Химическая стойкость и долговечность

Химическая стойкость - способность материала сопротивляться воздействию кислот, щелочей, растворов солей и газов. Наиболее часто подвергаются действию агрессивных жидкостей и газов санитарно-технические сооружения, канализационные трубы, животноводческие помещения, гидротехнические сооружения (находящиеся в морской воде, имеющей большое количество растворенных солей). Не способны сопротивляться действию) даже слабых кислот карбонатные природные каменные материалы - известняк, мрамор и доломит; не стоек к действию концентрированных растворов щелочей битум. Наиболее стойкими материалами по отношению к действию кислот и щелочей являются керамические материалы и изделия, а также многие изделия на основе пластмасс.

Долговечность - способность материала сопротивляться комплексному действию атмосферных и других факторов в условиях эксплуатации. Такими факторами могут быть: изменение температуры и влажности, действие различных газов, находящихся в воздухе, или растворов солей, находящихся в воде, совместное действие воды и мороза, солнечных лучей. Потеря материалом механических свойств при этом может происходить в результате нарушения сплошности структуры (образования трещин), обменных реакций с веществами внешней среды, а также в результате изменения состояний вещества (изменения кристаллической решетки, перекристаллизации, перехода из аморфного в кристаллическое состояние). Процесс постепенного изменения (ухудшения) свойств материалов в эксплуатационных условиях иногда называют старением.

Долговечность и химическая стойкость материалов непосредственно связаны с величиной затрат на эксплуатацию зданий и сооружений. Повышение долговечности и химической стойкости строительных материалов является наиболее актуальной задачей в техническом и экономическом отношениях.

Коэффициент конструктивного качества : ККК=R/γ(прочность на относит. плотность), для 3-й стали ККК=51 МПа, для высокопрочной стали ККК=127 МПа, тяжёлого бетона ККК=12,6 МПа, древесины ККК=200 МПа.

Петрогра́фия (греч. πέτρος «камень» + γράφω «пишу») - наука, описывающая горные породы и составляющие их минералы. Основной метод исследования - оптическая микроскопия.

Электронная микроскопия Электронная микроскопияпозволяет с помощью электронного микроскопа исследовать микроструктуру тел при увеличениях до многих сотен тысяч раз (вплоть до атомно-молекулярного уровня), изучить их локальный состав и локализованные на поверхностях или в микрообъёмах тел электрические и магнитные поля (микрополя). Кроме этого, электронная микроскопия - это самостоятельное научное течение, направленное на: -усовершенствование и разработку новых электронных микроскопов и других корпускулярных микроскопов (например, протонного микроскопа) и приставок к ним; -разработку методик препарирования образцов, исследуемых в электронных микроскопах; -изучение механизмов формирования электроннооптических изображений; -разработку способов анализа разнообразной информации (не только изображений), получаемой с помощью электронных микроскопов. Рентгенострукту́рный ана́лиз (рентгенодифракционный анализ) - один из дифракционных методов исследования структуры вещества. В основе данного метода лежит явлениедифракции рентгеновских лучей на трехмерной кристаллической решётке. Метод позволяет определять атомную структуру вещества, включающую в себяпространственную группу элементарной ячейки, её размеры и форму, а также определить группу симметрии кристалла. Рентгеноструктурный анализ и по сей день является самым распространенным методом определения структуры вещества в силу его простоты и относительной дешевизны. Дифференциальный термический анализ (ДТА) - метод исследования, заключающийся в нагревании или охлаждении образца с определенной скоростью и записи временной зависимости разницы температур между исследуемым образцом и образцом сравнения (эталоном), не претерпевающим никаких изменений в рассматриваемом температурном интервале. Метод используется для регистрации фазовых превращений в образце и исследования их параметров. ДТА - один из вариантов термического анализа.

Прочность – это свойство твердых тел сопротивляться разрушению, а также необратимому изменению формы под воздействием внешних сил. Поэтому увеличению прочности придают первостепенное значение, стремясь одновременно обеспечить и достаточную пластичность.

Техническая прочность металлов значительно меньше теоретической. Фактическая прочность уменьшается главным образом вследствие наличия в металле несовершенств.

К наиболее прогрессивным методам упрочнения относят легирование, термическую и термомеханическую обработки, деформационное упрочнение и др. Прочность металлов может быть повышена за счет создания бездефектных структур. После термической обработки (закалки) стали ее твердость увеличивается в 2,5-3 раза.

Повысить прочность металла – значит, продлить жизнь машин, оборудования, уменьшить их массу, улучшить надежность, повысить долговечность, экономичность и снизить металлоемкость.

Методы повышения прочности металлических материалов:

* Легирование;

* Термическая обработка;

* Химико-термическая обработка;

* Пластическое деформирование;

* Термомеханическая обработка;

* Композиционные и многослойные материалы;

* Порошковые и гранулированные материалы.

ударная прочность(вязкость)

Ударная вязкость - способность материала поглощать механическую энергию в процесседеформации и разрушения под действием ударной нагрузки.

Основным отличием ударных нагрузок от испытаний на растяжение-сжатие или изгибявляется гораздо более высокая скорость выделения энергии. Таким образом, ударная вязкость характеризует способность материала к быстрому поглощению энергии.

