ПОЛИМЕРБЕТОНЫ

ХИМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ ПОЛИМЕРБЕТОНОВ

По своему агрегатному состоянию агрессивные среды могут быть газообразными, жидкими или твердыми, а во многих случаях и многофазными.

Агрессивное воздействие газовой среды на строитель­ные конструкции обусловливается их природой, концен­трацией и относительной влажностью воздуха. Наличие агрессивных по отношению к строительным конструкци-
,, Повышение агрессивности Разов с увеличением их влажности

Ям газовыделений характерно для многих отраслей про­мышленности— цветной металлургии, основной химии, коксохимии, нефтехимии, искусственного волокна и ря­да других производств. Наиболее распространены и од­новременно наиболее агрессивны оксиды азота, хлор и хлористый водород, фтористый водород, сернистый газ, сероводород.

Все газы, за исключением аммиака и кислорода, кис­лые или кислотообразующие. Образование из них кислот происходит только при наличии в воздухе или на поверх­ности конструкций капельно-жидкой влаги (тумана или конденсата). Поэтому усиливающим фактором коррози­онных процессов, возникающих в поверхностных слоях строительных конструкций, является повышенная влаж­ность воздуха [27].

При этом довольно отчетливо различают три степени влагона-сыщения в зависимости от «порога увлажнения» зона сухих газов (/) при влажности воздуха до 60% порог увлажнения (2) при влажности воздуха 60—75% зона влажных газов (3) при влажности выше 75% (рис. 32).

Первой степени насыщения свойственно сравнительно низкое влагосодержание воздуха—до 60% относитель­ной влажности, при котором кислые газы практически не действуют разрушающе на цементные бетоны, а в неко­торых случаях даже уплотняют их. Известно, например, уплотняющее и упрочняющее действие на цементный бе­тон углекислого газа, или так называемая карбонизация. Еще более благоприятное воздействие на цементный бе­тон оказывает газообразный четырехфтор истый кремний.

ХИМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ ПОЛИМЕРБЕТОНОВ

О 20 kO ВО 80 1Вв Относительная бла>кнвстк,%

Вторая степень повышенного влагонасыщения (60— 75 /о) считается уже агрессивной, а третья степень отно»
сится к наиболее агрессивной — интервал влагосодержа ния 75—95%.

Критический порог влагонасыщения снижается на 10—12% при наличии в воздухе гигроскопической пыли. Адсорбируя влагу из воздуха и осаждаясь на поверхно­сти конструкций, такая пыль создает у поверхности зону повышенной влажности. Этот процесс особенно характе­рен, например, для цехов по производству магния при наличии карналлитовой пыли. В помещении с 40—50% относительной влажности стены и потолки могут быть мокрыми.

Аналогичное местное увлажнение характерно при дей­ствии паров хлористого водорода на бетон или штукатур­ку. Образующийся при этом на поверхности гигроскопи­ческий хлористый кальций жадно поглощает влагу из воздуха.

Действие газа на пористые строительные материалы (бетон, кирпич, древесину и т. д.) отмечается не только, на поверхности. По имеющимся данным, в бетон невысо­кой плотности может газ проникать на глубину 10 см, а в плотный бетон — до 1—2 см.

Агрессивные свойства воды определяет степень ее ми­нерализации, а также кислотности или щелочности. Обычно вода рек и озер имеет слабощелочную реакцию. Общее содержание солей в речных водах, как правило, не превышает 300—500 мл/л. Грунтовые и подземные воды содержат минеральные соли « другие примеси. Мор­ская вода может содержать до 3500 мл/л солей, из них: хлористого натрия 78%, хлористого магния 11, сернокис­лых магния, калия и кальция соответственно 4,7; 3,6 и 2,5%.

Промышленные стоки могут содержать самые различ­ные примеси, в том числе растворы солей, кислот и ще­лочей.

Следует отметить, что и совершенно чистая, немине­рализованная вода может быть агрессивной в отношении ряда строительных материалов, вызывая выщелачивание извести и других растворимых компонентов из цемент­ных бетонов или бензолсульфокислоты из полимербето­нов ФАМ. Кроме того, попадая в микропоры материала вода вызывает адсорбционное понижение прочности.

