раздел 2
материалы и методы исследования
2.1. Использованные материалы в экспериментальных исследованиях.
При проведении экспериментальных исследований в качестве связующего
инъекционных растворов использованы: алкилрезорциновая смола ЭИС-1,
представляющая собой продукт конденсации эпихлоргидрина с алкилрезорциновой
фракцией сланцевых фенолов, выкипающей при температурах 270…3200С в присутствии
щелочи, а также алкилрезорциновая смола ЭБФ-18, представляющая собой
триглицидиловый эфир аддукта борной кислоты с алкилрезорцином.
В качестве модификаторов использованы: нитрильный каучук, представляющий собой
продукт совместной полимеризации бутадиена и нитрила акриловой кислоты в водной
эмульсии, структурная формула
…-(-СН2-СН=СН-СН2-СН2-СН2-СН-СН2-СН-СН-СН-)n-…
¦ ¦
СN CH=CH2CN
и полисульфидный каучук – тиокол, представляющий собой полисульфидный полимер,
состоящий из ненасыщенных эластомерных цепей с концевыми меркаптановыми
группами, структурная формула
HS-(CH2- CH2-O- CH2-O-CH2-O-CH2-CH2-S-S)n-C2H2-O-CH2-O-CH2-O-C2H4-SH.
Основные характеристики модификаторов приведены в табл. 2.1 и 2.2.
В качестве наполнителей использованы портландцемент М 400 и пыль
электрофильтров Криворожского горно-металлургического комбината (ГМК) и
Каменец-Подольского цементно-шиферного комбината (ЦШК), химический и
минералогический состав наполнителей, а также их свойства представлены в табл.
2.3…2.5.
Таблица 2.1
Свойства нитрильного каучука
Наименование показателея
Единица измерения
Показатель
Содержание влаги
0,2
Содержание летучих
0,4
Содержание карбоксильных групп
2,9
Содержание золы
0,01
Содержание неозона
2,3
Вязкость
Па•с
12
Внешний вид
Вязкая масса темно-коричневого цвета, без механических включений
Таблица 2.2
Свойства жидкого тиокола
Наименование показателя
Единица измерения
Показатель
Вязкость при 250С
Па•с
Содержание влаги
0,2
Потери в массе, не более
0,1
Содержание общей серы, не более
40
Содержание SH-групп
3…4
Содержание примесей, нерастворимых в бензоле, не более
0,6
Содержание железа, не более
0,15
Внешний вид
Вязкая однородная жидкость темного цвета с зеленоватым оттенком без
механических включений
Таблица 2.3
Химический состав наполнителей
Завод-произ-
водитель
Вид и марка
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
SO3
Na2O
K2O
Криворожский цементный
завод
ПЦ II/Б-Ш-400
28,55
5,60
2,56
57,85
3,18
1,79
0,37
0,10
Криворожский ГМК
пыль
22,76
3,78
2,79
64,92
4,37
0,96
0,29
0,13
Каменец-Подольский ЦШК
ПЦ II/А-Ш-400
24,58
5,50
6,08
59,67
1,18
2,08
0,46
0,45
Каменец-Подольский ЦШК
пыль
23,76
3,89
5,81
60,72
2,32
2,12
0,84
0,54
Таблица 2.4
Минералогический состав цементов
Завод-производитель
Вид и марка цемента
C3S
C2S
C3A
C4AF
Криворожский ЦЗ
ПЦ II/Б-Ш-400
59,43
21,89
7,37
11,31
Каменец-Подольский ЦШК
ПЦ II/А-Ш-400
55,67
21,84
10,03
12,43
Таблица 2.5
Физико-механические характеристики цементов
Завод-производитель
НГ, %
Сроки схватыва-
ния, мин
начало | конец
Прочность при
изгибе, МПа
7 сут | 28 сут
Прочность при
сжатии, МПа
7 сут | 28 сут
Криворожский ЦЗ
24,2
146
269
4,7
6,1
24,6
41,3
Каменец-Подольский ЦШК
24,6
141
407
3,8
5,9
23,7
42,8
В качестве заполнителя для полимерных инъекционных растворов использован
кварцевый песок различной крупности, характеристики которого приведены в табл.
2.6.
Таблица 2.6
Гранулометрические характеристики мелкого заполнителя
Вид песка
Насыпная плотность, кг/м3
Частные остатки на ситах, %
2,5
1,25
0,63
0,315
0,16
Крупный
1520
16,1
22,9
52,7
7,8
0,5
Средний
1500
9,6
20,2
21,6
27,8
20,8
Мелкий
1490
12,1
6,9
32,6
48,4
Гранулометрический состав цементной пыли и цемента характеризовались удельной
поверхностью. Для цементной пыли – 470-600 м2/г, для цементов – 320-340 м2/г.
2.2. Методы и результаты исследований физико-механических характеристик
полимерных композиций.
В диссертационной работе были использованы следующие методы исследований.
Определение вязкости полимерных композиций. В исследованиях использован
вискозиметр РВ-7 Воларовича М.П., для которого разработана методика пересчета
условной вязкости (секунды) в Паскаль-секунды [61]. Выбор методики и типа
вискозиметра вызван широким диапазоном вязкости исследуемых полимерных
материалов.
При проведении опытов для построения кривой пересчета на РВ-7 определялось
время истечения жидкостей с заранее известными значениями динамической
вязкости, плотность которых изменялась примерно в том же диапазоне, что и
полимерных материалов. Построенная по этим данным кривая (рис. 2.1) позволяет
производить пересчет условной вязкости в секундах в Паскаль-секунды.
Эмпирические формулы для пересчета получены при разделении кривой на два
интервала: 9,5 с‹ t ‹ 11,5 с и 11,5 с ‹ t ‹ 15 с.
Первый участок может быть представлен показательной функцией вида [62]
, (2.1)
где a, b – константы;
t – время истечения жидкости, с.
Эмпирическая формула, полученная для временного интервала 9,5 с‹ t ‹ 11,5 с,
имеет следующий вид:
Аппроксимация кривой на втором интервале может быть представлена в виде прямой
линии
(2.2)
где a и b – константы, а t – время, с.
Определив экспериментальным путем параметры a и b, получим формулу в виде
, (2.3)
погрешность которой не превышает 0,5•10-3 Па•с.
С помощью вискозиметра РВ-7 можно также прямо или косвенно определять
напряжения сдвига в зависимости от времени при постоя