24. Химические и технологические свойства материалов

Химические свойства материала выражают степень его активности к химическому взаимодействию с реагентами и способность сохранять постоянными состав и структуру в условиях инертной окружающей среды. Некоторые материалы склонны к самопроизвольным внутренним химическим изменениям в обычной среде. Ряд материалов проявляет активность при взаимодействии с кислотами, водой, щелочами, растворами агрессивными газами и т.д. Химические превращения происходят также при производстве и эксплуатации материалов.

Химическая стойкость — способность материала противостоять разрушающему воздействию химических реагентов -кислот, щелочей, растворенных в воде солей и газов. Она зависит от состава и структуры материала. Так, мрамор, известняки, цементный камень в строительных растворах и бетонах, в химическом составе которых преобладает оксид кальция СаО, легко разрушаются кислотами, но стойки к действию щелочей. Силикатные материалы, содержащие в основном диоксид кремния SiO, стойки к кислотам, но взаимодействуют при повышенной и нормальной температуре со щелочами.

Изменение структуры материала под влиянием внешней агрессивной среды называюткоррозией.

Коррозионная стойкость — способность материала сопротивляться коррозионному воздействию среды. Распространенной и благоприятной средой для развития химической коррозии является вода (пресная и морская). Агрессивность воды зависит от степени ее минерализации, жесткости, щелочности или кислотности. Химически агрессивной средой является также воздух, содержащий пары оксидов азота, хлора, сероводорода и т.д.

Металлы и сплавы подвергаются коррозии под воздействием сред, не проводящих электрический ток, например некоторых газов при высокой температуре нефтепродуктов, содержащих органические кислоты. Такую коррозию металлов называют химической.

Металлы, в том числе стальная арматура   железобетонных   конструкций,   чаще   корродируют   в    средах,  проводящих электрический ток, — водных растворах солей, кислот, щелочей.  В этом случае возникает электрохимическая коррозия.

Особым видом коррозии является биокоррозия – разрушение материалов под воздействием живых организмов — грибов, насекомых, растений, бактерий и микроорганизмов.

Растворимость — способность материала растворяться в воде, масле, бензине, скипидаре и других жидкостях (растворителях). Растворимость может быть и положительным, и отрицательным свойством. Например, если в процессе эксплуатации синтетический облицовочный материал разрушается под воздействием растворителя, то растворимость материалов играет отрицательную роль. При приготовлении холодных битумных мастик используется способность битумов растворяться в бензине. Это позволяет наносить материал на поверхность тонким слоем, поэтому в данном случае растворимость является положительным свойством.

Кислото- и щелочестойкость неорганических материалов оценивается модулем  основности (в процентах):

М = (СаО + MgO + Na2O + К2O) / (SiO2 + А12O3).

Материалы с повышенным содержанием кремнезема и глинозема при малом модуле основности более стойки в кислых средах. При высоком модуле основности материалы с преобладанием основных оксидов более щелочестойки. Высокую кислотостойкость имеют керамические материалы — плитка, трубы, кирпич. Цементные бетоны, материалы из карбонатных горных пород активно разрушаются кислотами.

Адгезия — способность одного материала прилипать к поверхности другого. Она характеризуется прочностью сцепления материалов и зависит от их природы, состояния поверхности. Это свойство имеет важное значение при изготовлении композиционных материалов, бетонов, клееных конструкций.

Технологические свойства материала — это его способность к восприятию определенных технологических операции с целью изменения формы, размеров, характера поверхностей, плотности. Они позволяют перерабатывать сырье и получать Доброкачественную продукцию из исходных материалов при принятой технологии производства с использованием соответствующего оборудования.

Одним из основных технологических свойств растворной смеси являетсяудобоукладываемость, т.е. способность легко укладываться тонким и плотным слоем на пористое основание и не расслаиваться при транспортировке, перекачивании насосами и хранении. В свою очередь, удобоукладываемость зависит от подвижности (растекаемости) и водоудерживающей способности растворной смеси.

Для оценки технологических свойств используют реологические характеристики: вязкость, предельное напряжение сдвига, тиксотропию.

Вязкость — внутреннее трение жидкости, препятствующее перемещению одного ее слоя относительно другого. Вязкость характеризуется коэффициентом динамической вязкости ц и измеряется в паскаль — секундах.

Предельное напряжение сдвига — величина внутренних напряжений, при которой материал начинает необратимо деформироваться (течь), т.е. превращается в вязкую жидкость. Этот показатель для строительных смесей называют также структурной прочностью.

Многие пластично-вязкие смеси при повторяющихся (динамических) воздействиях могут терять структурную вязкость, временно превращаясь в вязкую жидкость. Это свойство, называемое тиксотропией, характерно для бетонных и растворных смесей, красок, мастик. Физическая основа тиксотропии — разрушение структурных связей внутри пластично-вязкого материала. После прекращения механического воздействия материал вновь обретает структурную прочность.