книги / Силикатные и полимерсиликатные композиты каркасной структуры роликового формирования
..pdfРис. 3.5. Зависимость изменения относительной прочности на растяжение при трехточечном изгибе н при одноосном сжатии
композитен на основе жидкого стекла составов № 1—5 после выдерживания в воде
□—прочность па растяжение при трехточечиам изгибе
Н—прочность при одноосном а/сатии
Рис. 3.6. Зависимость изменения относительной прочности на растяжение при трехточечном изгибе и при одноосном сжатии
композитов на основе жидкого стекла составов № б— 10 после выдерживания в воде
При действии воды у композитов изменяется и массосодержание, при чем некоторые составы интенсивно поглощают воду, а другие — растворя ются в ней (рис. 3.8—3.9). Например, составы с наполнителями из кварце вого песка, пиритных огарков, мела и опоки активно набирают массу под действием воды в первые 7 суток, в следующие 7 суток идет небольшое растворение компонентов композитов, после чего масса образцов стабили зируется. Другие составы с наполнителями из доломита и диатомита в пер вые 7 суток экспозиции начинают терять массу.
4* |
51 |
80,0 |
|
|
72,73Ж |
|
|
1 |
200 П |
0 _о |
1 ■ |
||
составNs 23 |
составNs 24 |
состав Ns 25 |
| | —прочность на растяжение при трехточечпом изгибе BjSjgjl — прочность при одноосном сжатии
Рис. 3.7. Зависимость изменения относительной прочности на растяжение при трехточечпом изгибе п при одноосном сжатии
композитов на основе жидкого стекла составов № 23— 25 после выдерживания в воде
7 |
1=4 |
V |
|
О 7 |
14 21 28 |
Длительность выдерживания, сут
—кварцевый песок крупностью 0,63— 1,25 мм
■О" —кварцевый песок крупностью 0,16—0,31 мм
Рис. 3.8. Зависимость изменения массосодержания композитов на основе жидкого стекла от вида наполнителя и длительности выдерживания в воде
Также были проведены исследования водостойкости древеснонаполненных составов. Результаты испытаний (рис. 3.10) показали, что при дей ствии воды у всех образцов наблюдается снижение прочности. При этом наибольшие ее потери характерны для составов на дубовых, а наимень шие — на еловых опилках. При действии воды у композитов изменяется и массосодержание, причем образцы в начальные сроки выдерживания по глощают воду, а затем начинается процесс растворения (рис. 3.11). Все со ставы активно набирают массу под действием воды в первые 7 суток, в сле дующие 7 суток идет снижение массосодержания композитов на еловых, дубовых и березовых наполнителях. Состав на ольховых опилках набирает массу постоянно вплоть до 28-х суток экспозиции.
52
- ф - — доломит |
—О - — диатомит |
—Q— - пиритпые огарки |
—Д— — мел |
Рис. 3.9. Зависимость изменения массосодсржання композитов на основе жидкого стекла от вида наполнителя и длительности выдерживания п воде
| | —прочность па растяжение при трехточечнам изгибе
ЕШ1 —прочность при одноосном сжатии
Рис. ЗЛО. Зависимость изменения относительной прочности на растяжение при трехточечном изгибе и при одноосном сжатии
композитов на основе жидкого стекла составов № 26— 29 после выдерживания в воде
Исследование влияния количественного содержания наполнителя на водостойкость жидкостекольных композитов показало, что при действии среды у всех составов также наблюдается снижение прочности (рис. 3.12). Наибольшие потери прочности на растяжение при изгибе имеет состав № 16 с наполнением 250 мае. ч. на 100 мае. ч. вяжущего, наименьшие — состав № 12 с наполнением 150 мае. ч. на 100 мае. ч. вяжущего, а наиболь шие потери прочности на сжатие наблюдаются у состава № 11 (с наполне нием 125 мае. ч. на 100 мае. ч. вяжущего), наименьшие — у состава № 16.
53
—ф—— ольховые опилки |
—О—— еловые опилки |
-О -----дубовые опилки |
—Л----- березовые опилки |
Рнс. 3.11. Зависимость изменения массосодержания композитов на основе жидкого стекла от вида наполнителя и длительности выдерживания в воде
Относительная прочность, %
□— прочность нарастяжение при трехточечном изгибе
Щ—прочность при одноосном сжатии
Рис. 3.12. Зависимость иэменеиня относительной прочности на растяжение при треггочечиом изгибе и при одноосном сжатии
композитов на основе жидкого стекла составов № 11— 16 после выдерживания в воде
54
При действии воды у композитов изменяется и массосодержание, при чем масса всех материалов в первые 7 суток экспозиции увеличивается под действием воды, а в последующие 7 суток идет процесс растворения, но затем массосодержание стабилизируется (рис. 3.13).
