ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2019
Просмотров: 4322
Скачиваний: 9
93
2. Свойства, характеризующие способность материалов
сопротивляться действию химически агрессивной среды, вызы-
вающей в них обменные реакции и приводящие к разрушению
материалов.
Это кислотостойкость, щелочестойкость, стойкость к одно-
временному действию комплекса химически активных агентов и
др. Кроме того, для некоторых материалов химические свойства
оцениваются по способности не разлагаться, не разрушаться с
течением времени (органические вяжущие вещества, полимеры
и материалы на их основе).
Химическая стойкость зависит от:
− химического состава;
− минерального (фазового) состава;
− микроструктуры (соотношения кристаллических и
аморфных фаз: у аморфных фаз выше химическая ак-
тивность, чем у кристаллических);
− макроструктуры: чем плотнее материал (ниже порис-
тость), тем выше химическая стойкость.
Кислото- и щелочестойкость – свойства материалов, ха-
рактеризующие их способность противостоять разрушающему
действию, соответственно, растворов кислот или их смесей и
водных растворов щелочей. Эти свойства характеризуются по-
терей массы измельченного материала при обработке опреде-
ленными растворами кислот или щелочей (в %).
О химической стойкости материалов можно приблизитель-
но судить по химическому составу и по модулю основности:
94
2
2
o
2
2
3
%CaO + %MgO + %Na O K O
M =
.
%SiO + %Al O
(5.22)
При низких значениях модуля основности (много SiO
2
в со-
ставе) материалы стойки к кислотам, но способны к взаимодей-
ствию со щелочами – кварц, гранит, кварцит, силикатное стекло.
Кроме этого, кислотостойки углеродистые стали, чугуны, со-
держащие более 2,5 % углерода, титан.
При высоких значениях модуля основности материалы ще-
лочестойки, но разрушаются кислотами.
Например, М
о
цементного камня ~ 3/2 – цементные мате-
риалы разрушаются большинством кислот и щелочестойки.
У горных пород, состоящих из кальцита СаСО
3
(известняк, мра-
мор), модуль основности имеет очень большое значение – поро-
ды легко разрушаются кислотами, но щелочестойки.
К щелочестойким материалам относятся известняки, мра-
мор, бетоны на основе портландцемента и глиноземистого
цемента, специальные хромоникелевые стали, никелевые лату-
ни, стекло, содержащее оксид бора и др.
Степень стойкости материалов к разрушающему действию
растворов различных кислот или щелочей различна и требует
конкретной оценки в зависимости от предполагаемой области
применения.
Битум не устойчив в щелочной среде, а древесина не устой-
чива ни в щелочной, ни в кислой среде.
Достаточно высокую стойкость к действию растворов ще-
лочей и кислот проявляют керамические материалы, диабаз и
базальт, шлакоситаллы, многие пластмассы.
Важным свойством, характеризующим стойкость органиче-
ских строительных материалов, в первую очередь полимерных
материалов, является их маслобензостойкость (топливостой-
кость) – способность этих материалов противостоять действию
жидких углеводородных топлив. При контакте с углеводорода-
ми и маслами минерального происхождения многие полимеры,
особенно резины, набухают. У резиновых материалов степень
95
набухания может достигать нескольких сотен процентов. Мас-
лобензостойкость необходимо учитывать при выборе материа-
лов для покрытия полов гаражей, станций технического обслу-
живания, некоторых промышленных зданий, животноводческих
помещений и т.п.
При выборе химически стойких материалов необходимо
учитывать также способность материалов противостоять дейст-
вию растворов солей, газов и одновременному действию не-
скольких агентов в химически агрессивных средах.
К физико-химическим свойствам материалов относят их ад-
гезионную способность. Адгезия (от лат. adhaesio – «прилипа-
ние») – сцепление и связь между находящимися в контакте по-
верхностями разнородных по составу (твердых или жидких) тел
(фаз), обусловленные межатомными силами притяжения. Это
свойство имеет большое значение при сварке и пайке мате-
риалов, склеивании, нанесении защитно-декоративных (эмале-
вых, лакокрасочных и др.) покрытий, создании композиционных
материалов – пластмасс, бетонов.
