Исследование прочностных свойств и структуры ледовых материалов, модифицированных поливиниловым спиртом

DOI: 10.17586/1606-4313-2025-24-4-81-90
УДК 621.584+625.75

Исследование прочностных свойств и структуры ледовых материалов, модифицированных поливиниловым спиртом

Гончарова Г.Ю., Туралин Д.О., Борщев Г.В., Борзов С.С.

Ссылка для цитирования: Гончарова Г.Ю., Туралин Д.О., Борщев Г.В., Борзов С.С. Исследование прочностных свойств и структуры ледовых материалов, модифицированных поливиниловым спиртом. // Вестник Международной академии холода. 2025. № 4. С. 81-90. DOI: 10.17586/1606-4313-2025-24-4-81-90 [Goncharova G.Yu., Turalin D.O., Borshchev G.V., Borzov S.S. Strength properties and structure of ice materials modified with polyvinyl alcohol. Journal of International Academy of Refrigeration. 2025. No 4. p. 81-90. DOI: 10.17586/1606-4313-2025-24-4-81-90 (in Russian)]

Аннотация
Исследованы прочностные характеристики ледовых материалов с добавлением поливинилового спирта (ПВС) в широком диапазоне массовых концентраций (от 0,001 до 3,0 %). Получена экспериментальная зависимость прочности льда при изгибе от концентрации ПВС в замораживаемом растворе. Определены диапазоны концентраций ПВС, различающиеся интенсивностью возрастания прочности с увеличением концентрации, подобраны аппроксимационные зависимости для расчета. На основании результатов проведенного микроскопического исследования структуры сублимированных ледовых образцов с добавлением ПВС выявлены закономерности формирования армирующей полимерной структуры в ледовой матрице. Показана взаимосвязь характеристик образуемого полимерного каркаса с прочностными свойствами льдокомпозита для различных диапазонов концентрации ПВС. Обнаружен эффект упрочнения льда с внесением следовых концентраций ПВС. Показано, что уже при содержании ПВС 10 ppm (0,001 %) образуется упорядоченная надмолекулярная структура, способствующая существенному (до 2 раз) упрочнению ледовой матрицы. Обоснована целесообразность применения существенно более низких концентраций ПВС относительно известных рецептур, используемых при изготовлении упрочненного льда для создания протяженных ледовых объектов сезонной дорожной инфраструктуры в Арктической зоне РФ.

Ключевые слова: лед, прочностные характеристики, модифицирование, ледовые переправы, автозимники, поливиниловый спирт, льдокомпозиты, арктические материалы.