Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Анализ кинетических процессов для оценки структуры и свойств композитных строительных материалов

Диссертация: Анализ кинетических процессов для оценки структуры и свойств композитных строительных материалов
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Кинетические процессы играют важную роль в производстве композитных материалов, поскольку непосредственно определяют длительность и энергоемкость стадии получения конечного продукта, связанные с отверждением композитной смеси. Они имеют универсальный характер для различных матричных материалов как неорганического, так и органического происхождения. Однако указанная зависимость отражает кинетику… Читать ещё >

Анализ кинетических процессов для оценки структуры и свойств композитных строительных материалов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • ГЛАВА 1. ЭПОКСИДНЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОМПОЗИТЫ
    • 1. 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ЭПОКСИДНЫХ СМОЛ
    • 1. 2. ПРОНИЦАЕМОСТЬ НАПОЛНЕННЫХ ПОЛИМЕРОВ
    • 1. 3. ПРОЦЕССЫ НАБУХАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ
    • 1. 4. АНАЛИЗ КИНЕТИКИ ПРОНИЦАЕМОСТИ И НАБУХАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ
  • ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 2. 1. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИМЕНЯЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ
    • 2. 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ, ПРИБОРЫ И УСТАНОВКИ
    • 2. 3. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА
  • ГЛАВА 3. ТОПОЛОГИЧЕСКАЯ ДИНАМИКА И КИНЕТИКА
    • 3. 1. ТОПОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
    • 3. 2. КЛАССИЧЕСКИЕ КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ
    • 3. 3. НОВАЯ КИНЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛ
    • 3. 4. ТОПОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КИНЕТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
    • 3. 5. ТОПОЛОГИЯ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ
    • 3. 6. ОСОБЕННОСТЬ КИНЕТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ТОПОЛОГИЧЕСКОМ РАССМОТРЕНИИ
    • 3. 7. МОДЕЛИ ЭВОЛЮЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ С ЛИНЕЙНЫМ ОТОБРАЖЕНИЕМ
    • 3. 8. ИЕРАРХИЧНОСТЬ И АВТОМОДЕЛЬНОСТЬ КИНЕТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
  • ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3
  • ГЛАВА 4. КИНЕТИКА ИЗМЕНЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОМПОЗИТОВ
    • 4. 1. КИНЕТИКА ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ В ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕ
    • 4. 2. КИНЕТИКА ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ В ГОМОГЕННЫХ СИСТЕМАХ
    • 4. 3. КИНЕТИКА ИЗМЕНЕНИЯ УПРУГИХ И ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ КОМПОЗИТОВ
    • 4. 4. КИНЕТИКА ПРОЦЕССА УСАДКИ
    • 4. 5. КИНЕТИКА НАБУХАНИЯ КМ
    • 4. 6. КИНЕТИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ НАБУХАНИЯ И РАСТВОРЕНИЯ КМ
    • 4. 7. ВЛИЯНИЕ АГРЕССИВНЫХ СРЕД НА ПРОЧНОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ КОМПОЗИТОВ
  • ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4
  • ГЛАВА 5. ПРИМЕНЕНИЕ ЭПОКСИДНЫХ КОМПОЗИТОВ
    • 5. 1. РЕМОНТ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ
    • 5. 2. РЕМОНТ БЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Кинетические процессы играют важную роль в производстве композитных материалов, поскольку непосредственно определяют длительность и энергоемкость стадии получения конечного продукта, связанные с отверждением композитной смеси. Они имеют универсальный характер для различных матричных материалов как неорганического, так и органического происхождения.

Многие изученные кинетические процессы, например, рост прочности и модуля упругости строительных материалов, имеют асимптотическое приближение к величине, принимаемой за рабочую. Такие процессы адекватно описываются уравнением где к—эмпирический коэффициент, который показывает скорость приближения параметра к асимптотическому значению.

Однако указанная зависимость отражает кинетику роста прочностных характеристик на заперколяционном этапе формирования структуры композита и не описывает широкий класс кинетических S-образных кривых. Для такого вида кинетических процессов применяют уравнение где п принимает значения >1 для S-образных кривых и <1 для классических кинетических режимов.

При всей универсальности указанные выше уравнения неприменимы для «разгонных» процессов: неограниченная ползучесть, неограниченное набухание с дальнейшим неограниченным растворением в агрессивных средах и т. п. Для хаотического описания подобных кинетических процессов исследователи часто используют полиномиальные зависимости, которые с высокой степенью точности повторяют характер экспериментальных кривых, но не отражают физического смысла процесса.

1).

2).