Кислоты — наиболее агрессивны по отношению ко многим строительным материалам (цементные бетоны, силикатный кирпич, осадочные горные породы — извест-

Доломит и т. д.). Керамические материалы и бе- ИЯ і на жидком стекле стойки в кислотах, но относи­тельно быстро разрушаются щелочами.

Агрессивность кислот определяется их природои, кон - нтпадией, рН водных растворов, наличием окислитель - Цых свойств и температурой среды. Разрушительное действие кислот и кислых газов обусловливается также растворимостью образуемых продуктов коррозии при их взаимодействии с металлами или бетонами.

Минеральные кислоты в большинстве случаев обла­дают большей коррозионной активностью, чем органи­ческие. Из органических кислот наиболее агрессивны уксусная, молочная и масляная кислоты. Особенно силь­ные разрушения наблюдаются при переменном воздейст­вии смесей различных кислот, что характерно для цвет­ной металлургии (табл. 54).

Наибольшее разрушающее действие иа многие ме­таллические конструкции, бетоны и органические мате­риалы оказывают окислители. Не разрушаются при дей­ствии окислительных сред только силикаты.

Фторсодержащие кислоты, наоборот, разрушают си­ликатные материалы. В этих кислотах не разрушаются графитовые материалы и полимербетоны на основе фу­рановых смол с графитовыми наполнителями и заполни­телями.

Окисление может происходить не только па воздухе, по и в кислой, нейтральной или щелочной среде, содер­жащей кроме кислорода и другие окислители (табл.55).

Практически из газообразных окислителей наиболее распространен кислород, постоянно находящийся в воз­духе. Хлор, содержащийся в воздухе некоторых промыш­ленных предприятий, обладает значительно большей оки­слительной способностью, чем кислород, однако распро­странение его в природе и допустимые концентрации в воздухе промышленных предприятий в сотни тысяч раз меньше, чем кислорода.

Из жидких окислителей наибольшее значение и рас­пространение имеют азотная и концентрированная (бо­лее 70%) серная кислоты, перекись водорода и щелоч - ые гипохлориды, которые характерны легкостью отде­ления атомарного кислорода.

^0нцентРированные растворы щелочей, особенно при вышенных температурах, разрушающе действуют на многие металлы, каменные материалы и бетоны.

ПроіїшГе^осхиMeCT'ZoTB U1W НЗИб0Лее ХаРаКТСРНЫ'[ аППаРатов 8 сильноагрессивных средах

Темпера­тура среды в аппара­те, °С

Цех

Аппаратура

Состав среды а аппарате, г/л

Относи­тельная влаж­ность внешней среды, в %

Темпера­тура внешней среды, °С

Состав внешней среды, мл/м3

Цинковое производство

Электролиз­ный

Выщелачи- ватеяьный

То же

Ванна для электроли­за цинка

Сгуститель

Пачук

Бак-мешалка с плос­ким или конусным днищем[12]

60

80—85 50—60*

H2S04— 150-240; Zn — 35—.160; С,1 — 100-300 HBS04 —

85—95 60—70і

85-95 50-60*

0.5—80; Zn — 40—,140; Cu — Q.1—2; Fe —2—2,5: CI — до 0.5; F — до 0,1; Мп — до 10 H2S04 2—50; Си 0,1—2; Fe 5—25- Zn 40—140

H12SO4 — 2—200; Zn — 40—140; Си — 1—2- Fe — 2—25 F —до 0,1; СІ2—до 0,5; Mn —до 10

Аэрозоль H2SOt. НС1; пыль, содержащая Zn

CI2 —0.0001; А3Н3 — 0,0005; аэрозоль H2SO. t; атмосферные осадки

18

=S75

18

От—20 до +36*

18

От —20 до+30*

18

—20 до 36*

=£=75

=75

££75

С-І2 — 0,0001; А3Н3 — 0,0005; аэрозоль H2S04; возможны проливы; атмосферные осадки С12— 0.0001 А3Н3 — 0,0005; аэрозоль H2S04; возможны проливы; атмосферные осадки

Бак-мешалка со сфе­рическим днищем

Форбашня, промыв­ная и увлажнительная башни

H, S04 — 160—175; Zn — 115; Си — 1,3; Cd —1.15; Fe— 14.5; As — 0,55; Sb —0,08

90—95 50-70"

=£=70*

F —50-150; Fe — 20— —150; H2SO4 —30—75 (в орошающей кислоте)

