаро специальных радиоматериалов Мяннрома РО,

Запита соотоитоя "//" 1992 г. в часов в

ауд.Й^У ¿а заседании Специализированного Совета Д 053.II. 10 при ШСИ пч.В.В.Куйбшева по адрооу: II3II4, г.Москва,Шлюзовая наб., д.8.

О диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Црсеим Вас принять учаотие в защите в направить отвив по адрэоу« 129337, г.Мооква, Ярославское шоосе,, д.26, ШСИ им.В.В. Куйбышева,¡Ученый совет.

Автореферат разослан * 1992 года

• Ученый секретарь ".' Специализированного Совета кяндвдат технических наук,

Д О К в Е Т

Б.Ф.Ейршнков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Современный научно-технический прогресс (НТО) не-кколш! Йэз расширения производства средств автоматики, вычислитель- V ной техники, радиоэлектронных приборов и оборудована!, иопользуе-в радпопстропо'ап, радиовеяанпи, радиолокации, рентгеновских устройствах а т.д. Резко возрастает и продолжает увеличиваться на-снпеяность околоземного пространства излучениями электромагнитных, электронных л раднотохпичеекпх установок.

Широкое применение радиоэлектроники обусловливает рост числа предприятий, использующих в тех или иних целях радиоэлектронную аппаратуру: предприятия радаоприборостроительной прог-шалеплости, ало-ктропно-Бычислительные центры, предприятия специального назначения.■ Интенсивность электромагнитного излучения в радиоэфире постоянно возрастает, создавая различные помехи при работе радиоэлектронных устройотв, приемо-передаточной аппаратуры. Немаловаяна значимость , указанно!! проблема вследствие развития средств радиолокационных разведок, которые позволяют получать информацию о тех ш иных объектах. По:яшо перечисленных причин, электромагнитные излучения неблагоприятно воздействуют на ¡етвоН и раститачьный организм,выделяя при зтоу нэ первый план медико-биологпчесшй аспект проблемы сбес-ючепня экранирования п поглощения рэдиова^ч."

В "Порочно сведений запрещенных к опубликованию" 1990 года тб~ хпли «анныэ "о заболеваниях, возникающих при работе на излучающих гстрсйстЕЕХ сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона", "допустимые дезы СВЧ облучения личного состава ВС СССР", "о технических сред-¡твах (генераторах, излучателях) для воздействия на поведенческие Зупкцил человека (создание "биороботов"); "научные иооледования и »пытно-констрт'кторскио работы в области создания и использования Ш-генерзторов и уокоритолеЗ в военных целях и воздействш излу-:ешШ на различные воешшэ объекты и человека". Специфические войстаа электромагнитных волн СВЧ-диапазона, особенно на участках антиметровых и миллиметровых волн, ставят этот диапазон в отноше-ии его биологической активности в особое положение.

Несмотря на то, что отдельные рекомендации по защите и некото-, ае приспособления для обнаружения радиоволнового излучения были звептш еще в 40+50-х годах, изучение проблемы биологического зздействия на живой организм и защиты от них начинается о обосно-ания и обобщения воех ее звеньег только в пооледние десятилетия

- 2 -

и на сегодняшний день изучены недостаточно полно.

Актуальность проблемы радиозащнтн (радаоэкранирование, радиопоглощение) привела необходимости создания специальных материалов и технологий для строительства сооружений или отдельных помещений, способных снижать интенсивность электромагнитных излучений° до предельно допустимого уровня. Опытные конструкции и отдельные элементы из электропроводного бетона нашли свое применение в качестве радиоэкраниругмшх материалов при возведении специальных объектов. Отсутствие на сегодняшний лень сведений или недостаточное изучение свойств строительных материалов, способных эффективно поглощать радиоволны, не позволяют комплексно решить проблему радиозащиты.

Пель работы - разработка технологии устройства защитных радио* поглощавдих покрытий методом набрызга, получение однородных структур бетона о высокими поглощающими характеристиками.

Задачи исследований:

- обоснование теоретических предпосылок и практической целесообразности устройства радиопоглощавдпх покрытий (ИШ) методом набрызга; • ■;

- разработка ооставов сырьевой смеои радиопоглощащего бетона (РПБ); - . • . ' . -

- анализ существующих и разработка новых конструктивных решений технологической оснвотки для набрызга соотавов РПБ;

- исследование влияния параметров набрызга на физико-механические и радиотехнические овойотва ИШ;

- математическое описание п оптимизация параметров технологического процесса уотройотва РШ; .

