Дәріс жоспары:

1. Табиғи судың құрамы мен қасиеттері.

2. Ерітінділердегі еріген заттың массалық үлесі, оны сипаттау әдістері.

3. Белгілі бір концентрациялы ерітінділерді дайындау жолдары.

Табиғи судың құрамы мен қасиеттері

Судың активтілік реакциясы- қышқылдық немесе негіздік және сутек ионының концентрациясы бойынша немесе активтілігімен анықтайды.

H₂O ↔ H+ + OH-

Әрекеттесуші массалар заңы бойынша, бұл қайтымды процесс, ол диссоциациялану К константасымен сипатталады.

K= [H+]*[OH-] / [H₂O]=1*10^-14

егер орта бейтарап болса, онда [H+]*[OH-] =1*10^-7 тең, қышқылдық ортада оның мәні 10^-7 кіші болса қышқылдық ортаға сәйкес, сілтілік ортада судың активтілігі10^-7 үлкен.

pH= -ln[H+] бұл формула судың активтігін көрсетеді.

pH>7 болса –сілтілік орта ,pH<7 -қышқылдық орта ,pH=7 бейтарап ортаны көрсетеді.

Судың тотығуы Табиғи сулардың құрамындағы органикалық және бейорганикалық қосылыстардың жеңіл тотығуы (күкірттсутек, сульфидтержәне темірдің екі валентті )және судың тотығу шамасын анықтайды. Тотығу –бұл судың ластану көрсеткішінің бір шамасы. 1л суда [ мг O2/ л] тотықтыру үшін жұмсалған оттегі мг санымен анықтайды. Кәдімгі суда тотықтыру 4-8мг O2 құрайды.

Ерітінділердің активтілігі және иондық күші туралы ұғым.

Ерітіндінің қышқылдығы мен негіздігін анықтау үшін сутектік көрсеткішті енгіземіз. (рН), ол тең ондық логарифм жәнесутек ионының концентрациясы [H+],

рН=-lg[H+], где [H+]=[моль/л].

Ортаның сипаты (ерітінді )

рН шамасы, Концентрация [Н+], моль/л

Қышқылдық

<7

>10-7

Бейтарап

~7

~10-7

Негіздік

>7

<10-7

Су және сұйытылған су ерітінділері үшін Т=const:

[Н+]·[ОН-]=const=KH₂O, где KH₂O – судың иондық көрсеткіші.

При Т=298К (25°С) таза су үшін [Н+]=[ОН-]=10^-7 моль/л,сол себептен :

KH₂O =10^-7·10^-7=10^-14 или р[Н+]+р[ОН-]=14, яғни р[Н+]=14-р[ОН-].

Сутегі мен гидроксид ионының су ерітіндісіндегі көрсеткіші 25°С кензінде 14 тең.

Температура жоғарылатқан сайын иондық күші артады. (100°С 5,5·10-13). өзгереді.

Ерітінділер дегеніміз екі немесе одан да көп компоненттерден және олардың сол компоненттері әрекеттескенде түзілетін өнімдерден тұратын біртекті жүйелер.

Ерітінділердің табиғатта және техникада алатын маңызы өте зор. Соның ішінде құрылыс матераилдарын өндіруде де ерітінділер кеңінен қолданылады. Мәселен бетондарға пластификациялаушы, гидрофобтық, аязға төзімділік т.б. қасиеттер беретін химиялық қоспалар бетон араласпасына жұмысшы ерітінді түрінде ендіріледі.

Кез келген ерітіндінің маңызды сипаттамасы - оның құрамы. Ерітінді құрамын сан мәнімен өрнектеудің әр түрлі тәсілдері бар: еріген заттың массалық үлесі, молярлық концентрация, проценттік концентрация т.б.

Еріген заттың массалық үлесі – бұл еріген зат массасының ерітіндінің жалпы массасына қатынасына тең өлшемсіз физикалық шама:

ω = m_е.з. / m_ер.

мұндағы ω – еріген заттың массалық үлесі, m_{е.з .} – еріген заттың массасы, m_ер. – ерітіндінің массасы.

