СПИСОК литературЫ
Новопашин А.А. Минеральная часть поволжских сланцев. Куйбышев, 1973. С. 120.
Стрелов К.К. Теоретические основы технологии огнеупорных материалов. М., «Металлургия», 1985. С. 480.
Соколова С.В. Влияние структурно-энергетических характеристик гидрооксидов металлов на их химическое связывание с ортофосфорной кислотой с целью получения фосфатных связующих для жаростойких бетонов // Огнеупоры и техническая керамика. 2004. №9. С. 29-31.
Хлыстов А.И., Соколова С.В. Подбор составов фосфатных связующих, применяемых в качестве модификаторов структур жаростойких композитов// Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика, 2003. С.109-112.
Хлыстов А.И., Соколова С.В. Структурная модификация керамических огнеупоров// Современные инвестиционные процессы и технологии строительства: Сборник трудов РИА. М., 2002. С.110-117.
Соколова С.В., Хлыстов А.И. Структурная модификация огнеупоров – основа ремонта футеровок тепловых агрегатов. // Современные представления об инвестиционных процессах и новые строительные технологии: Сборник трудов РИА. М., 2004. С. 179-184.
УДК 532.12
Ходжаева У.Т., инженер, Сафаров М. М. д-р техн. наук, профессор,
Сайдуллоева М. С. канд. хим. наук, доцент
Таджикский технический университет им.академика М.С.Осими
РАСЧЕТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ИЗОЛЯЦИИ АБС – ПЛАСТИКОВ ЭКСПОНИРОВАННЫХ
ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
Технология создания композиционных материалов (км), удовлетворяю- щих потребностям современной техники и промышленности, возможна только на основе всестороннего изучения теплопроводность многокомпонентных систем. Экспериментальные исследования таких систем сопряжены с рядом трудностей, которые в случаях систем, содержащих компоненты легколетучих, высокотемпе- ратурных или химически активных веществ, возрастают многократно.
Характерным признаком современного производства является наличие жесткой конкуренции на рынке готовой продукции. Это вызывает необходимость в создании, существенном расширении ассортимента и повышении качества новых теплозащитных, электроизоляционных, конструкционных, полимерных материалов, которые по своим физическим свойством относятся к твердым неметалличес- ким материалом. Качественные показатели таких материалов, прежде всего, характеризуются их теплофизическими (ТФС)–теплопроводностью, температуропроводностью, тепловой активностью и удельной теплоемкостью.
При математическом моделировании проектировании и оптимизации режима отверждения изделий полимерных композиционных материалов возникает необходимость в исследовании параметров, характеризующих этот процесс к котором относятся ТФС исследование как для отверженного композиционного материала, так и процессе его отверждения при достаточно произвольных режимах нагрева.
При проектирование режима отверждения изделий из полимерных мате риалов возникает необходимость в исследовании параметров характеризующих процесс отверждения, к котором относятся: теплоемкость, теплопроводность, тепловой эффект, кинетические параметры – т. е. энергия активация и кинетичес- кая функция, а также параметры качество выполняющие функции ограничений накладываемых на процесс. Для повешения качество изделий из композитных материалов (ИКМ) важное значение имеет знание теплофизических показателей как коэффициентов теплопроводности, теплоотдачи отражение и т.п. Изоляция АБС - пластики широко применяются в кабельной промышленности и приборост- роении. Применение пластиков обусловлено высокой экономической эффектив- ностью: высвобождением традиционных материалов, снижением энерго- и трудо- емкости изготовления продукции, упрощением решения комплекса технологичес- ких задач. Анализ научной и патентной литературы свидетельствуют о том, что вопросу атмосферостойкости кабельных пластиков в условиях высокогорья и сухого жаркого климата уделено недостаточно внимания. Практика эксплуатации показывает высокую степень досрочного выхода из строя покрытия электропровод и кабелей из пластмасс. Наблюдаются такие явления как коробления, растре скивание и разрушение, после чего эти покрытия уже не могут выполнять свои функции; приходит в негодности и подлежат срочно замене. В научной литературе сополимеры стирола, акрилонитрила и полибутадиена, получившие название изоляция АБС - пластики относят к полимерным композициям. Получают эти сополимеры путем со полимеризации прививки стирола, L - метилстирола, нитрила акриловый кислоты на полибутадиен А1-12, А1-10, СКФ-32, изоляция АБС - пластики содержат 5-25% бутадиена или бутадиен стирольного каучука, 15-30% секрилонитрила или стирола. Изоляция АБС – пластики - получают путем смешения составных частей в расплаве. Наиболее распространенным способам получения изоляция АБС - пластиков является эмульсионная полимеризация, которая достигается со коагуляциям латекса каучука с сополимерам стирола и акрилонитрила. Такие сополимеры образуют ячеистую структуру частиц, при этом часть полимера образует вокруг частиц, при этом часть полимера образует вокруг частиц латекса оболочку, и в тоже время мономер частично проникает внутрь латекса. Образуется структура ядро- оболочка где стирола- бутадиеновая оболочка окружает полистирольное ядро, это наблюдается даже в том случае, если бутадиена содержится в количестве около 1%. В табл. 1и 2 приведены основные физико- механические характеристики и теплопроводность полистирольных пластиков.