- изучение путем микроотруктурного анализа особенностей формирования структуры РПБ, получаемого по технологии "сухого" набрызга;

' - технико-экономическое обоснование разработанной технологии, разработка технологической, мрты. . ' .

- для уотройотва защитный раднопоглощавдих покрытий предложен способ набрызга;

- обоснована технологическая возможность укладки жестких оо-. ставов РПБ с минимальным количеством вяжущего; : ; .

- разработана конструкция камеры омешивания сопла (положительное решение Гоокомизобретений по заявке й 4699634/88), позволявшая повысить одаородаоста материала набрызга; , '

- получена математическая модель процесса, уотанявлзвавдея зависимость "состав-технология-свойство";

- определена количественная взаимосвязь меяду качеством л технологически® параметра™ процесса и разработаны на этой оонопэ технологические схемы устройства ИШ.

ПитЧвРДЯЯ 11Ш9№ те<?0ТН«-{ -> разработаны технологические схемы устройства радиопоглощаю-щих покрытий опособом набрызга, позволяющие производить изделия как в условиях строительной площадки, так и на заводах;

- разработана специальная конструкция камеры смешивания оопла, позволяющая получать однородные материалы в процессе набрызга (положительное решение Гоокомизобретеиий по зяязке № 4889634/33 от 11.12.90);

- исследовано влияние технологических параметров процесса нанесения на физико-механические и радиотехнические свойства;

- разработаны составы радиопоглоиающего бетона, обеспечивающие Выоокпе поглощающие свойства покрытий; •

> - предложена технологическая карта на процесо изготовления ра-диопоглощащих покрытий.

Результаты исследований докяадывалиоь на ЛП Международной конференции молодых ученых (г.Иркутск, 1930 г.); ХХШ Международной конференции по бетону и железобетону (гг.Мооква-Лешшград, "Волго-Еалт-91", "Кавказ-Эг").

Предложенная технология проверена при выпуске опытных радио-поглощающих покрытий и годтвэржденз актом испытаний Центрального конструкторского боро специальных радиоматериалов.

Опытно-промышленная апробация результатов работы производится в треоте "ОргтехотроЙ" концерна "Курулуш" при устройстве безэхо-вой камеры* метрологического тестирования радиоаппаратуры.

• НЧ зштг щадятся;

- результаты теоретического обоснования и экспериментального изучения технологии уотройотва радиопоглощавдпх покрытий способом набрызга;

- составы РЛБ и параметры технологического процеооа устройства

РПП;

- результаты исследований физико-механических и р диотехничео-кюс Свойотв покрытий, полученных опоообом набрызга;

- конструкция ► амеры смешивания оопла, позволяющая получать однородные материалы набрызга.

- 4 - .

Публикация. По тема работа опубликовано 9 рабог и получено I положительное решэние Гоокомизобретений.по заявке ,на. изобретение.

Объем работц. Д: зсертация состоит из введения, пяти глав, основчых выводов, литературы и приложения. Работа изло&апа на IS7 страницах машинописного текста, иллюстрирована 37 таблицами, 54 рисунками. Список использованных источников содержат 107 наименований.

СОДЕРШИЕ РАБОТЫ

В первой главе диссертаций приведен обзор состояния вопроса. Актуальнооть проблеш защиты от вредного воздействия СВЧ-волн привела'« необходимости создания специальных материалов {экранов, поглотителей), а такйе технологий, способных снижать интенсивность излучений до допустимого уровня.

Отсутствие сведений о строительных материалах о радпопоглощпю-пцши свойствами привели к необходимости проведения поисковых экспериментов о цолыо получения поглотителей СВЧ-воды на оснозе бетонов о электропроводным заполнителем,с использованием различных вяжущих.

Необходимость соблюдения граничных условий (I) п (2)

£ JH ш. I • ■ • (I)

где <? ,J1 - диэлектрическая и магнитная проницаамость,

«« > j eJs. > (2) :

где G/t, Ê/c . егг - кинетическая энергия взаимодействия макромолекул вязущего друг с другом, вявущего с заполнителем, заполнителей друг о другом, позволяет сделать вывод о том, что такой материал должен быть по-риотым, иметь минимальный объемный вао, быть электропроводным, • иметь мишшалыше диэлектрические потери, а такзе быть фазичэским, то есть не образовывать новых соединений.