Обычно оценивается работа до разрушения или разрыва испытываемого образца при ударной нагрузке, отнесённой к площади его сечения в месте приложения нагрузки. Выражается в Дж/м 2 или в кДж/м 2

[править]Методы испытаний

Существующие лабораторные методы отличаются по

· способу закрепления образца на испытательном стенде

· способу приложения нагрузки - падающая гиря, маятник, молот…

· наличию или отсутствию надреза в месте приложения удара

Для испытания «без надреза» выбирается лист материала с равной толщиной по всей площади. При проведении испытания «с надрезом» на поверхности листа проделывается канавка, как правило, на стороне обратной по отшению к месту удара, на всю ширину (длину) образца, глубиной на 1/2 толщины.

Ударная вязкость при испытании «без надреза» может превышать результат испытаний «с надрезом» более чем на порядок.

Среди распространенных методов испытаний на ударопрочность следует отметить:

· Испытания по Шарпи (англ.)

· Испытания по Гарднеру

· Испытания по Изоду (англ.)

…. Объёмный модуль упругости (K ) характеризует способность вещества сопротивляться всестороннему сжатию. Эта величина определяет, какое нужно приложить внешнее давление для уменьшения объёма в 2 раза. Например, у воды объёмный модуль упругости составляет около 2000 МПа - это означает, что для уменьшения объёма воды на 1 % необходимо приложить внешнее давление 20 МПа. С другой стороны, при увеличении внешнего давления на 0,1 МПа объём воды уменьшается на 1/20000 часть. Единицей измерения объёмного модуля упругости является Паскаль (Па).

Объёмный модуль упругости K >0 может быть определён по формуле:

где P - давление, V - объём, ∂P /∂V - частная производная давления по объёму.

Величина, обратная объемному модулю упругости, называется коэффициентом объёмного сжатия.

Коэффициент Пуассона и модуль Юнга полностью характеризуют упругие свойства изотропного материала.

При приложении к телу растягивающего усилия оно начинает удлиняться (то есть продольная длина увеличивается), а поперечное сечение уменьшается. Коэффициент Пуассона показывает, во сколько раз поперечная деформация деформируемого тела больше продольной деформации, при его растяжении или сжатии. Для абсолютно хрупкого материала коэффициент Пуассона равен 0, для абсолютно несжимаемого - 0,5. Для большинства сталей этот коэффициент лежит в районе 0,3, для резины он примерно равен 0,5.

Безразмерен, но может быть указан в относительных единицах: мм/мм, м/м. ……

14 Генетическая классификация горных пород.

Вид горных пород Изверженные породы Осадочные породы Метаморфические породы А. Массивные 1. Глубинные (гранит, сиенит, диорит, габбро, лабрадорит) 2. Излившиеся (кварцевый порфир, трахит, порфирит, андезит, диабаз, базальт) Б.Обломочные (вулканические) 1.Рыхлые (вулканический пепел, песок, пемза) 2. Цементированные (вулканическая лава, туф, трассы) А. Механические отложения (обломочные породы) 1. Рыхлые (щебень, гравий, песок, глины) 2. Цементированные (песчаник, конгломерат, брекчии) Б. Химические осадки (гипс, ангидрит, магнезит, доломит, некоторые известняки, оалитовые туфы) В. Органические отложения (мел, большинство известняков, ракушечник, диатомит, трепел) А.Измененные изверженные горные породы (гнейсы) Б.Измененные осадочные породы (мрамор, кварцит, глинистые сланцы)

Минера́л (нем. Мinеrаl илифр. minéral , отпозднелат. (аеs) minerale -руда ) - природное тело с определённым химическим составом и упорядоченной атомной структурой (кристаллической структурой), образующееся в результате природных физико-химических процессов и обладающее определёнными физическими свойствами. Является составной частьюземной коры, горных пород,руд, метеоритов. Изучением минералов занимается наука минералогия.

Минералы представляют собой природные физически и химически однородные тела, образовавшиеся в земной коре в результате совершающихся физико-химических процессов

Го́рные поро́ды - природная совокупность минералов более или менее постоянного минералогического состава, образующая самостоятельное тело в земной коре. Планеты земной группы и другие твёрдые космические объекты состоят из горных пород.

Горные породы есть природные минеральные агрегаты, сложенные из одного или нескольких минералов

1. Химическая стойкость материалов неорганического происхождения

Химическая стойкость материалов неорганического происхождения зависит от большого числа факторов. К этим факторам относятся: химический и минералогический состав, пористость (открытые и закрытые поры), тип структуры (аморфная, мелкокристаллическая, крупнокристаллическая), характер агрессивной среды и ее концентрация, температура, давление, перемешивание среды и др. Большинство перечисленных факторов действует в различных сочетаниях совместно, что значительно осложняет подбор соответствующего материала или покрытия.

По химическому составу материала в основном можно судить о вероятном поведении его в различных агрессивных средах. К кислотостойким материалам следует отнести те, в которых преобладают нерастворимые или труднорастворимые кислотные окислы - кремнезем, низкоосновные силикаты и алюмосиликаты. Так, например, сложные алюмосиликаты обладают повышенной кислотостойкостью вследствие высокого содержания в них кремнезема, нерастворимого во всех кислотах, за исключением плавиковой. В то же время гидратированные алюмосиликаты типа каолина не обладают кислотостойкостью, так как кислотные окислы входят в них в виде гидратов. Чем выше содержание кремнезема в материалах неорганического происхождения, как в природных, так и в искусственных, тем выше их кислотостойкость. Так, например, почти абсолютной кислотостойкостью обладают кварциты, изделия из плавленого кварца, содержащие почти 100% SiO2 . Материалы, содержащие основные окислы, не являются кислотостойкими и разрушаются при действии минеральных кислот, но обладают стойкостью в щелочах, как, например, известняки или магнезиты и обычные строительные цементы. 4

Не меньшее значение имеет и минералогический состав материала неорганического происхождения, количество отдельных его составляющих и их свойства. Так, например, природные горные породы, являющиеся во многих случаях полиминералами, вследствие различия коэффициентов термического расширения их отдельных составляющих склонны к растрескиванию при резких перепадах температуры; в частности, содержание значительных количеств слюды в гранитах может вызвать их расслаивание. Следует также учитывать, какими веществами сцементированы материалы неорганического происхождения. Так, например, некоторые песчаники, содержащие большие количества кварца и сцементированные аморфным кремнеземом, обладают большей кислотостойкостью, чем песчаники, сцементированные известью или другими карбонатными минералами.

