Металдардың құрылымын оптимизациялау

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 25 Декабря 2013 в 23:56, доклад

Краткое описание

Металдар -металдық жылтыры бар, электр тогін және жылуды жақсы өткізетін, сонымен қатар соғуға, балқытып пісіруге болатын мөлдір емес заттарды айтады. Әдетте металдар практикада таза түрінде емес, көбінесе қортпалар түрінде пайдаланылады. Барлық металдар мен қорытпалар жалпы қара металдар және түсті металдар болып екі топқа бөлінеді.

Прикрепленные файлы: 1 файл

Материалдардың құрылымы мен қасиеттерін оптимизациялау.docx

— 80.70 Кб (Скачать документ)

Электротехникалық материал деп –электрмагнитті өріске қатысты қандайда бір қасиеттермен сипаталатын, соған байланысты техникада қолданылатын материалды айтамыз.

Электр өріс бойынша материалдарды өткізгішті, жартылай, диэлектрикті деп бөледі.

Өткізгішті – матреиал деп электр тогын өткізетін, электрлі қасиеттермен сипатталатын материалды айтамыз. Олардың физикалық шамасы меншікті кедергісі өте аз. Бұл материалдардан резистор, жылытқыш, элементтер дайындалады.

Жартылай өткізгіш материал-диэлектрикалық және өткізгіш материалдар аралығында өзінің меншікті өикізгіштігімен сипатталатын материалды айтамыз. Олар өткізгіштігі және кернеуі өзгерген кезде немесе басқа сыртқы факторлар температура мен жарық әсерінен болады. Бұл материалдардан диод, транзистор т.б. приборлар қолданылады.

Диэлектриктер –  ең жоғарғы меншікті кедергілі затты  айтамыз. Олар көбіне электроқшаулағыш материал ретінде қолданылады. Олар электр тогының басқа жолдармен өтуіне қарсы тұратын материал.

Практика жүзінде  диэлектриктердің электротехникада активті  және пассивті қасиеттеріне байланысты пайдаланатыны анықталды.

Активті диэлектриктердің айырмашылығы олардың басқару қасиеттеріне байланысты. Оған келесі материалдар  жатады: пьезоэлектриктер, сегнетоэлектриктер, электрооптикалық материалдар. Олар радиоэлектронды  аппараттар электрдыбыстарды түрлендіру үшін қолданады.

Активті диэлектриктер 70 жылдан бері кеңінен қолданылады.

Сегнетодиэлектриктердің айырмашылығы температура өзгерген кезде оның қасиеті де өзгереді.

Пьезоэлектрик –  механикалық кернеудің әсерінен электр заряд тасымалдауға қолданылады.

Электроптикалық –  сәулелендіру кезінде қасиеті өзгереді.

Пассивті диэлектриктер  барлық электр оқшаулағыш материалдар, конденсаторларда пайдаланады.

Магниттік өріс бойынша материалдар магниттелген, магниттелмеген деп екіге бөлінеді.

Магниттелген материалдар  – магниттелетін қабілеті бар. Олардан  индуктивті катушка, трансформатор  пластиналары дайындалады.

Магниттелмеген  материалдар көп жағдайда электротехникалық материалдар қолданылады. Олар электротехникада, радиотехникада радиоэлектрониканы жаңарту үшін қолданады.

 

Исследованы  структура и фазовый состав сплавов системы Ni-Cr-Al, легированных Si, Ti, Mn и Co. Установлено, что в легированных сплавах наблюдается эвтектическая трехфазная структура.  Легирование Si и Ti повышает микротвердость и износостойкость сплавов.  Самый высокий коэффициент массопереноса (0,75) при электроискровом легировании наблюдается для сплава с добавкой Со. Покрытия из легированных сплавов имеют более высокую износостойкость по сравнению с покрытием из базового сплава Ni-Cr-Al. Жаростойкость стали 45 повышается при электроискровом легировании сплавами с Si, Ti, Mn и Co в 4; 4,3; 5,1 и 4,6 раза соответственно. Разработаны электродные материалы для электроискрового восстановления деталей на основе сплава РЕ8418 (Ni-Ni3B-Cu-Si) с добавками карбидов титана, хрома и вольфрама, позволяющие получить покрытия толщиной до 5 мм. Представлены результаты исследования эрозионных свойств сплавов В4С-ТіВ2, изготовленных методом реакционного спекания при горячем прессовании порошковых смесей В4С-ТіОи использованных как электродные материалы для электроискрового упрочнения титановых поверхностей. Исследования показали, что в поверхностных слоях электродных материалов при воздействии на них электрического разряда существенно уменьшается содержание карбида бора, увеличивается количество боридов титана и появляются новые фазы – ТіСхNy, ТіО2, Ті. Именно эти составляющие переносятся на поверхность титанового сплава и формируют там защитное покрытие толщиной до 100 мкм, высокой твердости (32–43 ГПа) и износостойкости. Разработанные материалы перспективны для применения в качестве электродов для электроискрового легирования конструкционных сталей и титановых сплавов.

