ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ВЗАИМОДЕЙСТВИЮ КАРБОНАТНЫХ ПОРОД С ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫМИ И ПОЛЯРНЫМИ ЖИДКОСТЯМИ

Авторы
Файлы

Салихов М.Г. Статья в формате PDF 112 KB

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.

ВОЗМОЖНЫЕ ВАРИАНТЫ КОРРЕКЦИИ НАРУШЕНИЙ РЕЗИСТЕНТНОСТИ ОРГАНИЗМА, ВЫЗВАННЫХ СОЧЕТАННЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ РАДИАЦИИ И ДРУГИХ ПОВРЕЖДАЮЩИХ АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ

Статья в формате PDF 92 KB...

05 05 2024 20:39:50

УСТАНОВКА ДЛЯ ВЗРЫВНОГО МЕТАНИЯ СТРУИ ЖИДКОСТИ

Статья в формате PDF 764 KB...

04 05 2024 0:14:46

ОСОБЕННОСТИ КЛИНИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ ТУБЕРКУЛЕЗА У ВИЧ-ИНФИЦИРОВАННЫХ

Статья в формате PDF 132 KB...

03 05 2024 16:58:11

ВЗАИМОСВЯЗАННОСТЬ ПОВЕРХНОСТНЫХ И ПОДЗЕМНЫХ ВОД В ЕДИНОЙ СИСТЕМЕ РЕЧНОГО ВОДОСБОРНОГО БАССЕЙНА; ПРОЯВЛЕНИЕ В КАТАСТРОФИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЯХ В УСЛОВИЯХ ИНТЕНСИВНЫХ ЛИВНЕЙ В ВЫСОКОГОРНЫХ ОБЛАСТЯХ С РЕЗКОРАСЧЛЕНЕННЫМ ГОРНЫМ РЕЛЬЕФОМ

В настоящей работе предлагается оригинальный подход для объяснения процессов образования и распространения селей в горных условиях в условиях резкого увеличения вовлекаемых в этот процесс водных масс. Нами предлагается модель, согласно которой необходимыми условиями возникновения селя являются следующие: наличие глубинного трещинообразования в русле горной реки, перепад высот, наличие пула водной массы (обычно, – над областью будущего возникновения селя), обеспечивающего необходимый перепад гидростатического давления, а также выпадение осадков в виде обильных дождей, тающих снегов в верховьях селеопасных рек, провоцирующих это явление. Одним из принципиальных базовых допущений, на котором строится наша модель и которое подтверждается наблюдениями селевых катастроф, является то, что объем/масса водного селевого выброса может существенно превосходить оцениваемое количество выпавших осадков на поверхности. В связи с этим естественное объяснение получает общеизвестный факт, что не все ливневые дожди приводят к катастрофическим последствиям. Сущность и новизна нашей модели заключается в том, что в селевом взрыве активно участвуют как поверхностные, так и подземные воды, т.е. речь идет о 3D-механизме формирования селя. При этом в русле создается определенный участок – ворота селя, где начинает идти интенсивная подземная подпитка водой (за счет перепада давлений) основного импульса селя. И этот процесс может играть доминирующую роль. Нами предлагается математическая модель рождения и распространения селя, в основе которой лежат представления нелинейной гидродинамики волновых процессов с формированием солитонов. В рамках развиваемой концепции в заключительном разделе 5 данной статьи приведен краткий анализ возможных причин произошедшего катастрофического наводнения в г. Крымске (июль 2012 г.). ...

02 05 2024 5:39:24

КЛАССИЧЕСКАЯ ФИЗИКА НА ГНИЛОМ ФУНДАМЕНТЕ (КАТАСТРОФА В МЕХАНИКЕ )

1.Второй закон Ньютона в катастрофе это неоспоримый факт. 2.Нужно думать, что после такой катастрофы вся классическая физика полетит к чёрту, вместе с физиками, которые попытаются её защищать. 3.Учёные 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. ...

01 05 2024 11:56:10

МОДЕЛЬ РЕЗАНИЯ МЕТАЛЛОВ НА ОСНОВЕ СПЕКЛО-ИНТЕРФЕРРОМЕТРИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ДЕФОРМАЦИИ КОРНЯ СТРУЖКИ

Статья в формате PDF 141 KB...

30 04 2024 1:59:29

О ПЕРСПЕКТИВАХ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОГО МОНИТОРИРОВАНИЯ И ДРУГИХ МОНИТОРИНГОВЫХ МЕТОДОВ В АНАЛИЗЕ ХРОНОСТРУКТУРЫ СЕРЕДЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ

Статья в формате PDF 143 KB...

