книги / Силикатные и полимерсиликатные композиты каркасной структуры роликового формирования

Нами при выполнении исследований рассматривались составы, в кото­ рых в качестве активных минеральных добавок использовались молотый керамзит, мел, а также бинарный наполнитель, состоящий из смеси порош­ ков известняка и керамзита, взятых в соотношении 1:1. Каждый состав включал две партии образцов, одна из которых отверждалась в условиях термовлажностной обработки, а вторая — при нормальных температурно­ влажностных условиях. Результаты испытания, приведенные на рис. 4.7, свидетельствуют о значительном влиянии на стойкость в 10 %-ном раство­ ре серной кислоты способа отверждения композиций.

Длительность выдерживания, сут

-— составы, отвержденные вусловиях термовлажностной обработки

—— — — составы, отвержденные при нормальныхусловиях

Рис. 4.7. Зависимость изменения коэффициента химической стойкости и массосодержания стеклощелочного и цементного связующих

от длительности выдерживания в 10 %-ном растворе серной кислоты: 1 — стеклощелочное связующее с керамзитовой пылью;

2 — то же с бинарной добавкой; 3 — то же с мелом; 4 — цементное связующее

91

Как следует из графика, лучшие показатели химической стойкости ока­ зались присущи составу, отвержденному в условиях термовлажностной об­ работки, в котором в качестве активной минеральной добавки использовался молотый керамзит. После 90 суток выдерживания в среде данная компози­ ция имела коэффициент химической стойкости более 0,6. Массосодержание при этом увеличилось на 2,4 %. Все составы, отвержденные при нормальных условиях, разрушились полностью в течение первых 5— 10 суток. Столь за­ метное отличие химической стойкости составов от способа отверждения можно объяснить тем, что при твердении в нормальных условиях значи­ тельное количество вводимой извне щелочи оказывается несвязанной. Сво­ бодная щелочь определяет большую скорость протекания химических про­ цессов, способствующих разрушению структуры материала.

Кроме химических кислот, используемых на ряде предприятий в про­ изводственных процессах, деструктивное воздействие на строительные ма­ териалы и конструкции могут оказывать кислые среды, характерные для зданий пищевой промышленности и животноводческих комплексов.

Оценка разрушения структуры композитов на основе отходов стекла под воздействием агрессивных сред, моделирующих воздействие продуктов метаболизма микроорганизмов, осуществлялась при помощи коэффициента стойкости, определяемого как относительное изменение предела прочности при сжатии после выдерживания образцов в агрессивной среде — водном растворе лимонной кислоты и перекиси водорода, интервал продуцирова­ ния которых микроорганизмами, согласно данным 3. А. Турковой, состав­ ляет соответственно 0,1— 10 и 0,03— 3 % [237]. Контроль изменения проч­ ности осуществлялся после 30 и 60 суток выдерживания в агрессивной сре­ де. Задача эксперимента заключалась в установлении деградационных за­ висимостей, характеризующих изменение коэффициента биологической стойкости различных систем вяжущего на основе стеклобоя от длительно­ сти воздействия агрессивной среды, и в определении ее концентрации, ока­ зывающей наибольшее разрушающее воздействие на связующее. Решение осуществлялось реализацией матрицы планирования, варьируемыми фак­ торами по которой являлись содержание лимонной кислоты и перекиси водорода в водном растворе.

После обработки результатов эксперимента получены математические зависимости, позволяющие моделировать биологически активные среды, приводящие к наибольшей деградации каждой из исследуемых систем. Бы­ ло установлено, что наибольшая биологическая стойкость характерна для системы, в которой в качестве минеральной добавки использована порош­ кообразная фракция керамзита. Графические зависимости изменения коэф­ фициента биологической стойкости связующих с керамзитом в качестве минеральной добавки от соотношения компонентов агрессивной среды приведены на рис. 4.8. Результаты проведенного эксперимента показывают, что среда, моделирующая воздействие продуктов метаболизма микроорга­ низмов, способна оказывать деструктивное воздействие на стеклощелочное связующее.

92

Содержание лимонной кислоты, %

Рис. 4.8. Зависимость изменения коэффициента биологической стойкости связующего от концентрации агрессивной среды

4.6.Химическое сопротивление в нефтепродуктах

При использовании материалов и изделий на основе стеклощелочного связующего в помещениях по обслуживанию автомашин, тракторов и дру­ гой техники требуется, чтобы связующее было стойким к воздействию нефтепродуктов. В наших исследованиях стойкость связующего оценива­ лась по изменению массосодержания и прочности композиций после вы­ держивания в керосине и машинном масле. При проведении эксперимента рассматривались составы с керамзитовой пылью и известняком в качестве минеральных добавок, состав с керамзитовой пылью и добавкой кремнеф­ тористого натрия и состав, модифицированный жидким натриевым стек­ лом с добавкой кремнефтористого натрия. Результаты эксперимента при­ ведены на рис. 4.9 и 4.10.