CI2— 0.0001;

A3H3 — 0,0005; аэрозоль H2SO4; возможные проливы; атмосферные осадки Zn Fe CI

===75

18 от —20 до 36

;60

От —20 до 30

Туман"H2SO4 (0.05%); пары 0,2

Медное производство

Башням Отстойник

H2SO4— 30—75 (в оро­шаемой кислоте); As5==7; F — 2 — 15 Сборник к форбашне. |h2S04 — 30—75; As5Ј7; сборник к промывным F —2—15

Реактор, промывная башня

Сернокис­лотный

Электролиз­ный

Ванны для электро­лиза меди

H2S04 —30—75; As=Ј=7; F—2- 15; 'H2SO4 — 115-140; Си — 40—456; Ni — — 11—27

;70* Туман H2SO4 (0,05%); пары 0.2

£70 S02- 0.003;

Аэрозоль H2SO4;

£70 Аэрозоль H2S04;

S02

Sc60

==£75

=<75 =<75

От —20 до 30

18

18 18

Аэрозоль H2SO4; ! пыль содержащая CuS04

Таблица 55. Основные окислители

Среда

Окислители

Газы и пары (при слабо­кислой или нейтральной реакции в водном рас­творе)

Галогены: хлор С12, пары брома Вг2 и йода J2, кислород Ог; 03 и азот N2 (в составе воздуха)

Сильнокислая

Кислоты: азотная HN03, хромовая Н2СГ2О4, серная (концентрация более 70%) H2S04, иадсерная H2S808

Слабокислая

Азотистая кислота HN02 Хлорноватистая кислота НОСІ Бихроматы Н2Сг207-2Н20; КС1207 Персульфаты K2S808 Перекись водорода Н202

Щелочная

Гипохлориты-" натрия NOC1, калия КОСІ, кальция CaOCl

Различные соли действуют на металлы, бетоны, ке­рамику и полимерные материалы менее агрессивно, чем кислоты или щелочи. Разрушающее действие растворов' солей во многих случаях определяется их способностью взаимодействовать с водой с образованием водородных (кислых) .или гидроксидных (щелочных) ионов, при этом разрушение материала происходит так же, как и при действии кислот или щелочей.

Агрессивны по отношению к цементным бетонам и другим строительным материалам многие органические продукты мясо-молочной, консервной, винодельческой и других отраслей пищевой промышленности. Например, растворы сахара, фруктовые соки, патоки при взаимодей­ствии с известью цементного камня образуют раствори­мые сахараты кальция. Растительные и животные масла и жиры представляют собой сложные эфиры глицерина и жирных кислот, которые при воздействии воздуха и влаги окисляются и разлагаются на глицерин и жирные кислоты [144,148J.

Разрушения строительных материалов и конструкций под воздействием различных излучений (гамма-радиаци - онного, нейтронного и др.), бактерий и других раститель­ных и животных организмов относятся к специальным видам воздействия.

В результате коррозии во всех странах мира теряется более 100 млн. т стали в год. Например, в США, по све­дениям Национального бюро стандартов, только на за­мену проко'рродировавшего оборудования идет 40 млн. т стали [2]. В нашей стране потери металла из-за корро­зии составляют около 9 млн. т в год. В странах-членах СЭВ из-за воздействия различного вида коррозии теря­ется около 10% производимого металла [2].

В результате обследования было установлено, что разрушающему воздействию атмосферных и производст­венных агрессивных сред подвергается от 15 до 75% стро­ительных зданий и сооружений (табл. 56 и 57).

Таблица 56. Распределение агрессивных сред в производственных зданиях

Характеристика производственной среды

Отрасль промышленности

Неагрес­

Слабоаг-

Среднеаг-

Сильноаг-

Сивная

Рессич

Рессиьная

Ресснвнйя

Пищевая и легкая

70

10

15

5

Целлюлозно-бумажная

30

30

20

20

Химическая и нефтехимиче­

40

15

25

20

Ская

Цветная металлургия

25

20

30

25

Таблица 57. Ориентировочная оценка воздействия агрессивных сред на незащищенные строительные конструкции

