CC BY
27
УДК 620.3:624.024 Астр. Л.Б. Демидчук1 -Львкська КА
КОМПЛЕКСНА ОЦ1НКА ЕКСПЛУАТАЦ1ЙНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ЗАХИСНИХ ПОКРИТТ1В БУД1ВЕЛЬНИХ КОНСТРУКЦ1ЙНИХ МАТЕР1АЛ1В
Розглянуто питання комплексно! оцiнки рiвня якостi та експлуатацiйних влас-тивостей розробленого захисного покриття для будiвельних конструкцiйних матер^ алiв на основi полiметилфенiлсилоксану. Доведено принципову можливiсть застосу-вання комплексного показника якостi, що враховуе !х технiко-експлуатацiйнi характеристики.
Ключовг слова: будiвельний конструкцiйний матерiал, захисне покриття, експлуатацшш властивостi, комплексне ощнювання.
Напрями розвитку матер1алознавства на сучасному етат визначеш значними досягненнями в галуз1 створення принципово нових титв покритпв для 6уд1вельних конструкцшних матер1ал1в, яю експлуатуються в умовах комплексно! ди агресивних атмосферних фактор1в, високих температур, вог-ню тощо. Серед них значне мюце посщають нов1 перспективш композицшш покриття на основ! силщшоргашчних зв'язок та мшеральних наповнювач1в, зокрема, сшщшелементооргашчних сполук (зокрема полюилоксашв) [1, 2].
Роль розроблених багатокомпонентних склад1в захисних покритпв зростае з кожним роком, умови !х експлуатацп стають жорстюшими, що зу-мовлюе необхщнють вщходу в1д традицшних технологш 1 розроблення нових, при використанш яких можливо не тшьки формувати р1зного виду виро-би, але й використовувати компонентш зв'язки для штенсифжацп процесу синтезу новоутвор1в заданого фазового складу 1 структури, яю сприяють тд-вищенню якост названих матер1ал1в.
Важливими факторами, яю впливають на поведшку буд1вельних конструкцшних матер1ал1в тд час нагр1вання, е фазовий склад, терм1чш характеристики покриття, структурш перетворення та змши фазового складу в процеш експлуатацп. У формуванш !х прогнозованого р1вня якосп, зокрема, функцюнальносп та довгов1чносп покритпв, важливе мюце займають вид пл1вкоутворювача вихщно! композицп, вид наповнювача та структура покриття. [3, 4]. У процеш розроблення системи ощнювання якост таких покритпв необхщно враховувати кожен 1з цих фактор1в, визначати !х взаемов-плив. Ефектившсть захисно! дп покритпв можна оцшити шляхом визначення таких експлуатацшних властивостей, як пдроф1зичш (атмосферостшюсть); теплоф1зичш, зокрема температурний коефщент лшшного розширення (ТКЛР); адгезшна мщнють; терм1чш - теплопровщшсть, теплоемшсть, жаро-, термо- 1 вогнетривюсть; корозшна стшюсть, суцшьшсть тощо [5].
Зараз, зазвичай тд час ощнювання р1вня якост захисних покритпв, в т.ч. 1 спещального призначення, яю мають комплекс специф1чних властивостей, користуються методиками, розробленими для лакофарбових покритпв [6]. Така ощнка, на наш погляд, не завжди буде об'ективною, осюльки вона не враховуе всю складнють технолопчно! будови покритпв спещального
1 Наук. кер1вник: проф. М.М. Гивлюд, д-р техн. наук - НУ "Льв1вська полп^ехшка"
Науковий вкник 11.1ТУ Укра'1'ни. - 2012. - Вип. 22.3
призначення, зокрема вогневий та протипожежний захист покритих ними бу-дiвельних конструкцш.
Також, незважаючи на швидке розширення асортименту таких речо-вин та широке 1х використання, у сучасних нормативних документах на за-хиснi покриття спецiального призначення не розроблено чггко визначено1 но-менклатури показникiв якосп. Тому завдання впорядкування номенклатури показниюв покриттiв i вибору узагальнено1 системи 1х оцiнювання зали-шаеться актуальним.