Проценттік концентрация дегеніміз – еріген зат массасын ерітінді массасына бөліп, 100% көбейткенге тең шама:

С_% = m_е.з.* 100% / m_ер.

Мысалы: массалық үлесі 0,05 немесе 5% тең кальций хлоридінің 200г ерітіндісін дайындау үшін қажетті кальций хлоридінің массасын есептеңдер.

Шешуі: есептің берілгеніне сәйкес ω= 0,05немесе 5% тең, ал m_ер = 200г тең. Формулаға сәйкес.

m_е.з. = ω * m_ер. немесе С_% = m_е.з.* 100% / m_ер.

m_е.з. = 0,05 * 200г = 10г немесе m_е.з. = 5% * 200г / 100% = 10г

Молярлық концентрация немесе молярлық дегеніміз– еріген зат мөлшерінің ерітінді көлеміне қатнасына тең шама:

С_(з) = n _(з) / V

Мұндағы С_(з) – молярлық концентрация, n_(з) – еріген заттың мөлшері (моль), V – ерітіндінің көлемі (м³).

Мысалы: 200мл 0,3 М ерітінді дайындау үшін қанша грамм натрий нитараты қажет?

Шешуі: есептің берілгені бойынша С (NаNО₃) = 0,3 моль/л, V=0,2л. Бұл мәндерді формулаға қою арқылы табамыз:

n (з) = С(з)* V= 0,3моль/л * 0,2л = 0,06моль

m = n * М

М_(NаNО3) = 23+14+16*3=85г/моль

m = 0,06 моль * 85г/моль = 5,1г

Қажетті химиялық қоспаның мөлшерін есептеу үлгісі:

Бетон араласпасына ендірілетін қоспаның мөлшері 100 кг цементке 0.5%.құрайды деп есептейік, онда:

100 кг – 100%

X кг – 0,5%

кг құрғақ қоспа массасы

Араласпаға қоспа жұмысшы ерітінді түрінде ендіріледі (мысалы – 35% ерітінді түрінде). Осыған сәйкес:

0,5 кг - 35%

X кг - 100%

кг, яғни әрбір100 кг цемент үшін 1,429кг жұмысшы концентрациядағы ерітінді жұмсалады.

Егер жұмысшы концентрациядағы ерітіндінің көлемін есептеу қажет болса, онда:

мұндағы: m – қоспаның жұмысшы концентрациясының массасы, кг;

d –35% жұмысшы концентрациядағы қоспа ерітіндісінің тығыздығы, г/см³ (арнайы кесте негізінде табылады) л, 100 кг цементке 1,211л қоспа ерітіндісі.

Егер мысалы 1 м³ бетон алу үшін 360 кг цемент жұмсалатын болса, онда 0.5% мөлшерлеу кезінде :

л жұмысшы концентрациядағы қоспа ерітіндісі жұмсалады (360 кг цемент үшін).

Егер мөлшерлеу кг жүргізілсе, онда:

кг ( 360 кг цемент үшін).

Бақылау сұрақтары:

1. Еріген заттың массалық үлесі, оны анықтау жлдары

2. Мольдік концентрация, анықтау әдістері

3. Белгілі концентрациядағы еітінді дайындау

Ұсынылатын әдебиеттер тізімі

2. Пащенко А.Л. «Физическая химия силикатов»-М.: ВШ, 1986.368с.

2. Киреев В.А. «Краткий курс физической химии».-Учебник.-М.: ВШ, 1978

3. Горшков В.С. «Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений». М.: ВШ, 1988г.336с.

4. Ратинов В.Б. Химия в строительстве. М.: Стрйиздат, 1977г.

5. ПисаренкоА.А. Курс коллоидной химий».Учебник.-М.: ВШ, 1978

Тақырып 20. Бетон және құрылыс ерітінділері үшін қолданылатын химиялық қоспалар пәні. Химиялық қоспаларды жіктеу.

Дәрісті өту жоспары:

1. Пәннің мақсаты мен негізгі міндеттері.

2. Химиялық қоспалардың бетон технологиясындағы маңызы және тиімділігі.