£
5"
Рис. 3.13. Зависимость изменения массосодсржання композитов на основе жидкого стекла от количественного содержания наполнителя
и длительности выдерживания в воде
Наибольшее изменение массосодержания характерно для составов №11 и № 1 2 (соответственно с наполнителем 125 и 150 мае. ч. на 100 мае. ч. вяжущего).
Наименьшее снижение массы характерно для состава № 14 с наполни телем в количестве 200 мае. ч. на 100 мае. ч. жидкого стекла, а образцы с содержанием наполнителя 250 мае. ч. на 100 мае. ч. жидкого стекла (состав № 16) после 28 суток экспозиции практически растворились в воде.
Зависимости изменения физико-механических характеристик жидкосте кольных композитов, модифицированных добавками, после вьщерживания в воде приведены на рис. 3.14—3.16. Графические зависимости показывают, что при действии воды у всех составов наблюдается снижение прочности. Наибольшие потери прочности на растяжение при изгибе имеют составы
№34 и № 37 (соответственно с добавками перманганата калия и аммиачной селитры), наименьшие — составы № 32 и № 33 (с добавками медного купо роса и поташа); наибольшие потери прочности на сжатие наблюдаются у со става № 37 (добавка — аммиачная селитра), наименьшие — у состава № 30 (добавка — алюминиевая пудра). При действии воды у композитов изменяет ся и массосодержание, причем масса всех составов в первые 7 суток экспози ции увеличивается при выдерживании в воде (наибольшее набухание про изошло у состава № 30), а в последующие сутки образцы начинают терять массую. Наименьшее изменение массосодержания наблюдается у состава
№33 (добавка — поташ). Составы с перманганатом калия (№ 34) уже через 21 сутки экспозиции потеряли 4,76 % массы, а через 28 суток — 8,33 %.
55
—цинковые белила— 5 мае. ч.
—аммиачная селитра — 5 мае. ч.
—IJBA — 5 мае. ч.
Рис. 3.14. Зависимость изменения массосодсржапия композитов на основе жидкого стекла от вида модифицирующей добавки н длительности выдерживания в воде
18
14
10
6
2
-2
-б
10
О |
7 |
14 |
21 |
28 |
|
Длительность выдерживания, сут |
|||
- |
О - |
- медный купорос — 5 мае. ч. |
||
|
|
— алюминиевая пудра — |
5 |
мае. ч. |
— П — |
— поташ — 5 мае. ч. |
|
|
|
|
|
— перманганат калия — 5 |
мае. ч. |
Рис. 3.15. Зависимость изменения массосодержання композитов на основе жидкого стекла от вида модифицирующей добавки и длительности выдерживания в воде
56
100 1-----T ^ 96.77! ! ’77g4. i 2 ! i 55— 9469___ 95,73— |
_ |
“1 84,75 Щ |
86,36 |
5 |
состав состав состав состав состав состав состав |
||
° |
|
№ 30 |
№ 32 № 33 № 34 № 35 № 36 № 37 |
|
□ |
- |
прочность на растяокение при трехточечном изгибе |
|
|Щ§| — прочность при одноосном сжатии |
Рис. 3.16. Заппсимость изменения относительной прочности на растяжение при трехточечном изгибе и при одноосном сжатии
композитов на основе жидкого стекла составов № 30—37 после выдерживания в воде
3.5.Стойкость композитов в водном растворе едкого натра
Как уже было сказано выше, растворы на основе жидкого стекла имеют высокую стойкость в концентрированных кислотах. При их воз действии они даже могут набирать прочность. Но растворы на силикатном вяжущем относительно стойки к разбавленным кислотам и практически нестойки в водном растворе едкого натра. Нами проведены исследования стойкости по показателю потери массы растворов на основе жидкосте кольного связующего (с разным видом наполнителя в щелочной среде, наиболее неблагоприятной для этого вяжущего. Испытанию подверглись
6составов:
1.ЖС — 100 мас.ч., КФН — 18 мас.ч., кварцевый песок — 225 мас.ч.,
2.ЖС — 100 мас.ч., КФН — 15 мас.ч., кварцевый песок — 225 мас.ч.,
3.ЖС — 100 мас.ч., КФН — 18 мас.ч., диатомит— 40 мае. ч.,
4.ЖС — 100 мас.ч., КФН — 15 мас.ч., диатомит — 40 мае. ч.,
5.ЖС — 100 мас.ч., КФН — 18 мас.ч., пиритные огарки — 50 мае. ч.