Метою дослiдження е встановлення можливост застосування комплексного показника ефективносп прояву захисних властивостей дослщжу-ваних покритпв, який враховуе технiчнi характеристики. I використання його тд час ощнювання рiвня якостi експлуатацiйних характеристик температуро-i вогнестiйких захисних покритпв, на прикладi нових вогнезахисних покрит-тiв на основi наповнених полiметилфенiлсилоксанiв (ПМФС).
Об'ектом дослiдження обрано розроблене захисне покриття на основi полiметилфенiлсилоксану (лак К0-08), яке, враховуючи структуру та фазо-вий склад використаних компонента (табл. 1), запропоновано для захисту металевих конструкцiй та бетону у процеш експлуатацн та дп атмосферних i температурних чинникiв зовнiшнього навколишнього середовища.
Табл. 1. Склад вихiдноi композици для захисного покриття
Вмют компонента, мас. %
К0-08
Аl2Oз
ZrO
Каолш
Каолшове волокно
Шамотний б1й
30
30
22
12,5
3,5
2,0
Експлуатацшш властивост та ефективнiсть захисно1 дп покриття дос-лiджували на сталях марок 09Г2С, 09Г5С та бетош, яю широко використову-ють у будiвництвi та потребують вiдповiдного захисту. У процеш дослiджень показникiв рiвня якост властивостей (табл. 2) використовували стандартизо-ванi методики, якi дають змогу вивчити фiзико-хiмiчнi та фiзико-механiчнi властивосп вихiдних композицiй для захисних покритпв та 1х експлуатацiйнi характеристики.
Товарознавче ощнювання захисних покритав проводили як з метою визначення 1х яюсних показниюв, так i вибору системи покритпв для конкрет-них конструкцш, залежно вiд 1х призначення. Для ощнки якостi захисних пок-ритлв запропоновано використати комплексний показник захисно! ефектив-ностi, що враховуе технолопчш, захиснi, фiзико-механiчнi i спецiальнi власти-востi i залежить вiд призначення та умов експлуатацн захисних покритав.
Для проведення експертного оцiнювання були залучеш провiднi спе-цiалiсти в галузi розроблення i застосування температуро- i вогнетривких захисних покритпв. Завданням експерта було розташувати в кожнш iз груп по-казники за !х вагомiстю. За результатами математично! обробки iз врахуван-ням методу апрюрного ранжування та використовуючи критерiй згоди х2 (критерiй Шрсона) для ступенiв вiльностi, що дорiвнюють (п - 1), було обрано прюритетш показники. За базовi приймали значення показникiв вiдомого покриття "Ендотерм Х-150" (ТУ У 13481691.01-97). Порiвняльну характеристику експлуатацiйних властивостей захисних покритв подано в табл. 2.
Табл. 2. Порiвняльна характеристика одиничних експлуатацшних властивостей захисних покрнтнив
№ з/п Показники Вимоги ДБН В.1.1.7-2002 Зразок без покриття Базовий зразок 1з покриттям Ендотерм Х-150 Зразок 1з запропо-нованим покрипям на основ1 ПМФС
сталь 09Г2С бетон сталь 09Г2С бетон сталь 09Г2С бетон
1 Термостшюсть, цикли не менше шж 3 - 2-3 - 16-18 -
2 Вогнетривюсть, хв.: сталь 09Г2С бетон не менше: шж 15 шж 45 18 52 28 72 32 126
3 Жаростшюсть, мм/рк (Т = 1273 К) - 6,2 - 4,8 - 2,1 -
4 Адгезшна мщтсть, МПа не менше шж 2,5 - 1,8 1,9 4,9 5,2
5 Водопоглинання, % до 1,0 0 14,2 0,82 1,21 0,14-0,58 0,27-0,92
6 Крайовий кут змочування, град не менше шж 50 62 58 78 75 92-102 90-93
7 Займистасть покриття важкозай-мисте - важкозаймис-те важкозаймисте
8 Температура плавления, К не нижче шж1120 - 950 1080 1623 1623
Визначення вщносних показниюв якосп П1 експлуатацiйних властивостей проводили з використанням графжа функцш бажаностi Харрiнгтона. Одержанi значення кшьюсних i вiдносних показникiв рiвня якосл експлуата-цiйних показникiв покриттiв наведено в табл. 3.