В НИЖЕ Госстроя РФ.проведены ряд исследований по разработке рэдаопоглоиакщшс ячеиотых бетонов, которые показали, что ячеистые бетоны на обычных вяяущих являются практически "радиопрозрачными". Низкие значения потерь СВЧ-энергш обусловлены отсутствием прово-димооти бетонов на обычном вяяущем (удельное электросопротивление 109-10*°ом«м), плотной упаковкой ионой, а таете характером новообразований. Коэффициент отражения радиоволн ооставил 15-20$.

Продолжая поиск возможности получения ячеистого бетона с более высокими радиопоглощаицига свойствами была изготовлены ячеистые бетоны на осново шлакощелочных вяжущих. Исследования полученных образцов бетона показали их высокие поглощапцие свойства при низких значениях коэффициента отражения (в 3-4 раза выше, чем у бэтонов на оо'ычных вяжущих, -коэффициент отражения радиоволн со-отавил 5%).

Исследования кинетики нарастания структурной прочности бетонов на жидком стекле показали, что пря увеличении В/Т >0,5 замедляется формирование коагуляционно-кристаллизационной структуры, а снижение плотности вяжущего замедляет процесс отруктурообр&зова-ния, что в конечном итоге приводит к снижению роста структурной прочности твердещей композиции.

Исследования реологических свойотв бетонов на основе жидкого отекла указываются, что быстрое схватывание смеси происходит при В/Т = 0,3, а наличие отвердителей в композиция сокращает процессы твердения до нескольких минут. Влияние плотности жидкого стекла и удельной поверхности заполнителей незначительны. В целом уменьшение В/Т, увеличение удельной поверхности заполнителей и плотности вяжущего приводят к увеличению пластической вязкости и предельного сопротивления одвигу. Приведенные данные согласуются с выводами Г.В.Давыдова, который проводил исследования о применением различна видов шлака и щелочных компонентов.

Анализ технологий ущадки и уплотнения легкого бетона на по-рнотнх заполнителях показывает преимущество заводского споооба изготовления путем уплотнения сырьевой смеси. Существующие способы формования радиопоглощащих покрытий требуют высоких энергозатрат, олошгого и дорогостоящего оборудования, отличаются длительностью п трудоемкостью процеоса производства, транспортирования.

Применение быотротвердеющих вяжущих (мастик, смол и т.д.), а также н^чичие отвердителей в композиции сокращают до минимума продолжительность процессов приготовления, транспортирования, укладки и уплотнения сырьевой смеси РПБ.

Необходимость совершенствования технологии изготовления. РПП требует поиска нетрадиционных способов производства работ.

Основываясь на результатах исследований по подбору составов РПЕГ я технологий его изготовления сформулирована рабочая гзшото-за о то;л, что приме ешэ мзтодз иабрцзга по "оухому" споообу позволит укладывать сырьевую смесь с минимальным В/Т. Использование в качество электропроводного заполнителя графита улучшает ело:«- • ро^изичеокие п радиотехнические свойства, а введение в состав ко:*-позиции углеродооодеркащей добавки позволит связать излижи не- • связанней воды и снизить плотность. Последующий процесс термообработки, сопровождающийся паро- к порообразованием, дополшгталыю снимет плотность и способствует при этом перэходу органической добавки из диэлектрика в электрик.

Вторая гляьа посвящена выбору ызтодак для проведения ксслодо-воний, отт'.е физико-ьахакпчоскнх, радиотехнических овойотв, а •таксе параметров технологического процесса, Исоладоваш грабит, технический углерод пак сооташявдао сырьевсй емзеп, а такие по симплекс-методу определено оптимальное соотношение композиций о углеродооодорлащай добавкой. В связи о очень высокой удельной поверхностью технического углерода - 15000 с;.:2/г излипви гадкого стекла, необходимые для затворення, увеличивают электросопротивление и плотность к использование ого в целях радиозааятп стапо-• вится нецелесообразным.