В связи со все расширяющимся внедрением в строительную
практику синтетических полимерных материалов (и особенно
отделочных пластмасс) важным критерием аттестации качества
строительных материалов и изделий является оценка их сани-
тарно-гигиенических характеристик – токсичности, биологиче-
ского действия вредных для людей химических загрязнений
внешней среды и интенсивного запаха в результате миграции из
материалов остаточных мономеров, катализаторов, стабилиза-
торов, пластификаторов, растворителей и других низкомолеку-
лярных соединений, а также в результате деструкции в процессе
переработки и эксплуатации. Применение в зданиях и сооруже-
ниях материалов, обладающих любой степенью токсичности,
категорически запрещается.
Коррозия (от лат. сorrodo – «разъедаю») – процесс разруше-
ния материала под действием агрессивных факторов окружаю-
щей среды.
Коррозия металлов – разрушение вследствие химического и
электрохимического взаимодействия их с коррозионной средой;
96
коррозию железа и сплавов на его основе называют ржавлением.
Коррозию горных пород называют выветриванием. Коррозия
бетона – разрушение бетона в результате физического, химиче-
ского, физико-химического и биологического взаимодействия с
внешней средой.
Коррозионная стойкость – способность материала сопро-
тивляться разрушению в результате действия внешней агрес-
сивной среды.
Коррозионная стойкость – это комплексное, а не только хи-
мическое свойство строительных материалов.
Коррозионная стойкость определяется составом и структу-
рой материала, наличием механических напряжений, состояни-
ем поверхности, условиями воздействия агрессивной среды.
Количественно коррозионная стойкость материалов оцени-
вается по 10-балльной шкале (табл. 5.9), характеризующей
уменьшение толщины материала (в мм/год).
Таблица 5.9
Шкала оценки коррозионной стойкости материалов
Группа стойкости
материалов
Скорость коррозии,
мм/год
Балл
Совершенно стойкие
Весьма стойкие
Стойкие
Понижено стойкие
Малостойкие
Нестойкие
Менее 0,001
0,001…0,005
0,005…0,01
0,01…0,05
0,05…0,1
0,1…0,5
0,5…1
1…5
5…10
Более 10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Материалы, отличающиеся коррозионной стойкостью в
различных агрессивных средах (оценка по шкале не выше
5 баллов), называются коррозионностойкими. К ним относятся
керамические материалы с плотным черепком, стекла, асбесты,
97
легированные стали, сплавы титана и алюминия, многие пласт-
массы и др.
Коррозионная стойкость металлов оценивается также по
потере массы материала с единицы площади (в г/(м²·ч)), по по-
тере механической прочности, пластичности и по другим пока-
зателям.
Коррозионную стойкость металлов повышают легирова-
нием, рафинированием, нанесением защитных покрытий, хими-
ко-термической обработкой и другими способами.
5.4.2. Выветривание горных пород и способы защиты
Выветривание – процесс разрушения горных пород и ка-
менных материалов под действием различных факторов окру-
жающей среды.
Стойкость к выветриванию зависит от минерального соста-
ва и строения. Устойчивым к выветриванию является кварц, ма-
лоустойчивыми – полевые шпаты ортоклаз и микроклин, неус-
тойчивыми – основные плагиоклазы, оливин, кальцит, доломит,
гипс, химически активные минералы – сульфиды, сульфаты.
Факторы, вызывающие разрушение каменных материалов:
физико-механические:
− суточные колебания температуры (возникновение
внутренних напряжений за счет разного изменения
объема зерен различных минералов с отличными пока-
зателями температурного линейного и объемного рас-
ширения);
− совместное действие воды и мороза (возникновение
напряжений, связанных с проникновением и замерза-
нием воды в порах и микротрещинах материалов, в том
числе возникающих при добыче и переработке горной
породы);
физико-химические:
− действие воды на минералы с повышенной раствори-
мостью (гипс, карбонаты) (растворение и вымывание);