Таблица 1
Вычисленные значение плотности (r,кг/м3) изоляция АБС -пластика в зависимости от температуры
Т, К
|
293
|
308
|
323
|
348
|
358
|
r
|
1050
|
1046
|
1042
|
1037
|
1034
|
В такой системе четкой границы раздела двух фаз не наблюдается полистироль- ный компонент дисперсную фазу а на границе между этими фазами локализуется привитой сополимер бутадиена со стиролом частицы изоляция АБС - пластика состоят из полибутадиеновое ядро диаметром около 0,5 мкм и САН оболочки толщиной 0,1 мкм. Как видано из таблицы №1 плотность изоляция АБС - пластик
уменьшается на 1,6% по сравнению плотности при 293 К. Полученные эксперимен тальные значения теплопроводности изоляция АБС - пластиков экспонированных при различных условиях в зависимости от температуры приводится в табл.2
Таблица 2
Экспериментальные значения теплопроводности (l.103 Вт/(м.К)) изоляция АБС – пластиков
экспонированных при различных условиях в зависимости от температуры
ТемпературыТ,К
Климатическая зона
|
298
|
300х
|
310х
|
323
|
333х
|
348
|
Окрестность г. Душанбе непромышленная зона, 800 м.н.у.м
|
199,9
|
208,0
|
218,8
|
228,1
|
243,4
|
258,2
|
г.Душанбе промышлен- ная зона 890 м. н. у. м.
|
193,2
|
202,4
|
213,2
|
221,4
|
232,7
|
250,4
|
Ущелье Варзоб 53 км от трассы «Душанбе – Анзоб – Худжанд» 1700 м.н.у. м.
|
182,7
|
195,2
|
208,7
|
216,3
|
226,5
|
243,7
|
Перевал Анзоб 3372 м. н. у. м.
|
174,7
|
184,7
|
196,1
|
206,9
|
220,3
|
233,7
|
х – Расчетные значения теплопроводности изоляция АБС – пластиков.
Для обработки экспериментальных данных по теплопроводности изоляции АБС - пластика экспонированных при различных высотах нами использована следующее закон соответственных состояния.
 (1)
где l,l1 - соответственно теплопроводность исследуемых объектов при различных температурах Т и Т1: Т1=298 К.Все экспериментальные точки ложатся вдоль об щей прямой, уравнение которых имеет вид:
 (2)
С помощью выражение (2) с погрешностью 2-5% можно рассчитать тепло-проводность изоляции АБС - пластика экспонированных при различных площад- ках.
Для приблизительных оценок теплопроводности высокоупорядоченных (кристаллических) полимеров при 293К можно воспользоваться соотношением [2]
 (3)
С помощью этого соотношения можно вычислить теплопроводность полностью кристаллических полимеров при комнатной температуре если извест- ные плотности  и  .(3)
Теплопроводность частично аморфного полимера при Т>30К, можно вычислить как теплопроводности двух фазной полимерной системы (кристалличе-
ской и аморфной) по [1]:
 (4)
Для обычных кристаллизующихся полимеров Айермани [2] получил следующие соотношение :
 (5)
Выделив в полимере структурные характеристики F,E,C,M; где М –молекулярная масса звена, можно определить теплопроводность полимера по [3,4]. В качестве функции и аргумента принимаем соответственно:
 (6)
где J - удельный объем полимера при 293 К .
С помощью выражение (2) и (5 ) с погрешностью 2-5% можно рассчитать теплопроводность изоляции АБС - пластиков экспонированных при различных площадках.
СПИСОК литературЫ
Годовский Ю.К. теплофизика полимеров. М., -1982 -280с.
Ван Коревелен Д.В. Свойства и химическое строение полимеров. М., 1976-414с.
Черепенников И.А. приближенная оценка теплопроводности полимеров по молекулярным данным // применение полимерных материалов в машиностроение: краткие тез_докл. Обл. науч.- техн. Конф Тамбов -1977 –С.8-10
Мищенко С.В., Черепенников И.А. Кузьмин С.Н. Расчет теплофизических свойств веществ. – Воронеж: изд-во ВГУ, 1991-208с.
