ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ВЗАИМОДЕЙСТВИЮ КАРБОНАТНЫХ ПОРОД С ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫМИ И ПОЛЯРНЫМИ ЖИДКОСТЯМИ
Карбонатные породы широко используются в качестве дорожно-строительных материалов. В частности, щебень и минеральный порошок известняковые применяются в составе асфальтобетонных смесей, щебень карбонатный - в цементобетонах, рядовой и обработанный органическими вяжущими веществами (черный щебень) - в основаниях и покрытиях дорожных одежд и т.д. При этом карбонатные породы контактируют с органическими вяжущими веществами и водой. Известно, что поверхность карбонатных пород, в целом, заряжена положительно. Вышеупомянутые жидкости, в частности нефтяной битум, содержит в своем составе отрицательно заряженные группы - асфальтогеновые (нафтеновые) кислоты и их ангидриды, вода - ионы OH- [1]. Такие жидкости сокращенно назовем активными жидкостями. Известно, что в результате действия межмолекулярных сил и химических процессов в контактных зонах битума с карбонатными породами возникают твердообразная, структурированная и диффузная зоны [1, 2]. По исследованиям Б.В.Дерягина и его сотрудников [3] и других [4, 5], твердообразная зона не обладает клеящими свойствами и она имеет высокую несущую способность. С.Грег и К.Синг рассматривают эти слои как продолжение твердого тела, подстилки {6]. Толщина твердообразной зоны на известняковом камне для битумов по различным источникам составляет от 0,08...0,45 до 1,2...17 мкм и даже до 60...80 мкм.
Исследованиями ак. П.А.Ребиндера и его учеников установлено, что твердость кальцита и других кристаллов при действии на них поверхностно-активными веществами может резко снизиться их твердость [7]. Это явление известно под названием адсорбционного снижения твердости и прочности или эффекта ак. П.А.Ребиндера. Приняв допущение о тождественности твердости и прочности кристаллических тел и о взаимосвязи процессов образования на поверхностях карбонатных пород (в дальнейшем камня) адсорбционных слоев со снижением их свободной поверхностной энергии, можно записать:
,
где - суммарная величина свободной поверхностной энергии камня объемом , где - поперечный размер камня; b - объемный коэффициент: для куба b = 1,00, для шара - b = 0,52; - снижение адсорбционной прочности (твердости) камня, согласно эффекта ак. П.А.Ребиндера; A - коэффициент пропорциональности или коэффициент адсорбции.
После преобразований с учетом дефектности поверхности камня и решения относительно получено следующее выражение:
= ,
где - свободная поверхностная энергия на разделе фаз «камень-жидкость»; - суммарная площадь поверхности контакта жидкости и камня.
При поверхностной обработке камня активной жидкостью формула для определения значения примет вид:
= .
Предположив, что в результате образования на поверхностях камня прослоек твердообразной зоны будет увеличиваться его плотность и имея ввиду наличие корреляционной зависимости между плотностью и прочностью [8], получена зависимость для вычисления ожидаемого повышения его прочности :
= ,
где - первоначальная прочность камня; - объем пропитанной части камня: ; - площадь внутренних поверхностей камня; - толщина твердообразной зоны пленки активной жидкости на поверхности камня.
При поверхностной обработке камня = 0. Следовательно = 0. Тогда:
.
Окончательно, с учетом адсорбционных процессов в зонах контактов и распределяющей роли рыхлосвязанных слоев пленки жидкости (структурированной и диффузной частей) конечную прочность камня после обработки активной жидкостью можно определять по следующей формуле:
= ( ,
где y - коэффициент распределения напряжений.
Для проверки достоверности наших представлений об адсорбционных процессах в зонах контактов активных жидкостей с поверхностью камня были поставлены специальные опыты. При этом установлены значения коэффициента адсорбции А и хаpaктер изменения его плотности и прочности при обработке известнякового камня расплавленным вязким и разжиженным нефтяными битумами и водой. Получены следующие значения коэффициента адсорбции А: для битумов А = 46,52 . 10-10; для воды А = 3075,9 . 10-10. Соотношение адсорбционного снижения прочности камня к адсорбционному повышению его прочности в среднем составляет для битума - 1,38, а для воды - 46,39. Воздействие на камень активными жидкостями приводит к комплексному изменению всех его свойств.
Итак, проведенные экспериментальные работы подтвердили наши теоретические представления, гипотезу, о присутствии, наряду с процессами адсорбционного снижения прочности по эффекту ак. П.А.Ребиндера, процессов адсорбционного повышения камня при воздействии на них активными жидкостями. Это говорит о том, что при проектировании дорожных конструкций необходимо учитывать ожидаемые изменения свойств каменных материалов под воздействием органических вяжущих веществ и воды.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
- Королев И.В. Пути экономии битума в дорожном строительстве.- М.: Tрaнcпорт, 1986.- 464 с.
- Рыбьев И.А. Асфальтовые бетоны.- М.: Высш. шк., 1969.- 399 с.
- Дерягин Б.В., Кротов Н.А., Смилга В.П. Адгезия твердых тел.- М.: Наука, 1973.- 270 с.
- Мурзаков Р.М., Галлямова Э.А., Сюняев З.И. Механические свойства нефтяных остатков в граничных слоях//Химия и технология топлив и смaзoк.- 1980.- N3.- С. 32 - 34.
- Колбановская А.С., Ефимова Л.И. Влияние природы битума и поверхности каменного материала на свойства битума в тонких слоях//Автомоб. Дороги.- 1962.- N7.- С. 15 - 17.