Металдар -металдық жылтыры бар, электр тогін және жылуды жақсы өткізетін, сонымен қатар соғуға, балқытып пісіруге болатын мөлдір емес заттарды айтады. Әдетте металдар практикада таза түрінде емес, көбінесе қортпалар түрінде пайдаланылады. Барлық металдар мен қорытпалар жалпы қара металдар және түсті металдар болып екі топқа бөлінеді. 
 
Кристалдық құрылымы бар заттар металдар деп аталады, оған иілгіштік, майысушылық, жылу өткізгіштік, жоғары электр өткізгіштік пен ерекше металл жалтыры тәрізді белгілер тән. 
 
Металдың ортақ қасиеттері олардың атом қауыздарының электрондық құрылымымен және атомаралық байланыс түрімен айқындалады. Метал атомдарының сыртқы қауызында бір, екі, үш электронға дейін болса, ал металл еместердегі оның саны- төрттен жетіге дейін. Металдағы сыртқы еркін электрондар ядромен бос байланыста болады да, соның салдарынан олар бір атомның орбитасынан басқа атомдардың орбитасына электрон газы секілденіп жеңіл ауыса береді. Бұл орайда атомдар ионданып үлгереді. 
 
Металл металмен қосылғанда байланыстың металға тән түрі пайда болады, сол арқылы өзара тартылысы аттас зарядталған иондар мен қарсы зарядталған еркін электрондарға негізделеді. Осының арқасында металдардың біріктіргіш иондарын біртұтасқа айналдыратын берік байланыс электронды газ пайда болған еркін электронды қозғайды, байланыстың металл түрі қатаң болмайды, ал металлдардың өзі иілмелі тұрғыда болады, яғни жекелеген көлемдер өзгеріске түскенде иондар арасындағы басқалай байланыс салыстырмалы түрде алғанда бұзылмайды. 
 
Еркін электрондар жылуды атомнан атомға жеткізуші болып табылады, мұның өзі металдардың жылу өткізгіштігіне айтарлықтай әсер етеді. Металдардың жоғары электр өткізгіштігі потенциалдардың сәл ғана өзгешелігінің әсерімен еркін электрондардың бір бағытқа ауысуы арқылы электр тогының пайда болуымен түсіндіріледі. 
 
әрбір металл басқасынан өзінің құрылымымен және қасиеттерімен ерекшеленеді, сонымен қатар белгілері бойынша оларды бір топқа біріктіруге де болады. 
 
Сонымен қатар барлық металдарды қара және түсті металдар деп екі үлкен топқа бөлуге болады. Қара металдарға жататындар; темір және оның көміртегімен ерітіндісі, шойын мен болат, ал түсті металдарға қалған барлық басқа металдар жатады.

Металдың және оның қорытпаларының құрылымы мен құрамының физикалық, химиялық, технологиялық және механикалық  қасиеттермен байланысын зерттейтін ғылым  металтану деп аталады. Металтану саласының негізін қалаушылардың бірі – орыс инженері Аносов Павел Петрович (1799-1851). Ол металдың құрылысы мен қасиетінің бір-біріне байланыстылығын анықтады.  
 
Соңғы жылдарда жаңа ғылыми-техникалық даму дәуірі – атом энергиясы, электроника, ғарышты игеру, радио, автоматтандыру жүйесінің және т.б. салаларының талабына сай жаңа металдарға мұқтаждық өсуде.  
 
