
- •Л.Й. Дворкін, і.Г. Скрипник фізико-хімічні і фізичні методи досліджень будівельних матеріалів
- •Передмова
- •1. Основні поняття та визначення
- •1.1. Фізико-хімічний аналіз
- •1.2. Хімічні, фізичні і фізико-хімічні методи аналізу
- •1.З. Фізико-хімічні і фізичні методи досліджень
- •Фігуровського
- •2.1.1. Опис експериментальної установки
- •2.1.2. Порядок обробки результатів вимірювань
- •2.1.3. Питання самоконтролю
- •2.2. Визначення питомої поверхні дисперсних матеріалів
- •2.2.1. Суть методу та опис приладу псх-2. Робоча формула
- •2.2.2. Прилад Блейна
- •2.2.3. Питання самоконтролю
- •Література
- •3. Методи дослідження структури порового простору будівельних матеріалів
- •3.1. Будова пористого матеріалу
- •3.1.1. Пікнометричний метод визначення істинної густини речовини
- •3.1.2. Визначення середньої густини твердих тіл за допомогою гідростатичного зважування
- •3.1.3. Визначення загальної, відкритої та закритої пористості твердих тіл
- •3.1.4. Питання самоконтролю
- •Література
- •3.2. Метод визначення показників пористості матеріалів за кінетикою їх водопоглинання
- •3.2.1. Порядок обробки результатів вимірювань
- •3.2.2 .Питання самоконтролю
- •Література
- •4. Визначення в’язкості речовин в рідкому стані та дослідження реологічних властивостей структурованих дисперсних систем
- •4.1. Визначення умовної в'язкості рідин
- •4 Рис. 4.2. Віскозиметр .1.1. Опис експериментальної установки
- •4.2. Дослідження в’язкості рідин методом Пуазейля і Стокса
- •4.3. Дослідження в’язкості рідин методом Швидковського
- •4.3.1. Опис експериментальної установки
- •Ампула зі зразком
- •Кінематичної в'язкості
- •4.4. Дослідження реологічних властивостей структурованих дисперсних систем
- •4.4.1. Опис експериментальної установки
- •4.5. Визначення граничної напруги зсуву формовочних мас конічним пластоміром
- •4.5.1. Опис експериментальної установки
- •4.6. Питання самоконтролю
- •Література
- •5. Термічні методи дослідження матеріалів
- •5.1. Простий термічний аналіз (та)
- •5.2. Диференціальний термічний аналіз (дта)
- •5.3. Термогравіметричний аналіз (тг) та диференціальнотермогравіметричний аналіз (дтг) матеріалів
- •5.4. Ідентифікація олігомерів та полімерів як приклад застосування термографії
- •5.5. Питання самоконтролю
- •Література
- •6. Методи дослідження теплофізичних властивостей матеріалів
- •6.1. Теплопровідність як явище переносу енергії
- •6.1.1 .Вимірювання теплопровідності методом відносного горизонтального шару
- •6.1.2. Опис експериментальної установки
- •6.2. Питома теплоємність будівельних матеріалів
- •6.2.1. Визначення питомої теплоємності матеріалів калориметричним методом змішування
- •6.2.2. Опис експериментальної установки
- •6.3. Калориметричні методи
- •6.3.1. Тепловиділення
- •6.3.2. Теплота гідратацій цементу
- •(За о.В. Ушеровим-Маршаком):
- •6.3.3. Види калориметрії
- •6.3.4. Термосний метод калориметрії
- •6.3.5. Ізотермічний метод калориметрії
- •6.3.6. Адіабатичний метод калориметрії
- •6.3.7. Метод розчинення
- •6.3.8. Диференціальна мікрокалориметрія
- •6.4. Питання самоконтролю
- •Література
- •7. Ультразвукові методи дослідження властивостей матеріалів
- •7.1. Основні положення
- •7.2. Суть та застосування ультразвукового імпульсного методу для дослідження міцності бетону
- •7.3. Питання самоконтролю
- •Література
- •8. Дослідження електрофізичних властивостей сировини та матеріалів
- •8.1. Метод електропровідності
- •8.1.1. Вимірювання електропровідності матеріалів контактним методом
- •8.2. Метод діелектрометрії
- •8.2.1. Відносна діелектрична проникність речовини та діелектричні втрати
- •8.2.2. Застосування методу діелектрометрії
- •8.2.3. Установка для вимірювання ємності та діелектричних втрат на змінному струмі
- •8.3. Питання самоконтролю
- •Література
- •9. Застосування методу термо-е.Р.С. Для визначення вмісту вуглецю в сталях і чавунах та фізичні основи теорії і практики термоелектричної термометрії
- •9.1. Фізичні основи термоелектричних ефектів
- •9.1.1. Ефект Пельтьє
- •9.1.2.Ефект Томсона
- •9.1.3. Ефект Зеебека
- •9.2. Закони термоелектричних ефектів та їх застосування
- •9.3. Конструкція приладу експрес-методу термо-е.Р.С. Для визначення вмісту вуглецю в сталях і чавунах та виробах із них
- •9.3.1. Принципова і електровимірювальна схема та функціональна робота приладу.