Проведанный сравнительный анализ изготовления радпопоглоцакь щего бетона по различна технологиям позволил определить штилю способа формования на коэффициент отражения (КО) и установить Х'раницы применимости технологий в зависимости от раохода оос?ав~ лявдих сырьевой смеси (рис. I). *■

Определена технологическая охеыа процосса производства радпо-поглощагацих покрытий.

С целью исследования влияния соотава сырьевой смеси и техно-логгчоских параметров изготовления рядпопогдоаакцпх покрытий способом "сухого" набрнзга па физико-мэхожческие и радиотехнические свойства разработана математическая модель техпологячос-, кого процесса. Определены области допустимых значений ооотавоь и технологических параметров, обеопечиваэдих получение ратшопог-лощащих покрытий с выоондаи радиотехническими и физико-мехони-чяскнмп свойствами. В качестве параметров оптимизации иоолодуо-ыого технологического процесса приняты: прочность на сгатие (УТ), плотнооть (У2), удельная электропроводность (У3), радиотехнические параметры (удельное поглощение - У^, коэффициенты

К.О.

0,95 ■ 0,90 .

0,85

0,СО 0,75

0,70

0,65 0,60

0,55

0,50

' 0,45 0,40

0,35

0,30

0,25

0,20 0,15

0,10

0,05

ЭКРАНИРОВАНИЕ СВЧ - волн

40 4

37

Зона технологического , оптимума

X

"о у X о Я " способ набрнзга

ПОГЛОЩЕНИЕ СВЧ - волн

41 42 43 . 44 _ ;45 46 47

I - содержание графита, в % по вео. 5 6 7 8 9 10 II

.43 12 45

49

13 46

2 - содержание добавки, в % по вес. 38 39 40 41 42 43 44

3 - содержание вяжущего, в % по рес.

Рис.1. Обоснование выбора технологии изготовления радйопогло щащ х покрытий в зависимости от К.О.

„ 8 -

отражения СВЧ-диапазонэ - У^, Уд,

Для выяЕяезия ооновнк.: факторов, влиявших на параметры оптимизации и минимизации числа опытов в хода лабораторного эксперимента, выделена тесть основных параметров технологического процесса: оодерзаяие ¡электропроводного заполнителя (% по массе, Х^);. задержание углеродосодержащей добавки {% по массе, Х2); расход вяжущего по маосе, Х3); расстояние нанесения (м, Х4); скорооть струи набрцзга (м/сек, Хц); время термообработки (ч, Х^). С учетом особенностей объекта исследований для оценки параметров моделей внбран насыщенный план Рехтша^нера, Приняты следующие уровни варьирования факторов:

й Уровень Х1 h *3 Х4 Х5 Х6 '

т. Никний "-I" 40 6 37 0,75 60 4

2. Средний."0" 42,5 8 41 1,00 80 6

3. Еерхний +1" 45 10 45 1,25 100 8

В третьей главе проведен теоретический анализ поглощения СВЧ-волн, который позволил установить механизм процесса поглощения, . определить зависимость мевду проводимоотьв и поглощением, а также определить характер диэлектрических потерь в толще материала.

Закономерности электромагнитных явлений в материалах, взаимодействующих о СВЧ-излучениями, описываются дифференциальными уравнениями Максвелла, которые^мэют вид:

rot ? - - дё/dt ; dirzf*J?

I r&t/T + ;

Для СВЧ-воян уравнэние энергетического баланса определяется выражением, предегавляшим пространственную функцию распределения источников потерь в одноименном случае для волны в поглощающей среде, и имеет вид: '•

, -cos^e"*1*

где^ ¿Гт - напряженность электрического поля;

2 - сопротивление поглощающей среды, ом»м; /с* - коэффициент поглощения, %.

Исследована микроструктура образцов ИШ, подученных по традиционной и предлагаемой технологии при помощи сканирующего электронного микроскопа типа " JSM-25" (Япония). Резуль-