Металдардың физикалық қасиеттері – жылу сыйымдылық, жылу өткізгіштік, термоэлектрлік, тығыздық, термиялық, магниттік, электрлік және оптикалық ұлғаю болып табылады. Электролиттік жылтырату кезінде анодты ерітіндідегі микрорельфті выступтан металл үлгінің жұмсақ және жылтыр беті пайда болады. Шлифті электрлиттік жылтырату жасау үшін арнайы құрылғыны пайдаланады,оның схемасы 1-суретте көрсетілген.Тегістеген үлгіні 2 (анод) тұрақты ток тізбегіне қосады,создаваемого выпримителем 6,оны эектролиз толтырылған ваннаға салады 3, Катод 1- металл пластинка. Жылтырату процесінің біркелкі жүруіне электролитті механикалық немесе электрлік араластырғышпен араластырды. 
 
Э лектролизді ваннаны қышқылға төзімді материалдан жасайды. Қыздырылмайтын ваннаны әйнектен, фарфордан, фторопластан жасайды, ал қыздырылатын ваннаны тоттанбайтын болаттан жасайды. Катодты метал беттен кесіп алады: мыстан, қорғасын, тоттанбайтын болаттан және т.б. металлдар мен қорытпаларды электролитті жылтырату үшін үлкен көлемде электролиттер алады. Көп жағдайларда электролиттің бір құрамына әр түрлі металлдарды жылтыратуға болады (жылтыратудың жеке режимін пайдалана отырып) 
 
 
1-сурет - Шлифті электролиттік жылтыратудың және электролиттік улауды тұрғызатын схемасы. 
 
Әр металл-электролиттің жұбына жылтыратудың оптималды режимі қоданылуы қажет: температура, кернеу, уақыт, ток тығыздығы,катодтың материалы. 
 
Зертханалық жұмыс барысында берілген 12Х18Н10Т болат үлгі (70% илектелген) электролиттік жылтыратудан өтті. Алдымен 90% сірке қышқылы мен 10% хлор қышқылынан ерітінді алынды, содан U=20В кернеу берілді және үлгі ерітіндіде 15-20 секунд уақыт ұсталынды. Бұл процес бірнеше рет қайталанды. Нәтижесінде үлгінің беті жылтырады. 
 
Күйдірмелеу – термиялық өңдеу нәтижесінде металдар мен қорытпалардың құрамы тепе-тең қалыпқа ие болады. Күйдірмелеу металдар мен қорытпаларды беріксіздендіреді және майысқақтығы ұлғайтады. Қалдық кернеуі алынады, 
 
Күйдірмелеудің 4 түрі бар; 

  1.  
    Рекристаллизацияланған
  2.  
    Дифузиондық
  3.  
    Перекристаллизацияланған
  4.  
    Сфероидизацияланған

 
Деформацияланған жартылай фабрикаттар  мен бөлшектерді рекристаллизация температурасынан жоғары температурада  қыздыру рекристализацияланған күйдірмелеу деп аталады. 
 
Жоғары температурада қорытпалардың ұзақ төзуін дифузиондық күйдірмелеу деп атайды. Нәтижесінде қатты ерітіндінің леквациондық біртексіздігі азаяды. 
 
Перекристализацияланған күйдірмелеуді қаттылығын азайту үшін, майысқақтығын жоғарлату үшін, біртекті ұсақ түйіршікті құрылым алу үшін жасайды және күйдірмелеу кезінде қалдық кернеу алынады. 
 
Сфероидизацияланған күйдірмелеуді инструменталды болаттарда жүргізеді.Инструменталды болаттардың құрамында 0.7-2% - ке дейін көміртегі бар. Құрамында көміртектің көп болуынан инструменталды болаттың беріктігі жоғары болады және бұл біртектік оларды кесіп- өңдеуді қиындатады, сондықтан беріктігін төмендету үшін күйдірмелейді.  
 
Зертханалық жұмыста үлгіге күйдірмелеудің рекрстализацияланған түрі жасалды. Үлгі 70% илектелгендіктен оны 9500С-да 30 мин күйдірмеледі. Күйдірмелегенде рекристализация құбылысы жүріп, оның түйіршіктері орташа өлшемі өзгерді. Бастапқы күйінде түйіршік өлшемі = 18.7 мкм болды, термиялық өңдеуден кейін оның мәні =11,1мкм-ге өзгерді. Түйіршіктердің өлшемі мына формуламен есептелінді: 
 
 
 
 
Вакуумды универсалды пост ВУП-5 электронды микроскоп және басқа да зерттеу құрылғыларында зерттелетін объектілерді дайындауға арналған. Бұл құрылғы физика, химия, биология, медицина және басқа да ғылым мен техника салаларында зерттеу жасауда қолданылады. Құрылғы ауа температурасы 150С-250С-ге дейінгі және салыстырмалы ылғалдылығы 80%-дан аспайтын стационарлы лабораториялық жағдайда жұмыс істеуге арналған. 
 