- •9.3.2. Електрична схема тиристорного регулятора температур робочих електродів
- •9.3.3. Механічна частина приладу
- •9.3.4. Обґрунтування вибору матеріалів для виготовлення робочих електродів, наконечників, термопар і нагрівних елементів
- •Значення коефіцієнтів а, в і с та е0100 для Cu і Ag, в контакті із Fe
- •Фізичні властивості для Сu, Аg, Fe і ніхрома
- •Термоелектрична характеристика гілок тха
- •9.3.5. Калібровка приладу та його апробація
- •9.3.6. Основні конструкційні і технічні характеристики приладу
- •9.4. Області застосування методу термо-е.Р.С.
- •9.5. Питання самоконтролю
- •Література
- •10. Метод рентгенографічного дослідження фазового складу сировини та матеріалів
- •10.1. Структура кристалічних речовин, дифракція рентгенівських променів та суть методу рентгенографії
- •10.2. Застосування методу рентгенографії
- •10.3. Якісний рентгенфазовий аналіз
- •10.4. Питання самоконтролю
- •Література
- •11. Оптична спектроскопія
- •11.1. Атомна спектроскопія
- •11.1.1. Емісійний спектральний аналіз
- •11.1.2. Фотометрія полум'я
- •11.1.3. Атомно-абсорбційний спектральний аналіз
- •11.2. Молекулярна спектроскопія
- •11.2.1. Спектроскопія комбінаційного розсіювання
- •11.2.2. Застосування інфрачервоної спектроскопії
- •11.3. Питання самоконтролю
- •Література
- •12. Метод інфрачервоної спектроскопії у дослідженні органічних і неорганічних речовин
- •12.1. Взаємодія інфрачервоного випромінювання з речовиною
- •12.2. Способи зображення спектрів пропускання та поглинання
- •12.3. Апаратура та приготування досліджуваних зразків
- •12.3.1. Спектрометр
- •12.3.2. Джерела інфрачервоного випромінювання
- •12.3.3. Монохроматори та їх оптичні характеристики
- •12.3.4. Приймачі випромінювання
- •12.3.5. Приготування досліджуваних зразків
- •12.3.6.Інфрачервоний спектрофотометр типу ur -20
- •12.4. Розшифровка інфрачервоного спектру поглинання
- •Спектри каолініту:
- •12.5. Питання самоконтролю
- •Література
- •13. Оптична мікроскопія
- •13.1. Застосування оптичної мікроскопії
- •13.2.Оптична схема і принцип дії мікроскопа та основні його характеристики
- •13.3. Вимірювання лінійних розмірів об'єкта за допомогою мікроскопа
- •13.4. Методи мікроскопії
- •13.4.1. Дослідження матеріалів у прохідному світлі
- •Мікроскопа
- •13.4.2. Дослідження матеріалів у відбитому світлі
- •Мікроскопа
- •13.4.3. Метод ультрамікроскопії
- •13.4.4. Метод спостереження об'єктів у поляризованому світлі
- •13.4.5. Метод дослідження у люмінесцентному світлі та флуоресцентна мікроскопія
- •13.4.6. Методи спостереження в ультрафіолетових та інфрачервоних променях
- •13.4.7. Методи фазового та інтерференційного контрасту
- •13.4.8. Високо- і низькотемпературна мікроскопія
- •13.4.9. Телевізійна мікроскопія
- •13.5. Питання самоконтролю
- •Література
- •14. Електронна мікроскопія
- •14.1. Оптична схема та вузли електронного мікроскопа
- •14.2. Роздільна здатність і збільшення електронного мікроскопа
- •14.3.Типи електронних мікроскопів
- •14.4. Методи досліджень в електронній мікроскопії
- •14.5. Методи препарування зразків для досліджень
- •14.6. Растрова електронна мікроскопія
- •14.6.1. Суть методу електронної растрової мікроскопії
- •14.6.2. Електронні растрові мікроскопи на просвічування і відбивання
- •Р ис. 14.7. Принципова схема растрового електронного мікроскопа на просвічування:
- •14.6.3. Растрова мікроскопія спеціального призначення
- •14.7. Приклади використання електронної мікроскопії
- •14.8. Питання самоконтролю
- •Література
14.8. Питання самоконтролю
1. Електронна мікроскопія, можливості та застосування.