Разрушение материалов неорганического происхождения иногда имеет место вследствие пористости материала. Разрушение пористых материалов вызывается в основном возникновением в материале напряжений вследствие кристаллизации в порах солей, отложения в них продуктов коррозии или вследствие замерзания в порах воды. При полном заполнении объема пор и вследствие отсутствия возможности расширения механическое разрушение материала неизбежно. Кристаллизация солей в открытых порах строительных материалов (бетонов, цементов и т.д.) чаще всего наблюдается в сухом и жарком климате, при соприкосновении деталей сооружений с засоленными грунтами. Содержащаяся в последних влага интенсивно испаряется. Соли, которые осаждаются на строительных материалах, постепенно заполняют поры. Развивающееся в этих условиях кристаллизационное давление может достигнуть 0,44 Мн/м2. Химическая стойкость материала зависит также от его структуры. При кристаллической структуре материала его стойкость выше, чем при аморфной.

К неорганическим конструкционным материалам относятся:

· природные кислотостойкие силикатные материалы

1. Граниты (состоят из 70-75% SiO2, 13-15% Al2O3, 7-10% оксидов магния, кальция, натрия; термостойкость до 250С).

Помимо использования его в строительстве, из него изготавливают корпуса электрофильтров, поглотительные башни в производстве азотной и соляной кислот, аппараты бромного и йодного производства.

2. Бештауниты (состоят из 60-70% SiO2; они тверды, тугоплавки, термостойкость до 800С). Бештауниты используют как футеровочный материал для аппаратов, применяемых при получении минеральных кислот.

3. Андезиты (состоят из 59-62% SiO2; хорошо поддаются механической обработке, но не прочны). Применяется как наполнитель в кислотостойких цементах и бетонах.

4. Асбест (3MgOЧ2SiO2*2H2O; огнестоек). Используется как вспомогательный материал в виде нитей, фильтрующей ткани, наполнителя, для изоляции корпусов аппаратов.

· Искусственные силикатные материалы

1. Каменное литье (представляет собой плавленые материалы, имеющие кристаллическое строение; получаю путем плавления горных пород с добавками при 1400 -1450С и последующей термической обработке отлитых изделий). Каменное литье характеризуется высокой химической стойкостью, механической прочностью, большим сопротивлением истиранию, применяется при температурах не выше 150С.

2. Силикатное стекло (в основе SiO2 (65-75%), в качестве добавок оксиды щелочных и щелочноземельных металлов). Обладает высокой прозрачностью, хорошей механической прочностью, низкой теплопроводностью, стойкостью к воздействию химических реагентов. Широко применяется в качестве конструкционного и футеровочного материала. Из него изготовляют холодильники со змеевиками, ректификационные колонны, отдельные элементы аппаратуры.

3. Термостойкое стекло (63,3% SiO2; 5,5% Al2O3; 13,0% СаО; 4,0% MgO; 2,0% NaO; 2,0% F). Имеет термоустойчивость до 1000 - 1100С, выдерживает давление до 4,5 - 5,0 МПа, прочность на изгиб 600 - 800кг/см2.

4. Алюмомагнезиальное стекло (71% SiO2;3% Al2O3; 3,5% СаО; 2,5% MgO; 1,5% К2О; 13-15% Na2O). Используется для изготовления стойких фильтрующих тканей. На алюмомагнезиальное стекло при 80 - 100С слабое воздействие оказывает соляная кислота, более сильное - серная.

5. Кварцевое стекло получают путем плавления наиболее чистых природных разновидностей кристаллического кварца, горного хрусталя, жильного кварца или кварцевого песка с содержанием 98 -99% SiO2. Кварцевое стекло устойчиво по отношению ко всем кислотам любых концентраций при высоких температурах (исключение - плавиковая кислота при комнатной температуре и фосфорная при температуре выше 250С), пропускает УФ и ИК лучи, газонепроницаемо до 1300С. Изделия из него выдерживают длительное время при температуре 1100 - 1200С.

6. Ситаллы - стеклокристаллические материалы, полученные при определенных условиях кристаллизации стекол. Они в 5 раз прочнее обычного стекла, термостойки до 1000С, хорошо сопротивляются абразивному износу.

· Керамические материалы

1. Кислотоупорная эмаль представляет собой стеклообразную массу, получаемую сплавлением горных пород (кварцевый песок, глина, мел) с плавнями (бура, сода, поташ) при высоких температурах. Кроме того в состав эмалей входят оксиды NiO, CaO, TiO2, ZrO2, SnO2, Cr2O3 и др. Эмаль очень устойчива в кислотах, изделия с эмалевыми покрытиями работают в жидких средах до 200С, в газообразных до 600 - 700С.

2. Фарфор - тонкокристаллический материал, непроницаемый для воды и газов. Фарфор кислотостоек, тверд, износостоек, выдерживает резкие перепады температур, имеет низкую пористость.