тэты микроотруктурпого анализа подтверждают правильность выбранной рабочей гипотезы о применимости метода набрызга по "сухому" опоообу с целью совершенствования технологии изготовления радио-поглощавдих покрытий. Предлагаемая технология позволяет укладывать жесткие смеси с минимальным количеством вяжущего, являющегося диэлектриком и снияапцим электропроводность, поверхность жид-ког1 отекла приобретает равномерную поризованвуга структуру с интенсивными газовыми включениями, становится менее плотной, тем не кс-нее достаточной для сохранения структурной прочности. Структура бетона, фондируемая способом "сухого" набрызга, характеризуется контактным расположением частиц электропроводного зашхшгите-ля, склеенных в монолит тонкими прослойками жидкого стекла, достаточной насыщенностью углеродосодержащей добавки и равномерным распределением в контактной зоне меаду зернами заполнителя. Применение специально разработанной конструкции сопла для набрызга позволило получить равнсшрноэ затворение сырьевой смеси яидкш стеклом, а также изменить характер соударения частиц набрызга о поверхностью нанесения дополнительно включив в процесс вращательную составляющую и производить процесс уплотнения по схеме: "удар + вращение". '.1 . '

Аналитическое решение систем уравнений Максвелла для гранич-' нкх систем: "свободное пространство - радиопоглощающее покрытие" явилось чрезвычайно сложным, поэтому в качестве конкретного источника информации о поглощении СВЧ-волн использованы эксперимен-, тальные методы. На основании теоретического анализа предложена . функциональная модель для прямого расчета радиотехнических, параметров радиопоглощащего бетона, на основе волноводного метода измерений СВЧ-волн.

Четвертая глава посвящена экспериментальным исследованиям процесса устройства ЕГО. Экспериментальные исследования проводились на фрагментах покрытий размером (600x600x60) мм, которые : формовались на специально собранном стенде (рис. 2) на базе цемент-пушки (ЧСФР). Применение в основном промышленного оборудования позволило непосредственно измерять технологические,пара--метры процесса изготовления радиопоглоададих покрытий, не прибегая к критериальным зависимостям и масштабным коэффициентам: гге- ', рехода от моде.п: к натуре и тем самым повысить' достоверность полученных резульгатоЬ. По результатам экспериментов рассчитаны; коэффициенты регрессионных моделей. Для оценки йх:качества про1-

Рис. 2. Схема экспериментального стенда для проведения исследований.

I - бак-рессивер АШ-15; 2 - цемент-мушка; 3 ~ сопло; 4 - рес-сивер; 5 - диафрагма; С - компрессор 4ВУ1-3/7М2; 7 - дифмано-мегр мембранного типа; 8 - одноточечный самописец.

ворона значимость коэффициентов рогресспи, адекватность и содер-гательпсотъ моделей. Математические модели проверялись по восьми задаем урзшсппЗ при помощи стандартной программы МАКРЬ на ЭВМ ес-1033.

ПКгученн слодугда рсгрэосиошшэ математические модели:

71 1,639 + 0,002.123 + 0,002П5 + 0,0149Хб

У2 и 1,023 - 0,01ЭП2 - 0,005Х5 - 0,094Хд -0,005х| + ••Г 0,000^X^2 - 0,0006Х1Х5 - 0,00-12X2X4 - 0,001Х2Х5-

- 0,006БХ4Х5

73 « 440,259 - 31,2551-; - 6,57бХ 2+ 10,288X3 + 6-1,195ХД

+ О.ЗЗЗХд + 0,4С8Х^ + 0,589x1 - 0,0Ю2Х§ - 25,655л'| -

- 0,001Х| - 0,150Х| - 0,07бХ1Х2 - О.ОБбХ^Хд -

- О,1-З7Х1Х4 - 0,0021X^X5 + 0,197Х1Х6 + 0,044л2Х3 -

- 0,2.Т4Х2Х6 - 0,079ХЛб + О.ОЭбХ^Хд - 0,644Х4Х6 -

- о,ооэх5х6

Оцетгт'.п йсяпсстсзшюй зависимости мс.чду ооотавом п техиоло-ютоскягл йзкторатж с одной сторона и сзойсизвма материала с другой осуществлялось путем построения рядов рагс/лровашм. Располо-ес1шо лвпоЯгавс эффектов в отлх рядгас одинаково для всех моделей. Л рпсс^атрпсссмсм диапазона варьпроиштя Докторов нсиболоо енль--. шЗ эффект на фззико-кохашческие свойства оказывают факторы Хд (расход вяжущего) л (скорость наносокия). Изменение расхода вяпуцого ув&личпвгот вязкость смеси, а увеличение скорости пано-соиия водет к образованию в процесса кабрызга благоприятных условий для ближней исагуляцаи частиц, оказыващей существенное влляппо на прочность и плотность всей системы. Сшишщоо значение Хр л на плотность (У2) вполне соответствует теории вспучивания гидкостокольЕых композиций. Объясняется это тон, что енн-акзтго плотности радпопеглощающих покрытий при термообработке происходит за счот сопрякешюго со вопучЕТ-нием паро- и порообразования вслолствио дегидратации тетрабората натрия и выгорания уг~ леродооодеряащей добавки.