2. Порівняти оптичні схеми оптичного і електронного мікроскопів.
3. Основні елементи та вузли електронного мікроскопа.
4. Роздільна здатність та збільшення електронного мікроскопа.
5. Типи електронних мікроскопів за принципом дії та роздільною здатністю.
6. Суть прямих і опосереднених методів досліджень в електронній мікроскопії.
7. Спеціальні методи досліджень.
8. Методи препарування зразків для досліджень.
9. Суть методу електронної і растрової мікроскопії та принципова схема скануючого мікроскопа.
10. Електронні растрові мікроскопи на просвічування і відбивання.
11. Роздільна здатність скануючих електронних мікроскопів.
12. Фізичні явища, які виникають при взаємодії електронного пучка з об'єктом та схема їх реєстрації.
13. Збільшення скануючих електронних мікроскопів.
14. Скануюча електронна мікроскопія на вторинних електронах, відбитих електронах і рентгенівському характеристичному випромінюванні.
15. Растрова електронна мікроскопія спеціального призначення.
16. Приклади застосування електронної і растрової мікроскопії.
Література
1. Ландсберг Г.С. Оптика. – М.: Физ.-мат.л-ра, 1976. – 926с.
2. Калашников С.Г. Электричество. – М.: Физ.-мат.л-ра, 1970. – 667с.
3. Мчедлов-Петросян О.П. Химия неорганических строительных материалов. – М.: Стройиздат, 1988. – 304с.
4. Горшков В.С., Тимашев В.В., Савельев В.Г. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ. – М.: Высш. школа, 1981. – 335с.
5. Хмельницкий Р.А. Современные методы исследования агрономических объектов. – М.: Высш.школа, 1981. – 256с.
6. Бутт Ю.М., Тимашев В.В. Практикум по химической технологии вяжущих материалов. – М.: Высш. школа, 1973. – 504с.
7. Волков М.И. Методы испытания строительных материалов. – М.: Стройиздат, 1974. – 301с.
8. Физический енциклопедический словарь. – М.: Советская энциклопедия, – 1983. – 928с.
9. Вейнберг Ф. Приборы и методы физического металловедения. – М.: Мир, 1974. – 363с.
10. Одри М. Глоера Практические методы в електронной микроскопии Т.2. – Л.: Машиностроение, 1980. – 375с.
11. Кан Р. Физическое металловедение. Т.2. – М.: Мир, 1968. – 490с.
