книги / Силикатные и полимерсиликатные композиты каркасной структуры роликового формирования

Рис. 3.5. Зависимость изменения относительной прочности на растяжение при трехточечном изгибе н при одноосном сжатии

композитен на основе жидкого стекла составов № 1—5 после выдерживания в воде

□—прочность па растяжение при трехточечиам изгибе

Н—прочность при одноосном а/сатии

Рис. 3.6. Зависимость изменения относительной прочности на растяжение при трехточечном изгибе и при одноосном сжатии

композитов на основе жидкого стекла составов № б— 10 после выдерживания в воде

При действии воды у композитов изменяется и массосодержание, при­ чем некоторые составы интенсивно поглощают воду, а другие — растворя­ ются в ней (рис. 3.8—3.9). Например, составы с наполнителями из кварце­ вого песка, пиритных огарков, мела и опоки активно набирают массу под действием воды в первые 7 суток, в следующие 7 суток идет небольшое растворение компонентов композитов, после чего масса образцов стабили­ зируется. Другие составы с наполнителями из доломита и диатомита в пер­ вые 7 суток экспозиции начинают терять массу.

| | —прочность на растяжение при трехточечпом изгибе BjSjgjl — прочность при одноосном сжатии

Рис. 3.7. Зависимость изменения относительной прочности на растяжение при трехточечпом изгибе п при одноосном сжатии

композитов на основе жидкого стекла составов № 23— 25 после выдерживания в воде

Длительность выдерживания, сут

—кварцевый песок крупностью 0,63— 1,25 мм

■О" —кварцевый песок крупностью 0,16—0,31 мм

Рис. 3.8. Зависимость изменения массосодержания композитов на основе жидкого стекла от вида наполнителя и длительности выдерживания в воде

Также были проведены исследования водостойкости древеснонаполненных составов. Результаты испытаний (рис. 3.10) показали, что при дей­ ствии воды у всех образцов наблюдается снижение прочности. При этом наибольшие ее потери характерны для составов на дубовых, а наимень­ шие — на еловых опилках. При действии воды у композитов изменяется и массосодержание, причем образцы в начальные сроки выдерживания по­ глощают воду, а затем начинается процесс растворения (рис. 3.11). Все со­ ставы активно набирают массу под действием воды в первые 7 суток, в сле­ дующие 7 суток идет снижение массосодержания композитов на еловых, дубовых и березовых наполнителях. Состав на ольховых опилках набирает массу постоянно вплоть до 28-х суток экспозиции.

52

Рис. 3.9. Зависимость изменения массосодсржання композитов на основе жидкого стекла от вида наполнителя и длительности выдерживания п воде

| | —прочность па растяжение при трехточечнам изгибе

ЕШ1 —прочность при одноосном сжатии

Рис. ЗЛО. Зависимость изменения относительной прочности на растяжение при трехточечном изгибе и при одноосном сжатии

композитов на основе жидкого стекла составов № 26— 29 после выдерживания в воде

Исследование влияния количественного содержания наполнителя на водостойкость жидкостекольных композитов показало, что при действии среды у всех составов также наблюдается снижение прочности (рис. 3.12). Наибольшие потери прочности на растяжение при изгибе имеет состав № 16 с наполнением 250 мае. ч. на 100 мае. ч. вяжущего, наименьшие — состав № 12 с наполнением 150 мае. ч. на 100 мае. ч. вяжущего, а наиболь­ шие потери прочности на сжатие наблюдаются у состава № 11 (с наполне­ нием 125 мае. ч. на 100 мае. ч. вяжущего), наименьшие — у состава № 16.

53

Рнс. 3.11. Зависимость изменения массосодержания композитов на основе жидкого стекла от вида наполнителя и длительности выдерживания в воде

Относительная прочность, %

□— прочность нарастяжение при трехточечном изгибе

Щ—прочность при одноосном сжатии

Рис. 3.12. Зависимость иэменеиня относительной прочности на растяжение при треггочечиом изгибе и при одноосном сжатии

композитов на основе жидкого стекла составов № 11— 16 после выдерживания в воде

54

При действии воды у композитов изменяется и массосодержание, при­ чем масса всех материалов в первые 7 суток экспозиции увеличивается под действием воды, а в последующие 7 суток идет процесс растворения, но затем массосодержание стабилизируется (рис. 3.13).

£

5"

Рис. 3.13. Зависимость изменения массосодсржання композитов на основе жидкого стекла от количественного содержания наполнителя

и длительности выдерживания в воде

Наибольшее изменение массосодержания характерно для составов №11 и № 1 2 (соответственно с наполнителем 125 и 150 мае. ч. на 100 мае. ч. вяжущего).

Наименьшее снижение массы характерно для состава № 14 с наполни­ телем в количестве 200 мае. ч. на 100 мае. ч. жидкого стекла, а образцы с содержанием наполнителя 250 мае. ч. на 100 мае. ч. жидкого стекла (состав № 16) после 28 суток экспозиции практически растворились в воде.