6.ЖС — 100 мас.ч., КФН — 15 мас.ч., пиритные огарки — 50 мае. ч.
Были изготовлены образцы размером 1*1x3 см, которые после тверде ния в течение 28 суток в нормальных температурно-влажностных условиях погружались на 30 часов в 10 %-ный раствор щелочи. Графики зависимости потери массы от длительности выдерживания в агрессивной среде приведе ны на рис. 3.17.
57
10 |
20 |
25 |
30 |
-О---- |
состав I |
- D----состав № 2 |
— к ---- |
состав Хе 3 |
—Д---- |
состав № 4 |
—С— состав № 5 |
—О----- |
состав Л? 6 |
Рис. 3.17. Изменение массосодержания композитов в 10 %-ном растворе едкого натра
Из результатов испытаний следует, что при воздействии агрессивной среды у всех составов уменьшается массосодержание за счет процессов вымывания. Причем составы в течение суток теряют от 25 до 60 % массы. Выявлено положительное влияние увеличения содержания кремнефтори стого натрия для составов с разными наполнителями. Так, увеличение его содержания на 3 мас.ч. позволяет повысить стойкость материала на 9 %. Состав № 3 более стоек при воздействии агрессивной среды в результате введения в жидкое стекло в качестве наполнителя диатомита за счет повы шения количества образовавшего геля кремнеземистой кислоты.
Одним из способов повышения химического сопротивления жидкосте кольных композитов является введение в их состав полимерных добавок. В табл. 3.4 приведены результаты сравнительных испытаний химической стойкости композиций с полимерной добавкой и с бездобавочным составом.
Анализ испытаний свидетельствует о различных процессах, происхо дящих в композитах на основе жидкого стекла при выдерживании их в аг рессивных средах. Деградация протекает по различным механизмам. В не которых средах массосодержание материалов увеличивается, а в других — уменьшается. Испытания во всех средах показали положительное влияние полимерной добавки на химическую стойкость. Из рассмотренных сред наиболее сильное агрессивное воздействие на силикатные и полимерсиликатные материалы оказали 63 %-ный раствор серной кислоты, 85 %-ный раствор ортофосфорной кислоты, 2 %-ный раствор технического едкого натра и 44 %-ный раствор едкого натра. В других средах, таких, как, на пример, пивные дрожжи, увеличиваются прочностные свойства композита. Это, видимо, объясняется положительным влиянием данной среды на про цессы структурообразования.
58
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.4 |
||
Агрессивная |
Изменениемассосодержания, %, после экспозиции в |
Изменение коэффициента стойкости после экспо |
|||||||||||||||
среда и ееха |
|||||||||||||||||
|
|
агрессивной среде, сут |
|
|
|
|
зиции в агрессивной среде, сут |
|
|||||||||
рактеристика |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
3 |
|
|
10 |
15 |
21 |
35 |
|
3 |
5 |
7 |
10 |
15 |
21 |
35 |
57 |
||
|
5 |
7 |
57 |
||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
1S |
16 |
17 |
|
Вода |
^ 2 Л |
|
-4.08 |
-4.08 |
-4.11 |
z £ 2 3 |
|
|
L 0 |
0,95 |
0.82 |
0.62 |
031 |
0 3 |
0.47 |
0.11 |
|
3,86 |
10,8 |
6,83 |
4,75 |
4,75 |
1,76 |
1,63 |
1,55 |
1,0 |
0,97 |
0,91 |
0,9 |
0,9 |
0,89 |
0,89 |
0,88 |
||
|
|||||||||||||||||
Водный раствор |
213 |
27.6 |
15.6 |
7.74 |
7.74 |
1 5 2 |
6.54 |
Ш |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
серной КИСЛО1!ь1 |
|||||||||||||||||