ЗМІСТ
ПЕРЕДМОВА 3
1. ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ТА ВИЗНАЧЕННЯ 4
1.1. Фізико-хімічний аналіз 4
1.2. Хімічні, фізичні і фізико-хімічні методи аналізу 12
1.З. Фізико-хімічні і фізичні методи досліджень 14
2. методи дослідження дисперсних матеріалів 18
2.1. Седиментаційний метод визначення дисперсного складу матеріалів 18
2.1.1. Опис експериментальної установки 21
2.1.2. Порядок обробки результатів вимірювань 22
2.1.3. Питання самоконтролю 23
2.2. Визначення питомої поверхні дисперсних матеріалів 23
2.2.1. Суть методу та опис приладу ПСХ-2. Робоча формула 25
2.2.2. Прилад Блейна 27
2.2.3. Питання самоконтролю 28
Література 28
3. методи дослідження структури порового простору будівельних матеріалів 30
3.1. Будова пористого матеріалу 30
3.1.1. Пікнометричний метод визначення істинної густини речовини 33
3.1.2. Визначення середньої густини твердих тіл за допомогою гідростатичного зважування 34
3.1.3. Визначення загальної, відкритої та закритої пористості твердих тіл 35
3.1.4. Питання самоконтролю 36
Література 37
3.2. Метод визначення показників пористості матеріалів за кінетикою їх водопоглинання 37
3.2.1. Порядок обробки результатів вимірювань 39
3.2.2. Питання самоконтролю 41
Література 41
4. Визначення в’язкості речовин в рідкому стані та дослідження реологічних властивостей структурованих дисперсних систем 42
4.1. Визначення умовної в'язкості рідин 42
4.1.1. Опис експериментальної установки 44
4.2. Дослідження в’язкості рідин методом Пуазейля і Стокса 45
4.3. Дослідження в’язкості рідин методом Швидковського 48
4.3.1. Опис експериментальної установки 51
4.4. Дослідження реологічних властивостей структурованих дисперсних систем 56
4.4.1. Опис експериментальної установки 59
4.5. Визначення граничної напруги зсуву формовочних мас конічним пластоміром 61
4.5.1. Опис експериментальної установки 62
4.6. Питання самоконтролю 63
Література 64
5. ТЕРМІЧНІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ МАТЕРІАЛІВ 65
5.1. Простий термічний аналіз (ТА) 65
5.2. Диференціальний термічний аналіз (ДТА) 67
5.3. Термогравіметричний аналіз (ТГ) та диференціально-термогравіметричний аналіз (ДТГ) матеріалів 68
5.4. Ідентифікація олігомерів та полімерів як приклад застосування термографії 70
5.5. Питання самоконтролю 70
Література 71
6. МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕПЛОФІЗИЧНИХ ВЛАС-ТИВОСТЕЙ МАТЕРІАЛІВ 72
6.1. Теплопровідність як явище переносу енергії 72
6.1.1. Вимірювання теплопровідності методом відносного горизонтального шару 74
6.1.2. Опис експериментальної установки 76
6.2. Питома теплоємність будівельних матеріалів 77
6.2.1. Визначення питомої теплоємності матеріалів калори-метричним методом змішування 78
6.2.2. Опис експериментальної установки 80
6.3. Калориметричні методи 81
6.3.1. Тепловиділення 81
6.3.2. Теплота гідратацій цементу 81
6.3.3. Види калориметрії 83
6.3.4. Термосний метод калориметрії 83
6.3.5. Ізотермічний метод калориметрії 87
6.3.6. Адіабатичний метод калориметрії 88
6.3.7. Метод розчинення 90
6.3.8. Диференціальна мікрокалориметрія 91
6.4. Питання самоконтролю 93
Література 93
7. УЛЬТРАЗВУКОВІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ ВЛАС-ТИВОСТЕЙ МАТЕРІАЛІВ 95
7.1. Основні положення 95
7.2. Суть та застосування ультразвукового імпульсного методу для дослідження міцності бетону 97
7.3. Питання самоконтролю 99
Література 99
8. ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОФІЗИЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ СИРОВИНИ ТА МАТЕРІАЛІВ 101
8.1. Метод електропровідності 101
8.1.1. Вимірювання електропровідності матеріалів контактним методом 101
8.1.2. Вимірювання електропровідності матеріалів безелектрод- ним методом 109
8.2. Метод діелектрометрії 115
8.2.1. Відносна діелектрична проникність речовини та діелектричні втрати 115
8.2.2. Застосування методу діелектрометрії 117