Зависимости изменения физико-механических характеристик жидкосте­ кольных композитов, модифицированных добавками, после вьщерживания в воде приведены на рис. 3.14—3.16. Графические зависимости показывают, что при действии воды у всех составов наблюдается снижение прочности. Наибольшие потери прочности на растяжение при изгибе имеют составы

№34 и № 37 (соответственно с добавками перманганата калия и аммиачной селитры), наименьшие — составы № 32 и № 33 (с добавками медного купо­ роса и поташа); наибольшие потери прочности на сжатие наблюдаются у со­ става № 37 (добавка — аммиачная селитра), наименьшие — у состава № 30 (добавка — алюминиевая пудра). При действии воды у композитов изменяет­ ся и массосодержание, причем масса всех составов в первые 7 суток экспози­ ции увеличивается при выдерживании в воде (наибольшее набухание про­ изошло у состава № 30), а в последующие сутки образцы начинают терять массую. Наименьшее изменение массосодержания наблюдается у состава

№33 (добавка — поташ). Составы с перманганатом калия (№ 34) уже через 21 сутки экспозиции потеряли 4,76 % массы, а через 28 суток — 8,33 %.

55

—цинковые белила— 5 мае. ч.

—аммиачная селитра — 5 мае. ч.

—IJBA — 5 мае. ч.

Рис. 3.14. Зависимость изменения массосодсржапия композитов на основе жидкого стекла от вида модифицирующей добавки н длительности выдерживания в воде

18

14

10

6

2

-2

-б

10

Рис. 3.15. Зависимость изменения массосодержання композитов на основе жидкого стекла от вида модифицирующей добавки и длительности выдерживания в воде

56

Рис. 3.16. Заппсимость изменения относительной прочности на растяжение при трехточечном изгибе и при одноосном сжатии

композитов на основе жидкого стекла составов № 30—37 после выдерживания в воде

3.5.Стойкость композитов в водном растворе едкого натра

Как уже было сказано выше, растворы на основе жидкого стекла имеют высокую стойкость в концентрированных кислотах. При их воз­ действии они даже могут набирать прочность. Но растворы на силикатном вяжущем относительно стойки к разбавленным кислотам и практически нестойки в водном растворе едкого натра. Нами проведены исследования стойкости по показателю потери массы растворов на основе жидкосте­ кольного связующего (с разным видом наполнителя в щелочной среде, наиболее неблагоприятной для этого вяжущего. Испытанию подверглись

6составов:

1.ЖС — 100 мас.ч., КФН — 18 мас.ч., кварцевый песок — 225 мас.ч.,

2.ЖС — 100 мас.ч., КФН — 15 мас.ч., кварцевый песок — 225 мас.ч.,

3.ЖС — 100 мас.ч., КФН — 18 мас.ч., диатомит— 40 мае. ч.,

4.ЖС — 100 мас.ч., КФН — 15 мас.ч., диатомит — 40 мае. ч.,

5.ЖС — 100 мас.ч., КФН — 18 мас.ч., пиритные огарки — 50 мае. ч.

6.ЖС — 100 мас.ч., КФН — 15 мас.ч., пиритные огарки — 50 мае. ч.

Были изготовлены образцы размером 1*1x3 см, которые после тверде­ ния в течение 28 суток в нормальных температурно-влажностных условиях погружались на 30 часов в 10 %-ный раствор щелочи. Графики зависимости потери массы от длительности выдерживания в агрессивной среде приведе­ ны на рис. 3.17.

57

Рис. 3.17. Изменение массосодержания композитов в 10 %-ном растворе едкого натра

Из результатов испытаний следует, что при воздействии агрессивной среды у всех составов уменьшается массосодержание за счет процессов вымывания. Причем составы в течение суток теряют от 25 до 60 % массы. Выявлено положительное влияние увеличения содержания кремнефтори­ стого натрия для составов с разными наполнителями. Так, увеличение его содержания на 3 мас.ч. позволяет повысить стойкость материала на 9 %. Состав № 3 более стоек при воздействии агрессивной среды в результате введения в жидкое стекло в качестве наполнителя диатомита за счет повы­ шения количества образовавшего геля кремнеземистой кислоты.

Одним из способов повышения химического сопротивления жидкосте­ кольных композитов является введение в их состав полимерных добавок. В табл. 3.4 приведены результаты сравнительных испытаний химической стойкости композиций с полимерной добавкой и с бездобавочным составом.

Анализ испытаний свидетельствует о различных процессах, происхо­ дящих в композитах на основе жидкого стекла при выдерживании их в аг­ рессивных средах. Деградация протекает по различным механизмам. В не­ которых средах массосодержание материалов увеличивается, а в других — уменьшается. Испытания во всех средах показали положительное влияние полимерной добавки на химическую стойкость. Из рассмотренных сред наиболее сильное агрессивное воздействие на силикатные и полимерсиликатные материалы оказали 63 %-ный раствор серной кислоты, 85 %-ный раствор ортофосфорной кислоты, 2 %-ный раствор технического едкого натра и 44 %-ный раствор едкого натра. В других средах, таких, как, на­ пример, пивные дрожжи, увеличиваются прочностные свойства композита. Это, видимо, объясняется положительным влиянием данной среды на про­ цессы структурообразования.

58