РОЗДІЛ 2
ВИКОРИСТАНІ МАТЕРІАЛИ. МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Характеристика використаних матеріалів
На властивості пластбетону на фурановій зв’язуючій речовині впливає цілий ряд
технологічних факторів, у тому числі вибір вихідних матеріалів.
В якості полімерної зв’язуючої речовини використаний фурфурольно-ацетоновий
мономер ФА, що випускається на Миколаївському гідролізно-дріжджовому заводі,
хімічний склад якого наступний: монофурфуриліденацетон 66...69%;
діфурфуриліденацетон – 23...25%; полімерні продукти – 3...5%; вода –
0,7...1,3%; ацетон – до 1%; фурфурол – до 1,3%; зольність 0,1...0,3%.
Щільність мономера ФА при 20оС складає 1,11...1,16 кг/дм3, рН знаходиться в
межах 4,0; швидкість полімеризації з бензолсульфокислотою при 170оС – не більш
90 с; вміст вологи – не більш 2%; розчинність в ацетоні повна.
Для модифікації полімерноі зв’язуючої речовини використана кисла смолка –
техногенний продукт Дніпропетровського коксохімічного заводу, а також фуриловий
спирт – побічний продукт виробництва фурфуролу.
Утворення кислої смолки при ректифікації сирого бензолу відбувається під
каталітичним впливом концентрованої сірчаної кислоти на реакцію полімеризації,
що протікає між неграничними і сірчистими сполуками. Кисла смолка робить на
фуранові композиції пластифікуючу дію і знижує витрату мономера ФА.
Хімічний склад кислої смолки наступний, мас. ч.: бензольні вуглеводні –
10-17,4; кислотна частина – 20,4; вода після відстою – 1,0-1,5; інше –
полімери. Щільність кислої смолки 1,175 кг/дм3.
В якості отверджувача фуранової зв’язуючої речовини використана
бензолсульфокислота (БСК) С6Н5SО3Н, що представляє собою кристалічний продукт
із відносною молекулярною масою 158,8. Хімічний склад БСК наступний, мас. ч.:
моносульфокислота бензолу – 98,4-98,6; вільна сірчана кислота – 1,2-1,4%;
бензол – не більш 0,2%.
В якості тонкодисперсного наповнювача полімерної зв’язуючої речовини
використані мелений цегельний бій, шлам гірничо-збагачувальних комбінатів
Криворізького гірничорудного басейну з питомою поверхнею 250…400 м2/кг, що
містить SiO2 89-94%, а також тонкодисперсний кремнезем, що представляє собою
білий порошок, одержуваний з фільтрових осадків Стахановського заводу
феросплавів, ТУ 14-5-157-93. Істинна щільність кремнезему складає 2,2 кг/дм3,
середня питома поверхня – 250…300 м2/кг. Хімічний склад кремнезему наведений у
табл. 2.1.
Таблиця 2.1
Хімічний склад кремнезему
SiO2
CaO
Fe2O3
MgO
Al2O3
Na2O
SO3
П.п.п.
91,2
0,08
0,03
0,08
0,13
1,37
0,09
7,02
Для з’ясування впливу різних факторів на процеси структуроутворення наповненої
полімерної матриці пластбетону використаний портландцемент II/Б-Ш-400
Краматорського цементного заводу і ПЦ I-400-Н ВАТ «Балцем», що задовольняють
вимогам ДСТУ Б В.2.7-46-96 (табл. 2.2, 2.3).
Таблиця 2.2
Мінералогічний склад цементів
Завод-виробник
Вид і марка цементу
Вміст мінералів, %
C3S
C2S
C3A
C4AF
Краматорський
ПЦ II/Б-Ш-400
61,55
16,91
5,70
16,40
ВАТ «Балцем»
ПЦ I-400-Н
65,70
14,80
5,20
12,80
Таблица 2.3
Фізико-механічні характеристики цементів
Завод-виробник
НГ,
Терміни тужавіння, хв
Міцність при згині, МПа
Міцність при
стиску, МПа
початок
кінець
2 доби
28 діб
2 доби
28 діб
Краматорський
24,0
48
287
3,4
6,2
18,8
40,8
ВАТ «Балцем»
24,0
56
256
3,8
6,4
19,1
41,3
Як заповнювачі застосовувалися пісок кварцовий кар'єру «Кондрашевська Нова» з
модулем крупності 1,1, насипна щільність 1440 кг/м3, пустотність 41,4%,
водопотреба 9%; пісок кварцово-залозистий з відходів гірничо-збагачувальних
комбінатів Кривбасу з модулем крупності 2,1, насипна щільність 1620 кг/м3,
пустотність 43,8%, водопотреба 7%; щебінь гранітний Бугаївського кар'єру
фракції 10-20, істинна щільність 2500 кг/м3, насипна щільність 1640 кг/м3,
щебінь Марусинського кар'єру фракції 10-20, істинна щільність 2300 кг/м3,
насипна щільність 1580 кг/м3, марка по міцності 1200, а також щебінь з бою
глиняної цегли фракції 10-20.
2.2. Методи досліджень
Визначення пористості пластбетону здійснювалося методом ртутної порометрії як
одним з найбільш точних методів. Метод ртутної порометрії заснований на
незмочуваємості ртуттю полімерної матриці. У дослідженнях використаний
двохкамерний дилатометр високого тиску, що виключає необхідність коректування
на стискальність об’єму ртуті і зразка і зміну опору дроту в дилатометрі.
Інфрачервона спектроскопія використана з метою визначення впливу складу
полімерної зв’язуючої речовини на властивості полімерної матриці. Дослідження
проводилися на приладі «SPECORD 75 IR» підприємства «Carl Zeiss Jena», що
дозволяє реєструвати спектри в ІЧ-діапазоні хвильових чисел від 4000 до 400
см-1 (довжина хвилі 2,5...25 мкм). Підготовка проб виконувалася за стандартною
методикою. Пропускання проби записувалася лінійно як функція хвильового числа.
За рахунок підсумовування дисперсій, що даються ґраткою і призмою, у подвійному
монохроматорі спектрофотометра досягалася роздільна здатність Ј1 см-1 у
діапазоні від 4000 до 400 см-1. Швидкість сканування 20 см-1/хв, ширина щілини
0,13 мм. Призма з бромистого калію, що використовувалася для подвійного
проходження, забезпечувала приглушення розсіяного світла. Розшифровка спектрів
здійснювалася за допомогою спеціальних атласів спектрів.
Мікроскопічні дослідження проведені за допомогою скануючого електронного
мікроскопа типу Mini-SCM (Японія) при збільшенні 12000. Дослідження проведені
за допомогою реплік. Зразки заморожували в рідкому азоті для попередження
виникнення артефактів, потім готувалися репліки. Для зняття електричного
заряду, що виникає при дослідженнях у
- Київ+380960830922