ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2024
Просмотров: 111
Скачиваний: 0
основании исследования связующих свойств солей с разной при родой катиона и аниона в сочетании с едким кали и едким натром.
Оценку возможности твердения и свойства затвердевшего клея-цемента определяли по прочности на сжатие образцов-ку биков, приготовленных из теста пластичной консистенции при
естественных |
условиях |
хранения |
|
|
||
(табл. 11, |
рис. |
9). |
|
RсШ,кгс/см2 |
|
|
Оказалось, что каждой соли от |
|
|
||||
вечает |
оптимальная концентрация |
|
|
|||
щелочи, |
обеспечивающая |
получение |
|
|
||
максимальной прочности. |
|
|
|
|||
Для систем, проявляющих вя- |
|
|
||||
жуще-клеящие свойства, в табл. 12 |
|
|
||||
приведены |
результаты |
изменения |
|
|
||
прочностных характеристик во вре |
|
|
||||
мени при оптимальных концентра |
|
|
||||
циях щелочи и соотношений Ж : Т. |
|
|
||||
Продукты взаимодействия в си |
|
|
||||
ликатных системах отличаются по- |
|
|
||||
лиминеральностью состава, и об |
Концентрацияраст8ораКОЪ;Зес.% |
|||||
менная реакция часто идет до обра |
Рис. 9. Влияние концентрации |
|||||
зования гидроокиси и гидрата сили |
||||||
ката калия и натрия. В фосфатных |
жидкости |
затворения (раствор |
||||
КОН) на |
прочность при сж а |
|||||
системах |
образуются |
гидроокиси |
тии образцов, полученных на |
|||
или кристаллогидраты основных со |
основе солей меди различных |
|||||
лей в зависимости от вида соли и |
|
кислот. |
||||
щелочи; |
в |
сульфатных системах — |
|
|
||
гидраты основных солей; в системах нитрат бария (стронция) — щелочь образуются кристаллогидраты гидроокисей стронция и бария. Было замечено, что основные соли в системах соли же леза — щелочь образуются через гидроокись железа, что хорошо видно по изменению цвета пасты (от темно-коричневого до свет ло-желтого), а также по данным петрографического анализа. В литературе имеются данные о возможности первоначального образования в растворе гидроокиси металла, а затем формиро вания основной соли на границе раздела между гидроокисью и раствором соли [46, 47]. В целом можно отметить, что состав но вообразований в солещелочных системах зависит от:
а) природы и концентрации соли и щелочи; б) способа введения щелочи; в) скорости перемешивания; г) температуры.
Анализу |
явлений в этих |
системах посвящена работа [48, |
с. 48]. |
перспективность |
клеев-цементов нового типа со ще |
Учитывая |
лочными затворителями, было предпринято комплексное иссле дование ранних стадий твердения некоторых солещелочных систем с использованием методов диэлектрометрии, потенциометрии,
55
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 11 |
|
Рас |
|
|
|
йсж образцов через 7 суток, кгс/см; |
|
|
|||||
твор |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КОН, |
F“ |
сг |
s2- |
|
N07 |
со3- |
so?- |
НРО? РО3- |
|
||
вес. % |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4• |
|
|
|
С и с т е м а на о с н о в е с о л е й С и2+ |
|
|
|||||||
50 |
Не |
40 |
10 |
Не твердеет |
90 |
80 |
120 |
210 |
130 |
||
|
твер |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
деет |
20 |
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
44 |
То же |
|
Не |
20 |
40 |
45 |
195 |
330 |
420 |
||
35 |
» |
15 |
30 |
|
Не |
20 |
360 |
240 |
210 |
||
|
|
|
|
твер |
|
твер |
|
|
|
||
Н20 |
|
15 |
|
деет |
|
деет |
|
|
|
||
|
|
|
15 |
|
То же |
|
|
|
|||
|
|
С и с т е м а на о с н о в е с о л е й Мп2+ |
|
|
|||||||
50 |
210 |
Не |
45 |
|
|
90 |
10 |
|
75 |
45 |
Не |
|
|
твер |
|
|
|
|
|
|
|
|
твер |
|
|
деет |
|
|
— |
|
|
— |
|
|
деет |
40 |
40 |
То же |
130 |
|
105 |
10 |
60 |
45 |
То же |
||
30 |
25 |
» |
170 |
|
— |
160 |
10 |
— |
60 |
45 |
70 |
20 |
Не |
» |
220 |
|
|
30 |
20 |
|
15 |
20 |
Не |
|
твер |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
твер |
|
деет |
» |
|
|
— |
|
|
— |
|
|
деет |
10 |
То же |
100 |
|
20 |
20 |
10 |
20 |
То же |
|||
5 |
» |
» |
120 |
|
— |
10 |
20 |
— |
Не твердеет |
|
|
1 |
— |
— |
225 |
|
— |
— |
210 |
— |
— |
— |
|
н2о — |
120 |
|
— |
— |
120 |
|
— |
— |
|
||
|
|
С и с т е м а |
н а |
о с н о в е |
с о л е й |
Fe3+ |
|
|
|||
50 |
|
Не |
|
|
Не |
|
30 |
|
|
90 |
540 |
|
|
твер |
|
твер |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
деет |
— |
деет |
— |
|
|
— |
|
|
|
40 |
|
То же |
То же |
80 |
|
180 |
460 |
||||
30 |
_ |
» |
|
|
» |
|
60 |
|
|
330 |
420 |
20 |
— |
— |
|
» |
— |
70 |
|
— |
90 |
150 |
|
10 |
— |
» |
— |
|
» |
— |
60 |
|
— |
45 |
100 |
5 |
— |
* |
— |
|
* |
150 |
— |
Не твер |
|||
|
|
|
|
||||||||
|
|
» |
|
|
» |
|
|
|
|
деет |
|
1 |
— |
— |
|
— |
150 |
|
— |
— |
— |
||
н 2о |
|
» |
— |
|
|
— |
30 |
|
— |
— |
-- |
пластометрии, химического анализа [43]. |
На рис. 10 пока |
||||||||||
заны |
результаты |
исследования |
системы |
РегОз-ЗБЮг-НгО — |
|||||||
50% |
раствор КОН при |
удельной |
поверхности S yn = |
5000 |
см2/г |
||||||
и весовом |
соотношении |
Ж : Т == 0,40. |
Сопротивление системы и |
||||||||
ее емкость измеряли в ячейке с бесконтактными электродами; пластометрические кривые рш = /(т) были получены по упро щенной методике — непрерывное измерение глубины погруже ния иглы прибора Вика для зубных цементов в систему. Степень связывания щелочи а определяли путем обработки навескц
56
Основа клея
анион катион
|
оптимальнаяконцентра щелочиция, вес. % |
г/г.Т:Ж |
суткичерез |
суток3через |
Жидкость затвореиия (Ж) |
|||
|
суток7через |
суток28через |
оптимальнаяконцентра щелочиция, вес. % |
г/гт:Ж |
||||
|
|
|
Ясж образца, |
|
|
|
|
кгс/см?
Таблица 12
R сж образца,
К Г С / С М 2
|
сутки |
3 суток |
7 суток |
28 суток |
|
через |
через |
через |
через |
|
|
Р а с т в о р К ОН |
|
|
|
|
Р а с т в о р N a O H |
|
|||||
Si O f |
C u2+ |
40 |
0,65 |
80 |
370 |
480 |
900 |
40 |
0,9 |
280 |
340 |
370 |
450 |
|
>C o2+ |
50 |
0,30 |
0 |
50 |
120 |
150 |
50 |
0,25 |
0 |
0 |
45 |
230 |
|
P b 2+ |
50 |
0,5 |
0 |
15 |
60 |
100 |
50 |
0,35 |
50 |
70 |
140 |
200 |
|
C r3+ |
50 |
0,55 |
120 |
190 |
200 |
300 |
50 |
0,4 |
220 |
220 |
190 |
225 |
|
M n 2+ |
30 |
1,50 |
0 |
45 |
95 |
140 |
50 |
1,5 |
15 |
ПО |
НО |
180 |
|
F e 3+ |
50 |
0,60 |
225 |
600 |
825 |
1200 |
50 |
0,55 |
380 |
380 |
450 |
800 |
|
N i2+ |
30 |
0,1 |
30 |
140 |
190 |
0 |
30 |
0,8 |
40 |
45 |
180 |
0 |
P O f |
C u2+ |
50 |
0,9 |
45 |
100 |
240 |
430 |
50 |
1,2 |
100 |
160 |
260 |
300 |
|
B a 2+ |
5 |
0,5 |
30 |
30 |
180 |
180 |
5 |
0,4 |
15 |
60 |
70 |
75 |
|
Zn2+ |
50 |
0,8 |
30 |
80 |
130 |
170 |
50 |
1,6 |
225 |
225 |
150 |
150 |
|
A l3+ |
50 |
0,7 |
90 |
150 |
330 |
360 |
,50 |
1,2 |
80 |
70 |
70 |
70 |
|
B i 3+ |
5 |
0,45 |
40 |
100 |
120 |
130 |
5 |
0,4 |
20 |
30 |
75 |
НО |
|
C r3+ |
40 |
1,55 |
15 |
45 |
60 |
60 |
40 |
1,45 |
190 |
225 |
180 |
260 |
|
M n2+ |
50 |
0,9 |
30 |
50 |
75 |
120 |
50 |
1,75 |
0 |
15 |
15 |
150 |
|
F e3+ |
50 |
0,7 |
90 |
120 |
200 |
200 |
50 |
0,6 |
250 |
50 |
75 |
50 |
|
C o2+ |
50 |
0,45 |
30 |
135 |
140 |
140 |
_ _ |
|
— |
— |
— |
|
|
|
|
|
||||||||||
H P O f |
C u 2+ |
35 |
0,30 |
270 |
480 |
510 |
480 |
30 |
0,4 |
120 |
130 |
150 |
225 |
|
B a 2+ |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
40 |
0,45 |
190 |
270 |
225 |
225 |
h , p o : |
C u2+ |
50 |
0,6 |
30 |
150 |
330 |
330 |
40 |
0,2 |
10 |
10 |
70 |
140 |
|
B a 2+ |
30 |
0,20 |
0 |
30 |
45 |
45 |
50 |
0,15 |
90 |
180 |
200 |
420 |
|
F e 3+ |
30 |
0,35 |
50 |
150 |
210 |
400 |
,40 |
0,3 |
75 |
1С0 |
100 |
135 |
s o f |
M g 2+ |
30 |
0,15 |
30 |
30 |
170 |
180 |
30 |
0,30 |
150 |
60 |
85 |
70 |
|
Zn2+ |
0,5 |
0,2 |
120 |
270 |
30 |
10 |
1 |
0,07 |
10 |
15 |
20 |
40 |
|
A l3+ |
40 |
1,3 |
0 |
30 |
210 |
240 |
40 |
0,15 |
60 |
75 |
150 |
150 |
|
M n2+ |
1 |
0,15 |
210 |
285 |
420 |
60 |
1 |
0,12 |
0 |
0 |
30 |
90 |
|
F e 3+ |
1 |
0,15 |
15 |
90 |
190 |
300 |
20 |
0,12 |
0 |
165 |
240 |
300 |
|
C o2+ |
40 |
0,20 |
15 |
30 |
60 |
120 |
40 |
0,07 |
10 |
10 |
40 |
10 |
n o : |
M.£2+ |
50 |
0,06 |
0 |
30 |
120 |
185 |
50 |
0,7 |
0 |
10 |
30 |
220 |
|
S r2+ |
50 |
0,06 |
0 |
45 |
180 |
180 |
50 |
0,6 |
280 |
300 |
285 |
100 |
|
B a 2+ |
50 |
0,75 |
150 |
300 |
375 |
105 |
50 |
0,5 |
210 |
210 |
280 |
300 |
|
C e 3+ |
20 |
0,8 |
50 |
80 |
100 |
140 |
20 |
0,09 |
60 |
100 |
120 |
250 |
c r |
B a 2+ |
50 |
0,9 |
150 |
195 |
225 |
70 |
50 |
0,3 |
30 |
75 |
90 |
50 |
|
C a 2+ |
10 |
0,15 |
40 |
165 |
100 |
120 |
10 |
0,12 |
150 |
150 |
60 |
90 |
F “ |
M g 2+ |
30 |
0,9 |
30 |
90 |
90 |
190 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
|
Zn2+ |
1 |
0,50 |
210 |
.180 |
180 |
180 |
_ _ |
— |
— |
— |
— |
— |
|
|
||||||||||||
|
Z r4+ |
1 |
0,15 |
60 |
160 |
190 |
140 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
c o f |
C a 2+ |
50 |
0,90 |
0 |
30 |
130 |
130 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
|
|||||||||||||
|
M n 2+ |
40 |
0,55 |
10 |
40 |
150 |
200 |
|
|
|
|
|
|
I
57
абсолютным, этиловым спиртом и титрованием спиртовым раство ром бензойной кислоты, так как исходная соль и продукты взаи модействия нерастворимы в спирте. В качестве регистрирующей части схемы использовали лабораторный pH-метр марки pH-340, подключенный к самописцу [49].
Было обнаружено, что исследованные системы характери
зуются |
быстрым |
связыванием щелочи, |
и |
рост прочности струк |
||||||||
|
|
|
|
|
туры происходит в случае, |
|||||||
|
|
|
|
|
когда в системе нет свобод |
|||||||
|
|
|
|
|
ной |
щелочи. |
Установлено |
|||||
|
|
|
|
|
также, |
что |
концентрация |
|||||
|
|
|
|
|
щелочи, природа соли, соот |
|||||||
|
|
|
|
|
ношение Ж :Т, в пределах |
|||||||
|
|
|
|
|
которого возможно |
отверде |
||||||
|
|
|
|
|
вание, на общий характер |
|||||||
|
|
|
|
|
кривых не влияют. Это сви |
|||||||
|
|
|
|
|
детельствует о взаимосвязи |
|||||||
|
|
|
|
|
твердеющих систем, объ |
|||||||
|
|
|
|
|
единенных |
общими |
физико |
|||||
|
|
|
|
|
химическими |
процессами. |
||||||
|
|
|
|
|
Совместное |
рассмотрение |
||||||
|
|
|
|
|
этих кривых показало, что |
|||||||
|
|
|
|
|
падение |
емкости |
соответ |
|||||
|
|
|
|
|
ствует |
концу |
схватывания |
|||||
|
|
|
|
|
системы, увеличение проч |
|||||||
|
|
|
|
|
ности происходит в усло |
|||||||
|
|
|
|
|
виях роста значений диэлек |
|||||||
|
|
|
|
|
трической |
проницаемости и |
||||||
Рис. 10. |
Зависи м ость сопротивления |
R |
отсутствия |
свободной |
ще |
|||||||
(кри вая |
1), pH (кри вая 2), емкости |
С |
лочи. |
Подъем |
на |
кривой |
||||||
(к р и вая |
3), |
степени |
связы ван и я а (кри |
|||||||||
R — т |
авторы |
работы |
[43] |
|||||||||
в а я 4) |
и |
пластической прочности |
р т |
|||||||||
(кри вая 5) |
систем ы |
F e 20 3- 3 S i0 2-H 20 |
— |
объясняют |
потерей |
частица |
||||||
|
50% КО Н |
от времени. |
|
ми |
подвижности в |
резуль |
||||||
|
|
|
|
|
тате |
усиливающегося |
меж |
|||||
частичного взаимодействия. При превышении некоторого крити ческого значения Ж :Т, когда твердения не наблюдается, отсут
ствует и подъем на |
кривых, поскольку при таких условиях |
|
в системе (сильное |
разбавление) |
взаимодействие невоз |
можно. |
|
|
Сравнительный анализ вяжущих свойств исследуемых систем оказался полезным и позволил сделать в качественной форме некоторые выводы о влиянии природы катиона и аниона исход ной соли на вяжущие свойства композиции. Ранее была отме чена полезность применения поляризационных характеристик элементов для анализа процессов твердения с учетом того, что величина энергии связи в гидрате тем выше, чем больше поля ризующее действие катиона и поляризуемость аниона. Кисло родсодержащие анионы по величине эффективного заряда кис лорода в е-единицах (сумма полярностей связей) располагаются
58
в следующий ряд, характеризующий их способность к поляри зации:
SiO ]~ > |
SiO j- > РО ]_ > С О \ ~ |
> SO^- > N 03_ |
- 0 ,9 8 |
—0,88 - 0 ,6 7 - 0 ,5 0 |
—0,40 - 0 ,1 0 |
С учетом особенности строения электронной оболочки для оценки поляризующей способности катиона был привлечен по тенциал поляризации / = E//Z, где 2 / — сумма потенциалов ионизации, отвечающих образованию данного иона из нейтраль ного атома, Z — атомный номер элемента [50, с. 96]. Если эту ве личину / для водорода принять за единицу, то образуется срав нительная шкала относительных потенциалов поляризации (ПП) катионов (табл. 13).
|
|
|
Таблица 13 |
Катион |
Относительный |
Катион |
Относительный |
потенциал |
потенциал |
||
|
поляризации |
|
поляризации |
M g2+ |
0,83 |
Со2- |
0,92 |
С а 2+ |
0,66 |
Ni2+ |
0,95 |
S r 2+ |
0,61 |
C u 2+ |
1,03 |
В а 2+ |
0,56 |
A l3+ |
1,31 |
S n 2+ |
0,81 |
B i3+ |
1,21 |
Pb2+ |
0,83 |
C r3+ |
1,33 |
Zn2+ |
1,01 |
F e3+ |
1,34 |
М п 2+ |
0,85 |
Zr4+ |
1,42 |
Следует отметить, что максимумы значений ПП для двух
зарядных катионов приходятся на Си2+ и |
для трехзарядных — |
на Fe3+. |
|
Прочностные свойства отвердевшего |
цемента-клея изме |
няются в ряду клеев на основе силикатов больше, чем на основе фосфатов и сульфатов. Таким образом, видна связь между спо собностью аниона к поляризации и прочностными свойствами. Влияние характера аниона на указанные свойства можно на глядно проследить на элементах переходного ряда (рис. 11). При этом следует подчеркнуть, что самыми прочными полу чаются цементы на основе соединений Fe(III) и Си(II). Таким образом, обнаружено соответствие между периодичностью в из менениях ПП и прочности камня на основе силикатов, фосфа тов и сульфатов — элементов переходного ряда (рис. 12). Это происходит потому, что элементы с высоким значением ПП яв ляются более сильными комплексообразователями со значитель ной величиной энергии связи в комплексе, что и сказывается на увеличении прочности структур, в которых такие комплексы формируются.
Полученные результаты при исследовании щелочно-солевых систем элементов переходного ряда хорошо укладываются в
59