· Вяжущие материалы

1. Цемент содержит в своем составе тонкоизмельченный кислото- или щелочностойкий наполнитель.

2. Бетон - твердое камневидное тело. Его получают из бетонной смеси - цемент, вода и наполнитнль (гравий, щебень, кварцевый песок и т.д.) Имеют невысокую прочность при растяжении и изгибе, для устранения этого недостатка бетон армируют стальной арматурой. Такой материал - железобетон.

Влияние косметических средств на организм человека

История косметики охватывает, по крайней мере, 6000 лет человеческой истории, и почти каждый социум на земле. Само слово "косметика" (от греч. "kosmetike" - "искусство украшать") происходит от греческого слова "космос", что означает "красота", "гармония"...

Коррозионные свойства титана и его сплавов

Все присутствующие в титане легирующие элементы по коррозионной стойкости можно разделить на четыре группы. К первой группе относятся легко пассивирующиеся элементы...

Коррозия металлов

Коррозия является химической, если после разрыва металлической связи атомы металла непосредственно соединяются химической связью с теми атомами или группами атомов, которые входят в состав окислителей...

Коррозия неметаллов

Химическая стойкость материалов на органической основе как и другие их свойства, зависит от химического состава, молекулярного веса, от величины и характера межмолекулярных сил, строения и структурных факторов...

Масс-спектрометрический метод анализа

500 Нет Термическое разложение Ограничено, если не используется ГХ/МС Очень ограничено Пикомоль Комментарии Более мягкий подход к ионизации по сравнению с EI...

Методы получения наночастиц

Химические методы получения наночастиц и ультрадисперсных систем известны достаточно давно. Коллоидный раствор золя золота (красного) с размером частиц 20 нм был получен в 1857г. М.Фарадеем...

Определение железа в растворах хлорида железа (III)

В гравиметрическом анализе используют ту же стеклянную посуду, что и в качественном анализе, но больших размеров. Химическая посуда и оборудование представлены на рисунках: Стаканы...

Основные понятия о науке химии

Химическая связь - это взаимодействие двух атомов, осуществляемое путем обмена электронами. При образовании химической связи атомы стремятся приобрести устойчивую восьмиэлектронную (октет) или двухэлектронную (дублет) оболочки...

Основы электрохимии

Химическая коррозия - это окисление металла в результате непосредственного химического взаимодействия с окружающей средой (которая называется агрессивной) без возникновения в системе электрического тока: Газовая - окисление металла...

ТАЛЛИЙ - (лат. - Thallium, символ Tl) - элемент 13-й (IIIa) группы периодической системы, атомный номер 81, относительная атомная масса 204,38. Природный таллий состоит из двух стабильных изотопов: 203Tl (29,524 ат.%) и 205Tl (70,476 ат.%)...

Химическая связь и строение вещества

Химические элементы встречаются в природе главным образом не в виде отдельных атомов, а в виде сложных или простых веществ. Лишь благородные газы - гелий, неон, аргон, криптон и ксеон - находятся в природе в атомном состоянии...

Химия как отрасль естествознания

Одним из центральных понятий химии служит понятие «химическая связь». Очень немногие элементы встречаются в природе в виде отдельных, свободных атомов одного сорта...

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное учреждение высшего

Южный федеральный университет

Химический факультет

УТВЕРЖДАЮ

_______________________

"_____"__________________2010 г.

Рабочая программа дисциплины

ХИМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ МАТЕРИАЛОВ И ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ

Направление подготовки

Профиль подготовки

_____________________

Квалификация (степень) выпускника

Бакалавр

Форма обучения

г. Ростов - на - Дону

1. Цели освоения дисциплины

Целями освоения дисциплины «Химическая стойкость материалов и защита от коррозии» являются:

создать теоретическую базу по коррозионному поведению неметаллических

материалов в различных агрессивных средах и способам их защиты от разрушения;

создать теоретическую базу по коррозии и методам защиты от неё, являющуюся основой химического сопротивления металлических материалов; создать предпосылки для квалифицированной оценки типа и механизма процессов с последующим регулированием его скорости; обучить принятию технических решений при разработке рациональных способов защиты от коррозии; обучить навыкам коррозионно-электрохимического эксперимента, методикам расчета и анализа результатов, создать научно-практическую основу для выполнения квалификационных работ

2.Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата

Химическая стойкость материалов и защита их от разрушения представляет собой существенную часть современной химии как составной части естествознания. Поэтому основные положения дисциплины используются для решения самого широкого круга современных научных и технических проблем. Этот спецкурс базируется на общей, неорганической, органической и физической химии, но главным образом на электрохимии металлов и сплавов, а также использует математическую и физическую подготовку. Он закладывает основу для выполнения квалификационных работ и последующей практической деятельности бакалавра.

3 Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Химическая стойкость материалов и защита от коррозии».

В процессе освоения дисциплины будут частично сформированы компетенции ОК-6, ПК-1, ПК-2, ПК-3, ПК-9, ПК-11.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

основы современной теории коррозии и защиты металлов и сплавов, а также способы её применения для решения научных и практических задач, направленных на оценку и повышение коррозионной стойкости. специфику процессов, протекающих в силикатных, полимерных, керамических, природных каменных материалах, бетоне и др. в контакте с различными агрессивными средами.

самостоятельно ставить задачи коррозионно-электрохимического исследования металлов и сплавов, выбирать оптимальные пути и методы решения экспериментальных задач, демонстрировать способность и готовность проводить коррозионные расчеты с помощью известных формул и уравнений, в том числе с помощью компьютерных программ, проводить необходимые измерения на металлах, пользоваться . Осуществлять правильный выбор различных материалов для эксплуатации в средах с указанными свойствами.