Материалдардың физикалық қасиеттері пәнінен жасалған зертханалық жұмыс барысында 12Х18Н10Т болат улгісі ВУП-5 құрылғысында аргон газымен ионды өңделді. U= 7В кернеуде және I=9mA ток мөлшерінде үлгі t= 40 мин ішінде өңделді. Нәтижесінде аргон иондары бос атомдарды жулып алды және оның орны суретте корсетілгендей қарайып қалды. ВУП-5 құрылғысында өңдегеннен кейін оның түйіршігінің орташа мәні = 8.6мкм болды. 
 
Материалтану – металдар және қорытпалардың құрылысы, құрамы, олардың физикалық, механикалық, химиялық, технологиялық қасиеттерін зерттейтін қолданбалы ғылым.  
 
Металдардың физикалық қасиеттері – жылу сыйымдылық, жылу өткізгіштік, термоэлектрлік, тығыздық, термиялық, магниттік, электрлік және оптикалық ұлғаю болып табылады.  
 
Материалдардың физикалық қасиеттері пәнінен жасалған зертханалық жұмыс кезінде 12Х18Н10Т болат үлгісімен танысып, оның физикалық қасиеттері зерттелінді. Үлгіні электролиттік жылтырату, күйдірмелеу және ВУП-5 құрылғысында иондық өңдеу әдісі меңгерілді. Үлгіні күйдірмелегенде оның құрылымының өзгеретіні байқалды, рекристализация құбылысының жүретіні анықталды. Аса маңызды металургиялық просесс болып есептелетін шойын өндірісін оқып өткенде, оны технологиялық тұрғыдан гөрі политехникалық оқу ретіндегі талап-тілекке сай, ол процестегі теорияға , яғни домна пештеріндегі неізгі химиялық реакцияларға зер салу қажет. 
 
Алдымен темірді көміртек оксидімен және бос көміртекпен тотықсыздандыру реакциясын қарастыру керек. 
 
Егер де біз мұндағы реакцияларды саты-сатыға жіктеп, олардын әрқайсысын талдаса, яғни темір оксидінің әуелі оксидіне, сосын оның таза темірге айналуына тоқтаса, ондайда ол домна пештеріндегі силкаттармен темір оксидінің кремнеземмен әрекеттесіп темір силикатының түзілуін түсіндіруге мүмкіндік алады. Домна пештеріндегі силикат құрамында темір силикатының едәуір кездесуі, бұл процестің әлі де жетілмегеннің көрсетеді.Сондай-ақ біздің назарымызды темірдің таза кеннен емес, онда көптеген басқа да қосылытардың болатындағына және олардын өзара әректесетіндігіне аударады. 
 
Темір кенінде тұрақты кездесетін тотықтардың бірі-кремний оксиді болғандықтан, оның қасиетін қысқаша ғана қайталаған жөн. Бізге әуелі бұл қышқылдық оксидтің негіздік оксидтермен әрекетесуіне тоқталады: кальций,магний оксидтерімен, темір оксидінен. Егер болған тағы да осы реакция кезінде пайда болатын күрделі тұздарды силикат дегенді және олардың балқу температурасы өздерін құрайтын оксидтердікінен төмен екендігін қоссақ, онда адамдарға неліктен флюс деп аталатын кальций және магний карбонаттарын қосатындығы өздігінен-ақ түсінікті болады, өткені, олар домнадағы процестерде оңай ыдырап, калций мен магний оксидтерін түзеді. 
 
Әйтсе де, көрнекі құрал, қосымша мәлімет пайдаланбаса, ылғи теория күлдегі силикаттың түзілуі түсініксіздеу болуы мүмкін. Сондықтан да бұл процесті демонстрациялайтын тәжірибе жасап көрсеткен жөн. Ол үшін екі стақан алады. Бірінші стақанға құрғақ өзен құмын салады да, екіншісіне арнайы қатынастағы қоспа жасап, оны ұнтақтап, араластырады. Ол қоспа 3,6 бөлік өзен құмынан, 0.3бөлік кальций оксидінен (егер де ол жоқ болса, 0.4 бөлік сөндірілген ізбесті алады) және 19 бөлік суссыз натрий карбонатынан тұрады. Мұндағы бөліктер салмақ есебімен алынады. Екі стақан ішіне спираль енгізіп, оларды реостат арқылы тоққа қосып, қыздырады. Қыздыра бастағаннан бастап, 4-5 минут өткеннен соң бірінші стақандағы таза құм спиральға жабыспайды,өткені құм мұндай температурада балқымайды.Ал екінші стақандағы қоспа нақ осы сәтте, дәл осы температурада қызарып, жұмсарып балқи бастайды да спиральге жабысады. Бұл тәжірибе домнадағы флюстің алатын орнын ешбір шүбәсіз көрсетеді. 
 
Мұнымен қатар шойын құрамына марганецтің қалайша енетінін тиянақты түсінуі үшін, жоғары температурада кремнезем және марганец оксидтерінің көмірмен әректтесуін талдаған жөн. Жоғары температурада көмірдің темірде еритіндігін секе ала отырып, шойынның таза темірден гөрі төменгі температурада балқитындығын айтады.  
 
Осылайша, домна процесінің теориялық тұрғыдан талдауға дайын болады. Олардың домна пештері сияқты аса қуатты аппараттағы, өте жоғары температурада жүретін химиялық реакцияларды металлургтар қалайша басқаратындығын білуге деген құштарлығы артуы мүмкін. Мұндай ынтығудығы арттыра түсу мақсатымен, темір металлургиясының қысқаша тарихына тоқталып, әуелгі адамдар қалайша көрік ойлап оны өрлеу арқылы қыздыру кезінде темір оксидінен темірді алуды ашқанын,қалайша таза темірді балқыта алмай қиналғандығын әңгімелейді. Домна пеші ойланып табылысымен, ондағы температураны 1000 градустан жоғарлату мүмкіндігі пайда болып, ондағы темірде көміртек ери келіп шойын құрап, ол балқып, пештен аққан. Осылайша алынған алғашқы шойындар омырылғыш болғандықтан соққылауға келмей, өз қолданылуын таппайды. Осы тұстағы металургтар шойынды қажетсіз металл деп есептейді де оны «шошқа темір» деп атаған.  
 
Шойыннан болат пен темірді алу әдісі ашылысымен шойынды домна пештерінде балқыту жұмысы дұрыс жүйеге қойып кен өрістеді. 
 
Домнаны және онда болатын процестерді талдап өтер алдында, онда болып ұратын негзігі процестерді көрсететін және жұмыс жүргізетін шағын үлгісін көрсеткен дұрыс. Оны жасауға бола ма? Егер де оны методикалық әдебиеттерден көрсеткендей етіп домна процесіне сәйкес, бірақ бірнеше рет кішірейтілген үлгісін пробиркадан жасаса, онда домна процесі қайталанбайды. Демек, бұған басқаша қарау қажет, яғни жасалынған үлгіні химиялық өрдірісті көшірме деместен, оны түсіндіретін көрнекілейтін қондырғы ретінде қарастыру керек. Ол үшін көмір мен немесе көміртек оксидінен тотықсазданылатын және төменгі температуралрда балқитын метал тотықтарын пайдаланған жөн. Домна пеші ұзындығы 35-40см. Диаметрі 3-3.5 см, аса жоғары температурада балқитын шыны түтігін әзерлейді. Оның төменгі жағын оттекті үрлеуге арналған жіңішке түтікшесі бар резинке тынығымен тығындайды. Ол тығын үстіне қалындағы 4-5см. асбест мақтасын төсеп, оның үстіне ағаш көмірін салады. Шыны түтіктін үстінгі жағындағы тығын арқылы ұнтақ заттарды үзік-үзік қосуға арналған конусті құйғыш өткізеді де ол арқылы екі ұшында кішкене тығыны бар, жоғарылы-төменді жылжып тұратын өзекше орналасады. Әуелі ұнтақ затты қосатын воронеаның жұмысын көрсетеді: өзекшені төбесінен төмен басып, түтікке көмі төгеді. Сосын түтік арқылы оттек жібереді де, өзекшені жоғары көтеріп, воронкаға қыздырылған көмір салады да, түтікті жабады. Қыздырылған көмір барлық көмірді тұтандырады. Осы сәтте оттекпен үрлеуді күшейтеді. Мұнда көмір оттекпен әрекеттесіп, яғни жанып көмір қышқыл газын түзеді, ал ол газ қыздырылған көмірмен қосылып көмірек оксидін береді.Енді соы көміртек оксиді қорғасынды оның оксидінен тотықсаздандырады. Балқыған қорғасын төменге ағып, сонда суып қатаяды. Шыны түтік салқындағаннан кейін, оның шішндегісін төкенде,қорғасын түйіршіктерін көруге болады.  
 