Степень аг­рессивности среды

Металлические конструкции

Бетонные н железобетон­ные конструкции

Скорость коррозии поверхности ме­талла,, ММ./ГОД

Среднегодовая потеря несу­щей способ­ности, %

Глубина раз­рушения по­верхностного слоя бетона, мм^'год

Среднегодовая потеря несу­щей способ­ности, %

Слабая

Средняя

Сильная

До 0.05 0,1—0.5 Более 01,5

5 її 0 15

До 0.4 0.4—1.2 Более 1,2

5 10 15

По ориентировочным данным, площадь поверхности строительных конструкций производственных зданий и сооружений, подвергаемых воздействию агрессивных сред, составляет около 1 млрд. м2, из которых более

ХИМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ ПОЛИМЕРБЕТОНОВ

Рнс. 33. Разрушение несущих же­лезобетонных колонн эстакад цеха электролиза меди (слева) и сульфат­ного производства (справа)

500 млн. м2 приходится на долю железобетонных конст­рукций.

В Советском Союзе с каждым годом увеличивается число предприятий химической, пищевой, целлюлозно- бумажной, полиграфической промышленности, цветной металлургии и многих других, связанных с использовани­ем самых разнообразных агрессивных продуктов — ор­ганических и неорганических кислот, растворителей и щелочей. Действие агрессивных продуктов во многих случаях может сочетаться с высоким давлением или глу­боким вакуумом, токами высокой частоты, высокими или низкими температурами. Так, электролиз меди проводит­ся в 20%-ном растворе серной кислоты при 65—70°С и плотности тока 250 А/м2. Некоторые аппараты гидролиз­ного производства работают при температуре от 80 до 175°С, давлении до, 0,8 МПа с последующим разрежени­ем до 0,05 МПа. Гидролизат содержит серную кислоту и примеси органических кислот — муравьиной и уксус­ной. Производство пластмасс, искусственного волокна и многих других материалов связано с применением раз­личных растворителей, кислот или щелочей.

ХИМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ ПОЛИМЕРБЕТОНОВ

Обследование многих предприятий показало, что кор­розионному разрушению подвергаются не только аппара­ты. и оборудование, но и несущие строительные конструк­ции — колонны, ригели, фермы, - плиты перекрытия, фун­даментные башмаки и другие части промышленных зда-

ХИМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ ПОЛИМЕРБЕТОНОВ

Рис. 34. Аварийное разру­шение железобетонной ем­кости маточных растворов калийных солей

Ний (рис. 33, 34). По данным НИИЖБа, Гипроцветмета, ЦНИИПромзданий, Гипропласта, Ростовского Пром- сгройНИИпроекта и других организаций, в некоторых случаях затраты на ремонтно-восстановительные работы промышленных зданий и сооружений в течение 4—5 лет достигают полной стоимости строительства. Так, в цехе аммиачной селитры Днепродзержинского химического комбината «з-за отсутствия надлежащей химической за­щиты строительных конструкций затраты на ремонт со­ставили за 2 года эксплуатации около 80% балансовой стоимости (2,105). При проектировании прядильных це­хов Киевского комбината химического волокна не были /предусмотрены соответствующие меры защиты строитель­ных конструкций. В результате часть зданий через 4 го­да эксплуатации пришла в аварийное состояние и произ­водство было временно остановлено. Стоимость ремонт- но-восстановительных работ составила около 1,5 млн. руб.

[105].

Обследования показали, что в ПО «Стирол» (б. Гор - ловский химкомбинат) на ремонт строительных конст­рукций затрачивается ежегодно 600 тыс. руб.; на Кон- сталтиновскоім заводе — 500 тыс. руб.; Березниковском азотно-туковом заводе 300 тыс. руб.; Балхашском горно - металлургическом комбинате — 250 тыс. руб. Цех по про­изводству уксусной кислоты и уксусного ангидрида Ро - шальского химического комбината, введенный в эксплу­атацию в 1963 г., уже в 1966 г. нуждался в капитальном ремонте в результате разрушения железобетонных эле­ментов перекрытий и каркаса здания.

Серьезные повреждения строительных конструкций были обнаружены в цехе ионообменных смол Нижне-Та- гильского завода пластмасс, в цехе дистилляции произ­водства полиэтилена Куйбышевского завода синтетиче­ского спирта, Ереванского ПО «Поливинилацетат», Щекинского ПО «Азот», Алмалыкскогэ и Балхашского горнометаллургических комбинатов и многих других предприятиях.

Общие потери в результате коррозии строительных конструкций зданий и сооружений, подвергающихся дей­ствию агрессивных сред, в народном хозяйстве оценива­ются в размере более 1,5 млрд. руб. в год [2]. Народно­хозяйственные потери от коррозии не ограничиваются лишь стоимостью затрат на ремонтно-восстановительные работы. К ним должны относиться и потери, связанные с простоем оборудования и снижением выпуска продук­ции в результате этих простоев.

Анализ наиболее распространенных агрессивных сред и деструкционных процессов, наблюдаемых в полимер - бетонных конструкциях, показал, что по роду воздейст­вия на полимерные материалы все внешние воздействия можно разделить на две основные группы. К первой группе относят воздействие воды и некоторых раство­рителей, которые вызывают в полимере обратимое ад­сорбционное понижение прочности; ко второй — воздей­ствия, вызывающие необратимые деструкционные про­цессы.

В свою очередь, воздействия, вызывающие необра­тимые деструкционные процессы в полимерных материа­лах, можно разделить на три основных подгруппы: раст­ворение полимера различными растворителями; ускоре­ние образования свободных радикалов и атомов; хими­ческое взаимодействие с агрессивными продуктами, свя­занное с разрушением молекул полимера.

Для связующего на основе термореактивных смол, имеющих пространственную сшивку, воздействия первой подгруппы проявляются в ограниченных пределах. Хотя следует отметить, что для каждого вида связующего мо­гут быть найдены весьма активные растворители.

Для полимербетонов на основе термопластичных по­лимеров интенсивность воздействия растворителей мо­жет значительно возрастать, в этом случае необходимо более тщательно подходить к условиям эксплуатации и видам допустимых растворителей, воздействующих на такие полимербетоны.

Во вторую подгруппу объединены деструкционные процессы, связанные с воздействием теплоты и различ­но ных излучений. Известно, что во многих случаях актив­ное участие в деструкции полимеров принимают свобод­ные радикалы и атомы, которые появляются в полимере под действием теплоты, солнечной радиации и радиа­ционного излучения. Будучи агрессивны по своей приро­де, свободные радикалы и атомы разрушают полимерные молекулы, осколки которых образуют новые радикалы, и они также включаются в процесс разрушения. Струк­тура полимера, его химический состав и молекулярная масса изменяются, а вследствие этого изменяются и Фи­зико-механические свойства полимера.

Как правило, такие деструкционные процессы наибо­лее интенсивно протекают у термопластичных полимеров, имеющих линейную структуру. В этом случае деструкцию полимеров можно существенно замедлить, блокируя свободные радикалы — как те, что возникают первона­чально, так и те, что образуются в качестве вторичных продуктов реакций. Для этого в полимер вводят раз­личные стабилизаторы на основе производных фенолов, аминов, сульфидов, фосфорорганических и других соеди­нений в количестве 0,1—3%.

Третья подгруппа — деструкция полимеров, связан­ная с ионными и молекулярными процессами разруше­ния, которые в большинстве случаев происходят под действием кислот, окислителей и щелочей.

Классифицируя все многообразие агрессивных сред и внешних процессов по их характерным воздействиям и обобщив результаты лабораторных исследований и материалы обследований полимербетонных изделий и конструкций, эксплуатирующихся в различных агрессив­ных средах, мы можем выделить четыре основные вида деструкции полимербетонов. По сумме ведущих при­знаков может быть определен каждый из этих видов.

К первому виду могут быть отнесены все обратимые процессы, которые возникают в полимербетонах под Действием воды и некоторых растворителей. Вследствие Диффузии жидкости в глубь материала происходит уве­личение массы и адсорбционное понижение прочности. При высыхании, т. е. удалении жидкости из материала, первоначальная масса и прочность практически восста­навливаются.

Ко второму виду можно отнести процессы, которые вызывают растворение полимера и его вымывание из структуры полимербетона. При этом происходит умень­шение массы материала и понижение прочности.

]{ третьему виду относятся процессы деструкции по­лимерного связующего, связанные с появлением свобод­ных радикалов и атомов. Этот вид деструкции вызывает хрупкость материала и понижение прочности. Замет­ного изменения массы материала при этом не наблю­дается.