основами химической стойкости и защиты материалов от коррозии, навыками химического и электрохимического эксперимента и работы на аппаратуре, методами регистрации и обработки результатов экспериментов.

4. Структура и содержание дисциплины «Химическая стойкость материалов и защита от коррозии»

Общая трудоемкость дисциплины составляет 7 зачетных единиц 252 часа, из них 90 часов аудиторные (30- лекции, 60- лабораторные) и 66 часов - самостоятельная работа.

Введение

Применение неметаллических материалов в промышленности. Понятие о коррозионном разрушении неметаллов. Причины коррозии. Физически и химически активные агрессивные среды. Общая классификация применяемых неметаллических материалов.

Минеральные материалы

Общие свойства минеральных материалов. Бетон и его при­менение. Виды вяжущих. Водоцементное отношение и его влияние на свойства бетона. Процессы твердения бетона, на гидравлическом и воздушном вяжущем. Состав затвер­девшего бетона. Особенности коррозии пористых материа­лов. Классификация неплотностей и пустот и их количест­венное распределение в бетоне. Проницаемость бетона. Виды коррозии бетона. Растворимость составных частей бе­тона и ее зависимость от состава агрессивной среды. Влияние скорости Фильтрации на коррозию первого вида. Процесс карбонизации и его роль в развитии коррозии первого вида. Меры борьбы с коррозией первого вида.

Отличие коррозии первого и второго вица. Углекислотная коррозия. Действие минеральных и органичес­ких кислот на бетон. Кислотоупорные марки бетонов.

Магнезиальная коррозия бетона. Действие растворов щелочей на бетон. Коррозия при наличии испаряющей по­верхности. Меры борьбы с коррозией второго вида.

Признаки коррозии третьего вида. Сульфатная или гипсовая коррозия. Сульфоалюминатная коррозия бетона. Меры борьбы с коррозией третьего вица. Деление сред на слабо-, средне - и сильноагрессивные. Защита бетонов в этих средах.

Классификация процессов коррозии по Бабушкину. Вли­яние температуры на коррозию бетона. Циклические знако­переменные колебания температуры и их влияние на стой­кость бетона. Морозостойкость бетона и способы ее повышения. Способы зимнего бетонирования.

Биологическая коррозия бетона и способы ее подавле­ния.

Особенности коррозии природных каменных, плавленых силикатных и керамических материалов.

Полимерные материалы и механо-химические явления в полимерах

Основные физико-химические свойства полимерных материа­лов. Агрегатные состояния полимеров. Аморфные, кристал­лические и кристаллизующиеся полимеры. Полярность полимеров и ее влияние на химическое сопротивление. Качественный способ оценки химической стойкости полимеров.

Окислительная, радиационная, механическая и биоло­гическая полимеров.

Термическая деструкция. Теплостойкость и термостабильность полимеров. Термомеханические кривые.

Химическая деструкция полимеров. Особенность хими­ческого взаимодействия полимерных макромолекул. "Доступность" химических связей к превращениям.

Основные типы распада полимерных молекул. Механизм превращения основных нестойких связей в полимерах.

Сорбционное и адсорбционное накопление среды поли­мером. Мера взаимодействия полимера и среды. Гидрофильные и гидрофобные полимеры. Диффузия в полимерах. Активированная и неактивированная . Особенности диф­фузии электролитов в полимерах. Диффузия электролитов в гидрофильных и гидрофобных полимерах. Количественная оценка проникающей способности электролитов. Физическая картина разрушения в зависимости от соотношения скорости диффузии и скорости деструкции.

Зависимость механо-химических изменений от интенсивности механического воздействия. Диаграммы растяжения. Виды деформаций, раз­вивающихся в полимере. Зависимость вица диаграмм растяжения от температуры и скорости наложения нагрузки. Релак­сация напряжений в полимерах. Дефектные и молекулярно-кинетические теории прочности материала.

Ползучесть и коррозионное. растрескивание полимеров. Циклические деформации и их влияние на прочность полимеров. Кинетические кривые растрескивания. Критическая деформация и ее зависимость от внешних факторов.

Способы повышения химического сопротивления полимерных материалов.

Композиционные материалы

Отличие композиционных материалов от гомогенных. Назначение матрицы и наполнителя в композите. Способы получения композиционных материалов. Требования при подборе компонентов композиционного материала. Особенности химического сопротивления пленочных композиционных материалов.

Битумные и древесные материалы

Колебания высоких температур; - понижение температуры.

Какие изменения вызывает движение воды в порах минерального материала?

Не вызывает изменений; - растворение компонентов бетона;

Снижение его пористости; - увеличение объема бетонной массы.

При какой скорости порока влияние ионной силы наибольшее?

При малой; - при средней; - при большой; - не зависит от скорости потока.

От чего зависит устойчивость компонентов бетонной смеси при движении воды в порах бетона?

От растворимости компонентов; - от количества вымытого гидроксида кальция; - от пористости бетона; - от температуры.

Что образуется в результате углекислотной коррозии бетона?

Карбонат кальция; - сульфат кальция;

Хлорид кальция; - углекислый газ;

Коррозия бетона второго вида связана с:

Образованием нерастворимых кристаллических продуктов;

Образованием легкорастворимых или аморфных продуктов;

С выделением газа; - упрочнением бетона.

Какие кислоты практически не разрушают цементные бетоны?