Детальное изучение различных кинетических процессов, в том числе и неклассических, показывает, что при всей разнице физической природы протекающих в материале изменений возможен единый подход для адекватного описания получаемых результатов эксперимента.

Второй недостаток рассмотренных уравнений заключается в том, что они подразумевают лишь временные параметры процесса и не учитывают пространственных изменений, протекающих в композитном материале. Разумно предположить, что коэффициент п в уравнении (2) должен быть связан со структурными изменениями в объеме композита.

В связи с этим возникает задача создать модель, с помощью которой можно интерпретировать различные кинетические режимы. Такая модель не долж-: на исключать уже известные зависимости, а призвана расширить применимость уравнений (1) и (2).

Изучение проблемы показывает, что для корректного описания кинетических процессов можно применить эволюционную модель развития, с определенными ограничениями.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ:

1. Рассмотрены классические кинетические закономерности процессов. Показано, что для гетерогенных строительных композитных материалов классический подход не в полной мере удовлетворяет реально протекающим процессам.

2. С использованием положений топологической динамики предложена новая модель кинетических процессов, учитывающая как временные, так и пространственные трансформации при протекании кинетических изменений в композитных системах.

3. Получено новое кинетическое параметрическое уравнение, позволяющее оценивать многообразие режимов при протекании кинетических процессов. Показано, что изменение управляющего параметра может приводить к резкой смене кинетических режимов.

4. Рассмотрены типичные кинетические процессы при получении композитных строительных материалов, а также при их эксплуатации. Установлено, что наиболее распространенный кинетический режим с асимптотическим приближением является частным случаем параметрического уравнения (9) при величине параметра роста 0 < г < 1.

5. Рассмотрены и i теоретически обоснованы кинетические режимы — «овершут» и «ложный старт».

6. На примере дисперсно-наполненных эпоксидных композитов показаны характерные кинетические режимы изменения массы при взаимодействии их с агрессивными средами.

7. Установлено, что наиболее предпочтительным кинетическим режимом взаимодействия композитов с агрессивными средами является режим «ложного старта».

8. Разработаны счетные методы, позволяющие оценивать необходимые постоянные в параметрическом уравнении.