Четвертый вид деструкции полимерного связующего связан с разрушением молекул полимера при воздей­ствии кислот, окислителей и щелочей. Этот вид деструк­ции вызывает увеличение массы, растрескивание мате­риала и понижение прочности (табл. 58).

На практике не всегда встречается деструкция вполне определенного вида, но в большинстве случаев можно выделить преобладающий вид и ему сопутствующие воздействия.

Уменьшение интенсивности или прекращение всех видов деструкции заключается в правильном выборе полимерного связующего, наиболее стойкого к воздей­ствию конкретных агрессивных сред и, получении поли­мербетонов максимально возможной плотности с целью снижения диффузионной проницаемости агрессивных сред в глубь материала.

Классификация деструкции полимербетонов по четы - - рем основным видам способствует не только более пра­вильному выбору вида полимербетона в зависимости от условий эксплуатации, но более рациональному подходу при разработке новых составов полимербетонов.

8.2. Диффузия агрессивных жидкостей

Современная теория проницаемости полимеров осно­вана на представлении об их структуре и физико-меха - нических свойствах. С помощью кинетических и термоди­намических методов достаточно обоснованно выявлена сущность процесса диффузии различных жидкостей в высокомолекулярные соединения. В результате диффу­зии молекулы низкомолекулярных жидкостей проникают в объем материала между звеньями полимерных моле­кул и, заполняя свободные промежутки, раздвигают эти звенья, увеличивая расстояние между ними, а затем раз­двигают молекулы и надмолекулярные агрегаты полиме­ра. Таким образом, увеличивается объем набухающего полимера и его масса. Процесс набухания прекращает - ся после полного заполнения межмолекулярного прост­ранства полимера низкомолекулярной жидкостью.

Поскольку жидкость диффундирует с небольшой ско­ростью и неравномерно распределяется по толщине ма­териала, в нем возникают напряжения даже в том слу­чае, если деформация не ограничивается жесткими внеш­ними связями. Наружные набухшие слои материала стремятся расшириться и тянут за собой внутренние «сухие» слои, которые сопротивляются этому растяже­нию, ограничивая деформацию растяжения. Поэтому по сечению, перпендикулярному фронту диффундирующей жидкости, в материале возникнут влажностные напря­жения, неодинаковые по значению и знаку. Набухшие слои окажутся сжатыми, а внутренние—растянутыми. Естественно, что эпюры распределения влажностных напряжений будут меняться во времени в зависимости от глубины проникания низкомолекулярного вещества и в результате релаксационных процессов. Кроме того, вследствие пластифицирующего действия жидкости мо­дуль упругости увлажненного материала также будет изменяться.

Для определения коэффициентов диффузии агрес­сивных жидкостей в полимерные материалы используют микроскопический, радиационный, сорбционный, амперо - метрический и другие способы.

Наиболее распространен сорбционный метод, сущ­ность которого заключается в регистрации скорости по­глощения жидкостей плоскими полимерными образцами, помещенными в агрессивную среду. При погружении в жидкость благодаря молекулярному тепловому движе­нию количество вещества Q переносится за время т через площадь образца S перпендикулярно сечению потока от места с большей концентрацией жидкости к месту с меньшей концентрацией. Агрессивная жидкость движется до тех пор, пока не установится ее подвижное равновесие в образце.

Процесс выравнивания концентрации удовлетворяет основному уравнению диффузии Фика для нестационар­ного потока:

Dc/{dx) = Dd2c/(dx2). (21)

В начальный момент времени концентрация жидко­сти в образце зависит от толщины c = f{x). Внутри об­разца она минимальна, а на поверхности максимальна. Отсюда устанавливаются граничные условия:

,;рн х ---■= 0 d. c/(d х) = 0 при х = ± 6/2, dc/dx = 0. (22)

Исходя из граничных условий И. Ф. Канавец полу­чил уравнение, доступное экспериментальной проверке:

Qt=QMaKc/l (23)

Где Qmа і,-с—привес образца в равновесном состоянии; Qt —привес образца за время его пребывания в жидкости; D — коэффициент диффузии, см2/с; 5 — толщина образца, см (для двустороннего процесса 5/2).

