Диссертация (792867), страница 19

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 19)

Т.е. коэффициент диффузии это количество вещества, продиффундировавшего через единицу площади в единицу времени при градиентеконцентрации равном единице. При этом для стационарного и нестационарногопотоков агрессивного вещества коэффициент диффузии рассчитывают по первому или второму уравнению Фика [65]:m   DSdcdxиd cdc D 2 2 ,ddx(4.41)где m – количество продиффундировавшего вещества; S – площадь; τ – время;dcdx– градиент концентраций, т.е. изменение концентрации на расстоянии x; D– коэффициент диффузии.Коэффициент диффузии определялся по формуле:=4 22 ∆ln[(2 )−(1 )],(3 )−(2 )(4.42)где Q(t1), Q(t2), Q(t3) – относительное увеличение массы образцов принасыщении за время t1, t2, t3, определенное через равные промежутки времени Δt;R – приведенный размер образца, определяемый по формуле:12=112+122+132.(4.43)Применение этих формул позволяет определить коэффициент диффузии закороткое время, не дожидаясь полного насыщения образцов жидкостью.121Составы эпоксидных композитов и результаты исследований их проницаемости приведены в таблице 4.11.Таблица 4.11 – Составы и результаты исследований.Номерсостава1123456789101112131415161718192021222324Содержание компонентов в мас.

ч.на 100 мас. ч. смолыПортландСмола ПЭПА Бутанолцемент2345LE-8288––LE-82810––LE-82812––LE-82814––ЭД-208––ЭД-2010––ЭД-2012––ЭД-2014––LE-8281010–LE-8281025–LE-8281050–ЭД-201010–ЭД-201025–ЭД-201050–LE-828105100LE-8281010200LE-8281010300LE-8281015400LE-8281020500ЭД-20105100ЭД-201010200ЭД-201010300ЭД-201015400ЭД-201020500Коэффициент диффузии (см/сек)61,82·10-51,50·10-51,88·10-52,00·10-53,78·10-52,36·10-53,26·10-53,75·10-54,16·10-54,64·10-510,59·10-56,78·10-518,6·10-525,63·10-53,47·10-54,06·10-54,19·10-55,15·10-510,58·10-54,26·10-54,46·10-54,51·10-54,72·10-56,83·10-5По результатам исследования построены графические зависимости (Рис.4.16–4.18).Из рисунка 4.16 видно, что коэффициент диффузии является более низкимпри количестве отвердителя, равном 10 мас. ч.

на 100 мас. ч. смолы. При меньшем122количестве отвердителя получается недоотвержденная структура с повышеннымколичеством неоднородностей, куда и проникает агрессивная среда.Рисунок 4.16 – Зависимость изменения коэффициента диффузии эпоксидныхкомпозиций от содержания отвердителя: 1 – составы, на основе смолымарки ЭД-20; 2 – составы, на основе смолы марки LE-828Рисунок 4.17 – Зависимость изменения коэффициента диффузии эпоксидныхкомпозиций от содержания бутилового спирта: 1 – составы, на основе смолымарки ЭД-20; 2 – составы, на основе смолы марки LE-828123Рисунок 4.18 – Зависимость изменения коэффициента диффузии эпоксидныхкомпозиций от содержания наполнителя.

1 – составы, на основе смолы маркиЭД-20; 2 – составы, на основе смолы марки LE-828Из рисунка 4.17 видно, что коэффициент диффузии увеличивается при повышении количественного содержания растворителя. Это объясняется тем, чторастворитель повышает порообразование в отвержденных образцах - куда соответственно и проникает агрессивная среда.Из графиков следует, что максимальное количество растворителя, при котором не происходит резкого увеличения проницаемости равно 15 массовых частейна 100 массовых частей смолы.Из рисунка 4.18 видно, что коэффициент диффузии увеличивается при повышении содержания наполнителя сверх определенного количества.

Это объясняется тем, что в этом случае вяжущего недостаточно для качественного обволакивания всех зерен наполнителя – в результате возникают пустоты в матрице – и какследствие, большее проникновение агрессивной среды. При этом несмоченныевяжущим зерна портландцемента взаимодействуют с жидкостью, проникающей вобразцы.124Таким образом, в результате исследований установлено, что оптимальное количество отвердителя, при котором проницаемость минимальна, равно 10 массовым частям на 100 массовых частей смолы; с повышением количества растворителя в составах – происходит увеличение коэффициента диффузии, поэтому содержание растворителя не должно превышать 10-15 массовых частей на 100 массовых частей смолы; при повышенных содержаниях наполнителя происходитувеличение показателя коэффициента диффузии, что объясняется тем, что вяжущего недостаточно для полного обволакивания зерен и как следствие, возникаютпоры, куда и проникает агрессивная среда.

Оптимальные составы могут быть использованы для получения каркасных полимербетонных покрытий в зданиях схимическими и биологическими агрессивными средами.4.7. Выводы по главе1. Разработаны теоретические основы подбора оптимального количественного состава компонентов полимерных композитов по критерию его эффективнойпрочности.2.Проведеныэкспериментальныеисследованияупругопрочностныхсвойств полимерных композитов на уровнях микро- и макроструктуры в зависимости от основных структурообразующих факторов.3. Установлены количественные зависимости изменения свойств матричныхкомпозитов от вида полимерного связующего, содержания растворителя и наполнителя.4. Выявлены физико-механические свойства дисперсно-армированных икаркасных композитов.

Установлено увеличение прочностных показателей прииспользовании в качестве зерен заполнителя в каркасных полимербетонах гранитного щебня и дисперсно-армированного материала – стекловолокна маркиЕ2400.1254. Исследовано влияние рецептурных факторов на усадочные деформацииполимерных композитов. В результате испытания выявлена зависимость влияниянаполнителя на усадку. Выявлено существенное снижение усадки и повышениетрещиностойкости при изготовлении покрытий с применением каркасной технологии.5.

Ускоренными испытаниями исследована проницаемость полимерныхкомпозитов. Выявлено, что коэффициент диффузии увеличивается при повышении содержания наполнителя сверх определенного количества, найдено оптимальное содержание отвердителя, способствующее снижению проницаемости вэпоксидных композитах.126ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ОБРАСТАЕМОСТИ ПОЛИМЕРНЫХКОМПОЗИТОВ ПРИ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ В УСЛОВИЯХВОЗДЕЙСТВИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ И КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ5.1. Исследование обрастаемости композитов в стандартнойбиологической средеИсследования отечественных и зарубежных авторов свидетельствуют о значительном повреждающем воздействии в зданиях и сооружениях микроскопических грибов [21].

Согласно данным авторов, механизм биологической деградацииявляется сложным процессом и объединяет ряд этапов: заселение и адсорбциямикроорганизмов на поверхности изделий; образование колоний микроорганизмов и накопление продуктов метаболизма; стимулирование процессов биоразрушения за счет одновременного воздействия микроорганизмов, влажности, температуры. Интенсивность протекания данных процессов определяется структурой ихимическим составом КМ и составляющих его компонентов; технологией изготовления; степенью старения; наличием в материале минеральных и органическихзагрязнений, биозащитных компонентов.В результате действия грибов может происходить механическое разрушениематериала за счет разрастающегося мицелия; изменение физических, химических,механических свойств композиционного материала; изменение цветности изделиявследствие влияния микроорганизмов [27, 59].Основным фактором, стимулирующим размножение грибов, является влагана поверхности субстрата.

Если материал имеет незначительную влажность, тосначала появляются менее требовательные к влажности грибы, а затем уже заселяются более влаголюбивые виды или грибы, для которых первые микроорганизмы являются питательной средой [13].127Важнейшими факторами, влияющими на жизнь микробов, являются температура и реакция среды. Первая стадия биоповреждений начинается с адгезиимикроорганизмов на границе раздела. Это можно объяснить различными причинами: клейкостью, адсорбцией коллоидов, взаимодействием разноименно заряженных поверхностей, электростатическим притяжением и т.

д. После адсорбциик поверхности материала микроорганизмы вступают в комплекс взаимодействий сего компонентами.Устойчивость строительных материалов к биокоррозии прежде всего зависит от химического состава компонентов, от того, в какой мере они могут служить источниками питания для микроорганизмов [43].Отсутствие в субстрате доступных элементов питания приводит к тому, чтогрибы начинают приспосабливаться, искать новые пути заселения, при этом онимогут использовать для питания летучие и газообразные вещества из окружающего воздуха [52].Наибольшее повреждающее воздействие на строительные материалы и изделия оказывают мицелиальные грибы [81].

Их высокая деструктирующая активность обусловлена способностью адаптироваться к материалам различной химической природы. Это связано с наличием у них хорошо развитого и мобильногоферментного комплекса. В этой связи интерес вызывает изучение поведения разрабатываемых материалов в среде различных видов микроорганизмов.Были проведены исследования биологической стойкости эпоксидных композитов на основе двух видов эпоксидных смол – ЭД-20 и LE-828. Исследованияобразцов на биостойкость проведены в стандартной среде мицелиальных грибов(ГОСТ 9.049–91, метод 1, метод 3). Методика проведения эксперимента представлена во второй главе. При выполнении исследований устанавливалось влияниеколичества отвердителя, растворителя и наполнителя на обрастаемость образцовна основе эпоксидной смолы.В качестве вяжущих рассматривались смолы марок ЭД-20 и LE-828 соответственно российского и китайского производства.

Отвердителем служил поли-128этиленполиамин, растворителем – бутиловый спирт, наполнителем – портландцемент. Результаты исследований приведены в таблицах 5.1–5.3.Таблица 5.1 – Обрастаемость композитов в зависимости от содержания отвердителяСоставСмола LE-828 (100), ПЭПА (8)Смола LE-828 (100), ПЭПА (10)Смола LE-828 (100), ПЭПА (12)Смола LE-828 (100), ПЭПА (14)Смола ЭД-20 (100), ПЭПА (8)Смола ЭД-20 (100), ПЭПА (10)Смола ЭД-20 (100), ПЭПА (12)Смола ЭД-20 (100), ПЭПА (14)Степень роста грибов,баллыМетод 1Метод 32435242424143514Характеристика по ГОСТ9.049-91ГрибостоекНегрибостоекГрибостоекГрибостоекГрибостоекГрибостоекНегрибостоекГрибостоекТаблица 5.2 – Обрастаемость композитов в зависимости от содержания растворителяСоставСмола LE-828 (100), ПЭПА (10),бутанол (10), цемент (500)Смола LE-828 (100), ПЭПА (10),бутанол (25)Смола LE-828 (100), ПЭПА (10),бутанол (50)Смола ЭД-20 (100), ПЭПА (10),бутанол (10)Смола ЭД-20 (100), ПЭПА (10),бутанол (25)Смола ЭД-20 (100), ПЭПА (10),бутанол (50)Степень роста грибов,баллыМетод 1Метод 3Характеристика по ГОСТ9.049-9134Негрибостоек24Грибостоек04Грибостоек24Грибостоек14Грибостоек25Грибостоек129Таблица 5.3 – Обрастаемость композитов в зависимости от содержания наполнителяСоставСмола LE-828 (100), ПЭПА (10),бутанол (10), цемент (100)Смола LE-828 (100), ПЭПА (10),бутанол (10), цемент (200)Смола LE-828 (100), ПЭПА (10),бутанол (10), цемент (300)Смола LE-828 (100), ПЭПА (10),бутанол (10), цемент (400)Смола LE-828 (100), ПЭПА (10),бутанол (10), цемент (500)Смола ЭД-20 (100), ПЭПА (10), бутанол (10), цемент (100)Смола ЭД-20 (100), ПЭПА (10), бутанол (10), цемент (200)Смола ЭД-20 (100), ПЭПА (10), бутанол (10), цемент (300)Смола ЭД-20 (100), ПЭПА (10), бутанол (10), цемент (400)Смола ЭД-20 (100), ПЭПА (10), бутанол (10), цемент (500)Степень роста грибов,баллыМетод 1Метод 3Характеристика поГОСТ 9.049-9135Негрибостоек35Негрибостоек35Негрибостоек24Грибостоек24Грибостоек24Грибостоек35Негрибостоек34Негрибостоек34Негрибостоек35НегрибостоекРезультаты исследования показывают, что применяемые в качестве основных компонентов (отвердитель) и добавочных (растворитель, наполнители) оказывают влияние на грибостойкость материалов.

Характеристики

Список файлов диссертации