На основании результатов исследований разработаны рецептуры и технологии получения защитных композитных покрытий по бетонным основаниям, а также технологии ремонта и восстановления бетонных конструкций, эксплуатирующихся в условиях воздействия агрессивных сред.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Технология пластических масс. Под ред- Коршака В. В. М.: Химия, 1985. — с. 374−382.
  2. Ю. А., Готлиб Е. М. Модифицированные эпоксидные клеи и покрытия в строительстве. Mi: Стройиздат, 1990. — 176 с.
  3. А. А., Непомнящий А. И: Лаковые эпоксидные смолы. М.: Химия, 1970. — с. 110 — 155.
  4. Ли X., Невилл К. Справочное руководство по эпоксидным смолам. Пер. с англ./Под ред. Н. В. Александрова. М., Энергия, 1973. 415 с.
  5. Справочник по композиционным материалам: В 2-х кн. Кн. 1/Под ред. Дж. Любина- Пер. с англ. А. Б. Геллера, М. М. Гельмонта- Под ред. Б. Э. Геллера. -М.: Машиностроение, 1988.-448 с. (стр. 81 124).
  6. X. А., Деветян С. П., Розенберг Б. А., Ениколопян Н. С., Кинетика отверждения эпоксидного олигомера ЭД-5 под действием м-фенилендиамина в адиабатическом режиме. Высокомолек. Соед., 1974, А16, № 9, с. 2115−2122.
  7. Ochi М., Tanaka Y., and Shimbo М., «Curing Mechanism of Epoxy Resin», Nippon Kagaku Kaishi, 9, 1600 (1975).
  8. R. В., «Kinetics of Epoxy Cure: 2. The System Bisphenol-A Diglycidyl Ether/Polyamide», Polymer 13, 455 (1972).
  9. Pipoyan G., Ryfbchikov I., and Novikova O., «Determination of Activation Energies of Chemical Reactions by Differential Thermal Analysis», Nature 212, 1229 (1966).
  10. Shell Chemical Company, Epon Resina for Cacting, New York, 1967.
  11. Fisch W. and Hofmann W. «Uber den Hartungsmechanismus der Athoxylin-harze», J. Polym. Sci. 12,497 (1954).
  12. Fisch W. and Hofinann W. and Koskikallio J., «The Curing Mechanism of Epoxy Resins», Appl. Chem. 6,429 (1956).
  13. Kaplan S. L., Katzakian A., and Mitch E. L., «Fast Curing Acid/Epoxy, Anhy-dride/Epoxy Resins», 30th Annual Conference, Reinforced Plastics/Composites Institute, SPI, Washington, D. C., February 4 7, 1975, Section 8 — C.
  14. Chiao Т. T. and Moore R. L., «A Room-Ttmptrature-Curable Epoxy for Advanced Fiber Composites», 29th Annual Conference, Reinforced' Plastics/Composites Institute, SPI, Washington, D. C., February 5 8, 1974, Section 16 -B.
  15. Т. Т., Jessor E. S., and Newey H. A., «An Epoxy System for Filament Winding», SAMPE Quart. 6 (1), 28 (1974).
  16. Penn L. S., and Chiao Т. Т., «A Long Pot-Life Epoxy Sistem for Filament Winding», in: Proceedings of the 7th National? SAMPE Technical Conference, Albuquerque, New Mtxico, October 14 16, 1975, Vol. 7 (1975), p. 177. (
  17. А. Ф. Синтетические полимеры и пластические массы на их основе.-М.: Химия, 1966, с. 638 678.
  18. М. С., Перчик В. Н-, Общая химия, 27, № 6, 1591 (1957).
  19. Д. А., Петрова А. П. Полимерные клеи. Создание и применение. -М.: Химия, 1983.-256 с.
  20. О. В., Фомичева Т. Н. Технология лаков и красок: Учебник для техникумов. Mi, Химия, 1990. С. 101 — 126.
  21. Н. Н., Смирнова М. М., Кинетика и катализ, 6, 457 (1965)
  22. Н. Н., Смирнова М. М., Изв. высш. учеб. зав. Химия и хим. технологии, 3, 104, (1960).
  23. Tremain A., Adhesives and Resins, 3, № 8, 166 (1955).
  24. Н. А. и др., Лакокрасочные материалы и их применение, № 5, 4 (1962).
  25. К. А., Мовеум-Заде М., ЖОХ, 6, 1203 (1936).
  26. Физико-механические свойства эпоксидных полимеров и- стеклопластиков/ Лапицкий В. А., Крицук А. А. Киев: Наук. Думка, 1986. — 96 с.
  27. Справочник по пластическим массам/ Под. Ред: В. М. Катаева. 2-е изд. — Ml: Химия, 1975.-Т. 2. 568 с.
  28. К. И. Эпоксидные компаунды и их применение. 3-е изд: — Л.: Судостроение, 1967. — 400 с.
  29. С. А: Лакокрасочные материалы на основе эпоксидных смол. — Черкассы.: НИИ техн.-эконом информации в хим. промышленности, 1977, — 32 с. 34., Хувинк Р., Ставерман А. Химия и технология полимеров. — М.: Л.: Химия, 1966.- 891 с.
  30. Связующие для стеклопластиков/ Под. Ред. Н. В. Королькова. — М.6 Химия, 1975.-63 с.
  31. Зб.Чернин И. 3., Смехов Ф. М., Жердев Ю. В. Эпоксидные полимеры и композиции: М.: Химия, 1982. — 230 с.