3. Химиялық қоспаларды жіктеудің негізгі ерекшеліктері.

Химиялық қоспаларды қолдану құрылыс материялдарының маңызды технологиялық параметрлері мен негізгі қасиеттерін реттеуге мүмкіндік беретін әмбебап және арзан әдістеріне жатқызуға болады. Заттың құрамына аздаған мөлшерде химиялық заттарды ендіре отырып әсер ету әдісі металлургия, мұнай өңдеу салаларында ежелден белгілі.

Құрылыста қоспалар маңызды роль атқарады. Себебі, құрылыс материялдары, бұйымдары мен конструкцияларының қасиеттері тек қана оның құрамына енген тұтқыр зат, ірі және майда толтырғыштарға ғана тәуелді болып қалмастан, сонымен бірге оларды қалыптастыру жағдайына да тәуелді болады. Тұтқыр заттың гидратациясы, ұстасуы мен қатаю жағдайларына химиялық қоспалармен әсер етуге болады. Қоспалар гидратация үрдісін реттеу арқылы, бетонның қатаюы мен ұстасу мерзімін басқаруға мүмкіндік береді.

Технологиялық классификация, яғни олардың әсер ету механизміне сәйкес барлық химиялық қоспалар төмендегідей жіктеледі:

1.Бетон қоспасының реологиялық қасиетін реттеуші қоспалар.

Бұл қоспалардың өзін:

а) бетон қоспасының пластификациялық қабілетін арттырушы (сульфитті-спиртті барда (CСБ), сульфитті-ашытқы бражка),

ә) бетон қоспасын сұйылтатын (тотықтырылған петралатум,асидол т.б.),

в) бетон қоспасының суды ұстау қабілетін арттыратын (ТЭЦ күлі, жанар тауы күлі, опок, трепель т.б.) қоспалар деп жіктейді.

2. Қатаю мен ұстасу үрдісін реттеуші қоспалар. Бұл қоспалар үрдісті жылдамдатушы және баяулатушы қоспалар болып екіге бөлінеді. Ұстасу үрдісін жылдамдатушыларға сілтілік жер металдарының сульфаты және поташ, төмендетушілерге бор қыщқылы (бура), мырыш оксиді, САБ жатады.

Бетон қоспасының қатаюын да тездетуге немесе баяулатуға болады. Оның біріншісіне кальций хлориді және оның негізіндегі қоспалар, ал екіншісіне натрий сульфаты жатады.

3.Бетон құрылымын реттеуші қоспалар. Бұл қоспалардың өзі бірнеше топқа бөлінеді:

a) бетон қоспасының құрамындағы судың мөлшерін төмендетуге мүмкіндік беретін ұоспалар (гидролизденген қан, желімді канифоль), пластификторлар.

б) газтүзушілер (алюминий ұнтағы, сутегінің асқын тотығы, кремнийорганикалық қосылыстар)

в) ауақалыптастырушы қоспалар (мылонафт,тотыққан петролатум)

г) тығыздаушы қоспалар (сазды топырақты цемент, алюминий сульфаты, кальций сульфаты, магний тұздары).

Негізінен алғанда бетонның реологиялық қасиеттерін реттеуші барлық қоспаларды судың шығынын төмендетететін, соған сәйкес бетонның құрылымын тығыздайтын қоспа ретінде қолдануға болады.

4. Коррозияның жылдамдығын реттеуші қоспалар. Арматура коррозиясын баяулатушы қоспа ретінде көп қолданылатын химиялық заттар: (ингибиторлар) натрий нитриті, кальций нитрит-нитраты, кальций хроматы, натрий бензоаты.

5.Толықтырғыштар.

а) гидравликалық белсенді қоспалар (диотомит, туф, трепель, домна шлактары)

б) белсенді емес, негізінен микротолықтырғыш-сұйылту қызметін атқаратын қоспалар (известняк, тау жыныстары, саз, ұсақ құм т.б.).

6. Бетонның химиялық төзімділігін арттыратын қоспалар.