Таким обраэсм, изъятие из оиотеш несвязанной воды (в адском стекле до 55-70;?), внгорпгше углеродосодеркащей добавки, образование пор о газовыми включениями, увеличение площади контактов

электропроводных чаотиц и образование сквозных проводящих цепочек позволяют выполнить граничные условия (I) и (2),.. предъявляемые к .' радиопоглощавдему покрытию,

■ Математичеокая модель удельного поглощения СВЧ-волн имеет ввд:

У4 « 7,3142 - 0,0633Х1 - 0,01370Х2+ 0,0307Х3 + + 0Д4ПХ4 + 0,0016Х5

Благоприятное воздействие на поглощающие свойотва радиопогло-щащих покрытий оказывают факторы Хд, Х4, Хд, причем наличие факторов, характеризующих технологический процесс, дополнительно подчеркивает значение способа формования на удельное поглощение (У4). Коэффициент отражения как одна из ооновных характеристик радиопо-глощающих покрытий во многом зависит от частоты ^ радиоволн. С целью выяснения характера поведения материала покрытия в СВЧ-диапазоне радиоволн измерение коэффициента отражения производились на частотах 3, 4, 5 и 10 ГГц. Полученные полинишналышз модели имеют вид:

У5 « 1,399 - О.ЮЕ^ + 0,049X2 + О.ОГ/Хд + 0,045Х4 -

- 0,002Х5 + 0,057Х6 + 0,001х| - 0,002х| + 0,023х| -

- 0,003х| - О.ООП^з - 0,007ХГХ4 - 0,001Х£Х6 + + 0,004X3X4 + О.ООЫ^ + 0,002X3X4 + 0,01К4Х6

У6 «= 24,063 - 2,10Х1 + 0,767Х2 + 0,833Х3 -2,о6П4 -. - 0,52Хд + 0,923Хб + 0,031Х^ - 0,014Х| - 0,006Х§ + + 0,8213x1 - 0,05Н§ - О.ОШ^ - 0,007X^3 -

- 0,001X^5 - 0,0171^ + 0,003X3X3 + 0,008X2X5 + + 0,01зх3х4 + 0,004X3X5 + О,ОО4Х4Х5 + 0,072X4X5 + + 0,001X5X5

У7 = - 26,888 + 0,723ХГ 4 0.849Х;, + 0,362Х3 - 0,0К5 + + о, 104X5 - о,оо5х| - 0,029x1 - о,осш1х2- 0,004X3X3-

- 0,023X^4- О.ОСХ^ + 0,006Х4Х5 + 0,096Х4Х6 + + 0,001X5X5

Коэффициент отражения радиопоглощающих покрытий составил 0,9-0,05$ г сантиметровом диапазоне радиоволн, п-шоляя погло-

иать до 99,95$ излучаемой анэргии. В рассматриваемом диапазона СВЧ-волп фзкторн, характеризующие состав сырьевой смеоп, влияют не одинаково на коэффициент отражения. Доминирующее влияние Х^- очевидно, так как графит, являясь электропроводной частицей, выступает основным материалом поглощения во всем диапазоне радиоаолн. Углародосодержещзя добавка.Х^ увеличивает свое влияние о ростом чагтоты о 3 до 10 ГГц, это явления объясняется, по-видимому тем, что о ростом напряженности электромагнитного поля нэ вся энергия радиоволн переходит в тепловую в электропроводных цепочках, часть ее'отвлекается другямл структурными элементами покрытия за счет диэлектрических потерь вследствие несовершенства структуры материала. Подтверждается рабочая гагстеза, что структуру РШ можно заменять введением компонентов с боль пикш дивлектрпчеокими потерями. При этом значительно изменится механизм распределения энергии п "разгрузятся" основные электропроводные цепочки, увеличивая ' при этом предельную энергии поглощения. Из фактороз, характеризующих технологический процесс .даяпшруЕЩйм является расстояние нано-сошш Х^, увеличение которого снаглет коэффициент отражения по ;. всему диапазону ваш одинаково. Из квадратов факторов наиболее зпачяга X,, и Хд, парные взаимодействия благоприятны при сочетании ■ факторов, характеризующей состав п технологические параметры