Сұр шойынды вагранка пештерінде шойын сыныптарын қайта балқытып құю (құйма) арқылы алады, (вагранка - шойын және түсті металдарды балқытатын шахта пеші). Вагранкалар кез келген машина жасау зауытының құю цехтарында жұмыс істейді. 
 
Сұр шойынның маркалары: 
 
СЧ10,.,.СЧ35,..,СЧ40. 
 
Сұр шойыннан: цилиндрлер блогын, піспекті сақиналар, сермер (маховик), ілінісудің жетекші дискілерін, беріліс қорабының қартерін, цилиндрлер блогының бас тиектерін (ЯМЗ), цилиндрлер блогының; гильзасын, тежегіш цилиндрлер, итергіштер, май және су сорғыларының корпустарын (АЗЛК, ГАЗ) құйып жасайды. 
 
Сұр шойын - бұл барлық шойындардың ішіндегі ең өтімдісі, арзаны. Жоғары беріктілікті шойын Егер шөмішке құю кезінде сұр шойынға магнийдің аздаған мөлшерін үстемелеп қосса, онда графріттің шар пішініндегі, беріктілігі жоғары шойын алынады. Бұл процесс модификациялау деп аталады. 
 
Беріктілігі жоғары шойынның иілгіштілігі, соққы тұтқырлығы жоғары болады. Беріктілігі жоғары шойыннан жауапты бөлшектерді: бөлгіш және иінді біліктерді құйып жасайды. 
 
Беріктілігі жоғары шойынның маркалары (таңбалары):ВЧ38-іГ,ВЧ 42-12; ...ВЧ 120-4. ВЧ 42-12 беріктілігі жоғары шойынның созылуға беріктілік шегі аь=4200кг/см салыстырмалы ұзаруы о=12%Выполнение комплекса всесторонних исследований физико-механических, триботехнических свойств, металлографического и фрактографического анализов композиционных антифрикционных материалов на основе никеля, легированных молибденом и вольфрамом и содержащих в своем составе твердое смазочное вещество – CaF2, позволяет выявить закономерности взаимосвязи конструкционной прочности композитов и их функциональных свойств в зависимости от содержания упрочняющих легирующих элементов и твердой смазки. Такой подход делает возможным осуществление оптимизации химического состава антифрикционных материалов с никелевой матрицей, благодаря чему решается научная задача прогнозирования и управления эксплуатационными свойствами композитов на основе никеля технологическими средствами. Это способствует обеспечению надежности и долговечности работы антифрикционного материала и узла трения в целом. Для создания научных основ получения органо-минеральных композиций для ремонта асфальтобетонных покрытий проведены исследования с использованием сухих строительных смесей и предложена технология приготовления ремонтного раствора из предварительно полученной сухой строительной смеси непосредственно на месте проведения работ.

В последнее время среди  ученых – материаловедов возник интерес  к новому строительному материалу - бетону на органогидравлических вяжущих  – искусственному строительному  материалу, сочетающему в своей  структуре свойства на первый взгляд термодинамически несовместимых органических (битумы, гудроны, дегти) и неорганических гидравлических вяжущих. Это вызвано  появлением новых технологий ремонта  и реконструкции дорожных покрытий, а также недостаточной надежностью  и долговечностью традиционного  асфальтобетона при действии современных  транспортных нагрузок. Согласно представлениям [1], при введении в состав асфальтобетонов  и других органоминеральных смесей гидравлических вяжущих усиливается  взаимодействие на границе раздела  фаз, увеличивается прочность и  деформационная устойчивость бетонов. Такие композиционные материалы  на органо-гидравлическом вяжущем имеют  преимущества как перед цементобетонами, так и перед асфальтобетонами за счет снижения температурных напряжений и ветвления трещин на кластерах  гидратных новообразований.

