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
323 KB...
23 05 2026 13:49:10
Приводятся основные показатели развития «информационного общества» в конце 20 века. Охаpaктеризованы взаимосвязи наукоемких производственных технологий и информатики, экономики и математики, экономико-математического моделирования управленческих решений.
...
22 05 2026 1:47:29
Статья в формате PDF
119 KB...
21 05 2026 22:50:20
Статья в формате PDF
115 KB...
20 05 2026 8:22:35
Статья в формате PDF
110 KB...
19 05 2026 16:56:45
Статья в формате PDF
74 KB...
18 05 2026 0:57:32
Статья в формате PDF
125 KB...
17 05 2026 14:58:57
Статья в формате PDF
122 KB...
16 05 2026 20:55:21
Статья в формате PDF
138 KB...
15 05 2026 9:30:16
В статье отмечается возрастающее значение научных исследований социальной инфраструктуры. Рассматриваются различные подходы к определению этого понятия, а также роль социальной инфраструктуры в формировании уровня жизни человека и развитии человеческого потенциала.
...
14 05 2026 4:17:22
Статья в формате PDF
102 KB...
13 05 2026 20:24:32
Статья в формате PDF
263 KB...
12 05 2026 18:46:17
Статья в формате PDF
270 KB...
11 05 2026 8:20:31
Статья в формате PDF
101 KB...
10 05 2026 13:31:36
Статья в формате PDF
219 KB...
09 05 2026 2:24:12
Статья в формате PDF
689 KB...
08 05 2026 11:24:28
Статья в формате PDF
117 KB...
07 05 2026 5:17:43
Статья в формате PDF
302 KB...
06 05 2026 3:53:24
Статья в формате PDF
113 KB...
05 05 2026 13:39:27
Статья в формате PDF
110 KB...
04 05 2026 0:26:24
Приведен способ очистки водной поверхности от нефтяных загрязнений, который может быть использован для очистки водных объектов от пленки аварийно-разлитой и другой плавающей нефти. Разработаны математические модели процесса сорбции древесных отходов в программной среде Curve Expert 1.3.
...
03 05 2026 15:10:16
Статья в формате PDF
101 KB...
02 05 2026 8:46:45
Статья в формате PDF
140 KB...
01 05 2026 19:55:23
Статья в формате PDF
162 KB...
30 04 2026 15:28:57
Изучены онтогенез и возрастная структура ценопопуляций многолетних травянистых поликарпических видов, относящихся к различным типам экобиоморф: стержнекорневых – дягиль лекарственный (Angenica archangelica L.) и цикорий обыкновенный (Cichorium intybus L.) и длиннокорневищных – вязель разноцветный (Coronilla varia L.).В онтогенезе выбранных видов выделены следующие 4 периода и 9 возрастных состояний: 1). период первичного покоя (покоящиеся семена); 2). виргинильный период (проростки, ювенильное, имматурное, виргинильное); 3). генеративный (молодое, средневозрастное, старое генеративное); 4). сенильный (сенильное).
Изучение возрастной структуры ценопопуляций данных видов было проведено в сравнительно-георафическом аспекте с учетом приуроченности к определенным типам растительных сообществ. Установлено наличие полночлeнных возрастных спектров, представленых прегенеративными, генеративными и сенильными растениями с преобладанием молодых вегетирующих особей. Преобладающим типом самоподдержания дягиля и цикория является семенное, а вязеля – вегетативное размножение.
Отмечено, что возрастные спектры ценопопуляций выбранных видов имеют адаптивный хаpaктер, заметно меняются в зависимости от условий внешней среды и антропогенного воздействия и отражают флуктуационный хаpaктер динамических процессов в фитоценозах.
...
29 04 2026 3:27:12
Статья в формате PDF
276 KB...
28 04 2026 5:17:26
Статья в формате PDF
253 KB...
27 04 2026 14:10:17
Статья в формате PDF
128 KB...
26 04 2026 6:18:55
Статья в формате PDF
505 KB...
24 04 2026 11:55:41
Статья в формате PDF
112 KB...
23 04 2026 8:53:18
Статья в формате PDF
108 KB...
22 04 2026 21:49:40
Статья в формате PDF
250 KB...
20 04 2026 18:53:53
Статья в формате PDF
108 KB...
19 04 2026 3:16:35
Статья в формате PDF
346 KB...
18 04 2026 11:25:37
Статья в формате PDF
118 KB...
16 04 2026 17:38:30
Статья в формате PDF
105 KB...
14 04 2026 14:21:22
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 ::
