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
275 KB...
22 07 2026 14:25:14
Статья в формате PDF
269 KB...
21 07 2026 14:52:49
Разработана методика определения констант диссоциации протонированных трехкислотных оснований, отличающаяся новым подходом к оценке и учету концентраций всех равновесных частиц, для расчета ионной силы раствора.
...
20 07 2026 18:39:46
Статья в формате PDF
306 KB...
19 07 2026 9:30:57
Статья в формате PDF
98 KB...
18 07 2026 3:11:19
Статья в формате PDF
144 KB...
17 07 2026 1:38:26
Статья в формате PDF
120 KB...
16 07 2026 5:22:56
Статья в формате PDF
104 KB...
15 07 2026 23:54:20
Статья в формате PDF
240 KB...
14 07 2026 6:11:52
Статья в формате PDF
126 KB...
13 07 2026 1:26:44
Статья в формате PDF
197 KB...
12 07 2026 13:44:35
Уточнено систематическое положение отдельных подвидов и видов рода Ctenocephalides и их распространение по зоогеографическим областям.
...
11 07 2026 23:49:35
Статья в формате PDF
103 KB...
10 07 2026 8:55:15
Статья в формате PDF
138 KB...
09 07 2026 3:28:41
Статья в формате PDF
307 KB...
08 07 2026 16:38:45
Статья в формате PDF
97 KB...
07 07 2026 3:59:58
В статье рассмотрен прцесс химического никелирования деталей машин и оборудования как эффетивный и экономически выгодный способ получения стойких покрытий. Предлагается внедрить этот процесс в технологию восстановления деталей автотpaкторной техники из алюминиевых сплавов.
...
06 07 2026 3:54:27
Исследованы водные растворы неорганических соединений бесконтактно активированные в бездиафрагменном электролизере. Активация в большинстве случаев сопровождается уменьшением окислительно-восстановительного потенциала растворов. Показано, что релаксация бесконтактно активированных растворов начинается спустя 30-40 минут по завершении активации и протекает в колебательном режиме. Растворы бихромата калия при активации приобретают отрицательный окислительно-восстановительный потенциал, спектр поглощения растворов при этом не изменяется. Для растворов перманганата калия наблюдается противоположный эффект. Изменения окислительно-восстановительного потенциала невелики, однако изменение спектра поглощения раствора свидетельствует об образовании продукта, не имеющем аналогов при химическом восстановлении KMnO4.
...
05 07 2026 16:47:18
Статья в формате PDF
342 KB...
04 07 2026 5:51:21
Статья в формате PDF
132 KB...
03 07 2026 13:44:48
Статья в формате PDF
119 KB...
02 07 2026 19:38:29
Статья в формате PDF
105 KB...
01 07 2026 13:21:12
Статья в формате PDF
125 KB...
30 06 2026 8:53:53
Статья в формате PDF
102 KB...
27 06 2026 9:35:26
Статья в формате PDF
101 KB...
26 06 2026 7:38:51
Статья в формате PDF
359 KB...
25 06 2026 10:55:10
Статья в формате PDF
102 KB...
24 06 2026 11:46:42
Статья в формате PDF
116 KB...
23 06 2026 1:28:10
Статья в формате PDF
150 KB...
22 06 2026 0:47:20
Экспериментально показано, что получать электроэнергию из атмосферы можно, используя параметрические процессы, возникающие в атмосфере при электрической поляризации молекул воздуха. Вертикальный градиент электрического поля Земли при этом не играет роли, поэтому антенну можно располагать вблизи поверхности Земли, что существенно упрощает приёмник электроэнергии. ...
21 06 2026 19:12:55
Статья в формате PDF
147 KB...
20 06 2026 8:32:37
Статья в формате PDF
95 KB...
19 06 2026 6:15:25
В последние годы на медицинском факультете Российского университета дружбы народов периодически проводятся научные конференции международного масштаба, на которых в том или ином объёме обсуждаются проблемы, связанные с воздействиями на организм нарушений взаимоотношения человека со средой его обитания. Важность такой тематики стала несомненной с того момента, когда в мировой научной литературе впервые появился термин «Болезни цивилизации». Это определение включает в себя следующий смысл: «Болезни цивилизации – это результат безответственного и неправильного использования возможностей, предоставленных человеку цивилизацией» (Шош, Гати, Чолаи, 1972).
...
17 06 2026 9:13:13
Статья в формате PDF
242 KB...
16 06 2026 23:56:35
Исследовали влияние продолжительного пребывания в условиях невесомости на механические свойства и электромеханическую задержку (ЭМЗ) трехглавой мышцы голени (ТМГ) у 7 космонавтов до полета и на 3-5 день после возвращения на Землю. Механические свойства ТМГ оценивали по показателям максимальной произвольной силы (МПС), максимальной силы (Ро; частота 150 имп/с), силы одиночного сокращения (Рос), времени одиночного сокращения (ВОС), времени полурасслабления (1/2 ПР), времени развития напряжения до уровня 25, 50, 75 и 90% от максимума. Рассчитывали силовой дефицит (Рд) и тетанический индекс (ТИ). ЭМЗ регистрировали во время произвольного и непроизвольного сокращения ТМГ. В ответ на световой сигнал космонавт выполнял произвольное подошвенное сгибание при условии «сократить как можно быстро и сильно». Определяли общее время реакции (ОВР), премоторное время (ПМВ) и моторное время (МТ) или иначе ЭМЗ. В ответ на супрамаксимальный одиночный электрический импульс, приложенный к n. tibialis, определяли латентный период между М-ответом и началом развития Рос. После полета Рос, МПС и Ро уменьшились на 14,8; 41,7 и 25.6%, соответственно. Величина Рд и ТИ увеличилась на 49,7 и 46,7%, соответственно. ВОС увеличилось на 7,7%, а время 1/2 ПР уменьшилось – на 20,6%. Время развития произвольного изометрического сокращения значительно увеличилось, тогда как электрически вызванное сокращение не обнаружило существенных различий. ЭМЗ произвольного сокращения увеличилась на 34,1%, а ПМВ и ОВР уменьшились на 19,0 и 14,1%, соответственно. ЭМЗ электрически вызванного сокращения существенно не изменилось. Таким образом, механические изменения предполагают, что невесомость изменяет не только периферические процессы, связанные с сокращениями, но изменяет также и центрально-нервную комaнду. ЭМЗ при вызванном одиночном сокращении простой и быстрый метод оценки изменения жесткости мышцы. Более того, ЭМЗ при вызванном одиночном сокращении мышцы может служить показателем функционального состояния нервно-мышечного аппарата, а соотношение ЭМЗ при произвольном и вызванном сокращениях показателем функционального состояния центральной нервной системы.
...
15 06 2026 15:44:42
Статья в формате PDF
206 KB...
14 06 2026 16:49:44
1. Второй закон Ньютона в катастрофе – это неоспоримый факт.
2. Нужно думать, что после такой катастрофы вся классическая физика полетит к черту, вместе с физиками, которые попытаются ее защищать.
3. Ученые физики всех стран попали в капкан, у них дилемма: или они признают теорию Ростовцева, или им грозит скамья подсудимых за ложную науку и обман человечества.
4. Всю классическую физику нужно пересмотреть и поставить на теоретическую основу.
...
13 06 2026 17:24:11
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 ::