а) қышқылға төзімділікті арттыратын (андезит, базальт, диабоз, кварц)

б) бетонның ыстыққа төзімділігін арттыратын қоспалар (известняк, доломит т.б.)

в) бетонның ыстыққа төзімділігін арттыратын қоспалар (андезит, диабоз, хромит, магнезит)

7.Бетонға гидрофобтық қасиет беретін қоспалар. (битум, асфальтит, органикалық полимерлер, натрий силикаты. т.б.).

8.Арнайы бетондар үшін қолданылатын қоспалар.

а) оған бұйымның радиациялық төзімділігін арттыратын кадмий, қорғасын және басқа да ауыр металдардың тұздары;

б) бетонның микроорганизмдерге қарсы тұру қабілетін арттыратын қоспалар.

г) аязғатөзімділікті арттыратын қоспалар (кальций хлориді негізіндегі қоспалар) жатады.

Сонымен бірге бір түрлі химиялық заттардың әр түрлі концентрацияда қолдану түрлі әсер ету эффектін және де әр түрлі химиялық заттардың бір түрлі әсер ету эффектін көрсету мүмкіншілігін атап өту қажет.

Сонымен бірге ғылыми тұрғыдан химиялық қоспаларды жіктеудің әдістемесі де қолданылады. Ғылыми зерттеу тұрғысынан алғанда химиялық қоспалар олардың әсер ету механизміне қарай жіктеледі. Әсер ету механизміне сәйкес қоспалардың төрт класы ажыратылады:

1) тұтқыр заттың ерігіштігін арттыратын, бірақ онымен химиялық реакцияға түспейтін қоспалр;

2) тұтқыр заттармен нашар еритін аз диссоцияланатын қосылыстар түзе отырып химиялық әрекеттесетін қоспалар;

3) кристалданудын дайын орталықтары;

4) тұтқыр заттардың дәндерінде адсорбцияланатын қосплар.

Химиялық қоспаларды бетон технологиясында тиімді қолдану байланыстырғыш заттардың шығынын төмендету, су-цемент қатнасын жақсарту арқылы бетонның физика-механикалық қасиеттерін жақсарту, суық климаттық жағдайларда бетон қалыптастыру мүмкіншілігін беру, бетонның әр түрлі орта жағдайларына төзімділігін арттыру, бетонның реологиялық қасиеттерін жақсарту арқылы тиімділік береді.

Бақылау сұрақтары:

1. «Бетондар мен құрылыс ерітінділері үшін химиялық қоспалар» пәнінің мақсаты мен міндеттері қандай?

2. Химиялық қоспаларды қолданудың экономикалық тиімділігі неде?

3. Химиялық қоспалрды қолдану бетон технологиясының тиімділігін арттыруда қандай роль атқарады?

4. Химиялық қоспалар қалай жіктеледі?

5. Химиялық қоспаларды жіктеудің негізгі белгілері қандай?

6. Бетон қоспаларының құрылыс индустриясын қарқындатудағы ролі.

Ұсынылатын әдебиеттер тізімі:

1. Ратинов В.Б. и др. Добавки в бетоны.-М.: ВІІІ., 1989. 276с.

2. Вавржин Ф. Химические добавки в бетоны .-М.: ВІІІ., 1964. 256с.

3. Косторных Л.И. Добавки в бетоны и строительные растверы. Р-н-Д. Феникс. 2007. 179с.

4. Ратинов В.Б. и др. Химия в строительстве. Стройиздат ,1977. 248с.

5. Хигерович М.Н. Физико-химические методы исследования строительных материалов. М. 1968. 234с.

6. Гост 24211-91. Добавки для бетонов. Обшие технические требования.-М.: Изд. Стандартов. 1992г. 20с.

7. Афанасьев Н.Ф. Добавки в бетоны и растворы.-К.: Будивельник, 1989. 128с.

8. Жуков А. Цементы. Добавки в бетонные и растворные смеси. –М.: НТС Стройинформ, 2002г. 213с.

Тақырып 21. Бетон және құрылыс ерітінділерінің қасиеттерін реттеуші қоспалар