Табл. 3. Визначення вiдносних показнитв експлуатацшних властивостей захисних покритнив
Кшьюсш показники якост Вщносш показники якост
№ з/п Одинищ вим1ру умовне позна-чення базовий зразок 1з покриттям Ендотерм Х-150 зразок 1з зап-ропонованим покриттям на основ1 МФС умовне позна-чення базовий зразок 1з покриттям Ендотерм Х-150 зразок 1з зап-ропонованим покриттям на основ1 ПМФС
1 Цикли А1 2-3 16-18 ПА[ 0,45 0,90
2 Хвилини а2 28 32 па2 0,65 0,92
3 Мм/рк А3 4,8 2,1 ПА3 0,53 0,90
4 МПа В1 1,8 4,9 ПВ[ 0,52 0,90
5 % В2 0,82 0,14-0,58 ПВ3 0,55 0,95
6 Градус С1 78 92-102 ПС[ 0,40 1,00
Примака Приклад та результати розрахунгав наведет для покрыть на стал1 марки 09Г2С
За даними цих таблиць розраховано коефщенти вагомосп (табл. 4).
Табл. 4. Коефиш'пти вагомосий (за даними експертноЧ групи)
Коефщенти вагомост
групи властивостей м1жгрупов1
групаI група II група III I II III
ВА[ ва2 ВА3 ВВ; ВВ2 ВС; ВАс ВВЙ ВСЙ
0,37 0,36 0,27 0,44 0,29 0,29 0,34 0,37 0,29
Науковий вкник НЛТУ Укра1'ни. - 2012. - Вип. 22.3
Для зведення ощнок якост окремих властивостей приймали адитивну модель комплексно! оцшки у вигл_вд середньозважено! арифметично! вели-
N
чини: П0 В, ■ П^ . Розрахунок значення оцшки якост для групи властивос-
1=1
тей I проводять за формулою:
ПЛо = (ВА ■ ПА1)+ (ВА2 ■ ПА2)+ (ВА3 ■ ПА3). (1)
Результати розрахунку:
• для захисного покриття на основ1 ПМФС: ПА0 = 0,91;
• для захисного покриття Ендотерм Х-150: ПА0 = 0,54.
Розрахунок значення оцшки якосп для групи властивостей II проводимо за формулою:
ПВ0 = (ВВ1 ■ ПВ1) + (ВВ2 ■ ПВ2). (2)
Отримали значення:
• для захисного покриття на основ! ПМФС: ПВ0 = 0,67;
• для захисного покриття Ендотерм Х-150: ПВ0 = 0,39.
Розрахунок значення оцшки якосп для групи властивостей III проводили за формулою:
ПС0 = (ВС1 ■ ПС1). (3)
Отримали значення:
• для захисного покриття на основ1 ПМФС: ПС0 = 0,29;
• для захисного покриття на основ1 Ендотерм Х-150: ПС0 = 0,12. Узагальнену оцшку експлуатацiйних властивостей захисного покриття на основi наповненого ПМФС та традицшного покриття Ендотерм Х-150 (базовий зразок) визначали за формулою:
П0 = (ВА0 ■ ПА0) + (ВВ0 ■ ПВ0) + (ВС0 ■ ПС0). (4)
Отримали значення:
• для нового захисного покриття на основ1 ПМФС: П0 = 0,83;
• для захисного покриття на основ1 Ендотерм Х-150: П0 = 0,45 (рис.).
