СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ СТОЙКОСТИ СТЕКЛОВОЛОКНА К ВОЗДЕЙСТВИЮ АГРЕССИВНОЙ СРЕДЫ
RESEARCH METHOD OF FIBREGLASS RESISTANCE TO EXPOSURE OF AGGRESSIVE MEDIUM

Изобретение относится к способам исследования состава и структуры вещества и может быть использовано для определения оптимального вида стекловолокна для дисперсного армирования и микроармирования бетонов.
Дисперсное армирование бетонов применяют для повышения трещиностойкости бетонов. Одним из перспективных видов армирующих материалов является стекловолокно различного состава. Существенным препятствием для использования стекловолокна с этой целью является низкая щелочестойкость стекловолокна.
Известны способы исследования устойчивости стекол к воздействию щелочей, например способ, описанный в ГОСТ 19810-85. Стекло медицинское. Метод определения щелочестойкости. Способ заключается в воздействии на стекло кипящей смеси равных объемов раствора углекислого натрия (Na CO) концентрации 0,5 моль/дм и раствора гидроокиси натрия (NaOH) концентрации 1 моль/дм и определении отношения потери массы образца стекла после испытания к единице площади поверхности образца.
Недостатком известного способа является то обстоятельство, что он не позволяет определить состав и структуру продуктов взаимодействия стекла со щелочными компонентами.
Известен также способ определения щелочестойкости стекловолокна, описанный в работе Зак А.Ф., Физико-химические свойства стеклянного волокна. М.: Ростехиздат, 1962. 224 с. Волокно вводят в растворные образцы-балочки и определяют изменение прочности образцов при растяжении в зависимости от времени в сравнении с такими же образцами без волокна.
Этот способ также не дает возможности определить состав и структуру продуктов реакции между стекловолокном и щелочью.
Указанные способы по сути являются неполными моделями исследуемого процесса.
Критерием щелочестойкости стекловолокна в соответствии с указанными способами является изменение размера образца стекла или изменение диаметра стекловолокна в растворе щелочи, измеренное под микроскопом. Однако взаимодействия стекловолокна с моделью цемента не учитывают ни состава цемента, ни влияния продуктов взаимодействия минералов цемента с водой, ни реального соотношения компонентов системы «стекловолокно-цемент-вода».
Наиболее близким к предлагаемому является способ, описанный в статье Сарайкиной К.А. и Семковой Е.Н. Исследование процесса выщелачивания минеральных волокон в цементной среде // В сб. Наука. Технологии. Инновации: материалы всерос. научн. конф. - Новосибирск, 2012. Согласно способу исследование стойкости стекловолокна производят в контакте с реальным компонентом, являющимся одним из продуктов твердения цемента - гидроксид кальция. После воздействия раствора гидроксида кальция определяют диаметр стекловолокна. Критерием интенсивности взаимодействия стекловолокна с твердеющим бетоном является изменение диаметра волокна. Данный способ принят за прототип.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения: взаимодействие стекловолокна с агрессивной средой в течение заданного времени; последующее определение диаметра стекловолокна; о стойкости стекловолокна судят по изменению диаметра участков свободного от продуктов реакции волокна по сравнению с диаметром исходного волокна.
Недостатком известного способа является невозможность определения состава и структуры продуктов взаимодействия.
Задачей изобретения является создание способа исследования стойкости стекловолокна к взаимодействию с цементным камнем, позволяющего определить состав и структуры продуктов этого взаимодействия.
Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе исследования стойкости стекловолокна к воздействию агрессивной среды, включающем взаимодействие стекловолокна с агрессивной средой в течение заданного времени и последующее определение диаметра стекловолокна, по изменению диаметра участков свободного от продуктов реакции волокна по сравнению с диаметром исходного волокна судят о стойкости стекловолокна, согласно изобретению в качестве агрессивной среды используют цементный камень, при этом предварительно стекловолокно наклеивают на пластиковую пластинку, вкладывают ее в форму для приготовления цементных образцов и заливают цементным тестом, причем вкладывают в форму пластиковую пластинку с приклеенным стекловолокном таким образом, чтобы стекловолокно соприкасалось с цементным тестом, после необходимого срока твердения цементные образцы извлекают из формы, отделяют пластиковую пластинку с приклеенным стекловолокном и волокно от пластинки, затем волокно исследуют с помощью рентгеноспектрального анализа и электронной микроскопии, определяя элементный состав и структуру продуктов взаимодействия волокна с цементным камнем.
Признаки заявляемого технического решения, отличительные от решения по прототипу: в качестве агрессивной среды используют цементный камень; предварительно наклеивают стекловолокно на пластиковую пластинку; вкладывают ее в форму для приготовления цементных образцов и заливают цементным тестом; вкладывают в форму пластиковую пластинку с приклеенным стекловолокном таким образом, чтобы стекловолокно соприкасалось с цементным тестом; после необходимого срока твердения цементные образцы извлекают из формы; отделяют пластиковую пластинку с приклеенным стекловолокном; отделяют волокно от пластинки; исследуют волокно с помощью рентгеноспектрального анализа и электронной микроскопии, определяя элементный состав и структуру продуктов взаимодействия волокна с цементным камнем.
Предварительное наклеивание стекловолокна на пластиковую пластинку дает возможность извлечения волокна из твердеющего цемента в любой срок твердения образцов.
Введение стекловолокна в цементное тесто в момент формования цементного образца и нахождение волокна в образце в течение всего срока твердения позволит определить состав и структуру продуктов взаимодействия волокна с цементным камнем в любой срок.
Предлагаемый способ поясняется чертежами, представленными на фиг.1-7.
На фиг.1 изображен образец-вкладыш.
На фиг.2 - распалубленный образец-кубик с вкладышем.
На фиг.3 показана структура поверхности стеклянного волокна после контакта с цементным камнем в течение 28 суток.
На фиг.4 - результаты рентгеноспектрального элементного анализа исходного волокна.
На фиг.5 - результаты рентгеноспектрального элементного анализа исходного волокна после 28 суток контакта с твердеющим цементом.
На фиг.6 - диаметр стекловолокна до эксперимента.
На фиг.7 - поверхность стекловолокна после взаимодействия с цементным камнем. Видно участок, свободный от новообразований, диаметр которого можно измерить.
Способ исследования стойкости стекловолокна к воздействию агрессивной среды осуществляется в следующей последовательности.
Предварительно изготавливают образцы-вкладыши (фиг.1). Для этого стекловолокно наклеивают на пластиковую пластинку. В качестве агрессивной среды используют цементный камень. Вкладывают образцы в форму для приготовления цементных образцов и заливают цементным тестом. Образец (пластинка с приклеенным стекловолокном) вставляется в форму так, чтобы волокно соприкасалось с цементным тестом с одной стороны, а другой стороной соприкасалось с пластиковой пластинкой. Место приклейки волокна к пластинке должно быть выше уровня цементного теста в форме.
После твердения цементных образцов в течение заданного времени (обычно 3, 7, 14, 28 суток, 3, 6, 12 и более месяцев) их извлекают из формы, раскалывая образцы по плоскости пластинки (фиг.2). Далее отделяют пластиковую пластинку с приклеенным стекловолокном и отделяют волокно от пластинки. Затем исследуют волокно под электронным микроскопом, производя фотосъемку структуры (фиг.3) и определяя параллельно рентгеноспектральный элементный химический анализ продуктов взаимодействия стекловолокна с цементом (фиг.4, 5) и диаметр волокна. Об интенсивности взаимодействия волокна судят по изменению диаметра участков свободного от продуктов реакции волокна по сравнению с диаметром исходного волокна (фиг.6, 7).
Преимущество заявляемого способа состоит в том, что он позволяет проследить за изменениями диаметра самого волокна и определить состав и структуру продуктов взаимодействия стекловолокна с цементом.