29 04 2024 18:51:21

СРАВНИТЕЛЬНАЯ АНТИОКСИДАНТНАЯ ЕМКОСТЬ НЕКОТОРЫХ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ИМПОРТНЫХ ЧАЙНЫХ НАПИТКОВ

Статья в формате PDF 130 KB...

28 04 2024 20:59:55

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЙ ГОРМОНАЛЬНОГО БАЛАНСА В ДИНАМИКЕ ОПУХОЛЕВОЙ ПРОГРЕССИИ У БОЛЬНЫХ РАКОМ МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ

Исследование гормонального баланса в группах пациенток с I-IIA и IIB-IIIA стадиями распространения paка молочной железы позволило обнаружить прогрессирующее снижение содержания в крови прогестерона, коррелирующее со стадией распространения опухолевого процесса. Уровень эстриола снижался в равной мере в обеих группах наблюдения пациентов (I-IIA и IIB-IIIA стадиями распространения неоплазии) по сравнению с показателями контроля. Указанные сдвиги гормонального баланса наблюдались в разных возрастных группах от 29 до 49 лет, достигая максимальных сдвигов в пре- и менопаузальный периоды. Содержание эстрадиола в крови оставалось в пределах нормы при I-IIA стадиях развития заболевания, резко возрастая при метастатической форме paка молочной железы. Мониторинг показателей содержания в крови прогестерона и эстрадиола может быть использован как один из способов оценки эффективности комплексной терапии заболевания и степени распространения неоплазии при paке молочной железы. ...

27 04 2024 20:18:22

ЭФФЕКТИВНОСТЬ НОВОГО СПОСОБА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СУММАРНЫХ РАЗРУШЕНИЙ В ПАРОДОНТЕ

Статья в формате PDF 113 KB...

26 04 2024 2:43:59

АНАЛИЗ ОТНОШЕНИЯ ГИНЕКОЛОГИЧЕСКИХ БОЛЬНЫХ К СОСТОЯНИЮ СВОЕГО ЗДОРОВЬЯ

Статья в формате PDF 124 KB...

25 04 2024 16:11:41

ПОЛИТИЧЕСКАЯ ТОЛЕРАНТНОСТЬ В РОССИИ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ РЕФОРМ (учебное пособие)

Статья в формате PDF 117 KB...

24 04 2024 22:35:30

Новое в технологии лечения разлитого перитонита

Статья в формате PDF 112 KB...

23 04 2024 18:45:20

КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ГЕМОСТАЗА И СОСТОЯНИЯ МИОКАРДА ЛЕВОГО ЖЕЛУДОЧКА В СИСТОЛУ И В ДИАСТОЛУ У БОЛЬНЫХ ГИПЕРТОНИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНЬЮ И СТЕНОКАРДИЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ I ФУНКЦИОНАЛЬНОГО КЛАССА

Статья в формате PDF 127 KB...

22 04 2024 10:37:16

ПРОТЕСТНОЕ ПОВЕДЕНИЕ КАК ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ КРИЗИСА ЛИЧНОСТИ В ПОДРОСТКОВОМ ПЕРИОДЕ

Статья в формате PDF 103 KB...

21 04 2024 2:20:52

Капилар в комплексном лечении генерализованного пародонтита

Статья в формате PDF 128 KB...

20 04 2024 12:10:34

АНАЛИЗ СЛУЧАЕВ ПЕРЕВОДА НА ГЕМОДИАЛИЗ ПРИ ГЛПС ПО ДАННЫМ ДИАГНОСТИЧЕСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ ИКБ№4 г. УФА

Статья в формате PDF 263 KB...

19 04 2024 20:45:38

МОДЕЛИРОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ПРОЦЕССОВ ТЕРМОДИНАМИКИ В ЭКОЛОГИИ

Статья в формате PDF 305 KB...

18 04 2024 5:57:28

ТОКСИКОГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА БРОМАРОМАТИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ ИНГАЛЯЦИОННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ НА ОРГАНИЗМ

Статья в формате PDF 206 KB...

17 04 2024 3:51:59

Применение фермента иммозимазы в лечении послеaбopтных метроэндометритов

Статья в формате PDF 114 KB...

16 04 2024 6:15:45

МНОГОМЕРНЫЙ ОБРАЗ ЧЕЛОВЕКА В КОНТЕКСТЕ КАЗАХСКОЙ ТРАДИЦИИ

В данной статье выделены основные подходы к проблеме человека, сложившиеся в истории казахской традиции и современной казахской философской мысли. По мнению автора, в объяснении феномена человека казахской традицией можно найти ряд толкований, пояснений, отражающих особое внимание к человеку, его духовному миру, самоценности, достоинству, чести. Именно на этой основе казахская национальная традиция получает возможность сосредоточиться на рассмотрении своего видения проблемы отношения человека и мира. ...