- Грег С., Синг К. Адсорбция. Удельная поверхность. Пористость/2-е изд. Пер. с англ. Д.х.н., проф. А.П.Карнаухова.- М.: Мир, 1984.- 306 с., ил.
- Ребиндер П.А. Поверхностные явления в дисперсных средах//Избр. Труды.- М.: Наука, 1979.- С. 31 - 32.
- Производство щебня из карбонатных пород/И.Б.Шлаин, Р.А.Родин, М.М.Нисневич и др.- М.: Стойиздат, 1971.- 400 с.
Статья в формате PDF
245 KB...
14 11 2025 1:22:22
Статья в формате PDF
122 KB...
13 11 2025 0:51:19
Статья в формате PDF
180 KB...
11 11 2025 3:43:28
Статья в формате PDF
117 KB...
10 11 2025 12:50:54
Проводился анализ изменений биоэлектрической активности головного мозга и сверхмедленной активности в нервной, дыхательной и сердечно-сосудистой системах в процессе адаптивного биоуправления с биологической обратной связью по параметрам церебральной гемодинамики и медитации. Осуществлялась регистрация сверхмедленной активности нервной и сердечно-сосудистой систем и локализация биоэлектрической активности нервной системы. Выявлено вовлечение различных мозговых структур в реализацию поведенческих стратегий в группах обучившихся различным видам самоуправления, что говорит о различии механизмов достижения конечного результата. Полученные результаты свидетельствуют о вовлечении кардиореспираторной синхронизации в изменение биоэлектрической активности только при релаксации с помощью адаптивного биоуправления. Осуществлена проверка резонансной гипотезы релаксации, согласно которой при совпадении частот изменения дыхания, биоэлектрической активности мозга, сердечного ритма и сосудистого тонуса происходит усиление активности в вовлекаемых в резонансный ответ структурах.
...
09 11 2025 3:22:53
Статья в формате PDF
114 KB...
08 11 2025 17:12:43
Уникальность того или иного исторического события или явления определяется степенью его «вписанности» в процесс исторического развития. С этой точки зрения история Гражданской войны в России еще долгое время будет предметом жарких споров и многочисленных дискуссий как зарубежных, так и отечественных историков. Ведь, при изучении российской истории в период с 1917 по 1920 гг. сложно использовать как «военные», так и «гражданские» схемы анализа развития основных событий и процессов, они не могут дать исчерпывающего ответа на главный вопрос – почему личная безопасность человека и его выживания были главным мерилом всех ценностей российской государственности в 1917 – 1920 гг. Поэтому поиски ответов на сущностные проблемы понимания феномена Гражданской войны в России лежат в оценочных хаpaктеристиках современников революционных событий начала ХХ в., которые так или иначе связаны с определением государственной самоидентификации.
...
07 11 2025 9:19:26
Статья в формате PDF
109 KB...
06 11 2025 10:24:12
Статья в формате PDF
111 KB...
05 11 2025 10:26:15
Статья в формате PDF
125 KB...
04 11 2025 13:41:48
Разработан способ производства хлеба из целого зерна. Снижение микробиологической обсеменненности зерна осуществляется с помощью природных консервантов, которые можно вносить на стадии замачивания зерна или приготовления теста. Для повышения качества хлеба, сокращения продолжительности замачивания зерна, повышения степени его дисперсности при получении теста целесообразно использовать цитолитические ферментные препараты. ...
02 11 2025 8:57:39
Статья в формате PDF
132 KB...
01 11 2025 4:45:39
Статья в формате PDF
228 KB...
30 10 2025 4:13:16
Статья в формате PDF
154 KB...
28 10 2025 5:39:29
Статья в формате PDF
174 KB...
27 10 2025 6:23:37
Статья в формате PDF
115 KB...
26 10 2025 1:41:29
Статья в формате PDF
114 KB...
24 10 2025 0:27:38
Статья в формате PDF
126 KB...
22 10 2025 5:45:14
Статья в формате PDF
220 KB...
21 10 2025 20:52:22
Статья в формате PDF
119 KB...
20 10 2025 1:22:33
Статья в формате PDF
111 KB...
19 10 2025 0:13:33
Статья в формате PDF
139 KB...
18 10 2025 17:46:12
В районе падения отделяющихся частей paкет-носителей и возможного загрязнения нефтепродуктами изучены основные хаpaктеристики и особенности организации лесных сообществ дереворазрушающих грибов в высотно-поясном градиенте.
...
17 10 2025 5:30:40
Проведено изучение показателей агрегационной активности тромбоцитов у 126 пациентов, находившихся на лечении с диагнозом острый панкреатит. Из общего количества пациентов нетяжелое течение острого панкреатита отмечено у 67 (53,1 %) больных, не тяжелое у 59 (46,8 %) пациентов. Установлено, что не зависимо от тяжести течения, отмечается усиление агрегационной активности тромбоцитов, которые полностью восстанавливаются к пятнадцатым суткам при нетяжелом течение острого панкреатита и частично при тяжелом течении этого заболевания.
...
16 10 2025 21:57:54
Статья в формате PDF
105 KB...
15 10 2025 16:14:43
Статья в формате PDF
125 KB...
14 10 2025 8:48:45
Статья в формате PDF
98 KB...
13 10 2025 5:58:47
Статья в формате PDF
115 KB...
10 10 2025 8:11:54
Статья в формате PDF 93 KB...
09 10 2025 14:26:39
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