В Сибирском федеральном  университете проведены исследования по разработке органо-минеральных композиций в виде сухих строительных смесей для ремонта асфальтобетонных покрытий и получены положительные результаты, защищенные патентами [2, 3].

Кроме составов ремонтных  композиций для восстановления дорожного  покрытия, авторами предложена оригинальная технология приготовления ремонтного раствора из предварительно полученной сухой строительной смеси непосредственно на месте проведения работ. Особенность технологии заключается в том, что смесь затворяется водой в сочетании с комплексной добавкой эмульбит, поскольку при эксплуатации отремонтированных участков дорожного полотна актуальной является проблема совместимости ремонтного и ремонтируемого материалов, достижения максимального уровня циклической долговечности при постоянной деформации.

Для улучшения деформативных  свойств и достижения высоких  эксплуатационных качеств ремонтной  композиции, в состав ремонтной смеси  вводилась добавки эмульбит в  количестве 0,5%-3% от массы вяжущего с  частичной заменой воды.

Эффективность добавки и  выбор оптимальной дозировки  оценивались по прочности при  сжатии и изгибе, прочности сцепления, водопоглощению и морозостойкости.

Анализ результатов изменения  прочности в разные сроки твердения  показал, что при содержании добавки  от 1,0 до 1,5% в составе композиции наблюдается максимальное (до 20%) увеличение прочности затвердевшего раствора. Это можно объяснить тем, что  после образования минерального каркаса материала в сочетании  с водной эмульсией битума возникают  особые условия для гидратации гидравлического  вяжущего. Битумная пленка, в некоторых  местах не полностью покрывает зерна  цементного клинкера, в других местах из-за своей доступности (малая толщина, наличие пор как в мембранах) способствует равномерному протеканию гидратационных процессов в цементе. Экспериментальные исследования pH смесей, кинетики сорбции паров воды, прочности системы «цемент-битум-вода» различного состава, рентгеноструктурный и термографический анализ [1] подтверждают наличие указанных процессов гидратации при приготовлении бетонов на органо-гидравлических вяжущих.

Увеличение расхода добавки  эмульбит до 3% приводит к снижению прочности  ремонтного состава. При таком содержании органическая добавка препятствует доступу воды к гидратирующимся  зернам вяжущего и образованию контактов  между зернами минерального заполнителя.

Одним из основных требований к ремонтному составу является прочность  сцепления к ремонтируемой поверхности. При содержании эмульбита в композиции в количестве 1,0…1,5% масс. от расхода вяжущего, прочность сцепления возрастает в логарифмической зависимости от прочности состава композиции. При более высоком содержании эмульбита прочность сцепления начинает снижаться, за счет создания на поверхности контактирующих фаз пленки битума значительной толщины. Битум переходит из пленочного в объемное состояние, и разрыв происходит по массе битума, в котором когезионные силы менее значительны, чем в минеральном материале.

Влияние расхода добавки  эмульбит на водопоглощение ремонтного состава показывает наличие в  ремонтной смеси гидрофобного органического  ингредиента - битума, способного образовывать различные по толщине пленки, обволакивающие поверхность неорганической части материала и кольматируя открытые поры, способствует значительному снижению водопоглощения.

Результаты исследований морозостойкости ремонтной композиции (цемент М 400-10%; зола-унос- 40%; песок- 50%; шлам-5%; Виннапас RE 524 Z - 4%; Бермокол E 230 - 2,5%; эмульбит 1% ) находится в пределах 75-150 табл.1. 

 

 

  

 

 

 

Таблица 1

Влияние расхода добавки  эмульбит на морозостойкость ремонтной  композиции

№ состава

Расход эмульбита, % от массы  вяжущего

Число циклов заморажива-ния, оттаи-вания

Прочность при сжатии

Rсж, МПа, образцов

Марка по морозо-стойкости

контрольных

основных

1

-

75

5,23

5,20

F 75

2

0,5

75

5,75

5,50

F 75

3

1

100

6,42

6,0

F 100

4

1,5

100

6,0

5,40

F 100

5

2

150

5,52

5,10

F 150

6

3

150

4,84

4,60

F 150

Информация о работе Металдардың құрылымын оптимизациялау