Соляная; - серная - борная - плавиковая

Что не входит в состав кислотоупорного бетона?

Силикат натрия; - цемент;

Отверждающийся полимер; - фуриловый спирт.

Какой компонент бетона не устойчив к действию концентрированных щелочей?

Гидроксид кальция; - гидросиликат кальция;

Оксид кремния; - гидроферрит кальция.

Как влияет наличие испаряющей поверхности на скорость коррозии бетона?

Ускоряет; - тормозит; - не влияет;

Зависимость проходит через максимум.

С чем связано протекание коррозии бетона третьего вида?

С растворением компонентов бетона;

С кристаллизацией труднорастворимых солей в порах бетона;

С образованием легкорастворимых продуктов;

Не зависит от природы агрессивной среды.

Что образуется в результате сульфатной коррозии бетона?

Карбонат кальция; - сульфат ;

Сульфат натрия; гипс.

Химические способы борьбы с коррозией первого вида связаны:

С ускорением вымывания гидроксида кальция;

С образованием на поверхности пленки более труднорастворимых солей;

С повышением содержания кальция в бетоне;

С нанесением гидрофобного покрытия.

Физические способы борьбы с коррозией бетона первого вида заключаются в:

Получение труднорастворимых осадков на поверхности конструкции;

В повышении твердости поверхностных слоев бетона;

С нанесением гидрофобных покрытий на поверхность;

С повышением содержания ионов кальция в бетоне.

С чем связан процесс карбонизации бетона?

С образованием углекислого газа;

С разложением гидросиликатов;

С взаимодействием с грунтовыми водами, содержащими углекислоту;

С взаимодействием с углекислотой воздуха.

Процесс карбонизации бетона вызывает:

Снижение скорости вымывания гидроксида кальция;

Ускорение растворения гидросиликатов кальция;

Рост Рh среды;

Снижение содержания кальция в бетоне.

Какое количество воды нужно взять для изготовления бетонной массы?

Произвольное; - как можно больше;

Оптимальное; - минимальное.

Какое количество воды считается оптимальным при получении бетонной смеси?

Цемент-вода один к одному;

На 10 частей цемента 4-6 частей воды;

На 10 частей цемента 2 частей воды;

На 10 частей цемента 1 частей воды;

С чем связан процесс твердения бетона на жидкостекольном вяжущем?

С гидролизом силиката натрия;

С растворением гидроксида кальция;

С образованием карбоната кальция;

С разрушением оксида кремния.

С чем связано твердение бетонной массы на цементном вяжущем?

С удалением гидроферрита кальция;

С образованием гидросиликата кальция;

С образованием кристаллических сростков из коллоидной массы компонентов;

С образованием труднорастворимых гидроалюминатов кальция.

Какое качество бетона зависит от количества воды, взятой для изготовления массы?

Внешний вид; - растворимость в воде;

Термостойкость; - пористость.

Как влияет пористость бетона на его химическое сопротивление агрессивному воздействию?

Не влияет;

Снижает химическое сопротивление;

Увеличивает стойкость к воздействию;

Зависимость химической стойкости от пористости имеет экстремальный вид.

На сколько групп делят все неплотности и пустоты в бетоне по их размерам и происхождению?

На две группы; - на пять групп;

Не делят совсем; - на семь групп.

К чему приводит гидрофобизация бетонной массы?

К созданию непроницаемой пленки на поверхности;

К приданию водоотталкивающих свойств;

К снижению растворимости компонентов;

К улучшению механических свойств.

Какие добавки обладают гидрофобизирующими свойствами?

Раствор хлорида натрия;

Раствор полиорганосилоксана;

Ксилол или толуол;

Какой из перечисленных процессов не является специфическим для коррозии пористых тел?

Расклинивающее действие воды;

Растворение компонентов массы;

Капиллярное давление в порах;

Разрушение в результате замораживания воды.

Какие факторы не влияют на разрушение пористых тел?

Рост поверхности контакта с агрессивной средой;

Увеличение объема воды при замерзании;

Увеличение влажности воздуха;

Какие агрессивные среды при прочих равных условиях вызывают наиболее сильное разрушение бетона?

Растворы солей; - растворы слабых солей;

Растворы слабых щелочей; - нейтральные растворы.

Почему железобетон надо защищать надежнее, чем бетон?

Из-за увеличения массы сооружения;

Из-за наличия стальной арматуры;

Из-за уменьшения пористости железобетона;

Из-за большей гетерогенности системы.

Образование каких солей приводит к развитию сульфоалюминатной коррозии бетона?

Эттрингита; - алюмината кальция;

Гипса; - гидроалюмоферрита кальция.

Из каких соединений возможно образование сульфоалюмината кальция?

Из монокальциевого гидроалюмината;

Из 2-х кальциевого гидроалюмината;

Из 3-х кальциевого гидроалюмината;

Из гидроалюмоферрита кальция.

В чем особенность взаимодействия плавленых силикатных материалов с агрессивной средой?

В действии среды только на поверхностный слой;

В высокой пористости материала;

В термостойкости материала;

В сложности химического состава материала.

Керамические материалы обладают:

Высоким водопоглощением; - низкой пористостью;

Высоким химическим сопротивлением; - высокой твердостью.

Какой из перечисленных полимеров не относится к карбоцепным?

Политетрафторэтилен; - полиэтилен;

Поливинилхлорид; - полисилоксан.

Какое количество воды способны поглотить гидрофильные полимеры?

Менее 1% от массы полимера; - от 1% до 5% от массы полимера;

До сотых долей процента от массы; - вообще не поглощают воды.

Какой процесс называется сорбцией среды полимером?

Поглощение среды поверхностью материала;

Поглощение среды объемом полимера;

Процесс растворения полимера в агрессивной среде;

Процесс химического взаимодействия со средой.

Распад макромолекулы полимера по «закону случая» происходит:

При случайных колебаниях температуры;

При случайном облучении солнцем;

При наличии одинаковых структурных единиц в макромолекуле;

При случайном механическом воздействии.

Распад макромолекулы полимера по закону «концевых групп» происходит:

При большой длине макромолекул;

При повышенной реакционной способности концевых групп:

При малой длине макромолекул;

При одинаковой реакционной способности всех групп в макромолекуле.

Распад макромолекулы полимера по закону «слабых связей» происходит:

В слабокислой среде;

В месте расположения гетероатома или двойной связи;

В месте расположения связи С-С;

В слабощелочной среде.

Аномалия деструкции твердых полимеров состоит в том, что:

Не подвергаются деструкции вообще;

Даже при одинаковой реакционной способности всех структурных единиц не разрушаются по закону «случая»;

При деструкции не уменьшается молярная масса;

При деструкции возрастает температура.

Что является движущей силой процесса диффузии?

Наличие градиента температуры; - наличие градиента концентрации;

Градиент электрического поля; - градиент давления.

В каком виде диффундируют электролиты в гидрофобных полимерах?

В диссоциированном; - в гидратированом;

В недиссоциированном и негидратированном;

В недиссоциированном.

В каком виде диффундируют электролиты в гидрофильных полимерах?

В виде негидратированых ионов; - в нерастворенном виде;

В виде гидратированных ионов; - в виде молекул.

В каких полимерах - гидрофобных или гидрофильных скорость диффузии выше?

В гидрофобных; - соизмеримые скорости;

В гидрофильных; - в гидрофильных скорость имеет максимум.

Какие изменения в полимерах вызывают физически активные среды?

Только необратимые; - чаще всего обратимые;

Приводят к образованию новых химических связей;

Вызывают деструкцию.

Какие изменения в полимерах вызывают химически активные среды?

Ускорение физических процессов;

Изменение химической структуры;

Торможение физических процессов;

Не влияет на строение полимеров.

Деление сред на физически и химически активные:

Абсолютное, т. е. все среды окончательно делят на физически и химически активные;

Относительное, т. е. деление надо производить по отношению к каждому материалу;

Условное, не зависящее от природы материала;

Усредненное, ориентировочное.

Каких изменений не могут вызвать физически активные среды?

Сорбции среды материалом; - набухание материала;

Образование химических связей; - снижение твердости материала.

Где используется 3-х бальная шкала оценки стойкости полимеров?

В монографиях; - в справочниках;

За рубежом; - в научных статьях.

Какой характер носит 4-х бальная шкала оценки стойкости полимеров?

Описательный; - описательно-качественный;

Утвердительный; - качественный.

Какая система ориентировочной оценки стойкости полимеров распространена за рубежом?

2-х бальная; - 4-х бальная; - 5-и бальная;

Не менее 10 ступеней стойкости.

С какой точностью можно определить стойкость полимера в данной среде с помощью системы баллов?

Абсолютно точно; - ориентировочно;

С малой вероятностью; - практически безошибочно.

Как можно повысить химическую стойкость линейных аморфных полимеров?

Вулканизацией; - термообработкой;

Понижением степени полимеризации;

Увеличением уровня внутренних напряжений.

Как снизить склонность полимеров к коррозионному растрескиванию?

Увеличить растягивающее усилие;

Создать сжимающее усилие в поверхностном слое;

Способов не существует;

Увеличить внешнюю нагрузку.

Под действием чего в полимере развивается окислительная деструкция?

Углекислого газа воздуха; - кислорода;

Влажности и температуры; - водяных паров.

Под действием чего в полимере развивается радиационная деструкция?

Под действием теплового потока; - под действием озона;

Под действием потока электронов, нейронов;

Под действием механических нагрузок.

Что не относится к специфическим особенностям древесных материалов?

Высокая пористость; - низкая термостойкость; - высокая твердость;

Повреждение насекомыми и микроорганизмами.

Основной способ защиты древесных материалов.

Нанесение металлических покрытий;

Пропитка водными растворами ингибитора;

Обертка листовыми полимерными пленками;

Нанесение лакокрасочных покрытий.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины «Химическая стойкость материалов и защита от коррозии»

а) основная литература:

Коррозия бетона и железобетона, методы их защиты [Текст]: монография / и [др].- М.: Стройиздат,- 1980. - 315 с.

Воробьева, стойкость полимерных материалов [Текст]: монография / .- М.: Химия, 1981. - 294 с.

Зуев, полимеров под действием агрессивных сред [Текст]: монография / . - М.: Химия, 1982. - 287 с.

Моисеев, стойкость полимеров в агрессивных средах [Текст]: монография / , . - М.: Химия, 1979. - 282 с.

Липатов, химия наполненных полимеров [Текст]: монография / . - М.: Химия, 1977. - 280 с.

Композиционные материалы на основе полиуретанов [Текст]: монография / под ред. Дж. Бьюиста.- М.: Мир, 1982. - 159 с.

Чехов, А. П., Глущенко материалы [Текст]: монография / . . – Киев: Высшая школа, 1981. - 205 с.

Семенова, и защита от коррозии [Текст]: учеб. для вузов / , . – М.: Физматлит = М, 2006. – 376 с.