Особо следует отметить, что использование в композиции- углеро-досодерзащей добавки вызвано не требования:,ш увеличения электропроводности в процессе термообработки, а в первую очередь технологическими соображениями, связанными о необходимостью порэхода из области критической концентрации в область, где небольшие колебания в технологии на приведут к больпому разбросу, значений радиотехнических параметров.

Комплексная оценка поглещакщпх свойств покрытий от параметров .технологического процесса позволяла установить влияние определенной комбинации факторов на физико-мехашческие и радиотехнические . характеристики материала (рис. 3), а также Определить оптимальные технологические параметры, нанесения и рациональный состав компонентов сырьевой смеси (в % по масое):трафит - 45*48$} углесодержащая добавка - 105-11^; порообразователь - 6+8$; жидкое натриевое . стекло - 35*37/?. ...

Определены зависимости, устанавливающие влипшие вида и ооотоя-кяя поверхности нанесешь., плотнооти жидкого отекла и температуры

90

Я>

о

4)

э .

Я :

80

8.

о 70

ё '. V

60

А / к / IV у\ к ' \ / Ч / у ч Г\ \ V N \ / Ч Ч / % / ч /

р ^ < х1 Л ' \ /

/ • / ^ ' У

0,75

/Расстояние

1,00 - 1,125 нанесен"ч с , м.

1,25

100

<$) хх - Хз - I

8 а>

90

во

2 .70

60

ж х ' \ Л41 \ \ 'К 4 ч\ \ 'ч \ ЧЧ

Ч • -ч У^ V ' \ X \ V • • ^ 1 Ч «V V Ч > — ч ^

N __ л N »4 л \ ЧЛ N \ Ч ч ч. ^ -С.ч : »ст"*"5

Л. чЧ ® ч 3> « ч! ч у / ч ч

0,75

1,25

0,875 1,00 1,125

Расстояние нанесения / , м. Рис.3 . . Совместное решение уравнений регрессии

- - козфф; иент отражения К. 0. при У ^ ГГц, % , — - удельное погяощени , дб/см,---- удельная электропроводность, СМ/м. "

термообработки на значение прочности сцепления. Изменение плотноо-ти пидкого отекла в диапазоне от 1,25 до 1,42 г/ом3 увеличивает прочность оцепления на 40$. Оптимальная плотнооть вяжущего для процесса нанесения составляет у = 1,38 г/см3, расстояние нанесения - 1,0 м, окорость нанесения - 80 м/оек. Максимальные значения прочности , сцепления наблюдаются в случае о шероховатой поверх, ностью нанесения, что объясняется увеличением площади контакта, снятием цементной пленки и сяабоовязанных частиц вследствие предварительной пескоструйной обработки, изменения угла смачивания и механического зпазкеривания за счет микродиф^зии яддкого стекла з поры и иероховатссти. Наблвдается значительное оникение прочности оцепления в процессе термообработки за счет температурного градиента вследствие разности коэффициентов теплового расширения РПБ и поверхности нанесения, диффузии несвязанной воды из контактной зоны в объем и его дальнейшей усадки. Одновременно про-цеоо термообработки способствует некоторому росту прочности сщп-лепия,,так как при испарении в контактной зоне летучих компонентов,- разложении нестабильных составляющих и выгорании углеродо- -; содержащей добавки увеличивается сплошнооть контакта. Однако в .. целом влияние термообработки на прочность сцепления РПБ неодно*! значно и находится в прямой зависимости от вида и состояния по-( верхности нанесения.

