name: Защита конструкций из древесины антипиренами на основе модифицированных силикатных композиций
keyword_list: коэффициент теплопроводности поверхностно-активное вещество коэффициент вспучивания микрокремнезем силикатные композиции жидкое стекло Антипирен
abstract: Использование древесины в строительстве обусловлено рядом ее ценных качеств как строительного материала: высокая механическая прочность и упругость при небольшом объемном весе, сравнительная простота и легкость обработки, что и дает возможность получить из древесины большой ассортимент строительных материалов, легкие и прочные конструкции. Однако из всех современных строительных материалов именно натуральная древесина, представляет едва ли не наибольшую опасность из-за невысокой огнестойкости, способности поддерживать горение и способствовать его распространению. Единственный способ снижения таких рисков – обеспечение защиты конструкций из древесины. Перспективным направлением в области защиты древесины является разработка вспучивающихся антипиренов, которые наносятся тонким слоем на поверхность древесины и проявляют защитный эффект при высоких температурах и огневом воздействии. Известны преимущества использования жидкого стекла в качестве связующего при разработке и создании антипиренов. Достоинствами водных щелочных растворов силикатов является их способность на стадии приготовления сырьевой смеси сохранять вязкопластическое состояние, а также способность вспучиваться при нагревании. Однако вспученные жидкостекольные покрытия в реальных условиях пожара при высоких скоростях газообразных продуктов горения будут разжижаться уже при температуре 590-670 °С, срываться с защищаемой поверхности и уноситься с потоками газов, что значительно снижает защитный эффект. Для формирования оптимальной структуры и повышения эксплуатационных свойств защитных покрытий в жидкостекольные композиции вводят тонкодисперсные силикатные и алюмосиликатные наполнители. Однако существующий уровень свойств антипиренов на основе жидкого стекла часто не удовлетворяет потребителей по качеству адгезии и огнезащитной эффективности для тонкопленочных покрытий и нуждается в существенном улучшении. 
  Объектом исследования являлись образцы древесины, обработанные антипиренами на основе модифицированных силикатных композиций. Целью исследований является разработка научно-обоснованных составов и технологии защиты конструкций из древесины антипиренами на основе модифицированных силикатных композиций с наполнителями из местных сырьевых ресурсов. 
  В работе применялись стандартные методы испытаний, использовались аттестованное испытательное оборудование и поверенные средства измерений, применялись физико-химические методы исследований (рентгенофазовый анализ, электронная микроскопия, синхронный термический анализ), использован метод математического моделирования с целью планирования эксперимента по его данным математической модели, отражающей изменение свойств разрабатываемых антипиренов в зависимости от рецептурных и технологических факторов изготовления.
  В ходе реализации задач исследования достигнуты ключевые результаты: 1.	Проведены теоретические исследования, позволившие получить дальнейшее развитие научных представлений о процессах структурообразования огнезащитных покрытий на основе жидкого стекла с добавкой поверхностно-активного вещества и кварца углеродистого (черных сланцев). 2.	Теоретически выявлена и практически подтверждена огнезащитная эффективность жидкого стекла из микрокремнезема – побочного продукта производства кристаллического кремния Братского завода ферросплавов, а также антипиренов на его основе для защиты древесины. Выявлены теоретические предпосылки и практически подтверждена эффективность черных сланцев как наполнителя в составе жидкостекольных композиций для защиты древесины от возгорания. 3. Разработаны составы и технология получения антипиренов на основе модифицированных силикатных композиций для защиты древесины с использованием в качестве связующего жидкого стекла по ГОСТ 13078-81 и жидкого стекла из микрокремнезема, изготовленного по низкозатратной технологии путем растворения микрокремнезема в растворе щелочи. Установлены оптимальные дозировки сырьевых компонентов в составе антипиренов для обеспечения наилучшей адгезии к древесине и огнезащитной эффективности: 20-35 масс.% черных сланцев и добавки ПАВ в количестве 1% для составов на основе жидкого стекла по ГОСТ 13078-81, 10-25 масс.% черных сланцев и добавки ПАВ в количестве       1-2 % для составов на основе жидкого стекла из микрокремнезема. 4. Установлены закономерности формирования технико-эксплуатационных показателей антипиренов на основе жидкого стекла и черных сланцев с добавкой поверхностно-активного вещества ПО-6. 5. Проведены экспериментальные исследования структуры и свойств разработанных антипиренов при обычной температуре и при высокотемпературном воздействии до 900 °С, по результатам которых:
  - установлен механизм защитного действия разработанных антипиренов на основе модифицированных силикатных композиций с применением в качестве наполнителя кварца углеродистого (черных сланцев) и поверхностно-активного вещества, заключающийся в образовании пор в покрытии при вспучивании и заполнении их парами воды и негорючими газами; 
  - установлена идентичность фазового состава композиций на основе жидкого стекла по ГОСТ 13078-81 и на основе жидкого стекла из микрокремнезема; 
  - впервые установлены закономерности формирования защитных свойств покрытия на основе модифицированных силикатных композиций с добавкой кварца углеродистого при варьировании состава и числа наносимых слоев для различных конструкций из древесины;
  - установлены закономерности изменения коэффициента теплопроводности огнезащитного покрытия для древесины, содержащего кварц углеродистый (черные сланцы) с 0,5 до 0,025 Вт/м °С в интервалах температур от 20 до 200 °С и сохранение его величины при дальнейшем температурном воздействии до 800 °С
  Для широкомасштабного внедрения результатов научно-исследовательской работы разработаны и утверждены следующие нормативные документы:
  - ТУ 43.29.11.140-001-02069823-2016 «Композиция жидкостекольная для защиты древесины от возгорания. Технические условия»; 
  - Технологический регламент производства жидкостекольной композиции для защиты древесины от возгорания.
chairman_dissertation_council.name: Владимир
chairman_dissertation_council.surname: Мелехов
chairman_dissertation_council.patronymic: Иванович
chairman_dissertation_council.position: профессор
chairman_dissertation_council.degree: Доктор технических наук
chairman_dissertation_council.rank: Профессор
chairman_dissertation_council.wos_research_id: Q-1051-2019
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 36884074300
chairman_dissertation_council.rinc_id: 381661
chairman_dissertation_council.orcid: 0000-0001-6210-5631
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Елена
organization_supervisor.surname: Кудряшова
organization_supervisor.patronymic: Владимировна
organization_supervisor.position: ректор
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 66.29.19
rubrics.name: Защита древесины. Пропитка древесины
oecds.code: 02.03.IU
oecds.name: ENGINEERING, MECHANICAL
speciality_codes.name: Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки
speciality_codes.code: 05.21.05
supervisors.fio: Белых С.А.
supervisors.scientific_degree: Доктор технических наук
supervisors.speciality_code: Строительные материалы и изделия
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Шамаев В.А.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Ермоченков М.Г.
opponents.scientific_degree: Кандидат технических наук
opponents.speciality_code: Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ФГАОУ ВО "СЕВЕРНЫЙ (АРКТИЧЕСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М.В. ЛОМОНОСОВА", СЕВЕРНЫЙ (АРКТИЧЕСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М.В. ЛОМОНОСОВА, САФУ, САФУ ИМЕНИ М.В. ЛОМОНОСОВА
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "СЕВЕРНЫЙ (АРКТИЧЕСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М.В. ЛОМОНОСОВА"
protection_organization.ogrn: 1022900517793
protection_organization.supervisor_name: ЕЛЕНА
protection_organization.supervisor_surname: КУДРЯШОВА
protection_organization.supervisor_patronymic: ВЛАДИМИРОВНА
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные автономные учреждения
author_organization.short_name: ФГБОУ ВО "БРГУ"
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "БРАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
author_organization.ogrn: 1023800919834
author_organization.supervisor_name: ИЛЬЯ
author_organization.supervisor_surname: СИТОВ
author_organization.supervisor_patronymic: СЕРГЕЕВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения