Прогнозирование трещиностойкости бетона на основе метода конечных элементов (стр. 4 )

Для силикатных систем известна зависимость T = f (Pi. rмк) [1]. Но поскольку между силикатными и фосфатными системами имеется аналогия, нам [4] удалось получить подобную зависимость для фосфатов.

Температура плавления фосфатных соединений является функцией от ионной плотности и средней энергии связи:

tпл= f(Pi; Еср), (3)

Обработка диаграмм состояния фосфатных систем, а также литературных данных о температуре плавления трехзамещенных ортофосфатов позволила нам [4] вывести формулу для определения фактора плавкости фосфатов:

F=100/Pi1|3.Еср, (4)

где Pi – ионная плотность соответствующего фосфата типа Rm(PO4)n;

Еср.- средняя энергия связи фосфата типа Rm(PO4)n.

В таблице 3 представлена зависимость температуры плавления фосфатов металлов от их структурно-энергетических характеристик. Фосфаты металлов расположены по группам, соответствующим их валентностям.

Они отвечают выведенному нами уравнению [4]:

tпл = 376,8 n. F, (5

где n – валентность катиона;

F – фактор плавкости.

Таблица 3

Зависимость температуры плавления фосфатов металлов от их структурно-энергетических характеристик

Валент-ность	Название вещества	Химическая формула	Температура плавления, 0С	Фактор плавкости
I	Фосфат алюминия Фосфат бора Фосфат хрома Фосфат железа Фосфат иттрия Фосфат лантана	AlPO4 ВРО4 CrPO4 FePO4 YPO4 LaPO4	2050 1010 1760 1300 1700 2200	1,5 1,18 1,46 1,3 1,45 1,7
II	Фосфат бария Фосфат бериллия Фосфат кальция Фосфат стронция	Ba3(PO4)2 Be3(PO4)2 Сa3(PO4)2 Sr3(PO4)2	1630 1200 1670 1700	2,0 1,6 2,08 2,03
III	Фосфат цезия Фосфат лития Фосфат натрия	Cs3PO4 Li3PO4 Na3PO4	1830 820 1490	4 2,6 3,61

Определяющим фактором повышения долговечности является электропроводимость цементного камня и бетона в целом на данном вяжущем. Многолетний опыт эксплуатации керамических и бетонных футеровок показал, что к комплексу показателей долговечности наряду с термостойкостью и химическим сопротивлениям обязательно следует отнести еще одну характеристику – электропроводность. Установлено, что при высоких температурах электросопротивление футеровочных материалов значительно изменяется, а именно, падает, следствием чего является снижение их термической и химической стойкостей, т. е. основных показателей, определяющих долговечность [5].

В процессе исследования выявлено, что такие основные свойства жаростойких бетонов и шамотных огнеупоров, а именно термостойкость и химическая сопротивляемость, определяющие долговечность футеровок, возможно регулировать через весьма важную и чувствительную к изменению температуры характеристику как электропроводимость.

Таким образом, оптимизируя структуру огнеупоров путем применения пропиточно-обмазочной технологии по существенному показателю как первичное максимальное электоросопротивление можно повысить их физико-термические показатели.

После нанесения фосфатной пропиточно-обмазочной композиции на футеровку наблюдается повышение ее электросопротивления. В результате этого уменьшается адгезия расплава алюминия и других агрессивных расплавов к рабочей поверхности футеровки, что ведет к увеличению ее срока службы.

Для приготовления пропиточно-обмазочных составов используются высокоглиноземистые тонкодисперсные материалы, глиноземсодержащие шламы, фосфатные связки, растворы ортофосфорной кислоты различной концентрации (таблица 4).

Путем применения пропиточно-обмазочной технологии при использовании штучных огнеупоров имеется возможность перехода с более дорогостоящих огнеупоров на весьма дешевые и доступные по следующему ряду:

·  корундовый огнеупор - муллит;

·  высокоглиноземистый огнеупор - шамот.

Аналогичные замены возможно осуществлять и с огнеупорами другого рода (магнезитовые, хромитовые, динасовые и др.).

Таблица 4

Изменение электросопротивления шамотной футеровки в зависимости от типа пропиточно-обмазочного состава и температуры

Составы обмазок	Удельное электросопротивление ρ, Ом. см при t, 0С
6000С	8000С	10000С	12000С
Н3РО4 70% Al2O3+ Н3РО4 70% Cr2O3+ Н3РО4 70% ZrO2+ Н3РО4 70% ИМ-2201+ Н3РО4 70%	3.106 4.106 5.106 5,4.106 4,8.106	2,3.106 4.106 5.106 5,1.106 4,2.106	1,3.105 4.105 5.105 4,5.105 3,3.105	3.104 4.104 5.104 3,5.104 1,9.104

Путем применения пропиточно-обмазочной технологии удалось внедрить на ряде предприятий новый способ ремонта футеровок тепловых агрегатов.

В (филиал Самарского металлургического завода) был осуществлен ремонт футеровки роторной вращающейся печи с помощью фосфатных обмазок и жаростойкого бетона на жидком стекле повышенной термостойкости.

В был осуществлен ремонт футеровки двухбарабанной вращающейся керамзитообжигательной печи с помощью пропиточно-обмазочных композиций фосфатного твердения [6].

СПИСОК литературЫ

1.  Новопашин часть поволжских сланцев. Куйбышев, 1973. С. 120.

2.  Стрелов основы технологии огнеупорных материалов. М., «Металлургия», 1985. С. 480.

3.  Соколова 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.

4.  , Соколова составов фосфатных связующих, применяемых в качестве модификаторов структур жаростойких композитов// Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика, 2003. С.109-112.

5.  , Соколова модификация керамических огнеупоров// Современные инвестиционные процессы и технологии строительства: Сборник трудов РИА. М., 2002. С.110-117.

6.  , Хлыстов 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

, инженер, д-р техн. наук, профессор,

канд. хим. наук, доцент

Таджикский технический университет им. академика

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.