  32. Л. Я., Зубковва 3. А., Приз М. Hi, Стецюк М. Ф. Исследование отвердителей для эпоксидных связующих. В кн.: Новые связующие для армированных пластиков. М.: ВНИИ стеклопластиков и стекловолокна, 1982, с. 26−40.
  33. Т. Отвердители эпоксидных смол. ВЦП № А 79 800. — Кобунси ка-ко, 1977, 26, с. 120 -133.
  34. Т. Достижения в области производства и < применения отвердителей для эпоксидных смол. ВЦП № Ц 48 677. — Сикидзай кекайси, 1974, 16, № 1, с.2−11.
  35. М. Прогресс в технологии отверждения эпоксидных смол. ВЦП № Ц -97 127. Коге кагаку дзаси, 1976.
  36. Химические добавки к полимерам/ под. Ред. И. П. Масловой. — М.: Химия, 1981.-189 с.
  37. B. C. и др. Полиуретановые составы без растворителей для покрытий: — Лакокрасочные материалы и их применение, 1976, № 5, с. 20 — 22.44: НачакураМ. Блокироанные изоцианаты. Химия, 1982, № 6, с. 257.
  38. В. А. Технология-полимеров. Учеб. для студентов специальности «Производство строительных изделий и конструкций». Для высших учебных заведений. Изд. 1-е. М: Высшая школа, 1971, с. 284 — 288.
  39. А. М. Эпоксидные соединения и эпоксидные смолы/Пер. с англ. — Л.: Госхимиздат, 1962. 963 с.
  40. Структурно химическая модификация эластомеров/ Керга Ю. Ю., Они-щенко 3. В, Кутянина В. С., Шелковникова JI. А.- Отв. ред. Сергеева Л. М.- АН УССР, Ин-т химии высокомолекуляр. Соединений. — Киев: Наук. Думка, 1989−232 с. (с. 29−35)
  41. П. В. Производство полимеров: Учеб. пособие для СПТУ. — М.: Высшая школа, 1988, с. 237 242.
  42. М. И. Промышленное применение эпоксидных лакокрасочных материалов 2-е изд., перераб. — Л.: Химия, 1983. — 120 с.
  43. С. В-, Белый В. А., Булгаков В. Я., Гехтман Г. А. Применение полимерных материалов в качестве покрытий. М.: Химия, 1968, 240 с.
  44. А. Н. Прочность эпоксидных композитов с дисперсными наполнителями: Автореф. канд. техн. наук. -М.: 1982. 18 с.
  45. Дж., Сперлинг Л. Полимерные смеси и композиты. М.: Химия, 1979,439 с.
  46. Л. Добавки для пластических масс. М.: Химия, 1978, 181 с.
  47. В.Е. К вопросу о разрушении полимерных материалов. — Механика полимеров, 1975, № 2, с. 195−199.58: Николаев А. Ф. Технология пластических масс. Л.: Химия, 1977, с. 261−266.
  48. Н. И. И др. Контроль, качества полимерных материалов/ H. Mi Басов, В. А. Любартович, С.А. Любартович- Под ред. В. А. Брагинского. 2-е изд., перераб--Л: Химия, 1990: 112 с.
  49. А. Л. Клеи и склеивание. М.: Знание, 1976, 64 с.
  50. Клеи и герметики./ Д. А. Кардашов, А. С. Фрейдин, В. П. Батизат и др.- Под ред. Д.А. Кардашова- М.: Химия, 1978, 197 с.
  51. А.С. Прочность и долговечность клеевых соединений. 2-е изд., пе-рераб. и доп. М.: Химия, 1981 г. — 272 с.
  52. А.А., Басин В. Е. Основы адгезии полимеров. 2-е изд., перераб. и доп. Mi: Химия, 1974 г. — 387 с.
  53. Применение клеев для соединения трудносклеиваемых полимерных материалов с металлами: Методические рекомендации по применению в станкостроении / Сост. Майорова Э. А., Ниберг А. Н. М.: ЭНИМС, 1988. 44 с.
  54. В. И., Бобрышеы А. Н., Химлер К. Г. Полимерные композиционные материалы в строительстве / Под ред. В. И. Соломатова. М.: Стройиз-дат, 1988. -312 с.
  55. Г. В. Общие технические требования к наполнителям. // Наполнители полимерных материалов. — М.: МДНТП им. Ф. Э. Дзержинского, 1983. С. 57−64.
  56. В.П. Структура минеральных веществ и их использование в качестве наполнителя // Наполнители полимерных материалов. М.: МДНТП им. Ф. Э. Дзержинского, 1983. С. 139−144.
  57. Промышленные полимерные композиционные материалы. / Под ред. Ml Ричардсона. М: Химия, 1980. — 472 с.
  58. Р.И., Коровин Ю. И. Руководство по вычислению и обработке результатов количественного анализа. М.: Атомиздат, 1972, 72 с.
  59. М.Н. Статистическая обработка результатов механических испытаний. М.: Машиностроение, 1972, с. 43−48.
  60. A.M., Данилов А. А. Теория вероятностей и математическая статистика: Учебное пособие. — Пенза: Пензенский гос. архит.-строит. ин-т. — 1996.-168 с.
  61. Г. Статистическая физика в примерах. Пер. с нем. А. Ф. Дите и М. С. Кагана / Под ред. Д. Н. Зубарева и Э. Л. Нагаева. Мл Мир, 1976. — с. 766.
