![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ПсковГУ |
||
Основной интерес к производству базальтовых материалов обусловлен их уникальными химическими (стойкость в агрессивных средах) и механическими (высокие значения модуля упругости, твердость, износостойкость) характеристиками. Исследования материалов на основе базальтов и процессов их получения составляют существенный сегмент фундаментальной и прикладной науки в промышленно-развитых странах. Для стран ЕС это обусловлено еще и директивой 97/69/ЕС (от 1997 г.) Еврокомиссии, регламентирующей производство и контроль минеральных волокон, а также запретом эксплуатации асбестосодержащих изделий. Одно из перспективных направлений использования базальтовых стекол – армирующая волокнистая фаза в современных строительных композитах типа стеклофиброцементов, фибробетонов и наполненных асфальтобетонов. Другой аспект применения базальтовых волокон – теплоизолирующие материалы, работающие в широком интервале температур (стеновые панели в строительстве, теплоизолирующие короба паропроводов на АЭС, и т.п.). Основная проблема, возникающая при эксплуатации подобных материалов – низкая долговечность стекла, работающего в агрессивной химической среде (сильнощелочных цементных растворах, газовой фазе с высоким химическим потенциалом кислорода), что вызывает необходимость разработки физико-химических методов ингибирования процессов коррозии, сопряженных с кристаллизацией, окислением и /или гидролизом базальтовых стекловолокон, и композиционных материалов на их основе. Проект направлен на разработку научных основ химических методов управления (замедления и предотвращения) процессами химической деградации (кристаллизации, окисления и гидролиза, вследствие взаимодействия волокна и матрицы) компонентов дисперсно армированных минеральными волокнами бетонов.
Проведенные обобщение и оценка полученных результатов позволили заключить, что основные фундаментальные выводы из полученных в работе результатов позволяют лучше понять физико-химическую природу процессов. протекающих на диффузионной стадии окисления стекловолокна достаточно сложного химического состава (включая и структурные изменения в стеклах), а также механизм (набор стадий и их природу) процессов, происходящих при взаимодействии стекловолокна с водными растворами различной кислотности. Рекомендации по возможности использования результатов НИР в реальном секторе экономики: Полученные результаты позволяют предложить метод повышения коррозионной стойкости армирующего базальтового волокна по отношению с жидкой фазе твердеющего цемента, основанный на предварительной окислительной термообработке волокна при температурах (200 - 500оС) ниже температуры кристаллизации базальтового стекла. Данный прием эффективен в случае твердения фиброцементного композита при повышенных температурах (например, при производстве автоклавных бетонов) и позволяет повысить прочность материала на сжатие в 1.75 раза по сравнению с неармированными образцами или армированными необработанным волокном. Рекомендации по использованию результатов НИР при разработке научно-образовательных курсов: Полученные в результате выполнения данной работы научные результаты, относящиеся к природе диффузионных процессов в стеклах, а также механизмам гидролитических процессов на границе раздела стекло / водный раствор могут быть использованы при подготовке лекций, посвященных особенностям химического поведения стекол в фундаментальных курсах по химии твердого тела или твердофазным процессам и превращениям. Результаты, относящиеся к формированию гидратных новообразований в контактной зоне базальтового стекловолоконного напонителя с цементной матрицей и влиянию на этот процесс модификации поверхности наполнителя могут быть использованы в курсах, рассматривающих очень важную для повышения энергоэффективности производства строительных материалов проблему влияния состояния поверхности наполнителя на свойства получаемого бетона и цементного камня.
ФЦП: Федеральная целевая программа, Научные и научно-педагогические кадры инновационной России |
# | Сроки | Название |
1 | 24 июля 2009 г.-28 июля 2011 г. | Разработка методов получения базальтового стекловолокна с повышенной коррозионной стойкостью |
Результаты этапа: Проведенные в исследования позволяют предложить следующие модели, позволяющие увеличить объем знаний для более глубокого понимания изучаемого предмета исследования и пути применения новых явлений, механизмов или закономерностей: основные фундаментальные выводы из полученных в работе результатов, а именно: - щелочной гидролиз базальтовых волокон происходит за счёт параллельного протекания растворения SiO2 из силикатной матрицы (что понижает pH раствора) и перехода в раствор ионов Na+ , повышающего pH на начальной стадии процесса; - термообработка в окислительных условиях существенно изменяет характер взаимодействия базальтовых волокон с щелочным раствором (вплоть до фактического отсутствия взаимодействия) за счёт перераспределения щелочных и щелочноземельных элементов в объеме стекла; - гидролитическая коррозия базальтового стекловолокна лимитируется реакций щелочи с поверхностью силикатного материала и протекает практически одинаково в различных щелочах (включая и насыщенный р-р Ca(OH)2); - кислотный гидролиз базальтового стекловолокна сопровождается вымыванием из него подвижных катионов (Na+ и Ca2+); - ионообменная обработка базальтового стекловолокна с целью обогащения его приповерхностной области наиболее подвижными ионами малоэффективна для повышения коррозионной стойкости волокна по отношению к высокоосновным растворам (например, жидкой фазе твердеющего цемента), однако, воздействуя только на приповерхностный слой весьма малой толщины, может применяться совместно с окислительной термообработкой для создания оптимального концентрационного профиля упомянутых подвижных ионов около поверхности волокна; - проведение ионообменной обработки базальтового стекловолокна требует оптимальной концентрации внедряемых в волокно ионов в растворе, чрезмерно высокая их концентрация фактически блокирует протекание обмена; - вымывание натрия из дуффузионно обогащенного при окислении приповерхностного слоя в условиях контролируемого не слишком высокого кислотного пересышения происходит в 3 стадии с быстрым вымыванием значительной части приповерхностного натрия на первой, формирования проницаемого приповерхностного гелевого слоя на второй и вымыванием натрия из более глубоких частей волокна на третьей, позволяют лучше понять физико-химическую природу процессов. протекающих на диффузионной стадии окисления стекловолокна достаточно сложного химического состава (включая и структурные изменения в стеклах), а также механизм (набор стадий и их природу) процессов, происходящих при взаимодействии стекловолокна с водными растворами различной кислотности. Рекомендации по возможности использования результатов НИР в реальном секторе экономики. Полученные результаты позволяют предложить метод повышения коррозионной стойкости армирующего базальтового волокна по отношению с жидкой фазе твердеющего цемента, основанный на предварительной окислительной термообработке волокна при температурах (200 - 500оС) ниже температуры кристаллизации базальтового стекла. Данный прием эффективен в случае твердения фиброцементного композита при повышенных температурах (например, при производстве автоклавных бетонов) и позволяет повысить прочность материала на сжатие в 1.75 раза по сравнению с неармированными образцами или армированными необработанным волокном. Рекомендации по использованию результатов НИР при разработке научно-образовательных курсов. Полученные в результате выполнения данной работы научные результаты, относящиеся к природе диффузионных процессов в стеклах, а также механизмам гидролитических процессов на границе раздела стекло / водный раствор могут быть использованы при подготовке лекций, посвященных особенностям химического поведения стекол в фундаментальных курсах по химии твердого тела или твердофазным процессам и превращениям. Результаты, относящиеся к формированию гидратных новообразований в контактной зоне базальтового стекловолоконного напонителя с цементной матрицей и влиянию на этот процесс модификации поверхности наполнителя могут быть использованы в курсах, рассматривающих очень важную для повышения энергоэффективности производства строительных материалов проблему влияния состояния поверхности наполнителя на свойства получаемого бетона и цементного камня. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".