Экилик, коррозии и защиты металлов [Текст]: учеб. пособие / .- Ростов-на-Дону: УПЛ РГУ, 2004.- 67 с.

б) дополнительная литература:

Антропов, коррозии металлов [Текст]: монография / , . - Киев: Технiка – Киев, 1981. - 183 с. Григорьев, структура и защитное действие ингибиторов коррозии [Текст]: монография / , . - Ростов-на Дону: Изд. РГУ - 1978. - 184 с. Рейбман, лакокрасочные покрытия [Текст]: монография / . - Л.: Химия, 1982. - 320 с. Решетников, кислотной коррозии металлов [Текст]: монография / . – Л.: Химия, 1986. – 144 с. Розенфельд, И. Л. Ингибиторы коррозии [Текст]: монография / . - Л.: Химия, 1977. - 350 с. Фокин, покрытия в [Текст]: монография / , . - М.: Химия - 1981. - 300 с.

в) и Интернет-ресурсы

На сайте Южного Федерального университета http://sfedu. ru в разделах Цифровой кампус и, а также могут использовать ресурсы научной электронной библиотеки e-LIBRARY. RU: http://elibrary. ru .

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)

Лекционная аудитория, оснащенная мульмедийным оборудованием лабораторный практикум по электрохимии; лабораторию для выполнения экспериментальной курсовой работы.

Имеющаяся материальная база обеспечивает:

проведение лекций - аппаратурой для демонстрации иллюстративного материала; выполнение – необходимыми химическими реактивами, стандартной лабораторной посудой и учебно-научным оборудованием (коррозиметры, установки для поляризационных измерений, потенцостаты, мост переменного тока в комплекте, электроизмерительные приборы, термостаты, электрохимические и специальные стеклянные ячейки, кулонометры, электроды сравнения, весы технические и аналитические, шкафы сушильные);

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки Химия.

Рецензент (ы)

Программа одобрена на заседании УМК химического факультета от ___________ года, протокол № ________.

СТОЙКОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ - способность сохранять прочность, структурные качества и другие полезные свойства при различных физических и химических воздействиях. Лабораторными методами определяют стойкость материалов к воздействиям температуры, влаги, электрического поля, света, а также к действию окислителей, кислот, щелочей, солей и др. Свойства каменных строительных материалов, насыщенных водой, сопротивляться разрушению при замерзании и образовании в их порах льда называется морозостойкостью. Обычно она определяется числом циклов стандартных лабораторных испытаний, при которых замораживание насыщенных водой образцов чередуется с оттаиванием их в воде.

Длительное сопротивление материала действию повышенных и высоких температур носит название теплостойкости или жаростойкости. Сопротивление действию весьма высоких температур, называется жароупорностью, а сопротивление действию пламени - огнеупорностью. При действии высоких температур металлы размягчаются и расплавляются, бетоны и камни дегидратируются, резко снижая свою прочность, вплоть до разрушения. Особенно сильно изменяются и разрушаются материалы, имеющие органическую основу,- древесина, асфальтобетон, пластмассы.

Снижение прочности материалов при действии повышенных температур происходит постепенно, а по достижении определенной температуры - весьма быстро.Важным свойством каменных материалов и термопластиков (или композиций на основе синтетических смол) является их водостойкость, оцениваемая по величине потери прочности при насыщении их водой. Показателем водостойкости является коэффициент размягчения - отношение предела прочности насыщенного водой материала к прочности того же материала в сухом состоянии.Для материалов на органической основе важна также стойкость против гниения и разрушения грибками и микроорганизмами - биостойкость (особенно для древесины) - и стойкость против «старения» при действии света и солнечных лучей для пластмасс.

В некоторых особых случаях имеет значение стойкость материалов против действия излучений разной природы (рентгеновских, гамма лучей, нейтронов). При воздействии на материалы агрессивных жидкостей и влажных газов важна химическая стойкость (стойкость против коррозии). Существенным видом этой стойкости является кислотостойкость. Условный метод ее определения в лаборатории - кипячение в течение часа размельченной пробы материала в концентрированной серной кислоте. Однако некоторые металлы, например сталь, будучи не стойкими, в разбавленных кислотах, являются стойкими к действию кислот высокой концентрации, что объясняется образованием на металле защитного слоя.

Особенно агрессивны по отношению к металлам и многим пластмассам сильные окислители: азотная, хромовая и некоторые другие кислоты, а также перекиси и некоторые газы - кислород, озон, хлор.Щелоче-стойкость материалов характеризует способность их противостоять действию слабых оснований - растворов извести, соды, поташа, аммиака, а также сильных или едких щелочей - едких натра и кали. Стойкость при кристаллизации солей в порах материала (или, в частности, для цементных бетонов сульфатостойкость) выражается в способности материала противостоять разрушению при образовании в порах материала кристаллогидратов двуводного гипса или гидросульфоалюмината, формирующихся с увеличением объема и разрушающих пористые бетоны.

Существенной является стойкость многих материалов на органической основе - асфальтобетонов, термопластиков и других к маслам и неполярным растворителям: бензину, бензолу, толуолу и т. п. Она зависит от величины растворимости материалов в этих жидкостях. Стойкость материалов (особенно металлов) к действию тех или иных агентов оценивается во времени по изменению веса или потере прочности, а также по глубине поражения. Часто такая оценка выражается условными баллами или знаками.Основными средствами повышения стойкости строительных материалов являются увеличение их плотности, уменьшение числа пор, доступных для проникания влаги и растворенных ею веществ, изменение химического состава материала с учетом конкретного агрессивного воздействия.