  62. Г. М. Структура и релаксационные свойства эластомеров. — М.: Химия, 1979.-387 с.
  63. П.В., Попков С. П. Физико-химические основы пластификации полимеров. М.: Химия, 1982. — 224 с.
  64. Строительные материалы. Применение полимербетонов в строительстве / Патуроев В. В., Соловьев F.K. Обзор М., ВНИИИС, 1988: с. 6−38.
  65. М.Ф., Шишикин Н. И. Влияние избыточных компонентов на прочность твердых эпоксидных полимеров // Проблемы прочности. — 1988. № 11, с. 52−53.
  66. Ю.С. Физическая химия наполненных полимеров. М.: Химия, 1974.-304 с.
  67. Ю.С. Межфазные явления в полимерах. — Киев.: Наукова думка, 1980. -260 с.79- Синергетика композитных материалов / А. Н. Бобрышев, В. Н. Козомазов, Л. О. Бабин, В. И. Соломатов- под редакцией В. И. СоломатоваА — Липецк: НПО"ОРИУС", 1994. -153 с.
  68. Д.Е. Эпоксидные композиты с высокими демпфирующими свойствами: Автореф. дисс. канд. техн. наук. — Пенза, 1997. — 18 с.
  69. В.В. Практикум по химии поверхностных явлений и адсорбции. — М.: Высшая школа, 1973, 208 с.
  70. А.С., Нуртазин М. С. Механика полимеров, 1971, № 4, 478 с.
  71. Г. Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств. Изд. 2-е пер. и доп. М.: Химия, 1975 — 816 с:
  72. В.И., Липатова Т. Э. В кн.: Физико-химические свойства и синтез высокомолекулярных соединений. Киев, Наукова думка, 1976, с. 84−93.
  73. Применение полимерных материалов в качестве покрытий. Генель G.B., Белый В. А., Булгаков В. Я., Гехтман Г. А. — М.: Химия, 1968.
  74. В.Ф. Здор, А. Д. Яковлев, В. И. Каплан, Машиностроитель, № 5- 12 (1966).
  75. В.Л. Берштейн, И. А. Елин, ТА. Коленкина, Судостроение, № 5,41 (1961).
  76. Б.П. Заволжский, Вестник технической и экономической информации, НИИТЭхим, № 10,28 (1964).
  77. G.T. Тюрин, А. И. Базанова, Б. Н. Ильченко, Защитные покрытия резервуаров, Изд. «Крым», Симферополь, 1965.
  78. Соломатов В-И., Бобрышев А. Н., Химмлер К. Г. Полимерные композиционные материалы в строительстве / Под ред. В. И. Соломатова. — М.: Стройиз-дат, 1988.-312 с.94: Гринман A.M., Гольдман А. Я. Мех. полимер., 1976, № 3, с. 401−405.
  79. В.И., Селяев?В.П. Химическое сопротивление композиционных строительных материалов. — Mi: Стройиздат, 1987. — 246 с.96: Бокшицкий М. Н. Длительная прочность полимеров. — М: Химия, 1978. — 309 с.
  80. М.А. Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии: Учеб. пособие для строит, спец. вузов. Мн: Выш. Шк., 1986 — 200 с.
  81. Э.А. Пластмассы в современном строительстве. — Кишинев. -«Штиинца», 1979−84 с.
  82. И.А., Наназашвили И. Х. Прогрессивные строительные материалы: (Технология, применение, экономика). — М.: Стройиздат, 1987. -232 с.
  83. Т.П., Жужман В. Я. Антикоррозионная защита металлоконструкций и коммуникаций К.: Будивэльник, 1988 — 160 с.
  84. Г. Н. Облицовочные синтетические материалы: Учебник для проф.-техн. училищ. — 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. Школа, 1987. — 176 с.
  85. Защита строительных конструкций от коррозии, старения и износа / В. И. Бабушкин. X.: Выща шк. Изд-во при Харьк. ун-те, 1989. — 168 с.
  86. В .М. Синтетические клеи и мастики. (Применение в строительстве). Под ред. докт. техн. наук Д. А. Кардашова. М.: Высшая школа- 1 970 368 с.
  87. А.Н., Козомазов В. Н., Калашников С. В., Авдеев Р. И. Анализ кинетических асимптотических зависимостей с использованием метода циклических итераций // Вестник отделения строительных наук // Вып. 2, М.: 1998, с. 58−62.
  88. А.Н., Козомазов В. Н. Нелинейные аспекты деформирования композитных систем// Вестник отделения строительных наук // Вып. 2, М.: 1998, с. 53−57.
  89. А.Н., Козомазов В. Н., Прошин А. П., Соломатов В. И. Новая кинетическая модель для композитных материалов // Новое в строительном материаловедении // Юбилейный сб. науч. тр. Вып. 902. М.: МИИТ, 1997. С. 35−43.
  90. А.Н., Авдеев Р. И., Козомазов В. Н., Корвяков. Использование динамического метода в экстраполяционной оценке кинетических асимптотических зависимостей.
  91. .И., Эфрос A.JI. Теория протекания и проводимость сильно неоднородных сред // УФН. 1975. —Т. 117. Вып. 3. — С. 401−435.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!