9,25 |
12,2 |
13,4 |
19,4 |
19,4 |
15,2 |
14,4 |
13,4 |
0,27 |
0,75 |
0,64 |
0,58 |
0,51 |
0,51 |
0,46 |
0,04 |
||
(63 %-ный) |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Водный раствор |
10.4 |
|
14.0 |
13.9 |
|
12.6 |
10.8 |
ш |
0.88 |
0.65 |
0.39 |
0 J 5 |
0.07 |
0.07 |
0 |
0 |
|
ортофосфорной |
Ш |
Ц 9 |
|||||||||||||||
кислоты |
6,24 |
7,1 |
10,1 |
10,6 |
10,8 |
11,2 |
11,4 |
11,4 |
0,64 |
0,53 |
0,45 |
0,44 |
0,44 |
0,38 |
0,36 |
0,24 |
|
(85 %-ный') |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Водный раствор |
10.6 |
14.0 |
14.3 |
13.5 |
10.6 |
10.6 |
10.2 |
9.52 |
0.59 |
0.54 |
0.46 |
ш |
Ш |
M L |
0.24 |
0.07 |
|
азотной кислоты |
12,2 |
14,7 |
16,7 |
23,3 |
23,3 |
10,4 |
12,5 |
8,99 |
1,14 |
1,08 |
1,05 |
1,04 |
1,01 |
0,98 |
0,97 |
0,92 |
|
(50 %-ный) |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Водный раствор |
-4.38 |
-9.22 |
=L74 |
-7,74 |
-4,72 |
-2.1% |
0.48 |
0.55 |
Ш |
0.97 |
0.76 |
0,76 |
02 |
м |
0.54 |
м |
|
азотной кислоты |
|||||||||||||||||
-3,55 |
-5,17 |
-4,16 |
-4,16 |
-2,74 |
-2,74 |
-1,71 |
- 0,12 |
1,58 |
1,31 |
1,29 |
1,27 |
1,16 |
1,06 |
1,02 |
0,92 |
||
(1— 1,5 %-ный) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Водный раствор |
Разр |
Разр |
Разр |
Разр |
Разр |
Разр |
Разр |
Разр |
Разр |
Разр |
Разр |
Разр |
Разр |
Разр |
Разр |
Разр |
|
технического |
|||||||||||||||||
едкого натра |
6,57 |
10,9 |
4,23 |
3,15 |
-0,59 |
-0,59 |
-7,43 |
-7,43 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
(44 %-ный) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
_ |
_ _ |
L |
|
|
Окончание табл. 3.4
I |
1 2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
и |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 1 |
17 |
|
Водный рас |
|
|
|
|
|
|
|
= 4 3 ^ |
0.71 |
0.S4 |
0.52 |
0.51 |
0.27 |
_ о _ |
0 |
_ о _ |
|
твор техниче |
-25.4 |
=3SLi |
-32.7 |
-32.7 |
-31.8 |
-31.8 |
-32.8 |
||||||||||
0,78 |
0,73 |
0,68 |
0,42 |
0,4 |
0,42 |
0,37 |
0,35 |
||||||||||
ского едкого |
-32,4 |
-24,8 |
-28,1 |
-32,6 |
-32,6 |
-34,0 |
-42,9 |
-42,9 |
|||||||||
натра (2 %-ный) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пивные дрож |
zMZ |
= 0 ^ 8 |
= ш |
0.27 |
0.27 |
4,45 |
12Л |
Ш |
L 22 |
Ш |
L93 |
1М |
ш |
1.06 |
1.06 |
Ш |
|
жи |
0,8 |
0,8 |
|||||||||||||||
(pH = 4,6— 4,4) |
5,22 |
7,46 |
8,12 |
10,4 |
10,4 |
7,87 |
7,46 |
6,98 |
1,11 |
1,63 |
1,23 |
1,1 |
0,93 |
0,72 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Пивные дрож |
=5,21 |
= 2 £ |
3.86 |
4.99 |
4.99 |
7.69 |
10.4 |
12Д |
L96 |
ш |
2.23 |
Ш |
2.02 |
ш |
LSI |
0.98 |
|
жи |
|||||||||||||||||
7,45 |
10,1 |
10,0 |
10,0 |
7,62 |
7,6 |
7,74 |
1,12 |
1,59 |
1,33 |
1,3 |
1,24 |
1,12 |
1,07 |
1,07 |
|||
(pH = 2) |
10,1 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Водный рас |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
твор алкафона |
|
|
-30 .8 |
-2,46 |
=2 ^ 6 |
-0,14 |
3 J 4 |
-30 .8 |
0.35 |
0.22 |
0.49 |
0£ |
0.89 |
Ш |
2.05 |
2.02 |
|
1:5 (средство |
-25,4 |
-31,5 |
-32,9 |
-8,59 |
-8,59 |
-8 ,5 |
-8,47 |
-3 2 ,9 |
0,72 |
0,72 |
0,95 |
1,02 |
1,18 |
1,36 |
1,63 |
1,02 |
|
для уборки |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
полов)
Примечание: над чертой — показатели силикатных композитов, под чертой — полимерсиликатных.