8.2.3. Установка для вимірювання ємності та діелектричних втрат на змінному струмі 118
8.3. Питання самоконтролю 120
Література 121
9. ЗАСТОСУВАННЯ МЕТОДУ ТЕРМО-Е.Р.С. ДЛЯ ВИЗНА-ЧЕННЯ ВМІСТУ ВУГЛЕЦЮ В СТАЛЯХ І ЧАВУНАХ ТА ФІЗИЧНІ ОСНОВИ ТЕОРІЇ І ПРАКТИКИ ТЕРМОЕЛЕКТ-РИЧНОЇ ТЕРМОМЕТРІЇ 122
9.1. Фізичні основи термоелектричних ефектів 122
9.1.1. Ефект Пельтьє 122
9.1.2. Ефект Томсона 123
9.1.3. Ефект Зеебека 125
9.2. Закони термоелектричних ефектів та їх застосування 127
9.3. Конструкція приладу експрес-методу термо-е.р.с. для визна-чення вмісту вуглецю в сталях і чавунах та виробах із них 132
9.3.1. Принципова і електровимірювальна схема та функціональна робота приладу 132
9.3.2. Електрична схема тиристорного регулятора температур робочих електродів 133
9.3.3. Механічна частина приладу 134
9.3.4. Обґрунтування вибору матеріалів для виготовлення робочих електродів, наконечників, термопар і нагрівних елементів 135
9.3.5. Калібровка приладу та його апробація 137
9.3.6. Основні конструкційні і технічні характеристики приладу 138
9.4. Області застосування методу термо-е.р.с. 140
9.5. Питання самоконтролю 140
Література 141
10. МЕТОД РЕНТГЕНОГРАФІЧНОГО ДОСЛІДЖЕННЯ ФАЗОВОГО СКЛАДУ СИРОВИНИ ТА МАТЕРІАЛІВ 143
10.1. Структура кристалічних речовин, дифракція рентгенівських променів та суть методу рентгенографії 143
10.2. Застосування методу рентгенографії 145
10.3. Якісний рентгенфазовий аналіз 145
10.4. Питання самоконтролю 149
Література 150
11. ОПТИЧНА СПЕКТРОСКОПІЯ 151
11.1. Атомна спектроскопія 152
11.1.1. Емісійний спектральний аналіз 152
11.1.2. Фотометрія полум'я 154
11.1.3. Атомно-абсорбційний спектральний аналіз 155
11.2. Молекулярна спектроскопія 156
11.2.1. Спектроскопія комбінаційного розсіювання 156
11.2.2. Застосування інфрачервоної спектроскопії 160
11.3. Питання самоконтролю 161
Література 162
12. МЕТОД ІНФРАЧЕРВОНОЇ СПЕКТРОСКОПІЇ У ДОСЛІДЖЕННІ ОРГАНІЧНИХ І НЕОРГАНІЧНИХ РЕЧОВИН 163
12.1. Взаємодія інфрачервоного випромінювання з речовиною 163
12.2. Способи зображення спектрів пропускання та поглинання 165
12.3. Апаратура та приготування досліджуваних зразків 165
12.3.1. Спектрометр 165
12.3.2. Джерела інфрачервоного випромінювання 166
12.3.3. Монохроматори та їх оптичні характеристики 166
12.3.4. Приймачі випромінювання 168
12.3.5. Приготування досліджуваних зразків 168
12.3.6. Інфрачервоний спектрофотометр типу UR -20 168
12.4. Розшифровка інфрачервоного спектру поглинання 170
12.5. Питання самоконтролю 173
Література 174
13. ОПТИЧНА МІКРОСКОПІЯ 175
13.1. Застосування оптичної мікроскопії 175
13.2. Оптична схема і принцип дії мікроскопа та основні його характеристики 175
13.3. Вимірювання лінійних розмірів об'єкта за допомогою мікроскопа 177
13.4. Методи мікроскопії 178
13.4.1. Дослідження матеріалів у прохідному світлі 178
13.4.2. Дослідження матеріалів у відбитому світлі 180
13.4.3. Метод ультрамікроскопії 182
13.4.4. Метод спостереження об'єктів у поляризованому світлі 183
13.4.5. Метод дослідження у люмінесцентному світлі та флуоресцентна мікроскопія 184
13.4.6. Методи спостереження в ультрафіолетових та інфрачервоних променях 185
13.4.7. Методи фазового та інтерференційного контрасту 186
13.4.8. Високо- і низькотемпературна мікроскопія 188
13.4.9. Телевізійна мікроскопія 188
13.5. Питання самоконтролю 189
Література 190
14. ЕЛЕКТРОННА МІКРОСКОПІЯ 191
14.1. Оптична схема та вузли електронного мікроскопа 191
14.2. Роздільна здатність і збільшення електронного мікроскопа 193
14.3. Типи електронних мікроскопів 194
14.4. Методи досліджень в електронній мікроскопії 195
14.5. Методи препарування зразків для досліджень 199
14.6. Растрова електронна мікроскопія 200
14.6.1. Суть методу електронної растрової мікроскопії 200
14.6.2. Електронні растрові мікроскопи на просвічування і відбивання 201
14.6.3. Растрова мікроскопія спеціального призначення 207
14.7. Приклади використання електронної мікроскопії 207
14.8. Питання самоконтролю 210
Література 211