Рис. Оцтка рiвня якостг експяуатацшних показнитв достджуваних зразкв захисних покриттгв:
1 - одиничт показники; 2 - властивостi груп 1-Ш; 3 - комплексна ощнка
Отримана ощнка якост показала, що розроблене нове покриття на ос-HOBi наповненого полметилфеншсилоксану мае кращi, порiвняно з базовим покриттям Ендотерм Х-150, показники якосп за вшма експлуатацiйними властивостями, головним чином за рахунок покращення термотривкостi, жа-ростiйкостi, адгезшно! мщносп та корозшно! стiйкостi.
Висновки. Для оцшки експлуатацiйних властивостей захисних пок-риттiв доведено принципову можливiсть застосування комплексного показ-ника ефективностi захисно! дп, що враховуе 1х техшко-експлуатацшш характеристики.
Доведенi переваги нового захисного покриття на основi полiметилфе-ншсилоксану, порiвняно з базовим покриттям Ендотерм Х-150.
Враховуючи отриманi результати дослщження, можна стверджувати, що покриття на основi наповненого мiнеральними та оксидними наповнюва-чами полiметилфенiлсилоксану можна використовувати як атмосферо-, термо- та вогнезахисне покриття.
Л1тература
1. Мережко Н.В. Властивосп та структура наповнених кремншоргашчних покритв : монография / Н.В. Мережко. - К. : Вид-во КДТЕУ, 2000. - 257 с.
2. Передрш О.1. Стан та перспективи застосування температуро- i вогнестшких захисних покритв на основ1 наповнених силщшелементооргашчних сполук / О.1. Передрш // Вю-ник Хмельницького нацюнального ушверситету : наук. журнал. - Сер.: Техшчш науки. -Хмельницький : Вид-во ХНУ. - 2010. - № 1 (144). - С. 248-251.
3. Гивлюд М.М. Температуростшю силжатш захисш покриття для меташв та сплав1в на основ! наповненого жшметилфеншсилоксану / М.М. Гивлюд, О.1. Башинський, С.Я. Вовк // Вюник Льв1вського державного ушверситету БЖД : зб. наук. праць. - Льв1в : Вид-во Льв1всь-кого ДУ БЖД. - 2011. - № 18. - С. 40-45.
4. Гивлюд М.М. Високотемпературш захисш покриття на основ! наповнених полюрга-носилоксашв / М.М. Гивлюд, 1.В. Смченко // Науковий вюник НЛТУ Укра!ни : зб. наук.-техн. праць. - Льв1в : РВВ НЛТУ Укра!ни. - 2007. - Вип. 17.6. - С. 95-99.
5. Мережко Н.В. Споживш властивосп температуро- та вогнезахисних покритв / Н.В. Мережко // Товарознавчий вюник : зб. наук. праць. - Луцьк : Вид-во Луцького НТУ. -2010. - Вип. 2. - С. 127-132.
6. Брок Т. Европейское руководство по лакокрасочным материалам и покрытиям / Т. Брок, М. Гротэклаус, П. Мишке. - М. : Стройиздат, 2007. - 548 с.
Демидчук Л.Б. Комплексная оценка эксплуатационных свойств защитных покрытий строительных конструкционных материалов
Рассмотрены вопросы комплексной оценки уровня качества и эксплуатационных свойств разработанного защитного покрытия для строительных конструкционных материалов на основе полиметилфенилсилоксана. Доказана принципиальная возможность использования комплексного показателя качества, которых учитывает их технико-эксплуатационные характеристики.
Ключевые слова: строительный конструкционный материал, защитное покрытие, эксплуатационные свойства, комплексное оценивание.
Demydchyk L.B. Complex estimation of operating properties of sheeting of build construction materials
The considered questions of complex estimation of level of quality and operating properties of the worked out sheeting are for build construction materials on the basis of polymetilfenilsyloksan. Fundamental of possibility to application complex index of quality that takes into account them descriptions is well - proven.
Keywords: building construction material, sheeting, operating properties, complex evaluation.