В полулогарифмических координатах выражение (23) имеет вид прямой:

Lg (QM3KC - Qe )/Qmакс = — 4 -2 D т/62 . (24)

Для решения этой задачи необходимо знать значе­ние равновесного насыщения, т. е. QMaKc. Его можно най­ти графически, так как все точки функции Qt = /(t) ле­жат на прямой с тангенсом угла наклона, равным 4л2£>т/б2'.

Определив QMакс графическим способом, по уравне­нию (24) находят коэффициент диффузии. Однако этот метод довольно трудоемок.

В ряде работ приведено уравнение, более удобное для определения коэффициента диффузии:

D = А,62 /14400 л2 , (25)

I=tl

Ln (QMaKC — Qi )/<?макс)Т/]

Где Л,—-—---------------------------------------- • (26)

I=n г=0

Для полимербетонов коэффициент диффузии в боль­шинстве случаев определялся сорбционным методом на образцах-дисках диаметром 160 и толщиной 16 мм. Метод этот при сравнительно высокой точности доволь­но трудоемок и требует длительных испытаний в тече­ние нескольких месяцев.

Сравнительно простой метод определения коэффици­ента диффузии основан на измерении электропроводно­сти образцов. Сущность этого метода заключается в том, что по мере насыщения образца диффундирующей жид­костью объемное электрическое сопротивление образца

Рис. 35. Схема прибора для опре­деления коэффициента диффузии

1 —- образец; 2 — электролит; 3 — стеклянные алокжи; 4 — платино­вые электроды

Падает. Пользуясь графиком зависимости изменения силы тока от времени (/=/(т), можно рассчитать коэф­фициент диффузии. Благодаря активирующему дейст­вию электротока этот метод позволяет резко сократить время испытания.

Прибор для таких испытаний (рис. 35) представля­ет собой две алонжи с платиновыми электродами, на­полненные одинаковым количеством электролита. Меж­ду алонжами на менделеевской замазке укрепляют ис­пытываемый образец. При замыкании цепи сила тока / регистрируется миллиамперметром, а напряжение V на клеммах источника тока—вольтметром.

Электросопротивление образца определяют по фор­муле

TOC o "1-3" h z R = г (5/S), (27)

Где г — удельное сопротивление образца; б—толщина образца; S — площадь поперечного сечения образца.

Отсюда

Г = R S/b. (28)

Если принять, что удельное сопротивление материала образца обратно пропорционально количеству погло­щенного раствора

Г = 1/(Q К), (29)

Где Y — эквивалентная электропроводность, тогда

Q = б/(/? 5 Y) или Q = / Ы(и S Y). (30)

Так как раствор в алонжах представляет собой элек­тролит, то при прохождении электрического тока к по­лимерному образцу с двух сторон поступает одинаковое количество противоположных зарядов или заряженных ионов и для равновесного состояния концентрация элек­тролита в образце остается постоянной. Поэтому экви­валентная электропроводность Y также будет постоян­ной. Тогда

ХИМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ ПОЛИМЕРБЕТОНОВ

B/{U SY) — const = К - (31)

Подставляя это выражение в формулу (23), получим Q = K. l. Используя полученную зависимость в формуле (24), получим:

1п (/макс - /т )//«.кс = - 4 r? D Т/62 _ (32)

(^макс )макс

(33)

Б2 ІП

Б2 1п

D

. 4 л2Т

Lllh

Экспериментальные данные различных авторов под­твердили преимущества этого метода и достаточно вы­сокую надежность полученных результатов (табл. 59, 60, 61, 62) [33].

Таблица 59. Зависимость коэффициента диффузии (D-10~9) полимер­ных мастик от степени наполнения (среда — 10%-ный раствор H2S04) [36]

Количество

Наполнителя, %

Состав

Мастики

0

20

50

100

150

200

300

400

ПН-Н-квар-

1,05

0,973

0,927

0,88

_

0,856

0,898

0,94

Цевая мука

1,075

ПН-1+гра-

1,05

0,994

0,85

0,884

Фит

0,75

ПН-1-j-анде-

0,71

0,68

Зит

ФАМ-анде-

1,384

1,405

1,49

Знт

Таблица 60. Зависимость коэффициента диффузии (О-Ю-8) от со­става полимербетонов и вида агрессивной среды

10%-иый раствор

№ состава по табл. 24

H2SO4

NaOH

1

1,17

1.24

2

■ 0,61

0,63

3

1,31

1,43

4

2,3'

2,41

При сорбционном методе абсолютные значения коэф­фициентов диффузии, полученные различными авторами, практически совпадают. В то же время по сравнению с амперометрическим методом они несколько завышены. По всей вероятности, эта погрешность объясняется по-

Таблица 61. Зависимость коэффициента диффузии (D IO-8) от со­става полимербетона и концентрации кислоты

Vi состава. юлимербе - тона по габл. 24

Концентра­ция

H, so4. %

[А «макс 1 ' !