Основываясь на результатах теоретических и экспериментальных исследований, разработана технология устройства электропроводных , радиопоглощающих покрытий на оонове метода набрызга по "сухому" способу. Предложена техпологичеокая охема процеооа, определены; критерии оценки качеотва производства работ, меры по технике бе--зопаоности. Оценка технико-эконсмичеокой эффективности разрабо-. ; тайной технологии и полученных радиопоглощающих покрытий позволяют ввделить пх высокую конкурентоспособность по сравнению.о.оу-.шествующими аналогами. . . " . "'

Приведенные затраты покрытий, полученных виброформованием для поглотителя электромагнитных волн "Газобетон 1-4"' равны ■ . 36 руб/м2,по разработанной технологии составляют 5,30 руб/м2.' Трудоемкость формования по "сухому" сйс эбу набрызга меньше на' 0,122 ^ел.чДг трудоемкости виброформования, что прзволяет сни~< зить себестоимость на 6,90 руб/м3. В целом о учетом экологической составляющей: общий эффект несомненно выше,.

выводы

1. Разработана технология устройства электропроводных защитных радиопоглощавдах покрытий о заданными физико-ыехашчвыаш и радиотехническими свойствами методами набрызга.

2. На основании теоретического анализа представлена функциональная модель расчета радиотехнических параметров сиотемы. "СЗЧ-волна - покрытие".

,3. Разработана конструкция камеры смешивания сопла, позволявшая получить равномерное затворение вязущии материал набрызга и производить уплотненно по схеме "удар + вращение

4. Разработаны составы радиопоглощащеГо бетона на оокова жидкого стекла. Обоснован необходимость введения углеродооодар-жащей добавки в состав композиции о целью улучшения радиотехни- , чеоких свойств. ;

5. Установлены аавиоголостп физико-ыеханичэоках характеристик и радиотехнических свойств покрытий от параметров техкологичэо-кого прс -.есса изготовления, позволяющие оценить влияние. отдельных факторов и их взаимодействия на то или иное овойотво, а также сделать выбор рациональных режимов нанесения, исходя из предъявленных требований радпозащпты.

6. На основе комплексной оценки овойотв определены рациональные составы компонентов для получения РПБ (в % по массе): гранат - 45*48; углеродосодержащая добавка - 8*10; порообразователь -6+8; жидкое натриевое отекло - 351-37; уотановлош оптимальные технологические параметры ( =80 и/сек; в = 1,0 м), позволяющие получать РПП, поглощавщие 99,1*99,55;2 энергии СВЧ-вап, удельное ослабление энергии составляет 5,7*6,3 дБ/см.

7. Оценка экономического эффекта показывает, что внедрение предложенной технологии позволяет снизить приведенные аатраты на изготовление РПП на 30,7 руб/м2. Трудоемкость формования по "сухому" способу набрызга меньше на 0,122 чал*ч/м3 трудоемкости виброформования, что позволяет снизить на 6,9 руб/ы3 себестоимость формования. В целом о учетом экс эгической составляющей общая экономическая эффективность может быть значительно выше.

Основные положения Диооертацин опубликованы в работах:

I. Белоусов О,В., Мамбеталиев Й.Т. Воглооы технологии устройства радиозащитных покрытий применением метода набрызга // . Материалы ХХП Международной конференции молодых ученых в облас-

та ¿стопа л железобетона. - Т. I. - Иркутск, 1990. - 0. 158-160.

2. Мвмбеталкев Н.Т. Влияние тохнологичеоках фякторов на прочность сцеплопшт радиопоглощаюцего батона // Сб.науч.тр. ШШБ. -М., 1950. - С. 81-86.

3. Болоусов О.В., Мамбеталиев 11.1,, Овсянников И.Д. Повнгаэ-пио Зйзико-механичеоких характо£иотпк набрызг-бетона ооверионот-вовашюгл технологического оборудования // Материалы НШ Международной конференции в области бетона п железобетона пВолго-Балт-91и. - М.} Стройиздат, 1991. - С. 20-22.

4. Положительное реиеиио по ааявке на изобретение 4839634/33 по Ш1 Е04Г 21/02. Сопло для торкрэ'ягровашя бэтошюй сглеои. ЕНИИГПЭ от 22.08.91.

5. Шшботалиов Н.Т., Белоуоов О.В. Торкрет-технология радио-поглсг,2сдего бетона // Бетон и железобетон. М.; Стройиздат, -» II, 1991. - С. 20-21,

Подписано.в печать 31.03.92. Формат 6Ох. 1 1/16 Почать офсетная' И-90 Объел I уч.-ззд.л. Т. 100 , Заказ ЛС/ Бесйлатнб

Ротапринт МИСИ им. В.В.Куйбьштава