УДК 69.057.4:691.327 + 691.3:666.974
Хохряков О.В., инженер, ассистент, Морозова Н.Н., канд. техн. наук, доцент,
Хозин В.Г., д-р техн. наук, профессор,
Казанский государственный архитектурно-строительный университет
МОНТАЖНЫЙ РАСТВОР С РЕГУЛИРУЕМЫМ РАСШИРЕНИЕМ
Твердение омоноличивающего состава на основе сульфоалюминатного цемента в стыках железобетонных конструкций сопровождается незначительными объемными деформациями расширения, так как место соединения представляет собой частично или полностью ограниченное пространство [1]. Замкнутость объема стыка препятствует доступу влаги извне, которая необходима для кристаллизации гидросульфоалюмината кальция трехсульфатной формы (ГСАК-3) и обеспечения эффекта расширения бетонов сульфоалюминатного типа.
Интенсификация деформаций расширения омоноличивающего бетона, твердеющего в стыке с пониженным влагосодержанием, может быть достигнута модификацией бетона химическими добавками различного функционального назначения. Введением добавок можно создать условия, при которых связывается большая часть воды из воды затворения в минерал ГСАК-3.
Основным химическим элементом, существенно влияющим на равновесную растворимость ГСАК-3 и на характер его распределения в поровом пространстве цементного камня, является известь. Известно [2, 3], что при низких концентрациях извести в растворе твердеющей системы, как это наблюдается, например, у бетонов на гипсоглиноземистом цементе, ГСАК-3 свободно кристаллизуется в наименее сопротивляющуюся область – в поры и капилляры цементного камня. Процессы самоуплотнения в этом случае заметно преобладают над расширением. Пересыщенный раствор жидкой фазы относительно извести понижает равновесную растворимость первичного ГСАК-3, вызывая кристаллизацию минерала в непосредственной близости от зерен алюминатов кальция. В результате на алюминатной фазе цемента создается дисперсный экранирующий слой, тормозящий выделение новых порций кристаллов гидросульфоалюмината кальция. Такой локализованный характер кристаллизации предусмотрен при твердении напрягающих цементов. Эффект расширения (и даже самонапряжения) достигается активацией вторичного ГСАК-3 дополнительным увлажнением напрягающих растворов или бетонов в тот момент, когда раствор жидкой фазы менее насыщен гидроокисью кальция и цементный бетон достиг необходимой жесткости [2, 3].
Возможность управления скоростью поступления ионов кальция химическими добавками позволила разработать монтажный омоноличивающий раствор с регулируемыми деформациями расширения для бетонных стыков конструкций колонн [4]. Характер изменения содержания извести и общей щелочности модифицированного и немодифицированного цементных камней монтажного раствора представлены на рис.1 и рис.2. Как видно из рисунков, действие химических добавок на цементный камень проявляется в понижении концентрации извести и росте общей щелочности, что в итоге способствует интенсификации образования ГСАК-3, которое подтверждается результатами рентгенографического исследования, а также анализом капиллярно-пористого пространства цементного камня [1].
Выделение дополнительного количества ГСАК-3 также подтверждается более интенсивным линейным расширением монтажного раствора в сравнении с раствором на напрягающем цементе. В работе использовали напрягающий цемент, приобретенный на Пашийском металлургическо-цементном заводе. Характер изменения линейного расширения указанных растворов в зависимости от водоцементного отношения представлен на рис.3 и рис.4. Измерение деформаций проводили
на образцах-балочках 40х40х160 мм, которые после распалубливания хранили в условиях, имеющих влажность 70-80 % и t=20-23 оС.
Анализ полученных результатов показывает, что линейные деформации расширения монтажного раствора превышают соответствующие деформации раствора на напрягающем цементе. На ранней стадии твердения исследуемые растворы характеризуются первоначальной усадкой, которая, вероятно, вызвана седиментационным осаждением твердых частиц и их постепенным уплотнением, а также контракцией цементного камня.
Наибольшие значения линейного расширения монтажного раствора (0,81 мм/м) и раствора на напрягающем цементе (0,33 мм/м) достигаются при их водоцементном отношении равном 0,4. Линейные деформации расширения при В/Ц<0,4 и В/Ц>0,4 проявляются в меньшей степени, что в первом случае, очевидно, вызвано недостатком воды затворения для активации процессов расширения, а во втором случае связано с повышенной пористостью раствора вследствие его избыточного водосодержания. При повышенной пористости часть растущих минералов эттрингита расходуется на заполнение появившихся капилляров и неплотностей раствора.
Рис. 1. Изменение содержания СаО цементного камня монтажного раствора
Рис. 2. Изменение общей щелочности ОН– цементного камня монтажного раствора
Рис. 3. Кинетика линейных деформаций монтажного раствора
Рис. 4. Кинетика линейных деформаций раствора на напрягающем цементе
Таким образом, изменяя скорость выделения извести и, соответственно, гидросульфоалюмината кальция трехсульфатной формы путем модификации расширяющегося цемента химическими добавками, получен монтажный омоноличивающий раствор, твердеющий с расширением в стыке. |