А,, і/ч

0-10-»,

См2,с

1

10

1066.95

0,00008

1.75

3

10

776

0,0007

1.3

3

30

706,98

Q.00065

1,17

3

50

487,05

0 00045

0.81

Примечание. Сумма квадратов времени прохождения агрес­сивной жидкости в исследуемый материал ~2х составляет 45278

Таблица 62. Зависимость коэффициента диффузии (D10-8) от со - става мастики ФА и концентрации нитрата аммония

Концентрация нитрата аммония, %

Наполнитель

Маршаллит

Графит

15

4.53/7.6

0.8/1.19

30

1.. 8/3.12

0,38/1.23

50

1/2,99

0.33/1,26

Примечание. До черты приведены данные по амперометри - ческому методу, после черты — по сорбционному.

Терей части раствора, поглощенного образцом, при осу­шении его фильтровальной бумагой. Амперометричес - кий метод, видимо, более точен из-за непрерывности процесса.

При одинаковой степени наполнения полимерных мастик (300% андезита) коэффициент диффузии в 10%-ной серной кислоте для мастики ФАМ примерно в 2 раза выше, чем для мастики ПН-1. При введении в полимерное связующее мелкодисперсного наполнителя коэффициент диффузии вначале уменьшается, а затем вновь увеличивается. При этом оптимальная степень наполнения для графита составляет 150%, а затем ан­дезита—200% (см. табл. 59).

Коэффициенты диффузии полимербетопов гораздо выше коэффициентов диффузии полимерных мастик, особенно резко это различие сказывается для полимер - бетонов с пористыми заполнителями (состав 4, табл. 60).

Зная коэффициент диффузии, можно определить время прохождения жидкости на заданную глубину ма­териала Тдиф:

Тдиф = б2 /fa2 D 3600). (34)

Временная зависимость перемещения фронта диф­фундирующей жидкости может быть описана уравне­нием, предложенным в [81]:

Йа = Я(1-е-2*), (35)

Где hi — глубина проникания жидкости за время т; Н — толщина образца при односторонней диффузии, см; а — эмпирическая по­стоянная, в которую входит коэффициент проницаемости (табл. 63).

Таблица 63. Значение коэффициента проницаемости (сс-10~9) для мастики на фурановой смоле ФА в зависимости от вида наполнителя и среды, г/(см-с)

Агрессивная среда

Авдезит

Маршаллит

Графит

10%-ный раствор H2S04

А,84

_

_

10%-ный раствор NaOH

Q.562

—'

Насыщенные растворы:

Мочевины

0,177

0,143

Нитрата аммония

0;,88

0,18

Сульфата аммония

10,51

0,78

Примечание. В 10%-ном растворе H2S04 для состава на смоле ПН-1 без наполнителя а = 0,4-10~9, для мастики с наполните­лем «=2,66-Ю-9.

ПОЛИМЕРБЕТОНЫ

Технологическая карта — производство полистиролбетона

Технологическая карта на Изготовление блоков из полистиролбетона Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Организация производства и управление предприятием» Выполнила: Абрамова Ю. В. Данная курсовая работа состоит из пояснительной записки, …

Технический условия на полистиролбетон

ГОСТ Р 51263-99 УДК 691(32+175) Группа Ж13 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПОЛИСТИРОЛБЕТОН Технические условия CONCRETE WITH POLYSTERENE AGGREGATES Specification ОКС 91.100.30 ОКСТУ 5870 Дата введения 1999—09—01 Предисловие 1 РАЗРАБОТАН Всероссийским …

Классификация П-бетонов

Поиск путей повышения прочности, плотности, хими­ческой стойкости и долговечности бетона и железобетона привели к созданию обширной группы П-бетонов с добав­ками. полимеров или на основе полимеров, названия ко­торых складывались произвольно и …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.