No abstract

The properties of “water glass – graphite microparticles” composite material (CM) have been researched and qualitative and quantitative phase analysis of the CM structure has been done. Experimental samples of the CM with filler particles (graphite) and a few micrometers in size have been studied with X–ray diffraction and electron microscopy. Fire–resistance test of the composition has been conducted. Fire–resistance limit for the test samples of composite material is determined by the loss of its insulating ability (I). Fire–resistance limit I15 equal to 15 minutes has been obtained in accordance with the requirements of regulatory documents. It is shown that the research material is characterized by thermal stability and maintains its composition and structure under high temperature exposure. Composite material with the obtained characteristics can be used as protective coatings for building structures to increase fire resistance and reduce fire hazard.

No abstract

Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, Mechanics and Optics, 2017, vol. 17, no. 5, pp. 826-833 (in Russian). doi: 10.17586/2226-1494-2017 Abstract Subject Research. The paper presents results of research on the thermal stability of the composite material (CM) "water glass-graphite microparticles" under temperature variation and the substance composition in the initial state at the intermediate stages of the heating process, and on the residue composition. Method. The study was carried out by the thermal analysis with the use of thermogravimetry method, when the sample mass change depending on the temperature is recorded. Thus, the condition is observed that samples drive off volatiles as a result of physical or chemical processes in the CM. We used methods of x-ray crystallography and electron microscopy. Main Results. "Water glass-graphite microparticles" composite material is studied by the thermoanalytical method. The physical processes occurring during the heating of CM are described. Composite material structure and component phases of the reaction products of microcomposition formation are defined by the x-ray diffraction analysis and electron microscopy. The stoichiometric coefficients of chemical reaction are obtained by the thermodynamic method. Practical Relevance. Composite material with the obtained characteristics can be used as a protective coating for building structures with the aim to increase fire resistance and reduce fire hazard.

Рассматривается существующий опыт разработки физических и химических основ формирования композитных материалов. Выполнен анализ известных из научной литературы решений. Приведено математическое моделирование образования устойчивой фазы композитного материала на примере жидкостекольной композиции с наполнителем графитом микронных размеров. Для описания рассматриваемых процессов использованы методы математического моделирования термодинамических систем и методы математической статистики. Для аналитического решения используются дифференциальные и интегральные уравнения с учетом стехиометрических коэффициентов. Для проведения численных расчетов и программной реализации использовались методы вычислительной математики и прикладного программирования. Приводится расчет энергии Гиббса реакции химического связывания компонентов жидкостекольной композиции. В качестве критерия для модели принята величина концентрации фаз всех компонентов композитного материала. Математическая модель позволяет прогнозировать концентрацию фаз и структуру композитного материла, на основе прогноза рассчитать значения величин, таких как удельная теплоемкость, энтальпия, энтропия, энергия Гиббса и показать зависимость физических и термодинамических параметров экспериментальных образцов от температуры, и тем самым определить возможность образования устойчивой фазы композиции. Для оценки точности модели использовались меры сравнения среднее абсолютных отклонений (САО) и среднее относительных ошибок в процентах (СООП). Полученные оценки дают основание считать модель пригодной для дальнейших расчетов. Композитный материал с расчетными характеристиками может использоваться в технике, применяемой в чрезвычайных ситуациях, а так же в качестве защитного покрытия для ограждающих и строительных конструкций с целью повышения огнестойкости и снижения пожарной опасности.