Из графиков следует, что лучшими показателями стойкости в услови­ ях воздействия керосина обладает состав с керамзитовой пылью и добав­ кой кремнефтористого натрия, в условиях воздействия машинного мас­ ла — состав с керамзитовой пылью и добавками жидкого стекла и крем­ нефтористого натрия. Коэффициенты стойкости после выдерживания в течение 90 суток у этих составов составили соответственно 1,32 и 1,30.

Сравнивая стойкость связующих в воде, керосине и машинном масле, можно убедиться, что вода оказывается более агрессивной средой. В рабо­ тах А. М. Подвального и 3. Н. Цилосани [174, 249] это объясняется раз­ личными полярностями вышеназванных сред. При увеличении полярности жидкости возрастает ее разрушающее воздействие на структуру компози­ ционных материалов.

93

Рис. 4.9. Зависимость изменения коэффициента химической стойкости и массосодержания стеклощелочного связующего

от длительности выдерживания в машинном масле:

1 — состав с известняком;

2 — состав с керамзитом;

3 — то же с добавкой кремнефтористого натрия; 4 — то же с добавкой жидкого стекла и кремнефтористого натрия

94

Изменение массосодержания.

Длительность выдерживания, сут

Коэффициент химической

Длительность выдерживания, сут

Рис.4.10. Зависимость изменения коэффициента химической стойкости

имассосодержания стсклощелочиого связующего от длительности выдерживания в керосине:

1 — состав с и звестняком;

2 — состав с керамзитом;

3 — то ж е с добавкой кремнефтористого натрия;

4 — то ж е с добавкой ж идкого стекла и крем нефтористого натрия

95

4.7.Биологическое сопротивление связующих

Долговечность и надежность строительных материалов и конструк­ ций, эксплуатирующихся в животноводческих зданиях и птицеводче­ ских комплексах, мясомолочных и консервных комбинатах, предприяти­ ях микробиологической промышленности и в других отраслях, в кото­ рых применяются и перерабатываются органические материалы, спо­ собные быть питательной средой для различных микроскопических ор­ ганизмов, обусловлены степенью их защищенности от биологических повреждений. Под биоповреждениями понимают лю бое нежелательное изменение свойств и нарушение работоспособности материалов и кон­ струкций в результате воздействия биологически активных сред и про­ дуктов жизнедеятельности микроорганизмов [144, 39, 225, 241].

К биологически активным средам относятся бактерии, грибы, актиномицеты. Самыми активными разрушителями являю тся мицелиальные грибы, которые потребляют материал или отдельные его компоненты в качестве продуктов питания, а также оказывают химическое воздействие на материал в результате выделения продуктов жизнедеятельности, к которым в первую очередь относятся органические кислоты, ферменты, аминокислоты. Подсчитано, что ущерб, причиняемый зданиям и соору­ жениям в результате биоповреждений, составляет многие десятки мил­ лиардов долларов ежегодно [39].

Поселяясь на поверхности строительных конструкций, микроорга­ низмы наряду с разрушающим воздействием вызывают ухудш ение эко­ логической ситуации в помещениях — приводят к возникновению запа­ ха плесени, выделяют токсичные продукты, аллергены, что может быть причиной серьезных заболеваний, так как некоторые виды микроорга­ низмов являются патогенными по отношению к человеку и животным. Например, специальный журнал Европейского медицинского общества сообщает, что попавшие в человеческий организм мельчайш ие дозы грибкового яда могут вызвать через несколько лет появление раковых опухолей. Финскими специалистами подсчитано, что на лечение одного больного с аллергическими заболеваниями затрачивается в год около 3 400 долларов. Из вышеизложенного следует, что риск возникновения и развития биоповреждений должен быть исключен на самой ранней ста­ дии, т. е. уже при проектировании зданий и сооружений. В этой связи создание строительных материалов и конструкций с улучш енным био­ логическим сопротивлением является важной задачей в области строи­ тельного материаловедения.

Изучение биологического сопротивления связующих на основе боя стекла осуществлялось в соответствии с методикой, приведенной в главе 2. Результаты исследований степени обрастания грибами компонентов, вхо­ дящих в состав связующих, и непосредственно самих отвержденных компо­ зиций приведены в табл. 4.3 и 4.4.

96

Как видно из рис. 4.11—4.14, оптимальное количество щелочи, необхо­ димо для отвердения стеклощелочного связующего и придания материалам необходимых фунгицидных и требуемых физико-механических свойств, составляет:

на молотом кирпиче глиняном обыкновенном — 5,5— 6,5 %; на молотом керамзите — 5,8— 7,1 %; на молотой высушенной глине — 7,1— 7,5 %.

Рис. 4.11. Зависимость изменения массосодержання стеклощелочных композитов от количества щелочи и вида алюмосодержащей добавки (метод А)

100